CN113197566A - 一种便携式核磁共振检测系统的体内定位方法、装置、计算机设备及核磁共振检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及核磁共振成像技术领域，公开了一种便携式核磁共振检测系统的体内定位方法、装置、计算机设备及核磁共振检测系统，即在系统矫正阶段，可将系统的检测空间划分为在主射频线圈的中心轴方向上依次相连的多个子空间，然后在所述中心轴方向上移动校准模体，使校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同，并针对每次移动通过带有对应不同翻转角的饱和脉冲的多个Sat‑CPMG核磁共振序列扫描获取对应的回波信号，然后基于所有回波信号求解得到空间编码矩阵，最后在测量阶段应用该空间编码矩阵和通过所述多个Sat‑CPMG核磁共振序列扫描获取的所有回波信号，确定出各个子空间所产生的核磁共振信号，从而实现简化扫描定位过程和缩短耗时的体内定位目的。
Description
技术领域
本发明属于核磁共振成像技术领域，具体而言，涉及磁共振频谱仪技术，特别地涉及一种便携式核磁共振检测系统的体内定位方法、装置、计算机设备及核磁共振检测系统。
背景技术
便携式核磁共振检测设备,是NMR(Nuclear Magnetic Resonance，核磁共振)技术的又一创新发展,其作为传统大型常规NMR设备的一种补充和扩展,具有低场强、体积小、便携移动、安全无辐射和易操作等特点,该检测设备可以被推至重症监护室(ICU，IntensiveCare Unit)、手术室、急诊室或常规病房,并在患者病床旁进行检查,为临床提供高效和准确的诊断资料,帮助他们及时了解病人的病情变化,采取合理的治疗方案,降低因搬运患者带来的不便,有效地规避了意外医疗风险及不良事件的发生,扩展了NMR临床上的检查应用范围。
由于便携式核磁共振检测系统不像大型核磁共振设备一样具有空间定位的梯度系统(其在传统核磁共振系统中负责空间定位，即在核磁共振系统中有三组不同的梯度线圈来实现X、 Y和Z三个方向的梯度磁场，进而利用梯度系统进行空间定位)，使得便携式核磁共振检测设备在体内的定位一直是一个难题。
目前主要是利用运动装置辅助进行定位的方法，该方法在每次扫描时都需要移动磁体，使得一次测试需要多次移动才能实现空间定位，得到测试结果，导致扫描定位过程复杂，并且耗时很长。
发明内容
为了解决现有便携式核磁共振检测系统在利用运动装置辅助进行定位时，存在扫描定位过程复杂和耗时很长的问题，本发明目的在于提供一种便携式核磁共振检测系统的体内定位方法、装置、计算机设备、核磁共振检测系统及计算机可读存储介质。
第一方面，本发明提供了一种便携式核磁共振检测系统的体内定位方法，包括：
将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈的中心轴方向上依次相连的多个子空间；
针对处于所述检测空间中且占据所述多个子空间的待测模体，构建应用CPMG核磁共振序列脉冲采集获取的回波信号S与所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号具有如下体内定位关系：
S＝A*X＝A*[X1′ X2′ X3′ … Xj′ … X′N]T
式中，A表示空间编码矩阵，X表示核磁共振信号集合，N表示所述多个子空间的子空间总数，j表示介于1～N之间的自然数，Xj′表示与所述待测模块对应的且在远离所述主射频线圈的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号；
在所述中心轴方向上移动校准模体，使所述校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同，其中，所述校准模体为介质分布均匀的且能够同时占据所述多个子空间的模体；
当所述校准模体占据各种具有不同子空间数目的至少一个子空间时，向射频线圈组发送多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，其中，所述射频线圈组包括有所述主射频线圈和副射频线圈，所述副射频线圈布置在所述主射频线圈的外周区域中且与所述主射频线圈平行，所述Sat-CPMG核磁共振序列包含有用于发送至所述主射频线圈的CPMG核磁共振序列脉冲和用于发送至所述副射频线圈的饱和脉冲，所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中任意两个Sat-CPMG核磁共振序列的饱和脉冲强度互不相同，以便对应互不相同的翻转角；
根据所述体内定位关系和针对所述校准模体采集获取的所有回波信号，建立如下方程组：
式中，M表示所述多个Sat-CPMG核磁共振序列的序列总数，N表示所述多个子空间的子空间总数，i表示介于1～M之间的自然数，j表示介于1～N之间的自然数，Si,1表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N时与所述校准模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Si,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N-j+1时与所述校准模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Xj表示与所述校准模体对应的且在远离所述主射频线圈的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号，Ai,j表示与第i个Sat-CPMG核磁共振序列和在远离所述主射频线圈的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数；
对所述方程组进行求解，得到包含有所有待求矩阵系数Ai,j的所述空间编码矩阵A；
在所述待测模体处于所述检测空间中且占据所述多个子空间时，向所述射频线圈组发送所述多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个 Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号；
根据所述空间编码矩阵A和针对所述待测模体采集获取的所有回波信号，按照如下公式确定出所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号：
式中，S′i,1表示与所述待测模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号。
基于上述发明内容，可以针对便携式核磁共振检测系统提供一种无需梯度系统和运动辅助装置进行体内定位的新方法，即在系统矫正阶段，可将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈的中心轴方向上依次相连的多个子空间，然后在所述中心轴方向上移动校准模体，使校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同，并针对每次移动通过带有对应不同翻转角的饱和脉冲的多个Sat-CPMG核磁共振序列扫描获取对应的回波信号，然后基于所有回波信号求解得到空间编码矩阵，最后在测量阶段应用该空间编码矩阵和通过所述多个Sat-CPMG核磁共振序列扫描获取的所有回波信号，确定出各个子空间所产生的核磁共振信号，从而实现简化扫描定位过程和缩短耗时的体内定位目的，便于实际应用和推广。
在一个可能的设计中，将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈的中心轴方向上依次相连的多个子空间，包括：
沿着所述中心轴方向，等间隔地将所述检测空间划分为所述多个子空间。
在一个可能的设计中，在所述中心轴方向上移动校准模体，使所述校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同，包括：
在所述中心轴方向上使所述校准模体逐渐远离所述主射频线圈，直到所述校准模体占据所述子空间的数目从N个逐渐递减地变成一个；
或者，在所述中心轴方向上使所述校准模体逐渐靠近所述主射频线圈，直到所述校准模体占据所述子空间的数目从一个逐渐递增地变成N个。
