CN110361682A - 快速确定磁共振射频激发翻转角度对应能量自动校准方法 - Google Patents
快速确定磁共振射频激发翻转角度对应能量自动校准方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110361682A CN110361682A CN201910701754.2A CN201910701754A CN110361682A CN 110361682 A CN110361682 A CN 110361682A CN 201910701754 A CN201910701754 A CN 201910701754A CN 110361682 A CN110361682 A CN 110361682A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- radio frequency
- energy
- excitation
- ratio
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/58—Calibration of imaging systems, e.g. using test probes, Phantoms; Calibration objects or fiducial markers such as active or passive RF coils surrounding an MR active material
- G01R33/583—Calibration of signal excitation or detection systems, e.g. for optimal RF excitation power or frequency
- G01R33/586—Calibration of signal excitation or detection systems, e.g. for optimal RF excitation power or frequency for optimal flip angle of RF pulses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
本发明公开了一种快速确定磁共振射频激发翻转角度对应能量的自动校准方法,选取一种脉冲波形脉冲进行射频激发,设定初始射频能量值;利用脉冲校准序列对病人相应部位进行激发扫描,获得自旋回波以及受激回波;计算自旋回波与受激回波的峰值比,通过峰值比确定激发角度;激发角度与射频能量近似正比的关系,用激发角度除以初始射频能量值得到比值;所求角度除以比值得到预测射频能量值,预测射频能量值作为初始激发能量值,对病人相应部位再次进行激发扫描和测量,确定第二个激发能量值,此过程重复多次,最终得到预测值,因而加快了射频能量校准时间,实现自动化,解决了固定射频能量所造成的不同部位成像质量不佳问题,加强了图像信号的信噪比。
Description
技术领域
本发明属于核磁共振成像以及射频技术领域,特别涉及快速确定 磁共振射频激发翻转角度对应能量自动校准方法。
背景技术
核磁共振成像的基本原理为:人体中的氢原子(氢核)具有自旋 磁矩,这些自旋磁矩的方向是杂乱无章的。当将人体置于均匀外磁场 时,这些杂乱无章的氢原子自旋磁矩将按照一定方向有序排列,形成 宏观磁化矢量。此时,向人体发射一定频率能量的射频,将与氢原子 产生共振效应,射频将向氢原子传递能量,使氢原子由稳定的低能级 向高能级跳跃,宏观表征为宏观磁化矢量被翻转,在接收线圈内产生 感应电动势,从而经过信号处理,通过计算机重建,形成核磁共振图 像。在这一过程中,射频的发射与接收是成像与否的关键所在。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中, 发现上述技术至少存在如下技术问题:
核磁共振成像技术利用扫描序列来控制射频的发射能量以及发 射时许。在核磁共振成像中,宏观磁化矢量的翻转角度对成像质量的 信噪比有着很大的影响。在部分序列中,例如,利用自旋回波的相应 序列,为了获得良好的信噪比以及信号强度,需要求翻转角度在90 度附近,而不同的物体,不同线圈,所需的激发90度翻转角的射频 能量值是不同的,在扫描阶段前不能快速准确地获得激发90度的射 频能量值。在核磁共振临床应用中,射频能量校准往往是利用手动进 行调整确定,或者利用不同的搜索算法进行多次扫描寻找,费力且耗 时,调整精度低,且针对不同的部位,不同的病人,往往要重新开始 进行校准,效率低下。
发明内容
本申请实施例通过提供一种快速确定磁共振射频激发翻转角度 对应能量的自动校准方法,解决了现有技术中射频能量校准费力且耗 时,调整精度低,效率低下的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用的具体技术方案如下:
一种快速确定磁共振射频激发翻转角度对应能量的自动校准方 法,该方法包括:选取一种脉冲波形脉冲进行射频激发,所述脉冲波 形脉冲为标准硬脉冲或Sinc波形脉冲,设定初始射频能量值;利用 所述脉冲校准序列对病人相应部位进行激发扫描,获得自旋回波和受 激回波;计算所述自旋回波与所述受激回波的峰值比,利用均匀磁场 下理论推导公式:
通过峰值比计算激发角度;
所述激发角度与射频能量在复杂系统中近似正比的关系,用所述 激发角度除以所述初始射频能量值,得到比值;
所求角度除以所述比值,得到预测射频能量值,将所述的预测射 频能量值作为初始激发能量值,对病人相应部位再次进行激发扫描和 测量,确定第二个激发能量值,此过程能够重复多次,最终得到预测 值。
优选的,得所述预测值的过程可重复5次。
