CN110058185A - 一种磁共振旋转成像方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁共振旋转成像方法及系统。该方法包括如下步骤：获取任意相邻两个回波之间的旋转角；将旋转角反向旋转，以计算梯度场的旋转矩阵；根据旋转矩阵，确认回波与主磁场之间的相对空间定位信息，并对其进行归一化处理，以得到回波的修正向量；根据空间定位确认步骤得到的修正向量以及回波的梯度脉冲，计算回波的实际物理梯度；根据回波的翻转角以及梯度值修正步骤中得到的实际物理梯度，填充K空间。本发明通过翻转角和修正向量计算的实际物理梯度填充K空间，以得到完整的K空间数据，以此主磁场和梯度场的旋转效果被消除，避免了消除了各个相位之间的差异，以避免旋转造成的伪影的出现，减轻或者消除了伪影对扫描图像的影响。

Description

一种磁共振旋转成像方法及系统

技术领域

本发明涉及磁共振技术领域，具体而言，涉及一种磁共振旋转成像方法及系统。

背景技术

磁共振产生的信号由原子核的自旋运动产生。一般情况下，用于人体磁共振成像的是氢质子，每个质子自旋都会产生一个小磁场，人体中有着数以亿计的这种小磁场，正常情况下，由于这种小磁场的分布是杂乱随机的，每个质子自旋产生的磁场相互抵消，因此人体没有磁性。

当这种带小磁场的质子进入一个大的外加磁场时，这种杂乱的质子分布便趋于平行磁场。由于与磁场方向同向的质子数量大于与磁场方向相反的质子，人体组织便产生了一个与主磁场方向一致的宏观纵向磁化量。

从宏观角度来说，磁共振便是通过射频脉冲激发，使纵向磁化量发生偏转。射频脉冲的能量越大，纵向磁化量的偏转越大。纵向的磁化量偏转后产生的横向磁化量切割接收线圈，产生信号接收填充数据K空间，生成磁共振影像。

在射频脉冲的作用下产生的信号来自整个成像空间，没有把成像空间区分，无法形成有效的磁共振影像。为了实现核磁共振成像，必须把收集到的信号进行空间定位，通常采用的空间梯度编码实现这一目的。MRI的梯度磁场有3种：选层梯度场Gz、频率编码梯度场Gx、相位编码梯度场Gy。

正如上述所言，产生磁共振信号的条件为纵向磁化量偏移主磁场方向，一幅完整的磁共振图像，需要N次相位编码对K空间进行填充。N次重复扫描过程中，主磁场和梯度场的稳定是保证信号准确无伪影的前提。而在一些特定的应用场景(如磁共振引导的手术导航或放疗等情况)，会导致病患在扫描的过程中，相对主磁场发生相对旋转(主磁场旋转或病患旋转)，这会对纵向磁化的方向产生额外的影响，即旋转的磁场会导致相位编码的相位存在差异，对成像带来伪影。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种磁共振旋转成像方法及系统，旨在解决现有患者和主磁场之间发生相对旋转时导致相位编码的相位存在差异对成像带来伪影的问题。

一方面，本发明提出了一种磁共振旋转成像方法，该方法包括如下步骤：旋转角获取步骤，获取任意相邻两个回波之间的旋转角；旋转矩阵计算步骤，将所述旋转角获取步骤获取的旋转角反向旋转，以计算梯度场的旋转矩阵；空间定位确认步骤，根据所述旋转矩阵计算步骤得到的旋转矩阵，确认回波与主磁场之间的相对空间定位信息，并对其进行归一化处理，以得到回波的修正向量；梯度值修正步骤，根据所述空间定位确认步骤得到的修正向量以及回波的梯度脉冲，计算回波的实际物理梯度；填充步骤，根据回波的翻转角以及所述梯度值修正步骤中得到的实际物理梯度，填充K空间。

进一步地，上述磁共振旋转成像方法，在所述旋转矩阵计算步骤中，如果患者或主磁场方向绕系统的z轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Rz_n利用如下公式计算：

如果患者或主磁场方向绕系统的x轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Rx_n利用如下公式计算：

如果患者或主磁场方向绕系统的y轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Ry_n利用如下公式计算：

