CN115586473B

CN115586473B - 磁场匀场方法、装置、磁共振成像设备及可读存储介质

Info

Publication number: CN115586473B
Application number: CN202211592702.4A
Authority: CN
Inventors: 周建太; 张华彬; 袁克诚; 王长亮; 罗鹏辉; 刘庆云; 邱本胜
Original assignee: Institute of Advanced Technology University of Science and Technology of China
Current assignee: Institute of Advanced Technology University of Science and Technology of China
Priority date: 2022-12-13
Filing date: 2022-12-13
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2042-12-13
Also published as: CN115586473A

Abstract

本申请公开了一种磁场匀场方法、装置、磁共振成像设备及可读存储介质，属于磁共振技术领域。本申请通过对主磁场进行线扫描，以获得所述主磁场的窄带区域的磁共振回波信号，所述磁共振回波信号为一维数据；确定磁共振成像设备对应阶数的拟合模型，并基于所述拟合模型对所述磁共振回波信号进行拟合，以得到所述主磁场的均匀性计算信息；获取所述磁共振成像设备的硬件变换系数，并基于所述硬件变换系数和所述均匀性计算信息，计算所述主磁场的匀场参数；输出所述匀场参数对应的梯度场，以对所述主磁场进行匀场。能以较高的时间效率使场均匀性趋于最佳。从而提高磁共振成像的信噪比，及脂肪抑制成像的抑制效果等。

Description

磁场匀场方法、装置、磁共振成像设备及可读存储介质

技术领域

本申请涉及磁共振技术领域，尤其涉及磁场匀场方法、装置、磁共振成像设备及可读存储介质。

背景技术

磁共振成像设备被应用于医学人体磁共振成像。在实际使用过程中，磁共振成像不仅要求得到一个准确的图像，同时也要求扫描的时间尽量短。磁共振匀场步骤虽然不直接产生图像，但是一个均匀的磁场分布可以有效避免成像过程中可能出现的伪影和畸变，同时也有利于提高磁共振谱成像中的分辨力。因此很有必要采取方案在短时间内使磁共振场分布达到一个理想状态。目前存在基于FID信号的主动匀场方案以及基于双回波场图的主动匀场方案。

基于FID信号的主动匀场方案在实际成像时，对于一个最高支持到1阶匀场的磁共振成像设备，可调节的参数将有四个：一个零阶分量，三个一阶分量。为了使FID信号最大，需要不断遍历以上匀场参数的值。该过程十分费时，尤其是面对比较复杂的待成像物体如水脂仿体，人体关节时，最后的匀场效果往往不能达到预期。并且如果系统支持更高阶的匀场，随着匀场参数的增加，需要遍历的可能情况也将增加导致最后的扫描时间无法在实际成像时被接受。

而基于双回波场图的主动匀场方案，需要获取两个具有不同回波时间(TE)的图像以求出场分布图，通过获取的场分布图来拟合高阶磁场分布模型然后获取所需要的校正参数。该类型方案对于实际空间磁场分布的拟合具有很高的精度，但是获取匀场系统响应参数和磁场分布图将消耗大量的时间。同时计算多通道数据以及场分布图的解缠绕也将消耗更多的计算资源和时间。另外受限于系统条件，如果系统不支持二阶或者更高阶匀场，那么花费大量时间获取的高精度磁场分布图将不能得到充分的利用。

因此，目前存在现有的主动匀场方法存在耗时过长的技术问题。

上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种磁场匀场方法、装置、磁共振成像设备及可读存储介质，旨在解决现有的主动匀场方法存在耗时过长的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供一种磁场匀场方法，所述磁场匀场方法包括以下步骤：

