CN109613461A - 梯度回波序列设置方法、磁共振成像系统扫描方法、设备及介质 - Google Patents

梯度回波序列设置方法、磁共振成像系统扫描方法、设备及介质 Download PDF

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CN109613461A CN201811614981.3A CN201811614981A CN109613461A CN 109613461 A CN109613461 A CN 109613461A CN 201811614981 A CN201811614981 A CN 201811614981A CN 109613461 A CN109613461 A CN 109613461A
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Abstract

本发明实施例公开了一种序列设置方法、磁共振成像系统扫描方法、设备及介质，所述序列设置方法包括：获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数；根据选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数和待确定参数生成优化目标函数；根据优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出待确定参数的参数值，基于参数值设置梯度回波序列。通过优化目标函数及约束条件计算出序列的参数值，使序列的设置充分利用了选层梯度的下降时间和读出梯度的上升时间，缩短了序列中的回波时间，提高了图像的显示效果。

Description

梯度回波序列设置方法、磁共振成像系统扫描方法、设备及 介质
技术领域
本发明实施例涉及医学成像技术领域，尤其涉及一种梯度回波序列设置方法、磁共振成像系统扫描方法、设备及介质。
背景技术
梯度回波是一种核磁成像的回波信号。常规梯度回波(Gradient echo，GRE)序列由射频脉冲、层面选择梯度、相位编码梯度、读出梯度及核磁信号等部分组成，常规GRE序列有两个特点：(1)射频脉冲激发角度小于90°；(2)回波的产生依靠读出梯度场(即频率编码梯度场)切换。一般的，将小角度脉冲中点与回波中点的时间间隔定义为回波时间(TE)，将两次相邻的小角度脉冲重复的时间间隔定义为重复时间(TR)。
GRE序列由小角度激发，小角度激发后，组织可以残留较大的纵向磁化矢量，纵向驰豫所需要的时间明显缩短，加快了成像速度。针对梯度回波序列成像速度快的特点，成像过程中需要较短的TE以提高图像显示效果，例如提高图像的信噪比或使图像具备更宽的对比度调节范围，现有技术中也存在降低TE、TR的措施。
以平衡稳态自由旋进(Balanced Steady-State Free Processing，BSSFP)序列为例，其采用的降低TE、TR所采取的措施是斜坡采集(RampSampling)措施，通过充分利用读出梯度的爬升期进行信号的读取，但是RampSampling措施所采集到的信号是非线性的，需要通过插值的方式获得线性的采样数据，因此通过RampSampling措施所采集的采样数据进行图像重建需要较好的插值函数，而且插值操作存在影响图像质量的风险。另外，RampSampling措施缩短TE、TR的空间也有限。
发明内容
本发明实施例提供了一种序列设置方法、磁共振成像系统扫描方法、设备及介质，以实现缩短梯度回波序列中的回波时间，进而提高图像显示效果。
第一方面，本发明实施例提供了一种梯度回波序列设置方法，包括：
获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数；
根据所述选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数生成优化目标函数，所述待确定参数包括所述梯度回波序列的选层回聚梯度待确定参数、相位编码梯度待确定参数以及读出预散相梯度待确定参数；
根据所述优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出所述待确定参数的参数值，基于所述参数值设置所述梯度回波序列。
第二方面，本发明实施例还提供了一种磁共振成像系统的扫描方法，所述磁共振成像系统包括射频发射线圈和梯度线圈，所述方法包括：
设置磁共振成像扫描相关的扫描参数，所述扫描参数包括射频脉冲参数和梯度脉冲参数，所述梯度脉冲参数包括选层梯度参数、相位编码梯度参数以及频率编码梯度参数；
优化所述选层梯度参数、相位编码梯度参数和频率编码梯度参数得到优化后的梯度脉冲参数，所述射频脉冲参数对应的射频脉冲与所述优化后的梯度脉冲参数对应的采集梯度脉冲之间的间隔处于设定阈值；
根据所述射频脉冲参数控制所述射频发射线圈发射射频脉冲；
根据所述优化后的梯度脉冲参数控制所述梯度线圈发射梯度脉冲。
第三方面，本发明实施例还提供了一种梯度回波序列设置装置，包括：
参数获取模块，用于获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数；
