CN113075598A - 磁共振系统的磁场分布检测方法、磁共振系统及成像方法 - Google Patents

磁共振系统的磁场分布检测方法、磁共振系统及成像方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种磁共振系统的磁场分布检测方法、磁共振成像方法及系统。所述磁共振系统的磁场分布检测方法包括：利用平面回波成像序列对参照体进行扫描，得到扫描k空间数据；对所述扫描k空间数据进行傅里叶变换后得到所述参照体的扫描场图；根据所述扫描场图，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；根据所述多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；根据所述球谐函数获得所述磁共振系统的磁场分布。

Description

磁共振系统的磁场分布检测方法、磁共振系统及成像方法
技术领域
本发明涉及磁共振成像技术领域，特别是涉及一种磁共振系统的磁场分布检测方法、磁共振系统及成像方法。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)可以对人体各部位多角度、多平面成像，具有高组织分辨率、空间分辨率、无放射损伤等有点，在医学上具有重要意义。平面回波成像(Echo Planar Imaging，EPI)是目前MRI较快速的成像技术之一，其在回波链中使用了正负两种频率编码梯度采集数据，编码速度快速提高，利用单次激发的EPI序列在数十毫秒内即可完成一幅图像采集。然而，在MR成像时，相位信息不可避免地受到噪声、涡流、运动、温度、静磁场的不均匀问题和漂移现象以及不同成分造成的化学位移等多种因素的干扰，从而使相位信息失真。尤其在EPI成像中，由于不准确的采集时序、主磁场的不均匀性、开关梯度场产生的涡流效应以及被检对应的运动，导致采集的奇、偶回拨之间出现相位移动，经傅里叶变换后，重建的平面回波图像在相位编码方向存在奈奎斯特鬼影(NyquistGhost)，也称为N/2鬼影，使得最终成像中各组织轮廓界限不清楚，不利于快速准确地诊断病灶位置。
发明内容
基于此，有必要针对因不能快速准确地诊断病灶位置的问题，提供一种磁共振系统的磁场分布检测方法、磁共振系统成像方法及系统。
本发明提供了一种磁共振系统的磁场分布检测方法，包括：
利用平面回波成像序列对参照体进行扫描，得到扫描k空间数据；
对所述扫描k空间数据进行傅里叶变换后得到所述参照体的扫描图像；
根据所述参照体的模拟场图和所述扫描场图，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；
根据所述多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；
根据所述空间场分布的球谐函数计算得到成像空间场分布。
在其中一个实施例中，所述根据所述多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移，确定空间场分布的球谐函数，包括：
根据每一所述被标记位置在相位编码方向上的位移，计算所述被标记位置处的磁场不均匀性；
根据每一所述被标记位置处的磁场不均匀性，确定所述空间场分布的球谐函数。
在其中一个实施例中，所述被标记位置在相位编码方向上的位移与所述被标记位置处的磁场不均匀性呈线性关系。
在其中一个实施例中，所述根据所述扫描图像，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移，包括：
将参照体的标记轮廓的中心和所述扫描场图的中心对齐；
利用模式识别算法识别每一所述被标记位置在相位编码方向上的位移。
在其中一个实施例中，所述参照体为三维物体，且多个标记分布在参照体的不同层面，所述磁共振系统的磁场分布为不同层面的磁场分布的组合。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种磁共振系统成像方法，所述磁共振系统包括超导磁体，所述方法包括：
获取所述磁共振系统的磁场分布；
根据所述磁场分布校正所述超导磁体的电流，以得到所述超导磁体形成磁场的均匀性改善；
利用成像序列激发目标对象，以获取成像信号；以及
重建所述成像信号以获得目标对象的磁共振图像；
所述磁场分布通过如下方式获取：
对参照体进行扫描，得到预扫描信号，所述参照体上设置多个标记；
对所述预扫描信号进行重建得到所述参照体的预扫描图像；
根据所述预扫描图像，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；
根据所述多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；
根据所述球谐函数，获得所述磁共振系统的磁场分布。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种磁共振系统成像方法，包括：
