CN109785269B - 一种梯度轨迹矫正方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种梯度轨迹矫正方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，其中，超短回波时间成像技术中的脉冲序列包括第一预设脉冲序列、第二预设脉冲序列和第三预设脉冲序列；获取与第一预设脉冲序列对应的梯度波形，获取与第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，以及，获取与第三预设脉冲序列对应的自由感应衰减信号和回波信号；基于梯度波形对自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于梯度延迟时间对回波信号的梯度轨迹进行矫正。本发明实施例的技术方案，可以适应于临床UTE成像应用的梯度轨迹的精准矫正。

Description

一种梯度轨迹矫正方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及信号处理领域，尤其涉及一种梯度轨迹矫正方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

超短回波时间成像(ultrashort echo-time imaging，UTE)技术能够探测到传统磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)技术难以探测到的超短横向豫驰时间T2的组织，例如骨皮质、肌腱、韧带等等。而且，基于三维(3Dimensions，3D)UTE技术采集的由自由感应衰减(free induction decay,Fid)信号和回波(Echo)信号所重建的图像相互配合，覆盖范围广、覆盖效率高，在临床应用中具有较大的医疗诊断价值。

UTE技术中的Fid信号是在梯度爬升期开始进行采集，因此对于任何的梯度轨迹的偏离，即实际值和理论值之间的差异十分敏感。具体的，造成梯度轨迹偏离的原因可能是梯度延迟、涡流、梯度放大器的不完美等等。而UTE技术中的Echo信号虽然在平台期进行采集，梯度轨迹的敏感性大大降低，但仍存在梯度延迟的问题。因此，需要对UTE技术中的梯度轨迹进行矫正，以得到质量更好的图像，避免因梯度轨迹问题而带来的伪影。

现有的梯度矫正方案需要单独的、复杂的预扫描过程才能进行矫正。具体的，其是对系统整体的梯度特性进行刻画，并基于预设模型得到系统相关的参数。但是，上述方案往往费时甚久且操作复杂，而且当梯度波形发生变化时，例如由于成像视野、分辨率等参数变化而导致的梯度波形变化时，需要重复进行矫正，难以应对多样性的临床扫描需求，无法较好适应于临床3D UTE成像。

发明内容

本发明实施例提供了一种梯度轨迹矫正方法、装置、设备及存储介质，以实现适应于临床UTE成像应用的梯度轨迹的精准矫正。

第一方面，本发明实施例提供了一种梯度轨迹矫正方法，可以包括：

基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，其中，超短回波时间成像技术中的脉冲序列包括第一预设脉冲序列、第二预设脉冲序列和第三预设脉冲序列；

获取与第一预设脉冲序列对应的梯度波形，获取与第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，以及，获取与第三预设脉冲序列对应的自由感应衰减信号和回波信号；

基于梯度波形对自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于梯度延迟时间对回波信号的梯度轨迹进行矫正。

可选的，获取与第一预设脉冲序列对应的梯度波形，可以包括：

根据选层激发梯度的正负极性和读出梯度的正负极性，得到四个第一预设脉冲序列；

基于各第一预设脉冲序列分别采集目标选层的读出信号，对各读出信号的相位进行微分，并将各微分结果的平均值作为梯度波形。

可选的，对各读出信号的相位进行微分，并将各微分结果的平均值作为梯度波形，可以包括：

基于如下公式计算各读出信号的相位的微分结果的平均值G(t)：

其中，

为读出信号S_i(t)的相位的微分结果，L为目标选层偏离成像中心的距离，γ为旋磁比。

可选的，获取与第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，可以包括：

根据读出梯度的正负极性和回波梯度的正负极性，得到至少两个第二预设脉冲序列；

基于各第二预设脉冲序列分别采集扫描对象的读出信号，并根据各读出信号确认梯度延迟时间。

可选的，读出信号包括第一读出信号和第二读出信号；根据各读出信号确认梯度延迟时间，可以包括：

将第一读出信号的傅里叶变换的结果和第二读出信号的傅里叶变换的复共轭结果进行乘积运算，并根据乘积结果的傅里叶变换确定互相关函数；

根据互相关函数确定扫描对象的梯度延迟时间。

可选的，基于梯度波形对自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于梯度延迟时间对回波信号的梯度轨迹进行矫正，可以包括：