优化函数生成模块，用于根据所述选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数生成优化目标函数，所述待确定参数包括所述梯度回波序列的选层回聚梯度待确定参数、相位编码梯度待确定参数以及读出预散相梯度待确定参数；
待确定参数计算模块，用于根据所述优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出所述待确定参数的参数值，基于所述参数值设置所述梯度回波序列。
第四方面，本发明实施例还提供了一种磁共振成像系统的扫描装置，所述磁共振成像系统包括射频发射线圈和梯度线圈，所述装置包括：
参数设置模块，用于设置磁共振成像扫描相关的扫描参数，所述扫描参数包括射频脉冲参数和梯度脉冲参数，所述梯度脉冲参数包括选层梯度参数、相位编码梯度参数以及频率编码梯度参数；
参数优化模块，用于优化所述选层梯度参数、相位编码梯度参数和频率编码梯度参数得到优化后的梯度脉冲参数，所述射频脉冲参数对应的射频脉冲与所述优化后的梯度脉冲参数对应的采集梯度脉冲之间的间隔处于设定阈值；
射频脉冲发射模块，用于根据所述射频脉冲参数控制所述射频发射线圈发射射频脉冲；
梯度脉冲发射模块，用于根据所述优化后的梯度脉冲参数控制所述梯度线圈发射梯度脉冲。
第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任意实施例所提供的梯度回波序列设置方法；和/或实现如本发明任意实施例所提供的磁共振成像系统的扫描方法。
第六方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所提供的梯度回波序列设置方法；和/或实现如本发明任意实施例所提供的磁共振成像系统的扫描方法。
本发明实施例提供的回波序列设置方法通过获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数；根据所述选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数生成优化目标函数；根据所述优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出所述待确定参数的参数值，基于所述参数值设置所述梯度回波序列，通过优化目标函数及约束条件计算出序列的参数值，使序列的设置充分利用了选层梯度的爬升时间和下降时间，缩短了序列中的回波时间，提高了图像的显示效果。
附图说明
图1a是本发明实施例一所提供的一种梯度回波序列设置方法的流程图；
图1b是现有技术中Spoiled GRE 2D序列的序列示意图；
图1c是通过本发明实施例一所提供的序列设置方法所设置的Spoiled GRE2D序列的序列示意图；
图1d是采用斜坡采集措施设置的BSSFP序列的序列示意图；
图1e是通过本发明实施例一所提供的序列设置方法所设置的BSSFP序列的序列示意图；
图2是本发明实施例二所提供的一种梯度回波序列设置方法的流程图；
图3是本发明实施例三所提供的一种磁共振成像系统的扫描方法的流程图；
图4是本发明实施例四所提供的一种梯度回波序列设置装置的结构示意图；
图5是本发明实施例五所提供的一种磁共振成像系统的扫描装置的结构示意图；
图6是本发明实施例六所提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1a是本发明实施例一所提供的一种梯度回波序列设置方法的流程图。本实施例可适用于设置梯度回波序列以进行磁共振成像的扫描时的情形。该方法可以由梯度回波序列设置装置执行，该梯度回波序列设置装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，例如，该梯度回波序列设置装置可配置于计算机设备中。如图1a所示，所述方法包括：
S110、获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数。
磁共振扫描成像的三维空间定位是利用施加三个相互垂直的可控的线性梯度磁场来实现的。根据定位作用的不同，三个梯度场分别为选层梯度场(Gs)、频率编码梯度场(Gf)和相位编码梯度场(Gro)。选层梯度场是沿静磁场方向叠加的线性梯度场Gs，可以选择发生磁共振现象的人体断层层面，视频磁场的频带宽度与梯度场强度共同决定人体断层层面的层厚。层厚与RF带宽呈正相关，与梯度强度呈负相关。频率编码梯度场是沿选定层面内的X方向叠加的线性梯度场Gf，可以使沿X方向的质子所处磁场线性变化，从而共振频率线性变化，将采集信号经傅立叶变换后即可得到信号频率与X方向位置的线性一一对应关系。相位编码梯度场是沿选定层面内的Y方向施加的时间很短，在选层梯度之后，读出梯度之前线性梯度场Gro，可以使沿Y方向的质子在进动相位上呈现线性关系，将采集信号经傅立叶变换后，可以得到Y方向位置与相位的一一对应关系。
在本实施例中，为了优化梯度回波序列中的回波时间，分别预先设置选层梯度、相位编码梯度以及频率编码梯度的基础参数，在对梯度回波序列进行优化时，获取预先设置的各梯度场的基础参数，并基于获取的基础参数进行优化，得到优化后的各梯度场参数。