其中，α_n-1为第n-1个回波和第n个回波之间的旋转角，n＝2，3，4…N，N为磁共振信号中回波的个数。

进一步地，上述磁共振旋转成像方法，在所述空间定位确认步骤中，所述空间定位信息包括：选层矩阵、频率编码矩阵和相位编码矩阵；利用如下公式计算：

其中，Mz_n为第n个回波的选层矩阵；Mx_n为第n个回波的频率编码矩阵；My_n为第n个回波的相位编码矩阵；(Zx_n、Zy_n、Zz_n)为第n个回波的选层编码梯度场的方向向量；(Xx_n、Xy_n、Xz_n)为第n个回波的频率编码梯度场的方向向量；(Yx_n、Yy_n、Yz_n)为第n个回波的相位编码梯度场的方向向量；R_n为第n个回波的旋转矩阵，其对应取值为Rz_n、Rx_n和Ry_n中的一个；第一个回波的选层梯度场的方向向量为(Zx、Zy、Zz)；第一个回波的频率编码梯度场的方向向量为(Xx、Xy、Xz)；第一个回波的相位编码梯度场的方向向量为(Yx、Yy、Yz)。

进一步地，上述磁共振旋转成像方法，在所述空间定位确认步骤中，所述修正向量利用如下公式计算：

其中，Tz_n为第n个回波的选层修正向量；Tx_n为第n个回波的频率编码修正向量；Ty_n为第n个回波的相位编码修正向量。

进一步地，上述磁共振旋转成像方法，在所述梯度值修正步骤中，所述回波的实际物理梯度利用如下公式计算：

Gz_n＝Gz_n-1×Tz_n，

Gx_n＝Gx_n-1×Tx_n，

Gy_n＝Gy_n-1×Ty_n，

其中，Gz_n为第n个回波的实际选层梯度；Gx_n为第n个回波的实际频率编码梯度；Gy_n为第n个回波的实际相位编码梯度；第一个回波的实际选层梯度场为Gz×(Zx、Zy、Zz)；第一个回波的实际频率编码梯度为Gx×(Xx、Xy、Xz)；第一个回波的实际相位编码梯度为Gy×(Yx、Yy、Yz)；Gz为选层梯度场；Gx为频率编码梯度场；Gy为相位编码梯度场。

进一步地，上述磁共振旋转成像方法，在所述修正翻转角步骤中，第n-1个回波的翻转角θ_n-1作为基准，第n个回波的翻转角校正为θ_n＝θ_n-1-α_n-1；

其中，第一个回波的翻转角为θ；α_n-1为第n-1个回波和第n个回波之间的翻转角；n＝2，3，4…N；N为磁共振信号中回波的个数。

另一方面，本发明还提出了一种磁共振旋转成像系统，该系统包括：旋转角获取模块，用以获取任意相邻两个回波之间的旋转角；旋转矩阵计算模块，其与所述旋转角获取模块电连接，用以接收所述旋转角获取模块获取的旋转角并将所述旋转角反向旋转，以计算梯度场的旋转矩阵；空间定位确认模块，其与所述旋转矩阵计算模块电连接，用以接收所述旋转矩阵计算模块计算的旋转矩阵，根据所述旋转矩阵确认与主磁场的相对空间定位信息，并对其进行归一化处理，以得到回波的修正向量；梯度值修正模块，其与所述空间定位确认模块电连接，用以接收所述空间定位确认模块得到的修正向量，并根据所述修正向量及回波的梯度脉冲，计算回波的实际物理梯度；填充模块，其与所述梯度值修正模块电连接，用以接收所述梯度值修正模块计算的实际物理梯度，并根据回波的翻转角以及所述实际物理梯度，填充K空间。

进一步地，上述磁共振旋转成像系统，在所述旋转矩阵计算模块中，如果患者或主磁场方向绕系统的z轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Rz_n利用如下公式计算：

如果患者或主磁场方向绕系统的x轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Rx_n利用如下公式计算：

如果患者或主磁场方向绕系统的y轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Ry_i利用如下公式计算：

其中，α_n-1为第n-1个回波和第n个回波之间的旋转角，i＝2，3，4…N，N为磁共振信号中回波的个数。

进一步地，上述磁共振旋转成像系统，在所述空间定位确认模块中，所述空间定位信息包括：选层矩阵、频率编码矩阵和相位编码矩阵；

利用如下公式计算：

其中，Mz_n为第n个回波的选层矩阵；Mx_n为第n个回波的频率编码矩阵；My_n为第n个回波的相位编码矩阵；(Zx_n、Zy_n、Zz_n)为第n个回波的选层编码梯度场的方向向量；(Xx_n、Xy_n、Xz_n)为第n个回波的频率编码梯度场的方向向量；(Yx_n、Yy_n、Yz_n)为第n个回波的相位编码梯度场的方向向量；R_n为第n个回波的旋转矩阵，其对应取值为Rz_n、Rx_n和Ry_n中的一个；第一个回波的选层梯度场的方向向量为(Zx、Zy、Zz)；第一个回波的频率编码梯度场的方向向量为(Xx、Xy、Xz)；第一个回波的相位编码梯度场的方向向量为(Yx、Yy、Yz)。