对主磁场进行线扫描，以获得所述主磁场的窄带区域的磁共振回波信号，所述磁共振回波信号为一维数据；

确定磁共振成像设备对应阶数的拟合模型，并基于所述拟合模型对所述磁共振回波信号进行拟合，以得到所述主磁场的均匀性计算信息；

获取所述磁共振成像设备的硬件变换系数，并基于所述硬件变换系数和所述均匀性计算信息，计算所述主磁场的匀场参数；

输出所述匀场参数对应的梯度场，以对所述主磁场进行匀场。

可选地，所述基于所述拟合模型对所述磁共振回波信号进行拟合，以得到所述主磁场的均匀性计算信息的步骤包括：

对所述磁共振回波信号进行傅里叶逆变换，得到空域信号；

基于所述空域信号，计算得到所述空域信号的相位变化曲线；

基于所述磁共振成像设备对应阶数的拟合模型，对所述相位变化曲线进行拟合，以得到所述主磁场的均匀性计算信息。

可选地，所述基于所述空域信号，计算得到所述空域信号的相位变化曲线的步骤包括：

通过预设阈值对所述空域信号进行筛选，其中，达到所述预设阈值的空域信号被保留，未达到所述预设阈值的空域信号被剔除；

对筛选后的空域信号取相位差；

对所述相位差进行一维相位解缠绕，从而得到无相位缠绕的相位变化曲线。

可选地，所述对筛选后的空域信号取相位差的步骤包括：

判断间断点的数量是否达到预设数量，所述间断点为被剔除的空域信号；

若是，则基于所述间断点对应的预设数量的空域信号，计算得到最优拟合参数；

基于所述最优拟合参数，计算得到所述间断点的估值；

对筛选后的空域信号及所述间断点的估值取相位差。

可选地，所述获取所述磁共振成像设备的硬件变换系数，并基于所述硬件变换系数和所述均匀性计算信息，计算所述主磁场的匀场参数的步骤包括：

获取所述磁共振成像设备的硬件变换系数，及匀场系统参数值；

基于所述硬件变换系数、所述均匀性计算信息及所述匀场系统参数值，计算所述主磁场的匀场参数。

可选地，所述输出所述匀场参数对应的梯度场，以对所述主磁场进行匀场的步骤之后包括：

判断所述匀场参数是否满足预设匀场要求；

若所述匀场参数不满足预设匀场要求，则查询并获取当前的循环次数，并判断所述当前的循环次数是否小于或等于预设次数，其中，所述循环次数为所述磁共振设备的匀场次数；

若是，则将所述匀场参数更新至所述匀场系统参数值，并将所述循环次数加一；

执行所述对主磁场进行线扫描，以获得所述主磁场的窄带区域的磁共振回波信号的步骤。

可选地，所述对主磁场进行线扫描，以获得所述主磁场的窄带区域的磁共振回波信号的步骤之前包括：

接收窄带区域方案，所述窄带区域方案包括窄带区域的条数以及分布，其中所述窄带区域的分布包括平行排布或者交叉旋转；

依据所述窄带区域方案，设置窄带区域。

此外，为实现上述目的，本申请还提供一种磁场匀场装置，所述装置包括：

扫描模块，用于对主磁场进行线扫描，以获得所述主磁场的窄带区域的磁共振回波信号，所述磁共振回波信号为一维数据；

计算模块，用于确定磁共振成像设备对应阶数的拟合模型，并基于所述拟合模型对所述磁共振回波信号进行拟合，以得到所述主磁场的均匀性计算信息；

所述计算模块，还用于获取所述磁共振成像设备的硬件变换系数，并基于所述硬件变换系数和所述均匀性计算信息，计算所述主磁场的匀场参数；

匀场模块，用于输出所述匀场参数对应的梯度场，以对所述主磁场进行匀场。

此外，为实现上述目的，本申请还提供一种磁共振成像设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的磁场匀场程序，所述磁场匀场程序配置为实现上述磁场匀场方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本申请还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有磁场匀场程序，所述磁场匀场程序被处理器执行时实现上述磁场匀场方法的步骤。

在本申请中，利用磁共振线扫描来激发窄带区域并旋转该区域获取能显示主磁场均匀性信息的信号数据，然后通过一维相位解缠绕算法和梯度匀场参数拟合算法对数据进行处理，估计出磁共振成像设备在置入物体后场均匀性的分布，并依据匀场硬件系统的特性动态计算校正参数，能以较高的时间效率使场均匀性趋于最佳。

