CN116520233B - 一种测试梯度线圈线性度的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医疗测试设备技术领域，特别是涉及一种测试梯度线圈线性度的装置和方法，该装置包括中央控制部件、均与中央控制部件通信连接的磁场数据分析部件和旋转部件、与磁场数据分析部件通信连接的半月板工装，旋转部件电连接至半月板工装，半月板工装的靠近中心处设置有至少两个内部磁场探测部件，且边缘处设置有边缘磁场探测部件，中央控制部件用于控制磁场数据分析部件接收所有磁场探测部件传来的磁场数据，并控制旋转部件将半月板工装旋转预设角度再次测试磁场数据，计算梯度线圈磁场的线性度，解决了现有装置测试效率低且不准确的问题，该装置能够在不需要人为移动工装的情况下，更加快速精准地对梯度线圈的线性度进行测量和计算。
Description
技术领域
本发明属于医疗测试设备技术领域，特别是涉及一种测试梯度线圈线性度的装置和方法。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)现在已经是医疗行业尖端且不可缺少的成像技术，其中，梯度线圈是整个磁体系统中的核心部件，它的作用是产生随空间三维坐标距离变化的梯度磁场，用于成像过程中人体组织的定位，而梯度磁场的线性度直接决定了图像的分辨率，因此对梯度线圈线性度的测量与计算是检验磁体成像优劣的重要手段。
现有的测量方式是将一个磁场探头放置在需要测量磁场的位置或专门设计三维坐标定位滑块，通过重复在DSV(diameter of spherical volume)区域的三个方向上移动，逐点进行测量，可见这样操作起来非常繁琐，而且，梯度线性度的测试一般需要进行300多个场点的测试，这样造成的误差很大，且工作量极大。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种测试梯度线圈线性度的装置和方法，能够在不需要人为移动工装的情况下，更加快速精准地对梯度线圈的线性度进行测量和计算。
本发明提供的一种测试梯度线圈线性度的装置包括中央控制部件、均与所述中央控制部件通信连接的磁场数据分析部件和旋转部件、与所述磁场数据分析部件通信连接的半月板工装，所述旋转部件电连接至所述半月板工装，所述半月板工装的靠近中心处设置有至少两个内部磁场探测部件，且靠近圆弧边缘处设置有多个边缘磁场探测部件，所述中央控制部件用于控制所述磁场数据分析部件接收所述半月板工装上的所有磁场探测部件传来的磁场数据，并控制所述旋转部件将所述半月板工装旋转预设角度再次测试磁场数据，直到旋转一周之后计算梯度线圈磁场的线性度。
优选的，在上述测试梯度线圈线性度的装置中，所述边缘磁场探测部件的数量为10个至20个。
优选的，在上述测试梯度线圈线性度的装置中，所述内部磁场探测部件和所述边缘磁场探测部件均为高斯计探头。
优选的，在上述测试梯度线圈线性度的装置中，所述预设角度为15°至30°。
优选的，在上述测试梯度线圈线性度的装置中，所述中央控制部件为计算机。
优选的，在上述测试梯度线圈线性度的装置中，所述旋转部件与所述半月板工装之间利用旋转轴承进行连接，所述旋转轴承的一端连接所述旋转部件的电机，另一端连接所述半月板工装的把手。
优选的，在上述测试梯度线圈线性度的装置中，所述磁场数据分析部件与所述半月板工装之间利用数据传输线进行连接。
本发明提供的一种测试梯度线圈线性度的方法，利用如上面任一项所述的测试梯度线圈线性度的装置，包括如下步骤：
将半月板工装置于待测DSV成像区域，使其初始位置平行于所述DSV成像区域的x轴，在梯度线圈电源关闭的情况下，利用所述半月板工装上的所有磁场探测部件进行初始磁场强度的测量；
