CN112986881B - 磁共振系统校准方法、成像方法以及磁共振系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种磁共振系统校准方法、成像方法以及磁共振系统。通过容积线圈和表面线圈同时分别接收每个回波信号，获得第一回波容积线圈信号、第一回波表面线圈信号、第二回波容积线圈信号以及第二回波表面线圈信号。根据第一回波容积线圈信号、第一回波表面线圈信号、第二回波容积线圈信号以及第二回波表面线圈信号中相互之间的组合，可以实现线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准。从而，磁共振系统校准方法进行一次扫描，可以实现同步接收上述四种信号，进而实现线圈灵敏度和主磁场匀场的同时校准，缩短了扫描时间，减少了校准耗时，有效的提高了校准扫描的效率。
Description
技术领域
本申请涉及磁共振成像技术，特别是涉及一种磁共振系统校准方法、成像方法以及磁共振系统。
背景技术
磁共振成像扫描前，需要针对患者进行一系列的系统性能校正扫描。比如磁场均匀性校正，该校正可保证磁共振成像系统具有均匀的主磁场，为压脂序列、DWI序列等临床应用提供保障。再比如，接收线圈的灵敏度校正，通过参考容积线圈的射频场，得到表面接收线圈的接收场分布，可有效改善磁共振图像的亮度均匀性，为临床诊断的正确性提供保障。因此，快速有效的校准方法对于磁共振扫描和图像质量至关重要。
然而，传统的磁共振系统校准成像方法中需要分别单独进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准。并且，在传统的磁共振系统校准成像方法中单独进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准，使得扫描时间较长、耗时较长，进而使得校准效率偏低。
发明内容
基于此，有必要针对传统磁共振系统校准成像方法的校准效率偏低的问题，提供一种校准效率高的磁共振系统校准方法、成像方法以及磁共振系统。
本申请提供一种磁共振系统校准方法，包括：
执行三维双回波磁共振扫描；
采集所述三维双回波对应的第一回波容积线圈信号、第一回波表面线圈信号、第二回波容积线圈信号以及第二回波表面线圈信号；
根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准。
在一个实施例中，根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准，包括：
根据所述第一回波容积线圈信号与所述第一回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准；
根据所述第一回波表面线圈信号与所述第二回波表面线圈信号进行主磁场匀场校准。
在一个实施例中，根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准，包括：
根据所述第一回波容积线圈信号与所述第一回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准；
根据所述第一回波容积线圈信号与所述第二回波容积线圈信号进行主磁场匀场校准。
在一个实施例中，根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准，包括：
根据所述第二回波容积线圈信号与所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准；
根据所述第一回波表面线圈信号与所述第二回波表面线圈信号进行主磁场匀场校准。
在一个实施例中，根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准，包括：
根据所述第二回波容积线圈信号与所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准；
根据所述第一回波容积线圈信号与所述第二回波容积线圈信号进行主磁场匀场校准。
在一个实施例中，在执行三维双回波磁共振扫描步骤中，所述三维双回波在不同的回波时间内水脂同相位。
在一个实施例中，一种磁共振系统成像方法包括：
控制磁共振系统执行三维双回波磁共振扫描；
在第一采集窗内，同时获取第一回波容积线圈信号、第一回波表面线圈信号；
在第二采集窗内，同时获取第二回波容积线圈信号以及第二回波表面线圈信号；
根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号对所述磁共振系统进行校准，所述校准包括线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准；
控制校准后的磁共振系统执行成像序列，以获取扫描对象的磁共振信号；
重建所述磁共振信号以获取目标图像。
在一个实施例中，水信号或者脂肪信号在第一采集窗和所述第二采集窗内的相位相同。
在一个实施例中，一种磁共振系统包括扫描模块、信号采集模块以及校准模块。所述扫描模块用于执行三维双回波磁共振扫描。所述信号采集模块用于采集所述三维双回波对应的第一回波容积线圈信号、第一回波表面线圈信号、第二回波容积线圈信号以及第二回波表面线圈信号。所述校准模块用于根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准。