进一步地，上述磁共振旋转成像系统，在所述空间定位确认模块中，所述修正向量利用如下公式计算：

其中，Tz_n为第n个回波的选层修正向量；Tx_n为第n个回波的频率编码修正向量；Ty_n为第n个回波的相位编码修正向量。

进一步地，上述磁共振旋转成像系统，在所述梯度值修正步骤中，所述回波的实际物理梯度利用如下公式计算：

Gz_n＝Gz_n-1×Tz_n，

Gx_n＝Gx_n-1×Tx_n，

Gy_n＝Gy_n-1×Ty_n，

其中，Gz_n为第n个回波的实际选层梯度；Gx_n为第n个回波的实际频率编码梯度；Gy_n为第n个回波的实际相位编码梯度；第一个回波的实际选层梯度场为Gz×(Zx、Zy、Zz)；第一个回波的实际频率编码梯度为Gx×(Xx、Xy、Xz)；第一个回波的实际相位编码梯度为Gy×(Yx、Yy、Yz)；Gz为选层梯度场；Gx为频率编码梯度场；Gy为相位编码梯度场。

进一步地，上述磁共振旋转成像系统，该系统还包括：修正翻转角模块，其与所述旋转角获取模块电连接，用以接收所述旋转角获取模块获取的旋转角，并在射频线圈与系统的中心磁场之间发生偏转时，根据所述旋转角对各个回波的翻转角进行修正，以进行翻转角的补偿，并将补偿后的翻转角信息发送给所述填充模块。

进一步地，上述磁共振旋转成像系统，在所述修正翻转角模块中，第n-1个回波的翻转角θ_n-1作为基准，第n个回波的翻转角校正为θ_n＝θ_n-1-α_n-1；

其中，第一个回波的翻转角为θ；α_n-1为第n-1个回波和第n个回波之间的翻转角；n＝2，3，4…N；N为磁共振信号中回波的个数。

本发明提供的磁共振旋转成像方法及系统，通过计算各个回波与主磁场之间的相对空间定位信息，以便计算各个回波的修正向量，进而以此对回波的梯度脉冲进行修正，从而通过翻转角和修正向量计算的实际物理梯度填充K空间，以得到完整的K空间数据，以此主磁场和梯度场的旋转效果被消除，得到的K空间数据具有一致的空间定位信息，进而对其进行傅里叶变换以得到磁共振旋转图像，从而避免了消除了各个相位之间的差异，以避免旋转造成的伪影的出现，减轻或者消除了伪影对扫描图像的影响，并且提高了图像的信噪比和对比度，以保证扫描结果的准确，提高扫描图像的质量。

进一步地，为避免旋转造成导致翻转角的不足，翻转角不准确将导致信噪比和对比度的差异，优选地，在射频线圈与系统的中心磁场之间发生偏转时，根据所述旋转角获取步骤获取的旋转角对各个回波的翻转角进行修正，以进行翻转角的补偿，以此填充K空间，进而进一步避免旋转影响成像的准确性，以进一步提高扫描结果的准确，提高扫描图像的质量。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的主磁场相对于患者进行旋转的示意图；

图2为本发明实施例提供的患者相对于主磁场进行旋转的示意图；

图3为本发明实施例提供的旋转K空间的示意图；

图4为本发明实施例提供的磁共振旋转成像方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的磁共振旋转成像系统的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1和图2，其示出了本实施例中患者和主磁场之间发生相对旋转的示意图。常规磁共振扫描中，如图1a和图2c所示，图中主磁场B0方向1和患者2之间的相对位置固定不动。而在旋转扫描过程中，如图1b和图2d所示，主磁场B0方向1和患者2绕系统中心点旋转。

参见图3，其示出了本实施例中旋转K空间的示意图。如图所示，一幅完整磁共振图像通常需要N次相位编码梯度填充K空间，以得到完整的K空间数据。磁共振成像的每一个回波都需要一个激发脉冲和梯度，后续的1，2，3，4一直到N行结束的回波都是激发脉冲产生信号，梯度产生空间定位，并接收数据填充K空间，以便得到完整的K空间数据。

