CN117434485A - 一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法 - Google Patents

一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117434485A
CN117434485A CN202311546998.0A CN202311546998A CN117434485A CN 117434485 A CN117434485 A CN 117434485A CN 202311546998 A CN202311546998 A CN 202311546998A CN 117434485 A CN117434485 A CN 117434485A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase shift
gradient
test
difference
max
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311546998.0A
Other languages
English (en)
Inventor
宁瑞鹏
李哲宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China Normal University
Original Assignee
East China Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China Normal University filed Critical East China Normal University
Priority to CN202311546998.0A priority Critical patent/CN117434485A/zh
Publication of CN117434485A publication Critical patent/CN117434485A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/385—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using gradient magnetic field coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法。该方法中测试方向与扫描方向相同，利用磁场非均匀性对自旋回波和梯度回波作用的差异，测量由测试梯度引发的磁场均匀性的变化，利用该变化所导致的两种回波相位改变的差异来量度剩磁强度。本发明方法克服了多路梯度不完全平衡影响测试梯度进而影响剩磁测量的问题，消除了回波信号峰形平坦以及峰值下降对测量精度和稳定度的影响，保证了在非坐标轴方向上测试的有效性。此外，该方法不需要额外的测量仪器，测量流程简单易行，可以量度剩磁的空间各向异性。本发明方法可以用于评估剩磁对成像空间定位的影响，特别适用于判断永磁磁共振成像系统是否满足介入治疗中监控和导航对空间定位的要求。