优选的,述所求角度为30度、90度或120度。
优选的,所述预测值周围以一定步长左右搜索更高精度的预测 值,搜索的步长根据重复的次数进行理论精确计算以避免步数浪费。
有益效果:
本发明解决了现有技术中手动调整确定或者利用不同搜索算法 进行多次扫描确定射频能量,导致校准费力且耗时,调整精度低,效 率低下的问题;同时解决了只利用固定射频能量进行成像的成像质量 问题,实现了50秒内对任意扫描部位,任意线圈,平均8次扫描内 快速获得当前脉冲波形的激发角度对应能量值,理论校准精度可达到 89至91度之间,实现了自动快速精确能量校准的目的。
附图说明
图1:本发明的核磁共振系统图;
图2:本发明所用的校准序列时序图;
图3:本发明自动校准的流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种快速确定磁共振射频激发翻转角度 对应能量的自动校准方法,包括选取一种脉冲波形脉冲进行射频激 发,通常为标准硬脉冲或Sinc波形脉冲,设定初始射频能量值;利 用所述脉冲校准序列对病人相应部位进行激发扫描,获得自旋回波以 及和受激回波;计算所述自旋回波与所述受激回波的峰值比,利用均 匀磁场下理论推导公式。
均匀磁场下由图2校准序列可以得到自旋回波(Spin Echo),以 下简称SE,和受激回波(Stimulated Echo)以下简称STE的峰值表 达式为:
STE=0.5M0sin3α
α为当前脉冲激发角度,M0为宏观磁化矢量。二者的峰值比ratio 可以表示为:
根据三角函数相关公式,
sin2α+cos2α=1
可以将比值化简为:
再根据公式
1-cos2α=(1+cosα)(1-cosα)
可进一步化简得到
这样就可以通过峰值比算出当前角度。
通过峰值比来计算激发角度;所 述激发角度与射频能量在复杂系统中近似正比的关系,用所述激发角 度除以所述初始射频能量值,得到比值;所求角度除以所述比值得到 一个预测射频能量值,将所述的预测射频能量值作为初始激发能量 值,对病人相应部位再次进行激发扫描和测量,确定第二个激发能量 值,此过程重复多次,最终得到预测值。
为了更好的理解上述技术方案,下面的将结合说明书附图以及具 体实施方案对上述技术方案进行详细的说明。
图1是磁共振系统图,主要有主磁体、梯度线圈系统、射频线圈 以及控制系统和控制核心部件谱仪以及计算机等部分构成。主磁体可 以由永磁体构成,也可选用超导磁体进行构造,主要的功能在于制造 一个均匀强磁场环境,使得人体内质子自旋磁矩按一定方向顺序排 列。梯度系统主要包括梯度线圈,梯度脉冲发生器,梯度脉冲功率放 大器,可以产生具有沿X轴、Y轴、Z轴方向产生变化的梯度磁场, 用于选层、频率编码和相位编码。射频系统主要包括射频脉冲发生器, 射频功率放大器和射频线圈,用于射频脉冲的发射,促使宏观磁化矢 量的翻转。谱仪发送射频激发脉冲波形到射频功率放大器后,放大传 输到射频发射线圈,发射脉冲以不同的激励角度激发检查区域,射频 接收线圈接收与病人信息相关的磁共振信号,信号经过前置放大器与 主放大器放大,解调,传输到谱仪数模转换模块进行过滤、数字化处 理,最后传输给存储模块,得到原始数据,再经过计算机处理得到图 像。
图2为Sinc脉冲射频能量自动校正的脉冲序列示意图,主要是利用 受激回波(Stimulated echo)的原理,要求在连续的磁场梯度下三个 射频激励翻转角相等的情况下,获得自旋回波(Spin Echo)和受激回 波。
图3为Sinc脉冲射频能量自动校准的流程图,进行30度Sinc 脉冲射频能量自动校准的具体步骤如下:
1.连接好相应线圈,安置好病人,将病人推入检测区域;
2.取一个较小的射频能量作为初始射频能量值,如2%射频能量 值;
3.设定可接受误差大小,设定搜索误差大小;
4.开始引入校准序列开始第一次扫描;
5.获得自旋回波与受激回波的峰值,直接计算峰值比;
6.利用公式直接计算当前激发角度的数值;
7.判断激发角度与30度的误差大小;
8.判断误差是否在搜索误差大小之内,如果是,继续判断误差是 否在可接受误差之内,如果在可接受误差之内,则直接给出当前射频 能量数值。如果误差大于可接受误差,小于搜索误差,则直接进入搜 索步骤;
9.如果误差大于搜索误差,则利用当前激发角度除以当前射频能 量值,得到比例系数;
10.利用30度除以该比例系数,得到一个预测射频能量值;
11.以该预测射频能量值输入校准序列,进行下一次扫描;
12.重复5-11步,重复5次,重复的次数可根据可接受的误差范 围进行调整,步数越多,精度越高,但重复5步以上,精度的提升非 常的有限;
13.如果此时误差没有达到可接受误差之内,进入搜索模式,根 据理论计算,重复5次时,搜索步长定为射频0.5%,可获得角度误 差应在0.5度之内;
14.得到预测值,给出预测值,流程结束。
进行90度Sinc脉冲射频能量自动校准的具体步骤如下:
1.好相应线圈,安置好病人,将病人推入检测区域;
2.取一个较小的射频能量作为初始射频能量值,如5%射频能量 值;
3.设定可接受误差大小,设定搜索误差大小;
4.开始引入90度校准序列开始第一次扫描;
5.获得自旋回波与受激回波的峰值,直接计算峰值比;
6.利用公式直接计算当前激发角度的数值;
7.判断激发角度与90的误差大小;
8.判断误差是否在搜索误差大小之内,如果是,继续判断误差是 否在可接受误差之内,如果在可接受误差之内,则直接给出当前射频 能量数值。如果误差大于可接受误差,小于搜索误差,则直接进入搜 索步骤;
9.如果误差大于搜索误差,则利用当前激发角度除以当前射频能 量值,得到比例系数。
10.利用90度除以该比例系数,得到一个预测射频能量值。
11.以该预测射频能量值输入校准序列,进行下一次扫描。
12.重复5-11步,重复5次,重复的次数可根据可接受的误差范 围进行调整,步数越多,精度越高,但重复5步以上,精度的提升非 常的有限。