方法实施例：

参见图4，其示出了本发明实施例提供的磁共振旋转成像方法的流程示意图。如图所示，该方法包括如下步骤：

旋转角获取步骤S1，获取任意相邻两个回波之间的旋转角。

具体地，可通过编码器或光栅尺等方式得到任意相邻两个回波之间的旋转角，如图2所示，第n-1个回波和第n个回波之间的旋转角记为α_n-1，则其中，n＝2，3，4…N，即n为2到N之间的正整数，N为磁共振信号中回波的个数。当然，旋转角亦可通过其他方式得到，本实施例中对其不做任何限定。

修正翻转角步骤S2，在射频线圈与系统的中心磁场之间发生偏转时，根据旋转角获取步骤获取的旋转角对各个回波的翻转角进行修正，以进行翻转角的补偿。

具体地，翻转角即为偏转角，其通过射频线圈产生的射频脉冲产生。旋转的磁场导致翻转角的不足，翻转角不准确将导致信噪比和对比度的差异，故为避免信噪比和对比度的差异，在射频线圈与系统的中心磁场之间发生偏转时，因为系统的中心磁场发生偏转，射频线圈不偏转，所以两者之间会逐步产生一个角度差，为避免其影响成像的准确性，需对该角度差进行修正。

采集中第一次激发的翻转角θ即第一个回波的翻转角θ作为基准不作校正，其他回波在前一个回波基础上进行校正，以完成翻转角不足的补偿。其中，各个回波的翻转角的修正可根据如下公式进行计算：

第n-1个回波的翻转角θ_n-1作为基准，第n个回波的翻转角校正为θ_n＝θ_n-1-α_n-1；其中，第一个回波的翻转角为θ；α_n-1为第n-1个回波和第n个回波之间的翻转角；n＝2，3，4…N；N为磁共振信号中回波的个数。

在射频线圈跟随系统同步旋转时，即射频线圈与系统的中心磁场之间发生不发生相对偏转，则不需要修正这个角度，即各个回波的修正角均为零，也就是说各个回波的翻转角均为θ。其中，第一个回波的翻转角θ可由用户根据实际情况对其进行设定，本实施例中对其不做任何限定。

旋转矩阵计算步骤S3，将旋转角获取步骤S1获取的旋转角反向旋转，以计算梯度场的旋转矩阵。

具体地，以右手坐标系为例，将旋转角反方向旋转-α_n-1(，n＝2，3，4…N)，可以得到梯度场的旋转矩阵。其中，

如果患者或主磁场方向绕系统的z轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Rz_n利用如下公式计算：

如果患者或主磁场方向绕系统的x轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Rx_n利用如下公式计算：

如果患者或主磁场方向绕系统的y轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Ry_n利用如下公式计算：

其中，α_n-1为第n-1个回波和第n个回波之间的旋转角，n＝2，3，4…N，N为磁共振信号中回波的个数。

通过如上公式计算各个回波的旋转矩阵，即第二个回波至第N个回波的旋转矩阵，进而计算确认磁共振信号的空间定位信息，从而对回波的实际物理梯度进行计算，以获取完整的K空间数据。

空间定位确认步骤S4，根据旋转矩阵计算步骤得到的旋转矩阵，确认回波与主磁场之间的相对空间定位信息，并对其进行归一化处理，以得到回波的修正向量。

具体地，空间定位信息息包括：选层矩阵、频率编码矩阵和相位编码矩阵。首先，空间定位信息可依据旋转矩阵计算步骤S3计算的旋转矩阵利用如下公式进行计算：

其中，Mz_n为第n个回波的选层矩阵；Mx_n为第n个回波的频率编码矩阵；My_n为第n个回波的相位编码矩阵；(Zx_n、Zy_n、Zz_n)为第n个回波的选层编码梯度场的方向向量；(Xx_n、Xy_n、Xz_n)为第n个回波的频率编码梯度场的方向向量；(Yx_n、Yy_n、Yz_n)为第n个回波的相位编码梯度场的方向向量；R_n为第n个回波的旋转矩阵，其对应取值为Rz_n、Rx_n和Ry_n中的一个，也就是说，如果患者或主磁场方向绕系统的z轴旋转，第n个回波的旋转矩阵R_n＝Rz_n，如果患者或主磁场方向绕系统的x轴旋转，第n个回波的旋转矩阵R_n＝Rx_n，如果患者或主磁场方向绕系统的y轴旋转，第n个回波的旋转矩阵R_n＝Ry_n；第一个回波的选层梯度场的方向向量为(Zx、Zy、Zz)，由选层梯度Gz在系统物理坐标系的三个方位投影得出；第一个回波的频率编码梯度场的方向向量为(Xx、Xy、Xz)，由频率编码梯度场Gx在系统物理坐标系的三个方位投影得出；第一个回波的相位编码梯度场的方向向量为(Yx、Yy、Yz)，由相位编码梯度场Gy在系统物理坐标系的三个方位投影得出。

