CN108742623A - 基于三维梯度双回波的动态匀场方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维梯度双回波的动态匀场方法，包括：1）针对目标扫描部位定位后，激发双回波3D GRE序列进行扫描采集所需匀场区域的相位数据；2）通过连续采集的两个回波数据分别得到两幅K空间图像；3）计算得到两幅K空间图像的相位差图；4）利用相位差图进一步获取图像场图；5）通过球面谐波分析计算匀场线圈中电流大小；6）在梯度线圈中施加大小相等、方向相反的电流来进行匀场。本发明能够避免相位解卷绕的操作，同时由于该序列的采集速度快，保证了两个回波之间间隔时间短，降低了此间相位偏移量发生改变的可能，提高了匀场精度，对于运动较多的部位来说，也降低了运动伪影带来的影响。

Description

基于三维梯度双回波的动态匀场方法

技术领域

本发明涉及一种基于三维梯度双回波的动态匀场方法。

背景技术

众所周知，匀场通过调整匀场线圈内的电流以抵消场的不均匀，多个匀场之间会产生互相影响，匀场包括被动匀场和主动匀场，被动匀场一般通过在机器表面的特定位置放置铁片，是在安装磁体过程中提高磁场均匀性的第一措施，主动匀场是通过使用特定匀场线圈实现的，通过调整匀场线圈内的电流来优化磁场的均匀性。磁体主磁场的均匀度对于磁共振图像的各项指标以及一些对场均匀度高度敏感的序列能否实现都具有关键作用，然而在磁体的生产过程中，由于各种机械或电气容差等影响，磁体不可能产生完全均匀的主磁场，磁体的选址以及放置入磁场中的物品也无疑会破坏磁场的均匀性，所以通过匀场去除主磁场中的小的局部不均匀是很必要的。

屏蔽间的磁场强度可以用泰勒展开式近似估计，泰勒展开式可以表示为B₀+3linear terms+52^ndorder terms+73^rdorder terms+94^thorder terms+…，其

中，B₀表示理论主磁场值，三个线性项分别表示在x、y和z方向的线性失真项，五个二阶项分别表示在xy、zx、xy、z2和x2-y2方向的失真项，以此类推。泰勒展开式的项数越多，磁场强度越接近真实值，即越高阶的匀场，匀场的效果越好，实际上各厂家多是一阶匀场，少数厂家已经做到二阶匀场，当匀场效果完美时，磁共振波谱线如图1(a)所示，呈现一个窄的对称单峰，当存在一阶场不均匀时，波谱线如图1(b)、1(c)所示，线谱出现对称性地变宽，或者出现分裂峰。

现有技术中，高阶主动匀场需要额外的线圈来实现，目前众多厂家的动态匀场都以一阶匀场为主，匀场线圈的设计等同于梯度线圈，故可以不添加额外的匀场线圈，借助梯度线圈实现。如图2所示为原始动态匀场序列，需要两次激发，即两次序列扫描，参数设置不同的TE，分别采集两个不同回波时间的图像，进而得到一个3D的场图，两个TE时间应尽可能短，两次采集的相位若超过180°则需进行相位解卷绕，在获得场图后，通过球面谐波分析计算出线圈中所需反向施加的电流，从而达到匀场的目的，通常扫描和计算要迭代多次，但是由于该3D梯度匀场的采集时间相对较长，同一位置的两次采集的相位偏移量发生变化，匀场精度下降，而且对于腹部这种运动较多的部位，容易受呼吸运动的影响。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种基于三维梯度双回波的动态匀场方法。

本发明的技术方案是：一种基于三维梯度双回波的动态匀场方法，包括：1)针对目标扫描部位定位后，激发双回波3D GRE序列进行扫描采集所需匀场区域的相位数据；2)通过连续采集的两个回波数据分别得到两幅K空间图像；3)计算得到两幅K空间图像的相位差图；4)利用相位差图进一步获取图像场图；5)通过球面谐波分析计算匀场线圈中电流大小；6)在梯度线圈中施加大小相等、方向相反的电流来进行匀场。

进一步的，本发明中，步骤2)中的两个回波数据分别为不同回波时间对应所采集的K空间数据。

进一步的，本发明中，步骤2)还包括将所采集的两个K空间数据分别进行傅里叶变换转化到空间域。

进一步的，本发明中，步骤3)包括将一幅K空间图像与共轭后的另一幅K空间图像相乘以实现相位相减，并通过反正切计算得到所述相位差图。

进一步的，本发明中，步骤4)中所述图像场图的计算公式表示为：

Δφ(r)＝γΔB(r)[TE₁-TE₂]

