CN107390149B - 梯度线圈极性的检测方法、存储介质及磁共振扫描系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种梯度线圈极性的检测方法，包括以下步骤：通过射频线圈接收成像对象的射频信号，所述射频线圈包括至少一个射频线圈单元；获取一个射频线圈单元的射频信号，所述一个射频线圈单元位于相对于所述成像对象、沿所述梯度线圈待测轴的第一方向；基于所述获取一个射频线圈单元的射频信号，计算射频信号经过信号重建后沿所述待测轴的信号强度分布，并根据所述信号强度分布确定所述一个射频线圈单元关于所述成像对象、沿所述待测轴的第二方向；以及根据所述第一方向和所述第二方向，确定所述待测轴的极性是否接反。本发明的梯度线圈极性的检测方法可以快速及时的检测梯度线圈极性是否接反。本发明还涉及一种存储介质及磁共振扫描系统。

Description

梯度线圈极性的检测方法、存储介质及磁共振扫描系统

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及梯度线圈极性的检测方法、存储介质及磁共振扫描系统。

背景技术

在磁共振扫描系统中，梯度线圈包含X，Y，Z三个正交方向的线性梯度场，具有选层、频率编码、相位编码、流速编码、流动补偿、扩散检测等作用。它们也可以用于调节主磁场的均匀性，有利于提高图像信噪比，均匀性以及几何位置准确性。梯度线圈都会与特定的功率输出部件组成回路，依赖功率输出部件产生的电流来产生特定的磁场。在梯度系统的生产和集成工程中，可能出现回路正负极性方向的错误情况，在该情况下，会出现图像方向混乱，图像变形，甚至严重时可能导致磁体均匀性过差而采集不到磁共振信号。

一般地，通过严格控制工艺和转接部位的防呆设计可确保生产和集成的过程中很少出现线圈极性接反的错误，可一旦出现该问题可能会导致正常扫描图像变形严重，信号过低等问题，使排查问题非常困难。另外，传统技术中可使用辅助电流耦合检测的部件来检测线圈回路中的电流方向，以检测线圈的极性，但该方法需要提供辅助的检测设备，因此在成本和可服务性上存在劣势。

发明内容

基于此，有必要针对传统梯度线圈极性的检测方法需要提供辅助检测设备导致成本高且不方便及时检测的问题，提供一种梯度线圈极性的检测方法、存储介质及磁共振扫描系统。

一种梯度线圈极性的检测方法，包括以下步骤：

通过射频线圈接收成像对象的射频信号，所述射频线圈包括至少一个射频线圈单元；

获取一个射频线圈单元的射频信号，所述一个射频线圈单元位于相对于所述成像对象、沿所述梯度线圈待测轴的第一方向；

基于所述获取一个射频线圈单元的射频信号，计算射频信号经过信号重建后沿所述待测轴的信号强度分布，并根据所述信号强度分布确定所述一个射频线圈单元关于所述成像对象、沿所述待测轴的第二方向；以及

根据所述第一方向和所述第二方向，确定所述待测轴的极性是否接反。

进一步地，根据所述第一方向和所述第二方向，确定所述待测轴的极性是否接反包括：

如果第一方向与第二方向相同，则确定所述梯度线圈待测轴的极性未接反；以及

如果第一方向与第二方向相反，则确定所述梯度线圈待测轴的极性接反。

进一步地，在所述通过射频线圈接收成像对象的射频信号之前还包括：

通过射频线圈发出射频脉冲对所述成像对象射频激发，激发所述成像对象发出射频信号。

进一步地，在射频线圈发出射频脉冲对成像对象射频激发，激发成像对象发出射频信号之前还包括：

在射频线圈内放置成像对象。

进一步地，所述成像对象为球形水模。

进一步地，所述信号强度分布沿着所述梯度线圈待测轴以一维投影波形的形式显示。

进一步地，所述信号强度分布沿着所述梯度线圈待测轴以二维图像的形式显示。

一种磁共振扫描系统，包括磁共振扫描设备和计算机，其中计算机包括处理器、存储介质及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行一种梯度线圈极性的检测方法，所述方法包括：