在一个可能的设计中，向射频线圈组发送多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，包括：
针对所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列，分别向所述射频线圈组多次发送相同的Sat-CPMG核磁共振序列，得到与多次发送动作一一对应的多组回波信号，然后对所述多组回波信号进行均值化处理，得到对应的回波信号。
在一个可能的设计中，对所述方程组进行求解，得到包含有所有待求矩阵系数Ai,j的所述空间编码矩阵A，包括：
针对在所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中第I个的且与最小饱和脉冲强度对应的Sat-CPMG核磁共振序列，默认对应饱和脉冲所产生的磁化矢量翻转了零度，则有如下第一方程组：
式中，I表示介于1～M之间的自然数，SI,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为 N-j+1时与所述校准模体对应的且与第I个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，AI,j表示与第I个Sat-CPMG核磁共振序列和在远离所述主射频线圈的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数；
对所述第一方程组进行求解，得到待求矩阵系数AI,j＝1和
针对在所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中的其它各个Sat-CPMG核磁共振序列，有如下第二方程组：
式中，x为不等于I的且介于1～M之间的自然数，Sx,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N-j+1时与所述校准模体对应的且与第x个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Ax,j表示与第x个Sat-CPMG核磁共振序列和在远离所述主射频线圈的方向上顺数第j 个子空间对应的待求矩阵系数；
根据已求得的核磁共振信号Xj，对所述第二方程组进行求解，得到待求矩阵系数
第二方面，本发明提供了一种便携式核磁共振检测系统的体内定位装置，包括有空间划分模块、关系构建模块、模体移动模块、回波采集模块、方程建立模块、方程求解模块和信号确定模块；
所述空间划分模块，用于将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈的中心轴方向上依次相连的多个子空间；
所述关系构建模块，用于针对处于所述检测空间中且占据所述多个子空间的待测模体，构建应用CPMG核磁共振序列脉冲采集获取的回波信号S与所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号具有如下体内定位关系：
S＝A*X＝A*[X1′ X2′ X3′ … Xj′ … X′N]T
式中，A表示空间编码矩阵，X表示核磁共振信号集合，N表示所述多个子空间的子空间总数，j表示介于1～N之间的自然数，Xj′表示与所述待测模块对应的且在远离所述主射频线圈的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号；
所述模体移动模块，通信连接所述空间划分模块，用于在所述中心轴方向上移动校准模体，使所述校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同，其中，所述校准模体为介质分布均匀的且能够同时占据所述多个子空间的模体；
所述回波采集模块，通信连接所述模体移动模块，用于当所述校准模体占据各种具有不同子空间数目的至少一个子空间时，向射频线圈组发送多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，以及用于在所述待测模体处于所述检测空间中且占据所述多个子空间时，向所述射频线圈组发送所述多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，其中，所述射频线圈组包括有所述主射频线圈和副射频线圈，所述副射频线圈布置在所述主射频线圈的外周区域中且与所述主射频线圈平行，所述Sat-CPMG核磁共振序列包含有用于发送至所述主射频线圈的CPMG核磁共振序列脉冲和用于发送至所述副射频线圈的饱和脉冲，所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中任意两个 Sat-CPMG核磁共振序列的饱和脉冲强度互不相同，以便对应互不相同的翻转角；
所述方程建立模块，分别通信连接所述关系构建模块和所述回波采集模块，用于根据所述体内定位关系和针对所述校准模体采集获取的所有回波信号，建立如下方程组：
式中，M表示所述多个Sat-CPMG核磁共振序列的序列总数，N表示所述多个子空间的子空间总数，i表示介于1～M之间的自然数，j表示介于1～N之间的自然数，Si,1表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N时与所述校准模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Si,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N-j+1时与所述校准模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Xj表示与所述校准模体对应的且在远离所述主射频线圈的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号，Ai,j表示与第i个Sat-CPMG核磁共振序列和在远离所述主射频线圈的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数；
所述方程求解模块，通信连接所述方程构建模块，用于对所述方程组进行求解，得到包含有所有待求矩阵系数Ai,j的所述空间编码矩阵A；
所述信号确定模块，分别通信连接所述回波采集模块和所述方程求解模块，用于根据所述空间编码矩阵A和针对所述待测模体采集获取的所有回波信号，按照如下公式确定出所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号：
式中，S′i,1表示与所述待测模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号。
第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括依次通信连接的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发信号，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的体内定位方法。
第四方面，本发明提供了一种核磁共振检测系统，包括有数据处理平台、模体移动机构、磁体和射频子系统，其中，所述射频子系统包括有核磁共振谱仪和射频线圈组；
所述数据处理平台，分别通信连接所述模体移动机构和所述核磁共振谱仪，用于执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的体内定位方法；
所述模体移动机构，用于根据来自所述数据处理平台的移动指令，移动位于所述模体移动机构上的校准模体；
所述核磁共振谱仪，通信连接所述射频子系统，用于根据来自所述数据处理平台的测量指令，向所述射频线圈组发送Sat-CPMG核磁共振序列，并将采集到的回波信号上传给所述数据处理平台，其中，所述Sat-CPMG核磁共振序列包含有CPMG核磁共振序列脉冲和饱和脉冲；
所述磁体，用于在检测空间内产生静态磁场；
所述射频线圈组包括有主射频线圈和副射频线圈，所述副射频线圈布置在所述主射频线圈的外周区域中且与所述主射频线圈平行，所述主射频线圈用于发射所述CPMG核磁共振序列脉冲，并接收来自所述检测空间的回波信号，所述副射频线圈用于发射所述饱和脉冲。
在一个可能的设计中，所述射频子系统还包括有射频功率放大器、前置放大器和收发转换开关；