然后，对上述计算的空间定位信息息即选层矩阵、频率编码矩阵和相位编码矩阵进行归一化处理，以得到各个回波的修正向量，进而对各个回波的梯度脉冲进行修正。

其中，修正向量可利用如下公式计算：

其中，Tz_n为第n个回波的选层修正向量；Tx_n为第n个回波的频率编码修正向量；Ty_n为第n个回波的相位编码修正向量。

通过如上公式计算各个回波的三个修正向量即选层修正向量、频率编码修正向量和相位编码修正向量，即第二个回波至第N个回波的选层修正向量、频率编码修正向量和相位编码修正向量，进而据此进行实际物力梯度的计算。

梯度值修正步骤S5，根据空间定位确认步骤得到的修正向量以及回波的梯度脉冲，计算回波的实际物理梯度。

具体地，根据空间定位确认步骤得到的修正向量以及回波的梯度脉冲，将选层、频率、相位三个方向的梯度脉冲分别乘以其对应的修正向量，以便得到选层、频率和相位的实际物理梯度坐标。其中，回波的实际物理梯度利用如下公式计算：

Gz_n＝Gz_n-1×Tz_n，

Gx_n＝Gx_n-1×Tx_n，

Gy_n＝Gy_n-1×Ty_n，

其中，Gz_n为第n个回波的实际选层梯度；Gx_n为第n个回波的实际频率编码梯度；Gy_n为第n个回波的实际相位编码梯度；第一个回波的实际选层梯度场为Gz×(Zx、Zy、Zz)；第一个回波的实际频率编码梯度为Gx×(Xx、Xy、Xz)；第一个回波的实际相位编码梯度为Gy×(Yx、Yy、Yz)；Gz为选层梯度场；Gx为频率编码梯度场；Gy为相位编码梯度场。

通过如上公式计算各个回波的三个实际梯度值即实际选层梯度、实际频率编码梯度和实际相位编码梯度，即第二个回波至第N个回波的实际选层梯度、实际频率编码梯度和实际相位编码梯度，进而据此进行K空间的填充。

填充步骤S6，根据回波的翻转角以及梯度值修正步骤中得到的实际物理梯度，填充K空间。

具体地，根据修正翻转角步骤S2中回波的修正后的翻转角以及梯度值修正步骤S5中得到的实际物理梯度，填充K空间，以得到完整的K空间数据，以此主磁场和梯度场的旋转效果被消除，得到的K空间数据具有一致的空间定位信息，进而对其进行傅里叶变换以得到磁共振旋转图像，从而避免了消除了各个相位之间的差异，以避免旋转造成的伪影的出现，减轻或者消除了伪影对扫描图像的影响，并且提高了图像的信噪比和对比度，以保证扫描结果的准确，提高扫描图像的质量。

在本实施例中，修正翻转角步骤S2与旋转矩阵计算步骤S3至梯度值修正步骤S5之间没有先后顺序。

综上，本实施例提供的磁共振旋转成像方法，通过计算各个回波与主磁场之间的相对空间定位信息，以便计算各个回波的修正向量，进而以此对回波的梯度脉冲进行修正，从而通过翻转角和修正向量计算的实际物理梯度填充K空间，以得到完整的K空间数据，以此主磁场和梯度场的旋转效果被消除，得到的K空间数据具有一致的空间定位信息，进而对其进行傅里叶变换以得到磁共振旋转图像，从而避免了消除了各个相位之间的差异，以避免旋转造成的伪影的出现，减轻或者消除了伪影对扫描图像的影响，并且提高了图像的信噪比和对比度，以保证扫描结果的准确，提高扫描图像的质量。

进一步地，为避免旋转造成导致翻转角的不足，翻转角不准确将导致信噪比和对比度的差异，优选地，在射频线圈与系统的中心磁场之间发生偏转时，根据旋转角获取步骤获取的旋转角对各个回波的翻转角进行修正，以进行翻转角的补偿，以此填充K空间，进而进一步避免旋转影响成像的准确性，以进一步提高扫描结果的准确，提高扫描图像的质量。