通过射频线圈接收成像对象的射频信号，所述射频线圈包括多个射频线圈单元；

获取多个射频线圈单元的多个射频信号，所述多个射频线圈单元位于相对于所述成像对象、沿所述梯度线圈待测轴的相对应的第一方向、第三方向和/或第五方向；

基于所述多个射频信号，计算所述多个射频信号经过信号重建后沿所述待测轴的信号强度分布，并根据所述信号强度分布确定所述多个射频线圈单元关于所述成像对象、沿所述待测轴的第二方向、第四方向和/或第六方向；以及

根据所述第一方向和所述第二方向、所述第三方向和所述第四方向及所述第五方向和所述第六方向所构成的方向组合中的至少一组，确定所述待测轴的极性是否接反。

进一步地，根据所述第一方向和所述第二方向、所述第三方向和所述第四方向及所述第五方向和第六方向所构成的方向组合中的至少一组，确定所述待测轴的极性是否接反包括：

如果方向组合中的两个方向相同，则确定相对应的所述梯度线圈待测轴的极性未接反；以及

如果方向组合中的两个方向相反，则确定相对应的所述梯度线圈待测轴的极性接反。

一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行可用于执行上述的梯度线圈极性的检测方法。

本发明的梯度线圈极性的检测方法、存储介质及磁共振扫描系统，其检测数据主要使用磁共振信号一维投影的方式进行计算评估而不需要成像，因此检测速度上会更快，检测过程中无需移动成像对象，检测操作更加方便，并且可以及时检测。

附图说明

图1是本发明实施例的梯度线圈极性的检测方法的流程图。

图2是射频线圈中的多个射频线圈单元沿着梯度线圈X轴向的分布图。

图3和图4是梯度线圈X轴的极性未接反和接反两种情形的成像对象沿着X轴的二维图像。

图5是梯度线圈X轴的极性未接反和接反两种情形的成像对象沿着X轴的波形的一维投影。

图6是本发明中的射频脉冲、梯度信号及反馈射频信号的波形图。

图7是本发明实施例的磁共振扫描系统的方框图。

图8是本发明实施例的磁共振扫描系统的结构示意图。

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，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供一种梯度线圈极性的检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：在射频线圈内放置成像对象，所示射频线圈包括多个射频线圈单元。

步骤S2：射频线圈发出射频脉冲对成像对象射频激发，激发成像对象发出射频信号。

步骤S3：由射频线圈接收成像对象的射频信号。

步骤S4：获取一个射频线圈单元的射频信号，所述一个射频线圈单元位于相对于所述成像对象、沿所述梯度线圈待测轴的第一方向。

其中，沿所述梯度线圈待测轴有两个方向，其中一个是沿所述梯度线圈待测轴的延伸方向也就是正方向，另一个是沿所述梯度线圈待测轴的反向方也就是负方向。第一方向为沿所述梯度线圈待测轴的两个方向其中之一。具体地，梯度线圈包括X、Y、Z三个轴(详见下述)，梯度线圈待测轴例如为X轴，如图2所示，图2仅显示了一个射频线圈(例如可以是头线圈)内的五个射频线圈单元coil1～coil5，射频线圈单元coil1～coil5在空间上成环形排布，成像对象位于射频线圈单元coil1～coil5所形成的环形之间。这里的射频线圈单元优选的是一个射频线圈内的，可以是类似头线圈能够包裹住成像对象的线圈，这样可以使用一个射频线圈进行三个梯度线圈轴的极性测量。从图2中可知，射频线圈单元coil1～coil5中，射频线圈单元coil1与射频线圈单元coil5可以认为是沿着梯度线圈X轴分布的两个线圈单元，在检测时可以获取射频线圈单元coil1与射频线圈单元coil5两者之一的射频信号。在检测时如果获取射频线圈单元coil1的射频信号，射频线圈单元coil1位于相对于所述成像对象、沿梯度线圈X轴的负方向，即第一方向为沿所述梯度线圈待测轴的负方向；在检测时如果获取射频线圈单元coil5的射频信号，射频线圈单元coil5位于相对于所述成像对象、沿梯度线圈X轴的正方向，即第一方向为沿所述梯度线圈待测轴的正方向。