获取所述磁共振系统的磁场分布；
利用成像序列激发目标对象，以获取成像信号；
重建所述成像信号以获得目标对象的磁共振图像；以及
根据所述磁场分布对磁共振图像进行校正，获取校正的磁共振图像；
所述磁场分布通过如下方式获取：
对参照体进行预扫描，得到预扫描信号，所述参照体上设置多个标记；
对所述预扫描信号进行重建得到所述参照体的预扫描图像；
根据所述预扫描图像，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；
根据所述多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；
根据所述球谐函数，获得所述磁共振系统的磁场分布。
在其中一个实施例中，根据所述磁场分布对磁共振图像进行校正，获取校正的磁共振图像，包括：
根据所述磁场分布，确定所述磁共振图像中每个像素点的位移；
根据每个像素点的位移对所述磁共振图像进行校正，以获取校正的磁共振图像。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种磁共振成像系统，包括：
超导磁体，环绕形成孔腔，所述孔腔形成容纳空间；
梯度线圈，设置在所述孔腔内，并用于执行梯度脉冲序列以分别形成沿读出方向的梯度场、相位编码方向的梯度场和选层方向的梯度场；
射频发射线圈，设置在所述孔腔内，并用于执行射频脉冲序列以形成射频场；
射频接收线圈，用于接收磁共振信号；
控制器，分别连接所述梯度线圈、所述射频发射线圈以及所述射频接收线圈，并用于控制所述梯度线圈和所述射频发射线圈对参照体进行预扫描，得到预扫描信号，所述参照体上设置多个标记；对所述预扫描信号进行重建得到所述参照体的预扫描图像；根据所述预扫描图像，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；根据所述多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；以及，根据所述球谐函数，获得所述磁共振系统的磁场分布。
在其中一个实施例中，所述控制器还用于根据所述磁场分布校正所述超导磁体的电流，以得到所述超导磁体形成磁场的均匀性改善。
综上，本发明提供了一种磁共振系统的磁场分布检测方法、磁共振系统成像方法及系统。所述磁共振系统的磁场分布检测包括：利用平面回波成像序列对参照体进行扫描，得到扫描k空间数据；对所述扫描k空间数据进行傅里叶变换后得到所述参照体的扫描场图；根据所述扫描图像，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；根据所述多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；最后根据所述球谐函数，获得所述磁共振系统的磁场分布。可以理解，利用EPI技术成像时，一次射频脉冲激发采集多个梯度回波，因此EPI技术可快速获取图像边界轮廓的变化，然后根据图像边界轮廓的变化求取图像边缘场分布，进一步的通过球谐展开可以得到空间内的球谐系数，进而可以计算空间各处的磁场不均匀性，以使后续可根据空间各处的磁场不均匀性进行校准，得到精确的磁共振图像，实现磁共振图像的快速准确测量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种磁共振系统的磁场分布检测方法的流程示意图；
图2为不均匀场中平面回波成像序列的示意图；
图3为本发明实施例提供的参照体的轮廓在相位编码方向上的位移示意图；
图4为示例性球谐函数；
图5为本发明实施例提供的涡流场中平面回波成像序列的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种核磁成像系统的电气结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种核磁成像系统的工作原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明提出一种磁共振系统的磁场分布检测，其能够快速获取磁共振系统的磁场分布，该方法包括：首先，对参照体进行预扫描，得到预扫描信号，该参照体上设置多个标记；对预扫描信号进行重建得到参照体的预扫描图像；根据预扫描图像，获取参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移，该位移也可称之为“偏移”、“形变”或者“畸变”，该位移由于磁场分布的不均匀产生；根据多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；根据球谐函数，获得磁共振系统的磁场分布。
