CN110320485B - 测量梯度延时和一阶场不均匀度的装置、方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供测量梯度延时和一阶场不均匀度的装置、方法及计算机存储介质。方法包括：向MRI系统的脉冲序列发生器发送第一梯度模式触发指令，以使得：脉冲序列发生器控制梯度波形发生器输出+‑脉冲，控制射频发射机输出第一射频脉冲；向脉冲序列发生器发送第二梯度模式触发指令，以使得：脉冲序列发生器控制梯度波形发生器输出‑+脉冲，控制射频发射机输出第二射频脉冲；根据+‑脉冲对应的第一回波的产生时刻、‑+脉冲对应的第二回波的产生时刻，计算MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度。本发明能够同时测量MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度。

Description

测量梯度延时和一阶场不均匀度的装置、方法及存储介质

技术领域

本发明涉及MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)技术领域，特别涉及测量MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度的装置、方法及计算机存储介质。

背景技术

MRI技术已经成为医学诊断中非常有用的手段。MRI硬件系统主要包括：磁体子系统、磁场梯度(简称梯度)子系统、射频子系统、谱仪子系统、主计算机。其中，梯度子系统主要包括：梯度电流放大器和梯度线圈，射频子系统主要包括：发射线圈和接收线圈，谱仪子系统主要包括：脉冲序列发生器、梯度波形发生器、发射机和接收机等。

成像过程中，在脉冲序列发生器的控制下，发射机输出射频脉冲信号至射频发射线圈产生用以激发样品中氢原子核的射频场。在射频脉冲激发之后，样品中氢原子核将发出核磁共振信号，而这个核磁共振信号被置于样品附近的接收线圈所接收，并在接收机内被采集。在核磁共振信号数据采集过程中，梯度波形发生器产生成像所需的梯度波形信号，该信号经过梯度电流放大器放大之后，输出到梯度线圈，在成像空间区域内产生线性梯度磁场，从而实现核磁共振信号的空间编码。谱仪子系统中的梯度波形发生器、梯度子系统中的梯度电流放大器以及梯度线圈组成一个完整的梯度通道。

为了提高电气性能，梯度波形发生器、梯度电流放大器的设计中一般都采用了滤波器。滤波器的使用不可避免地导致梯度通道的波形信号产生延时。也就是说实际梯度波形与理想梯度波形之间存在延时。因为梯度波形数据的触发是由脉冲序列发生器产生的，所以梯度波形的延时是相对其触发信号而言的。此外，梯度线圈的电感也将导致延时的产生；每个梯度通道的总延时称为该梯度通道的梯度延时。

对于非网格点扫描成像而言，梯度延时对图像质量的负面影响是非常显著的。因此要解决这一问题，准确测量梯度延时是非常关键的。

磁共振成像系统由于受到磁场不均匀，线圈灵敏度等干扰，重建影像表现出一定的不均匀性，对医生诊断和计算机辅助分析如配准、分类等都会产生一定的影响。随着对更高分辨率扫描图像的需求，扫描仪的磁场强度越来越高、磁场梯度也越来越精细，随之而来的问题是磁共振图像所遭受的不均匀场的干扰也越来越严重。不均匀场是由发射的空间磁场不均匀或接收线圈的不均匀灵敏度所引起的偏差场，这种偏差场一般被假设为一种平滑的、缓慢变化的加性偏差场，会导致图像的灰度值与真实值之间存在一定的偏差。一些较强的不均匀场会降低图像的对比度，淹没病灶细节，从而导致错误的诊断结果或配准、分割误差。因此，不均匀场的校正对每一幅磁共振图像都是必不可少的。

由上，梯度延时和一阶场不均匀度是MRI系统良好性能的重要参数，因此准确、快速地测量这两个参数是非常重要的。

已有一些测量梯度延时和一阶场不均匀度的方法。通常需要两个独立步骤来测量这两个参数：

1、基于SE(自旋回波，Spin Echo)的梯度延时测量方法

2、基于GRE(梯度回波，Gradient Recalled Echo)的场均匀度测量方法

然而，没有一种方法能够同时测量这两个参数。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供测量梯度延时和一阶场不均匀度的装置，以实现同时测量MRI系统中的梯度延时和一阶场不均匀度；