所述射频功率放大器的信号输入端分别电连接所述核磁共振谱仪的CPMG核磁共振序列脉冲输出端和饱和脉冲输出端，所述射频功率放大器的CPMG核磁共振序列脉冲输出端电连接所述收发转换开关的第一切换端，所述射频功率放大器的饱和脉冲输出端电连接所述副射频线圈；
所述前置放大器的回波信号输入端电连接所述收发转换开关的第二切换端，所述前置放大器的回波信号输出端电连接所述核磁共振谱仪的回波信号输入端；
所述收发转换开关的受控端通信连接所述核磁共振谱仪的控制信号输出端，所述收发转换开关的切换公共端电连接所述主射频线圈。
第五方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如上第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述体内定位方法。
第六方面，本发明提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如上第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述体内定位方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的体内定位方法的流程示意图。
图2是本发明提供的便携式核磁共振检测系统的结构示意图。
图3是本发明提供的主射频线圈和检测空间的位置关系示意图。
图4是本发明提供的模体移动机构、校准模体和主射频线圈的位置关系示意图。
图5是本发明提供的主射频线圈和副射频线圈的布置关系示意图。
图6是本发明提供的射频脉冲与恒定梯度场的时序示意图。
图7是本发明提供的对应各个Sat-CPMG核磁共振序列和各个子空间的回波信号强度值矩阵的示例图。
图8是本发明提供的对应各个Sat-CPMG核磁共振序列和各对相邻两子空间的回波信号差值矩阵的示例图。
图9是本发明提供的在远离主射频线圈的方向上对应各个子空间的核磁共振信号强度值的分布示例图。
图10是本发明提供的体内定位装置的结构示意图。
图11是本发明提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
如图1～5所示，本实施例第一方面提供的所述体内定位方法,可以但不限于由便携式核磁共振检测系统中的数据处理平台(其分别与模体移动机构和核磁共振谱仪通信连接，以便控制模体移动和控制测量的进程)执行，以便在测量时得到各个空间位置所产生的核磁共振信号，实现体内定位目的。
如图2～5所示，所述便携式核磁共振检测系统包括有数据处理平台、模体移动机构、磁体和射频子系统，其中，所述射频子系统包括有核磁共振谱仪和射频线圈组；所述数据处理平台，分别通信连接所述模体移动机构和所述核磁共振谱仪，用于执行所述体内定位方法，完成实时数据处理，其可以采用现有数据处理设备实现，例如计算机设备；所述模体移动机构，用于根据来自所述数据处理平台的移动指令，移动位于所述模体移动机构上的校准模体，其可以采用现有移动机构实现，例如图4所示的直线往复运动机构200，校准模体100固定在所述直线往复运动机构200的往复运动端部上；所述核磁共振谱仪，通信连接所述射频子系统，用于根据来自所述数据处理平台的测量指令，向所述射频线圈组发送Sat-CPMG核磁共振序列，并将采集到的回波信号上传给所述数据处理平台，其中，所述Sat-CPMG核磁共振序列包含有CPMG核磁共振序列脉冲和饱和脉冲，所述核磁共振谱仪可采用现有仪器设备实现；所述磁体，用于为整个便携式核磁共振检测系统提供所需要的磁场和恒定梯度，即在检测空间内产生静态磁场，一般可采用永磁体实现；所述射频线圈组的作用是产生一个与所述静态磁场垂直的脉冲向量磁场，以便激发所述检测空间内的原子核，以及接收核磁共振的回波信号，即包括有主射频线圈151和副射频线圈152，所述副射频线圈152布置在所述主射频线圈151的外周区域中且与所述主射频线圈151平行，所述主射频线圈151用于发射所述CPMG核磁共振序列脉冲，并接收来自所述检测空间的回波信号，所述副射频线圈152用于发射所述饱和脉冲。如图5所示，所述副射频线圈152的数目为两个，并对称布置在所述主射频线圈151的左右两侧。
如图6所示，所述Sat-CPMG核磁共振序列是一个带有饱和脉冲的CPMG(aNMR pulsesequencenamed by several scientists Carr,Purcell,Meiboom and Gill，即由Carr,Purcell,Meiboom和Gill等人命名的现有核磁共振序列))核磁共振序列脉冲，即先用所述副射频线圈152发射一个饱和脉冲，然后用所述主射频线圈151发射一个典型的CPMG序列脉冲。在所述CPMG序列脉冲中，第一个激发脉冲的对应翻转角为θ，其后跟随若干个回聚脉冲(其对应翻转角为2θ)，第一个激发脉冲与第一个回聚脉冲之间的翻转角相位差为90度，从第一个激发脉冲到第一个回聚脉冲之间的时间间隔为τ/2，从第一个回聚脉冲到第一个采样窗之间的时间间隔为τ/2，相邻两回聚脉冲之间的时间间隔均为τ，称为回波间隔。通过一次CPMG序列脉冲的激发，可以采集一组多个回波信号。此外，图6中的恒定梯度场为所述磁体的天然梯度场，不需要控制。
具体的，所述射频子系统还包括有射频功率放大器、前置放大器和收发转换开关；所述射频功率放大器的信号输入端分别电连接所述核磁共振谱仪的CPMG核磁共振序列脉冲输出端和饱和脉冲输出端，所述射频功率放大器的CPMG核磁共振序列脉冲输出端电连接所述收发转换开关的第一切换端，所述射频功率放大器的饱和脉冲输出端电连接所述副射频线圈 152；所述前置放大器的回波信号输入端电连接所述收发转换开关的第二切换端，所述前置放大器的回波信号输出端电连接所述核磁共振谱仪的回波信号输入端；所述收发转换开关的受控端通信连接所述核磁共振谱仪的控制信号输出端，所述收发转换开关的切换公共端电连接所述主射频线圈151。所述射频功率放大器用于放大待发射的CPMG核磁共振序列脉冲和饱和脉冲；所述前置放大器用于放大接收的回波信号；所述收发转换开关用于通过门控信号的切换控制，使所述主射频线圈151既可发射所述CPMG核磁共振序列脉冲，也能异步接收所述回波信号，其可以但不限于为一个单刀双掷开关。
如图1所示，所述便携式核磁共振检测系统的体内定位方法，包括但不限于有如下步骤 S101～S108。
S101.将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈151的中心轴方向上依次相连的多个子空间。
在所述步骤S101中，如图3所示，若虚线以下区域为所述便携式核磁共振检测系统的检测空间，则可以在所述主射频线圈151的中心轴方向上划分有依次相连的五个子空间，即子空间A、子空间B、子空间C、子空间D和子空间E。具体的，将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈151的中心轴方向上依次相连的多个子空间，包括：沿着所述中心轴方向，等间隔地将所述检测空间划分为所述多个子空间，其中，间隔距离可根据预设定位精度值确定，例如10mm。
S102.针对处于所述检测空间中且占据所述多个子空间的待测模体，构建应用CPMG核磁共振序列脉冲采集获取的回波信号S与所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号具有如下体内定位关系：
S＝A*X＝A*[X1′ X2′ X3′ … Xj′ … X′N]T
式中，A表示空间编码矩阵，X表示核磁共振信号集合，N表示所述多个子空间的子空间总数，j表示介于1～N之间的自然数，Xj′表示与所述待测模块对应的且在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号。
S103.在所述中心轴方向上移动校准模体，使所述校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同，其中，所述校准模体为介质分布均匀的且能够同时占据所述多个子空间的模体。