13.如果此时误差没有达到可接受误差之内,进入搜索模式,根 据理论计算,重复5次时,搜索步长定为射频0.5%,可获得角度误 差应在0.5度之内。
14.得到预测值,给出预测值,流程结束。
进行120度Sinc脉冲射频能量自动校准的具体步骤如下:
1.连接好相应线圈,安置好病人,将病人推入检测区域;
2.取一个较小的射频能量作为初始射频能量值,如8%射频能量 值;
3.设定可接受误差大小,设定搜索误差大小;
4.开始引入校准序列开始第一次扫描;
5.获得自旋回波与受激回波的峰值,直接计算峰值比;
6.利用公式直接计算当前激发角度的数值;
7.判断激发角度与120度的误差大小;
8.判断误差是否在搜索误差大小之内,如果是,继续判断误差是 否在可接受误差之内,如果在可接受误差之内,则直接给出当前射频 能量数值。如果误差大于可接受误差,小于搜索误差,则直接进入搜 索步骤;
9.如果误差大于搜索误差,则利用当前激发角度除以当前射频能 量值,得到比例系数;
10.利用120度除以该比例系数,得到一个预测射频能量值;
11.以该预测射频能量值输入校准序列,进行下一次扫描;
12.重复5-11步,重复5次,重复的次数可根据可接受的误差范 围进行调整,步数越多,精度越高,但重复5步以上,精度的提升非 常的有限;
13.如果此时误差没有达到可接受误差之内,进入搜索模式,根 据理论计算,重复5次时,搜索步长定为射频0.5%,可获得角度误 差应在0.5度之内;
14.得到预测值,给出预测值,流程结束。
前述的实例仅是说明性的,用于解释本发明所述方法的一些特 征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围,且本文所 呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式 的说明。因此,申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特 征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在 其之内的子范围,这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所 附的权利要求覆盖。
Claims (4)
1.快速确定磁共振射频激发翻转角度对应能量的自动校准方法,该方法包括:选取一种脉冲波形脉冲进行射频激发,所述脉冲波形脉冲为标准硬脉冲或Sinc波形脉冲,设定初始射频能量值;利用所述脉冲校准序列对病人相应部位进行激发扫描,获得自旋回波和受激回波;其特征在于:计算所述自旋回波与所述受激回波的峰值比,利用均匀磁场下理论推导公式:
通过峰值比计算激发角度;
所述激发角度与射频能量在复杂系统中近似正比的关系,用所述激发角度除以所述初始射频能量值,得到比值;
所求角度除以所述比值,得到预测射频能量值,将所述的预测射频能量值作为初始激发能量值,对病人相应部位再次进行激发扫描和测量,确定第二个激发能量值,此过程重复多次,最终得到预测值。
2.根据权利要求1所述快速确定磁共振射频激发翻转角度对应能量的自动校准方法,其特征在于:获得所述预测值的过程能够重复5次。
3.根据权利要求1所述快速确定磁共振射频激发翻转角度对应能量的自动校准方法,其特征在于:所述所求角度为30度、90度或120度。
4.根据权利要求1所述快速确定磁共振射频激发翻转角度对应能量的自动校准方法,其特征在于:在所述预测值周围以一定步长,左右搜索更高精度的预测值,搜索的步长根据重复的次数进行理论精确计算以避免步数浪费。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910701754.2A CN110361682A (zh) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | 快速确定磁共振射频激发翻转角度对应能量自动校准方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910701754.2A CN110361682A (zh) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | 快速确定磁共振射频激发翻转角度对应能量自动校准方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110361682A true CN110361682A (zh) | 2019-10-22 |
Family
ID=68222871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910701754.2A Pending CN110361682A (zh) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | 快速确定磁共振射频激发翻转角度对应能量自动校准方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110361682A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110850349A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-28 | 中国科学技术大学 | 排列基态自旋能级的方法 |