基于梯度波形获取自由感应衰减信号中各自由感应衰减数据点的第一实际k空间位置，根据各第一实际K空间位置分别对各自由感应衰减数据点进行矫正；

基于梯度延迟时间获取回波信号中各回波数据点的第二实际k空间位置，根据各第二实际K空间位置分别对各回波数据点进行矫正。

可选的，第三预设脉冲序列可以是预设的三维梯度回波序列。

第二方面，本发明实施例还提供了一种梯度轨迹矫正装置，该装置可包括：

扫描模块，用于基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，其中，超短回波时间成像技术中的脉冲序列包括第一预设脉冲序列、第二预设脉冲序列和第三预设脉冲序列；

获取模块，用于获取与第一预设脉冲序列对应的梯度波形，获取与第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，以及，获取与第三预设脉冲序列对应的自由感应衰减信号和回波信号；

矫正模块，用于基于梯度波形对自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于梯度延迟时间对回波信号的梯度轨迹进行矫正。

第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，该设备可以包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序，

当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现本发明任意实施例所提供的梯度轨迹矫正方法。

第四方面，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，该计算机程序被处理器执行时实现本发明任意实施例所提供的梯度轨迹矫正方法。

本发明实施例的技术方案，基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，可以将预扫描过程直接内置于脉冲序列中，避免了水膜和扫描对象之间的切换，且可以随意修改扫描参数，提高了应用的便利性；然后，基于上述扫描结果可以获取与第三预设脉冲序列对应的Fid信号和Echo信号，获取与第一预设脉冲序列对应的用于矫正Fid信号梯度轨迹的梯度波形，以及，获取与第二预设脉冲序列对应的用于矫正Echo信号梯度轨迹的梯度延迟时间；最后，基于获取到的梯度波形可以对Fid信号的梯度轨迹进行矫正，基于获取到的梯度延迟时间可以对Echo信号的梯度轨迹进行矫正。上述技术方案可以较好地适应于临床UTE成像应用的梯度轨迹的精准矫正，以提高重建图像的质量。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种梯度轨迹矫正方法的流程图；

图2a是本发明实施例一中的一种梯度轨迹矫正方法中Fid信号的梯度轨迹矫正前后的结果对比图；

图2b是本发明实施例一中的一种梯度轨迹矫正方法中Echo信号的梯度轨迹矫正前后的结果对比图；

图2c是本发明实施例一中的一种梯度轨迹矫正方法中不同扫描参数下梯度波形的示意图；

图3是本发明实施例一中的一种梯度轨迹矫正方法中相同部位的Fid信号和Echo信号的梯度轨迹矫正后的结果示意图；

图4是本发明实施例二中的一种梯度轨迹矫正方法的流程图；

图5是本发明实施例三中的一种梯度轨迹矫正方法的流程图；

图6是本发明实施例三中的一种梯度轨迹矫正方法中的梯度波形和梯度延迟时间的获取过程的示意图；

图7是本发明实施例四中的一种梯度轨迹矫正装置的结构框图；

图8是本发明实施例五中的一种设备的结构示意图。

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。

在介绍本发明实施例之前，先对本发明实施例的应用场景进行说明。3D UTE技术通常是由一个非选层的硬脉冲激发整个扫描对象，随后在系统允许的最短等待时间之后同时开启梯度并采集Fid信号，其采集周期往往覆盖整个梯度的爬升期，以及，部分或者全部平台期。具体地，当基于3D UTE技术对扫描对象进行扫描时，得到的Fid信号在K空间对应的轨迹是一条直线，直线的起点是三维空间的原点，终点在以k空间原点为中心的一个球面上。Fid信号对应的回波时间(Echo Time，TE)往往非常短，例如在几微秒-几十微秒范围，故而可以称为超短回波时间(Ultrashort Echo Time，uTE)。Fid信号能够在超短T2组织彻底衰减之前探测到该组织的信号，因此可以提供非常关键的临床诊断信息。

另外，在采集Fid信号之后，还可以采集一个到多个Echo信号，其采集周期往往是部分或者整个梯度的平台期。Echo信号对应的TE值一般在毫秒量级，因此得到的Echo信号中的超短T2组织的信号往往有了较大程度的衰减。基于Echo信号所重建的图像和基于Fid信号所重建的图像可以互为补充，可以共同用于临床诊断。

实施例一

图1是本发明实施例一中提供的一种梯度轨迹矫正方法的流程图。本实施例可适用于临床UTE成像应用的梯度轨迹的精准矫正的情况，尤其适合于临床3D UTE成像应用的梯度轨迹的精准矫正的情况。该方法可以由本发明实施例提供的梯度轨迹矫正装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现。

参见图1，本发明实施例的方法具体包括如下步骤：

S110、基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，其中，超短回波时间成像技术中的脉冲序列包括第一预设脉冲序列、第二预设脉冲序列和第三预设脉冲序列。