本发明还提供测量梯度延时和一阶场不均匀度的方法，以实现同时测量MRI系统中的梯度延时和一阶场不均匀度；

本发明还提供计算机存储介质，以实现同时测量MRI系统中的梯度延时和一阶场不均匀度。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

测量梯度延时和一阶场不均匀度的装置，该装置包括：

脉冲设置模块，用于设置第一梯度脉冲和第一射频脉冲为：所述第一梯度脉冲为+-脉冲，所述第一射频脉冲的持续输出时间为：所述第一梯度脉冲的第一平台持续时间内；且设置第二梯度脉冲和第二射频脉冲为：所述第二梯度脉冲为-+脉冲，所述第二射频脉冲的持续输出时间为：所述第二梯度脉冲的第一平台持续时间内；将设置的第一梯度脉冲和第一射频脉冲信息，以及第二梯度脉冲和第二射频脉冲信息发送给MRI系统的脉冲序列发生器；其中，所述第一梯度脉冲和所述第二梯度脉冲的包络和输出持续时间相同，所述第一射频脉冲和所述第二射频脉冲的包络和输出持续时间相同；

测量控制模块，用于向所述脉冲序列发生器发送第一梯度模式触发指令，以使得：所述脉冲序列发生器接收到所述第一梯度模式触发指令后，根据所述第一梯度脉冲和第一射频脉冲信息，控制所述MRI系统的梯度波形发生器输出所述第一梯度脉冲，并控制所述MRI系统的射频发射机在第一时间间隔后输出所述第一射频脉冲，控制所述MRI系统的接收机在接收时间窗内接收第一回波；向所述脉冲序列发生器发送第二梯度模式触发指令，以使得：所述脉冲序列发生器接收到所述第二梯度模式触发指令后，根据所述第二梯度脉冲和第二射频脉冲信息，控制所述MRI系统的梯度波形发生器输出所述第二梯度脉冲，并控制所述MRI系统的射频发射机在第二时间间隔后输出所述第二射频脉冲，控制所述MRI系统的接收机在接收时间窗内接收第二回波其中，所述第一时间间隔等于所述第二时间间隔；

计算模块，用于根据所述MRI系统的接收机接收到的第一回波，计算所述第一回波的产生时刻；根据所述接收机接收到的第二回波，计算所述第二回波的产生时刻；根据所述第一回波的产生时刻、所述第二回波的产生时刻，计算所述MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度。

一实施例中，所述计算模块计算所述MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度包括：

根据如下两等式：

G×(t1―t0_1―g_delay)＝ΔG×(t1+g_delay+t_pre)

G×(t0_2―t2+g_delay)＝ΔG×(t2+g_delay+t_pre)

计算MRI系统的梯度延时g_delay和一阶场不均匀振幅ΔG；

其中，t1为第一回波的产生时刻，t2为第二回波的产生时刻，G为预先设定的梯度强度，t0_1为估计出的没有梯度延时和场不均匀性情况下的第一回波的理想产生时刻，t0_2为估计出的没有梯度延时和场不均匀性情况下的第二回波的理想产生时刻，t_pre为第一射频脉冲的峰值点的产生时刻到第一梯度脉冲的第二个梯形波上升沿结束时刻之间的时长。

一实施例中，所述计算模块计算所述第一回波的产生时刻包括：

将所述第一回波的峰值点的产生时刻作为所述第一回波的产生时刻，或者，将所述第一回波采用傅立叶变换转换为频域信号，并提取所述频域信号的线性相位，根据所述线性相位计算所述第一回波的产生时刻；

所述计算模块计算所述第二回波的产生时刻包括：

将所述第二回波的峰值点的产生时刻作为所述第二回波的产生时刻，或者，将所述第二回波采用傅立叶变换转换为频域信号，并提取所述频域信号的线性相位，根据所述线性相位计算所述第二回波的产生时刻。

测量梯度延时和一阶场场不均匀度的方法，该方法包括：

向MRI系统的脉冲序列发生器发送第一梯度模式触发指令，以使得：所述脉冲序列发生器接收到所述第一梯度模式触发指令后，控制所述MRI系统的梯度波形发生器输出第一梯度脉冲，并控制所述MRI系统的射频发射机在第一时间间隔后输出第一射频脉冲，控制所述MRI系统的接收机在接收时间窗内接收第一回波，其中，所述第一梯度脉冲为+-脉冲，所述第一射频脉冲的持续输出时间为：所述第一梯度脉冲的第一平台持续时间内；