将所有的初始磁场强度测量数据传输到磁场数据分析部件，然后传输到所述中央控制部件；
利用所述中央控制部件控制所述半月板工装旋转预设角度，再次利用所有的磁场探测部件测量初始磁场强度，直到旋转一周后，初始磁场强度测试完毕；
打开x梯度线圈电源，重复上述三个步骤，得到加入x梯度磁场的磁场强度，利用所述内部磁场探测部件探测出的加入x梯度磁场的磁场强度减去初始磁场强度得到标准x梯度强度，利用所述边缘磁场探测部件探测出的加入x梯度磁场的磁场强度减去初始磁场强度得到边缘x梯度磁场强度；
利用所述边缘x梯度磁场强度和所述标准x梯度强度计算出x梯度线圈的线性度；
将上述x轴替换为y轴，打开y梯度线圈的电源，重复上述步骤，得到y梯度线圈的线性度；
将上述x轴替换为z轴，打开z梯度线圈的电源，利用下式
计算标准z梯度强度，其中，B_cen1_i和B_cen2_i为所述半月板工装的两个所述内部磁场探测部件在第i个旋转角度测试的磁场强度，z1i和z2i为两个所述内部磁场探测部件所在的z向位置，最终计算出z梯度线圈的线性度。
通过上述描述可知，本发明提供了一种测试梯度线圈线性度的装置，由于包括中央控制部件、均与所述中央控制部件通信连接的磁场数据分析部件和旋转部件、与所述磁场数据分析部件通信连接的半月板工装，所述旋转部件电连接至所述半月板工装，所述半月板工装的靠近中心处设置有至少两个内部磁场探测部件，且靠近圆弧边缘处设置有多个边缘磁场探测部件，所述中央控制部件用于控制所述磁场数据分析部件接收所述半月板工装上的所有磁场探测部件传来的磁场数据，并控制所述旋转部件将所述半月板工装旋转预设角度再次测试磁场数据，直到旋转一周之后计算梯度线圈磁场的线性度，上述装置的有益效果在于：能够在不需要人为移动工装的情况下，更加快速精准地对梯度线圈的线性度进行测量和计算。本发明提供的上述测试梯度线圈线性度的方法，具有与上述装置相同的有益效果。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种测试梯度线圈线性度的装置的实施例的整体连接示意图；
图2为本发明提供的一种测试梯度线圈线性度的装置的实施例采用的半月板工装的示意图；
图3为本发明提供的一种测试梯度线圈线性度的方法的实施例的示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种测试梯度线圈线性度的装置和方法，能够在不需要人为移动工装的情况下，更加快速精准地对梯度线圈的线性度进行测量和计算。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种测试梯度线圈线性度的装置的实施例如图1和图2所示，图1为本发明提供的一种测试梯度线圈线性度的装置的实施例的整体连接示意图，图2为本发明提供的一种测试梯度线圈线性度的装置的实施例采用的半月板工装的示意图，上述测试梯度线圈线性度的装置的实施例可以包括中央控制部件1、均与中央控制部件1通信连接的磁场数据分析部件2和旋转部件3、与磁场数据分析部件2通信连接的半月板工装4，旋转部件3电连接至半月板工装4，从图2可以看出，半月板工装4的靠近中心处设置有至少两个内部磁场探测部件41，当然图2仅仅展示的是2个内部磁场探测部件，还可以根据实际需要增加数量，此处并不限制，且靠近圆弧边缘处设置有多个边缘磁场探测部件42，中央控制部件1用于控制磁场数据分析部件2接收半月板工装4上的所有磁场探测部件传来的磁场数据，并控制旋转部件3将半月板工装4旋转预设角度再次测试磁场数据，直到旋转一周之后计算梯度线圈磁场的线性度。