在所述步骤S103中，如图4所示，可在所述中心轴方向上通过所述直线往复运动机构 200(需向其发送移动指令)来移动所述校准模体100。具体的，在所述中心轴方向上移动校准模体，使所述校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同，包括但不限于有：在所述中心轴方向上使所述校准模体逐渐远离所述主射频线圈151，直到所述校准模体占据所述子空间的数目从N个逐渐递减地变成一个；或者，在所述中心轴方向上使所述校准模体逐渐靠近所述主射频线圈151，直到所述校准模体占据所述子空间的数目从一个逐渐递增地变成N个。如图3和4所示，既可在所述中心轴方向上通过所述直线往复运动机构200逐渐上移所述校准模体100，使所述校准模体100在每次移动后所占据的子空间数目依次为5个、 4个、3个、2个和1个；也可以在所述中心轴方向上通过所述直线往复运动机构200逐渐下降所述校准模体100，使所述校准模体100在每次移动后所占据的子空间数目依次为1个、2 个、3个、4个和5个。此外，所述校准模体100的形状可举例是方形体,并尽可能大，以便能够同时占据所述多个子空间，例如长方形油模体，并在移动过程中，需保持模体底部中心与磁体2上面的主射频线圈中心对准。
S104.当所述校准模体占据各种具有不同子空间数目的至少一个子空间时，向射频线圈组发送多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个 Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，其中，所述Sat-CPMG核磁共振序列包含有用于发送至所述主射频线圈151的CPMG核磁共振序列脉冲和用于发送至所述副射频线圈152的饱和脉冲，所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中任意两个Sat-CPMG核磁共振序列的饱和脉冲强度互不相同，以便对应互不相同的翻转角。
在所述步骤S104中，如图3所示，通过在所述中心轴方向上移动所述校准模体100，可在所述校准模体100占据子空间A～E时、占据子空间B～E时、占据子空间C～E时、占据子空间D～E时和占据子空间E时，分别向所述射频线圈组发送所述多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号。由于所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中任意两个Sat-CPMG核磁共振序列的饱和脉冲强度互不相同，导致对应的翻转角也互不相同，进而可根据不同翻转角控制脉冲向量磁场的强度来改变饱和区域范围，采集得到不同的回波信号。优化的，为了提升所述回波信号的信噪比，向射频线圈组发送多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG 核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，包括但不限于有：针对所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列，分别向所述射频线圈组多次发送相同的Sat-CPMG核磁共振序列，得到与多次发送动作一一对应的多组回波信号，然后对所述多组回波信号进行均值化处理，得到对应的回波信号。
S105.根据所述体内定位关系和针对所述校准模体采集获取的所有回波信号，建立如下方程组：
式中，M表示所述多个Sat-CPMG核磁共振序列的序列总数，N表示所述多个子空间的子空间总数，i表示介于1～M之间的自然数，j表示介于1～N之间的自然数，Si,1表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N时与所述校准模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Si,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N-j+1时与所述校准模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Xj表示与所述校准模体对应的且在远离所述主射频线圈151的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号，Ai,j表示与第i个Sat-CPMG核磁共振序列和在远离所述主射频线圈151的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数。
在所述步骤S105中，根据现有知识可知在远离所述主射频线圈151的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号Xj可由如下公式表示：
式中，M0,j表示在远离所述主射频线圈151的方向上顺数第j个子空间所对应的磁化矢量，e表示自然对数的底数，τ表示在所述Sat-CPMG核磁共振序列中回聚脉冲间的时间间隔， T2表示横向弛豫时间，T1表示纵向弛豫时间，TR表示序列重复时间。同时由于采集的且与第 i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的所述回波信号Si，为在被所述校准模体占据各个子空间所产生的核磁共振信号Xj乘以对应饱和脉冲的翻转角余弦值的和，即有如下公式：
式中，θi,j表示与第i个Sat-CPMG核磁共振序列和在远离所述主射频线圈151的方向上顺数第j个子空间对应的饱和脉冲的翻转角余弦值。为了实现信号的定位，需要解出具体子空间所对应的核磁共振信号Xj，因为每次扫描采集得到的回波信号与饱和脉冲的翻转角和子空间的位置有关，因此将cos(θi,j)作为待求系数Ai,j，即可得到上述方程组。
S106.对所述方程组进行求解，得到包含有所有待求矩阵系数Ai,j的所述空间编码矩阵 A。
在所述步骤S106中，所述空间编码矩阵A即为一个M×N的矩阵，如下所示：
在所述步骤S106中，具体的，对所述方程组进行求解，得到包含有所有待求矩阵系数Ai,j的所述空间编码矩阵A，包括但不限于有如下步骤S1061～S1064。
S1061.针对在所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中第I个的且与最小饱和脉冲强度对应的Sat-CPMG核磁共振序列，默认对应饱和脉冲所产生的磁化矢量翻转了零度，则有如下第一方程组：
式中，I表示介于1～M之间的自然数，SI,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为 N-j+1时与所述校准模体对应的且与第I个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，AI,j表示与第I个Sat-CPMG核磁共振序列和在远离所述主射频线圈151的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数。
在所述步骤S1061中，第I个Sat-CPMG核磁共振序列可以具体为所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中的首个Sat-CPMG核磁共振序列，即I＝1。所述第I个Sat-CPMG核磁共振序列的饱和脉冲强度一般不大于-80dB,例如为-85dB，这样可近似看作没有给功率，功率为零，使得磁化矢量翻转了零度，即θI,j＝0，由公式
可推得：
SI,j＝AI,jXj+AI,j+1Xj+1+…+AI,NXN＝Xj+Xj+1+…+XN，从而得到上述第一方程组。
S1062.对所述第一方程组进行求解，得到待求矩阵系数AI,j＝1和
S1063.针对在所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中的其它各个Sat-CPMG核磁共振序列，有如下第二方程组：
式中，x为不等于I的且介于1～M之间的自然数，Sx,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N-j+1时与所述校准模体对应的且与第x个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Ax,j表示与第x个Sat-CPMG核磁共振序列和在远离所述主射频线圈151的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数。
S1064.根据已求得的核磁共振信号Xj，对所述第二方程组进行求解，得到待求矩阵系数
S107.在所述待测模体处于所述检测空间中且占据所述多个子空间时，向所述射频线圈组发送所述多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号。