其中，超短回波时间成像(ultrashort echo-time imaging，UTE)技术中的第三预设脉冲序列用于采集处于梯度爬升期(ramp-sampling)的自由感应衰减信号即Fid信号，以及，处于梯度平台期的回波信号即Echo信号。考虑到基于3D UTE技术采集的Fid信号和Echo信号具有覆盖范围广、覆盖效率高等优势，可选的，第三预设脉冲序列可以是预设的三维梯度回波(Gradient Echo，GRE)序列，其采用小角度激发的方式，可以加快成像速度，缩短扫描时间。而UTE技术中的第一预设脉冲序列可以用于矫正采集到的Fid信号的梯度轨迹，第二预设脉冲序列可以用于矫正采集到的Echo信号的梯度轨迹。

值得注意的是，用于梯度轨迹矫正的第一预设脉冲序列和第二预设脉冲序列，以及用于采集信号的第三预设脉冲序列是连续的脉冲序列。基于第一预设脉冲序列和第二预设脉冲序列的扫描过程可以认为是预扫描过程，基于第三预设脉冲序列的扫描过程可以认为是实际扫描过程。

相较于现有技术中基于水膜进行单独的预扫描过程，上述梯度轨迹矫正方法将预扫描过程直接内置于UTE技术中的脉冲序列，可以直接在扫描对象上进行扫描，避免了水膜和扫描对象之间的切换，从整体上缩短了扫描时间。而且，临床UTE成像应用经常涉及到扫描参数的改变，例如FOV、分辨率、带宽等，相较于现有技术中需要对水膜再次进行预扫描，上述方法可以直接对扫描对象进行扫描，支持任意扫描参数的组合以及任意体形的扫描对象，易于实施。

S120、获取与第一预设脉冲序列对应的梯度波形，获取与第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，以及，获取与第三预设脉冲序列对应的自由感应衰减信号和回波信号。

其中，基于第一预设脉冲序列对扫描对象进行扫描，可以获取用于矫正Fid信号梯度轨迹的梯度波形，即实际采集到的梯度波形；基于第二预设脉冲序列对扫描对象进行扫描，可以获取用于矫正Echo信号梯度轨迹的梯度延迟时间；基于第三预设脉冲序列对扫描对象进行扫描，可以获取用于重建图像的Fid信号和Echo信号。

需要说明的是，“第一预设脉冲序列”、“第二预设脉冲序列”以及“第三预设脉冲序列”中的“第一”、“第二”以及“第三”仅仅是用于区分各个预设脉冲序列，并非对各预设脉冲序列的顺序或者内容的限定。各预设脉冲序列的顺序和内容可以根据实际应用场景确定，在此并不做具体限定。

S130、基于梯度波形对自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于梯度延迟时间对回波信号的梯度轨迹进行矫正。

其中，Fid信号和Echo信号的梯度轨迹的矫正是逐线进行矫正，即，基于第三预设脉冲序列对扫描对象进行扫描的过程中，每得到一条扫描线即ADC线，则根据获取到的梯度波形和梯度延迟时间对相应的梯度轨迹进行矫正。具体的，根据获取到的梯度波形可以对Fid信号的梯度轨迹进行矫正，以及，根据获取到的梯度延迟时间可以对Echo信号的梯度轨迹进行矫正。基于矫正后的Fid信号和Echo信号分别重建图像，可以得到稳定的且更好的图像质量，避免出现因梯度轨迹而产生的伪影问题。

为了验证上述技术方案的有效性，以水膜为例进行测试，测试结果如图2a-图2c所示。其中，图2a的顶行图像是基于未进行矫正的Fid信号重建的图像，图2a的底行图像是基于矫正后的Fid信号重建的图像；图2a从左到右共有四列图像，分别是在500Hz、750Hz和1000Hz的带宽，以及修改后的系统的比例-积分-微分(PID)的条件下，基于Fid信号重建的图像。由此可以看出，在不同的带宽和修改后的PID的条件下，未进行矫正的图像具有明显的伪影；而采用上述梯度轨迹矫正方法对Fid信号的梯度轨迹进行矫正，并基于矫正后的Fid信号重建的图像明显减少了伪影现象，而且上述方法可以适应于任意扫描参数。

同理，图2b是Echo信号的梯度轨迹矫正前后的结果对比图。图2b中顶行图像、底行图像、四列图像的意义与图2a相同。由此可以看出，采用上述梯度轨迹矫正方法对Echo信号的梯度轨迹进行矫正，并基于矫正后的Echo信号重建的图像明显减少了伪影现象，而且上述方法可以适应于任意扫描参数。