在一些实施例中，参照体为三维物体，且多个标记分布在参照体的不同层面。可对参照体的每一层面执行预扫描，对每一层的预扫描信号分别进行重建得到参照体的多个层面的预扫描图像；根据多个层面的预扫描图像，获取参照体中的每一层面被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；根据每一层面被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定每一层面对应的空间场分布的球谐函数；根据球谐函数，获得每一层面的磁共振系统的磁场分布。进一步地，组合每一层面的磁共振系统的磁场分布可得到三维空间的磁场分布。
在一些实施例中，参照体可以选择为球形水模，对参照体进行预扫描可包括：利用平面回波成像(Echo Planar Imaging，EPI)序列对参照体进行预扫描。相较于现有技术中使梯度回波序列(gradient recalled echo)，本发明中使用EPI序列获取磁场分布，可提高磁场分布的测量速度。
在一些实施例中，对参照体进行预扫描可包括：首先对参照体施加一产生涡流场的梯度脉冲，随后在梯度脉冲施加后施加EPI序列，以产生预扫描信号。可选地，梯度脉冲可以施加在选层梯度方向上，通过预扫描信号获得磁共振系统的磁场分布。进一步地，通过磁场分布可获取选层梯度方向上的涡流场分布。本实施例中，对于产生涡流场的梯度脉冲的施加方向并没有具体限制，在其他实施例中，梯度脉冲还可以施加在频率编码梯度方向、读出频率编码梯度方向上，通过磁场分布可获取频率编码梯度、读出频率编码梯度的涡流场分布。
基于同一发明构思，本发明提出一种磁共振系统成像方法，磁共振系统包括超导磁体，该方法包括：
利用前述方法获取磁共振系统的磁场分布；
根据磁场分布校正超导磁体的电流，以得到超导磁体形成磁场的均匀性改善；
利用成像序列激发目标对象，以获取成像信号；以及
重建成像信号以获得目标对象的磁共振图像。
在一个实施例中，超导磁体包括超导线圈和梯度线圈，磁共振装置内的成像磁场由超导线圈和梯度线圈产生。具体地，以X轴为例，超导和梯度线圈产生的实际磁场强度可以表示为：
B0＝B′00+GX+aX2+cX3。
式中，以B0表示磁场分布；B′00表示零阶项；GX表示一阶项；aX2表示二阶项；cX3表示三阶项。需要说明的是，此处对磁场强度的表示只展开到三阶项，由于更高阶的项对于图像效果影响比较小，且需要更加复杂的主动匀场线圈，因此实际中高阶一般通过被动匀场来实现的，此处不再展开。
以B00表示目标成像磁场，所述目标成像磁场为后续进行校正的标准，以X轴为例实际的成像磁场校正量可以表示为：
Δ＝(B′00-B00)+GX+aX2+cX3
其中B′00-B00为均匀项偏差，GX为线性线偏差，磁场强度aX2+cX3为高阶偏差。本实施例可以通过不同的校正对象以及不同的方法实现对上述均匀偏差、线性偏差或高阶偏差的校正。
在一个实施例中以调整梯度线圈中电流大小为例进行说明，根据所述成像磁场校正量修改编码梯度，校正磁共振信号的K空间轨迹。具体地，根据G计算出需要改变的电流大小，进一步地在计算出梯度线圈对应的电流，以实现线性项偏差的校正。在另一个实施例中，还可以根据成像磁场校正量获得所述匀场线圈的电流调整量，根据所述匀场线圈的电流调整量改变匀场线圈内的电流，以实现线性项偏差以及高阶项偏差的校正。在另一个实施例中，还可以根据成像磁场校正量获得主成像磁场漂移补给线圈的电流调整量，根据所述主成像磁场漂移补给线圈的电流调整量改变主成像磁场漂移补给线圈内的电流，以实现均匀项偏差的校正。
基于同一发明构思，本发明提出一种磁共振系统成像方法，其包括：
获取所述磁共振系统的磁场分布；
利用成像序列激发目标对象，以获取成像信号；
重建所述成像信号以获得目标对象的磁共振图像；以及
根据所述磁场分布对磁共振图像进行校正，获取校正的磁共振图像。
在一些实施例中，根据所述磁场分布对磁共振图像进行校正，获取校正的磁共振图像，包括：根据所述磁场分布，确定所述磁共振图像中每个像素点的位移；根据每个像素点的位移对所述磁共振图像进行校正，以获取校正的磁共振图像。
为了便于更好的理解本方案，下面举例详细说明如何获取磁共振系统的磁场分布。
请参见图1，本发明实施例提供了一种磁共振系统的磁场分布检测方法，包括：
步骤S110，利用平面回波成像序列对参照体进行扫描，得到扫描k空间数据；
步骤S120，对所述扫描k空间数据进行傅里叶变换后得到所述参照体的扫描场图；
步骤S130，根据所述扫描图像，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；
步骤S140，根据所述多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；
步骤S150，根据所述球谐函数，获得所述磁共振系统的磁场分布。
本实施例中，所述平面回波成像序列可以是梯度回波EPI序列、自旋回波EPI序列或反转恢复EPI序列的任一种。
