CN108872909A - 磁共振系统的梯度线圈位置校准方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种磁共振系统的梯度线圈位置校准方法和装置，该方法包括：在磁共振系统的横断面、矢状面、冠状面中的至少一个成像面上进行目标成像体的成像，得到相应的成像图像；其中，所述目标成像体设置于磁体成像区域的中心位置；根据所述成像图像，确定所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差；根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置。可提高梯度线圈的电气定位精度。

Description

磁共振系统的梯度线圈位置校准方法和装置

技术领域

本申请涉及一种医疗器械设备，尤其涉及一种磁共振系统的梯度线圈位置校准方法和装置。

背景技术

人体主要由水、肌肉、脂肪和骨骼等组成，其中氢原子以多种化合物的形成存在于人体各个组织之中。核磁共振成像系统由于采用射频能量激发人体中氢原子，并采用梯度电磁场空间编码的方式来检测不同位置处氢原子的方式，因此具有优异的软组织对比度、无创伤、无电离辐射等优点。在日常的临床应用中得到广泛的应用，尤其在肿瘤、神经系统、消化系统和心血管诊断方面特别重要。

一个磁共振系统，一般包括磁体系统、射频系统、梯度系统和其他附属电子器件。磁共振系统为了进行2D(二维)或者3D(三维)成像，需要采用梯度系统，进行断层层面内或者层位置的编码选择。因此，磁共振系统的梯度系统，尤其是进行梯度编码的梯度线圈的安装精度或者所在系统的电气位置精度直接决定磁共振系统的图像质量和所成像位置的准确度。如在实际的临床中进行磁共振实时介入手术或者磁共振图像3D导航介入手术，对空间位置的精度要求更高。

因此，梯度线圈需要在安装的过程中保持一定的精度。常规的方法是，通过测量梯度线圈与磁体的相对距离，确定并调整梯度线圈在磁体系统中的机械对中。由于梯度线圈约有一吨重，且要求的机械安装精度较高，因此梯度线圈与磁体系统间的间隙和调整，需要辅助的工装进行，通过工装，将重约一吨的梯度线圈送入磁体系统的孔腔内，通过调整梯度线圈前后两端与磁体接触的垫片个数或者支撑机构的厚度，达到调整梯度线圈径向的安装精度；而轴向精度，则通过工装支撑起梯度线圈后，移动工装沿磁体轴向的位移，达到调整轴向精度的目的。这种做法，调整不易，操作时间较长，也难达到较高的精度，影响了2D图像质量和不同断层图像的空间位置精度。

为了便于体积大、重量沉的梯度线圈便于安装，美国专利和商标局公开的公开号为US20090172940的专利申请文件中公开了一种磁共振断层扫描装置中梯度线圈模块的安装装置，美国专利和商标局公开的公开号为US20060137177 的专利申请文件中公开了一种将梯度线圈单元安装到磁共振装置中的装置，这些技术方案设计发明了辅助安装、便于调整和利于测量的机械结构。但无论那种技术方案，都是基于机械结构的中心进行对中调整的，而非电气对中为目的进行调整的。

综上所述，现有技术存在以下的缺点：

1.梯度线圈调整的目的是机械中心与磁体中心重合，由于加工的误差，无法达到实际成像需要的电气中心；

2.由于梯度线圈质量较大，因此调整时间长，且不易操作；

3.由于磁体系统参考机械精度较差，导致梯度线圈调整精度不高。

虽然在中国专利局公开的公告号为CN101046506B的专利申请文件中，公开了一种基于球谐函数的磁共振图像梯度变形校正方法，采用基于球谐函数并利用水模的磁共振图像，针对梯度场变形进行的系统校正。主要针对磁共振系统梯度线性不理想情况，采用有多个控制点的特殊复杂三维水模，采用球谐函数计算的方式，计算出各个控制点的梯度场的刚性变形量(delta(x,y,z))。但是，该方案中：1)需要特殊控制点的复杂水模；2)且为图像的后处理范畴，而非实现梯度线圈的调试安装；3)是图像配准的方式，与水模图像一致，但缺乏成像与系统机械位置精度的一致性，不利于穿刺活检等要求高精度位置的介入操作；4)仅可计算delta(x,y,z)三个自由度。因此，仍无法解决上述现有技术存在的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种磁共振系统的梯度线圈位置校准方法和装置，可提高梯度线圈的电气定位精度。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