在本发明的一种实施方式中，所述获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数，包括：
获取预先设置的选层梯度基础幅值、相位编码梯度基础幅值，以及频率编码梯度基础幅值。
可选的，各梯度场的梯度场参数包括各梯度场的基础幅值。可选的，各梯度场的基础参数可以根据磁共振成像系统的属性以及成像需求设置。其中，各梯度场的基础幅值在对参数进行优化时用于产生参数优化的约束条件，以使优化后的参数能够满足磁共振成像系统的成像要求，使磁共振成像系统能够根据优化后的参数产生相应的梯度回波序列。
S120、根据所述选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数生成优化目标函数。
在本实施例中，所述待确定参数包括所述梯度回波序列的选层回聚梯度待确定参数、相位编码梯度待确定参数以及读出预散相梯度待确定参数。所述选层回聚梯度待确定参数包括所述选层回聚梯度待确定幅值和所述选层回聚梯度待确定爬升时间，所述相位编码梯度待确定参数包括所述相位编码梯度待确定幅值和所述相位编码梯度待确定爬升时间，所述读出预散相梯度待确定参数包括所述读出预散相梯度待确定幅值和所述读出预散相梯度待确定爬升时间。
可选的，根据各梯度场的基础参数以及待确定参数生成优化目标函数，用于产生优化后的各梯度场参数(即选层回聚梯度待确定参数、相位编码梯度待确定参数以及读出预散相梯度待确定参数)。其中，优化目标函数用于使选层回聚梯度、相位编码梯度以及读出预散相梯度三个梯度场方向上重叠梯度的持续时间最大值最小，以使各梯度场的排列更加紧密，充分利用选层梯度的下降(RampDown)时间和读出梯度的爬升(RampUp)时间，以降低梯度回波序列中的回波时间。
S130、根据所述优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出所述待确定参数的参数值，基于所述参数值设置所述梯度回波序列。
在本实施例中，需要根据磁共振成像系统的属性以及各梯度场的基础参数预先设置约束条件，以使优化后的各梯度场参数满足磁共振成像系统的硬件要求以及成像要求。在计算各梯度场的待确定参数时，根据建立好的优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出各梯度场待确定参数的参数值。
可选的，约束条件可以根据以下条件设置：任意方位下合成到任一物理轴梯度的爬升率和幅值不能超过系统最大的爬升率和幅值，各梯度场需满足各梯度场方向上的梯度场规则。
在本发明的一种实施方式中，所述根据所述优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出所述待确定参数的参数值，包括：
使用预先设置的粒子群算法，根据所述约束条件计算出所述优化目标函数的最优解，根据所述最优解确定所述待确定参数的参数值。
考虑到所构建的优化目标函数为典型的非线性优化问题，较难求取其解析解，在本实施例中，采用智能优化算法进行求解，如遗传算法(Genetic Algorithm，GA)、模拟退火算法(Simulated Annealing，SA)、禁忌搜索算法(Tabu Search，TS)、人工神经网络(Artificial Neural Network，ANN)等算法。优选的，可以使用群算法求解优化目标函数的解析解。示例性的，可以使用粒子群算法(Particle Swarm Optimization，PSO)对优化目标函数进行优化求解，粒子群算法作为一种群智能优化算法，具有求解连续空间、全局最优解、收敛速度快等特点，适合求解本发明实施例所构建的目标优化问题。
可选的，根据智能优化算法求解出满足约束条件的优化目标函数的最优解后，即获得了选层回聚梯度待确定幅值和待确定爬升时间，相位编码梯度待确定幅值和待确定爬升时间，读出预散相梯度待确定幅值待确定爬升时间的数值，得到了选层回聚梯度的优化幅值和优化爬升时间，相位编码梯度的优化幅值和优化爬升时间，读出预散相梯度的优化幅值优化爬升时间，然基于上述优化参数设置梯度回波序列。
需要说明的是，通过本发明实施例所提供的梯度序列设置方法分别对扰相梯度回波(Spoiled GRE)2D序列和平衡稳态自由旋进(Balanced Steady-State FreeProcessing，BSSFP)序列进行了设置。
图1b是现有技术中Spoiled GRE 2D序列的序列示意图；图1c是通过本发明实施例一所提供的序列设置方法所设置的Spoiled GRE 2D序列的序列示意图，具体的，图1b、图1c为将选层的回聚梯度、梯度编码梯度、读出预散相梯度在时间域上进行重叠设置的SpoiledGRE 2D序列时序图，其中：横轴为时间轴；纵轴为信号强度值。将图1b及图1c对比可以得出，现有技术中的选层梯度和相位梯度之间存在一段空闲期或间断期，Spoiled GRE 2D序列通过本实施例所提供的设置方法进行优化后，回波时间降低了70us。
