CN114895229A - 磁共振成像系统中的补偿方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种磁共振成像系统中的补偿方法、装置、电子设备及介质，其中，该方法包括：获取理想梯度波形的第一特征参数以及目标涡流的第二特征参数；磁共振中心频率从第一频率偏移到第二频率；根据第一特征参数和第二特征参数，计算目标涡流的补偿波形在各个目标时间点处的第二幅度参数；将补偿频率输入到第一相位累加器输出第一相位；将第一频率输入到第二相位累加器输出第二相位；补偿频率是根据补偿波形确定的；正余弦查询表中查询目标相位对应的正弦信号和余弦信号；目标相位为第一相位和第二相位之和；使用余弦信号对射频脉冲信号进行调制，使用正弦信号和余弦信号对磁共振信号进行解调。通过该方法有利于避免图像中出现伪影。

Description

磁共振成像系统中的补偿方法、装置、电子设备及介质

技术领域

本申请涉及磁共振成像技术领域，尤其是涉及一种磁共振成像系统中的补偿方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

在磁共振成像系统中用到的磁场包括两种，一种是主磁场，在空间均匀分布，是产生磁共振信号的基本条件；另外一种是梯度磁场，是变化的磁场。在扫描过程中，梯度磁场会进行快速的切换，使得周围导体中感应出变化的电流形成涡流。涡流中通常包含有高阶项、常数项、一阶项等，其中涡流中的常数项通常称为B₀涡流。磁共振中心频率是由主磁场的场强决定的，但是由于B₀涡流会使得磁共振中心频率产生随时间变化的偏移，这种偏移会导致图像出现伪影。

现有技术中，为了避免由于磁共振中心频率产生偏移所导致的图像伪影，通常采用在主磁场上增加一个B₀涡流补偿线圈。B₀涡流补偿线圈会产生一个B₀涡流补偿磁场，由于磁共振中心频率与磁场强度呈正比，因此当通过B₀涡流补偿线圈改变了主磁场的场强的同时，也会改变主磁场的磁共振中心频率，从而对磁共振中心频率进行了补偿。

但是，在现有技术中，通过在主磁场上增加一个B₀涡流补偿线圈，会增加额外硬件的成本。另外由于B₀涡流补偿线圈通过接收模拟的B₀涡流补偿信号产生B₀涡流补偿磁场，该模拟信号通常会受到温度的影响，当温度发生变化时，B₀涡流补偿信号的大小就会发生漂移或波动，使得B₀涡流补偿磁场的场强发生改变，从而影响了对磁共振中心频率进行补偿的准确率。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种磁共振成像系统中的补偿方法、装置、电子设备及介质，以提高对磁共振中心频率进行补偿的准确率，进而避免图像中出现伪影。

第一方面，本申请实施例提供了一种磁共振成像系统中的补偿方法，包括：

获取理想梯度波形的第一特征参数以及目标涡流的第二特征参数；所述第一特征参数包括各个目标时间点处的第一幅度参数；所述第二特征参数包括多组时间常数和幅度常数；当所述目标涡流产生后，磁共振成像系统中的磁共振中心频率从第一频率偏移到第二频率；

根据所述第一特征参数和所述第二特征参数，计算所述目标涡流的补偿波形在各个所述目标时间点处的第二幅度参数，以根据所述目标时间点处的所述第二幅度参数生成所述补偿波形；

将补偿频率输入到第一相位累加器，输出第一相位；以及将所述第一频率输入到第二相位累加器，输出第二相位；所述补偿频率是根据所述补偿波形确定的；

根据目标相位，在正余弦查询表中查询所述目标相位对应的正弦信号和余弦信号；所述目标相位为所述第一相位和所述第二相位之和；所述正弦信号和所述余弦信号的频率均为所述第二频率；所述第二频率等于所述第一频率和所述补偿频率之和；

使用所述余弦信号对射频脉冲信号进行调制，以使所述射频脉冲信号的频率与所述第二频率相同；以及使用所述正弦信号和所述余弦信号对磁共振信号进行解调，以使所述磁共振信号的频率从所述第二频率解调为基带信号的频率。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第二特征参数是通过以下方法预先测量的：

在历史时间段内，当所述目标涡流产生后，测量所述目标涡流的波形；

对所述目标涡流的波形进行拟合，得到所述第二特征参数。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一特征参数包括所述理想梯度波形在各个目标方向上的第一子特征参数，所述第一子特征参数包括各个目标时间点处的第一子幅度参数；所述第二特征参数包括所述目标涡流在各个所述目标方向上的第二子特征参数，所述第二子特征参数包括多组子时间常数和子幅度常数；所述目标方向包括相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向；