一种磁共振系统的梯度线圈位置校准方法，包括：

在磁共振系统的横断面、矢状面、冠状面中的至少一个成像面上进行目标成像体的成像，得到相应的成像图像；其中，所述目标成像体设置于磁体成像区域的中心位置；

根据所述成像图像，确定所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差；

根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置。

根据本申请的一个实施例，所述磁共振系统中建立有统一三维坐标系，所述统一三维坐标系是以磁体成像区域的中心位置为参考点建立的；

所述根据所述成像图像，确定所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差包括：

针对每个成像图像，确定对应成像面在所述统一三维坐标系上的平面；

确定所述目标成像体在所述平面上相对所述中心位置的成像位置关系，及所述平面上对应的预设位置关系；

计算所述成像位置关系与预设位置关系之间的偏差。

根据本申请的一个实施例，所述平面上对应的预设位置关系是以所述统一三维坐标系为参考，根据所述目标成像体与磁体成像区域的中心位置的实际三维位置关系分别投影在对应成像面上的平面位置关系。

根据本申请的一个实施例，所述统一三维坐标系是以磁体成像区域的中心位置为原点，以磁体成像区域的水平方向、磁体成像区域的垂直方向和磁体轴向分别作为三轴方向建立的。

根据本申请的一个实施例，所述目标成像体呈棱柱形状；

所述目标成像体设置于磁体成像区域的中心位置，包括：

所述目标成像体的中心与所述磁共振系统的统一三维坐标系中的参考点重合，且所述目标成像体的至少一面与统一三维坐标系的一坐标轴垂直。

根据本申请的一个实施例，所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差包括：

所述成像面上的所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏离距离和/或旋转角度。

根据本申请的一个实施例，所述根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置包括：

判断所述偏差是否满足偏差范围；

若不满足，则根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置。

根据本申请的一个实施例，在根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置的步骤之后，还包括：

返回进行目标成像体的成像的步骤执行，进行梯度线圈位置的迭代校准，直至各个所述成像图像的所述成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差均满足偏差范围。

一种磁共振系统的梯度线圈位置校准装置，包括：

成像单元，用于在磁共振系统的横断面、矢状面、冠状面中的至少一个成像面上进行目标成像体的成像，得到相应的成像图像；其中，所述目标成像体设置于磁体成像区域的中心位置；

偏差检测单元，用于根据所述成像图像，确定所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差；

校准单元，用于根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置。

根据本申请的一个实施例，所述磁共振系统中建立有统一三维坐标系，所述统一三维坐标系是以磁体成像区域的中心位置为参考点建立的；

所述偏差检测单元包括：

坐标平面确定子单元，用于针对每个成像图像，确定对应成像面在所述统一三维坐标系上的平面；

关系确定子单元，用于确定所述目标成像体在所述平面上相对所述中心位置的成像位置关系，及所述平面上对应的预设位置关系；

偏差计算子单元，用于计算所述成像位置关系与预设位置关系之间的偏差。

根据本申请的一个实施例，所述平面上对应的预设位置关系是以所述统一三维坐标系为参考，根据所述目标成像体与磁体成像区域的中心位置的实际三维位置关系分别投影在对应成像面上的平面位置关系。

根据本申请的一个实施例，所述目标成像体呈棱柱形状；

所述目标成像体设置于磁体成像区域的中心位置，包括：

所述目标成像体的中心与所述磁共振系统的统一三维坐标系中的参考点重合，且所述目标成像体的至少一面与统一三维坐标系的一坐标轴垂直。

根据本申请的一个实施例，还包括：

返回迭代单元，用于在校准单元进行校准后返回所述成像单元进行目标成像体的成像，进行梯度线圈位置的迭代校准，直至各个所述成像图像的所述成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差均满足偏差范围。

相对于现有技术而言，本申请实施例具有以下有益效果：

本申请实施例通过对设置在磁体成像区域的中心位置的目标成像体进行成像，根据成像图像中目标成像体所具有的偏差情况来校准梯度线圈的实际安装位置，使得目标成像体在成像图像上的偏差得以减小，可以简化梯度线圈安装过程中机械调整的过程，降低难度，通过成像校准的方式，不但可以提高机械方面的安装精度，更是实现电气方面的定位精度，进而提高了成像质量和定位精度；在横断面、矢状面、冠状面上均进行成像校准的情况下，不但实现了机械难以实现的高精度对中，而且真正实现了磁共振成像的电气对中。