附图说明

图1是本申请实施例方案涉及的硬件运行环境的磁共振成像设备的结构示意图；

图2为本申请磁场匀场方法第一实施例的流程示意图；

图3为本申请磁场匀场方法第一实施例的梯度匀场硬件变换系数估计流程图；

图4为本申请磁场匀场方法第一实施例的磁共振线扫描的基本示意图；

图5为本申请磁场匀场方法第一实施例的窄带区域平铺覆盖平面示意图；

图6为本申请磁场匀场方法第一实施例的窄带区域旋转覆盖平面示意图；

图7为本申请磁场匀场方法第一实施例的窄带区域平面旋转示意图；

图8为本申请磁场匀场方法第一实施例的不匀场方案的匀场结果示意图；

图9为本申请磁场匀场方法第一实施例的手动匀场方案的匀场结果示意图；

图10为本申请磁场匀场方法第一实施例的匀场方案的匀场结果示意图；

图11为本申请磁场匀场方法第一实施例的循环流程图；

图12为本申请磁场匀场方法第三实施例的一维相位解缠绕处理间断数据点的示意图；

图13为本申请磁场匀场装置第一实施例的功能模块示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1，图1为本申请实施例方案涉及的硬件运行环境的磁共振成像设备结构示意图。

如图1所示，该磁共振成像设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器（CentralProcessing Unit，CPU），通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如无线保真（WIreless-FIdelity，WI-FI）接口）。存储器1005可以是高速的随机存取存储器（RandomAccess Memory，RAM）存储器，也可以是稳定的非易失性存储器（Non-Volatile Memory，NVM），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对磁共振成像设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及磁场匀场程序。

在图1所示的磁共振成像设备中，网络接口1004主要用于与其他设备进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本申请磁共振成像设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在磁共振成像设备中，所述磁共振成像设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的磁场匀场程序，并执行本申请实施例提供的磁场匀场方法。

本申请实施例提供了一种磁场匀场方法，参照图2，图2为本申请一种磁场匀场方法第一实施例的流程示意图。

本实施例中，所述磁场匀场方法包括：

步骤S10：对主磁场进行线扫描，以获得所述主磁场的窄带区域的磁共振回波信号，所述磁共振回波信号为一维数据；

具体地，磁共振成像设备通常由主磁体、梯度线圈、脉冲线圈、计算机系统及其他辅助设备五部分组成，通过对静磁场中的人体施加某种特定频率的RF(Radio Frequency，射频)脉冲，使人体中的氢质子受到激发而发生MR(Magnetic Resonance，磁共振)现象，停止脉冲后，质子在弛豫过程中产生MR信号，通过对MR信号的接收、空间编码和图像重建等处理过程，即产生MR影像。本申请应用方向为医学人体磁共振成像，是一种医用磁共振成像设备的主磁场高阶主动匀场算法。可以在较短的时间内完成主磁场匀场，在实际实施统计过程，一般3秒即可完成整个匀场操作。解决了现有的磁共振成像设备主动磁场匀场方法存在耗时过久的技术问题。为此，本申请利用磁共振线扫描来激发窄带区域并旋转该区域，以更少的扫描时间获取高精度的磁场分布模型参数和匀场硬件变换系数，同时由于获取的是一维数据，数据量相对基于双回波场图的方案要少很多，本申请通过一维相位解缠绕算法和梯度匀场参数拟合算法对数据进行处理的时间耗费也少很多，此外，模型的参数可依据磁共振成像设备的硬件系统阶数进行调节。对于不同匀场阶数的系统可以给出对应的有效校正参数，适用于不同等级硬件条件的磁共振成像设备，能极大程度上减弱磁共振成像设备磁场分布的方差（磁场随空间位置变化程度）和峰值(磁场分布中最大值和最小值差值相对于主磁场的比例(ppm，每百万分之一))。

对于第一次使用本申请技术方案的磁共振成像设备，需要获取匀场硬件变换系数，参照图3，执行对应的流程，按x、y、z匀场梯度轴分别执行一次，以获取梯度匀场硬件系统的具体变换系数