所述根据所述第一特征参数和所述第二特征参数，计算所述目标涡流的补偿波形在各个所述目标时间点处的第二幅度参数，包括：

针对每个所述目标方向，将该目标方向对应的所述第一子特征参数输入到该目标方向对应的梯度发生器中，输出所述理想梯度波形在该目标方向上的子梯度波形；

针对每个所述目标方向，将该目标方向对应的所述子梯度波形和所述第二子特征参数输入到该目标方向对应的预加重单元中，输出该目标方向上所述补偿波形在各个所述目标时间点处的第二子幅度参数；

针对每一个所述目标时间点，将该目标时间点处的各个目标方向上的第二子幅度参数进行叠加，得到所述补偿波形在该目标时间点处的所述第二幅度参数。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述使用所述余弦信号对射频脉冲信号进行调制，包括：

使用所述余弦信号对射频脉冲波形进行幅度调制，得到调制后的射频脉冲调制波形；

将所述射频脉冲调制波形输入到数模转换器中，通过所述数模转换器将所述射频脉冲调制波形转换为射频脉冲模拟信号；

使用射频功率放大器对所述射频脉冲模拟信号的功率进行放大，得到目标模拟信号；

将所述目标模拟信号输入到功分器中，通过所述功分器将所述目标模拟信号分为功率相同的第一模拟信号和第二模拟信号；

将所述第一模拟信号和所述第二模拟信号输入到移相器中，通过所述移相器改变所述第一模拟信号和所述第二模拟信号的相位，使得所述第一模拟信号与所述第二模拟信号之间的相位差为90度，并将相位差为90度的所述第一模拟信号和所述第二模拟信号作为所述射频脉冲信号。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述使用所述正弦信号和所述余弦信号对磁共振信号进行解调，包括：

将采集到的磁共振模拟信号输入到模数转换器中，通过所述模数转换器将所述磁共振模拟信号转换为磁共振数字信号；

使用所述余弦信号和所述正弦信号对所述磁共振数字信号进行正交解调，得到磁共振高频数字信号和磁共振低频数字信号；

通过数字滤波器将所述磁共振高频数字信号过滤掉，得到所述磁共振低频数字信号，以将所述磁共振低频数字信号作为所述磁共振信号。

结合第一方面或第一方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，在得到解调后的所述磁共振信号之后，还包括：

根据所述磁共振信号进行图像重建，得到磁共振图像。

第二方面，本申请实施例还提供一种磁共振成像系统中的补偿装置，包括：

获取模块，用于获取理想梯度波形的第一特征参数以及目标涡流的第二特征参数；所述第一特征参数包括各个目标时间点处的第一幅度参数；所述第二特征参数包括多组时间常数和幅度常数；当所述目标涡流产生后，磁共振成像系统中的磁共振中心频率从第一频率偏移到第二频率；

计算模块，用于根据所述第一特征参数和所述第二特征参数，计算所述目标涡流的补偿波形在各个所述目标时间点处的第二幅度参数，以根据所述目标时间点处的所述第二幅度参数生成所述补偿波形；

输入模块，用于将补偿频率输入到第一相位累加器，输出第一相位；以及将所述第一频率输入到第二相位累加器，输出第二相位；所述补偿频率是根据所述补偿波形确定的；

查询模块，用于根据目标相位，在正余弦查询表中查询所述目标相位对应的正弦信号和余弦信号；所述目标相位为所述第一相位和所述第二相位之和；所述正弦信号和所述余弦信号的频率均为所述第二频率；所述第二频率等于所述第一频率和所述补偿频率之和；

调制解调模块，用于使用所述余弦信号对射频脉冲信号进行调制，以使所述射频脉冲信号的频率与所述第二频率相同；以及使用所述正弦信号和所述余弦信号对磁共振信号进行解调，以使所述磁共振信号的频率从所述第二频率解调为基带信号的频率。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述获取模块在用于获取目标涡流的第二特征参数之前，还包括：

测量模块，用于在历史时间段内，当所述目标涡流产生后，测量所述目标涡流的波形；

拟合模块，用于对所述目标涡流的波形进行拟合，得到所述第二特征参数。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一特征参数包括所述理想梯度波形在各个目标方向上的第一子特征参数，所述第一子特征参数包括各个目标时间点处的第一子幅度参数；所述第二特征参数包括所述目标涡流在各个所述目标方向上的第二子特征参数，所述第二子特征参数包括多组子时间常数和子幅度常数；所述目标方向包括相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向；