在所述步骤S107中，同样为了提升所述回波信号的信噪比，向所述射频线圈组发送所述多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，包括但不限于有：针对所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列，分别向所述射频线圈组多次发送相同的Sat-CPMG核磁共振序列，得到与多次发送动作一一对应的多组回波信号，然后对所述多组回波信号进行均值化处理，得到对应的回波信号。
S108.根据所述空间编码矩阵A和针对所述待测模体采集获取的所有回波信号，按照如下公式确定出所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号：
式中，S′i,1表示与所述待测模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号。
在所述步骤S108中，可由所述方程组进行如下推导：
S＝A*X＝AT*S＝AT*A*X＝(AT*A)-1*AT*S＝(AT*A)-1*(AT*A)*X
(AT*A)-1*AT*S＝X
由此在所述待测模体处于所述检测空间中且占据所述多个子空间时，并使用相同的所述多个Sat-CPMG核磁共振序列采集到所有回波信号后，可根据上述推导结果确定出在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号，实现在所述待测模体内进行体内定位目的。
如图7～9所示，下面以一个包括有磁场强度为0.07T(对应梯度场为90Gauss/cm)的便携式永磁体的便携式核磁共振检测系统为例，具体说明其体内定位效果，即将对应检测空间划分成了8个子空间，相邻子空间的间隔值为10mm,如此只需向上移动8步即可使作为所述校准模体的长方形油模占据具有不同子空间数目的至少一个子空间，然后针对每次移动，向所述射频线圈组发送13个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述13个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，其中，所述13个Sat-CPMG核磁共振序列的饱和脉冲强度依次为-85dB、-26dB、-23dB、-21dB、-19dB、-17dB、-16dB、 -15dB、-14dB、-13dB、-12dB、-11dB和-10dB。
在得到如图7所示的且对应各个Sat-CPMG核磁共振序列和各个子空间的回波信号强度值矩阵图(其展示有8×13个回波信号强度值)和如图8所示的且对应各个Sat-CPMG核磁共振序列和各对相邻两子空间的回波信号差值矩阵图(其展示有7×13个回波信号差值)后，可根据前述步骤S105～S106求解出空间编码矩阵A，然后取掉长方形油模体，在主射频线圈151上依次间隔放置一层油垫子和一层水垫子(即构建一个待测模体)，每层垫子厚度均为2cm，最后用同样的所述13个Sat-CPMG核磁共振序列扫描得到所有回波信号，并通过前述步骤S108确定出各个子空间所产生的核磁共振信号。如图9所示，在远离所述主射频线圈151的方向上，刚开始信号强度值比较强，为第一层油垫子产生的核磁共振信号，接着信号强度值比较低，为第二层水垫子产生的核磁共振信号，紧接着信号强度值又比较高，为第三层油垫子的信号，接着信号强度值又比较低，为第四层水垫子信号，与实际情况一致。
由此通过上述步骤S101～S108所详细描述的体内定位方案，可以针对便携式核磁共振检测系统提供一种无需梯度系统和运动辅助装置进行体内定位的新方法，即在系统矫正阶段，可将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈的中心轴方向上依次相连的多个子空间，然后在所述中心轴方向上移动校准模体，使校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同，并针对每次移动通过带有对应不同翻转角的饱和脉冲的多个 Sat-CPMG核磁共振序列扫描获取对应的回波信号，然后基于所有回波信号求解得到空间编码矩阵，最后在测量阶段应用该空间编码矩阵和通过所述多个Sat-CPMG核磁共振序列扫描获取的所有回波信号，确定出各个子空间所产生的核磁共振信号，从而实现简化扫描定位过程和缩短耗时的体内定位目的，便于实际应用和推广。
如图10所示，本实施例第二方面提供了一种实现第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述体内定位方法的虚拟装置，包括有空间划分模块、关系构建模块、模体移动模块、回波采集模块、方程建立模块、方程求解模块和信号确定模块；
所述空间划分模块，用于将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈151的中心轴方向上依次相连的多个子空间；
所述关系构建模块，用于针对处于所述检测空间中且占据所述多个子空间的待测模体，构建应用CPMG核磁共振序列脉冲采集获取的回波信号S与所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号具有如下体内定位关系：
S＝A*X＝A*[X1′ X2′ X3′ … Xj′ … X′N]T
式中，A表示空间编码矩阵，X表示核磁共振信号集合，N表示所述多个子空间的子空间总数，j表示介于1～N之间的自然数，Xj′表示与所述待测模块对应的且在远离所述主射频线圈151的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号；
所述模体移动模块，通信连接所述空间划分模块，用于在所述中心轴方向上移动校准模体，使所述校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同，其中，所述校准模体为介质分布均匀的且能够同时占据所述多个子空间的模体；
所述回波采集模块，通信连接所述模体移动模块，用于当所述校准模体占据各种具有不同子空间数目的至少一个子空间时，向射频线圈组发送多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，以及用于在所述待测模体处于所述检测空间中且占据所述多个子空间时，向所述射频线圈组发送所述多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，其中，所述射频线圈组包括有所述主射频线圈 151和副射频线圈152，所述副射频线圈152布置在所述主射频线圈151的外周区域中且与所述主射频线圈151平行，所述Sat-CPMG核磁共振序列包含有用于发送至所述主射频线圈 151的CPMG核磁共振序列脉冲和用于发送至所述副射频线圈152的饱和脉冲，所述多个 Sat-CPMG核磁共振序列中任意两个Sat-CPMG核磁共振序列的饱和脉冲强度互不相同，以便对应互不相同的翻转角；
所述方程建立模块，分别通信连接所述关系构建模块和所述回波采集模块，用于根据所述体内定位关系和针对所述校准模体采集获取的所有回波信号，建立如下方程组：
式中，M表示所述多个Sat-CPMG核磁共振序列的序列总数，N表示所述多个子空间的子空间总数，i表示介于1～M之间的自然数，j表示介于1～N之间的自然数，Si,1表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N时与所述校准模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Si,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N-j+1时与所述校准模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Xj表示与所述校准模体对应的且在远离所述主射频线圈151的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号，Ai,j表示与第i个Sat-CPMG核磁共振序列和在远离所述主射频线圈151的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数；
所述方程求解模块，通信连接所述方程构建模块，用于对所述方程组进行求解，得到包含有所有待求矩阵系数Ai,j的所述空间编码矩阵A；