需要说明的是，上述测试梯度线圈线性度的装置可以先放置于需要测量的DSV成像区域，在梯度线圈的通电电源关闭的情况下进行初始磁场的测量，每测量完一遍就由中央控制部件1自动控制旋转部件3将半月板工装4转动一定角度，直到转完一圈，半月板工装4回到初始位置之后，将梯度线圈的通电电源开启，产生某个方向上的梯度磁场强度，再进行一轮磁场的测量，将得到的结果与初始磁场相减即可得到产生的梯度磁场强度的结果，并利用边缘的磁场强度结果与中心的标准梯度强度与间距的乘积结果取差值后归一化，并且取所有结果中的最大值，最后就可以得到梯度线圈磁场的线性度。
通过上述描述可知，本发明提供了一种测试梯度线圈线性度的装置的实施例中，由于包括中央控制部件、均与中央控制部件通信连接的磁场数据分析部件和旋转部件、与磁场数据分析部件通信连接的半月板工装，旋转部件电连接至半月板工装，半月板工装的靠近中心处设置有至少两个内部磁场探测部件，且靠近圆弧边缘处设置有多个边缘磁场探测部件，中央控制部件用于控制磁场数据分析部件接收半月板工装上的所有磁场探测部件传来的磁场数据，并控制旋转部件将半月板工装旋转预设角度再次测试磁场数据，直到旋转一周之后计算梯度线圈磁场的线性度，因此能够在不需要人为移动工装的情况下，更加快速精准地对梯度线圈的线性度进行测量和计算。
在上述测试梯度线圈线性度的装置的一个具体实施例中，上述边缘磁场探测部件42的数量可以优选为10个至20个，这样能够得到足够多的数据，从而测试结果更准确，当然这些边缘磁场探测部件42能够同时测量出数据，大大提高了测试效率，而且该数量可以进一步优选为14个，当然也可以根据实际需要对该数量进行适应性调整，此处并不限制。
在上述测试梯度线圈线性度的装置的另一个具体实施例中，内部磁场探测部件41和边缘磁场探测部件42均可优选为高斯计探头，这种高斯计探头是基于霍尔效应的原理进行磁场的测量，测量方便，使用其它辅助工具比较少，而且可实现现场测量，使用灵活方便。当然也可以根据实际需要选择其他类型的磁场探测部件，此处并不限制。
在上述测试梯度线圈线性度的装置的又一个具体实施例中，上述预设角度可以优选为15°至30°，也就是说，每测完一次就旋转半月板工装15°至30°，这个预设角度必须是能够被360整除，从图2可以看出旋转中心线的位置，当旋转360°之后，该半月板工装的旋转轨迹就是一个完整的球体，这样就能够保证将球体上的每一个部位都测量一遍，从而能够更高效的完成整个DSV成像区域的磁场线性度的测量。
在上述测试梯度线圈线性度的装置的一个优选实施例中，中央控制部件1可以优选为计算机，该计算机可用于接受磁场数据分析部件传输的磁场数据并进行线性度的计算，而且，上述旋转部件3与半月板工装4之间可以优选的利用旋转轴承进行连接，旋转轴承的一端连接旋转部件的电机，另一端连接半月板工装的把手，这样能够更加精确的控制每次旋转的角度，保证磁场测试的位置更准确，从而保证最终磁场线性度的计算结果更准确，当然也可以根据实际需要选择其他连接方式，此处并不限制。
在上述测试梯度线圈线性度的装置的另一个优选实施例中，继续参考图2，磁场数据分析部件2与半月板工装4之间可以优选的利用数据传输线5进行连接，在这种情况下，半月板工装4上面的各个磁场探测部件就能够将获得的磁场数据快速地传输到磁场数据分析部件2中，并且磁场数据分析部件2处理完采集数据后就发送给中央控制部件1，最终可以到达中央控制部件1，该中央控制部件1会发出一个旋转指令给旋转部件，将半月板工装进行旋转，实现自动测试，当然也可以根据实际需要选择其他类型的传输线，磁场并不限制。