所述计算模块在用于根据所述第一特征参数和所述第二特征参数，计算所述目标涡流的补偿波形在各个所述目标时间点处的第二幅度参数时，具体用于：

针对每个所述目标方向，将该目标方向对应的所述第一子特征参数输入到该目标方向对应的梯度发生器中，输出所述理想梯度波形在该目标方向上的子梯度波形；

针对每个所述目标方向，将该目标方向对应的所述子梯度波形和所述第二子特征参数输入到该目标方向对应的预加重单元中，输出该目标方向上所述补偿波形在各个所述目标时间点处的第二子幅度参数；

针对每一个所述目标时间点，将该目标时间点处的各个目标方向上的第二子幅度参数进行叠加，得到所述补偿波形在该目标时间点处的所述第二幅度参数。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述调制解调模块在用于使用所述余弦信号对射频脉冲信号进行调制时，具体用于：

使用所述余弦信号对射频脉冲波形进行幅度调制，得到调制后的射频脉冲调制波形；

将所述射频脉冲调制波形输入到数模转换器中，通过所述数模转换器将所述射频脉冲调制波形转换为射频脉冲模拟信号；

使用射频功率放大器对所述射频脉冲模拟信号的功率进行放大，得到目标模拟信号；

将所述目标模拟信号输入到功分器中，通过所述功分器将所述目标模拟信号分为功率相同的第一模拟信号和第二模拟信号；

将所述第一模拟信号和所述第二模拟信号输入到移相器中，通过所述移相器改变所述第一模拟信号和所述第二模拟信号的相位，使得所述第一模拟信号与所述第二模拟信号之间的相位差为90度，并将相位差为90度的所述第一模拟信号和所述第二模拟信号作为所述射频脉冲信号。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述调制解调模块在用于使用所述正弦信号和所述余弦信号对磁共振信号进行解调时，具体用于：

将采集到的磁共振模拟信号输入到模数转换器中，通过所述模数转换器将所述磁共振模拟信号转换为磁共振数字信号；

使用所述余弦信号和所述正弦信号对所述磁共振数字信号进行正交解调，得到磁共振高频数字信号和磁共振低频数字信号；

通过数字滤波器将所述磁共振高频数字信号过滤掉，得到所述磁共振低频数字信号，以将所述磁共振低频数字信号作为所述磁共振信号。

结合第二方面或第二方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括：

图像重建模块，用于根据所述磁共振信号进行图像重建，得到磁共振图像。

第三方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。

第四方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。

本申请实施例提供的一种磁共振成像系统中的补偿方法、装置、电子设备及介质，其中，磁共振中心频率和射频脉冲信号的频率是相同的，当磁共振中心频率与射频脉冲信号的频率不同时，会导致图像出现伪影。因此当磁共振中心频率发生偏移时，本申请中通过改变射频脉冲的频率和磁共振信号的频率，使得磁共振中心频率与射频脉冲信号的频率相同，且使得磁共振信号的频率为基带信号的频率，从而避免图像出现伪影。由于现有技术中是通过B₀涡流补偿线圈直接对磁共振中心频率进行校正，而本申请是完全在数字域中对磁共振信号进行解调以及对射频脉冲信号进行调制，进而实现间接的对磁共振中心频率进行补偿。本申请中的方法不需要增加一个B₀涡流补偿线圈，也就不会受到温度的影响，有利于提高对磁共振中心频率进行补偿的准确率。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的理想梯度波形、实际梯度波形、B₀涡流的波形的示意图；

图2示出了本申请实施例所提供的一种磁共振成像系统中的补偿方法的流程图；

图3示出了本申请实施例所提供的第一相位累加器、第二相位累加器、第一寄存器、第二寄存器的结构示意图；

图4示出了本申请实施例所提供的序列控制器、梯度发生器、预加重单元、第四加法器的结构示意图；

图5示出了本申请实施例所提供的射频发射单元的结构示意图；

图6示出了本申请实施例所提供的射频接收单元的结构示意图；

图7示出了本申请实施例所提供的一种磁共振成像系统中的补偿装置的结构示意图；

图8示出了本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解，首先对本申请中B₀涡流的产生过程进行描述：磁共振成像系统中包括梯度线圈和导体，梯度线圈用于根据接收到的理想梯度波形产生梯度磁场，当梯度磁场进行梯度切换时导体中会产生涡流，涡流中包含线性项涡流和常数项B₀涡流。图1示出了本申请实施例所提供的理想梯度波形、实际梯度波形、B₀涡流的波形的示意图，如图1所示，梯度线圈在产生梯度磁场的过程中，磁共振成像系统向梯度线圈发送一个理想梯度波形，梯度线圈接收到该理想梯度波形后，输出实际梯度波形，实际梯度波形与理想梯度波形是不同的，实际梯度波形受到线性项涡流的影响，而磁共振中心频率受到B₀涡流的影响。