附图说明

图1a为的一个实施例磁共振系统的结构示意图；

图1b为图1a的磁共振系统的A-A方向剖面图在应用时的结构示意图；

图2为一个实施例的磁共振系统在磁体成像区域水平方向的梯度磁场分布图；

图3a为一个实施例的磁共振系统中梯度线圈的理想安装效果示意图；

图3b为一个实施例的磁共振系统中梯度线圈实际安装后的效果示意图；

图4为本申请一实施例的磁共振系统的梯度线圈位置校准方法的流程示意图；

图5为本申请一实施例的确定成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差的流程示意图；

图6为本申请一实施例的目标成像体在磁共振系统的统一三维坐标系的实际位置关系示意图；

图7a为本申请一实施例的目标成像体在X_MRIY_MRI平面成像后的理想位置示意图；

图7b为本申请一实施例的目标成像体在X_MRIY_MRI平面成像后发生X方向偏移的位置示意图；

图7c为本申请一实施例的目标成像体在X_MRIY_MRI平面成像后发生角度旋转的位置示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

参看图1a和图1b，磁共振系统可以包括从外之内设置的磁体1’、梯度线圈2’、射频发射线圈3’、人体支撑系统，人体通过人体支撑系统送入到磁共振系统中进行成像。其中，磁体1’主要提供成像所需的本地磁场强度；梯度线圈2’可以对成像体进行空间编码，提供成像的位置信息；射频发射线圈3’可以用于激励成像区域的氢原子；当然还可以包括射频接收线圈，可以设置在一旁，与射频发射线圈3’间耦合，射频接收线圈可以用于感应驰豫的氢原子信号；人体支撑系统用于支撑和摆位人体，并实现精准的定位和移动。

在磁共振系统中，为了区分出空间各个位置的图像信息，采用线性的梯度磁场对成像区域进行空间编码。这里为了简单起见，以磁体成像区域的水平方向(x方向)梯度磁场为例进行介绍，如图2所示，对于成像区域FOV，当梯度线圈施加Gx强度的梯度磁场时，梯度磁场强度将沿x方向具有线性分布的特点，其他2个方向与此类似。

以氢原子为例，根据拉莫尔定律，氢原子的共振频率为：

ω＝γB (1)

其中，γ为旋磁比；B＝B0+xGx+yGy+zGz，为氢原子受梯度空间编码后空间所在处的磁场强度；B0为核磁共振系统磁体的磁场强度；Gx,Gy和Gz分别为x方向(磁体成像区域的水平方向)、y方向(磁体成像区域的垂直方向)和 z方向(磁体轴向)单位长度的梯度线圈所产生的磁场强度。因此B的大小可以通过x、y和z方向的梯度编码改变。由于梯度编码方式实际上带有一定的空间信息，因此氢原子的共振频率可与空间的具体位置相对应，从而实现2D或者 3D的成像。

理想状态下，参看图3a，梯度线圈在磁体孔腔中安装后，磁体的三轴坐标系(图中未示出)应与梯度线圈三轴坐标系X_GY_GZ_G相重合。但在实际的安装过程中，参看图3b，磁体的三轴坐标系统(图中未示出)很难与梯度线圈的坐标系统X’_GY’_GZ’_G相重合，存在X’_G轴向上的位置偏离Δx，Y’_G轴向上的位置偏离Δy，Z’_G轴向上的位置偏离Δz，绕X’_G轴的旋转角度绕Y’_G轴的旋转角度ψ，绕Z’_G轴的旋转角度θ。

所以常规的做法中，将梯度线圈安装到磁体的孔腔后，以磁体为基准，通过调整梯度线圈相对于磁体的机械位置，达到机械的对中的安装要求。

但是，在实际的磁共振成像应用中，通过梯度线圈产生不同的梯度场形成对图像相位方向的编码，达到成像的目的。因此，梯度线圈的安装实际上期待梯度线圈产生的梯度场与磁体的磁体中心重合，即电气参数对中，而非简单的机械中心对中。