在一个实施例中，所述校准模块包括数据处理模块、线圈灵敏度校准模块以及主磁场匀场校准模块。所述数据处理模块用于处理所述信号采集模块采集的所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号，获得所述第一回波容积线圈信号对应的第一图像、所述第一回波表面线圈信号对应的第二图像、所述第二回波容积线圈信号对应的第三图像以及所述第二回波表面线圈信号对应的第四图像。所述线圈灵敏度校准模块，用于根据所述第一图像与所述第二图像进行线圈灵敏度校准，或者用于根据所述第三图像与所述第四图像进行线圈灵敏度校准。所述主磁场匀场校准模块，用于根据所述第二图像与所述第四图像进行主磁场匀场校准，或者用于根据所述第一图像与所述第三图像进行主磁场匀场校准。
本申请提供一种上述磁共振系统校准方法。其中，所述磁共振系统校准方法应用于磁共振系统。所述磁共振系统包括容积线圈和表面线圈。所述磁共振系统激发产生三维双回波序列。并通过容积线圈和表面线圈同时分别接收所述三维双回波中的每个回波信号，获得所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号。根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号中相互之间的组合，可以实现线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准。
通过本申请所述磁共振系统校准方法进行一次扫描，可以实现同步接收所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号，进而实现线圈灵敏度和主磁场匀场的同时校准。因此，通过所述磁共振系统校准方法可同时满足线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准的应用，缩短了扫描时间，减少了校准耗时，有效的提高了校准扫描的效率，为磁共振检查节省时间。
附图说明
图1为本申请提供的磁共振系统校准方法的流程示意图；
图2为本申请提供的一实施例的容积线圈采集的信号对应的重建图像图；
图3为本申请提供的一实施例的表面线圈采集的信号对应的重建图像图；
图4为本申请提供的一实施例的激发三维双回波序列示意图；
图5为本申请提供的扫描间内的磁共振系统结构原理简图；
图6为本申请一实施例的扫描设备102结构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参见图1，本申请提供一种磁共振系统校准方法，包括：
S10，执行三维双回波磁共振扫描；
S20，采集所述三维双回波对应的第一回波容积线圈信号、第一回波表面线圈信号、第二回波容积线圈信号以及第二回波表面线圈信号；
S30，根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准。
其中，所述磁共振系统校准方法应用于磁共振系统。所述磁共振系统包括容积线圈和表面线圈。所述磁共振系统能够执行校准序列，该校准序列可以是三维双回波序列。所述磁共振系统利用三维双回波序列激发扫描对象产生磁共振信号。并通过容积线圈和表面线圈同时分别接收所述三维双回波中的每个回波信号，获得所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号。根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号中相互之间的组合，可以实现线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准。容积线圈和表面线圈可分别在第一采集窗内获取第一回波容积线圈信号、第一回波表面线圈信号，即：第一回波容积线圈信号和第一回波表面线圈信号为两种不同类型的线圈同时获取。容积线圈和表面线圈可分别在第二采集窗内获取第二回波容积线圈信号、第二回波表面线圈信号，即：第二回波容积线圈信号和第二回波表面线圈信号为两种不同类型的线圈同时获取。第一采集窗可与第二采集窗间隔设定时间，该设定时间能够满足水信号的相位、脂肪信号的相位在两采集窗内相同。
扫描对象可以是水模，也可以是人体或者动物体等。在一些实施例中，扫描对象是人体的器官，该器官可以是患者/受检者包括头、胸、肺、胸膜、纵膈、腹、大肠、小肠、膀胱、胆囊、三焦、盆腔、骨干、四肢、骨架、血管等，或者其任意组合的组织或部位。
通过本申请所述磁共振系统校准方法进行一次扫描，可以实现同步接收所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号，进而实现线圈灵敏度和主磁场匀场的同时校准。因此，通过所述磁共振系统校准方法可同时满足线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准的应用，缩短了扫描时间，减少了校准耗时，有效的提高了校准扫描的效率，为磁共振检查节省时间。
在一个实施例中，所述步骤S30包括：
S311，根据所述第一回波容积线圈信号与所述第一回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准；
S312，根据所述第一回波表面线圈信号与所述第二回波表面线圈信号进行主磁场匀场校准。