考虑到现有技术中使用B₀涡流补偿线圈对磁共振中心频率进行补偿的准确率较低的问题，基于此，本申请实施例提供了一种磁共振成像系统中的补偿方法、装置、电子设备及介质，以提高对磁共振中心频率进行补偿的准确率，进而避免图像中出现伪影，下面通过实施例进行描述。

实施例一：

为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种磁共振成像系统中的补偿方法进行详细介绍。图2示出了本申请实施例所提供的一种磁共振成像系统中的补偿方法的流程图，如图2所示，包括以下步骤S101-S105：

S101：获取理想梯度波形的第一特征参数以及目标涡流的第二特征参数；第一特征参数包括各个目标时间点处的第一幅度参数；第二特征参数包括多组时间常数和幅度常数；当目标涡流产生后，磁共振成像系统中的磁共振中心频率从第一频率偏移到第二频率。

在本申请的实施例中，目标时间点包括当前时间点和至少一个历史时间点，每个目标时间点之间的时间间隔相同。目标涡流为B₀涡流。第一幅度参数表示理想梯度波形在目标时间点的波形的幅度。幅度常数表示目标涡流的波形在时间常数对应的时间点时的波形幅度。

S102：根据第一特征参数和第二特征参数，计算目标涡流的补偿波形在各个目标时间点处的第二幅度参数，以根据目标时间点处的第二幅度参数生成补偿波形。

在一个具体的实施例中，将第一特征参数和第二特征参数输入到下面的差分方程中：

w_k(n)-β_kw_k(n-1)＝α_k(p(n)-p(n-1))

其中，n和n-1分别表示相邻的两个目标时间点，p(n)表示理想梯度波形在目标时间点n处对应的第一幅度参数，p(n-1)表示理想梯度波形在目标时间点n-1处对应的第一幅度参数；w(n)表示补偿波形在目标时间点n处对应的第二幅度参数，w(n-1)表示补偿波形在目标时间点n-1处对应的第二幅度参数。α_k表示第K组幅度常数，β_k表示第K组时间常数，K表示组数。补偿波形与目标涡流的波形相同。

S103：将补偿频率输入到第一相位累加器，输出第一相位；以及将第一频率输入到第二相位累加器，输出第二相位；补偿频率是根据补偿波形确定的。

根据补偿波形确定该补偿波形的补偿频率，将补偿频率输入到第一相位累加器中，第一相位累加器输出第一相位。将第一频率输入到第二相位累加器中，第二相位累加器输出第二相位。

在一个具体的实施例中，图3示出了本申请实施例所提供的第一相位累加器、第二相位累加器、第一寄存器、第二寄存器的结构示意图，如图3所示，补偿频率经过第一寄存器输入到第一相位累加器中，第一相位累加器是由第一加法器和第三寄存器构成的，第三寄存器的输出作为反馈输入给第一加法器，第三寄存器的输出为以补偿频率变化的第一相位。

同样的，第一频率经过第二寄存器输入到第二相位累加器中，第二相位累加器是由第二加法器和第四寄存器构成的，第四寄存器的输出作为反馈输入给第二加法器，第四寄存器的输出为以第一频率变化的第二相位。

如图3所示，将第一相位和第二相位输入到第三加法器中，在第三加法器中，计算第一相位和第二相位之和，将第一相位和第二相位之和作为目标相位。

S104：根据目标相位，在正余弦查询表中查询目标相位对应的正弦信号和余弦信号；目标相位为第一相位和第二相位之和；正弦信号和余弦信号的频率均为第二频率；第二频率等于第一频率和补偿频率之和。

正余弦查询表中包含有目标相位和正弦信号、余弦信号的对应关系。

其中，由于目标相位是第一相位和第二相位之和，第一相位的频率是补偿频率，第二相位的频率为第一频率，因此目标相位的频率为补偿频率与第一频率之和，即目标相位的频率为第二频率。

S105：使用余弦信号对射频脉冲信号进行调制，以使射频脉冲信号的频率与第二频率相同；以及使用正弦信号和余弦信号对磁共振信号进行解调，以使磁共振信号的频率从第二频率解调为基带信号的频率。

本申请中，使用余弦信号对射频脉冲信号进行调制，以使射频脉冲信号的频率升高至第二频率；使用正弦信号和余弦信号对磁共振信号进行解调，以使磁共振信号的频率从第二频率降低至基带信号的频率。基带信号的频率较低，信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。

在本申请的实施例中，该方法应用于磁共振成像系统，磁共振成像系统(MRI)中通过主磁场产生均匀强磁场，人体中的氢原子核在主磁场下发生自旋极化。磁极化的氢原子核自旋在人体中产生磁矩，在没有主磁场以外的外磁场激发的情况下，该磁矩处于稳定状态，方向和主磁场方向同轴向。当有外加的均匀的射频磁场存在时，即使用射频脉冲信号对含有自旋不为零的氢原子核的物质进行激发，发生核磁共振，射频脉冲信号停止之后就会产生核磁弛豫从而产生磁共振信号，然后使用感应线圈采集磁共振信号。因此，本申请中的射频脉冲信号用于激发人体中的氢原子核，磁共振信号用于生成磁共振图像。