步骤S5：基于所述一个射频线圈单元的射频信号，计算其经过信号重建后沿所述待测轴的信号强度分布，根据所述信号强度分布确定所述一个射频线圈单元关于所述成像对象、沿所述待测轴的第二方向。其中，第二方向为沿所述梯度线圈待测轴的两个方向其中之一。该步骤的具体内容为，首先对步骤S4获取的射频线圈单元的射频信号进行重建(例如进行傅里叶变换)，将射频信号从时域信号转换为频域(空间域)的信号，如果经变换后的射频信号在空间上信号强度分布沿着待测轴的方向逐渐增减弱，则确定第二方向为沿所述梯度线圈待测轴的负方向，如果信号强度分布沿着待测轴的方向逐渐增强，则确定第二方向为沿所述梯度线圈待测轴的正方向。

步骤S6：根据所述第一方向和所述第二方向，确定所述梯度线圈待测轴的极性是否接反。该步骤的具体内容为，如果第一方向与第二方向相同，则确定所述梯度线圈待测轴的极性未接反，如果第一方向与第二方向相反，则确定所述梯度线圈待测轴的极性接反。

以下将结合具体附图对本发明的上述方法进行说明，本实施例是以待测轴为X轴为例进行说明，并且选择获取射频线圈单元coil1的射频信号，射频线圈单元coil1位于相对于所述成像对象、沿所述梯度线圈X轴的负方向，也就是第一方向为沿X轴负方向。具体地，图3和图4所示，射频信号经计算重新后沿所述待测轴的信号强度分布可以通过傅里叶变换后以成像对象的图像的一维投影的形式显示。图3和图4示出了梯度线圈X轴的极性未接反和接反两种情形的成像对象沿着X轴的二维图像，其中图3中的图像的二维图像的亮度沿着X轴的正方向逐渐减弱，图4中的二维图像的亮度沿着X轴的负方向逐渐增强，需要说明的是，成像对象越靠近射频线圈单元coil1的点其反馈的射频信号越强烈，故，通过图3可以判断出射频线圈单元coil1位于相对于所述成像对象、沿所述梯度线圈X轴的负方向，也就是第二方向为负方向，通过图4可以判断出位于相对于所述成像对象、沿所述梯度线圈X轴的正方向，也就是第二方向为正方向。在获取射频线圈单元coil1的射频信号的条件下，也就是第一方向为沿X轴的负方向，如果成像对象沿着X轴的二维图像如图3所示，则判断出第二方向为沿着X轴的负方向，在进一步判断出第一方向与第二方向相同，则梯度线圈X轴的极性没接反；如果成像对象沿着X轴的图像的一维投影如图4所示，则判断出梯度线圈X轴的极性接反。当然，通过获取射频线圈单元coil5的射频信号进行检测的原理与上述相同，在此不再赘述。

在其他实施例中，可以使用更简单的一维自旋回波序列来测试水模沿着X轴、Y轴和Z轴的一维投影，来检测梯度线圈的X轴、Y轴和Z轴的极性是否接反，该实施例中的中一维自旋回波序列及成像对象的反馈脉冲具体如图6所示。该实施例是利用波形的形式显示射频信号经计算重建后沿所述待测轴(具体为X轴)的信号强度分布，具体如图5所示。图5示出了梯度线圈X轴的极性未接反和接反两种情形的成像对象沿着X轴的波形的一维投影，其中图5中实线表示的波形的一维投影的强度沿着X轴的正方向逐渐减弱，虚线表示的波形的一维投影的强度沿着X轴的负方向逐渐增强。根据波形的一维投影判断梯度线圈X轴的极性是否接反的原理与上述通过二维图像的原理相同在此不赘述，两者不同之处仅在于波形的一维投影只要将射频信号经计算重新后输入波谱仪即可，图像的一维投影需将射频信号在经过傅里叶变换在显示器上显示。

需要说明的是，在通过波形的一维投影显示的时候，在射频线圈单元附近，只要有氢原子存在的地方，射频线圈单元都可以获取反馈射频信号，因此，在图5中的两个波形的一维投影均成抛物线的形状，每条抛物线均由变化平稳和变化剧烈的两条曲线构成，由于成像对象内的氢原子数量巨大，射频线圈单元周围非成像对象区域内的氢原子数量要远远小于成像对象内的氢原子数量，因此，成像对象的波形的一维投影变化缓慢，即图5中变化平稳的曲线为成像对象的波形的一维投影，变化剧烈的曲线为射频线圈单元周围非成像对象区域内的氢原子的波形的一维投影。检测梯度线圈Y轴、Z轴极性是否接反的方法和原理与上述检测梯度线圈X轴极性是否接反的方法和原理相同，在此不再赘述。