图2为EPI序列示意图，RF、Gss、Gpe、Gro和Sig分别为射频脉冲、选层梯度、相位编码、读出编码和回波信号，α为脉冲翻转角，平面回波成像中采集的K空间数据采用读出梯度正负极性交替连续采集，以此实现快速成像的效果。K空间数据信号在读出梯度的平台期采集。可以理解，利用EPI技术成像时，一次射频脉冲激发采集多个梯度回波，因此EPI技术可快速获取图像边界轮廓的变化，然后根据图像边界轮廓的变化求取图像边缘场分布，进一步的通过球谐展开可以得到空间内的球谐系数，进而可以计算空间各处的磁场不均匀性，以使后续可根据空间各处的磁场不均匀性进行校准，得到精确的磁共振图像，实现磁共振图像的快速准确测量。
在其中一个实施例中，所述根据所述多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移，确定空间场分布的球谐函数，包括：
根据每一所述被标记位置在相位编码方向上的位移，计算所述被标记位置处的磁场不均匀性；
根据每一所述被标记位置处的磁场不均匀性，确定所述空间场分布的球谐函数。
可以理解，磁场不均匀性会导致EPI图像产生形变(在相位编码方向)，且图像在相位编码方向的位移与磁场不均匀有关，两者可大致呈线性关系：
Figure BDA0002354958590000101
式(1)中，ΔB为空间任意一点的磁场不均匀性，tesp为回波间隔时间，Gy为相位编码梯度，τy为相位编码步进，Δy为所述标记位置在相位编码方向的位移，Gyτy为每次相位编码梯度变化量的零阶矩。因而，已知EPI图像的形变量，便可以求取空间位置的场不均匀性，进而根据磁场不均匀性，确定所述空间场分布的球谐函数。
在其中一个实施例中，在所述扫描场图中，多个所述标记位置位于所述被检测体平面成像的截面图案的轮廓边界上。
可以理解，所述标记位置位于所述被检测体平面成像的截面图案的轮廓边界上时，便于根据所述被检测体平面成像的截面图案确定标记位置的在相位编码方向上的位移，因此。此外，所述标记位置还可以位于所述被检测平面成像的截面图案中的任意位置，本实施例并不对其位置进行限定。
在其中一个实施例中，所述根据所述扫描图像，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移，包括：
将所述参照体的标记轮廓的中心和所述扫描场图的中心对齐；
利用模式识别算法识别每一所述被标记位置在相位编码方向上的位移。
如图3所示，测量时，参照体的轮廓边界为圆或其它已知形状的边界，将参照体中心与磁体中心对齐。参照体实际的轮廓，即所述模拟场图如图3中虚线图案所示，采用EPI序列采集时，由于磁场的不均匀性等因素，采集的EPI图像如图3中实线图案所示。可见，由于磁场的不均性，EPI图形轮廓在编码方向上产生位移。
图3中，边界各点在编码方向上产生方向的位移可通过下面公式得到：
Δy＝Y′n-Yn (2)
根据公式(1)和(2)，可以得到轮廓上各点的磁场不均性。进一步的，通过该方法可以得到空间内多个层面的场不均匀性。
进一步的，请参见图4，可通过球谐系数展开，采用得到的磁场分布可以得到空间场分布的球谐系数Anm和Bnm：
Figure BDA0002354958590000111
其中，所述R为展开的球面的半径，r、θ和
Figure BDA0002354958590000112
为球坐标，
Figure BDA0002354958590000113
为伴随勒让德函数，n为阶数，m为绝对值小于或等于n的整数。
本实施例中，根据轮廓上各点的磁场不均性，求解球谐系数Anm和Bnm，确定磁场不均性方程。然后求取空间中任意一点的场分布最后根据确定的实际磁场确定建所述参照体的磁共振图像，提高磁共振图像的准确性。
此外，涡流场也为磁场不均匀性的一种，因此本发明提供的方法也可以用来评估梯度产生的涡流场，平面回波成像序列如图5所示，图5中前面的梯度G为测试梯度，在梯度施加的上升沿和下降沿会产生涡流场，该场会影响后续的EPI序列采集。由图5中的梯度产生的涡流会造成磁场的不均匀性，通过测量的EPI序列k空间的扫描图像和已知边界的模体，通过公式(2)，可以得到由于涡流造成的图像位移。进一步，通过公式(1)可以得到涡流造成的磁场不均匀性，进而通过公式(3)的到涡流场的空间球谐系数，进而求取空间内各处的磁场分布。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种磁共振成像系统，请参见图6，所述磁共振成像系统包括扫描设备610和处理器620，其可执行前述如图1所示的方法或者如图2所示的序列。扫描设备610可包括超导磁体、梯度线圈以及射频线圈等主要部件。超导磁体可环绕形成孔腔，该孔腔形成容纳空间，超导磁体可以在成像过程期间创建静磁场B0。梯度线圈设置在所述孔腔内，可以包括X线圈，Y线圈和/或Z线圈(图中未示出)。在一些实施例中，Z线圈可以基于圆形(Maxwell)线圈来设计，而X线圈和Y线圈可以基于鞍形(Golay)线圈配置来设计。