在一种可能的实施方式中，在执行步骤S101之前，还包括：预先测量第二特征参数。具体地，第二特征参数是通过以下方法预先测量的，包括以下步骤S1001-S1002：

S1001：在历史时间段内，当目标涡流产生后，测量目标涡流的波形。

S1002：对目标涡流的波形进行拟合，得到第二特征参数。

在本申请实施例中，测量目标涡流随时间变化的波形曲线，对目标涡流的波形曲线进行多指数拟合，得到第二特征参数。

在一种可能的实施方式中，第一特征参数包括理想梯度波形在各个目标方向上的第一子特征参数，第一子特征参数包括各个目标时间点处的第一子幅度参数；第二特征参数包括目标涡流在各个目标方向上的第二子特征参数，第二子特征参数包括多组子时间常数和子幅度常数；目标方向包括相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向；在执行步骤S102：根据第一特征参数和第二特征参数，计算目标涡流的补偿波形在各个目标时间点处的第二幅度参数时，具体可以按照以下步骤执行：

S1021：针对每个目标方向，将该目标方向对应的第一子特征参数输入到该目标方向对应的梯度发生器中，输出理想梯度波形在该目标方向上的子梯度波形。

在本申请的实施例中，第一方向、第二方向和第三方向指的是物理层面上的X、Y、Z三个方向。图4示出了本申请实施例所提供的序列控制器、梯度发生器、预加重单元、第四加法器的结构示意图，如图4所示，共有三个梯度发生器，分别为X梯度发生器、Y梯度发生器和Z梯度发生器，共有三个预加重单元，分别为X预加重单元、Y预加重单元和Z预加重单元。

序列控制器分别提供给X梯度发生器、Y梯度发生器和Z梯度发生器所需要的第一子特征参数，具体地，将第一子特征参数R_X提供给X梯度发生器，将第一子特征参数R_Y提供给Y梯度发生器，第一子特征参数R_Z提供给Z梯度发生器。每个梯度发生器分别输出一个子梯度波形，子梯度波形表示理想梯度波形在各个目标方向上的波形，也就是说子梯度波形是按时间序列的一组波形幅度。

S1022：针对每个目标方向，将该目标方向对应的子梯度波形和第二子特征参数输入到该目标方向对应的预加重单元中，输出该目标方向上补偿波形在各个目标时间点处的第二子幅度参数。

如图4所示，将X梯度发生器输出的子梯度波形U_X输入到X预加重单元中，以及将第二子特征参数H_X输入到X预加重单元中，在X预加重单元中，将子梯度波形U_X上的第一子特征参数R_X和第二子特征参数H_X输入到差分方程中，得到X方向上补偿波形在各个目标时间点处的第二子幅度参数。具体过程参考步骤S102中的说明。

同样的，Y预加重单元输出Y方向上补偿波形在各个目标时间点处的第二子幅度参数，Z预加重单元输出Z方向上补偿波形在各个目标时间点处的第二子幅度参数。

在本申请的实施例中，预加重单元的传递函数为：

其中，A_n为第二子特征参数中的子幅度常数，T_n为第二子特征参数中的子时间常数，N为目标涡流的第二子特征参数的组数。H(s)是一个线性系统(该处指预加重单元)响应(即输出量)的拉普拉斯变换与激励(即输入量)的拉普拉斯变换之比，s是和输入/输出有关的变量。

差分方程是由传递函数H(S)经过拉普拉斯反变换并离散化得到的，传递函数描述这个系统的输入输出关系在复频域上的描述，经过拉普拉斯反变换后得到时域上的输入输出关系的描述，再经过离散化得到那个差分方程，就可以通过输入，涡流补偿的幅度常数、时间常数计算输出。

S1023：针对每一个目标时间点，将该目标时间点处的各个目标方向上的第二子幅度参数进行叠加，得到补偿波形在该目标时间点处的第二幅度参数。

如图4所示，将X预加重单元、Y预加重单元和Z预加重单元输出的各个目标方向上的补偿波形在各个目标时间点处的第二子幅度参数输入到第四加法器中，在第四加法器中，针对每一个目标时间点，将该目标时间点处的各个目标方向上的第二子幅度参数进行叠加，得到补偿波形在该目标时间点处的第二幅度参数。

