CN109752682A - 基于相位图的中心频率校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于相位图的中心频率校正方法，包括以下步骤；步骤1，B0场相位图采集和重建；步骤2，由B0相位图计算出频率图；步骤3，由频率图计算出指定区域的中心频率。本发明基于B0场图计算中心频率，可以不受水脂化学位移的影响，能够更稳定、准确地找到中心频率；还能实现任意形状的局部区域中心频率查找，例如：在心脏成像中，仅找出心脏区域的中心频率，使中心频率更准确，利于提升图像质量。

Description

基于相位图的中心频率校正方法

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及基于相位图的中心频率校正方法。

背景技术

磁共振成像技术是利用氢质子的核磁共振现象进行成像的一种技术。人体内包含单数质子的原子核，例如广泛存在的氢原子核，其质子具有自旋运动。带电原子核的自旋运动，在物理上类似于单独的小磁体，而且在没有外部条件影响下这些小磁体的方向性分布是随机的。当人体置于外部磁场中时，这些小磁体将按照外部磁场的磁力线重新排列具体为在平行于或反平行于外在磁场磁力线的两个方向排列，将上述平行于外在磁场磁力线的方向称为正纵向轴，将上述反平行于外在磁场磁力线的方向称为负纵向轴，原子核只具有纵向磁化分量，该纵向磁化分量既具有方向又具有幅度。

用特定频率的射频(RF，Radio Frequency)脉冲激发处于外在磁场中的原子核，使这些原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴，产生共振，这就是磁共振现象。上述被激发原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴之后，原子核具有了横向磁化分量。停止发射射频脉冲后，被激发的原子核发射回波信号，将吸收的能量逐步以电磁波的形式释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态，将原子核发射的回波信号经过空间编码等进一步处理即可重建图像。

在人体不同组织中，氢质子的拉莫尔频率略有不同，例如在1.5T磁场中，水和脂肪中的氢质子的拉莫尔频率大约相差225Hz.另一方面，人体不同组织的磁化率存在差异，当人体进入磁体中心后，会改变磁场分布，也会导致拉莫尔频率发生微小改变。温度改变会导致拉莫尔频率改变。因此，对于不同的时间，不同的病人，同一病人不同的扫描部位，拉莫尔频率都可能发生改变，需要在扫描前重新调整发射机的射频频率以确保磁共振信号激励在最佳的拉莫尔频率，该过程称作中心频率校正。

在每次磁共振扫描开始之前，需要进行系统校正，确保系统工作在最佳状态。其中，中心频率校正是所有校正过程的第一步。现有中心频率校正技术均是通过采集FID(Free Induction Decay，自由衰减信号)信号或者回波信号，并将FID或回波信号进行傅里叶变换得到频谱，通过计算频谱中的水峰信号与零频率基线的偏差调整中心频率。

现有技术的最大的问题是不易区分水峰和脂肪峰，导致中心频率找错。主要有以下因素会影响到水峰和脂肪峰的区别：

1)，B0场的非均匀性会导致频谱被污染，水峰和脂肪峰变宽或者混叠；

2)，T1和T2衰减的影响，导致水峰和脂肪峰高度变化。

对于上述问题，目前是通过引入压脂技术弱化脂肪峰或者利用水脂化学位移的先验知识智能辨别水峰，有效提升了中心频率校正的正确率。但是在局部场很差的情况下，如乳腺扫描，仍然存在水峰和脂肪峰找错的情况。

发明内容

本发明旨在提供基于相位图的中心频率校正方法，不受水脂化学位移的影响，能够更稳定、准确的找到中心频率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于相位图的中心频率校正方法，包括以下步骤；

步骤1，B0场相位图采集和重建；

步骤2，由B0相位图计算出频率图；

步骤3，由频率图计算出指定区域的中心频率。

进一步的，所述步骤1中，利用快速梯度回波，在频率编码梯度处于同方向时采集两个回波，回波时间分别为TE1和TE2；将两个回波分别填充于K空间1和K空间2；在采集完所有的相位编码和选层编码后，将K空间1和K空间2分别重建出图像M1和M2，由公式(1)计算出B0场相位图

