CN109946632A - 剩磁相位差测量方法及剩磁测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种剩磁相位差测量方法，包括：消除待测量轴上的剩磁；依次施加N个第一脉冲，并在每个第一脉冲结束后，采集与之对应的自由衰减信号，得到FID₁、FID₂、FID₃……FID_N共N个自由衰减信号，其中N大于1；以FID₁作为基础信号，将FID₂、FID₃……FID_N分别与基础信号FID₁作差后，取均值得到第一相位；施加一个梯度脉冲；梯度脉冲结束后，依次施加M个第二脉冲，并在每个第二脉冲结束后，采集与之对应的自由衰减信号，得到FID₁’、FID₂’、FID₃’……FID_M’共M个自由衰减信号；将FID₁’、FID₂’、FID₃’……FID_M’分别与基础信号FID₁作差后，取均值得到第二相位；将第一相位和第二相位作差，所得差值即为剩磁相位差。根据本发明实施例的技术方案，有效提高了剩磁相位差测量的精确性。

Description

剩磁相位差测量方法及剩磁测量方法

技术领域

本发明涉及磁共振成像(MRI)领域，具体而言，涉及一种剩磁相位差测量方法及剩磁测量方法。

背景技术

磁共振成像中，涡流和剩磁会导致序列梯度的不准确，从而导致图像伪影，产生图像的几何变形，降低图像的成像质量。

目前，已有一些测量剩磁的方法，但通常利用了大量选层梯度场、读出梯度场来测量第三轴相位轴的剩磁量，使得测量结果存在较大误差，无法实现精确地测量各个梯度方向的剩磁。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种剩磁相位差测量方法及剩磁测量方法，旨在解决精确测量各个梯度方向施加梯度脉后所带来的剩磁相位差和剩磁量的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种剩磁相位差测量方法，所述方法包括：

消除待测量轴上的剩磁；

依次施加N个第一脉冲，并在每个所述第一脉冲结束后，采集与之对应的自由衰减信号，得到FID₁、FID₂、FID₃……FID_N共N个自由衰减信号，其中N大于1；

以所述FID₁作为基础信号，将所述FID₂、FID₃……FID_N分别与所述基础信号FID₁作差后，取均值得到第一相位；

施加一个梯度脉冲；

所述梯度脉冲结束后，依次施加M个第二脉冲，并在每个所述第二脉冲结束后，采集与之对应的自由衰减信号，得到FID₁’、FID₂’、FID₃’……FID_M’共M个自由衰减信号；