参看图4，本申请一实施例中，一种磁共振系统的梯度线圈位置校准方法包括以下步骤：

S10：在磁共振系统的横断面、矢状面、冠状面中的至少一个成像面上进行目标成像体的成像，得到相应的成像图像；其中，所述目标成像体设置于磁体成像区域的中心位置；

S20：根据所述成像图像，确定所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差；

S30：根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置。

下面对本申请实施例的磁共振系统的梯度线圈位置校准方法进行更具体的描述，但不应以此为限。

在执行步骤S10之前，可以先设置目标成像体在磁共振系统的位置，使得目标成像体位于磁体成像区域的中心位置，目的是为了后续在成像后以目标成像体和中心位置的关系作为是否需要进行校准及确定校准数据的依据。也即，目标成像体在磁共振系统的位置可以是预置的。

本申请实施例中，目标成像体可以是水模，当然也不限于此，其他可以在磁共振系统中成像的对象体均可以作为本申请实施例的目标对象体。

由于在成像之后，目标成像体和中心位置的关系需要去比对是否具有偏差，这种偏差可以是位置偏离，也可以是角度旋转，也可以是两者共存，在仅涉及到位置偏离时，目标成像体的具体形状不限，而当涉及到角度旋转时，目标成像体的形状中需要至少在成像的图像中具有棱边，以使其与中心位置的关系是唯一可确定的。

在目标成像体摆位完成后，可执行步骤S10，在磁共振系统的横断面、矢状面、冠状面中的至少一个成像面上进行目标成像体的成像，得到相应的成像图像。

也就是说，可以在磁共振系统的横断面、和/或矢状面、和/或冠状面上对目标成像体进行成像，相应的，该磁共振系统的横断面、和/或矢状面、和/或冠状面便是对应成像图像的成像面，由于横断面、矢状面、冠状面均穿过磁体成像区域的中心位置，因而成像图像中都会具有该中心位置，而且目标成像体设置在中心位置上，因而成像图像中同样也会显示目标成像体。

从精度的角度来说，当然优选的是在横断面、矢状面、冠状面上均进行成像，并针对这些成像图像均进行是否需要进行校准的判断，从而可以实现梯度线圈的三维六自由度的位置调整，精度更高。当然，退一步来说，也可以仅在单平面、或其中的两个平面上进行目标对象体的成像，而仅在所选成像面上对梯度线圈进行调整，同样相对现有技术而言，可以起到提高精度的效果。

可以理解，步骤S10中仅进行单平面成像的情况下，也可以是先进行本次单平面成像，完成后续的步骤S20和S30后，然后再返回到步骤S10中进行另一单平面的成像及后续的校准，从而来完成横断面、矢状面、冠状面上的成像校准，实现梯度线圈的三维六自由度的位置调整。

接着执行步骤S20，根据所述成像图像，判断所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差是否满足偏差范围。

步骤S20可以是针对步骤S10中所得的每个成像面的成像图像。由于成像图像是成像在成像面，因而可以通过成像图像来获知对应成像面上的目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系，结合与成像面对应的预设位置关系，可以确定成像位置关系与预设位置关系之间的偏差，成像图像上的偏差与成像面上的偏差是对应的，因而成像图像上的偏差即可作为校准梯度线圈的依据。例如，目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系，可以通过目标成像体的特征点与中心位置之间在图像上的距离来确定，可以有一定的缩放比或其他的可恢复调整。

由于成像平面的不同，目标成像体在各个成像图像中显示的形状的位置关系均会有所不同，因而，每个成像面对应的成像图像各自拥有自己的预设位置关系。每个成像面对应的成像图像的预设位置关系可以是：目标成像体实际投影在对应成像面上时与中心位置点之间的位置关系。

在得出成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差之后，可执行步骤S30，根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置。可以根据偏差来移动梯度线圈在磁共振系统中的位置，以实现梯度线圈的位置校准。例如，当偏差为在磁共振系统的统一坐标系X轴向上正向偏移第一距离，则将梯度线圈在磁共振系统的统一坐标系中反向移动该第一距离，当然此处描述仅是为了方便理解，具体并不限于此。

步骤S20和步骤S30的关系可以是，在步骤S20中每得出一个所选成像面的成像图像的成像位置关系与预设位置关系之间偏差之后，便进入到步骤S30 中进行该偏差的校准，也即流水线的处理方式；或者可以是，在步骤S20中，得出全部或几个所选成像面的成像图像的成像位置关系与预设位置关系之间的偏差之后，再进入到步骤S30中集中地进行这些偏差的校准，具体并不作为限制。