图1d是采用斜坡采集措施设置的BSSFP序列的序列示意图，图1e是通过本发明实施例一所提供的序列设置方法所设置的BSSFP序列的序列示意图，具体的，图1e为通过本实施例所提供的序列设置方法对BSSFP的层方向的预散相、频率编码回聚和相位编码回聚进行优化后设置的BSSFP序列，将图1d及图1e对比可以得出，BSSFP序列的层方向的预散相梯度、频率编码回聚梯度和相位编码回聚梯度通过本实施例所提供的设置方法进行优化后，回波时间降低了70us，重复时间降低了140us。对于BSSFP序列，临床协议中大部分情况采用高带宽以降低回波时间以及重复时间，其读出预散相梯度的爬升期也相应较大，因此其优化潜力较大，并且针对BSSFP序列的特点，较短的回波时间和重复时间能在一定程度上降低黑带伪影/磁敏感伪影产生的概率。
本发明实施例通过获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数；根据选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数生成优化目标函数；根据优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出待确定参数的参数值，基于参数值设置梯度回波序列，通过优化目标函数及约束条件计算出序列的参数值，使序列的设置充分利用了选层梯度的爬升时间和下降时间，缩短了梯度回波序列中的回波时间，提高了磁共振图像的显示效果。另外，通过本发明实施例设置的梯度回波序列能够使各梯度场的爬升期错开，降低磁感应强度随时间的变化率(dB/dt)。
实施例二
图2是本发明实施例二所提供的一种梯度回波序列设置方法的流程图。本实施例在上述实施例的基础上进行进一步地优化。如图2所示，所述方法包括：
S210、获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数。
S220、建立函数max{min[r1Gs+Gsd，Gped，Grod+r3Gro]}作为所述优化目标函数。
在本实施例中，将优化目标函数具体化为：
max{min[r1Gs+Gsd，Gped，Grod+r3Gro]}
其中，r1为所述选层回聚梯度的待确定爬升时间，r3为所述读出预散相梯度的待确定爬升时间，Gs为所述选层梯度基础幅值，Gsd为所述选层回聚梯度待确定幅值，Gped为所述相位编码梯度待确定幅值，Grod为所述读出预散相梯度待确定幅值，Gro为所述频率编码梯度基础幅值，上述优化目标函数表示选层回聚梯度、相位编码梯度以及读出预散相梯度三个梯度方向上重叠梯度持续时间的最大值要最小。
S230、根据所述优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出所述待确定参数的参数值，基于所述参数值设置所述梯度回波序列。
在本实施例中，基于所述参数值设置所述梯度回波序列，可以是根据参数值确定回波序列的时序以及对应时序下的梯度信号强度，将约束条件进行了具体化，所述约束条件包括：
所述选层回聚梯度、所述相位编码梯度以及所述读出预散相梯度合成到任一物理轴的梯度幅值不大于预设幅值阈值；
所述选层回聚梯度、所述相位编码梯度待确定以及所述读出预散相梯度合成到任一物理轴合成到物理轴的梯度爬升率不超过预设爬升率阈值；
所述选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数满足选层方向回聚梯度规则、相位编码规则以及读出方向预散相梯度规则。
可选的，约束条件可以通过如下公式设置：
其中，Gsd为选层(回聚)梯度待确定幅值，Gped为相位编码梯度待确定幅值，Grod为读出预散相梯度待确定幅值，Gmax为磁共振成像系统最大幅值，r1为选层回聚梯度的待确定爬升时间，r2为相位编码梯度的待确定爬升时间，r3为读出预散相梯度的待确定爬升时间，rmin为磁共振成像系统最短爬升时间，Gs为选层梯度基础幅值，Gpe为相位编码梯度基础幅值，Gro为频率编码梯度基础幅值，为选层回聚梯度需要的零阶矩，Gs-base为因选层梯度带来的选层回聚梯度所需的基础零阶矩(只包含平台期)，为相位编码梯度的需要的零阶矩，为读出预散相梯度需要的零阶矩，为预先设置的相位编码梯度的零阶矩，为因频率编码梯度带来的读出预散相所需要的梯度的零阶矩(只包含平台期)。
本发明实施例的技术方案，在上述实施例的基础上将优化目标函数以及约束条件进行了具体化，通过具体的优化目标函数以及约束条件计算各梯度场的待确定参数，使待确定参数的计算更加准确。
实施例三
图3是本发明实施例一所提供的一种磁共振成像系统的扫描方法的流程图。本实施例可适用于使用磁共振成像系统对受检者进行快速扫描时的情形，其中磁共振成像系统包括射频发射线圈和梯度线圈。该方法可以由磁共振成像系统的扫描装置执行，该磁共振成像系统的扫描装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，例如，该磁共振成像系统的扫描装置可配置于计算机设备中。如图3所示，所述方法包括：
S310、设置磁共振成像扫描相关的扫描参数。
在本实施例中，所述扫描参数包括射频脉冲参数和梯度脉冲参数，所述梯度脉冲参数包括选层梯度参数、相位编码梯度参数以及频率编码梯度参数。
其中，射频脉冲参数用于发生一定频率的射频脉冲，以使受检者体内质子(氢质子、31P、3He、23Na、13C)吸收能量产生共振，并在射频脉冲停止时释放能量，产生磁共振信号。梯度脉冲参数用于发射各梯度脉冲，以根据需求采集质子释放能量所产生的磁共振信号。