系统实施例：

参见图5，其为本发明实施方式提供的磁共振旋转成像系统的结构框图。如图5所示，本发明的实施方式提供的磁共振旋转成像系统，包括：旋转角获取模块100、修正翻转角模块200、旋转矩阵计算模块300、空间定位确认模块400、梯度值修正模块500和填充模块600；其中，

旋转角获取模块100，用以获取任意相邻两个回波之间的旋转角。

修正翻转角模块200，其与旋转角获取模块100电连接，用以接收旋转角获取模块100获取的旋转角，并在射频线圈与系统的中心磁场之间发生偏转时，根据旋转角对各个回波的翻转角进行修正，以进行翻转角的补偿，并将补偿后的翻转角信息发送给填充模块600。

旋转矩阵计算模块300，其与旋转角获取模块100电连接，用以接收旋转角获取模块100获取的旋转角并将旋转角反向旋转，以计算梯度场的旋转矩阵。

空间定位确认模块400，其与旋转矩阵计算模块300电连接，用以接收旋转矩阵计算模块300计算的旋转矩阵，根据旋转矩阵确认与主磁场的相对空间定位信息，并对其进行归一化处理，以得到回波的修正向量。

梯度值修正模块500，其与空间定位确认模块400电连接，用以接收空间定位确认模块400得到的修正向量，并根据修正向量及回波的梯度脉冲，计算回波的实际物理梯度。

填充模块600，其与修正翻转角模块200和梯度值修正模块500电连接，用以接收修正翻转角模块200修正的翻转角和梯度值修正模块500计算的实际物理梯度，并根据回波的翻转角以及实际物理梯度，填充K空间。

优选地，在旋转矩阵计算模块中300，如果患者或主磁场方向绕系统的z轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Rz_n利用如下公式计算：

如果患者或主磁场方向绕系统的x轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Rx_n利用如下公式计算：

如果患者或主磁场方向绕系统的y轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Ry_i利用如下公式计算：

其中，α_n-1为第n-1个回波和第n个回波之间的旋转角，i＝2，3，4…N，N为磁共振信号中回波的个数。

优选地，在空间定位确认模块400中，空间定位信息包括：选层矩阵、频率编码矩阵和相位编码矩阵；

利用如下公式计算：

其中，Mz_n为第n个回波的选层矩阵；Mx_n为第n个回波的频率编码矩阵；My_n为第n个回波的相位编码矩阵；(Zx_n、Zy_n、Zz_n)为第n个回波的选层编码梯度场的方向向量；(Xx_n、Xy_n、Xz_n)为第n个回波的频率编码梯度场的方向向量；(Yx_n、Yy_n、Yz_n)为第n个回波的相位编码梯度场的方向向量；R_n为第n个回波的旋转矩阵，其对应取值为Rz_n、Rx_n和Ry_n中的一个；第一个回波的选层梯度场的方向向量为(Zx、Zy、Zz)；第一个回波的频率编码梯度场的方向向量为(Xx、Xy、Xz)；第一个回波的相位编码梯度场的方向向量为(Yx、Yy、Yz)。

进一步优选地，在空间定位确认模块400中，修正向量利用如下公式计算：

其中，Tz_n为第n个回波的选层修正向量；Tx_n为第n个回波的频率编码修正向量；Ty_n为第n个回波的相位编码修正向量。

优选地，在梯度值修正步骤中，回波的实际物理梯度利用如下公式计算：

Gz_n＝Gz_n-1×Tz_n，

Gx_n＝Gx_n-1×Tx_n，

Gy_n＝Gy_n-1×Ty_n，

其中，Gz_n为第n个回波的实际选层梯度；Gx_n为第n个回波的实际频率编码梯度；Gy_n为第n个回波的实际相位编码梯度；第一个回波的实际选层梯度场为Gz×(Zx、Zy、Zz)；第一个回波的实际频率编码梯度为Gx×(Xx、Xy、Xz)；第一个回波的实际相位编码梯度为Gy×(Yx、Yy、Yz)；Gz为选层梯度场；Gx为频率编码梯度场；Gy为相位编码梯度场。

优选地，在修正翻转角模块200中，第n-1个回波的翻转角θ_n-1作为基准，第n个回波的翻转角校正为θ_n＝θ_n-1-α_n-1；

其中，第一个回波的翻转角为θ；α_n-1为第n-1个回波和第n个回波之间的翻转角；n＝2，3，4…N；N为磁共振信号中回波的个数。

本发明的实施例的磁共振旋转成像系统与本发明的另一个实施例的磁共振旋转成像方法相对应，在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种磁共振旋转成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