在所述步骤S311中，通过将所述第一回波容积线圈信号填充至K空间(数据空间)，转换形成K空间数据，并根据所述第一回波容积线圈信号对应的K空间数据进行图像重建，进而使用容积线圈接收成像。通过将所述第一回波表面线圈信号填充至K空间(数据空间)，转换形成K空间数据，并根据所述第一回波表面线圈信号，对应的K空间数据进行图像重建，进而使用表面线圈接收成像。
具体地，请参见图2-3，图2为容积线圈采集的信号对应的重建图像，具体为所述第一回波容积线圈信号对应的重建图像。图3为表面线圈采集的信号重建图像，具体为所述第一回波表面线圈信号对应的重建图像。与图3相比，图2容积线圈采集的信号对应的重建图像整体均匀性较好，具有较好的均一性。从图3中，可以看出图像的对比度和信噪比更好，但是在边缘区域产生了伪影，本实施例中表现为头部脂肪对应的区域由于距离表面线圈较近，脂肪信号强度较高而产生高亮区域。在此实施例中，容积线圈接收的信号和表面线圈接收的信号基于同一个序列扫描得到，满足水脂同相位的要求时，重建图像上的亮度信息理论上应具有相同的组织对比度，相同的发射场信息。亮度信息差异来源只有接收线圈的接收场分布不同。基于线圈灵敏度校正原理，容积线圈接收场分布相对均匀，容积线圈信号重建得到的图像可以作为表面线圈接收场校正的参考图。进而，利用容积线圈和表面线圈二者成像的比较可以求得表面线圈相对于容积线圈的接收场的分布。将这个分布用于后续相同患者相同表面线圈接收得到的正式临床图像的后处理，进而实现表面线圈灵敏度校正。
因此，通过所述步骤S311，不需要重复TR扫描，控制容积线圈和表面线圈同时谐振以完成不同线圈的同时接收。
其中，将所述第一回波表面线圈信号对应的图像与所述第一回波容积线圈信号对应的图像作运算以计算灵敏度。并根据计算获得的灵敏度对来自表面线圈信号对应的图像中的灵敏度不均匀进行校正，进而获得经灵敏度校正的图像。
在一个实施例中，令第一回波容积线圈信号对应的重建图像为第一预扫描图像Ivtc，令第一回波表面线圈信号对应的重建图像为第二预扫描图像Ilc。两预扫描图像可以分别表示为：
Ivtc＝f(M0)*f(Bvtc +)*Bvtc -
Ilc＝f(M0)*f(Bvtc +)*Blc -
线圈灵敏度校准校准使用的接收场灵敏度分布比值可表示为：S＝Ivtc/Ilc，等同于S＝Bvtc -/Blc -。其中，质子密度以及对比度等图像自身信息表达为f(M0)；Bvtc +表示容积线圈的发射场成分，f(Bvtc +)表示发射场对接收信号的影响因子；Bvtc -表示容积线圈的接收场成分；Blc -表示表面线圈的接收场成分；S表示表面线圈的灵敏度校正因子；*表示作相乘运算。
在一些实施例中，容积线圈可包括两个发射通道，且接收通道的数量与发射通道相同。第一回波容积线圈的每个接收通道可分别进行重建，对每个通道的重建图像合并可获得第一预扫描图像Ivtc：
其中，i即表示每个接收通道重建图像；m表示对通道图像求m次方，m可以是2、4、8或者其他整数；∑表示累加运算；n表示对通道求和后开n次方，n可以是2、4等其他整数。在一个实施例中，m取值为2，n取值为4。与之对应的，表面线圈的灵敏度校正因子S可表示为：
本申请实施例中，通过优化容积线圈重建图像的均匀性，可改善高场强下因作为参考图像的容积线圈重建图像不均匀而导致的灵敏度计算不精确的问题，可校正该图像中发射场和容积线圈接收场残留的不均匀成分。
同时，通过所述第一回波容积线圈信号与所述第一回波表面线圈信号，可以实现单回波校准，避免了双回波校准时存在的反相位问题以及T2*信号衰减差问题。因此，通过所述步骤S311二者成像的比较可得到没有干扰的表面线圈相对于容积线圈的接收场的分布图。
在所述步骤S312中，通过将所述第一回波表面线圈信号填充至K空间(数据空间)，转换形成K空间数据，并根据所述第一回波表面线圈信号对应的K空间数据进行图像重建，进而得到容积线圈接收的相位图像。通过将所述第二回波表面线圈信号填充至K空间(数据空间)，转换形成K空间数据，并根据所述第二回波表面线圈信号对应的K空间数据进行图像重建，进而得到表面线圈接收的相位图像。通过所述第一回波表面线圈信号对应的图像和所述第二回波表面线圈信号对应的图像进行对比，根据两个回波图像之间的相位差得到Phase Mapping(相位映射)图像，从而获得间接反映磁场强度的数值。
在一个实施例中，基于磁共振原理，根据测量的容积线圈信号获得主磁场中每个位置的实际磁场强度。测量磁共振信号包括频率信息，也包括相位信息。可以通过频率信息获得实际磁场强度，具体如下：
其中
为极坐标形式的空间点坐标，f为频率。也可以通过相位获得瞬时的实际磁场强度。在测量采集信号的时间间隔时间τ内累积的相位变化为
若τ足够短，可以通过下式估算实际磁场强度：
需要说明的是，由于主磁场飘移是一个随时间慢变的过程。本申请实施例中，第一回波容积线圈信号与第二回波容积线圈信号为在不同时刻采集的测量磁共振信号。具体地，较为密集地采集一组测量磁共振信号，之后，在处理所述测量磁共振信号获得实际磁场强度的步骤中，可以基于密集采集所述一组测量磁共振信号，建立实际磁场强度的物理模型。所述物理模型可以模拟实际磁场强度的变化，从而可以估计和预测特定时间间隔内磁场强度的分布。而在所述特定时间间隔之后重新采集测量磁共振信号，以对所述物理模型进行修正。
