CN106932742B - 非固定式射频线圈的快速定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种非固定式射频线圈的快速定位方法，包括以下步骤：步骤1、将所有非固定式射频线圈按照空间位置分成若干个单元组，每个单元组包括若干个射频线圈单元；步骤2、采集被测物体沿着某一个或者多个方向的信号来获取每个线圈单元的信号强度特征曲线；步骤3、根据每个线圈单元的信号强度特征曲线,获取同一单元组的每个线圈单元在同一设定方向上的信号敏感度曲线，将同一单元组的所有线圈单元的信号敏感度曲线叠加，获得该单元组的综合线圈敏感度曲线；步骤4、将相邻两个单元组的综合线圈敏感度曲线的交叉点作为该两个单元组的中心在该设定方向上偏离磁体中心的坐标。本发明能够快速精确的定位那些非固定式线圈的空间位置，优化扫描流程。

Description

非固定式射频线圈的快速定位方法

技术领域

本发明涉及磁共振技术领域，尤其涉及一种非固定式射频线圈的快速定位方法。

背景技术

随着磁共振技术的发展，以及射频表面线圈阵列技术的日趋成熟，在临床应用上，除了单个部位的常规扫描之外，多个部位的线圈联合扫描已经越来越成为磁共振成像的一种趋势，如果要实现大范围的联合扫描甚至移动病床的全身扫描，就需要精确的确定所用磁共振线圈天线单元在扫描坐标下的位置信息。

现有的线圈定位方案可以将固定式线圈(如脊椎线圈和头颈线圈)的位置信息和天线分布单元输入系统软件，在扫描坐标内可以方便的显示出来。但是对于那些非固定式线圈，比如腹部线圈和下肢血管线圈等具有不确定位置的线圈，这些线圈在实际的使用中根据不同的病人的情况具有多变的位置，比较难以确定线圈单元的相对坐标。

目前的一些技术主要有在线圈上面加入定位标记，或者在线圈上面加入射频识别芯片和探测设备，或者在射频线圈上面加入磁场的感应器件以及接收装置等，这些技术确实能够有助于判断非固定射频线圈的位置信息，但是同时也造成了硬件设计的复杂度大大提高了。

发明内容

本发明的目的是要提出一种新的非固定式射频线圈的快速定位方法，利用该技术能够快速精确的定位那些非固定式线圈的空间位置，使得病人的全身扫描以及线圈单元的自动化选择具有可能,可以大大优化扫描流程。

为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：

本发明公开的非固定式射频线圈的快速定位方法，包括以下步骤：

步骤1、将所有非固定式射频线圈按照空间位置分成若干个单元组，每个单元组包括若干个射频线圈单元；

步骤2、根据每个线圈单元的磁场强度分布获取该线圈单元的信号强度特征曲线；

步骤3、根据每个线圈单元的信号强度特征曲线,获取同一单元组的每个线圈单元在同一设定方向上的信号敏感度曲线，将同一单元组的所有线圈单元的信号敏感度曲线叠加，获得该单元组的综合线圈敏感度曲线；

步骤4、将相邻两个单元组的综合线圈敏感度曲线的交叉点作为该两个单元组的中心在该设定方向上偏离磁体中心的坐标。

优选的，所述单元组按照行或列划分，同行或同列的线圈单元划分到同一个单元组。

进一步的，所述设定方向包括三维坐标系的X、Y、Z三个方向。

进一步的，在步骤4之后还包括：

步骤5、根据所有相邻两个单元组的线圈中心偏离磁体中心的坐标计算整个线圈组的中心偏离磁体中心的坐标。

优选的，在步骤5中，当总的单元组个数为3时，取其中两个综合线圈敏感度曲线数值较大的单元组的综合线圈敏感度曲线的交叉点，再结合整个线圈的机械设计得到从所述交叉点到整个线圈中心位置的偏移，两者相加得到整个线圈组的中心偏离磁体中心的坐标。

进一步的，在获取X、Y、Z三个方向的线圈敏感度曲线时，分别采用相应的扫描层选层方向。

优选的，在步骤3中，获取线圈单元的信号敏感度曲线的方法为：使用体线圈和需要定位的线圈单元来扫描磁体中心同一个区域的三维体积生成横断面图像，上述两种线圈对应的图像相除即得到线圈敏感度空间分布，横断面内对敏感度积分得到该线圈单元轴线方向的信号敏感度曲线。

优选的，扫描磁体中心同一个区域的三维体积时只以设定方向为读梯度方向，不加任何相位编码，只扫描设定方向的一条K空间数据进行一维傅里叶变换。

另一种优选的，在步骤3中，获取线圈单元的信号敏感度曲线的方法为：使用需要定位的线圈单元来扫描磁体中心一个区域，获得沿设定方向的一条K空间数据，然后使用ESPIRIT方法来从这条K空间数据的低频成分中分析数据关联矩阵来生成该线圈单元沿设定方向的信号敏感度曲线。