式(1)中，对应图像M1的相位，对应图像M2的相位。

进一步的，所述步骤2中，利用公式(2)计算出频率图f_B0；

式(2)中，为B0场相位图，TE1为M1对应的回波时间，TE2为M2对应的回波时间。

进一步的，所述步骤3中，利用公式(3)计算出中心频率f_c；

f_c＝∑_∈w·f_B0/∑_∈w (3)

式(3)中，f_c为指定区域的中心频率，∈为指定区域范围，w为与f_B0对应的权重矩阵，每一个元素对应于f_B0中相应元素的权重。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1，本发明基于B0场图计算中心频率，可以不受水脂化学位移的影响，能够更稳定、准确地找到中心频率；

2，本发明还能实现任意形状的局部区域中心频率查找，例如：在心脏成像中，仅找出心脏区域的中心频率，使中心频率更准确，利于提升图像质量。

附图说明

图1是3维B0场相位图采集序列示意图。

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，对本发明进行进一步详细说明。

本发明公开的基于相位图的中心频率校正方法，包括以下步骤；

步骤1，B0场相位图采集和重建；

B0场相位图可以快速梯度回波序列采集得到。如图1所示，采用3维梯度回波序列采集B0场相位图计算中心频率，但并不限于此，2维梯度回波序列，或者其他梯度回波序列的变种也可。

具体为，利用快速梯度回波，在频率编码梯度处于同方向时采集两个回波，回波时间分别为TE1和TE2；将两个回波分别填充于K空间1和K空间2；在采集完所有的相位编码和选层编码后，将K空间1和K空间2分别重建出图像M1和M2，由公式(1)计算出B0场相位图

式(1)中，对应图像M1的相位，对应图像M2的相位。

步骤2中，利用公式(2)计算出频率图f_B0；

式(2)中，为B0场相位图，TE1为M1对应的回波时间，TE2为M2对应的回波时间。

步骤3中，利用公式(3)计算出中心频率f_c；

f_c＝∑_∈w·f_B0/∑_∈w (3)

式(3)中，f_c为指定区域的中心频率，∈为指定区域范围，w为与f_B0对应的权重矩阵，矩阵大小和f_B0大小一致，每一个元素对应于f_B0中相应元素的权重。在不同的实施例中，w可以有不同的计算方法。比如，w可以为全为1的矩阵，或者用图像M1的模值，或者用图像M1模值的平方等。∈可以根据不同的需求进行设定，例如可以设定一个以扫描中心点为球心的球体，或者根据被检物体的形状，如心脏的形状具体设定，从而精确地得到指定区域的中心频率。

本发明基于B0场相位图计算中心频率，而不是利用频谱来计算中心频率，可以不受水脂化学位移的影响，且可以计算任意形状的局部中心频率。

当然，本发明还可有其它多种实施方式，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 (4)

1.基于相位图的中心频率校正方法，其特征在于:包括以下步骤；

步骤1，B0场相位图采集和重建；

步骤2，由B0相位图计算出频率图；

步骤3，由频率图计算出指定区域的中心频率。

2.根据权利要求1所述的基于相位图的中心频率校正方法，其特征在于：所述步骤1中，利用快速梯度回波，在频率编码梯度处于同方向时采集两个回波，回波时间分别为TE1和TE2；将两个回波分别填充于K空间1和K空间2；在采集完所有的相位编码和选层编码后，将K空间1和K空间2分别重建出图像M1和M2，由公式(1)计算出B0场相位图

式(1)中，对应图像M1的相位，对应图像M2的相位。

3.根据权利要求2所述的基于相位图的中心频率校正方法，其特征在于：所述步骤2中，利用公式(2)计算出频率图f_B0；

式(2)中，为B0场相位图，TE1为M1对应的回波时间，TE2为M2对应的回波时间。

4.根据权利要求3所述的基于相位图的中心频率校正方法，其特征在于：所述步骤3中，利用公式(3)计算出中心频率f_c；

f_c＝∑_∈w·f_B0/∑_∈w (3)

式(3)中，f_c为指定区域的中心频率，∈为指定区域范围，w为与f_B0对应的权重矩阵，每一个元素对应于f_B0中相应元素的权重。