其中，相位的变化反映了像素所在位置的主磁场的偏置，测出相位分布即测得主磁场B0的不均匀度分布图。将所述第一回波表面线圈信号对应的图像与所述第二回波表面线圈信号对应的图像的相位做差，获得相位差图。主磁场B0的不均匀度与相位差图成正比，将相位差图除以旋磁比γ，主磁场场强B0以及回波时间的差值dTE，即可得到主磁场B0分布的场图。然后，根据主磁场B0分布的场图与理想场进行对比，获得B0场与理想场的偏差量，并根据偏差量计算补偿电流，将补偿电流预设到匀场线圈，从而对主磁场进行匀场校准。
因此，通过所述步骤S312可以利用所述第一回波表面线圈信号与所述第二回波表面线圈信号重建求得Phase Mapping图像，为主磁场校正提供足够信噪比的数据。
因此，通过所述磁共振系统校准方法可以进行一次扫描实现线圈灵敏度和主磁场匀场的同时校准，缩短了扫描时间，减少了校准耗时，有效的提高了校准扫描的效率，为磁共振检查节省时间。并且，通过所述磁共振系统校准方法可以有效的避免了灵敏度校正序列的同反相位问题，以及T2*问题。
在一个实施例中，所述步骤S30包括：
S321，根据所述第一回波容积线圈信号与所述第一回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准；
S322，根据所述第一回波容积线圈信号与所述第二回波容积线圈信号进行主磁场匀场校准。
所述步骤S321与所述S311相同。
在所述步骤S322中，通过将所述第一回波容积线圈信号填充至K空间(数据空间)，转换形成K空间数据，并根据所述第一回波容积线圈信号对应的K空间数据进行图像重建，进而使用容积线圈接收成像。通过将所述第二回波容积线圈信号填充至K空间(数据空间)，转换形成K空间数据，并根据所述第二回波容积线圈信号对应的K空间数据进行图像重建，进而使用容积线圈接收成像。通过所述第一回波容积线圈信号对应的图像和所述第二回波容积线圈信号对应的图像进行对比，根据两个回波图像之间的相位差得到相位映射(PhaseMapping)图像，从而获得间接反映磁场强度的数值。
其中，相位的变化反映了像素所在位置的主磁场的偏置，测出相位分布即测得主磁场B0的不均匀度分布图。将所述第一回波容积线圈信号对应的图像与所述第二回波容积线圈信号对应的图像的相位做差，获得相位差图。主磁场B0的不均匀度与相位差图成正比，将相位差图除以旋磁比γ，主磁场场强B0以及回波时间的差值dTE，即可得到主磁场B0分布的场图。然后，根据主磁场B0分布的场图与理想场进行对比，获得B0场与理想场的偏差量，并根据偏差量计算补偿电流，将补偿电流预设到匀场线圈，从而对主磁场进行匀场校准。
因此，通过所述步骤S322可以利用所述第一回波容积线圈信号与所述第二回波容积线圈信号重建求得相位映射图像，为主磁场校正提供足够信噪比的数据。
因此，通过所述磁共振系统校准方法可以进行一次扫描实现线圈灵敏度和主磁场匀场的同时校准，缩短了扫描时间，减少了校准耗时，有效的提高了校准扫描的效率，为磁共振检查节省时间。并且，通过所述磁共振系统校准方法可以有效的避免了灵敏度校正序列的同反相位问题，以及T2*问题。
在一个实施例中，所述步骤S30包括：
S331，根据所述第二回波容积线圈信号与所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准；
S332，根据所述第一回波表面线圈信号与所述第二回波表面线圈信号进行主磁场匀场校准。
在所述步骤S331中，通过将所述第二回波容积线圈信号填充至K空间(数据空间)，转换形成K空间数据，并根据所述第二回波容积线圈信号对应的K空间数据进行图像重建，进而使用容积线圈接收成像。通过将所述第二回波表面线圈信号填充至K空间(数据空间)，转换形成K空间数据，并根据所述第二回波表面线圈信号，对应的K空间数据进行图像重建，进而使用表面线圈接收成像。同时，利用二者成像的比较求得表面线圈相对于容积线圈的接收场的分布，进而实现线圈灵敏度校准。因此，通过所述步骤S311，不需要重复TR扫描，进行容积线圈和表面线圈之间的切换以完成不同线圈的接收。
其中，将所述第二回波表面线圈信号对应的图像除以所述第二回波容积线圈信号对应的图像以计算灵敏度。并根据计算获得的灵敏度对来自表面线圈信号对应的图像中的灵敏度不均匀进行校正，进而获得经灵敏度校正的图像。
同时，通过所述第二回波容积线圈信号与所述第二回波表面线圈信号，可以实现单回波校准，避免了双回波校准时存在的反相位问题以及T2*信号衰减差问题。因此，通过所述步骤S331二者成像的比较可得到没有干扰的表面线圈相对于容积线圈的接收场的分布图。
所述步骤S332与所述步骤S312相同。其中，相位的变化反映了像素所在位置的主磁场的偏置，测出相位分布即测得主磁场B0的不均匀度分布图。将所述第一回波表面线圈信号对应的图像与所述第二回波表面线圈信号对应的图像的相位做差，获得相位差图。主磁场B0的不均匀度与相位差图成正比，将相位差图除以旋磁比γ，主磁场场强B0以及回波时间的差值dTE，即可得到主磁场B0分布的场图。然后，根据主磁场B0分布的场图与理想场进行对比，获得B0场与理想场的偏差量，并根据偏差量计算补偿电流，将补偿电流预设到匀场线圈，从而对主磁场进行匀场校准。
通过所述磁共振系统校准方法可以进行一次扫描实现线圈灵敏度和主磁场匀场的同时校准，缩短了扫描时间，减少了校准耗时，有效的提高了校准扫描的效率，为磁共振检查节省时间。并且，通过所述磁共振系统校准方法可以有效的避免了灵敏度校正序列的同反相位问题，以及T2*问题。