，该参数将保存为匀场硬件变换系数，如硬件系统发生改变需要用户手动选择重新运行匀场硬件变换系数估计流程。

需要了解的是，常规磁共振扫描之前的主动匀场不需要额外进行上述操作。为了获取空间中主磁场均匀性计算信息需要使用双回波序列，同时为了缩短测量时间，本申请采用线扫描技术。线扫描技术区别于双回波场图的是其并不需要获取完整的二维乃至三维k 空间数据，因此需要采集的数据量相对来说更小。线扫描的基本方案参照图 4 ，首先使用 90°射频脉冲和选层梯度共同激发选层层面 1，然后继续以 180°射频脉冲激发一个正交的选层层面 2。选层层面 1 的信号受到梯度的影响会发生散相其信号强度将不断减少，但是随后施加的正交选层平面 2会与选层平面 1 形成一条非常窄的区域，在这个区域中的氢质子会聚集失去的相位从而恢复信号，因此通过这两个正交的平面可以选择性地使物体中的指定窄带区域产生信号。该技术的扫描速度十分快，获取一次主磁场均匀性计算信息所需要的扫描时间为

(

为窄带区域总数，

为序列设置的重复执行时间，对于

，

，扫描时间为

)，相比之下普通的匀场方案基于二维双回波场图需要数秒进行一次测量。

通过上述方法只可以获取一个窄带区域的磁场分布情况，因此，为了对全空间进行测量，需要按照窄带区域来探测整个主磁场的不均匀性分布。

进一步地，所述步骤S10之前包括：

步骤S00：接收窄带区域方案，所述窄带区域方案包括窄带区域的条数以及分布，其中所述窄带区域的分布包括平行排布或者交叉旋转；

步骤S01：依据所述窄带区域方案，设置窄带区域。

具体地，在开启常规磁共振扫描之前的主动匀场时，用户输入参数进行窄带区域方案选择(窄带区域的条数以及分布)。可行的设置方式为平行排布设置，每个窄带区域在一个平面内平行均匀分布，通过设置多个交叉的平面从而覆盖整个空间如图5所示。另外一种比较合理的方式为在一个平面内不断旋转窄带区域从而均匀覆盖整个平面，如图6所示。以附图6的举例，获取到x-y平面的主磁场均匀性信息后，经过处理可得x、y轴匀场参数。为了得到z轴的匀场参数，需要获取y-z平面的主磁场均匀性信息(这里也可以获取x-z平面的信息，只需要保证含有z轴即可)。具体方案为将选层面1围绕y轴旋转90°变换到y-z平面，而选层面2依旧保持垂直于选层面1的状态参照附图7。依据所述窄带区域方案，设置窄带区域。

步骤S20：确定磁共振成像设备对应阶数的拟合模型，并基于所述拟合模型对所述磁共振回波信号进行拟合，以得到所述主磁场的均匀性计算信息；

进一步的，所述步骤S20包括；

步骤S21：对所述磁共振回波信号进行傅里叶逆变换，从而得到空域信号；

步骤S22：基于所述空域信号，计算得到所述空域信号的相位变化曲线；

具体地，基于线扫描的双回波序列一次扫描结束可以获取含有两个磁共振回波信号的数据

（其中

对应 k 空间时域坐标，

表示该坐标下的信号强度），对其进行傅里叶逆变换可以得到氢质子的空间分布数据

（其中x对应空间坐标，

表示该坐标下的信号强度），其中，

是时域信号，也被称为K空间数据。

是空域信号，是复数数据，包括幅度数据与相位数据，幅度数据包括氢质子密度分布信息，相位数据包括主磁场均匀性信息。

可以通过式[1]计算得到由于场不均匀性导致的相位变化

：

[1]

表示对复数数据取弧度操作，

表示进行傅里叶逆变换，* 表示对变量取复共轭。由于在位置

处的相位差

是由磁场不均匀性导致的，因此可以通过式[2]计算不同位置的磁场差异：

[2]