可选的，选层梯度参数包括选层梯度幅值和选层梯度爬升时间，相位编码梯度参数包括相位编码梯度幅值和相位编码梯度爬升时间，频率编码梯度参数包括频率编码梯度幅值和频率编码梯度爬升时间。其中，设置梯度脉冲参数的更加详细的内容可参见上述实施例，在此不再赘述。
S320、优化所述选层梯度参数、相位编码梯度参数和频率编码梯度参数得到优化后的梯度脉冲参数。
在本实施例中，所述射频脉冲参数对应的射频脉冲与所述优化后的梯度脉冲参数对应的采集梯度脉冲之间的间隔处于设定阈值。其中阈值可以根据需求设定。可选的，可以通过本发明实施例所提供梯度回波序列设置方法对射频脉冲参数进行优化，得到优化后的梯度脉冲参数。例如，根据选层梯度参数、相位编码梯度参数和频率编码梯度参数建立上述实施例中的优化目标函数，根据建立的优化目标函数以及预先设置的约束条件求得优化目标函数的最优解，将求得的最优解作为优化后的梯度脉冲参数。其中，关于优化梯度脉冲参数的更加详细的内容可参见上述实施例，在此不再赘述。
S330、根据所述射频脉冲参数控制所述射频发射线圈发射射频脉冲。
在本实施例中，获得优化后的梯度脉冲参数后，即可通过磁共振成像系统进行扫描，根据射频脉冲参数控制射频发射线圈发射射频脉冲，以使受检者体内质子吸收能量产生共振。
S340、根据所述优化后的梯度脉冲参数控制所述梯度线圈发射梯度脉冲。
在本实施例中，视频脉冲激发停止后，根据优化后的梯度脉冲参数控制梯度线圈发射梯度脉冲，以采集满足需求的磁共振信号。
在本发明的一种实施方式中，所述梯度线圈产生分别沿着切片轴、相位编码轴及读出轴的切片梯度磁场、相位编码梯度磁场及读出梯度磁场，所述选层梯度参数对应切片梯度磁场，所述相位编码梯度参数对应相位编码梯度磁场，所述频率编码梯度参数对应读出梯度磁场，且优化后的梯度参数使得所述切片梯度磁场、相位编码梯度磁场及读出梯度磁场的梯度时间处于设定范围内。
具体的，根据选层梯度参数产生沿着切片轴的选层梯度，根据相位编码梯度参数产生沿着相位编码轴的相位编码梯度，根据频率编码梯度参数产生沿着读出轴的读出梯度磁场。
本发明实施例通过设置磁共振成像扫描相关的射频脉冲参数和梯度脉冲参数，其中梯度脉冲参数包括选层梯度参数、相位编码梯度参数以及频率编码梯度参数；优化选层梯度参数、相位编码梯度参数和频率编码梯度参数得到优化后的梯度脉冲参数，射频脉冲参数对应的射频脉冲与优化后的梯度脉冲参数对应的采集梯度脉冲之间的间隔处于设定阈值；根据射频脉冲参数控制射频发射线圈发射射频脉冲；根据优化后的梯度脉冲参数控制梯度线圈发射梯度脉冲，根据优化后的梯度脉冲参数发射梯度脉冲，使磁共振扫描时的梯度回波序列充分利用了选层梯度的爬升时间和下降时间，缩短了梯度回波序列中的回波时间，提高了磁共振图像的显示效果。
实施例四
图4是本发明实施例四所提供的一种梯度回波序列设置装置的结构示意图。该肺结节良恶性鉴别装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，例如该梯度回波序列设置装置可以配置于计算机设备中。如图4所示，所述装置包括参数获取模块410、优化函数生成模块420和待确定参数计算模块430，其中：
参数获取模块410，用于获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数；
优化函数生成模块420，用于根据所述选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数生成优化目标函数，所述待确定参数包括所述梯度回波序列的选层回聚梯度待确定参数、相位编码梯度待确定参数以及读出预散相梯度待确定参数；
待确定参数计算模块430，用于根据所述优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出所述待确定参数的参数值，基于所述参数值设置所述梯度回波序列。
本发明实施例通过参数获取模块获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数；优化函数生成模块根据选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数生成优化目标函数；待确定参数计算模块根据优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出待确定参数的参数值，基于参数值设置梯度回波序列，通过优化目标函数及约束条件计算出序列的参数值，使序列的设置充分利用了选层梯度的爬升时间和下降时间，缩短了梯度回波序列中的回波时间，提高了磁共振图像的显示效果。
在上述方案的基础上，所述参数获取模块410具体用于：
获取预先设置的选层梯度基础幅值、相位编码梯度基础幅值，以及频率编码梯度基础幅值。
在上述方案的基础上，所述选层回聚梯度待确定参数包括所述选层回聚梯度待确定幅值和所述选层回聚梯度待确定爬升时间，所述相位编码梯度待确定参数包括所述相位编码梯度待确定幅值和所述相位编码梯度待确定爬升时间，所述读出预散相梯度待确定参数包括所述读出预散相梯度待确定幅值和所述读出预散相梯度待确定爬升时间。
在上述方案的基础上，所述优化函数生成模块420具体用于：
建立如下函数作为所述优化目标函数：