在一个实施例中，所述步骤S30包括：
S431，根据所述第二回波容积线圈信号与所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准；
S432，根据所述第一回波容积线圈信号与所述第二回波容积线圈信号进行主磁场匀场校准。
所述步骤S431和所述步骤S331相同。所述步骤S432和所述步骤S322相同。因此，通过所述磁共振系统校准方法可以进行一次扫描实现线圈灵敏度和主磁场匀场的同时校准，缩短了扫描时间，减少了校准耗时，有效的提高了校准扫描的效率，为磁共振检查节省时间。并且，通过所述磁共振系统校准方法可以有效的避免了灵敏度校正序列的同反相位问题，以及T2*问题。
在一个实施例中，在所述步骤S10中，所述三维双回波为三维低分辨率大视场角双回波梯度回波序列。
所述三维双回波序列为具有低分辨率、三维大视场角成像范围的梯度回波序列。通过在所述步骤S10中执行三维双回波序列实现磁共振扫描，并结合所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准，可以使得两幅成像对比更加精确，进而可以使得两幅成像的比较获得更加准确的校准。
在一个实施例中，在所述步骤S10中，所述三维双回波在不同的回波时间内水脂同相位。
所述三维双回波序列满足水脂同相位，不会在容积线圈和表面线圈的两幅成像中存在同反相位差异，进而可以使得两幅成像的比较得到正确的接收场分布。
在一个实施例中，一种磁共振系统成像方法，包括：控制磁共振系统执行三维双回波磁共振扫描；
在第一采集窗内，同时获取第一回波容积线圈信号、第一回波表面线圈信号；
在第二采集窗内，同时获取第二回波容积线圈信号以及第二回波表面线圈信号；
根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号对所述磁共振系统进行校准，所述校准包括线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准。
在一些实施例中，所述磁共振系统成像方法还包括控制校准后的磁共振系统执行成像序列，以获取扫描对象的磁共振信号，以及重建所述磁共振信号以获取目标图像。示例性地，可包括：
S40，经线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准后，对目标扫描部位进行定位，并利用成像序列激发所述目标扫描部位；
S50，采集所述成像序列对应的K空间数据，并根据所述K空间数据进行图像重建，获得所述目标扫描部位的磁共振图像。
在所述步骤S40中，通过所述磁共振系统校准方法进行了线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准后，可以使得通过所述磁共振系统成像方法得到的磁共振图像的亮度均匀性得到有效改善，进而为临床诊断的正确性提供保障。当经线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准后，可以通过所述磁共振系统对目标扫描部位(如人体的头、胸等部位)进行定位扫描。同时，所述磁共振系统执行成像序列进行磁共振扫描。并且，通过所述步骤S50采集所述三维双回波对应的K空间数据，并根据所述K空间数据进行图像重建，获得所述目标扫描部位更加准确的磁共振图像，更快的为临床诊断的正确性提供保障。可选地，成像序列可以是压脂肪序列、弥散加权成像序列、梯度回波序列或者自旋回波序列等。
在一个实施例中，一种磁共振系统包括扫描模块、信号采集模块以及校准模块。所述扫描模块用于激发三维双回波磁共振扫描。所述信号采集模块用于采集所述三维双回波对应的回波信号，获得第一回波容积线圈信号、第一回波表面线圈信号、第二回波容积线圈信号、第二回波表面线圈信号。所述校准模块用于根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准。
所述扫描模块包括磁体单元和射频发射线圈。所述磁体单元包括产生主磁场B0的主磁体和产生梯度场的梯度组件。所述梯度组件可在主磁场B0上沿X方向、Y方向、Z方向生成磁场梯度。所述梯度组件包括梯度电流放大器、梯度线圈、三个独立通道Gx、Gy、Gz。每个梯度放大器激发梯度线圈组中对应的梯度线圈，产生用于生成相应空间编码信号的梯度场，进而对磁共振信号进行空间选择定位。所述射频发射线圈用于向被测目标发射射频脉冲信号。通过所述扫描模块激发产生三维双回波序列。
所述信号采集模块包括射频接收线圈，用于接收磁共振信号。本申请中射频接收线圈包括容积线圈和表面线圈。所述容积线圈用于接收所述第一回波容积线圈信号与所述第二回波容积线圈信号。所述表面线圈用于接收所述第一回波表面线圈信号与所述第二回波表面线圈信号。在扫描区域内，通过容积线圈和表面线圈同时接收采集磁共振信号，即可同时获取所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号。