本发明能够快速精确的定位那些非固定式线圈的空间位置，使得病人的全身扫描以及线圈单元的自动化选择具有可能,可以大大优化扫描流程。

附图说明

图1为圆形线圈单元的信号强度特征曲线示意图；

图2为8个线圈单元分布及其信号强度特征曲线；

图3为由8个线圈单元的信号敏感度曲线；

图4为两个单元组的综合线圈敏感度曲线；

图中：1-线圈单元1的信号敏感度曲线、2-线圈单元2的信号敏感度曲线、3-线圈单元3的信号敏感度曲线、4-线圈单元4的信号敏感度曲线、5-线圈单元5的信号敏感度曲线、6-线圈单元6的信号敏感度曲线、7-线圈单元7的信号敏感度曲线、8-线圈单元8的信号敏感度曲线、11-圆形线圈单元、12-信号强度特征曲线、13-一个单元组的信号敏感度曲线、14-另一个单元组的信号敏感度曲线、15-两个单元组的信号敏感度曲线的差值。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

下面以腹部线圈的定位方式为例进行说明，其他非固定式线圈类同，具体如下：

1、如图1所示，一般来说，根据电磁场的理论，每个射频线圈单元具有基于磁场强度分布的信号强度特征曲线，以一个圆形线圈单元11为例，由于分布电容C1的影响，具有信号强度特征曲线12。

2、如图2所示，对于由单元1-单元8共八个线圈单元组成一个腹部线圈，其线圈单元11分为沿Z方向平行排列的两个单元组，第一单元组包括的依次水平排布的单元1、单元2、单元7、单元8，第二单元组包括的依次水平排布的单元3、单元4、单元5、单元6；考虑到常规应用条件下，线圈一般放置在左右方向上的居中位置，所以只需在Z方向上线圈的位置进行定位，以Z方向上的定位举例进行描述，其他方向上的定位类同，只需要改变扫描层的选层方向即可实现。

3、如图3、图4所示，单元1-8共八通道的线圈单元的信号敏感度曲线1-8，将第一、第二单元组的各四个线圈单元的信号敏感度曲线分别相加得到如一个单元组的信号敏感度曲线13和另一个单元组的信号敏感度曲线14，取上述两个单元组的信号敏感度曲线的交叉点作为整个线圈组的中心偏离磁体中心的坐标；一个比较容易获取交叉点的方法是，将一个单元组的信号敏感度曲线13减去另一个单元组的信号敏感度曲线14得到两个单元组的信号敏感度曲线的差值15，曲线15上的过零点就是交叉点。以上仅列举了一种从各个单元的敏感度曲线来获取两排线圈对应的敏感度曲线。但基于本发明的变种如改变从各排单元的敏感度曲线来获取两条敏感度曲线的方式均属于此发明保护范围。

本发明虽只示例了一个两排线圈的例子，但基于此发明方法来获取多排线圈对应的敏感度曲线来计算线圈中心位置的方法均属于此发明保护范围。如一个可能的示例即利用三排线圈的三条敏感度曲线交点分别算出两个交点的位置，再基于此算出整个线圈中心的位置。另外一个可能的示例即当三排线圈偏离磁体中心较远时，只有其中的两排对应的敏感度曲线数值较大。此时可以取这两排的敏感度曲线交点，再结合这个线圈的机械设计得到从这个交点到真正线圈中心位置的偏移，两者相加得到三排线圈中心的坐标。

本发明示例虽然只是示例了一个在Z方向定位多排线圈的方法，但基于此发明的思想来获取在X、Y等方向的线圈中心位置的方案均属于此发明保护范围。

本发明示例虽然只指出使用两条敏感度曲线交点对应Z位置为线圈中心位置，但基于此示例的扩展均属于此发明保护范围。如一个可能的示例是为了应对线圈位置和两条敏感度曲线交点之间并不是线性的情况。此种情况下可以使用标准水模或者人体并把待测线圈放置于远离磁体中心的不同位置进行多次扫描获得敏感度曲线，进而能够获得计算所得交点和真实线圈位置的一条校准曲线。实际使用时可以得到两条敏感度曲线交点并在这条校准曲线上查找或者计算得到线圈真实物理位置。

对于如何获取线圈敏感度曲线，本发明提供以下三个示例。

示例一：使用体线圈和需要定位的线圈如柔性腹部线圈来扫描磁体中心同一个区域的三维体积生成多张横断面图像。两种线圈对应的图像相除即得到线圈敏感度空间分布。横断面内对敏感度积分即得到线圈沿Z方向的敏感度曲线。