在本实施例中，成像对象为水模球，这样可以显著降低成本且使用方便。

请参阅图7与图8，本发明实施例还提供一种磁共振扫描系统100，包括磁共振扫描设备10及与磁共振扫描设备10连接的计算机12，该计算机12中存储有可以运行的计算机程序，该计算机程序在运行时可以执行上述的梯度线圈极性的检测方法。在一实施例中，本发明梯度线圈极性的检测方法，该射频线圈包括至少三个线圈单元，分别相对于所述成像对象、沿所述梯度线圈待测轴(X轴、Y轴、Z轴)第一方向(例如X方向)、第三方向(例如Y方向)、第五方向(例如Z方向)，并分别获得该三个线圈单元的射频信号，基于该三个线圈单元的射频信号，分别计算所述该三个线圈单元的射频信号经过信号重建后沿所述待测轴(X轴、Y轴、Z轴)的信号强度分布，并根据所述三个线圈单元的信号强度分布确定所述三个射频线圈单元关于所述成像对象、沿所述待测轴的第二、四、六方向；

根据所述第一方向和所述第二方向，第三方向和第四方向、第五方向和第六方向，确定所述待测轴(X轴、Y轴、Z轴)的极性是否接反。

其中，根据所述第一方向和所述第二方向、所述第三方向和所述第四方向及所述第五方向和第六方向所构成的方向组合中的至少一组，确定所述待测轴的极性是否接反包括：如果方向组合中的两个方向相同，则确定相对应的所述梯度线圈待测轴的极性未接反；以及

如果方向组合中的两个方向相反，则确定相对应的所述梯度线圈待测轴的极性接反。

具体地，在本实施例中，磁共振扫描设备10包括磁共振机架，机架内有主磁体101，主磁体101可以是由超导线圈构成，用来产生主磁场，在一些情况下也可以采用永磁体。主磁体101可以用来产生0.2特斯拉、0.5特斯拉、1.0特斯拉、1.5特斯拉、3.0特斯拉或者更高的主磁场强度。在磁共振成像时，成像对象150例如患者由患者床106进行承载，随着床板的移动，将成像对象150移入主磁场磁场分布较为均匀的区域105内。通常对于磁共振扫描设备，如图8所示，空间坐标系(即设备的坐标系)的z方向设置为与磁共振系统机架的轴向相同，通常将患者的身长方向与z方向保持一致进行成像，磁共振系统的水平平面设置为xz平面，x方向与z方向垂直，y方向与x和z方向均垂直。

磁共振扫描设备10还包括射频线圈、梯度线圈102、脉冲控制单元111、梯度信号产生单元112、射频脉冲产生单元116、开关控制单元117、射频接收单元118及图像重建单元121。

在磁共振成像，脉冲控制单元111控制射频脉冲产生单元116产生射频脉冲，射频脉冲由放大器放大后，经过开关控制单元117，最终由射频线圈(图未标号)发出，对成像对象150进行射频激发。射频线圈包括体线圈103与局部线圈104，射频线圈在发出射频脉冲通常通过体线圈103或者局部线圈104发出。成像对象150根据射频激发，会由共振产生相应的射频信号。在接收成像对象150根据激发产生的射频信号时，可以是由体线圈103或者局部线圈104进行接收，射频接收链路可以有很多条，射频信号发送到射频接收单元118后，进一步发送到图像重建单元121进行图像重建，形成磁共振图像。

梯度线圈102可以用来在磁共振成像时对射频信号进行空间编码。脉冲控制单元111控制梯度信号产生单元112产生梯度信号，梯度信号通常会分为三个相互正交方向的信号：x方向、y方向和z方向，不同方向的梯度信号经过梯度放大器(113、114、115)放大后，由梯度线圈102发出，在区域105内产生梯度磁场。

计算机12还包括处理器122、显示单元123、输入/输出设备124、存储介质125及通信端口126。脉冲控制单元111、图像重建单元121与处理器122、显示单元123、输入/输出设备124、存储介质125及通信端口126之间可以通过通信总线127进行数据传输，从而实现对磁共振成像过程的控制。其中，处理器122可以由一个或多个处理器组成。显示单元123可以是提供给用户用来显示图像的显示器。输入/输出设备124可以是键盘、鼠标、控制盒、波谱仪等相关设备，支持输入/输出相应数据流。存储介质125可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘等，存储介质125可以用来存储需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器122所执行的可能的程序指令。通信端口105可以实现与其他部件例如：外接设备、图像采集设备、数据库、外部存储以及图像处理工作站等之间进行数据通信。需要说明的是，计算机程序存储在存储介质125中，存储介质125中存储的程序可在处理器122运行。