max{min[r1Gs+Gsd，Gped，Grod+r3Gro]}
其中，r1为所述选层回聚梯度的待确定爬升时间，r3为所述读出预散相梯度的待确定爬升时间，Gs为所述选层梯度基础幅值，Gsd为所述选层回聚梯度待确定幅值，Gped为所述相位编码梯度待确定幅值，Grod为所述读出预散相梯度待确定幅值，Gro为所述频率编码梯度基础幅值。
在上述方案的基础上，所述待确定参数计算模块430包括约束条件生成单元，所述约束条件生成单元用于通过如下条件生成约束条件：
所述选层回聚梯度、所述相位编码梯度待确定以及所述读出预散相梯度合成到任一物理轴的梯度幅值不大于预设幅值阈值；
所述选层回聚梯度、所述相位编码梯度待确定以及所述读出预散相梯度合成到任一物理轴合成到物理轴的梯度爬升率不超过预设爬升率阈值；
所述选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数满足选层方向回聚梯度规则、相位编码规则以及读出方向预散相梯度规则。
在上述方案的基础上，所述待确定参数计算模块430具体用于：
使用预先设置的粒子群算法，根据所述约束条件计算出所述优化目标函数的最优解，根据所述最优解确定所述待确定参数的参数值。
本发明实施例所提供的梯度回波序列设置装置可执行任意实施例所提供的梯度回波序列设置方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
图5是本发明实施例五所提供的一种磁共振成像系统的扫描装置的结构示意图。该磁共振成像系统的扫描装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，例如该磁共振成像系统的扫描装置可以配置于计算机设备中。如图5所示，所述装置包括参数设置模块510、参数优化模块520、射频脉冲发射模块530和梯度脉冲发射模块540，其中：
参数设置模块510，用于设置磁共振成像扫描相关的扫描参数，所述扫描参数包括射频脉冲参数和梯度脉冲参数，所述梯度脉冲参数包括选层梯度参数、相位编码梯度参数以及频率编码梯度参数；
参数优化模块520，用于优化所述选层梯度参数、相位编码梯度参数和频率编码梯度参数得到优化后的梯度脉冲参数，所述射频脉冲参数对应的射频脉冲与所述优化后的梯度脉冲参数对应的采集梯度脉冲之间的间隔处于设定阈值；
射频脉冲发射模块530，用于根据所述射频脉冲参数控制所述射频发射线圈发射射频脉冲；
梯度脉冲发射模块540，用于根据所述优化后的梯度脉冲参数控制所述梯度线圈发射梯度脉冲。
本发明实施例通过参数设置模块设置磁共振成像扫描相关的射频脉冲参数和梯度脉冲参数，其中梯度脉冲参数包括选层梯度参数、相位编码梯度参数以及频率编码梯度参数；参数优化模块优化选层梯度参数、相位编码梯度参数和频率编码梯度参数得到优化后的梯度脉冲参数，射频脉冲参数对应的射频脉冲与优化后的梯度脉冲参数对应的采集梯度脉冲之间的间隔处于设定阈值；射频脉冲发射模块根据射频脉冲参数控制射频发射线圈发射射频脉冲；梯度脉冲发射模块根据优化后的梯度脉冲参数控制梯度线圈发射梯度脉冲，根据优化后的梯度脉冲参数发射梯度脉冲，使磁共振扫描过程中梯度回波序列充分利用了选层梯度的爬升时间和下降时间，缩短了梯度回波序列中的回波时间，提高了磁共振图像的显示效果。
在上述方案的基础上，所述梯度线圈产生分别沿着切片轴、相位编码轴及读出轴的切片梯度磁场、相位编码梯度磁场及读出梯度磁场，所述选层梯度参数对应切片梯度磁场，所述相位编码梯度参数对应相位编码梯度磁场，所述频率编码梯度参数对应读出梯度磁场，且优化后的梯度参数使得所述切片梯度磁场、相位编码梯度磁场及读出梯度磁场的梯度时间处于设定范围内。
本发明实施例所提供的磁共振成像系统的扫描装置可执行任意实施例所提供的磁共振成像系统的扫描方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例六
图6是本发明实施例六所提供的计算机设备的结构示意图。图6示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备612的框图。图6显示的计算机设备612仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图6所示，计算机设备612以通用计算设备的形式表现。计算机设备612的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器616，系统存储器628，连接不同系统组件(包括系统存储器628和处理器616)的总线618。
总线618表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器616或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