本发明提供的一种测试梯度线圈线性度的方法的实施例如图3所示，图3为本发明提供的一种测试梯度线圈线性度的方法的实施例的示意图，利用如上面任一项的测试梯度线圈线性度的装置，包括如下步骤：
S1：将半月板工装置于待测DSV成像区域，使其初始位置平行于DSV成像区域的x轴，在梯度线圈电源关闭的情况下，利用半月板工装上的所有磁场探测部件进行初始磁场强度的测量；
需要说明的是，半月板工装的初始位置也就是平行于地面，如图2所示的这种状态，由于在任何空间内，本身就存在一定的磁场，因此需要先测量初始磁场，以排除本来就存在的初始磁场的影响。
S2：将所有的初始磁场强度测量数据传输到磁场数据分析部件，然后传输到中央控制部件；
以图2为例，可以打开磁场测试软件，将半月板工装上的各个磁场探测部件测量出的初始位置的磁场数据传输到磁场数据分析部件，测试的数据中可以像图2所示的包含14个外边缘点的磁场强度和2个靠近中心点的磁场强度，共有16个磁场强度数值。
S3：利用中央控制部件控制半月板工装旋转预设角度，再次利用所有的磁场探测部件测量初始磁场强度，直到旋转一周后，初始磁场强度测试完毕；
需要说明的是，可以以图2所示的旋转中心线为轴进行多次旋转，如果每次旋转15°，则一共旋转23次之后就回到初始位置，完成整个DSV区域的磁场测量，这样可以将得到的初始磁场强度记为B0（xi，yi，zi）。
S4：打开x梯度线圈电源，重复上述三个步骤，得到加入x梯度磁场的磁场强度，利用内部磁场探测部件探测出的加入x梯度磁场的磁场强度减去初始磁场强度得到标准x梯度强度，利用边缘磁场探测部件探测出的加入x梯度磁场的磁场强度减去初始磁场强度得到边缘x梯度磁场强度；
具体的，打开x梯度线圈的电源之后，这时DSV成像区域内将产生沿x轴变化的梯度磁场，重复上述三个步骤，将测量的数据记为加入x梯度磁场的磁场强度B1（xi，yi，zi），然后计算梯度场强B（xi，yi，zi）=B1（xi，yi，zi）-B0（xi，yi，zi），共有24*16个数据，将对应2个靠近中心点的两列数据记为和/>，可以根据靠近中心点的磁场数据计算出标准x梯度强度：
。
S5：利用边缘x梯度磁场强度和标准x梯度强度计算出x梯度线圈的线性度；
具体的，x梯度线圈的线性度的计算公式如下：
其中表示DSV成像区域边缘处/>点磁场的场强，即上述边缘x梯度磁场强度，/>表示x方向中心处的梯度强度，即上述标准x梯度强度，R表示DSV成像区域半径。将所有需要测量的点都进行绝对值内表达式计算，取所有点的计算值中的最大值即为x梯度线圈的线性度。该公式将梯度磁场中心区域的梯度强度当作标准x梯度强度，如果整个DSV区域内的梯度磁场是标准的线性关系，则边缘区域/>点在x方向上的理想场强应该是/>，测量/>点处的实际场强，用理想场强减去实际场强即为因非线性导致的磁场强度误差，/>为误差的归一化标准，这里是以x方向的梯度线性度测试为例，而y方向和z方向的梯度线性度的计算方法与x方向的计算方法同理。
S6：将上述x轴替换为y轴，打开y梯度线圈的电源，重复上述步骤，得到y梯度线圈的线性度；
S7：将上述x轴替换为z轴，打开z梯度线圈的电源，利用下式
计算标准z梯度强度G_cenz，其中，B_cen1_i和B_cen2_i为半月板工装的两个内部磁场探测部件在第i个旋转角度测试的磁场强度，z1i和z2i为两个内部磁场探测部件所在的z向位置。
需要说明的是，从图2可以看出，靠近中心的两个探头在z方向的距离为，这个距离差正好可以在不移动测试工装的情况下计算标准z梯度强度/>，最终将替换步骤S5中的公式中的/>得到z梯度线圈的线性度。