在本发明的磁共振扫描系统中运行程序执行本发明的梯度线圈极性的检测方法时，通常在局部线圈104内放置水模球，通常水膜内部均匀分布成像介质(水)。在一些情况下水膜也可以不是球形而是其他形状，例如正方体、圆柱体等。局部线圈104一般采用全方面覆盖的方式设计，这样可以沿着待测轴的方向在待测轴的任意一侧选择到射频线圈单元。

本发明的有益效果为：

(1)、检测数据主要使用磁共振信号一维投影的方式进行计算评估而不需要成像，因此检测速度上会更快；

(2)、检测过程中无需移动成像对象，检测操作更加方便；

(3)、成像对象为普通的球形水模，使用比较方便并且制造成本更低。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种梯度线圈极性的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过射频线圈接收成像对象的射频信号，所述射频线圈包括至少一个射频线圈单元；

获取一个射频线圈单元的射频信号，所述一个射频线圈单元位于相对于所述成像对象、沿所述梯度线圈待测轴的第一方向；

基于所述获取一个射频线圈单元的射频信号，计算射频信号经过信号重建后沿所述待测轴的信号强度分布，并根据所述信号强度分布确定所述一个射频线圈单元关于所述成像对象、沿所述待测轴的第二方向；以及

根据所述第一方向和所述第二方向，确定所述待测轴的极性是否接反。

2.根据权利要求1所述的梯度线圈极性的检测方法，其特征在于，根据所述第一方向和所述第二方向，确定所述待测轴的极性是否接反包括：

如果第一方向与第二方向相同，则确定所述梯度线圈待测轴的极性未接反；以及

如果第一方向与第二方向相反，则确定所述梯度线圈待测轴的极性接反。

3.根据权利要求1所述的梯度线圈极性的检测方法，其特征在于，在所述通过射频线圈接收成像对象的射频信号之前还包括：

通过射频线圈发出射频脉冲对所述成像对象射频激发，激发所述成像对象发出射频信号。

4.根据权利要求3所述的梯度线圈极性的检测方法，其特征在于，在射频线圈发出射频脉冲对成像对象射频激发，激发成像对象发出射频信号之前还包括：

在射频线圈内放置成像对象。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的梯度线圈极性的检测方法，其特征在于，所述成像对象为球形水模。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的梯度线圈极性的检测方法，所述信号强度分布沿着所述梯度线圈待测轴以一维投影波形的形式显示。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的梯度线圈极性的检测方法，所述信号强度分布沿着所述梯度线圈待测轴以二维图像的形式显示。

8.一种磁共振扫描系统，包括磁共振扫描设备和计算机，其中计算机包括处理器、存储介质及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时可用于执行一种梯度线圈极性的检测方法，所述方法包括：

通过射频线圈接收成像对象的射频信号，所述射频线圈包括多个射频线圈单元；

获取多个射频线圈单元的多个射频信号，所述多个射频线圈单元位于相对于所述成像对象、沿所述梯度线圈待测轴的相对应的第一方向、第三方向和/或第五方向；

基于所述多个射频信号，计算所述多个射频信号经过信号重建后沿所述待测轴的信号强度分布，并根据所述信号强度分布确定所述多个射频线圈单元关于所述成像对象、沿所述待测轴的第二方向、第四方向和/或第六方向；以及

根据所述第一方向和所述第二方向、所述第三方向和所述第四方向及所述第五方向和所述第六方向所构成的方向组合中的至少一组，确定所述待测轴的极性是否接反。

9.根据权利要求8所述的磁共振扫描系统，其特征在于，根据所述第一方向和所述第二方向、所述第三方向和所述第四方向及所述第五方向和第六方向所构成的方向组合中的至少一组，确定所述待测轴的极性是否接反包括：

如果任意一组方向组合中的两个方向相同，则确定相对应的所述梯度线圈待测轴的极性未接反；以及

如果任意一组方向组合中的两个方向相反，则确定相对应的所述梯度线圈待测轴的极性接反。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任意一项所述方法的步骤。