所述信号确定模块，分别通信连接所述回波采集模块和所述方程求解模块，用于根据所述空间编码矩阵A和针对所述待测模体采集获取的所有回波信号，按照如下公式确定出所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号：
式中，S′i,1表示与所述待测模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号。
本实施例第二方面提供的前述装置的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的体内定位方法，于此不再赘述。
如图11所示，本实施例第三方面提供了一种执行第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述体内定位方法的计算机设备，包括依次通信连接的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发信号，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的体内定位方法。具体举例的，所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、闪存(Flash Memory)、先进先出存储器(FirstInput First Output，FIFO)和/或先进后出存储器(First Input Last Output，FILO)等等；所述处理器可以不限于采用型号STM32F105系列的微处理器。此外，所述计算机设备还可以但不限于包括有电源模块、显示屏和其它必要的部件。
本实施例第三方面提供的前述计算机设备的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的体内定位方法，于此不再赘述。
本实施例第四方面提供了一种存储包含第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述体内定位方法的指令的计算机可读存储介质，即所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的体内定位方法。其中，所述计算机可读存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(Memory Stick)等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
本实施例第四方面提供的前述计算机可读存储介质的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的体内定位方法，于此不再赘述。
本实施例第五方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的体内定位方法。其中，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (10)
1.一种便携式核磁共振检测系统的体内定位方法，其特征在于，包括：
将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈(151)的中心轴方向上依次相连的多个子空间；
针对处于所述检测空间中且占据所述多个子空间的待测模体，构建应用CPMG核磁共振序列脉冲采集获取的回波信号S与所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号具有如下体内定位关系：
S＝A*X＝A*[X′1 X′2 X′3 … X′j … X′N]T
式中，A表示空间编码矩阵，X表示核磁共振信号集合，N表示所述多个子空间的子空间总数，j表示介于1～N之间的自然数，X′j表示与所述待测模块对应的且在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号；
在所述中心轴方向上移动校准模体，使所述校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同，其中，所述校准模体为介质分布均匀的且能够同时占据所述多个子空间的模体；
当所述校准模体占据各种具有不同子空间数目的至少一个子空间时，向射频线圈组发送多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，其中，所述射频线圈组包括有所述主射频线圈(151)和副射频线圈(152)，所述副射频线圈(152)布置在所述主射频线圈(151)的外周区域中且与所述主射频线圈(151)平行，所述Sat-CPMG核磁共振序列包含有用于发送至所述主射频线圈(151)的CPMG核磁共振序列脉冲和用于发送至所述副射频线圈(152)的饱和脉冲，所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中任意两个Sat-CPMG核磁共振序列的饱和脉冲强度互不相同，以便对应互不相同的翻转角；
根据所述体内定位关系和针对所述校准模体采集获取的所有回波信号，建立如下方程组：
式中，M表示所述多个Sat-CPMG核磁共振序列的序列总数，N表示所述多个子空间的子空间总数，i表示介于1～M之间的自然数，j表示介于1～N之间的自然数，Si,1表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N时与所述校准模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Si,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N-j+1时与所述校准模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Xj表示与所述校准模体对应的且在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号，Ai,j表示与第i个Sat-CPMG核磁共振序列和在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数；
对所述方程组进行求解，得到包含有所有待求矩阵系数Ai,j的所述空间编码矩阵A；
在所述待测模体处于所述检测空间中且占据所述多个子空间时，向所述射频线圈组发送所述多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号；
根据所述空间编码矩阵A和针对所述待测模体采集获取的所有回波信号，按照如下公式确定出所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号：
式中，S′i,1表示与所述待测模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号。
2.如权利要求1所述的体内定位方法，其特征在于，将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈(151)的中心轴方向上依次相连的多个子空间，包括：
沿着所述中心轴方向，等间隔地将所述检测空间划分为所述多个子空间。
3.如权利要求1所述的体内定位方法，其特征在于，在所述中心轴方向上移动校准模体，使所述校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同，包括：
在所述中心轴方向上使所述校准模体逐渐远离所述主射频线圈(151)，直到所述校准模体占据所述子空间的数目从N个逐渐递减地变成一个；
或者，在所述中心轴方向上使所述校准模体逐渐靠近所述主射频线圈(151)，直到所述校准模体占据所述子空间的数目从一个逐渐递增地变成N个。
4.如权利要求1所述的体内定位方法，其特征在于，向射频线圈组发送多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，包括：
针对所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列，分别向所述射频线圈组多次发送相同的Sat-CPMG核磁共振序列，得到与多次发送动作一一对应的多组回波信号，然后对所述多组回波信号进行均值化处理，得到对应的回波信号。