向所述脉冲序列发生器发送第二梯度模式触发指令，以使得：所述脉冲序列发生器接收到所述第二梯度模式触发指令后，控制所述梯度波形发生器输出第二梯度脉冲，并控制所述射频发射机在第二时间间隔后输出第二射频脉冲，控制所述MRI系统的接收机在接收时间窗内接收第二回波，其中：所述第二梯度脉冲为-+脉冲，所述第二射频脉冲的持续输出时间为：所述第二梯度脉冲的第一平台持续时间内，且，所述第一梯度脉冲和所述第二梯度脉冲的包络和输出持续时间相同，所述第一射频脉冲和所述第二射频脉冲的包络和输出持续时间相同，其中，所述第一时间间隔等于所述第二时间间隔；

根据所述MRI系统的接收机接收到的所述第一梯度脉冲对应的第一回波，计算所述第一回波的产生时刻；根据所述接收机接收到的所述第二梯度脉冲对应的第二回波，计算所述第二回波的产生时刻；根据所述第一回波的产生时刻、所述第二回波的产生时刻，计算所述MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度。

一实施例中，所述计算所述MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度包括：

根据如下两等式：

G×(t1―t0_1―g_delay)＝ΔG×(t1+g_delay+t_pre)

G×(t0_2―t2+g_delay)＝ΔG×(t2+g_delay+t_pre)

计算MRI系统的梯度延时g_delay和一阶场不均匀振幅ΔG；

其中，t1为第一回波的产生时刻，t2为第二回波的产生时刻，G为预先设定的梯度强度，t0_1为估计出的没有梯度延时和场不均匀性情况下的第一回波的理想产生时刻，t0_2为估计出的没有梯度延时和场不均匀性情况下的第二回波的理想产生时刻，t_pre为第一射频脉冲的峰值点的产生时刻到第一梯度脉冲的第二个梯形波上升沿的结束时刻之间的时长。

一实施例中，所述计算所述第一回波的产生时刻包括：

将所述第一回波的峰值点的产生时刻作为所述第一回波的产生时刻，或者，将所述第一回波采用傅立叶变换转换为频域信号，并提取所述频域信号的线性相位，根据所述线性相位计算所述第一回波的产生时刻；

所述计算所述第二回波的产生时刻包括：

将所述第二回波的峰值点的产生时刻作为所述第二回波的产生时刻，或者，将所述第二回波采用傅立叶变换转换为频域信号，并提取所述频域信号的线性相位，根据所述线性相位计算所述第二回波的产生时刻。

MRI系统，该系统包括如上任一所述的装置。

计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被一处理器执行时实现如上任一项所述的测量梯度延时和场不均匀度的方法的步骤。

测量梯度延时和场不均匀度的装置，所述装置包括：处理器和存储器；

所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行如上任一项所述的测量梯度延时和场不均匀度的方法的步骤。

本发明通过设置第一梯度脉冲和第一射频脉冲为：第一梯度脉冲为+-脉冲，且第一射频脉冲的持续输出时间为：第一梯度脉冲的第一平台持续时间内；设置第二梯度脉冲和第二射频脉冲为：第二梯度脉冲为-+脉冲，且第二射频脉冲的持续输出时间为：第二梯度脉冲的第一平台持续时间内，并根据第一梯度脉冲对应的第一回波的产生时刻、第二梯度脉冲对应的第二回波的产生时刻，同时计算出MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的测量梯度延时和场不均匀度的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一梯度脉冲和第一射频脉冲的时序和包络的示意图；

图3为本发明实施例提供的第二梯度脉冲和第二射频脉冲的时序和包络的示意图；

图4为本发明实施例提供的t_pre的示例图；

图5为本发明实施例提供的测量梯度延时和场不均匀度的方法的流程图；

图6为本发明另一实施例提供的测量梯度延时和场不均匀度的装置的结构示意图。

其中，附图标记如下：

标号	含义
		10	本发明一实施例提供的测量梯度延时和场不均匀度的装置
11	脉冲设置模块
		12	测量控制模块
13	计算模块
		21	第一梯度脉冲的第一平台
31	第二梯度脉冲的第一平台
		22，32	接收时间窗
41	第一梯度脉冲的第二个梯形波的上升沿
		42	t_pre
501-504	步骤
		60	本发明另一实施例提供的测量梯度延时和场不均匀度的装置
61	处理器
		62	存储器