另外，图2c显示了在不同的扫描参数下，即在500Hz、750Hz和1000Hz带宽，以及修改后的系统PID的条件下，在整个梯度的梯度爬升期时获取到的梯度波形的示意图。其中，PID是一组用于控制梯度放大器响应的基本参数。由此可以看出，不同的扫描参数将直接影响梯度波形的形状。但是，结合图2a和图2b可以得知，即使梯度波形的形状发生变化，上述方法依然可以精准地矫正梯度轨迹，使得重建后的图像质量明显提高。

进一步地，为了验证上述技术方案在临床应用中的有效性，邀请志愿者参与实验测试。基于1.5T的磁共振系统对志愿者的头部、膝盖和脚踝进行扫描并重建图像，得到如图3所示的结果。其中，图3的顶行图像是基于uTE为50us的矫正后Fid信号重建的图像，图3的底层图像是基于TE为4.5ms的矫正后的Echo信号重建的图像；图3从左到有共有三列图像，分别是志愿者的头部、膝盖和脚踝的重建图像。由此可以看出，采用上述梯度轨迹矫正方法可以有效矫正梯度轨迹，重建后的图像没有任何伪影现象，而且可以适应于不同的带宽、PID以及身体部位。

本发明实施例的技术方案，基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，可以将预扫描过程直接内置于脉冲序列中，避免了水膜和扫描对象之间的切换，且可以随意修改扫描参数，提高了应用的便利性；然后，基于上述扫描结果可以获取与第三预设脉冲序列对应的Fid信号和Echo信号，获取与第一预设脉冲序列对应的用于矫正Fid信号梯度轨迹的梯度波形，以及，获取与第二预设脉冲序列对应的用于矫正Echo信号梯度轨迹的梯度延迟时间；最后，基于获取到的梯度波形可以对Fid信号的梯度轨迹进行矫正，基于获取到的梯度延迟时间可以对Echo信号的梯度轨迹进行矫正。上述技术方案可以较好地适应于临床UTE成像应用的梯度轨迹的精准矫正，以提高重建图像的质量。

一种可选的技术方案，基于梯度波形对自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于梯度延迟时间对回波信号的梯度轨迹进行矫正，具体可以包括：基于梯度波形获取自由感应衰减信号中各自由感应衰减数据点的第一实际k空间位置，根据各第一实际K空间位置分别对各自由感应衰减数据点进行矫正；基于梯度延迟时间获取回波信号中各回波数据点的第二实际k空间位置，根据各第二实际K空间位置分别对各回波数据点进行矫正。

其中，根据梯度波形即实际采集的梯度波形，可以获取Fid信号中各Fid数据点在K空间的实际坐标位置，即各Fid数据点在K空间的第一实际k空间位置。那么，根据每个Fid数据点对应的第一实际K空间位置，可以对该Fid数据点进行矫正，以将其放置在正确的K空间位置中。

类似的，根据梯度延迟时间可以获取Echo信号中各Echo数据点在K空间的实际坐标位置，即各Echo数据点在K空间的第二实际K空间位置。那么，根据每个Echo数据点对应的第二实际K空间位置，可以对该Echo数据点进行矫正，以将其放置在正确的K空间位置中。另外，本领域技术人员可以理解的是，偏离物理轴的Echo数据点可以通过物理轴上的Echo数据点的叠加进行矫正。

实施例二

图4是本发明实施例二中提供的一种梯度轨迹矫正方法的流程图。本实施例以上述各技术方案为基础进行优化。在本实施例中，可选的，获取与第一预设脉冲序列对应的梯度波形，具体可以包括：根据选层激发梯度的正负极性和读出梯度的正负极性，得到四个第一预设脉冲序列；基于各第一预设脉冲序列分别采集目标选层的读出信号，对各读出信号的相位进行微分，并将各微分结果的平均值作为梯度波形。其中，与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。

如图4所示，本实施例的方法具体可以包括如下步骤：

S210、基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，其中，超短回波时间成像技术中的脉冲序列包括第一预设脉冲序列、第二预设脉冲序列和第三预设脉冲序列。

S220、根据选层激发梯度的正负极性和读出梯度的正负极性，得到四个第一预设脉冲序列。

其中，选层激发梯度用于激发偏离图像中心的垂直于任一物理轴的目标选层的信号，即ADC信号；处于梯度爬升期的读出梯度将直接影响ADC信号的相位。通过对ADC信号的相位进行微分，可以得到读出梯度的波形信息，即与第一预设脉冲序列对应的梯度波形。另外，考虑到整体磁场的偏共振现象、线性背景场以及来自于激发模块的涡流等影响，可以根据求得的多个梯度波形进行平均处理，以仅仅保留实际的读出梯度的影响，得到纯粹的梯度波形。