示例二:一个可能的快速方案可以是只设Z方向为读梯度方向，不加任何相位编码，只扫描Z向的一条K空间数据进行一维傅里叶变换得到体线圈和需要定位的线圈对应的Z向敏感度曲线再按照示例一进行计算敏感度曲线。

示例三：线圈的敏感度曲线也可以是只使用需要定位线圈来扫描磁体中心一个区域生成敏感度曲线。一个可能的示例为只获得沿Z向的一条K空间数据，然后使用如ESPIRIT等方法来从这条K空间数据的低频成分中分析数据关联矩阵来生成线圈沿Z向的敏感度曲线。

一个实际使用的情况为，当病人放置于磁共振扫描床并配置好相应线圈后，随着扫描床在移动进入磁体腔的过程中使用如示例二的扫描方式快速实时的获取已经进入磁体腔的线圈对应的综合特征曲线。得到每一排的综合特征曲线后，将两排的综合特征曲线进行比较，要么寻找综合特征曲线的交点，要么寻找综合特征曲线的差值最大处作为目标位置进行标记。随着扫描不同部位，扫描床会随着磁共振操作者的待扫描区域进行移床，移床到不同的位置时会使用上述方法自动探测待扫描区域对应的线圈位置从而不仅可以在操作界面上实时显示出每个线圈的位置，也可以为待扫描位置自动选择最合适的线圈或者线圈单元之间的组合。

此方法因为基于线圈固有的敏感度曲线特征，所以对于不同的病人都可以做到精确的线圈定位。经过实际测试发现，比如Z方向上正负200毫米，定位精度在1个厘米以内，从而达到自动实现浮动线圈单元的定位，为后面的线圈单元自动选择提供了条件。

使用如示例二所示的快速扫描方法以及示例三的快速计算敏感度曲线可以在100ms之内完成，并且在床的移动过程中也可以进行扫描，从而节约了扫描和线圈定位时间。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.非固定式射频线圈的快速定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将所有非固定式射频线圈按照空间位置分成若干个单元组，每个单元组包括若干个射频线圈单元；

步骤2、采集被测物体沿着某一个或者多个方向的信号来获取每个线圈单元的信号强度特征曲线；

步骤3、根据每个线圈单元的信号强度特征曲线,获取同一单元组的每个线圈单元在同一设定方向上的信号敏感度曲线，将同一单元组的所有线圈单元的信号敏感度曲线叠加，获得该单元组的综合线圈敏感度曲线；

步骤4、将相邻两个单元组的综合线圈敏感度曲线的交叉点作为该两个单元组的中心在该设定方向上偏离磁体中心的坐标。

2.根据权利要求1所述的非固定式射频线圈的快速定位方法，其特征在于，所述单元组按照行或列划分，同行或同列的线圈单元划分到同一个单元组。

3.根据权利要求1所述的非固定式射频线圈的快速定位方法，其特征在于，所述设定方向包括三维坐标系的X、Y、Z三个方向。

4.根据权利要求1所述的非固定式射频线圈的快速定位方法，其特征在于，在步骤4之后还包括：

步骤5、根据所有相邻两个单元组的线圈中心偏离磁体中心的坐标计算整个线圈组的中心偏离磁体中心的坐标。

5.根据权利要求4所述的非固定式射频线圈的快速定位方法，其特征在于，在步骤5中，当总的单元组个数为3时，取其中两个综合线圈敏感度曲线数值较大的单元组的综合线圈敏感度曲线的交叉点，再结合整个线圈的机械设计得到从所述交叉点到整个线圈中心位置的偏移，两者相加得到整个线圈组的中心偏离磁体中心的坐标。

6.根据权利要求3所述的非固定式射频线圈的快速定位方法，其特征在于，在获取X、Y、Z三个方向的线圈敏感度曲线时，分别采用相应的扫描层选层方向。

7.根据权利要求1所述的非固定式射频线圈的快速定位方法，其特征在于，在步骤3中，获取线圈单元的信号敏感度曲线的方法为：使用体线圈和需要定位的线圈单元来扫描磁体中心同一个区域的三维体积生成横断面图像，上述两种线圈对应的图像相除即得到线圈敏感度空间分布，横断面内对敏感度积分得到该线圈单元轴线方向的信号敏感度曲线。

8.根据权利要求7所述的非固定式射频线圈的快速定位方法，其特征在于，扫描磁体中心同一个区域的三维体积时只以设定方向为读梯度方向，不加任何相位编码，只扫描设定方向的一条K空间数据进行一维傅里叶变换。

9.根据权利要求1所述的非固定式射频线圈的快速定位方法，其特征在于，在步骤3中，获取线圈单元的信号敏感度曲线的方法为：使用需要定位的线圈单元来扫描磁体中心一个区域，获得沿设定方向的一条K空间数据，然后使用ESPIRIT方法来从这条K空间数据的低频成分中分析数据关联矩阵来生成该线圈单元沿设定方向的信号敏感度曲线。