5.如权利要求1所述的体内定位方法，其特征在于，对所述方程组进行求解，得到包含有所有待求矩阵系数Ai,j的所述空间编码矩阵A，包括：
针对在所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中第I个的且与最小饱和脉冲强度对应的Sat-CPMG核磁共振序列，默认对应饱和脉冲所产生的磁化矢量翻转了零度，则有如下第一方程组：
式中，I表示介于1～M之间的自然数，SI,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N-j+1时与所述校准模体对应的且与第I个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，AI,j表示与第I个Sat-CPMG核磁共振序列和在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数；
对所述第一方程组进行求解，得到待求矩阵系数AI,j＝1和
针对在所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中的其它各个Sat-CPMG核磁共振序列，有如下第二方程组：
式中，x为不等于I的且介于1～M之间的自然数，Sx,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N-j+1时与所述校准模体对应的且与第x个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Ax,j表示与第x个Sat-CPMG核磁共振序列和在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数；
根据已求得的核磁共振信号Xj，对所述第二方程组进行求解，得到待求矩阵系数
6.一种便携式核磁共振检测系统的体内定位装置，其特征在于，包括有空间划分模块、关系构建模块、模体移动模块、回波采集模块、方程建立模块、方程求解模块和信号确定模块；
所述空间划分模块，用于将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈(151)的中心轴方向上依次相连的多个子空间；
所述关系构建模块，用于针对处于所述检测空间中且占据所述多个子空间的待测模体，构建应用CPMG核磁共振序列脉冲采集获取的回波信号S与所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号具有如下体内定位关系：
S＝A*X＝A*[X′1 X′2 X′3 … X′j … X′N]T
式中，A表示空间编码矩阵，X表示核磁共振信号集合，N表示所述多个子空间的子空间总数，j表示介于1～N之间的自然数，X′j表示与所述待测模块对应的且在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号；
所述模体移动模块，通信连接所述空间划分模块，用于在所述中心轴方向上移动校准模体，使所述校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同，其中，所述校准模体为介质分布均匀的且能够同时占据所述多个子空间的模体；
所述回波采集模块，通信连接所述模体移动模块，用于当所述校准模体占据各种具有不同子空间数目的至少一个子空间时，向射频线圈组发送多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，以及用于在所述待测模体处于所述检测空间中且占据所述多个子空间时，向所述射频线圈组发送所述多个Sat-CPMG核磁共振序列，并采集获取与所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中各个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，其中，所述射频线圈组包括有所述主射频线圈(151)和副射频线圈(152)，所述副射频线圈(152)布置在所述主射频线圈(151)的外周区域中且与所述主射频线圈(151)平行，所述Sat-CPMG核磁共振序列包含有用于发送至所述主射频线圈(151)的CPMG核磁共振序列脉冲和用于发送至所述副射频线圈(152)的饱和脉冲，所述多个Sat-CPMG核磁共振序列中任意两个Sat-CPMG核磁共振序列的饱和脉冲强度互不相同，以便对应互不相同的翻转角；
所述方程建立模块，分别通信连接所述关系构建模块和所述回波采集模块，用于根据所述体内定位关系和针对所述校准模体采集获取的所有回波信号，建立如下方程组：
式中，M表示所述多个Sat-CPMG核磁共振序列的序列总数，N表示所述多个子空间的子空间总数，i表示介于1～M之间的自然数，j表示介于1～N之间的自然数，Si,1表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N时与所述校准模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Si,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为N-j+1时与所述校准模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号，Xj表示与所述校准模体对应的且在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号，Ai,j表示与第i个Sat-CPMG核磁共振序列和在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数；
所述方程求解模块，通信连接所述方程构建模块，用于对所述方程组进行求解，得到包含有所有待求矩阵系数Ai,j的所述空间编码矩阵A；
所述信号确定模块，分别通信连接所述回波采集模块和所述方程求解模块，用于根据所述空间编码矩阵A和针对所述待测模体采集获取的所有回波信号，按照如下公式确定出所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号：
式中，S′i,1表示与所述待测模体对应的且与第i个Sat-CPMG核磁共振序列对应的回波信号。
7.一种计算机设备，其特征在于,包括依次通信连接的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发信号，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如权利要求1～5中任意一项所述的体内定位方法。
8.一种核磁共振检测系统，其特征在于，包括有数据处理平台、模体移动机构、磁体和射频子系统，其中，所述射频子系统包括有核磁共振谱仪和射频线圈组；
所述数据处理平台，分别通信连接所述模体移动机构和所述核磁共振谱仪，用于执行如权利要求1～5中任意一项所述的体内定位方法；
所述模体移动机构，用于根据来自所述数据处理平台的移动指令，移动位于所述模体移动机构上的校准模体；
所述核磁共振谱仪，通信连接所述射频子系统，用于根据来自所述数据处理平台的测量指令，向所述射频线圈组发送Sat-CPMG核磁共振序列，并将采集到的回波信号上传给所述数据处理平台，其中，所述Sat-CPMG核磁共振序列包含有CPMG核磁共振序列脉冲和饱和脉冲；
所述磁体，用于在检测空间内产生静态磁场；
所述射频线圈组包括有主射频线圈(151)和副射频线圈(152)，所述副射频线圈(152)布置在所述主射频线圈(151)的外周区域中且与所述主射频线圈(151)平行，所述主射频线圈(151)用于发射所述CPMG核磁共振序列脉冲，并接收来自所述检测空间的回波信号，所述副射频线圈(152)用于发射所述饱和脉冲。
9.如权利要求8所述的一种核磁共振检测系统，其特征在于，所述射频子系统还包括有射频功率放大器、前置放大器和收发转换开关；
所述射频功率放大器的信号输入端分别电连接所述核磁共振谱仪的CPMG核磁共振序列脉冲输出端和饱和脉冲输出端，所述射频功率放大器的CPMG核磁共振序列脉冲输出端电连接所述收发转换开关的第一切换端，所述射频功率放大器的饱和脉冲输出端电连接所述副射频线圈(152)；
所述前置放大器的回波信号输入端电连接所述收发转换开关的第二切换端，所述前置放大器的回波信号输出端电连接所述核磁共振谱仪的回波信号输入端；