在一种可能的实施方式中，在执行步骤S105使用余弦信号对射频脉冲信号进行调制时，具体可以按照以下步骤S1051-S1055执行：

S1051：使用余弦信号对射频脉冲波形进行幅度调制，得到调制后的射频脉冲调制波形。

S1052：将射频脉冲调制波形输入到数模转换器中，通过数模转换器将射频脉冲调制波形转换为射频脉冲模拟信号。

S1053：使用射频功率放大器对射频脉冲模拟信号的功率进行放大，得到目标模拟信号。

S1054：将目标模拟信号输入到功分器中，通过功分器将目标模拟信号分为功率相同的第一模拟信号和第二模拟信号。

S1055：将第一模拟信号和第二模拟信号输入到移相器中，通过移相器改变第一模拟信号和第二模拟信号的相位，使得第一模拟信号与第二模拟信号之间的相位差为90度，并将相位差为90度的第一模拟信号和第二模拟信号作为射频脉冲信号。

图5示出了本申请实施例所提供的射频发射单元的结构示意图，如图5所示，射频发射单元包括：第一乘法器、数模转换器、射频功率放大器、功分器、移相器和发射线圈，射频发射单元接收到余弦信号后，通过第一乘法器对射频脉冲波形进行幅度调制。调制后的射频脉冲波形经过数模转换器得到射频脉冲模拟信号，射频脉冲模拟信号经过射频功率放大器、功分器和移相器得到射频脉冲信号，将射频脉冲信号输入到发射线圈用于激发磁共振信号。

在一种可能的实施方式中，在执行步骤S105使用正弦信号和余弦信号对磁共振信号进行解调时，具体可以按照以下步骤S1056-S1058执行：

S1056：将采集到的磁共振模拟信号输入到模数转换器中，通过模数转换器将磁共振模拟信号转换为磁共振数字信号。

S1057：使用余弦信号和正弦信号对磁共振数字信号进行正交解调，得到磁共振高频数字信号和磁共振低频数字信号。

S1058：通过数字滤波器将磁共振高频数字信号过滤掉，得到磁共振低频数字信号，以将磁共振低频数字信号作为磁共振信号。

图6示出了本申请实施例所提供的射频接收单元的结构示意图，如图6所示，射频接收单元包括：模数转换器、第二乘法器、第三乘法器和数字滤波器。射频接收单元接收到正弦信号和余弦信号后，将采集到的磁共振模拟信号输入到模数转换器中，通过模数转换器将磁共振模拟信号转换为磁共振数字信号，通过第二乘法器和第三乘法器，使用余弦信号和正弦信号对数字化的磁共振数字信号进行正交解调，解调后的信号经过数字滤波以后得到磁共振低频数字信号，将磁共振低频数字信号作为磁共振信号用于图像重建。

在一种可能的实施方式中，在得到解调后的所述磁共振信号之后，还包括：根据磁共振信号进行图像重建，得到磁共振图像。

实施例二：

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种磁共振成像系统中的补偿装置，图7示出了本申请实施例所提供的一种磁共振成像系统中的补偿装置的结构示意图，如图7所示，该装置包括：

获取模块701，用于获取理想梯度波形的第一特征参数以及目标涡流的第二特征参数；所述第一特征参数包括各个目标时间点处的第一幅度参数；所述第二特征参数包括多组时间常数和幅度常数；当所述目标涡流产生后，磁共振成像系统中的磁共振中心频率从第一频率偏移到第二频率；

计算模块702，用于根据所述第一特征参数和所述第二特征参数，计算所述目标涡流的补偿波形在各个所述目标时间点处的第二幅度参数，以根据所述目标时间点处的所述第二幅度参数生成所述补偿波形；

输入模块703，用于将补偿频率输入到第一相位累加器，输出第一相位；以及将所述第一频率输入到第二相位累加器，输出第二相位；所述补偿频率是根据所述补偿波形确定的；

查询模块704，用于根据目标相位，在正余弦查询表中查询所述目标相位对应的正弦信号和余弦信号；所述目标相位为所述第一相位和所述第二相位之和；所述正弦信号和所述余弦信号的频率均为所述第二频率；所述第二频率等于所述第一频率和所述补偿频率之和；

调制解调模块705，用于使用所述余弦信号对射频脉冲信号进行调制，以使所述射频脉冲信号的频率与所述第二频率相同；以及使用所述正弦信号和所述余弦信号对磁共振信号进行解调，以使所述磁共振信号的频率从所述第二频率解调为基带信号的频率。

可选的，所述获取模块701在用于获取目标涡流的第二特征参数之前，还包括：

测量模块，用于在历史时间段内，当所述目标涡流产生后，测量所述目标涡流的波形；

拟合模块，用于对所述目标涡流的波形进行拟合，得到所述第二特征参数。

可选的，所述第一特征参数包括所述理想梯度波形在各个目标方向上的第一子特征参数，所述第一子特征参数包括各个目标时间点处的第一子幅度参数；所述第二特征参数包括所述目标涡流在各个所述目标方向上的第二子特征参数，所述第二子特征参数包括多组子时间常数和子幅度常数；所述目标方向包括相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向；