在一个实施例中，所述校准模块包括数据处理模块、线圈灵敏度校准模块以及主磁场匀场校准模块。所述数据处理模块用于处理所述信号采集模块采集的所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号，获得所述第一回波容积线圈信号对应的第一图像、所述第一回波表面线圈信号对应的第二图像、所述第二回波容积线圈信号对应的第三图像以及所述第二回波表面线圈信号对应的第四图像。所述线圈灵敏度校准模块，用于根据所述第一图像与所述第二图像进行线圈灵敏度校准，或者用于根据所述第三图像与所述第四图像进行线圈灵敏度校准。所述主磁场匀场校准模块，用于根据所述第二图像与所述第四图像进行主磁场匀场校准，或者用于根据所述第一图像与所述第三图像进行主磁场匀场校准。
所述数据处理模块用于处理所述信号采集模块(射频接收线圈)接收采集的所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号。通过所述数据处理模块将所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号填充到K空间中以生成多个K空间数据集。例如，容积线圈或表面线圈接受采集的信号经过相位编码形成多条K空间数据线而填充到相同的K空间。所述数据处理模块同时可以对K空间数据集进行傅里叶转换，对空间定位编码进行解码，获得磁共振的图像数据，重建出磁共振图像。因此，通过所述数据处理模块可以获得所述第一回波容积线圈信号对应的第一图像、所述第一回波表面线圈信号对应的第二图像、所述第二回波容积线圈信号对应的第三图像以及所述第二回波表面线圈信号对应的第四图像。
所述线圈灵敏度校准模块用于根据所述第一图像与所述第二图像进行线圈灵敏度校准。或者，所述线圈灵敏度校准模块用于根据所述第三图像与所述第四图像进行线圈灵敏度校准。根据所述第一图像和所述第二图像进行比较求得表面线圈相对于容积线圈的接收场的灵敏度分布图，并根据灵敏度分布图对表面线圈进行灵敏度校准。或者，根据所述第三图像与所述第四图像进行比较求得表面线圈相对于容积线圈的接收场的灵敏度分布图，并根据灵敏度分布图对表面线圈进行灵敏度校准。
所述主磁场匀场校准模块，用于根据两次回波中容积线圈信号对应的图像或两次回波中表面线圈信号对应的图像计算图像之间的相位差得到Phase Mapping图像，从而获得间接反映磁场强度的数值，进而通过调节电流进行主磁场匀场校准。也就是说，根据所述第二图像与所述第四图像，计算图像之间的相位差得到Phase Mapping图像，从而获得间接反映磁场强度的数值，进而通过调节电流进行主磁场匀场校准。或者根据所述第一图像与所述第三图像，计算图像之间的相位差得到Phase Mapping图像，从而获得间接反映磁场强度的数值，进而通过调节电流进行主磁场匀场校准。
所述磁共振系统还包括控制模块。控制模块可同时控制磁体单元、射频发射线圈、射频接收线圈等。控制模块可以为微控制器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、应用专用指令集处理器(ASIP)、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、微控制器单元、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)等中的一种或多种的组合。控制模块还可包括存储器，该存储器包括但不限于，硬盘、软盘、随机存储器、动态随机存储器、静态随机存储器、磁泡存储器、薄膜存储器、磁镀线存储器、相变存储器、闪速存储器、云盘等中的一种或多种的组合。
请参见图4，RF轴上的脉冲表示射频激发脉冲；Gspe表示层面方向的编码梯度，Gspoi1作为损毁梯度；Gpe表示相位方向的编码梯度；Gro表示读出频率方向的编码梯度；Adc表示信号采集窗；磁共振信号(RF signal)表示容积线圈或者表面线圈所采集到的信号；回波时间(time of echo，TE)表示每次RF激发到回波采集的间隔时间；dTE表示两个回波中心的时间间隔。在第一读出频率编码梯度Gro1前施加第一预散相梯度，在第一读出频率编码梯度Gro1后同样施加第二预散相梯度Gro2，两预散相梯度的零阶矩等于第一读出频率编码梯度Gro1零阶矩的一半。如上设计，使得磁共振信号的采集对准Gro的中心，信号强度达到最大。
在一个实施例中，在一个TR时间中进行一次RF(射频)激发，即一次序列扫描，采集两个回波图像。每个回波同时通过容积线圈和表面线圈进行采集。图中，两个有效回波之间的时间差为dTE，与两幅回波图像之间相位差的大小密切相关。其中，在对人体进行3D扫描时，dTE需要满足脂肪和水在两个回波中是同相的。通常情况下，水质子和脂肪质子的共振频率不同，则水质子横向磁化矢量和脂肪质子横向磁化矢量的相位关系处于不断变化中。本申请实施例中，通过设置合适的dTE，使得RF激发停止后，水质子横向磁化矢量和脂肪质子横向磁化矢量在回波信号采集时表现出相位相同的状态，即同相位，此时水质子信号和脂肪质子信号相加，避免在容积线圈和表面线圈采集信号的图像中存在相位差异。
如图5所示，为本公开实施例的扫描间内的磁共振系统结构原理简图。磁共振系统10位于扫描间101内，控制磁共振系统10的控制台20位于扫描间101外部。磁共振系统10可包括扫描设备102、与扫描设备102并列(并排)设置的支撑台103，扫描设备102用于对被扫描对象104进行医学成像，支撑台103用于摆放被扫描对象。控制台20可包括输入/输出设备105和控制器106等。医师在扫描间101外部可通过控制台20控制支撑台103相对扫描设备102的位置，如控制支撑台103靠近扫描设备102或者控制支撑台103远离扫描设备102。