计算机设备612典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备612访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器628可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)630和/或高速缓存存储器632。计算机设备612可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储装置634可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图6未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图6中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线618相连。存储器628可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块642的程序/实用工具640，可以存储在例如存储器628中，这样的程序模块642包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块642通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备612也可以与一个或多个外部设备614(例如键盘、指向设备、显示器624等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备612交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备612能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口622进行。并且，计算机设备612还可以通过网络适配器620与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器620通过总线618与计算机设备612的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备612使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理器616通过运行存储在系统存储器628中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的梯度回波序列设置方法，该方法包括：
获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数；
根据所述选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数生成优化目标函数，所述待确定参数包括所述梯度回波序列的选层回聚梯度待确定参数、相位编码梯度待确定参数以及读出预散相梯度待确定参数；
根据所述优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出所述待确定参数的参数值，基于所述参数值设置所述梯度回波序列。
和/或，实现本发明实施例所提供的磁共振成像系统的扫描方法，该方法包括：
设置磁共振成像扫描相关的扫描参数，所述扫描参数包括射频脉冲参数和梯度脉冲参数，所述梯度脉冲参数包括选层梯度参数、相位编码梯度参数以及频率编码梯度参数；
优化所述选层梯度参数、相位编码梯度参数和频率编码梯度参数得到优化后的梯度脉冲参数，所述射频脉冲参数对应的射频脉冲与所述优化后的梯度脉冲参数对应的采集梯度脉冲之间的间隔处于设定阈值；
根据所述射频脉冲参数控制所述射频发射线圈发射射频脉冲；
根据所述优化后的梯度脉冲参数控制所述梯度线圈发射梯度脉冲。
当然，本领域技术人员可以理解，处理器还可以实现本发明任意实施例所提供的梯度回波序列设置方法和/或磁共振成像系统的扫描方法的技术方案。
实施例六
本发明实施例六还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如实现本发明实施例所提供的梯度回波序列设置方法，该方法包括：
获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数；
根据所述选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数生成优化目标函数，所述待确定参数包括所述梯度回波序列的选层回聚梯度待确定参数、相位编码梯度待确定参数以及读出预散相梯度待确定参数；
根据所述优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出所述待确定参数的参数值，基于所述参数值设置所述梯度回波序列。
和/或，实现本发明实施例所提供的磁共振成像系统的扫描方法，该方法包括：
设置磁共振成像扫描相关的扫描参数，所述扫描参数包括射频脉冲参数和梯度脉冲参数，所述梯度脉冲参数包括选层梯度参数、相位编码梯度参数以及频率编码梯度参数；
优化所述选层梯度参数、相位编码梯度参数和频率编码梯度参数得到优化后的梯度脉冲参数，所述射频脉冲参数对应的射频脉冲与所述优化后的梯度脉冲参数对应的采集梯度脉冲之间的间隔处于设定阈值；
根据所述射频脉冲参数控制所述射频发射线圈发射射频脉冲；
根据所述优化后的梯度脉冲参数控制所述梯度线圈发射梯度脉冲。