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，下面结合附图并据实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

如在本发明的说明书以及所附权利要求书中使用的单数形式的“一”以及“所述”也意图包括复数形式，除非本文内容明确地另行指定。

发明人经过分析发现：梯度延时可能引起GRE序列的回波偏移，一阶场不均匀性也可能引起GRE序列的回波偏移，但是，梯度延时引起的回波偏移不会随着梯度极性反转改变，而一阶场不均匀性引起的回波偏移会随着梯度极性反转改变。基于这一分析，发明人提出了本发明的解决方案。

以下对本发明进行详细说明：

图1为本发明实施例提供的测量梯度延时和场不均匀度的装置10的结构示意图，该装置主要包括：脉冲设置模块11、测量控制模块12和计算模块13，其中：

脉冲设置模块11，用于设置第一梯度脉冲和第一射频脉冲为：第一梯度脉冲为+-(正负)脉冲，且第一射频脉冲的持续输出时间为：第一梯度脉冲的第一平台持续时间内；且设置第二梯度脉冲和第二射频脉冲为：第二梯度脉冲为与第一梯度脉冲极性相反的脉冲，即-+(负正)脉冲，且第二射频脉冲的持续输出时间为：第二梯度脉冲的第一平台持续时间内；将设置的第一梯度脉冲和第一射频脉冲信息，以及第二梯度脉冲和第二射频脉冲信息发送给MRI系统的脉冲序列发生器14；其中，第一梯度脉冲和第二梯度脉冲的包络和输出持续时间相同，第一射频脉冲和第二射频脉冲的包络和输出持续时间相同。

图2为第一梯度脉冲和第一射频脉冲的时序和包络的示意图。其中，21为第一梯度脉冲的第一平台。在实际应用中，在设置第一射频脉冲的开始时刻和结束时刻时，只要满足：开始时刻和结束时刻在第一梯度脉冲的第一平台的持续时间内即可，其中，开始时刻<结束时刻。其中，第一梯度脉冲即正负+-脉冲的前半个周期的包络和后半个周期的包络以横轴(即时间轴)为对称轴相互对称，且前半个周期的包络位于横轴(即时间轴)的上方，后半个周期的包络位于横轴(即时间轴)的下方，简单地说，正负+-脉冲的特点是：前后半个周期的包络的形状相同、方向相反：前半个周期为正、后半个周期为负。

图3为第二梯度脉冲和第二射频脉冲的时序和包络的示意图。其中，31为第二梯度脉冲的第一平台。在实际应用中，在设置第二射频脉冲的开始时刻和结束时刻时，只要满足：开始时刻和结束时刻在第二梯度脉冲的第一平台的持续时间内即可，其中，开始时刻<结束时刻。其中，第二梯度脉冲即负正-+脉冲的前半个周期的包络和后半个周期的包络以横轴(即时间轴)为对称轴相互对称，且前半个周期的包络位于横轴(即时间轴)的下方，后半个周期的包络位于横轴(即时间轴)的上方，简单地说，负正-+脉冲的特点是：前后半个周期的包络的形状相同、方向相反：前半个周期为负、后半个周期为正。

测量控制模块12，用于在接收到测量触发信号时，向脉冲序列发生器14发送第一梯度模式触发指令，以使得：脉冲序列发生器14接收到第一梯度模式触发指令后，根据脉冲设置模块11发来的第一梯度脉冲和第一射频脉冲信息，控制MRI系统的梯度波形发生器15输出第一梯度脉冲，并控制MRI系统的射频发射机16在第一时间间隔后输出第一射频脉冲，控制MRI系统的接收机在接收时间窗内接收第一回波；当确认第一回波接收完毕时，向脉冲序列发生器14发送第二梯度模式触发指令，以使得：脉冲序列发生器14接收到第二梯度模式触发指令后，根据脉冲设置模块11发来的第二梯度脉冲和第二射频脉冲信息，控制MRI系统的梯度波形发生器15输出第二梯度脉冲，并控制MRI系统的射频发射机16在第二时间间隔后输出第二射频脉冲，控制MRI系统的接收机在接收时间窗内接收第二回波；并将MRI系统的接收机17接收到的的第一回波和第二回波发送给计算模块13，其中，第一时间间隔为第一射频脉冲的开始时刻与第一梯度脉冲的开始时刻之间的时间间隔，第二时间间隔为第二射频脉冲的开始时刻与第二梯度脉冲的开始时刻之间的时间间隔，且第一时间间隔等于第二时间间隔。