其中

为质子旋磁比是一个物理常量，取值为

（弧度每秒每特斯拉）。

步骤S23：基于所述磁共振成像设备对应阶数的拟合模型，对所述相位变化曲线进行拟合，以得到所述主磁场的均匀性计算信息。

具体地，对每个窄带区域的相位变化进行一阶线性拟合，得到的相位斜率反映了主磁场均匀性沿着该窄带区域方向的变化程度用

来表示，其中

表示窄带区域偏离x轴梯度方向（在对z-y或者z-x平面进行匀场时便是z轴）。

步骤S30：获取所述磁共振成像设备的硬件变换系数，并基于所述硬件变换系数和所述均匀性计算信息，计算所述主磁场的匀场参数；

进一步地，所述步骤S30包括：

步骤S31：获取所述磁共振成像设备的硬件变换系数，及匀场系统参数值；

步骤S32：基于所述硬件变换系数、所述均匀性计算信息及所述匀场系统参数值，计算所述主磁场的匀场参数。

具体地，用

表示窄带区域偏离x轴梯度方向，在拟合过程中会产生用来描述拟合置信度的R方值用

表示。给定x轴和y轴梯度匀场值

时引起的主磁场变化（梯度场）分别使用

表示。为了达到主磁场匀场的目的，根据矢量合成需要使两个匀场梯度产生的梯度场可以正好抵消主磁场的不均匀性，也即认为找到最合适的两个匀场值

故而满足式[3]。其中

和

为系统参数值，在第一次匀场时是初始系统参数值，之后每一次匀场结束，系统参数值都会加本次匀场的匀场参数作为下一次匀场时的新的系统参数值，重复上述循环直到结束匀场或者匀场成功。

[3]

引入置信度条件

，并且考虑多次旋转窄带区域（也即角度

选择的值为

），可以将式[3]写为式[4]。

[4]

由于匀场梯度产生的梯度场随匀场值

线性变化，在不同梯度轴上施加的匀场值分别使用

表示，所以可得

，其中

表示梯度匀场值与梯度场强度之间的变换系数，考虑不同方向轴匀场梯度硬件参数可能存在差异，所以

参数在不同方向的梯度轴上需要使用下标

表示。

参数与硬件参数绑定，所以当磁共振成像设备安装完毕后，进行一次测量便可以得到所需要的三个梯度匀场硬件系统的具体变换系数

。通过对式[4]使用梯度下降法求解得到所需要的匀场参数

如式[5]所示，其中

表示对函数A 求x 的偏导数。

[5]

步骤S40：输出所述匀场参数对应的梯度场，以对所述主磁场进行匀场。

具体地，输出所述匀场参数对应的梯度场。匀场效果对比参照图8至图10，图8展示了初始化的0.35T场分布，图9展示了基于FID(自由感应衰减信号)的手动匀场方案。图10展示了基于本申请方案的自动匀场方案的匀场结果。其中峰峰值(磁场分布中最大值和最小值差值相对于主磁场的比例(ppm，每百万分之一)越小表示磁场最大不均匀程度越小；方差（磁场随空间位置变化程度）越小表示整体越均匀。可见，相对手动磁场匀场方法拥有更好的匀场效果。

实现本申请的匀场效果后，可以有效提高相位敏感型序列如平面回波序列(EPI)、扩散加权序列(DWI)、频率选择法脂肪抑制序列、温度成像序列和1 FISP序列的成像质量。

进一步地，所述步骤S40之后包括：

步骤S41：判断所述匀场参数是否满足预设匀场要求；

步骤S42：若所述匀场参数不满足预设匀场要求，则查询并获取当前的循环次数，并判断所述当前的循环次数是否小于或等于预设次数，其中，所述循环次数为所述磁共振设备的匀场次数。

具体地，判断三个匀场参数是否大于设置的最大误差

：如果小于，则满足预设匀场要求，提示匀场成功。如果匀场参数不满足预设匀场要求，进一步判断循环次数是否小于或等于预设次数。

步骤S43：若是，则将所述匀场参数更新至所述匀场系统参数值，并将所述循环次数加一；

步骤S44：执行所述对主磁场进行线扫描，以获得所述主磁场的窄带区域的磁共振回波信号的步骤。

具体地，参照图11，若循环次数小于或等于预设次数，则更新匀场系统参数值

，更新循环计数器值

，重新进行线扫描，继续进入循环，在前一次的匀场基础上进一步进行匀场。若循环次数大于预设次数，则提示匀场失败。

在本实施例中，利用磁共振线扫描来激发窄带区域并旋转该区域获取能显示主磁场均匀性信息的信号数据，然后通过一维相位解缠绕算法和梯度匀场参数拟合算法对数据进行处理，估计出磁共振成像设备在置入物体后场均匀性的分布，并依据匀场硬件系统的特性动态计算校正参数，能以较高的时间效率使场均匀性趋于最佳。从而有效提高磁共振成像的信噪比、提高脂肪抑制成像的抑制效果、降低平面回波成像以及扩散加权成像的畸变等。并且申请具备可拓展性，对于不同匀场阶数的系统可以给出对应的有效校正参数，适用于不同等级硬件条件的磁共振成像设备。