将所述FID₁’、FID₂’、FID₃’……FID_M’分别与所述基础信号FID₁作差后，取均值得到第二相位；

将所述第一相位和所述第二相位作差，所得差值即为剩磁相位差。

优选地，所述消除待测量轴上的剩磁之后，所述方法包括：

等待第一时间段。

优选地，所述施加一个梯度脉冲之后，所述方法包括：

所述梯度脉冲结束后，等待第二时间段。

优选地，所述消除待测量轴上的剩磁，包括：

施加第一组正反交错的梯度脉冲；

所述第一组正反交错的梯度脉冲结束后，施加第二组正反交错的梯度脉冲。

优选地，所述施加第一组正反交错的梯度脉冲，包括：

施加一个梯度脉冲P₁；

施加一个梯度脉冲P₂，其中P₂与P₁方向相反，且强度为P₁的50％；

施加一个梯度脉冲P₃，其中P₃与P₁方向相同，且强度为P₁的25％；

施加一个梯度脉冲P₄，其中P₄与P₁方向相反，且强度为P₁的12.5％；

以此类推，施加一个梯度脉冲P_a，其中，P_a与P_a-1方向相反，且强度为P₁的0.5^a-1。

优选地，所述施加第二组正反交错的梯度脉冲，包括：

施加一个梯度脉冲P₁’，其中P₁’与P₁方向相反，且强度相同；

施加一个梯度脉冲P₂’，其中P₂’与P₁’方向相反，且强度为P₁’的50％；

施加一个梯度脉冲P₃’，其中P₃’与P₁’方向相同，且强度为P₁’的25％；

施加一个梯度脉冲P₄’，其中P₄’与P₁’方向相反，且强度为P₁’的12.5％；

以此类推，施加一个梯度脉冲P_a’，其中，P_a’与P_a-1’方向相反，且强度为P₁’的0.5^{a -1}。

优选地，所述梯度脉冲P₁的强度值为系统最大梯度强度值。

优选地，所述第一时间段与所述第二时间段相等。

优选地，所述N与所述M相等；

所述第一脉冲与所述第二脉冲相同。

第二方面，本发明实施例还提供了一种剩磁测量方法，所述方法包括：

将水模放置于待测量轴的第一位置；

采集水模的位置信息x₁；

采用根据本发明的各实施例提供的剩磁相位差测量方法测量得到剩磁相位差θ₁；

将水模放置于待测量轴的第二位置；

采集水模的位置信息x₂；

采用根据本发明的各实施例提供的剩磁相位差测量方法测量得到剩磁相位差θ₂；

以此类推，将水模放置于待测量轴的第L位置；

采集水模的位置信息x_L；

采用根据本发明的各实施例提供的剩磁相位差测量方法测量得到剩磁相位差θL；

基于位置信息x₁、x₂……x_L和剩磁相位差θ₁、θ₂……θ_L，通过线性拟合，计算得到剩磁量。

本发明实施例提供的剩磁相位差测量方法，通过消除系统的剩磁后，分别施加第一脉冲、梯度脉冲以及第二脉冲，实现对待测轴剩磁相位差的测量，相比于现有技术利用大量选层梯度场、读出梯度场，大大提高了测量的精确性，同时简化了测量过程。

本发明的一些实施例提供的剩磁相位差测量方法，通过在消除待测量轴上的剩磁之后，等待第一时间段，实现了在涡流衰减为零的情况下，对待测轴剩磁相位差的测量，进一步提高了测量的精确性。

本发明实施例提供的剩磁相位差测量方法，通过采用上述任一实施例的方法测量得到剩磁相位差，同时采用将水模放置于待测量轴的至少一个位置的方法得到位置信息，实现了对待测轴剩磁量的测量，相比于现有技术利用大量选层梯度场、读出梯度场，大大提高了测量的精确性，同时简化了测量过程。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的剩磁相位差测量方法的示例性流程图；

图2示出了根据本发明另一实施例的依次施加N个第一脉冲并采集与之对应的自由衰减信号的示例性时序图；

图3示出了根据本发明另一实施例的依次施加M个第二脉冲并采集与之对应的自由衰减信号的示例性时序图；

图4示出了根据本发明另一实施例的剩磁相位差测量方法的示例性流程图；

图5示出了根据本发明另一实施例的剩磁相位差测量方法的示例性流程图；

图6示出了图1所示方法的一种优选实施方式中步骤S101的流程图；

图7示出了根据本发明实施例的剩磁测量方法的示例性流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1示出了根据本发明实施例的剩磁相位差测量方法的示例性流程图。

如图1所示，该方法包括：

步骤S101：消除待测量轴上的剩磁。

在本发明实施例中，可以采用任意方法来消除当前系统中待测量轴上的剩磁，如施加正反交错的梯度脉冲。通过首先对当前系统中剩磁进行消除，为后续剩磁测量的精确性提供保障。

步骤S102：依次施加N个第一脉冲，并在每个第一脉冲结束后，采集与之对应的自由衰减信号，得到FID₁、FID₂、FID₃……FID_N共N个自由衰减信号，其中N大于1。

在本发明实施例中，第一脉冲可以是任意脉冲，如硬脉冲、软脉冲。

优选地，第一脉冲为硬脉冲。

例如，图2示出了根据本发明另一实施例的依次施加N个第一脉冲并采集与之对应的自由衰减信号的示例性时序图，如图2所示，施加第一个硬脉冲，在该脉冲结束后，采集其自由衰减信号FID₁；之后施加第二个硬脉冲，在该脉冲结束后，采集其自由衰减信号FID₂；之后施加第三个硬脉冲，在该脉冲结束后，采集其自由衰减信号FID₃。