综上所述，利用上述测试梯度线圈线性度的装置，不仅能够进行主磁场均匀度的测量，也能够对梯度线圈产生的梯度磁场的线性度进行测量，能够准确测量DSV中心区域的梯度强度及成像区域边缘的梯度场强，搭配对应的计算方法，能够快速精准地对梯度线圈的线性度进行测量和计算。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种测试梯度线圈线性度的装置，其特征在于，包括中央控制部件、均与所述中央控制部件通信连接的磁场数据分析部件和旋转部件、与所述磁场数据分析部件通信连接的半月板工装，所述旋转部件电连接至所述半月板工装，所述半月板工装的靠近中心处设置有至少两个内部磁场探测部件，且靠近圆弧边缘处设置有多个边缘磁场探测部件，所述中央控制部件用于控制所述磁场数据分析部件接收所述半月板工装上的所有磁场探测部件传来的磁场数据，并控制所述旋转部件将所述半月板工装旋转预设角度再次测试磁场数据，直到旋转一周之后计算梯度线圈磁场的线性度；
利用所述测试梯度线圈线性度的装置测试梯度线圈线性度的方法包括如下步骤：将所述半月板工装置于待测DSV成像区域，使其初始位置平行于所述DSV成像区域的x轴，在梯度线圈电源关闭的情况下，利用所述半月板工装上的所有磁场探测部件进行初始磁场强度的测量；
将所有的初始磁场强度测量数据传输到磁场数据分析部件，然后传输到所述中央控制部件；
利用所述中央控制部件控制所述半月板工装旋转预设角度，再次利用所有的磁场探测部件测量初始磁场强度，直到旋转一周后，初始磁场强度测试完毕；
打开x梯度线圈电源，重复上述三个步骤，得到加入x梯度磁场的磁场强度，利用所述内部磁场探测部件探测出的加入x梯度磁场的磁场强度减去初始磁场强度得到标准x梯度强度，利用所述边缘磁场探测部件探测出的加入x梯度磁场的磁场强度减去初始磁场强度得到边缘x梯度磁场强度；
利用所述边缘x梯度磁场强度和所述标准x梯度强度计算出x梯度线圈的线性度；
将上述x轴替换为y轴，打开y梯度线圈的电源，重复上述步骤，得到y梯度线圈的线性度；
将上述x轴替换为z轴，打开z梯度线圈的电源，利用下式
；
计算标准z梯度强度，其中，B_cen1_i和B_cen2_i为所述半月板工装的两个所述内部磁场探测部件在第i个旋转角度测试的磁场强度，z1i和z2i为两个所述内部磁场探测部件所在的z向位置，最终计算出z梯度线圈的线性度。
2.根据权利要求1所述的测试梯度线圈线性度的装置，其特征在于，所述边缘磁场探测部件的数量为10个至20个。
3.根据权利要求1所述的测试梯度线圈线性度的装置，其特征在于，所述内部磁场探测部件和所述边缘磁场探测部件均为高斯计探头。
4.根据权利要求1所述的测试梯度线圈线性度的装置，其特征在于，所述预设角度为15°至30°。
5.根据权利要求1所述的测试梯度线圈线性度的装置，其特征在于，所述中央控制部件为计算机。
6.根据权利要求1所述的测试梯度线圈线性度的装置，其特征在于，所述旋转部件与所述半月板工装之间利用旋转轴承进行连接，所述旋转轴承的一端连接所述旋转部件的电机，另一端连接所述半月板工装的把手。
7.根据权利要求1所述的测试梯度线圈线性度的装置，其特征在于，所述磁场数据分析部件与所述半月板工装之间利用数据传输线进行连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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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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