所述计算模块702在用于根据所述第一特征参数和所述第二特征参数，计算所述目标涡流的补偿波形在各个所述目标时间点处的第二幅度参数时，具体用于：

针对每个所述目标方向，将该目标方向对应的所述第一子特征参数输入到该目标方向对应的梯度发生器中，输出所述理想梯度波形在该目标方向上的子梯度波形；

针对每个所述目标方向，将该目标方向对应的所述子梯度波形和所述第二子特征参数输入到该目标方向对应的预加重单元中，输出该目标方向上所述补偿波形在各个所述目标时间点处的第二子幅度参数；

针对每一个所述目标时间点，将该目标时间点处的各个目标方向上的第二子幅度参数进行叠加，得到所述补偿波形在该目标时间点处的所述第二幅度参数。

可选的，所述调制解调模块705在用于使用所述余弦信号对射频脉冲信号进行调制时，具体用于：

使用所述余弦信号对射频脉冲波形进行幅度调制，得到调制后的射频脉冲调制波形；

将所述射频脉冲调制波形输入到数模转换器中，通过所述数模转换器将所述射频脉冲调制波形转换为射频脉冲模拟信号；

使用射频功率放大器对所述射频脉冲模拟信号的功率进行放大，得到目标模拟信号；

将所述目标模拟信号输入到功分器中，通过所述功分器将所述目标模拟信号分为功率相同的第一模拟信号和第二模拟信号；

将所述第一模拟信号和所述第二模拟信号输入到移相器中，通过所述移相器改变所述第一模拟信号和所述第二模拟信号的相位，使得所述第一模拟信号与所述第二模拟信号之间的相位差为90度，并将相位差为90度的所述第一模拟信号和所述第二模拟信号作为所述射频脉冲信号。

可选的，所述调制解调模块705在用于使用所述正弦信号和所述余弦信号对磁共振信号进行解调时，具体用于：

将采集到的磁共振模拟信号输入到模数转换器中，通过所述模数转换器将所述磁共振模拟信号转换为磁共振数字信号；

使用所述余弦信号和所述正弦信号对所述磁共振数字信号进行正交解调，得到磁共振高频数字信号和磁共振低频数字信号；

通过数字滤波器将所述磁共振高频数字信号过滤掉，得到所述磁共振低频数字信号，以将所述磁共振低频数字信号作为所述磁共振信号。

可选的，还包括：

图像重建模块，用于根据所述磁共振信号进行图像重建，得到磁共振图像。

关于具体执行的方法步骤和原理参见实施例一的说明，在此不再详细赘述。

实施例三：

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供一种电子设备，图8示出了本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图，如图8所示，该电子设备800包括：处理器801、存储器802和总线803，存储器存储有处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器801与存储器802之间通过总线803通信，处理器801执行机器可读指令，以执行实施例一中所述的方法步骤。

关于具体执行的方法步骤和原理参见实施例一的说明，在此不再详细赘述。

实施例四：

基于相同的技术构思，本申请实施例四还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行实施例一中所述的方法步骤。

关于具体执行的方法步骤和原理参见实施例一的说明，在此不再详细赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种磁共振成像系统中的补偿方法，其特征在于，包括：

获取理想梯度波形的第一特征参数以及目标涡流的第二特征参数；所述第一特征参数包括各个目标时间点处的第一幅度参数；所述第二特征参数包括多组时间常数和幅度常数；当所述目标涡流产生后，磁共振成像系统中的磁共振中心频率从第一频率偏移到第二频率；

根据所述第一特征参数和所述第二特征参数，计算所述目标涡流的补偿波形在各个所述目标时间点处的第二幅度参数，以根据所述目标时间点处的所述第二幅度参数生成所述补偿波形；

将补偿频率输入到第一相位累加器，输出第一相位；以及将所述第一频率输入到第二相位累加器，输出第二相位；所述补偿频率是根据所述补偿波形确定的；

根据目标相位，在正余弦查询表中查询所述目标相位对应的正弦信号和余弦信号；所述目标相位为所述第一相位和所述第二相位之和；所述正弦信号和所述余弦信号的频率均为所述第二频率；所述第二频率等于所述第一频率和所述补偿频率之和；

使用所述余弦信号对射频脉冲信号进行调制，以使所述射频脉冲信号的频率与所述第二频率相同；以及使用所述正弦信号和所述余弦信号对磁共振信号进行解调，以使所述磁共振信号的频率从所述第二频率解调为基带信号的频率。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述第二特征参数是通过以下方法预先测量的：