上述实施例中，通过仅以第一脉冲激发整个采样空间，避免了额外梯度施加对测量造成的误差，提高了测量的精确性。

步骤S103：以FID₁作为基础信号，将FID₂、FID₃……FID_N分别与基础信号FID₁作差后，取均值得到第一相位。

例如，FID₂和FID₃分别与FID₁作差后，得到ΔFID₂和ΔFID₃，ΔFID₂和ΔFID₃相加之后再除以2，得到其均值，即为第一相位差。

上述实施例中，以FID₁作为基础信号，将后续自由衰减信号分别于其作差，以消除系统等其他不可干扰因素带来的相位误差，提高了测量的精确度。

步骤S104：施加一个梯度脉冲。

在本发明实施例中，梯度脉冲可以是任意梯度脉冲，用于产生剩磁。

优选地，梯度脉冲为固定梯度脉冲。

步骤S105：梯度脉冲结束后，依次施加M个第二脉冲，并在每个第二脉冲结束后，采集与之对应的自由衰减信号，得到FID₁’、FID₂’、FID₃’……FID_M’共M个自由衰减信号。

本发明实施例中，第二脉冲可以是任意脉冲，如硬脉冲、软脉冲。

优选地，第二脉冲为硬脉冲。

优选地，N与M相等；

第一脉冲与第二脉冲相同。

例如，图3示出了根据本发明另一实施例的依次施加M个第二脉冲并采集与之对应的自由衰减信号的示例性时序图，如图3所示，施加第一个硬脉冲，在该脉冲结束后，采集其自由衰减信号FID₁’；之后施加第二个硬脉冲，在该脉冲结束后，采集其自由衰减信号FID₂’；之后施加第三个硬脉冲，在该脉冲结束后，采集其自由衰减信号FID₃’。

上述实施例中，通过施加第二脉冲激发整个采样空间，并收集自由衰减信号，从而可以得到上述梯度脉冲所产生的剩磁信息。

步骤S106：将FID₁’、FID₂’、FID₃’……FID_M’分别与基础信号FID₁作差后，取均值得到第二相位。

例如，FID₁’、FID₂’和FID₃’分别与FID₁作差后，得到ΔFID₁’、ΔFID₂’和ΔFID₃’，ΔFID₁’、ΔFID₂’和ΔFID₃’相加之后再除以3，得到其均值，即为第二相位差。

上述实施例中，以FID₁作为基础信号，将后续自由衰减信号分别于其作差，以消除系统等其他不可干扰因素带来的相位误差，提高了测量的精确度。

步骤S107：将第一相位和第二相位作差，所得差值即为剩磁相位差。

上述实施例中，通过消除系统的剩磁后，分别施加第一脉冲、梯度脉冲以及第二脉冲，实现对待测轴剩磁相位差的测量，相比于现有技术利用大量选层梯度场、读出梯度场，大大提高了测量的精确性，同时简化了测量过程。

图4示出了根据本发明另一实施例的剩磁相位差测量方法的示例性流程图。

如图4所示，该剩磁相位差测量方法步骤S401、S403-S408与图1所示的方法步骤S101-S107相同，该方法，在S401之后，还包括：

步骤S402：等待第一时间段。

本发明实施例中，第一时间段可以是任意时间段，用于等待涡流衰减至0。例如，第一时间段可以是大于等于0.5秒且小于等于1秒的任意长度的时间段。

上述实施例中，通过等待第一时间段，使系统中涡流衰减至0，有效避免了涡流所导致的测量误差，保证了后续剩磁相位差测量的准确性和可靠性。

图5示出了根据本发明另一实施例的剩磁相位差测量方法的示例性流程图。

如图5所示，该剩磁相位差测量方法步骤S501-S505、S507-S509与图4所示的方法步骤S401-S405、S406-S408相同，该方法，在S505之后，还包括：

步骤S506：梯度脉冲结束后，等待第二时间段。

本发明实施例中，第二时间段可以是任意时间段，用于等待前述步骤梯度脉冲所产生剩磁和涡流衰减至0。例如，第二时间段可以是大于等于0.5秒且小于等于1秒的任意长度的时间段。