扫描设备102包括一圆环形壳体，该壳体的圆环内侧部分形成的具有一定尺寸的孔腔结构，如图中的扫描腔1020。扫描腔1020的直径可大于或等于支撑台103在宽度方向的尺寸。
支撑台103可沿着前后方向和左右方向延伸，前后方向为支撑台103长度方向同时也对应第一方向，左右方向为支撑台103宽度方向同时也对应第二方向，被扫描对象104可被置于支撑台103的表面随支撑台103沿前后方向或者左右方向移动或者上下方向移动。在此实施例中，第二方向与孔腔的轴向方向垂直，第一方向为孔腔的轴向方向。可选地，被扫描对象在支撑台上可以是仰卧体位、左侧卧体位、左侧卧体位、俯卧体位等。可以理解的，本公开中的“支撑台”与“卧榻”、“扫描床”、“病床”、“支撑床”、“检查床”等表征支撑被扫描对象的结构可以表示相同的意思并可以进行替换。本公开中的第一方向为图中的“X”方向，第二方向为图中的“Y”方向，第三方向为图中的“Z”方向。
输入/输出设备105可以包括鼠标、键盘、操作杆、轨迹球以及显示器等人机交互设备。在一个实施例中，显示器可显示被扫描对象的身高、体重、年龄、成像部位、以及扫描设备的工作状态等。显示器的类型可以是阴极射线管(CRT)显示器、液晶显示器(LCD)、有机发光显示器(OLED)、等离子显示器等中的一种或几种的组合。
控制器106可以包括一个或多个处理器，用于接收扫描设备对被扫描对象的器官进行扫描产生的信号或者扫描设备、支撑台的工作状态信息。处理系统可包括微控制器、微处理器、精简指令集计算机(RISC)、应用专用集成电路(ASIC)、应用专用指令集处理器(ASIP)、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、微控制器单元、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、能够执行一个或多个功能的任何电路或处理器、或类似物等、或其任何组合。控制台20与支撑台103之间、控制台20与扫描设备102或控制器106与支撑台之间可通过连接一个光纤、局域网(Local AreaNetwork，LAN)、广域网(Wide Area Network，WAN)、公用网络、私人网络、专有网络、公共交换电话网(Public Switched Telephone Network，PSTN)、互联网、无线网络、虚拟网络、或者上述网络的任何组合进行通信。
如图6，为本申请一实施例的扫描设备102结构框图。示例性地，该扫描成像装置扫描设备102包括信号获取模块130、控制模块140、数据处理模块150和数据存储模块160。
信号获取模块130包括磁体单元131和射频单元132。磁体单元131主要包括产生主磁场B0的主磁体和产生梯度场的梯度组件。磁体单元132包含的主磁体可以是永磁体或超导磁体，梯度组件主要包含梯度电流放大器(AMP)、梯度线圈，梯度组件还可包含三个独立通道Gx、Gy、Gz，每个梯度放大器激发梯度线圈组中对应的一个梯度线圈，产生用于生成相应空间编码信号的梯度场，以对磁共振信号进行空间定位。
射频单元132主要包括射频发射线圈和射频接收线圈，射频发射线圈用于向受检者或人体发射射频脉冲信号，射频接收线圈用于接收从人体采集的磁共振信号，且根据功能的不同，组成射频单元132的射频线圈可分为容积线圈和局部线圈。在一个实施例中，容积线圈或局部线圈的种类可以是鸟笼形线圈、螺线管形线圈、马鞍形线圈、亥姆霍兹线圈、相控阵列线圈、回路线圈等。
控制模块140可同时控制包含磁体单元131和射频单元132的信号获取模块130、数据处理模块150。示例性地，控制模块140可接收信号获取模块130发送的信息或者脉冲参数；此外，控制模块140还可控制数据处理模块150的处理过程。
在一个实施例中，控制模块140还连接有包含脉冲序列发生器、梯度波形发生器、发射机和接收机等，在接受用户从控制台发出的指令后，控制信号获取模块130执行相应扫描序列。
数据处理模块150，可获取从受检者成像区域采集的K空间数据集，并重建该K空间数据集获取成像区域的磁共振图像。
在一个实施例中，控制模块140可产生三维双回波序列，并控制射频单元132中的容积线圈、梯度线圈执行该序列，以使得被扫描对象104目标部位的质子产生核自旋；如图4所示，在第一个间隔TE处，控制模块140控制射频单元132中的容积线圈和局部线圈同时接收被扫描对象104核自旋产生的磁共振信号，以分别产生第一回波容积线圈信号和第一回波表面线圈信号，图4中的第一个RF信号为第一回波表面线圈信号示意图。进一步地，在第一个间隔dTE处，控制模块140控制射频单元132中的容积线圈和局部线圈再次同时接收被扫描对象104核自旋产生的磁共振信号，以分别产生第二回波容积线圈信号和第二回波表面线圈信号，图4中的第二个RF信号为第二回波表面线圈信号示意图。
在一个实施例中，为了实现容积线圈和局部线圈同时接收过程中两者无相互耦合，局部线圈以直线方式接收，容积线圈以90°相位差的形式接收。进一步地，容积线圈和局部线圈还可分别匹配分立的前置放大器。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种磁共振系统校准方法，其特征在于，包括：
执行三维双回波磁共振扫描；
采集所述三维双回波对应的第一回波容积线圈信号、第一回波表面线圈信号、第二回波容积线圈信号以及第二回波表面线圈信号；