基于上述实施例，提供本申请的第二实施例，所述步骤S22包括；

步骤S23：通过预设阈值对所述空域信号进行筛选，其中，达到所述预设阈值的空域信号被保留，未达到所述预设阈值的空域信号被剔除；

步骤S24：对筛选后的空域信号取相位差；

步骤S25：对所述相位差进行一维相位解缠绕，从而得到无相位缠绕的相位变化曲线。

具体地，由于每次信号采集仅获取一维数据，因此并不需要进行复杂的二维相位解缠绕（原始数据的相位变化区间是

，如果一个线性的原始数据显示为

，则表明在第6个数据点发生了相位缠绕，其真实相位应该表示为

，数据通过相位解缠绕算法会被处理为

），但依旧需要对数据进行一维解缠绕。由于成像物体的结构复杂性，获取的数据变换到图像域很有可能出现大量的信号较弱区域，这些区域的相位很容易受到噪声的影响从而出现相位误差。另外由于成像物体的化学特性，在不同组织的交界面容易出现相位突变，这将导致相位解缠绕的失败。综上需要一个准确稳定的一维相位解缠绕算法来确保得到正确的相位变化曲线。

由于成像物体结构的复杂性，很有可能在图像区域出现大量信号强度较弱的点从而影响相位解缠绕的稳定性，使用

表示信号强度在对应位置x 的值。通过预设阈值

对所述的空域信号

进行筛选，其中达到所述预设阈值的空域信号被保留，未达到所述预设阈值的空域信号被剔除，最后得到处理后的数据

如公式[6]所示。

[6]

对筛选后的空域信号取相位差，并进行一维相位解缠绕，从而得到无相位缠绕的相位变化曲线。

在本实施例中，由于成像物体的结构复杂性，获取的数据变换到图像域很有可能出现大量的信号较弱区域，这些区域的相位很容易受到噪声的影响从而出现相位误差。为此，本实施例改进一维相位解缠绕算法保证获取无相位缠绕的相位变化曲线。

基于上述实施例，参照图12，提供本申请的第三实施例，所述步骤S23之后包括；

步骤S26：判断间断点的数量是否达到预设数量，所述间断点为被剔除的空域信号；

具体地，由于成像物体结构的复杂性，很有可能在图像区域出现大量信号较弱的点从而影响相位解缠绕的稳定性。在筛选空域信号时，会将这部分信号剔除。被剔除的空域信号就是间断点。在本实施例中，通过设置预设数量，识别存在大量信号较弱的点的情况，对此种情况利用间断点周围数据的连续性进行间断点值的估计。

步骤S27：若是，则基于所述间断点对应的预设数量的空域信号，计算得到最优拟合参数；

步骤S28：基于所述最优拟合参数，计算得到所述间断点的估值；

步骤S29：对筛选后的空域信号及所述间断点的估值取相位差。

具体地，以一阶匀场系统举例使用的是一阶拟合模型，并设a、b作为模型的参数，如果是更高阶的匀场系统，则需要使用对应的高阶模型。为了使计算速度可以接受，使用间断点左或者右边预设值为n个的数据

其中g表示间断点的位置，

为间断点之前第n个数据位置处的相位差，然后通过线性最小二乘法如式[7]所示进行一阶拟合。

[7]

对式[7]中各项进行求和可以构建误差函数

如式[8]所示，误差函数可以表示参数a、b所描述的模型与实际数据之间的差异大小。通过对误差函数求偏导如式[9]所示可以得到最优的模型拟合参数

。

[8]

[9]

将参数

代入式[10]可以计算得到间断点的估计值为

。

[10]