旋转角获取步骤，获取任意相邻两个回波之间的旋转角；

旋转矩阵计算步骤，将所述旋转角获取步骤获取的旋转角反向旋转，以计算梯度场的旋转矩阵；

空间定位确认步骤，根据所述旋转矩阵计算步骤得到的旋转矩阵，确认回波与主磁场之间的相对空间定位信息，并对其进行归一化处理，以得到回波的修正向量；

梯度值修正步骤，根据所述空间定位确认步骤得到的修正向量以及回波的梯度脉冲，计算回波的实际物理梯度；

填充步骤，根据回波的翻转角以及所述梯度值修正步骤中得到的实际物理梯度，填充K空间。

2.根据权利要求1所述的磁共振旋转成像方法，其特征在于，在所述旋转矩阵计算步骤中，

如果患者或主磁场方向绕系统的z轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Rz_n利用如下公式计算：

如果患者或主磁场方向绕系统的x轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Rx_n利用如下公式计算：

如果患者或主磁场方向绕系统的y轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Ry_n利用如下公式计算：

其中，α_n-1为第n-1个回波和第n个回波之间的旋转角，n＝2，3，4…N，N为磁共振信号中回波的个数。

3.根据权利要求2所述的磁共振旋转成像方法，其特征在于，

在所述空间定位确认步骤中，所述空间定位信息包括：选层矩阵、频率编码矩阵和相位编码矩阵；

利用如下公式计算：

其中，Mz_n为第n个回波的选层矩阵；Mx_n为第n个回波的频率编码矩阵；My_n为第n个回波的相位编码矩阵；(Zx_n、Zy_n、Zz_n)为第n个回波的选层编码梯度场的方向向量；(Xx_n、Xy_n、Xz_n)为第n个回波的频率编码梯度场的方向向量；(Yx_n、Yy_n、Yz_n)为第n个回波的相位编码梯度场的方向向量；R_n为第n个回波的旋转矩阵，其对应取值为Rz_n、Rx_n和Ry_n中的一个；第一个回波的选层梯度场的方向向量为(Zx、Zy、Zz)；第一个回波的频率编码梯度场的方向向量为(Xx、Xy、Xz)；第一个回波的相位编码梯度场的方向向量为(Yx、Yy、Yz)。

4.根据权利要求3所述的磁共振旋转成像方法，其特征在于，

在所述空间定位确认步骤中，所述修正向量利用如下公式计算：

其中，Tz_n为第n个回波的选层修正向量；Tx_n为第n个回波的频率编码修正向量；Ty_n为第n个回波的相位编码修正向量。

5.根据权利要求1至4任一项所述的磁共振旋转成像方法，其特征在于，

在所述梯度值修正步骤中，所述回波的实际物理梯度利用如下公式计算：

Gz_n＝Gz_n-1×Tz_n，

Gx_n＝Gx_n-1×Tx_n，

Gy_n＝Gy_n-1×Ty_n，

其中，Gz_n为第n个回波的实际选层梯度；Gx_n为第n个回波的实际频率编码梯度；Gy_n为第n个回波的实际相位编码梯度；第一个回波的实际选层梯度场为Gz×(Zx、Zy、Zz)；第一个回波的实际频率编码梯度为Gx×(Xx、Xy、Xz)；第一个回波的实际相位编码梯度为Gy×(Yx、Yy、Yz)；Gz为选层梯度场；Gx为频率编码梯度场；Gy为相位编码梯度场。

6.根据权利要求1至4任一项所述的磁共振旋转成像方法，其特征在于，在所述旋转角获取步骤和所述填充步骤之间还包括如下步骤：

修正翻转角步骤，在射频线圈与系统的中心磁场之间发生偏转时，根据所述旋转角获取步骤获取的旋转角对各个回波的翻转角进行修正，以进行翻转角的补偿。

7.根据权利要求6所述的磁共振旋转成像方法，其特征在于，在所述修正翻转角步骤中，

第n-1个回波的翻转角θ_n-1作为基准，第n个回波的翻转角校正为θ_n＝θ_n-1-α_n-1；

其中，第一个回波的翻转角为θ；α_n-1为第n-1个回波和第n个回波之间的翻转角；n＝2，3，4…N；N为磁共振信号中回波的个数。

8.一种磁共振旋转成像系统，其特征在于，包括：

旋转角获取模块，用以获取任意相邻两个回波之间的旋转角；

旋转矩阵计算模块，其与所述旋转角获取模块电连接，用以接收所述旋转角获取模块获取的旋转角并将所述旋转角反向旋转，以计算梯度场的旋转矩阵；

空间定位确认模块，其与所述旋转矩阵计算模块电连接，用以接收所述旋转矩阵计算模块计算的旋转矩阵，根据所述旋转矩阵确认与主磁场的相对空间定位信息，并对其进行归一化处理，以得到回波的修正向量；