由前述内容可知，可以根据选层激发梯度的正负极性和读出梯度的正负极性，得到四个第一预设脉冲序列。具体地，通过改变选层激发梯度的正负极性和读出梯度的正负极性，可以得到四种不同组合：处于正极性的选层激发梯度和处于正极性的读出梯度，处于正极性的选层激发梯度和处于负极性的读出梯度，处于负极性的选层激发梯度和处于正极性的读出梯度，以及，处于负极性的选层激发梯度和处于负极性的读出梯度。进而，根据上述四种组合可以得到四个第一预设脉冲序列，且各第一预设脉冲序列互不相同。

S230、基于各第一预设脉冲序列分别采集目标选层的读出信号，对各读出信号的相位进行微分，并将各微分结果的平均值作为梯度波形。

其中，基于各第一预设脉冲序列分别采集目标选层的读出信号，可以得到四种不同的读出信号。特别地，上述四种读出信号是针对任一物理轴的读出信号，由于扫描对象具有三个物理轴，则一共可以采集十二种读出信号。因为读出信号的相位的微分结果即为实际采集的梯度波形，则可以对各读出信号的相位进行微分，并将各微分结果的平均值作为梯度波形，以保留只受读出梯度影响的梯度波形。

S240、获取与第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，以及，获取与第三预设脉冲序列对应的自由感应衰减信号和回波信号。

S250、基于梯度波形对自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于梯度延迟时间对回波信号的梯度轨迹进行矫正。

本发明实施例的技术方案，根据选层激发梯度的正负极性和读出梯度的正负极性，可以得到四个不同的第一预设脉冲序列，则根据各第一预设脉冲序列可以得到四种不同的读出信号；对各读出信号的相位进行微分，并将各微分结果的平均值作为梯度波形，可以用于消除整体磁场的偏共振现象、线性背景场以及来自于激发模块的涡流的影响，得到纯粹的梯度波形，以用于对Fid信号的梯度轨迹进行矫正，特别是用于对处于梯度爬升期的梯度轨迹进行矫正。

一种可选的技术方案，对各读出信号的相位进行微分，并将各微分结果的平均值作为梯度波形，可以包括：基于如下公式计算各读出信号的相位的微分结果的平均值G(t)：

其中，

为读出信号S_i(t)的相位的微分结果，L为图像域中目标选层偏离成像中心的距离，γ为旋磁比。

其中，以任一物理轴为例，基于各第一预设脉冲序列分别采集目标选层的读出信号，可以得到四种不同的读出信号S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)以及S₄(t)。当读出信号S_i(t)的相位微分结果是正值时，

当读出信号S_i(t)的相位微分结果是负值时，

上述步骤设置的好处在于，可以根据上述公式准确地唯一地确定出梯度波形G(t)。

实施例三

图5是本发明实施例三中提供的一种梯度轨迹矫正方法的流程图。本实施例以上述各技术方案为基础进行优化。在本实施例中，可选的，获取与第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，具体可以包括：根据读出梯度的正负极性和回波梯度的正负极性，得到至少两个第二预设脉冲序列；基于各第二预设脉冲序列分别采集扫描对象的读出信号，并根据各读出信号确认梯度延迟时间。其中，与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。

如图5所示，本实施例的方法具体可以包括如下步骤：

S310、基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，其中，超短回波时间成像技术中的脉冲序列包括第一预设脉冲序列、第二预设脉冲序列和第三预设脉冲序列。

S320、根据读出梯度的正负极性和回波梯度的正负极性，得到至少两个第二预设脉冲序列。

其中，Echo信号是在整个梯度的平台期进行采集，可以认为这段时间内的梯度是恒定的，因此无需采集实际的梯度波形，仅仅需要确定在时间方向上存在的梯度延迟时间。为了确定梯度延迟时间，第二预设脉冲序列和第三预设脉冲序列基本相同，仅有的区别在于第二预设脉冲序列只采集沿着物理轴的Echo信号。而且，为了提高Echo信号的信噪比，可以计算多个梯度延迟时间，并对各个梯度延迟时间进行平均处理。

由前述内容可知，可以根据读出梯度的正负极性和回波梯度的正负极性，得到至少两个第二预设脉冲序列。具体地，通过改变读出梯度的正负极性和回波梯度的正负极性，可以得到两种不同的组合：处于正极性的读出梯度和处于负极性的回波梯度，以及，处于负极性的读出梯度和处于正极性的回波梯度。进而，根据上述两种组合可以得到两个第二预设脉冲序列，且各第二预设脉冲序列互不相同。