若出现连续间断点，可以从最左侧或者最右侧开始，逐步滑动窗口完成间断点的补偿，参照图12，其中阴影部分为缺失点。对筛选后的空域信号及补偿后的间断点估值取相位差。

在本实施例中，为了避免在图像区域出现大量信号较弱的点从而影响相位解缠绕的稳定性。本申请提出可以利用间断点周围数据的连续性进行间断点值的估计。提升了相位的平滑性。

此外，本申请实施例还提出一种磁场匀场装置，参照图13，图13为本申请磁场匀场装置第一实施例的功能模块示意图。所述磁场匀场装置包括：

扫描模块10，用于对主磁场进行线扫描，以获得所述主磁场的窄带区域的磁共振回波信号，所述磁共振回波信号为一维数据；

计算模块20，用于确定磁共振成像设备对应阶数的拟合模型，并基于所述拟合模型对所述磁共振回波信号进行拟合，以得到所述主磁场的均匀性计算信息；

匀场模块30，用于输出所述匀场参数对应的梯度场，以对所述主磁场进行匀场。

此外，本申请实施例还提出一种可读存储介质。

本申请可读存储介质上存储有磁场匀场程序，所述磁场匀场程序被处理器执行时实现如上所述的磁场匀场方法的步骤。

其中，本申请可读存储介质中存储的磁场匀场程序被处理器执行的具体实施例与上述磁场匀场方法各实施例基本相同，在此不作赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个匀场”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，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的方法。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种磁场匀场方法，其特征在于，所述磁场匀场方法包括以下步骤：

获取所述磁共振成像设备的硬件变换系数，并基于所述硬件变换系数和所述均匀性计算信息，计算所述主磁场的匀场参数，其中，所述硬件变换系数在所述磁共振成像设备首次被启用时，通过按x、y、z匀场梯度轴分别执行一次电流转化为梯度强度的测量而获得；

2.如权利要求1所述的磁场匀场方法，其特征在于，所述基于所述拟合模型对所述磁共振回波信号进行拟合，以得到所述主磁场的均匀性计算信息的步骤包括：

对所述磁共振回波信号进行傅里叶逆变换，得到空域信号；

3.如权利要求2所述的磁场匀场方法，其特征在于，所述基于所述空域信号，计算得到所述空域信号的相位变化曲线的步骤包括：

对筛选后的空域信号取相位差；

4.如权利要求3所述的磁场匀场方法，其特征在于，所述对筛选后的空域信号取相位差的步骤包括：

基于所述最优拟合参数，计算得到所述间断点的估值；

对筛选后的空域信号及所述间断点的估值取相位差。

5.如权利要求1所述的磁场匀场方法，其特征在于，所述获取所述磁共振成像设备的硬件变换系数，并基于所述硬件变换系数和所述均匀性计算信息，计算所述主磁场的匀场参数的步骤包括：

6.如权利要求5所述的磁场匀场方法，其特征在于，所述输出所述匀场参数对应的梯度场，以对所述主磁场进行匀场的步骤之后包括：

判断所述匀场参数是否满足预设匀场要求；

若所述匀场参数不满足预设匀场要求，则查询并获取当前的循环次数，并判断所述当前的循环次数是否小于或等于预设次数，其中，所述循环次数为所述磁共振成像设备的匀场次数；

7.如权利要求1所述的磁场匀场方法，其特征在于，所述对主磁场进行线扫描，以获得所述主磁场的窄带区域的磁共振回波信号的步骤之前包括：

依据所述窄带区域方案，设置窄带区域。

8.一种磁场匀场装置，其特征在于，所述装置包括：

所述计算模块，还用于获取所述磁共振成像设备的硬件变换系数，并基于所述硬件变换系数和所述均匀性计算信息，计算所述主磁场的匀场参数，其中，所述硬件变换系数在所述磁共振成像设备首次被启用时，通过按x、y、z匀场梯度轴分别执行一次电流转化为梯度强度的测量而获得；

9.一种磁共振成像设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的磁场匀场程序，所述磁场匀场程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的磁场匀场方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有磁场匀场程序，所述磁场匀场程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的磁场匀场方法的步骤。