本申请实施例通过对设置在磁体成像区域的中心位置的目标成像体进行成像，根据成像图像中目标成像体所具有的偏差情况来校准梯度线圈的实际安装位置，使得目标成像体在成像图像上的偏差得以减小，可以简化梯度线圈安装过程中机械调整的过程，降低难度，通过成像校准的方式，不但可以提高机械方面的安装精度，更是实现电气方面的定位精度，进而提高了成像质量和定位精度；在横断面、矢状面、冠状面上均进行成像校准的情况下，不但实现了机械难以实现的高精度对中，而且真正实现了磁共振成像的电气对中。

在一个实施例中，所述磁共振系统中建立有统一三维坐标系，所述统一三维坐标系是以磁体成像区域的中心位置为参考点建立的。

统一三维坐标系可以用来作为位置关系计算的参考，将所有的位置关系均在统一三维坐标系中进行计算，可以减轻计算量。由于统一三维坐标系仅是一个计算的参考对象，因而具体与磁体成像区域的中心位置的三维相对位置关系是不限的，只要是确定的即可。例如，统一三维坐标系的原点可以是磁体成像区域的中心位置、或者两者之间存在一定的偏移，统一三维坐标系的三轴方向可以任意。

所述步骤S20中，参看图5，根据所述成像图像，确定所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差，进一步可以包括以下步骤：

S201：针对每个成像图像，确定对应成像面在所述统一三维坐标系上的平面；

S202：确定所述目标成像体在所述平面上相对所述中心位置的成像位置关系，及所述平面上对应的预设位置关系；

S203：计算所述成像位置关系与预设位置关系之间的偏差。

由于磁共振系统建立有统一三维坐标系，因而各个成像图像的成像面在统一三维坐标系中均具有对应的平面。在步骤S201中，针对每个成像图像，确定对应成像面在所述统一三维坐标系上的平面。例如，若一成像图像是横断面，而该横断面对应的是统一三维坐标系的XY平面，则得到该成像图像后，便确定统一三维坐标系的XY平面，该XY平面即是该成像图像的成像面，以此XY 平面作为计算参考。

在步骤S202中，确定所述目标成像体在所述平面上相对所述中心位置的成像位置关系，及所述平面上对应的预设位置关系。

由于成像图像是成像在该平面上的，因而根据成像图像中的目标成像体与中心位置的成像位置关系，便可确定目标成像体在所述平面上相对所述中心位置的成像位置关系。预设位置关系也是同理。成像位置关系和预设位置关系均在该平面上，而该平面位于统一三维坐标系中，因而计算后的成像位置关系、预设位置关系便是在统一三维坐标系中的三维位置关系。

步骤S203中，计算所述成像位置关系与预设位置关系之间的偏差，该偏差是该统一三维坐标系的平面上的，因而在后续根据偏差进行校准时，可以将梯度线圈依据偏差在统一三维坐标系中进行相应的校准。

优选的，所述平面上对应的预设位置关系是以所述统一三维坐标系为参考，根据所述目标成像体与磁体成像区域的中心位置的实际三维位置关系分别投影在对应成像面上的平面位置关系。

也就是说，每个成像面都是在统一三维坐标系中的平面上，目标成像体和磁体成像区域的中心位置均投影到这些平面(即成像面上)，从而在各个成像面上具有了目标成像体与中心位置的实际三维位置关系所投影的平面位置关系 (也就是目标成像体与中心位置在该平面上的理想位置关系)。

优选的，所述统一三维坐标系是以磁体成像区域的中心位置为原点，以磁体成像区域的水平方向、磁体成像区域的垂直方向和磁体轴向分别作为三轴方向建立的。

在此情况下，所建立的统一三维坐标系的XY平面即是磁共振系统的横断面(三维坐标位置中，z＝0)，YZ平面即是磁共振系统的矢状面(三维坐标位置中，x＝0)，ZX即是磁共振系统的冠状面(三维坐标位置中，y＝0)。磁共振系统成像在XY平面、YZ平面、ZX平面上，将三维位置关系转换为了二维位置关系，使得计算及后续的校准都更为方便。