例如，脉冲序列发生器14在S0时刻接收到测量控制模块12发来的第一梯度模式触发指令，则控制梯度波形发生器15在S0时刻开始输出+-梯度脉冲，并在+-梯度脉冲的第一平台持续时间内控制射频发射机16输出第一射频脉冲，第一射频脉冲会在+-梯度脉冲的第一平台结束输出前停止输出；在S0+T时刻+-梯度脉冲输出完毕，接收机17在接收时间窗内采集第一回波，并发送给测量控制模块12。第一回波接收完毕后，测量控制模块12向脉冲序列发生器14发送第二梯度模式触发指令，脉冲序列发生器14在S1时刻接收到第二梯度模式触发指令，则控制梯度波形发生器15在S1时刻开始输出-+梯度脉冲，在-+梯度脉冲的第一平台持续时间内控制射频发射机16开始输出第二射频脉冲，第二射频脉冲会在-+梯度脉冲的第一平台结束输出前停止输出；在S1+T时刻-+梯度脉冲输出完毕，接收机17在接收时间窗内采集第二回波，并发送给测量控制模块12。

计算模块13，用于根据第一回波，计算第一回波的产生时刻；根据第二回波，计算第二回波的产生时刻；根据第一回波的产生时刻、第二回波的产生时刻，计算MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度。

具体地，计算模块13根据：1)从第一射频脉冲的峰值点的产生时刻起对第一梯度脉冲进行梯度积分，直至第一回波的产生时刻止，此时的梯度积分值应该等于0，以及，2)从第二射频脉冲的峰值点的产生时刻起对第二梯度脉冲进行梯度积分，直至第二回波的产生时刻止，此时的梯度积分值应该等于0的原则，分别构造两个等式，根据该两个等式计算出MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀振幅。

例如：该两等式如下：

G×(t1―t0_1―g_delay)＝ΔG×(t1+g_delay+t_pre)

G×(t0_2―t2+g_delay)＝ΔG×(t2+g_delay+t_pre)

其中，g_delay为梯度延时，ΔG为一阶场不均匀振幅，t1为第一回波的产生时刻，t2为第二回波的产生时刻，G为预先设定的梯度强度，t0_1为估计出的没有梯度延时和场不均匀性情况下的第一回波的理想产生时刻，t0_2为估计出的没有梯度延时和场不均匀性情况下的第二回波的理想产生时刻，t_pre为第一射频脉冲的峰值点的产生时刻到第一梯度脉冲的第二个梯形波的上升沿的结束时刻之间的时长。图2中给出了t1和t0_1在接收时间窗22内的示例位置，图3中给出了t2和t0_2在接收时间窗32内的示例位置。图4给出了t_pre的示例图，其中，41为第一梯度脉冲的第二个梯形波的上升沿，42为t_pre。

通常，将第一回波的峰值点的产生时刻作为第一回波的产生时刻，将第二回波的峰值点的产生时刻作为第二回波的产生时刻。为了更精确起见，也可将第一回波采用傅立叶变换转换为频域信号，并提取频域信号的线性相位，根据该线性相位计算第一回波的产生时刻，同样地，将第二回波采用傅立叶变换转换为频域信号，并提取频域信号的线性相位，根据该线性相位计算第二回波的产生时刻。

图5为本发明实施例提供的测量梯度延时和场不均匀度的方法的流程图，其具体步骤如下：

步骤501：设置第一梯度脉冲和第一射频脉冲为：第一梯度脉冲为+-脉冲，且第一射频脉冲的持续输出时间为：第一梯度脉冲的第一平台持续时间内；且设置第二梯度脉冲和第二射频脉冲为：第二梯度脉冲为-+脉冲，且第二射频脉冲的持续输出时间为：第二梯度脉冲的第一平台持续时间内；将设置的第一梯度脉冲和第一射频脉冲信息，以及第二梯度脉冲和第二射频脉冲信息发送给MRI系统的脉冲序列发生器；其中，第一梯度脉冲和第二梯度脉冲的包络和输出持续时间相同，第一射频脉冲和第二射频脉冲的包络和输出持续时间相同。