这三组线圈可执行梯度脉冲序列生成被用于位置编码的三个不同的磁场，例如，梯度线圈可执行梯度脉冲序列以分别形成沿读出方向的梯度场、相位编码方向的梯度场和选层方向的梯度场，以对信号进行读出编码、相位编码和选层方向编码。射频线圈可以包括射频发射线圈和射频接收线圈，其中，射频发射线圈执行射频脉冲序列用于向/从感兴趣的对象发射RF信号；射频接收线圈用于接收感兴趣的对象激发的磁共振信号。RF线圈可被分类为容积线圈和局部线圈。在本申请的一些实施例中，容积线圈可以包括鸟笼线圈，横电磁线圈，表面线圈，马鞍形线圈等。在本申请的一些实施例中，局部线圈可以包括鸟笼线圈，螺线管线圈，马鞍形线圈，柔性线圈等。处理器620可包括控制器和显示器。控制器可从/向扫描设备610接收或发送信息。根据本申请的一些实施例，控制器可从显示器接收由例如用户提供的命令，并根据收到的命令来调节超导磁体、梯度线圈以及射频线圈以拍摄感兴趣对象的图像。控制器可处理接收自不同模块的不同种类的信息。
可以理解，磁共振的每一个信号都含有射频线圈的信息，因此需要对磁共振信号进行空间定位编码，即频率编码和相位编码。磁共振接收线圈采集到的MR信号实际是带有空间编码信息的无线电波，属于模拟信号而非数字信息，需要经过模数转换(analog-digital conversion，ADC)变成数字信息，后者被填充至K空间，成为数字数据点阵。可见K空间与磁共振信号的空间定位息息相关。磁共振成像的基本过程主要包括如图7所示的步骤，射频激发产生的脉冲信号，通过空间编码，射频线圈即可采集到具有空间定位编码信息的MR信号，这些MR信号原始数据组成的填充空间即是K空间。对K空间的数据进行傅里叶变换，就能对原始数据中的空间定位编码信息进行解码，分解出不同频率、相位和幅度的MR信号，不同的频率和相位代表不同的空间位置，而幅度则代表MR信号强度，把不同的频率、相位及信号强度的MR数字信息分配到相应的像素中，就得到了MR图像数据，即重建出MR图像。
在一个实施例中，控制器分别连接梯度线圈、射频发射线圈以及射频接收线圈，并用于控制梯度线圈和射频发射线圈对参照体进行预扫描，得到预扫描信号，该参照体上设置多个标记；对预扫描信号进行重建得到参照体的预扫描图像；根据预扫描图像，获取参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；根据多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；以及，根据所述球谐函数，获得磁共振系统的磁场分布。
在一个实施例中，控制器可根据磁场分布校正超导磁体的电流，以得到超导磁体形成磁场的均匀性改善。
在一个实施例中，控制器可控制扫描设备610执行成像序列激发目标对象，以获取成像信号；处理器620可重建成像信号以获得目标对象的磁共振图像，并根据磁场分布对磁共振图像进行校正，获取校正的磁共振图像。示例性地，可根据磁场分布，确定磁共振图像中每个像素点的位移；根据每个像素点的位移对磁共振图像进行校正，以获取校正的磁共振图像。
本实施例中，所述平面回波成像序列可以是梯度回波EPI序列、自旋回波EPI序列或反转恢复EPI序列的任一种。
EPI序列包括RF、Gss、Gpe、Gro和Sig，平面回波成像中采集的K空间数据采用读出梯度正负极性交替连续采集，以此实现快速成像的效果。K空间数据信号在读出梯度的平台期采集。可以理解，利用EPI技术成像时，一次射频脉冲激发采集多个梯度回波，因此EPI技术可快速获取图像边界轮廓的变化，然后根据图像边界轮廓的变化求取图像边缘场分布，进一步的通过球谐展开可以得到空间内的球谐系数，进而可以计算空间各处的磁场不均匀性，以使后续可根据空间各处的磁场不均匀性进行校准，得到精确的磁共振图像，实现磁共振图像的快速准确测量。
在其中一个实施例中，处理器620根据所述多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移，确定空间场分布的球谐函数，具体为：
根据每一所述被标记位置在相位编码方向上的位移，计算所述被标记位置处的磁场不均匀性；
根据每一所述被标记位置处的磁场不均匀性，确定所述空间场分布的球谐函数。
可以理解，磁场不均匀性会导致EPI图像产生形变(在相位编码方向)，且图像在相位编码方向的位移Δy与磁场不均匀性ΔB有关，二者约呈线性关系，即，标记位置在相位编码方向的位移越大，说明该空间点处的磁场越不均匀。具体如上述公式(1)所示，图像在相位编码方向的位移Δy等于磁场不均匀性ΔB与每次相位编码梯度变化量的零阶矩Gyτy的比值。因而，已知EPI图像的形变量，便可以求取空间位置的场不均匀性，进而根据磁场不均匀性，确定所述空间场分布的球谐函数。
可以理解，当所述标记位置位于所述被检测体平面成像的截面图案的轮廓边界上时，便于根据所述被检测体平面成像的截面图案确定标记位置的在相位编码方向上的位移，因此在其中一个实施例中，在所述扫描场图中，多个所述标记位置位于所述被检测体平面成像的截面图案的轮廓边界上。此外，所述标记位置还可以位于所述被检测平面成像的截面图案中的任意位置。