梯度值修正模块，其与所述空间定位确认模块电连接，用以接收所述空间定位确认模块得到的修正向量，并根据所述修正向量及回波的梯度脉冲，计算回波的实际物理梯度；

填充模块，其与所述梯度值修正模块电连接，用以接收所述梯度值修正模块计算的实际物理梯度，并根据回波的翻转角以及所述实际物理梯度，填充K空间。

9.根据权利要求8所述的磁共振旋转成像系统，其特征在于，在所述旋转矩阵计算模块中，

如果患者或主磁场方向绕系统的z轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Rz_n利用如下公式计算：

如果患者或主磁场方向绕系统的x轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Rx_n利用如下公式计算：

如果患者或主磁场方向绕系统的y轴旋转，第n个回波的旋转矩阵Ry_i利用如下公式计算：

其中，α_n-1为第n-1个回波和第n个回波之间的旋转角，i＝2，3，4…N，N为磁共振信号中回波的个数。

10.根据权利要求9所述的磁共振旋转成像系统，其特征在于，

在所述空间定位确认模块中，所述空间定位信息包括：选层矩阵、频率编码矩阵和相位编码矩阵；

利用如下公式计算：

其中，Mz_n为第n个回波的选层矩阵；Mx_n为第n个回波的频率编码矩阵；My_n为第n个回波的相位编码矩阵；(Zx_n、Zy_n、Zz_n)为第n个回波的选层编码梯度场的方向向量；(Xx_n、Xy_n、Xz_n)为第n个回波的频率编码梯度场的方向向量；(Yx_n、Yy_n、Yz_n)为第n个回波的相位编码梯度场的方向向量；R_n为第n个回波的旋转矩阵，其对应取值为Rz_n、Rx_n和Ry_n中的一个；第一个回波的选层梯度场的方向向量为(Zx、Zy、Zz)；第一个回波的频率编码梯度场的方向向量为(Xx、Xy、Xz)；第一个回波的相位编码梯度场的方向向量为(Yx、Yy、Yz)。

11.根据权利要求10所述的磁共振旋转成像系统，其特征在于，

在所述空间定位确认模块中，所述修正向量利用如下公式计算：

其中，Tz_n为第n个回波的选层修正向量；Tx_n为第n个回波的频率编码修正向量；Ty_n为第n个回波的相位编码修正向量。

12.根据权利要求8至11任一项所述的磁共振旋转成像系统，其特征在于，

在所述梯度值修正步骤中，所述回波的实际物理梯度利用如下公式计算：

Gz_n＝Gz_n-1×Tz_n，

Gx_n＝Gx_n-1×Tx_n，

Gy_n＝Gy_n-1×Ty_n，

其中，Gz_n为第n个回波的实际选层梯度；Gx_n为第n个回波的实际频率编码梯度；Gy_n为第n个回波的实际相位编码梯度；第一个回波的实际选层梯度场为Gz×(Zx、Zy、Zz)；第一个回波的实际频率编码梯度为Gx×(Xx、Xy、Xz)；第一个回波的实际相位编码梯度为Gy×(Yx、Yy、Yz)；Gz为选层梯度场；Gx为频率编码梯度场；Gy为相位编码梯度场。

13.根据权利要求8至11任一项所述的磁共振旋转成像系统，其特征在于，还包括：

修正翻转角模块，其与所述旋转角获取模块电连接，用以接收所述旋转角获取模块获取的旋转角，并在射频线圈与系统的中心磁场之间发生偏转时，根据所述旋转角对各个回波的翻转角进行修正，以进行翻转角的补偿，并将补偿后的翻转角信息发送给所述填充模块。

14.根据权利要求13所述的磁共振旋转成像系统，其特征在于，在所述修正翻转角模块中，

第n-1个回波的翻转角θ_n-1作为基准，第n个回波的翻转角校正为θ_n＝θ_n-1-α_n-1；

其中，第一个回波的翻转角为θ；α_n-1为第n-1个回波和第n个回波之间的翻转角；n＝2，3，4…N；N为磁共振信号中回波的个数。