CN113093078A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司 | 一种射频脉冲强度与翻转角线性关系的确定方法、装置、计算机设备及存储介质 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4983921A (en) * | 1989-08-18 | 1991-01-08 | The Regents Of The University Of California | Rapid calibration of nutation angles in MRI |
DE10338075A1 (de) * | 2003-08-19 | 2005-03-24 | Siemens Ag | Verfahren zur ortsaufgelösten Messung der B1-Feldverteilung bei MR-Messungen |
US20070145975A1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Thorsten Feiweier | Method and magnetic resonance system for adjustment of the field strength of rf pulses |
US20150369891A1 (en) * | 2014-06-23 | 2015-12-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | SAR Reduction in Fast Advanced Spin Echo (FASE) or Single-Shot Fast Spin Echo (SS-FSE) Imaging |
CN105717471A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-06-29 | 惠仁望都医疗设备科技有限公司 | 一种磁共振射频激发能量自动校正的方法 |
CN106597335A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-04-26 | 上海联影医疗科技有限公司 | 电压校准方法、磁共振成像方法及系统 |
CN106918794A (zh) * | 2015-12-25 | 2017-07-04 | 上海联影医疗科技有限公司 | 磁共振系统及成像的方法 |
CN108387856A (zh) * | 2018-02-22 | 2018-08-10 | 奥泰医疗系统有限责任公司 | 一种磁共振中心频率和射频功率校正扫描序列及方法 |
CN109696646A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-04-30 | 华东师范大学 | 一种快速自旋回波脉冲序列中射频脉冲的优化方法 |
-
2019
- 2019-07-31 CN CN201910701754.2A patent/CN110361682A/zh active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4983921A (en) * | 1989-08-18 | 1991-01-08 | The Regents Of The University Of California | Rapid calibration of nutation angles in MRI |
DE10338075A1 (de) * | 2003-08-19 | 2005-03-24 | Siemens Ag | Verfahren zur ortsaufgelösten Messung der B1-Feldverteilung bei MR-Messungen |
US20070145975A1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Thorsten Feiweier | Method and magnetic resonance system for adjustment of the field strength of rf pulses |
US20150369891A1 (en) * | 2014-06-23 | 2015-12-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | SAR Reduction in Fast Advanced Spin Echo (FASE) or Single-Shot Fast Spin Echo (SS-FSE) Imaging |
CN106918794A (zh) * | 2015-12-25 | 2017-07-04 | 上海联影医疗科技有限公司 | 磁共振系统及成像的方法 |
CN105717471A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-06-29 | 惠仁望都医疗设备科技有限公司 | 一种磁共振射频激发能量自动校正的方法 |
CN106597335A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-04-26 | 上海联影医疗科技有限公司 | 电压校准方法、磁共振成像方法及系统 |
CN108387856A (zh) * | 2018-02-22 | 2018-08-10 | 奥泰医疗系统有限责任公司 | 一种磁共振中心频率和射频功率校正扫描序列及方法 |