在历史时间段内，当所述目标涡流产生后，测量所述目标涡流的波形；

对所述目标涡流的波形进行拟合，得到所述第二特征参数。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述第一特征参数包括所述理想梯度波形在各个目标方向上的第一子特征参数，所述第一子特征参数包括各个目标时间点处的第一子幅度参数；所述第二特征参数包括所述目标涡流在各个所述目标方向上的第二子特征参数，所述第二子特征参数包括多组子时间常数和子幅度常数；所述目标方向包括相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向；

所述根据所述第一特征参数和所述第二特征参数，计算所述目标涡流的补偿波形在各个所述目标时间点处的第二幅度参数，包括：

针对每个所述目标方向，将该目标方向对应的所述第一子特征参数输入到该目标方向对应的梯度发生器中，输出所述理想梯度波形在该目标方向上的子梯度波形；

针对每个所述目标方向，将该目标方向对应的所述子梯度波形和所述第二子特征参数输入到该目标方向对应的预加重单元中，输出该目标方向上所述补偿波形在各个所述目标时间点处的第二子幅度参数；

针对每一个所述目标时间点，将该目标时间点处的各个目标方向上的第二子幅度参数进行叠加，得到所述补偿波形在该目标时间点处的所述第二幅度参数。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述使用所述余弦信号对射频脉冲信号进行调制，包括：

使用所述余弦信号对射频脉冲波形进行幅度调制，得到调制后的射频脉冲调制波形；

将所述射频脉冲调制波形输入到数模转换器中，通过所述数模转换器将所述射频脉冲调制波形转换为射频脉冲模拟信号；

使用射频功率放大器对所述射频脉冲模拟信号的功率进行放大，得到目标模拟信号；

将所述目标模拟信号输入到功分器中，通过所述功分器将所述目标模拟信号分为功率相同的第一模拟信号和第二模拟信号；

将所述第一模拟信号和所述第二模拟信号输入到移相器中，通过所述移相器改变所述第一模拟信号和所述第二模拟信号的相位，使得所述第一模拟信号与所述第二模拟信号之间的相位差为90度，并将相位差为90度的所述第一模拟信号和所述第二模拟信号作为所述射频脉冲信号。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述使用所述正弦信号和所述余弦信号对磁共振信号进行解调，包括：

将采集到的磁共振模拟信号输入到模数转换器中，通过所述模数转换器将所述磁共振模拟信号转换为磁共振数字信号；

使用所述余弦信号和所述正弦信号对所述磁共振数字信号进行正交解调，得到磁共振高频数字信号和磁共振低频数字信号；

通过数字滤波器将所述磁共振高频数字信号过滤掉，得到所述磁共振低频数字信号，以将所述磁共振低频数字信号作为所述磁共振信号。

6.根据权利要求1或5所述方法，其特征在于，在得到解调后的所述磁共振信号之后，还包括：

根据所述磁共振信号进行图像重建，得到磁共振图像。

7.一种磁共振成像系统中的补偿装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取理想梯度波形的第一特征参数以及目标涡流的第二特征参数；所述第一特征参数包括各个目标时间点处的第一幅度参数；所述第二特征参数包括多组时间常数和幅度常数；当所述目标涡流产生后，磁共振成像系统中的磁共振中心频率从第一频率偏移到第二频率；

计算模块，用于根据所述第一特征参数和所述第二特征参数，计算所述目标涡流的补偿波形在各个所述目标时间点处的第二幅度参数，以根据所述目标时间点处的所述第二幅度参数生成所述补偿波形；

输入模块，用于将补偿频率输入到第一相位累加器，输出第一相位；以及将所述第一频率输入到第二相位累加器，输出第二相位；所述补偿频率是根据所述补偿波形确定的；

查询模块，用于根据目标相位，在正余弦查询表中查询所述目标相位对应的正弦信号和余弦信号；所述目标相位为所述第一相位和所述第二相位之和；所述正弦信号和所述余弦信号的频率均为所述第二频率；所述第二频率等于所述第一频率和所述补偿频率之和；

调制解调模块，用于使用所述余弦信号对射频脉冲信号进行调制，以使所述射频脉冲信号的频率与所述第二频率相同；以及使用所述正弦信号和所述余弦信号对磁共振信号进行解调，以使所述磁共振信号的频率从所述第二频率解调为基带信号的频率。

8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，还包括：

测量模块，用于在历史时间段内，当所述目标涡流产生后，测量所述目标涡流的波形；

拟合模块，用于对所述目标涡流的波形进行拟合，得到所述第二特征参数。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至6任一所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至6任一所述方法的步骤。

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