进一步的，所述目标成像体可以呈棱柱形状。当然也可以是棱锥等，具体不限，只要是能够在成像到各个成像图像中后存在棱边即可。

所述目标成像体设置于磁体成像区域的中心位置，包括：

所述目标成像体的中心与所述磁共振系统的统一三维坐标系中的参考点重合，且所述目标成像体的至少一面与统一三维坐标系的一坐标轴垂直。在统一三维坐标系中的该参考点即为原点时，则所述目标成像体的中心与所述磁共振系统的统一三维坐标系中的原点重合。

优选来说，目标成像体可以是直棱柱形状，且6个棱边分别与统一三维坐标系的XYZ三个轴平行或者垂直。这样无论是在投影计算还是成像计算时，都是以目标成像体的对应表面进行计算，不需要进行几何方面的换算。

在一个实施例中，所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差可以包括：

所述成像面上的所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏离距离和/或旋转角度。

针对每个成像面上，均可确定成像位置关系和对应的预设位置关系，直棱柱形状的目标成像体在成像图像上的一棱边与中心位置的位置关系为成像位置关系，而直棱柱形状的目标成像体投影到对应成像面上的对应棱边与中心位置的位置关系为预设位置关系。可以根据两个关系中，棱边与中心位置的相对位置变化来确定偏差，此相对位置变化可能是位移或者旋转，根据几何关系计算可以确定成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏离距离(可以是单轴向上的，或者两个轴向上的位移)和/或旋转角度(可以是相对单轴的旋转，或者相对两个轴均旋转)。

优选来说，对梯度线圈的位移和旋转均做校准，每次的校准可以仅针对偏离距离，在位移校准好之后再针对旋转角度进行校准，也可以反之。当然，也可以偏离距离和旋转角度同时做校准，具体不限。

在偏离距离包括两个轴向上的位移时，可以先针对一个轴向上的位移进行校准，而后校准另一个轴向上的位移；同理，旋转角度为相对两个轴均旋转时，可以仅先针对绕一个轴向上的旋转进行校准，而后针对绕另一个轴向的旋转进行校准，此间发生的误差是可以接受的，可以降低几何关系计算的难度。

在一个实施例中，所述步骤S30中，根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置进一步包括：

判断所述偏差是否满足偏差范围；

若不满足，则根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置。

偏差范围可以是一定的范围或者是一个值，具体并不限制，根据精度需求而定，当然偏差范围的值设定越小，则调整的精度越高。在确定成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差之后，判断所述偏差是否满足偏差范围，在不满足偏差范围的情况下，再根据偏差进行梯度线圈的校准，从而在实际中可以根据精度需要来确定校准的程度。

由于偏差是在统一三维坐标系中的值，因而其可能是一个负数，因而，在判断时，可以取偏差的绝对值来与偏差范围进行比较，若落在偏差范围之外，则是不满足的，需要进行校准。这样，可以将各个成像面上的偏差范围都设置成相同的比较值，当然也可以是不同的值。

在一个实施例中，在根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置的步骤之后，还包括以下步骤：

返回进行目标成像体的成像的步骤执行，进行梯度线圈位置的迭代校准，直至各个所述成像图像的所述成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差均满足偏差范围。在校准之后，再进行迭代比较和梯度校准，可以进一步提高校准精度。

与中国专利局公开的公告号为CN101046506B的专利申请文件中公开的一种基于球谐函数的磁共振图像梯度变形校正方法相比，本申请实施例具有以下优点中的至少一个，当然可以不用同时具备：采用常规的系统水模，无须特殊的控制点；针对梯度线圈系统的安装调试，可实现安装精度的提高；调整梯度线圈的三维坐标与磁共振系统的三维坐标重合，实现缺乏成像与系统机械位置精度的一致性；通过计算分析，可调整梯度线圈的三轴向上的位移偏离和绕三个轴的旋转角度，共六个自由度。

下面以更具体的实施例来对本申请的磁共振系统的梯度线圈位置校准方法进行进一步的阐述，但不应以此为限。

参看图6，以正方体水模1为目标成像体，将正方体水模1摆放在磁体成像区域的中心位置，即使正方体水模1的中心与磁共振系统的中心O_MRI重合，正方体水模1的6个棱边分别与磁共振系统的X_MRIY_MRIZ_MRI三个轴平行或者垂直。完成正方体水模1的摆位。