所述收发转换开关的受控端通信连接所述核磁共振谱仪的控制信号输出端，所述收发转换开关的切换公共端电连接所述主射频线圈(151)。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如权利要求1～5中任意一项所述的体内定位方法。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024077688A1 (zh) * | 2022-10-09 | 2024-04-18 | 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司 | 一种磁共振系统及其测量体表脂肪含量的方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080024129A1 (en) * | 2006-07-25 | 2008-01-31 | Oliver Heid | Method and magnetic resonance apparatus for generating a measurement sequence executable by apparatus hardware |
| CN101229062A (zh) * | 2007-01-25 | 2008-07-30 | Ge医疗系统环球技术有限公司 | 磁共振成像设备、磁共振成像方法及其程序 |
| US20100244827A1 (en) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | Bruker Biospin Mri Gmbh | Simultaneous excitation and acquisition in magnetic resonance |
| WO2013187924A1 (en) * | 2012-06-15 | 2013-12-19 | The General Hospital Corporation | System and method for portable magnetic resonance imaging using a rotating array of permanent magnets |
| WO2014009834A2 (en) * | 2012-07-09 | 2014-01-16 | Koninklijke Philips N.V. | Acoustic radiation force magnetic resonance imaging |
| US20160341808A1 (en) * | 2015-05-18 | 2016-11-24 | The Johns Hopkins University | System and method of obtaining spatially-encoded nmr parameters from arbitrarily-shaped compartments and linear algebraic modeling |
| CN111537928A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-08-14 | 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司 | 一种基于扩散效应的磁共振系统梯度场测量方法 |
| CN112415454A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-26 | 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司 | 一种adc-t2二维图谱的测量方法、装置、计算机设备及非均匀场磁共振系统 |
| CN112462311A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-03-09 | 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司 | 一种横向磁化矢量衰减时间常数的校正测量方法、装置、计算机设备及非均匀场磁共振系统 |
-
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080024129A1 (en) * | 2006-07-25 | 2008-01-31 | Oliver Heid | Method and magnetic resonance apparatus for generating a measurement sequence executable by apparatus hardware |
| CN101229062A (zh) * | 2007-01-25 | 2008-07-30 | Ge医疗系统环球技术有限公司 | 磁共振成像设备、磁共振成像方法及其程序 |
| US20100244827A1 (en) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | Bruker Biospin Mri Gmbh | Simultaneous excitation and acquisition in magnetic resonance |
| WO2013187924A1 (en) * | 2012-06-15 | 2013-12-19 | The General Hospital Corporation | System and method for portable magnetic resonance imaging using a rotating array of permanent magnets |
| WO2014009834A2 (en) * | 2012-07-09 | 2014-01-16 | Koninklijke Philips N.V. | Acoustic radiation force magnetic resonance imaging |
| US20160341808A1 (en) * | 2015-05-18 | 2016-11-24 | The Johns Hopkins University | System and method of obtaining spatially-encoded nmr parameters from arbitrarily-shaped compartments and linear algebraic modeling |
| CN111537928A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-08-14 | 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司 | 一种基于扩散效应的磁共振系统梯度场测量方法 |
| CN112415454A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-26 | 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司 | 一种adc-t2二维图谱的测量方法、装置、计算机设备及非均匀场磁共振系统 |
| CN112462311A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-03-09 | 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司 | 一种横向磁化矢量衰减时间常数的校正测量方法、装置、计算机设备及非均匀场磁共振系统 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024077688A1 (zh) * | 2022-10-09 | 2024-04-18 | 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司 | 一种磁共振系统及其测量体表脂肪含量的方法 |
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