根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准；
容积线圈和表面线圈分别在第一采集窗内获取所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号，所述容积线圈和所述表面线圈分别在第二采集窗内获取所述第二回波容积线圈信号、所述第二回波表面线圈信号，所述第一采集窗与所述第二采集窗间隔设定时间。
2.如权利要求1所述的磁共振系统校准方法，其特征在于，包括：
根据所述第一回波容积线圈信号与所述第一回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准；
根据所述第一回波表面线圈信号与所述第二回波表面线圈信号进行主磁场匀场校准。
3.如权利要求1所述的磁共振系统校准方法，其特征在于，根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准，包括：
根据所述第一回波容积线圈信号与所述第一回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准；
根据所述第一回波容积线圈信号与所述第二回波容积线圈信号进行主磁场匀场校准。
4.如权利要求1所述的磁共振系统校准方法，其特征在于，根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准，包括：
根据所述第二回波容积线圈信号与所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准；
根据所述第一回波表面线圈信号与所述第二回波表面线圈信号进行主磁场匀场校准。
5.如权利要求1所述的磁共振系统校准方法，其特征在于，根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准，包括：
根据所述第二回波容积线圈信号与所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准；
根据所述第一回波容积线圈信号与所述第二回波容积线圈信号进行主磁场匀场校准。
6.如权利要求1所述的磁共振系统校准方法，其特征在于，在执行三维双回波磁共振扫描步骤中，所述三维双回波在不同的回波时间内水脂同相位。
7.一种磁共振系统成像方法，其特征在于，包括：
控制磁共振系统执行三维双回波磁共振扫描；
在第一采集窗内，同时获取第一回波容积线圈信号、第一回波表面线圈信号；
在第二采集窗内，同时获取第二回波容积线圈信号以及第二回波表面线圈信号；
根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号对所述磁共振系统进行校准，所述校准包括线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准；容积线圈和表面线圈分别在所述第一采集窗内获取所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号，所述容积线圈和所述表面线圈分别在第二采集窗内获取所述第二回波容积线圈信号、所述第二回波表面线圈信号，所述第一采集窗与所述第二采集窗间隔设定时间；
控制校准后的磁共振系统执行成像序列，以获取扫描对象的磁共振信号；
重建所述磁共振信号以获取目标图像。
8.如权利要求7所述的磁共振系统成像方法，其特征在于，水信号或者脂肪信号在第一采集窗和所述第二采集窗内的相位相同。
9.一种磁共振系统，其特征在于，包括：
扫描模块，用于执行三维双回波磁共振扫描；
信号采集模块，用于采集所述三维双回波对应的第一回波容积线圈信号、第一回波表面线圈信号、第二回波容积线圈信号以及第二回波表面线圈信号；
校准模块，用于根据所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号进行线圈灵敏度校准和主磁场匀场校准；容积线圈和表面线圈分别在第一采集窗内获取所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号，所述容积线圈和所述表面线圈分别在第二采集窗内获取所述第二回波容积线圈信号、所述第二回波表面线圈信号，所述第一采集窗与所述第二采集窗间隔设定时间。
10.如权利要求9所述的磁共振系统，其特征在于，所述校准模块包括：
数据处理模块，用于处理所述信号采集模块采集的所述第一回波容积线圈信号、所述第一回波表面线圈信号、所述第二回波容积线圈信号以及所述第二回波表面线圈信号，获得所述第一回波容积线圈信号对应的第一图像、所述第一回波表面线圈信号对应的第二图像、所述第二回波容积线圈信号对应的第三图像以及所述第二回波表面线圈信号对应的第四图像；
线圈灵敏度校准模块，用于根据所述第一图像与所述第二图像进行线圈灵敏度校准，或者用于根据所述第三图像与所述第四图像进行线圈灵敏度校准；
主磁场匀场校准模块，用于根据所述第二图像与所述第四图像进行主磁场匀场校准，或者用于根据所述第一图像与所述第三图像进行主磁场匀场校准。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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