其中，磁共振系统的统一三维坐标系，根据右手定则，以磁体成像区域的中心为原点，磁体成像区域的水平方向为x方向，磁体成像区域的垂直方向为y 方向，磁体轴向为z方向。

分别针对磁共振系统的横断面(统一三维坐标系的X_MRIY_MRI平面)、矢状面(统一三维坐标系的Y_MRIZ_MRI平面)和冠状面(统一三维坐标系的Z_MRIX_MRI平面)进行正方体水模1成像。这里以横断平面为例进行说明，其余平面于此类似。MRI(磁共振成像)水模横断面成像后，假使理想状态下，获得的图像如图7a所示，与预设位置关系是相同的。

如校准梯度线圈安装偏离系统的中心位置，磁共振的水模成像如图7b所示，则可以计算出梯度线圈沿磁共振系统X轴方向偏离Δx：

其中，x1为正方体水模1在X_MRI轴负方向上的交点坐标，x2为正方体水模 1在X_MRI轴正方向上的交点坐标，计算而得的Δx是坐标之间的位移量。

如校准梯度线圈绕Z_MRI轴旋转角度，磁共振的水模成像如图7c所示，则可以计算出梯度线圈绕磁共振系统Z_MRI轴旋转角度θ：

其中，AB是正方体水模1一棱边的端点到X_MRI轴的距离，BO是正方体水模1该一棱边的该端点到中心位置(坐标原点)的距离。

同理，可分别校正出Y_G轴向上的位置偏离Δy，Z_G轴向上的位置偏离Δz，绕X_G轴的旋转角度绕Y_G轴的旋转角度ψ。

可以理解，由于不同形状的目标成像体呈现在平面上的形状是不同的，因而计算偏移距离和旋转角度的方式也是有所不同的，但是只要能够确定成像图像上的成像位置关系和预设位置关系之间，便可确定相应的偏移距离和旋转角度。

在一个实施例中，一种磁共振系统的梯度线圈位置校准装置，可以包括：

成像单元，用于在磁共振系统的横断面、矢状面、冠状面中的至少一个成像面上进行目标成像体的成像，得到相应的成像图像；其中，所述目标成像体设置于磁体成像区域的中心位置；

偏差检测单元，用于根据所述成像图像，确定所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差；

校准单元，用于根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置。

在一个实施例中，所述磁共振系统中建立有统一三维坐标系，所述统一三维坐标系是以磁体成像区域的中心位置为参考点建立的；

所述偏差检测单元包括：

坐标平面确定子单元，用于针对每个成像图像，确定对应成像面在所述统一三维坐标系上的平面；

关系确定子单元，用于确定所述目标成像体在所述平面上相对所述中心位置的成像位置关系，及所述平面上对应的预设位置关系；

偏差计算子单元，用于计算所述成像位置关系与预设位置关系之间的偏差。

在一个实施例中，所述平面上对应的预设位置关系是以所述统一三维坐标系为参考，根据所述目标成像体与磁体成像区域的中心位置的实际三维位置关系分别投影在对应成像面上的平面位置关系。

在一个实施例中，所述统一坐标系是以磁体成像区域的中心位置为原点，以磁体成像区域的水平方向、磁体成像区域的垂直方向和磁体轴向分别作为三轴方向建立的。

在一个实施例中，所述目标成像体呈棱柱形状；

所述目标成像体设置于磁体成像区域的中心位置，包括：

所述目标成像体的中心与所述磁共振系统的统一三维坐标系中的参考点重合，且所述目标成像体的至少一面与统一三维坐标系的一坐标轴垂直。

在一个实施例中，所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差包括：

所述成像面上的所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏离距离和/或旋转角度。在一个实施例中，磁共振系统的梯度线圈位置校准装置还可以包括：

返回迭代单元，用于在校准单元进行校准后返回所述成像单元进行目标成像体的成像，进行梯度线圈位置的迭代校准，直至各个所述成像图像的所述成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差均满足偏差范围。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种磁共振系统的梯度线圈位置校准方法，其特征在于，包括：