当然，本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，其上存储的计算机程序不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的梯度回波序列设置方法和/或磁共振成像系统的扫描方法中的相关操作。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种梯度回波序列设置方法，其特征在于，包括：
获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数；
根据所述选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数生成优化目标函数，所述待确定参数包括所述梯度回波序列的选层回聚梯度待确定参数、相位编码梯度待确定参数以及读出预散相梯度待确定参数；
根据所述优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出所述待确定参数的参数值，基于所述参数值设置所述梯度回波序列。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取预先设置的选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数以及频率编码梯度基础参数，包括：
获取预先设置的选层梯度基础幅值、相位编码梯度基础幅值，以及频率编码梯度基础幅值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述选层回聚梯度待确定参数包括所述选层回聚梯度待确定幅值和所述选层回聚梯度待确定爬升时间，所述相位编码梯度待确定参数包括所述相位编码梯度待确定幅值和所述相位编码梯度待确定爬升时间，所述读出预散相梯度待确定参数包括所述读出预散相梯度待确定幅值和所述读出预散相梯度待确定爬升时间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数生成优化目标函数，包括：
建立如下函数作为所述优化目标函数：
max{min[r1Gs+Gsd，Gped，Grod+r3Gro]}
其中，r1为所述选层回聚梯度的待确定爬升时间，r3为所述读出预散相梯度的待确定爬升时间，Gs为所述选层梯度基础幅值，Gsd为所述选层回聚梯度待确定幅值，Gped为所述相位编码梯度待确定幅值，Grod为所述读出预散相梯度待确定幅值，Gro为所述频率编码梯度基础幅值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括：
所述选层回聚梯度、所述相位编码梯度待确定以及所述读出预散相梯度合成到任一物理轴的梯度幅值不大于预设幅值阈值；
所述选层回聚梯度、所述相位编码梯度待确定以及所述读出预散相梯度合成到任一物理轴合成到物理轴的梯度爬升率不超过预设爬升率阈值；
所述选层梯度基础参数、相位编码梯度基础参数、频率编码梯度基础参数以及待确定参数满足选层方向回聚梯度规则、相位编码规则以及读出方向预散相梯度规则。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述优化目标函数以及预先设置的约束条件计算出所述待确定参数的参数值，包括：
使用预先设置的粒子群算法，根据所述约束条件计算出所述优化目标函数的最优解，根据所述最优解确定所述待确定参数的参数值。
7.一种磁共振成像系统的扫描方法，所述磁共振成像系统包括射频发射线圈和梯度线圈，其特征在于，所述方法包括：
设置磁共振成像扫描相关的扫描参数，所述扫描参数包括射频脉冲参数和梯度脉冲参数，所述梯度脉冲参数包括选层梯度参数、相位编码梯度参数以及频率编码梯度参数；
优化所述选层梯度参数、相位编码梯度参数和频率编码梯度参数得到优化后的梯度脉冲参数，所述射频脉冲参数对应的射频脉冲与所述优化后的梯度脉冲参数对应的采集梯度脉冲之间的间隔处于设定阈值；
根据所述射频脉冲参数控制所述射频发射线圈发射射频脉冲；
根据所述优化后的梯度脉冲参数控制所述梯度线圈发射梯度脉冲。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述梯度线圈产生分别沿着切片轴、相位编码轴及读出轴的切片梯度磁场、相位编码梯度磁场及读出梯度磁场，所述选层梯度参数对应切片梯度磁场，所述相位编码梯度参数对应相位编码梯度磁场，所述频率编码梯度参数对应读出梯度磁场，且优化后的梯度参数使得所述切片梯度磁场、相位编码梯度磁场及读出梯度磁场的梯度时间处于设定范围内。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-6中任一所述的梯度回波序列设置方法；和/或实现如权利要求7-8中任一所述的磁共振成像系统的扫描方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的梯度回波序列设置方法；和/或实现如权利要求7-8中任一所述的磁共振成像系统的扫描方法。
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