S330、基于各第二预设脉冲序列分别采集扫描对象的读出信号，并根据各读出信号确认梯度延迟时间。

其中，基于各第二预设脉冲序列分别采集扫描对象的读出信号，具体地，沿着扫描对象的任一物理轴采集读出信号，以得到两种不同的读出信号。进而，根据各读出信号可以确认梯度延迟时间。值得注意的是，基于第一预设脉冲序列采集的是目标选层的读出信号，而基于第二预设脉冲序列采集的是扫描对象的读出信号。即第二预设脉冲序列是非选层的，其不涉及到目标选层的问题。

S340、获取与第一预设脉冲序列对应的梯度波形，以及，获取与第三预设脉冲序列对应的自由感应衰减信号和回波信号。

S350、基于梯度波形对自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于梯度延迟时间对回波信号的梯度轨迹进行矫正。

本发明实施例的技术方案，根据读出梯度的正负极性和回波梯度的正负极性，可以得到至少两个第二预设脉冲序列；基于各第二预设脉冲序列可以得到两种不同的读出信号；根据各读出信号确认梯度延迟时间，以用于对Echo信号的梯度轨迹进行矫正，而且，矫正后的Echo信号具有较高的信噪比。

一种可选的技术方案，读出信号包括第一读出信号和第二读出信号；根据各读出信号确认梯度延迟时间，可以包括：将第一读出信号的傅里叶变换的结果和第二读出信号的傅里叶变换的复共轭结果进行乘积运算，并根据乘积结果的傅里叶变换确定互相关函数；根据互相关函数确定扫描对象的梯度延迟时间。

其中，基于各第二预设脉冲序列采集到的读出信号包括第一读出信号和第二读出信号。当不存在梯度延迟时，第一读出信号和第二读出信号在k空间的位置是完全相同的；然而，当存在梯度延迟时，第一读出信号和第二读出信号在k空间存在移位距离，而所述移位距离与梯度延迟的强度相关。因此，通过两个读出信号的互相关分析可以估计出移位距离，进而得到梯度延迟时间。

具体地，将第一读出信号的傅里叶变换的结果作为第一结果，将第二读出信号的傅里叶变换的复共轭结果作为第二结果，第一结果和第二结果的乘积运算结果的傅里叶变换即为互相关函数。其中，互相关函数的相位的斜率即为移位距离。根据互相关函数可以确定扫描对象的梯度延迟时间。进一步地，为了提高梯度轨迹矫正的稳定性，可以分别计算每个物理轴的移位距离，并根据各移位距离确定扫描对象在任意读出编码方向上的梯度延迟时间。

为了更加形象地理解上述各技术方案的具体实现过程，示例性的，参见图6，以X轴为例，基于UTE技术中的预设脉冲序列即射频(radio，frequency，RF)对扫描对象进行扫描。

改变选层激发梯度10的正负极性和读出梯度20的正负极性，得到四种不同的组合：处于正极性的选层激发梯度101和处于负极性的读出梯度201，处于正极性的选层激发梯度102和处于正极性的读出梯度202，处于负极性的选层激发梯度103和处于负极性的读出梯度203，以及，处于负极性的选层激发梯度104和处于正极性的读出梯度204。另外，Fid信号的梯度轨迹的矫正需要采集实际的梯度波形，特别是包括梯度上升沿的部分，因此，可以在读出梯度20下采集读出信号即Fid信号。进而，根据上述四种组合可以得到梯度波形。当然，Y轴和Z轴的处理过程相同。

改变读出梯度30的正负极性和回波梯度40的正负极性，可以得到两种不同的组合：处于负极性的读出梯度301和处于正极性的回波梯度401，以及，处于正极性的读出梯度302和处于负极性的回波梯度402。另外，Echo信号的梯度轨迹的矫正仅需要确定梯度延迟时间，因此，可以在回波梯度40下采集Echo信号。进而，根据上述两种组合可以得到梯度延迟时间。当然，Y轴和Z轴的处理过程相同。

可以理解的是，Spoiler是UTE技术中常用的损毁梯度；Gr是三维空间中的梯度，通常情况下，该梯度不沿着X轴、Y轴或者Z轴的方向，而是三维空间中的某一方向。在扫描过程中，该梯度的方向不停地变化，从而实现对处于三维空间中的扫描对象的扫描与成像。当基于第三预设脉冲序列对扫描对象进行扫描时，可以在读出梯度50的作用下获取Fid信号，并基于梯度波形对Fid信号的梯度轨迹进行矫正；在回波梯度60的作用下获取Echo信号，并基于梯度延迟时间对Echo信号的梯度轨迹进行矫正。