本实施例边界各点在编码方向上产生方向的位移，约等于EPI图像中参考体的轮廓与已知的所述参照体的轮廓边界在编码方向上的差值，具体计算方式可参见上述公式(2)。在获取边界各点在编码方向上产生方向的位移之后，再根据在相位编码方向的位移与磁场不均匀之间的关系，可以得到轮廓上任一点的磁场不均性。进一步的，通过该方法可以得到空间内多个层面的场不均匀性。
在其中一个实施方例中，数据处理装置620根据计算得到的轮廓上各点的磁场不均性，求解球谐系数Anm和Bnm。具体可将多个已知球坐标和该坐标点出的磁场不均性ΔB代入空间场分布的球谐函数，进而求解球谐系数Anm和Bnm，进而确定空间场分布的球谐函数。其中，所述空间场分布的球谐函数为
Figure BDA0002354958590000151
其中，所述R为展开的球面的半径，Anm和Bnm为球谐系数，r、θ和
Figure BDA0002354958590000152
为球坐标，
Figure BDA0002354958590000153
为伴随勒让德函数，n为阶数，m为绝对值小于或等于n的整数。
然后，根据确定的空间场分布的球谐函数，可以计算出k空间内任一点的磁场不均性，以及根据施加的磁场和任一点的磁场不均性确定该点的实际磁场，最后根据确定的实际磁场确定建所述参照体的磁共振图像，提高磁共振图像的准确性。
综上，本发明提供了一种磁共振系统的磁场分布检测方法、磁共振系统成像方法及系统。所述磁共振系统的磁场分布检测包括：利用平面回波成像序列对参照体进行扫描，得到扫描k空间数据；对所述扫描k空间数据进行傅里叶变换后得到所述参照体的扫描场图；根据所述参照体的模拟场图和所述扫描场图，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；根据所述多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；根据所述空间场分布的球谐函数计算得到成像k空间数据，并根据所述成像k空间数据构建所述参照体的磁共振图像。可以理解，利用EPI技术成像时，一次射频脉冲激发采集多个梯度回波，因此EPI技术可快速获取图像边界轮廓的变化，然后根据图像边界轮廓的变化求取图像边缘场分布，进一步的通过球谐展开可以得到空间内的球谐系数，进而可以计算空间各处的磁场不均匀性，以使后续可根据空间各处的磁场不均匀性进行校准，得到精确的磁共振图像，实现磁共振图像的快速准确测量。
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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种磁共振系统的磁场分布检测方法，其特征在于，包括：
利用平面回波成像序列对参照体进行扫描，得到扫描k空间数据；
对所述扫描k空间数据进行傅里叶变换后得到所述参照体的扫描图像；
根据所述扫描图像，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；
根据所述多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；
根据所述球谐函数，获得所述磁共振系统的磁场分布。
2.如权利要求1所述的磁共振系统的磁场分布检测方法，其特征在于，所述根据所述多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移，确定空间场分布的球谐函数，包括：
根据每一所述被标记位置在相位编码方向上的位移，计算所述被标记位置处的磁场不均匀性；
根据每一所述被标记位置处的磁场不均匀性，确定所述空间场分布的球谐函数。
3.如权利要求2所述的磁共振系统的磁场分布检测方法，其特征在于，所述被标记位置在相位编码方向上的位移与所述被标记位置处的磁场不均匀性呈线性关系。
4.如权利要求3所述的磁共振系统的磁场分布检测方法，其特征在于，所述根据所述扫描图像，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移，包括：
将所述参照体的标记轮廓的中心和所述扫描图像的中心对齐；
利用模式识别算法识别每一所述被标记位置在相位编码方向上的位移。
5.如权利要求1所述的磁共振系统的磁场分布检测方法，其特征在于，所述参照体为三维物体，且多个标记分布在参照体的不同层面，所述磁共振系统的磁场分布为不同层面的磁场分布的组合。
6.一种磁共振系统成像方法，其特征在于，所述磁共振系统包括超导磁体，所述方法包括：
获取所述磁共振系统的磁场分布；
根据所述磁场分布校正所述超导磁体的电流，以得到所述超导磁体形成磁场的均匀性改善；
利用成像序列激发目标对象，以获取成像信号；以及
重建所述成像信号以获得目标对象的磁共振图像；
所述磁场分布通过如下方式获取：
对参照体进行扫描，得到预扫描信号，所述参照体上设置多个标记；