优选地，第一时间段与第二时间段相等。

上述实施例中，通过等待第二时间段，使系统中梯度脉冲所产生剩磁和涡流衰减至0，有效避免了测量误差，保证了后续剩磁相位差测量的准确性和可靠性。

图6为图1所示方法的一种优选实施方式中步骤S101的流程图。如图6所示，在一优选实施例中，步骤S101包括：

步骤S601：施加第一组正反交错的梯度脉冲。

本发明实施例中，第一组正反交错的梯度脉冲可以是任意正反交错的梯度脉冲。例如，可以先施加正方向梯度脉冲，再施加强度小于该正方向梯度脉冲的反方向梯度脉冲，再施加强度小于该反方向梯度脉冲的正方向梯度脉冲……以此类推，施加正反交替递减的梯度脉冲，用于消除系统中正方向的剩磁。

优选地，步骤S601，包括：

施加一个梯度脉冲P₁；

施加一个梯度脉冲P₂，其中P₂与P₁方向相反，且强度为P₁的50％；

施加一个梯度脉冲P₃，其中P₃与P₁方向相同，且强度为P₁的25％；

施加一个梯度脉冲P₄，其中P₄与P₁方向相反，且强度为P₁的12.5％；

以此类推，施加一个梯度脉冲P_a，其中，P_a与P_a-1方向相反，且强度为P₁的0.5^a-1。

本发明实施例中，梯度脉冲P₁可以是正反任意方向，其强度可以为任意值。优选地，梯度脉冲P₁的强度值为系统最大梯度强度值。施加梯度脉冲个数a，可以为任意大于1的数值。优选地，a为7或8。

步骤S602：第一组正反交错的梯度脉冲结束后，施加第二组正反交错的梯度脉冲。

本发明实施例中，第一组正反交错的梯度脉冲可以是任意正反交错的梯度脉冲。例如，可以先施加反方向梯度脉冲，再施加强度小于该反方向梯度脉冲的正方向梯度脉冲，再施加强度小于该正方向梯度脉冲的反方向梯度脉冲……以此类推，施加正反交替递减的梯度脉冲，用于消除系统中反方向的剩磁。

优选地，步骤S602，包括：

施加一个梯度脉冲P₁’，其中P₁’与P₁方向相反，且强度相同；

施加一个梯度脉冲P₂’，其中P₂’与P₁’方向相反，且强度为P₁’的50％；

施加一个梯度脉冲P₃’，其中P₃’与P₁’方向相同，且强度为P₁’的25％；

施加一个梯度脉冲P₄’，其中P₄’与P₁’方向相反，且强度为P₁’的12.5％；

以此类推，施加一个梯度脉冲P_a’，其中，P_a’与P_a-1’方向相反，且强度为P₁’的0.5^{a -1}。

上述实施例中，通过先后施加两组正反交错的梯度脉冲，以消除系统中正反方向的剩磁，从而保证了剩磁测量前系统中剩磁为0的状态，避免了其他剩磁的干扰，保证了后续剩磁相位差测量的准确性和可靠性。

另一方面，本发明还提供一种剩磁测量方法。图7示出了根据本发明实施例的剩磁测量方法的示例性流程图。

如图7所示，该方法包括：

步骤S701：将水模放置于待测量轴的第一位置；

步骤S702：采集水模的位置信息x₁；

步骤S703：采用根据本发明的各实施例提供的剩磁相位差测量方法测量得到剩磁相位差θ₁；

步骤S704：将水模放置于待测量轴的第二位置；

步骤S705：采集水模的位置信息x₂；

步骤S706：采用根据本发明的各实施例提供的剩磁相位差测量方法测量得到剩磁相位差θ₂；

步骤S707：以此类推，将水模放置于待测量轴的第L位置；

步骤S708：采集水模的位置信息x_L；

步骤S709：采用根据本发明的各实施例提供的剩磁相位差测量方法测量得到剩磁相位差θ_L；

步骤S710：基于位置信息x₁、x₂……x_L和剩磁相位差θ₁、θ₂……θ_L，通过线性拟合，计算得到剩磁量。

本发明实施例中，L可以是任意正整数，剩磁量可以通过公式θ＝γGxt计算得到，其中θ为剩磁相位差，γ为磁旋比常量，x为水模在待测轴的位置信息，t为自由衰减信号采样时间。水模可以是任意形状，如小圆球、小方柱、笔形等。水模可以通过定位支架或其他定位装置放置于待测轴的不同位置，用于测量不同位置的剩磁。