实施例四

图7为本发明实施例四提供的梯度轨迹矫正装置的结构框图，该装置用于执行上述任意实施例所提供的梯度轨迹矫正方法。该装置与上述各实施例的梯度轨迹矫正方法属于同一个发明构思，在梯度轨迹矫正装置的实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述梯度轨迹矫正方法的实施例。参见图7，该装置具体可包括：扫描模块410、获取模块420和矫正模块430。

其中，扫描模块410，用于基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，其中，超短回波时间成像技术中的脉冲序列包括第一预设脉冲序列、第二预设脉冲序列和第三预设脉冲序列；

获取模块420，用于获取与第一预设脉冲序列对应的梯度波形，获取与第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，以及，获取与第三预设脉冲序列对应的自由感应衰减信号和回波信号；

矫正模块430，用于基于梯度波形对自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于梯度延迟时间对回波信号的梯度轨迹进行矫正。

可选的，获取模块420，具体可以包括：

第一预设脉冲序列得到单元，用于根据选层激发梯度的正负极性和读出梯度的正负极性，得到四个第一预设脉冲序列；

梯度波形获取单元，用于基于各第一预设脉冲序列分别采集目标选层的读出信号，对各读出信号的相位进行微分，将各微分结果的平均值作为梯度波形。

可选的，梯度波形获取单元，具体可以用于：

基于如下公式计算各读出信号的相位的微分结果的平均值G(t)：

其中，

为读出信号S_i(t)的相位的微分结果，L为目标选层偏离成像中心的距离，γ为旋磁比。

可选的，获取模块420，具体还可以包括：

第二预设序列得到单元，用于根据读出梯度的正负极性和回波梯度的正负极性，得到至少两个第二预设脉冲序列；

梯度延迟时间获取单元，用于基于各第二预设脉冲序列分别采集扫描对象的读出信号，并根据各读出信号确认梯度延迟时间。

可选的，梯度延迟时间获取单元中的读出信号包括第一读出信号和第二读出信号；梯度延迟时间获取单元，具体可以包括：

互相关函数确定子单元，用于将第一读出信号的傅里叶变换的结果和第二读出信号的傅里叶变换的复共轭结果进行乘积运算，并根据乘积结果的傅里叶变换确定互相关函数；

梯度延迟时间确定子单元，用于根据互相关函数确定扫描对象的梯度延迟时间。

可选的，矫正模块430，具体可以包括：

自由感应衰减信号矫正单元，用于基于梯度波形获取自由感应衰减信号中各自由感应衰减数据点的第一实际k空间位置，根据各第一实际K空间位置分别对各自由感应衰减数据点进行矫正；

回波信号矫正单元，用于基于梯度延迟时间获取回波信号中各回波数据点的第二实际k空间位置，根据各第二实际K空间位置分别对各回波数据点进行矫正。

可选的，扫描模块410中第三预设脉冲序列可是预设的三维梯度回波序列。

本发明实施例四提供的梯度轨迹矫正装置，通过扫描模块和获取模块的相互配合，可以将预扫描过程直接内置于脉冲序列中，避免了水膜和扫描对象之间的切换，且可以随意修改扫描参数，提高了应用的便利性；进而，基于矫正模块对梯度轨迹进行矫正。上述装置可以较好地适应于临床UTE成像应用的梯度轨迹的精准矫正，以提高重建图像的质量。

本发明实施例所提供的梯度轨迹矫正装置可执行本发明任意实施例所提供的梯度轨迹矫正方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

值得注意的是，上述梯度轨迹矫正装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

实施例五

图8为本发明实施例五提供的一种设备的结构示意图，如图8所示，该设备包括存储器510、处理器520、输入装置530和输出装置540。设备中的处理器520的数量可以是一个或多个，图8中以一个处理器520为例；设备中的存储器510、处理器520、输入装置530和输出装置540可以通过总线或其它方式连接，图8中以通过总线550连接为例。

存储器510作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的梯度轨迹矫正方法对应的程序指令/模块(例如，梯度轨迹矫正装置中的扫描模块410、获取模块420和矫正模块430)。处理器520通过运行存储在存储器510中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的梯度轨迹矫正方法。

存储器510可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储器510可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器510可进一步包括相对于处理器520远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置530可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置540可包括显示屏等显示设备。