对所述预扫描信号进行重建得到所述参照体的预扫描图像；
根据所述预扫描图像，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；
根据所述多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；
根据所述球谐函数，获得所述磁共振系统的磁场分布。
7.一种磁共振系统成像方法，其特征在于，包括：
获取所述磁共振系统的磁场分布；
利用成像序列激发目标对象，以获取成像信号；
重建所述成像信号以获得目标对象的磁共振图像；以及
根据所述磁场分布对磁共振图像进行校正，获取校正的磁共振图像；
所述磁场分布通过如下方式获取：
对参照体进行预扫描，得到预扫描信号，所述参照体上设置多个标记；
对所述预扫描信号进行重建得到所述参照体的预扫描图像；
根据所述预扫描图像，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；
根据所述多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；
根据所述球谐函数，获得所述磁共振系统的磁场分布。
8.如权利要求7所述的磁共振系统成像方法，其特征在于，根据所述磁场分布对磁共振图像进行校正，获取校正的磁共振图像，包括：
根据所述磁场分布，确定所述磁共振图像中每个像素点的位移；
根据每个像素点的位移对所述磁共振图像进行校正，以获取校正的磁共振图像。
9.一种磁共振成像系统，其特征在于，包括：
超导磁体，环绕形成孔腔，所述孔腔形成容纳空间；
梯度线圈，设置在所述孔腔内，并用于执行梯度脉冲序列以分别形成沿读出方向的梯度场、相位编码方向的梯度场和选层方向的梯度场；
射频发射线圈，设置在所述孔腔内，并用于执行射频脉冲序列以形成射频场；
射频接收线圈，用于接收磁共振信号；
控制器，分别连接所述梯度线圈、所述射频发射线圈以及所述射频接收线圈，并用于控制所述梯度线圈和所述射频发射线圈对参照体进行预扫描，得到预扫描信号，所述参照体上设置多个标记；对所述预扫描信号进行重建得到所述参照体的预扫描图像；根据所述预扫描图像，获取所述参照体中的多个被标记位置在相位编码方向上分别对应的位移；根据所述多个被标记位置分别在相位编码方向上的位移，确定空间场分布的球谐函数；以及，根据所述球谐函数，获得所述磁共振系统的磁场分布。
10.如权利要求9所述的磁共振成像系统，其特征在于，所述控制器还用于根据所述磁场分布校正所述超导磁体的电流，以得到所述超导磁体形成磁场的均匀性改善。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113030813A (zh) * 2021-02-26 2021-06-25 厦门大学 一种磁共振t2定量成像方法及系统
CN114089240A (zh) * 2021-11-05 2022-02-25 深圳市联影高端医疗装备创新研究院 磁共振检测方法及装置、磁共振成像系统和存储介质

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01218436A (ja) * 1988-02-25 1989-08-31 Hitachi Ltd Ｍｒダイナミツクイメージング方法
US20050033156A1 (en) * 2003-07-08 2005-02-10 Gunnar Kruger Method and magnetic resonance tomography apparatus for correcting changes in the basic magnetic field
CN1643392A (zh) * 2002-01-31 2005-07-20 伦敦大学学院 磁共振成像
CN101711126A (zh) * 2007-06-14 2010-05-19 株式会社日立医药 磁共振成像装置及由倾斜磁场引起的误差修正方法
US20150054510A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 Stephan Biber Patient-Adaptive B0 Homogenization of MR Systems Using Different Types of Shim Coils
CN104635187A (zh) * 2015-02-28 2015-05-20 深圳先进技术研究院 磁共振系统的自适应有源自动匀场方法和系统
WO2015077428A1 (en) * 2013-11-22 2015-05-28 Yale University Single-echo imaging with nonlinear magnetic gradients