CN109696646A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-04-30 | 华东师范大学 | 一种快速自旋回波脉冲序列中射频脉冲的优化方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
(美)约翰·内特,威廉·沃塞曼: "《应用线性回归模型》", 30 June 1990, 中国统计出版社 * |
DANIEL HERNANDEZ;MIN HYOUNG CHO;SOO YEOL LEE: "Iterative multi-channel radio frequency pulse calibration with improving B1 field uniformity in high field MRI", 《BIOMEDICAL ENGINEERING ONLINE》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110850349A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-28 | 中国科学技术大学 | 排列基态自旋能级的方法 |
CN110850349B (zh) * | 2019-11-08 | 2021-10-01 | 中国科学技术大学 | 排列基态自旋能级的方法 |
CN113093078A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司 | 一种射频脉冲强度与翻转角线性关系的确定方法、装置、计算机设备及存储介质 |
CN113093078B (zh) * | 2021-03-31 | 2021-11-30 | 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司 | 一种射频脉冲强度与翻转角线性关系的确定方法、装置、计算机设备及存储介质 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102247163B (zh) | 磁共振引导高强度聚焦超声聚焦的方法和装置 | |
US8115486B2 (en) | Magnetic resonance imaging apparatus and radio frequency pulse waveform generating method | |
US9720066B2 (en) | Magnetic resonance imaging apparatus and control method thereof | |
CN100451671C (zh) | 磁共振方法和设备 | |
US9316713B2 (en) | Magnetic resonance imaging apparatus and RF pulse for navigator and imaging sequence applying method | |
US7282914B2 (en) | Specific energy absorption rate model | |
CA2418111A1 (en) | 4 dimensional magnetic resonance imaging | |
JP2003225223A (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
US8890526B2 (en) | Method and apparatus for making distinction in a magnetic resonance imaging water-fat image | |
CN110313913A (zh) | 磁共振中心频率的校正方法及装置、磁共振成像系统 | |
JP2010051803A (ja) | 測定シーケンスの作成方法および装置 | |
CN110361682A (zh) | 快速确定磁共振射频激发翻转角度对应能量自动校准方法 | |
CN105717471A (zh) | 一种磁共振射频激发能量自动校正的方法 | |
JP4781120B2 (ja) | 磁気共鳴撮影装置および磁気共鳴スペクトル計測方法 | |
WO2002013692A1 (fr) | Appareil d'imagerie par resonance magnetique | |
US20170090000A1 (en) | Method and apparatus for detecting dynamic magnetic field distributions | |
JP4336243B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
JP2007282860A (ja) | 磁気共鳴イメージング装置および方法 | |
JPH0838447A (ja) | 核磁気共鳴検査装置 | |
US10712421B2 (en) | MRI Apparatus with RF corrected each TR interval | |
CN110811619B (zh) | 用于估计磁共振成像扫描的发射衰减的方法和系统 | |
JP3175939B2 (ja) | 磁気共鳴映像装置 | |
JPH0670911A (ja) | 磁気共鳴映像装置 | |
CN115144803A (zh) | 磁共振成像系统及其主磁场校正方法、存储介质 | |
WO2010038847A1 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置及びrfパルス調整方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191022 |