步骤502：在需要测量MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度时，向MRI系统的脉冲序列发生器发送第一梯度模式触发指令，以使得：脉冲序列发生器接收到第一梯度模式触发指令后，根据自身存储的第一梯度脉冲和第一射频脉冲信息，控制MRI系统的梯度波形发生器输出第一梯度脉冲，并控制MRI系统的射频发射机在第一时间间隔后输出第一射频脉冲，并控制MRI系统的接收机在接收时间窗内接收第一回波。

步骤503：在MRI系统的接收机对第一回波接收完毕后，向MRI系统的脉冲序列发生器发送第二梯度模式触发指令，以使得：脉冲序列发生器接收到第二梯度模式触发指令后，根据自身存储的第二梯度脉冲和第二射频脉冲信息，控制MRI系统的梯度波形发生器输出第二梯度脉冲，并控制MRI系统的射频发射机在第二时间间隔后输出第二射频脉冲，并控制MRI系统的接收机在接收时间窗内接收第二回波，其中，第一时间间隔等于第二时间间隔。

需要说明的是，在实际应用中，也可以先发出第二梯度模式触发指令，在MRI系统的接收机对第二回波接收完毕后，再发出第一梯度模式触发指令。

步骤504：根据接收机接收到的第一回波，计算第一回波的产生时刻；根据接收机接收到的第二回波，计算第二回波的产生时刻；根据第一回波的产生时刻、第二回波的产生时刻，计算MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度。

具体地，根据：1)从第一射频脉冲的峰值点的产生时刻起对第一梯度脉冲进行梯度积分，直至第一回波的产生时刻止，此时的梯度积分值应该等于0，以及，2)从第二射频脉冲的峰值点的产生时刻起对第二梯度脉冲进行梯度积分，直至第二回波的产生时刻止，此时的梯度积分值应该等于0的原则，分别构造两个等式，根据该两个等式可计算出MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀振幅。

例如：该两等式如下：

G×(t1―t0_1―g_delay)＝ΔG×(t1+g_delay+t_pre)

G×(t0_2―t2+g_delay)＝ΔG×(t2+g_delay+t_pre)

其中，g_delay为梯度延时，ΔG为一阶场不均匀振幅，t1为第一回波的产生时刻，t2为第二回波的产生时刻，G为预先设定的梯度强度，t0_1为估计出的没有梯度延时和场不均匀性情况下的第一回波的理想产生时刻，t02为估计出的没有梯度延时和场不均匀性情况下的第二回波的理想产生时刻，t pre为第一射频脉冲的峰值点的产生时刻到第一梯度脉冲的第二个梯形波的上升沿的结束时刻之间的时长。t_pre如图4所示。

通常，将第一回波的峰值点的产生时刻作为第一回波的产生时刻，将第二回波的峰值点的产生时刻作为第二回波的产生时刻。为了更精确起见，也可将第一回波采用傅立叶变换转换为频域信号，并提取频域信号的线性相位，根据该线性相位计算第一回波的产生时刻，同样地，将第二回波采用傅立叶变换转换为频域信号，并提取频域信号的线性相位，根据该线性相位计算第二回波的产生时刻。

以下给出本发明的实验数据：

在实际实验中，如表1所示，分别设定了四组梯度延时(表1中的设定g_delay)和(一阶场不均匀振幅(表1中的设定ΔG)来验证本发明方案的精度，。

分别采用每一组设定g_delay和设定ΔG应用本发明方案，分别得到对应的计算梯度延时(表1中的计算g_delay)和计算一阶场不均匀振幅(表1中的计算ΔG)，如表1所示。

表1

其中，表1中t1、t2以t1、t2在采样窗内对应的采样点的序号表示，其中，采样窗共包含1024个采样点。在理想情况下，即不存在梯度延时和场不均匀性的情况下，t1、t2应该在采样窗的中心，即在第512或第513个采样点处。

根据每一组的计算g_delay和设定g_delay，计算g_delay的偏差＝计算g_delay―设定g_delay，

根据每一组的计算ΔG和设定ΔG，计算ΔG的偏差＝计算ΔG―设定ΔG。

可以看到，g_delay的最大偏差约为23us，ΔG的最大偏差只有0.0014948mt/m。

但考虑到：设置的g_delay和ΔG受各种因素影响，在实际应用中自身也会产生偏差，因此，通常采用最大相对测量梯度延时，即采用梯度延时的相对误差来查看梯度延时的估计精度。最大相对测量梯度延时定义为：