US20150355306A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Siemens Aktiengesellschaft Method and magnetic resonance apparatus for generating a parameter map to compensate local inhomogeneities in the basic magnetic field
US20160274205A1 (en) * 2015-03-19 2016-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for magnetic resonance imaging
US20180095153A1 (en) * 2016-09-23 2018-04-05 Toshiba Medical Systems Corporation Magnetic resonance imaging apparatus and image analysis apparatus

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01218436A (ja) * 1988-02-25 1989-08-31 Hitachi Ltd Ｍｒダイナミツクイメージング方法
CN1643392A (zh) * 2002-01-31 2005-07-20 伦敦大学学院 磁共振成像
US20050033156A1 (en) * 2003-07-08 2005-02-10 Gunnar Kruger Method and magnetic resonance tomography apparatus for correcting changes in the basic magnetic field
CN101711126A (zh) * 2007-06-14 2010-05-19 株式会社日立医药 磁共振成像装置及由倾斜磁场引起的误差修正方法
US20150054510A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 Stephan Biber Patient-Adaptive B0 Homogenization of MR Systems Using Different Types of Shim Coils
CN104422915A (zh) * 2013-08-21 2015-03-18 西门子公司 用匀场线圈用于磁共振系统的患者适应的b0均匀化方法
WO2015077428A1 (en) * 2013-11-22 2015-05-28 Yale University Single-echo imaging with nonlinear magnetic gradients
US20150355306A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Siemens Aktiengesellschaft Method and magnetic resonance apparatus for generating a parameter map to compensate local inhomogeneities in the basic magnetic field
CN104635187A (zh) * 2015-02-28 2015-05-20 深圳先进技术研究院 磁共振系统的自适应有源自动匀场方法和系统
US20160274205A1 (en) * 2015-03-19 2016-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for magnetic resonance imaging
US20180095153A1 (en) * 2016-09-23 2018-04-05 Toshiba Medical Systems Corporation Magnetic resonance imaging apparatus and image analysis apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘造: "核磁共振自动化方法的研究与实现", 《中国博士学位论文全文数据库 基础科学辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113030813A (zh) * 2021-02-26 2021-06-25 厦门大学 一种磁共振t2定量成像方法及系统
CN114089240A (zh) * 2021-11-05 2022-02-25 深圳市联影高端医疗装备创新研究院 磁共振检测方法及装置、磁共振成像系统和存储介质

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