例如，L为1时，即水模只放置于一个位置测量时，剩磁量G由公式θ₁＝γGx₁t变形得到G＝θ₁/γx₁t计算可得，其中，x₁为水模在待测轴的位置，θ₁为水模在该位置时采用本发明的各实施例提供的剩磁相位差测量方法测量得到剩磁相位差。

再例如，L为10时，即水模放分别放置于十个不同位置分别对其剩磁测量，由于剩磁量可以通过公式θ＝γGxt计算得到，因此可以根据十个不同位置得到的位置信息x和剩磁相位差θ，采用线性拟合的方法，得到剩磁量G。

上述实施例中，通过水模放置于不同位置，可以实现多组剩磁信息的测量，操作简单；并且基于多组剩磁信息，可以通过线性拟合得到剩磁量，大大提高了剩磁测量的精确度。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种剩磁相位差测量方法，其特征在于，所述方法包括：

消除待测量轴上的剩磁；

依次施加N个第一脉冲，并在每个所述第一脉冲结束后，采集与之对应的自由衰减信号，得到FID₁、FID₂、FID₃……FID_N共N个自由衰减信号，其中N大于1；

以所述FID₁作为基础信号，将所述FID₂、FID₃……FID_N分别与所述基础信号FID₁作差后，取均值得到第一相位；

施加一个梯度脉冲；

所述梯度脉冲结束后，依次施加M个第二脉冲，并在每个所述第二脉冲结束后，采集与之对应的自由衰减信号，得到FID₁’、FID₂’、FID₃’……FID_M’共M个自由衰减信号；

将所述FID₁’、FID₂’、FID₃’...…FID_M’分别与所述基础信号FID₁作差后，取均值得到第二相位；

将所述第一相位和所述第二相位作差，所得差值即为剩磁相位差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消除待测量轴上的剩磁之后，所述方法包括：

等待第一时间段。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述施加一个梯度脉冲之后，所述方法包括：

所述梯度脉冲结束后，等待第二时间段。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述消除待测量轴上的剩磁，包括：

施加第一组正反交错的梯度脉冲；

所述第一组正反交错的梯度脉冲结束后，施加第二组正反交错的梯度脉冲。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述施加第一组正反交错的梯度脉冲，包括：

施加一个梯度脉冲P₁；

施加一个梯度脉冲P₂，其中P₂与P₁方向相反，且强度为P₁的50％；

施加一个梯度脉冲P₃，其中P₃与P₁方向相同，且强度为P₁的25％；

施加一个梯度脉冲P₄，其中P₄与P₁方向相反，且强度为P₁的12.5％；

以此类推，施加一个梯度脉冲P_a，其中，P_a与P_a-1方向相反，且强度为P₁的0.5^a-1。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述施加第二组正反交错的梯度脉冲，包括：

施加一个梯度脉冲P₁’，其中P₁’与P₁方向相反，且强度相同；

施加一个梯度脉冲P₂’，其中P₂’与P₁’方向相反，且强度为P₁’的50％；

施加一个梯度脉冲P₃’，其中P₃’与P₁’方向相同，且强度为P₁’的25％；

施加一个梯度脉冲P₄’，其中P₄’与P₁’方向相反，且强度为P₁’的12.5％；

以此类推，施加一个梯度脉冲P_a’，其中，P_a’与P_a-1’方向相反，且强度为P₁’的0.5^a-1。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述梯度脉冲P₁的强度值为系统最大梯度强度值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一时间段与所述第二时间段相等。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述N与所述M相等；

所述第一脉冲与所述第二脉冲相同。

10.一种剩磁测量方法，其特征在于，所述方法包括：

将水模放置于待测量轴的第一位置；

采集所述水模的位置信息x₁；

采用权利要求1-9任一所述的方法测量得到剩磁相位差θ₁；

将所述水模放置于所述待测量轴的第二位置；

采集所述水模的位置信息x₂；

采用权利要求1-9任一所述的方法测量得到剩磁相位差θ₂；

以此类推，将所述水模放置于所述待测量轴的第L位置；

采集所述水模的位置信息x_L；

采用权利要求1-9任一所述的方法测量得到剩磁相位差θ_L；

基于所述位置信息x₁、x₂……x_L和所述剩磁相位差θ₁、θ₂……θ_L，通过线性拟合，计算得到剩磁量。