实施例六

本发明实施例六提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种梯度轨迹矫正方法，该方法可以包括：

基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，其中，超短回波时间成像技术中的脉冲序列包括第一预设脉冲序列、第二预设脉冲序列和第三预设脉冲序列；

获取与第一预设脉冲序列对应的梯度波形，获取与第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，以及，获取与第三预设脉冲序列对应的自由感应衰减信号和回波信号；

基于梯度波形对自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于梯度延迟时间对回波信号的梯度轨迹进行矫正。

当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令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轨迹矫正方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。依据这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

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)

1.一种梯度轨迹矫正方法，其特征在于，包括：

基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，其中，所述超短回波时间成像技术中的脉冲序列包括第一预设脉冲序列、第二预设脉冲序列和第三预设脉冲序列；

获取与所述第一预设脉冲序列对应的梯度波形，获取与所述第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，以及，获取与所述第三预设脉冲序列对应的自由感应衰减信号和回波信号；

基于所述梯度波形对所述自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于所述梯度延迟时间对所述回波信号的梯度轨迹进行矫正。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取与所述第一预设脉冲序列对应的梯度波形，包括：

根据选层激发梯度的正负极性和读出梯度的正负极性，得到四个所述第一预设脉冲序列；

基于各所述第一预设脉冲序列分别采集目标选层的读出信号，对各所述读出信号的相位进行微分，并将各微分结果的平均值作为梯度波形。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对各所述读出信号的相位进行微分，并将各微分结果的平均值作为梯度波形，包括：

基于如下公式计算各所述读出信号的相位的微分结果的平均值G(t)：

其中，

为读出信号S_i(t)的相位的微分结果，L为所述目标选层偏离成像中心的距离，γ为旋磁比。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取与所述第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，包括：

根据读出梯度的正负极性和回波梯度的正负极性，得到至少两个所述第二预设脉冲序列；

基于各所述第二预设脉冲序列分别采集所述扫描对象的读出信号，并根据各所述读出信号确认梯度延迟时间。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述读出信号包括第一读出信号和第二读出信号；所述根据各所述读出信号确认梯度延迟时间，包括：

将所述第一读出信号的傅里叶变换的结果和所述第二读出信号的傅里叶变换的复共轭结果进行乘积运算，并根据乘积结果的傅里叶变换确定互相关函数；

根据所述互相关函数确定所述扫描对象的梯度延迟时间。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述梯度波形对所述自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于所述梯度延迟时间对所述回波信号的梯度轨迹进行矫正，包括：

基于所述梯度波形获取所述自由感应衰减信号中各自由感应衰减数据点的第一实际k空间位置，根据各所述第一实际K空间位置分别对各所述自由感应衰减数据点进行矫正；

基于所述梯度延迟时间获取所述回波信号中各回波数据点的第二实际k空间位置，根据各所述第二实际K空间位置分别对各所述回波数据点进行矫正。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三预设脉冲序列是预设的三维梯度回波序列。

8.一种梯度轨迹矫正装置，其特征在于，包括：

扫描模块，用于基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，其中，所述超短回波时间成像技术中的脉冲序列包括第一预设脉冲序列、第二预设脉冲序列和第三预设脉冲序列；

获取模块，用于获取与所述第一预设脉冲序列对应的梯度波形，获取与所述第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，以及，获取与所述第三预设脉冲序列对应的自由感应衰减信号和回波信号；

矫正模块，用于基于所述梯度波形对所述自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于所述梯度延迟时间对所述回波信号的梯度轨迹进行矫正。

9.一种设备，其特征在于，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储器，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下操作：

基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，其中，所述超短回波时间成像技术中的脉冲序列包括第一预设脉冲序列、第二预设脉冲序列和第三预设脉冲序列；

获取与所述第一预设脉冲序列对应的梯度波形，获取与所述第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，以及，获取与所述第三预设脉冲序列对应的自由感应衰减信号和回波信号；

基于所述梯度波形对所述自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于所述梯度延迟时间对所述回波信号的梯度轨迹进行矫正。

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，所述计算机程序被处理器执行时实现下操作：

基于超短回波时间成像技术对扫描对象进行扫描，其中，所述超短回波时间成像技术中的脉冲序列包括第一预设脉冲序列、第二预设脉冲序列和第三预设脉冲序列；

获取与所述第一预设脉冲序列对应的梯度波形，获取与所述第二预设脉冲序列对应的梯度延迟时间，以及，获取与所述第三预设脉冲序列对应的自由感应衰减信号和回波信号；

基于所述梯度波形对所述自由感应衰减信号的梯度轨迹进行矫正，基于所述梯度延迟时间对所述回波信号的梯度轨迹进行矫正。

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