Max((第一设定g_delay―第二设定g_delay)-(第一计算g_delay―第二计算g_delay))

在本实验中，最大相对测量梯度延时约为7.29us。由于不知系统默认方法下原始测量梯度延时的精度，所以本发明方案计算出的梯度延时的精度也可能是优于23us的。

图6为本发明另一实施例提供的测量梯度延时和场不均匀度的装置60的结构示意图，该装置主要包括：处理器61和存储器62，其中：

存储器62中存储有可被处理器61执行的应用程序，用于使得处理器61执行如步骤501-504中任一项所述的测量梯度延时和场不均匀度的方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被一处理器执行时实现如步骤501-504任一项所述的测量梯度延时和场不均匀度的方法的步骤。

本发明的有益技术效果如下：

可以同时测量梯度延时和一阶场不均匀度，加快了测量速度。

本发明尤其适用于只有第一阶垫片的MRI系统，该类MRI系统不需要测量高阶场的不均匀性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.测量梯度延时和一阶场不均匀度的装置，其特征在于，该装置包括：

脉冲设置模块，用于设置第一梯度脉冲和第一射频脉冲为：所述第一梯度脉冲为正负脉冲，所述第一射频脉冲的持续输出时间为：所述第一梯度脉冲的第一平台持续时间内；且设置第二梯度脉冲和第二射频脉冲为：所述第二梯度脉冲为与所述第一梯度脉冲极性相反的脉冲即负正脉冲，所述第二射频脉冲的持续输出时间为：所述第二梯度脉冲的第一平台持续时间内；将设置的第一梯度脉冲和第一射频脉冲信息，以及第二梯度脉冲和第二射频脉冲信息发送给MRI系统的脉冲序列发生器；其中，所述第一梯度脉冲和所述第二梯度脉冲的包络和输出持续时间相同，所述第一射频脉冲和所述第二射频脉冲的包络和输出持续时间相同；

测量控制模块，用于向所述脉冲序列发生器发送第一梯度模式触发指令，以使得：所述脉冲序列发生器接收到所述第一梯度模式触发指令后，根据所述第一梯度脉冲和第一射频脉冲信息，控制所述MRI系统的梯度波形发生器输出所述第一梯度脉冲，并控制所述MRI系统的射频发射机在第一时间间隔后输出所述第一射频脉冲，控制所述MRI系统的接收机在接收时间窗内接收第一回波；向所述脉冲序列发生器发送第二梯度模式触发指令，以使得：所述脉冲序列发生器接收到所述第二梯度模式触发指令后，根据所述第二梯度脉冲和第二射频脉冲信息，控制所述MRI系统的梯度波形发生器输出所述第二梯度脉冲，并控制所述MRI系统的射频发射机在第二时间间隔后输出所述第二射频脉冲，控制所述MRI系统的接收机在接收时间窗内接收第二回波，其中，所述第一时间间隔等于所述第二时间间隔；

计算模块，用于根据所述MRI系统的接收机接收到的第一回波，计算所述第一回波的产生时刻；根据所述接收机接收到的第二回波，计算所述第二回波的产生时刻；根据所述第一回波的产生时刻、所述第二回波的产生时刻，计算所述MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算模块计算所述MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度包括：

根据如下两等式：

G×(t1―t0_1―g_delay)＝ΔG×(t1+g_delay+t_pre)

G×(t0_2―t2+g_delay)＝ΔG×(t2+g_delay+t_pre)

计算MRI系统的梯度延时g_delay和一阶场不均匀振幅ΔG；

其中，t1为第一回波的产生时刻，t2为第二回波的产生时刻，G为预先设定的梯度强度，t0_1为估计出的没有梯度延时和场不均匀性情况下的第一回波的理想产生时刻，t0_2为估计出的没有梯度延时和场不均匀性情况下的第二回波的理想产生时刻，t_pre为第一射频脉冲的峰值点的产生时刻到第一梯度脉冲的第二个梯形波上升沿结束时刻之间的时长。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算模块计算所述第一回波的产生时刻包括：