在磁共振系统的横断面、矢状面、冠状面中的至少一个成像面上进行目标成像体的成像，得到相应的成像图像；其中，所述目标成像体设置于磁体成像区域的中心位置；

根据所述成像图像，确定所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差；

根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置。

2.如权利要求1所述的磁共振系统的梯度线圈位置校准方法，其特征在于，所述磁共振系统中建立有统一三维坐标系，所述统一三维坐标系是以磁体成像区域的中心位置为参考点建立的；

所述根据所述成像图像，确定所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差包括：

针对每个成像图像，确定对应成像面在所述统一三维坐标系上的平面；

确定所述目标成像体在所述平面上相对所述中心位置的成像位置关系，及所述平面上对应的预设位置关系；

计算所述成像位置关系与预设位置关系之间的偏差。

3.如权利要求2所述的磁共振系统的梯度线圈位置校准方法，其特征在于，所述平面上对应的预设位置关系是以所述统一三维坐标系为参考，根据所述目标成像体与磁体成像区域的中心位置的实际三维位置关系分别投影在对应成像面上的平面位置关系。

4.如权利要求2所述的磁共振系统的梯度线圈位置校准方法，其特征在于，所述统一三维坐标系是以磁体成像区域的中心位置为原点，以磁体成像区域的水平方向、磁体成像区域的垂直方向和磁体轴向分别作为三轴方向建立的。

5.如权利要求4所述的磁共振系统的梯度线圈位置校准方法，其特征在于，所述目标成像体呈棱柱形状；

所述目标成像体设置于磁体成像区域的中心位置，包括：

所述目标成像体的中心与所述磁共振系统的统一三维坐标系中的参考点重合，且所述目标成像体的至少一面与统一三维坐标系的一坐标轴垂直。

6.如权利要求1所述的磁共振系统的梯度线圈位置校准方法，其特征在于，所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差包括：

所述成像面上的所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏离距离和/或旋转角度。

7.如权利要求1所述的磁共振系统的梯度线圈位置校准方法，其特征在于，所述根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置包括：

判断所述偏差是否满足偏差范围；

若不满足，则根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的磁共振系统的梯度线圈位置校准方法，其特征在于，在根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置的步骤之后，还包括：

返回进行目标成像体的成像的步骤执行，进行梯度线圈位置的迭代校准，直至各个所述成像图像的所述成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差均满足偏差范围。

9.一种磁共振系统的梯度线圈位置校准装置，其特征在于，包括：

成像单元，用于在磁共振系统的横断面、矢状面、冠状面中的至少一个成像面上进行目标成像体的成像，得到相应的成像图像；其中，所述目标成像体设置于磁体成像区域的中心位置；

偏差检测单元，用于根据所述成像图像，确定所述目标成像体相对所述中心位置的成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差；

校准单元，用于根据所述偏差校准所述磁共振系统的梯度线圈的位置。

10.如权利要求9所述的磁共振系统的梯度线圈位置校准装置，其特征在于，所述磁共振系统中建立有统一三维坐标系，所述统一三维坐标系是以磁体成像区域的中心位置为参考点建立的；

所述偏差检测单元包括：

坐标平面确定子单元，用于针对每个成像图像，确定对应成像面在所述统一三维坐标系上的平面；

关系确定子单元，用于确定所述目标成像体在所述平面上相对所述中心位置的成像位置关系，及所述平面上对应的预设位置关系；

偏差计算子单元，用于计算所述成像位置关系与预设位置关系之间的偏差。

11.如权利要求10所述的磁共振系统的梯度线圈位置校准装置，其特征在于，所述平面上对应的预设位置关系是以所述统一三维坐标系为参考，根据所述目标成像体与磁体成像区域的中心位置的实际三维位置关系分别投影在对应成像面上的平面位置关系。

12.如权利要求10所述的磁共振系统的梯度线圈位置校准装置，其特征在于，所述目标成像体呈棱柱形状；

所述目标成像体设置于磁体成像区域的中心位置，包括：

所述目标成像体的中心与所述磁共振系统的统一三维坐标系中的参考点重合，且所述目标成像体的至少一面与统一三维坐标系的一坐标轴垂直。

13.如权利要求9-12中任意一项所述的磁共振系统的梯度线圈位置校准装置，其特征在于，还包括：

返回迭代单元，用于在校准单元进行校准后返回所述成像单元进行目标成像体的成像，进行梯度线圈位置的迭代校准，直至各个所述成像图像的所述成像位置关系与对应预设位置关系之间的偏差均满足偏差范围。