其中，TE₁和TE₂分别表示两次不同的回波时间，ΔB(r)表示所求不均匀场。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1)本发明中，根据线圈产生的磁场与线圈中通过的电流成比例关系，通过双回波3D GRE序列采集需匀场区域的相位数据，经计算机分析可以得出优化磁场均匀度的匀场线圈中所需的电流大小。

2)本发明中，双回波3D GRE序列只需一次激发，连续采集两个回波，并通过这两个回波采集到的图像得到场图，这种双回波的采集方式，不仅能够避免相位解卷绕的操作，同时由于该序列的采集速度快，保证了两个回波之间间隔时间短，降低了此间相位偏移量发生改变的可能，提高了匀场精度，对于运动较多的部位来说，也降低了运动伪影带来的影响。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1(a)为理想匀场效果下的磁共振线谱图；

图1(b)、图1(c)为一阶场不均匀时的磁共振线谱图；

图2为现有技术中的动态匀场3D GRE序列图；

图3为本发明中的双回波3D GRE序列图；

图4为本发明的具体流程示意图。

具体实施方式

实施例：

结合图3、图4所示为本发明一种基于三维梯度双回波的动态匀场方法的具体实施方式，首先，主要包括以下步骤：

步骤1)：将扫描物放置于扫描床上，针对目标扫描部位定位后，一次激发双回波3DGRE序列进行扫描采集所需匀场区域的相位数据；

步骤2)：一次激发后需连续采集两个回波，分别对应TE₁、TE₂两个不同回波时间所采集的K空间数据，将所采集的两个K空间数据分别进行傅里叶变换转化到空间域，得到两幅K空间图像；

步骤3)：将一幅K空间图像与共轭后的另一幅K空间图像相乘以实现相位相减，并通过反正切计算得到两幅K空间图像的相位差图；

步骤4)：利用相位差图进一步获取图像场图，计算公式表示为：

Δφ(r)＝γΔB(r)[TE₁-TE₂]

其中，TE₁和TE₂分别表示两次不同的回波时间，ΔB(r)表示所求不均匀场。

步骤5)：通过球面谐波分析计算匀场线圈中电流大小；

步骤6)：在梯度线圈中施加大小相等、方向相反的电流进行匀场。

基于三维梯度双回波的动态匀场方法根据线圈产生的磁场与线圈中通过的电流成比例关系，通过双回波3D GRE序列采集需匀场区域的相位数据，经计算机分析可以得出优化磁场均匀度的匀场线圈中所需的电流大小，其中，双回波3D GRE序列只需一次激发，连续采集两个回波，并通过这两个回波采集到的图像得到场图，这种双回波的采集方式，不仅能够避免相位解卷绕的操作，同时由于该序列的采集速度快，保证了两个回波之间间隔时间短，降低了此间相位偏移量发生改变的可能，提高了匀场精度，对于运动较多的部位来说，也降低了运动伪影带来的影响。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于三维梯度双回波的动态匀场方法，其特征在于，包括：

1)针对目标扫描部位定位后，激发双回波3D GRE序列进行扫描采集所需匀场区域的相位数据；

2)通过连续采集的两个回波数据分别得到两幅K空间图像；

3)计算得到两幅K空间图像的相位差图；

4)利用相位差图进一步获取图像场图；

5)通过球面谐波分析计算匀场线圈中电流大小；

6)在梯度线圈中施加大小相等、方向相反的电流来进行匀场。

2.根据权利要求1所述的基于三维梯度双回波的动态匀场方法，其特征在于：步骤2)中的两个回波数据分别为不同回波时间对应所采集的K空间数据。

3.根据权利要求2所述的基于三维梯度双回波的动态匀场方法，其特征在于：步骤2)还包括将所采集的两个K空间数据分别进行傅里叶变换转化到空间域。

4.根据权利要求1所述的基于三维梯度双回波的动态匀场方法，其特征在于：步骤3)包括将一幅K空间图像与共轭后的另一幅K空间图像相乘以实现相位相减，并通过反正切计算得到所述相位差图。

5.根据权利要求1所述的基于三维梯度双回波的动态匀场方法，其特征在于：步骤4)中所述图像场图的计算公式表示为：

Δφ(r)＝γΔB(r)[TE₁-TE₂]

其中，TE₁和TE₂分别表示两次不同的回波时间，ΔB(r)表示所求不均匀场。