将所述第一回波的峰值点的产生时刻作为所述第一回波的产生时刻，或者，将所述第一回波采用傅立叶变换转换为频域信号，并提取所述频域信号的线性相位，根据所述线性相位计算所述第一回波的产生时刻；

所述计算模块计算所述第二回波的产生时刻包括：

将所述第二回波的峰值点的产生时刻作为所述第二回波的产生时刻，或者，将所述第二回波采用傅立叶变换转换为频域信号，并提取所述频域信号的线性相位，根据所述线性相位计算所述第二回波的产生时刻。

4.测量梯度延时和一阶场场不均匀度的方法，其特征在于，该方法包括：

向MRI系统的脉冲序列发生器发送第一梯度模式触发指令，以使得：所述脉冲序列发生器接收到所述第一梯度模式触发指令后，控制所述MRI系统的梯度波形发生器输出第一梯度脉冲，并控制所述MRI系统的射频发射机在第一时间间隔后输出第一射频脉冲，控制所述MRI系统的接收机在接收时间窗内接收第一回波，其中，所述第一梯度脉冲为正负脉冲，所述第一射频脉冲的持续输出时间为：所述第一梯度脉冲的第一平台持续时间内；

向所述脉冲序列发生器发送第二梯度模式触发指令，以使得：所述脉冲序列发生器接收到所述第二梯度模式触发指令后，控制所述梯度波形发生器输出第二梯度脉冲，控制所述射频发射机在第二时间间隔后输出第二射频脉冲，控制所述MRI系统的接收机在接收时间窗内接收第二回波，其中：所述第二梯度脉冲为与所述第一梯度脉冲极性相反的脉冲即负正脉冲，所述第二射频脉冲的持续输出时间为：所述第二梯度脉冲的第一平台持续时间内，且，所述第一梯度脉冲和所述第二梯度脉冲的包络和输出持续时间相同，所述第一射频脉冲和所述第二射频脉冲的包络和输出持续时间相同，其中，所述第一时间间隔等于所述第二时间间隔；

根据所述MRI系统的接收机接收到的所述第一梯度脉冲对应的第一回波，计算所述第一回波的产生时刻；根据所述接收机接收到的所述第二梯度脉冲对应的第二回波，计算所述第二回波的产生时刻；根据所述第一回波的产生时刻、所述第二回波的产生时刻，计算所述MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述MRI系统的梯度延时和一阶场不均匀度包括：

根据如下两等式：

G×(t1―t0_1―g_delay)＝ΔG×(t1+g_delay+t_pre)

G×(t0_2―t2+g_delay)＝ΔG×(t2+g_delay+t_pre)

计算MRI系统的梯度延时g_delay和一阶场不均匀振幅ΔG；

其中，t1为第一回波的产生时刻，t2为第二回波的产生时刻，G为预先设定的梯度强度，t0_1为估计出的没有梯度延时和场不均匀性情况下的第一回波的理想产生时刻，t0_2为估计出的没有梯度延时和场不均匀性情况下的第二回波的理想产生时刻，t_pre为第一射频脉冲的峰值点的产生时刻到第一梯度脉冲的第二个梯形波上升沿的结束时刻之间的时长。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述第一回波的产生时刻包括：

将所述第一回波的峰值点的产生时刻作为所述第一回波的产生时刻，或者，将所述第一回波采用傅立叶变换转换为频域信号，并提取所述频域信号的线性相位，根据所述线性相位计算所述第一回波的产生时刻；

所述计算所述第二回波的产生时刻包括：

将所述第二回波的峰值点的产生时刻作为所述第二回波的产生时刻，或者，将所述第二回波采用傅立叶变换转换为频域信号，并提取所述频域信号的线性相位，根据所述线性相位计算所述第二回波的产生时刻。

7.MRI系统，其特征在于，该系统包括如权利要求1至3任一所述的装置。

8.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被一处理器执行时实现如权利要求4至6中任一项所述的测量梯度延时和一阶场场不均匀度的方法的步骤。

9.测量梯度延时和场不均匀度的装置(60)，其特征在于，所述装置包括：处理器(61)和存储器(62)；

所述存储器(62)中存储有可被所述处理器(61)执行的应用程序，用于使得所述处理器(61)执行如权利要求4至6中任一项所述的测量梯度延时和一阶场场不均匀度的方法的步骤。

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