Description

一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法
技术领域
本发明属于磁共振成像技术领域，涉及基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法。
背景技术
在医学诊断以及介入治疗的监控和导航中，磁共振成像技术已经成为非常有用的技术手段。通常，在磁共振成像仪器中，当被测样品（如人体组织）处于静磁场B0中（B0方向作为直角坐标系的Z轴方向）达到平衡时，样品中的原子核（核自旋）因被B0极化而产生一个宏观的磁化矢量M0；该M0在射频脉冲的激发下被旋转到水平面（XY平面），然后绕Z轴做进动。在被测样品周围放置一个接收线圈，它会感应出磁化矢量进动信号。接收线圈采集到的磁共振信号经过放大以及模数转换以后，进入计算机进行图像重建。一般而言，为了进行成像，磁共振成像仪器还需要产生三路正交的梯度磁场，以对磁共振信号进行三维空间定位。
根据静磁场B0的产生方式，磁共振成像仪器可以分为超导磁共振成像系统和永磁磁共振成像系统。两者相较，超导磁共振成像系统通常具有更高的静磁场强度，可以得到更高的图像分辨率和信噪比，扫描速度也更快，但仪器的空间开放度较低；而永磁磁共振成像系统通常具有更高的空间开放度，适合在介入治疗中实施监控和导航。在成像扫描过程中，梯度磁场不断切换。由于永磁磁共振成像系统的磁体及其附属部件具有更高的剩磁，因此扫描区域的磁场均匀性在梯度磁场切换完成之后仍会受到影响。特别是在施加高强度的梯度磁场之后，由剩磁所导致的残留的梯度磁场可能会影响成像的空间定位。因此，需要对永磁磁共振成像系统的剩磁进行测量，以便评估其是否显著影响空间定位。
在磁共振成像应用中，梯度回波序列和自旋回波序列分属两类不同的常规扫描序列。其中，梯度回波序列对磁场非均匀性敏感，而自旋回波序列对磁场非均匀性不敏感。因此，可以利用磁场非均匀性对两种回波作用的差异，测量施加高强度梯度磁场前后磁场均匀性的变化，然后可以利用这种变化所导致的回波峰值的改变来量度剩磁的强度。基于这种原理的测试方案，如专利申请号CN2021112087129，名称为一种磁共振成像系统中剩磁的测量方法；专利申请号CN2022103525218,名称为一种利用双回波测量磁共振成像系统中剩磁的方法；和专利申请号CN2022116329615,名称为一种磁共振成像系统中剩磁测量过程的优化方法，通常要求回波信号的扫描方向垂直于测试方向，以保证回波信号峰形锐利、峰点稳定。
然而，在实际应用中，磁共振成像系统结构框图如图1所示，磁共振成像系统需要支持任意方向断层扫描以及多片多角度断层扫描，因此，扫描方向可能与X、Y、Z三个坐标轴都不平行。同理，待测试方向也可能与X、Y、Z三个坐标轴都不平行。此时，需要用到成像系统中的两路或者三路梯度来合成测试梯度。为了保证测试的有效性，测试梯度通常采用系统允许的最大梯度。由于梯度的精度有限，最大输出（或者接近最大输出）状态下的多路梯度之间不能完全平衡，因此，多路梯度合成的测试梯度方向与待测试方向会存在偏差。这种偏差将导致实际的测试方向与扫描方向不完全垂直，造成回波信号峰形变得平坦并且峰值下降，由“尖峰”变成“高原”，显著影响回波峰点确认和峰值测量，进而影响剩磁测量的精度和稳定度。
中国专利号ZL011431881一种磁共振成像方法,剩磁量测量方法以及磁共振成像装置,为了抑制前一个MR成像脉冲序列造成的剩磁对一个MR图像的影响,在一个MR成像脉冲序列之前施加一个消磁梯度脉冲序列RS1－RS4,以消除前一个MR成像脉冲序列造成的剩磁,并且减少剩磁量。本申请人中国专利号ZL2021111902875一种磁共振成像系统中梯度磁场焦点的检测方法，利用施加正负梯度时梯度磁场中心的磁场强度不变的特点，结合磁场强度与质子共振频率之间的关系，测量各个方向上梯度磁场中心的偏移量，从而判断三路梯度磁场是否存在共同的中心，即判断是否存在梯度磁场焦点，以及确定梯度磁场焦点的位置。该方法不需要额外的检测仪器，检测流程简单易行，可以测量各方向上梯度磁场中心的偏移量，不仅可以为校正梯度线圈装配误差提供参考依据，而且还可以为图像重建过程中的空间坐标校正提供有用信息。该方法特别适用于采用非网格点扫描模式采集数据的磁共振成像。也没有解决多路梯度不完全平衡影响测试梯度进而影响剩磁测量的问题。
发明内容
针对现有问题，本发明的目的是提出一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法,以克服多路梯度不完全平衡影响测试梯度进而影响剩磁测量的问题，消除回波信号峰形平坦以及峰值下降对测量精度和稳定度的影响，从而保证在非坐标轴方向上进行测试的有效性。
本发明的再一目的在于，提供所述基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，该方法中测试方向与扫描方向相同，利用磁场非均匀性对自旋回波和梯度回波作用的差异，测量由测试梯度引发的磁场均匀性的变化，利用该变化所导致的两种回波相位改变的差异（即，回波相移差）来量度剩磁的强度，包括下述步骤：
（1）获取负正组合测试梯度下的扫描信号相位：
将测试梯度的幅度先设置为系统允许的最大负梯度G_max_n保持时间Tnp_n，将测试梯度的幅度设置为0保持时间Tnp_0，再将测试梯度的幅度设置为系统允许的最大正梯度G_max_p保持时间Tnp_p，将测试梯度的幅度设置为0，进行扫描，记录扫描信号的相位；
（2）获取正负组合测试梯度下的扫描信号相位：
将测试梯度的幅度先设置为系统允许的最大正梯度G_max_p保持时间Tpn_p，将测试梯度的幅度设置为0保持时间Tpn_0，再将测试梯度的幅度设置为系统允许的最大负梯度G_max_n保持时间Tpn_n，将测试梯度的幅度设置为0，进行扫描，记录扫描信号的相位；
（3）量度剩磁强度：
计算所述两种扫描信号的相移的差值，量度磁共振成像系统中剩磁的强度。
步骤（1）和步骤（2）的顺序可以交换。
本发明还提出了所述方法用于评估剩磁对成像空间定位的影响，特别适用于判断永磁磁共振成像系统是否满足介入治疗中监控和导航对空间定位的要求。
进一步的，本发明一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，包括以下具体步骤：
（1）选定方向：
选定测试方向，并将条形均匀样品沿测试方向放置；
（2）获取负正组合测试梯度下的扫描信号相位：
将测试梯度的幅度先设置为系统允许的最大负梯度G_max_n保持时间Tnp_n，将测试梯度的幅度设置为0保持时间Tnp_0，再将测试梯度的幅度设置为系统允许的最大正梯度G_max_p保持时间Tnp_p，将测试梯度的幅度设置为0，进行扫描，记录扫描信号的相位；
（3）获取正负组合测试梯度下的扫描信号相位：
将测试梯度的幅度先设置为系统允许的最大正梯度G_max_p保持时间Tpn_p，将测试梯度的幅度设置为0保持时间Tpn_0，再将测试梯度的幅度设置为系统允许的最大负梯度G_max_n保持时间Tpn_n，将测试梯度的幅度设置为0，进行扫描，记录扫描信号的相位；
（4）量度剩磁强度：
计算所述两种扫描信号的相移的差值，量度磁共振成像系统中剩磁的强度。
在一个优选例中，所述步骤（2）中的保持时间Tnp_n、Tnp_0与Tnp_p相等，为系统允许的最小梯度脉宽的100倍。
所述步骤（2）包括：将测试梯度施加在测试方向上；进行一维自旋回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录自旋回波信号所有采样点的相位P_se_np。P_se_np是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
所述步骤（2）包括：将测试梯度施加在测试方向上；进行一维梯度回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录梯度回波信号所有采样点的相位P_ge_np。P_ge_np是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
在一个优选例中，所述步骤（3）中的保持时间Tpn_p、Tpn_0与Tpn_n相等，为系统允许的最小梯度脉宽的100倍。
所述步骤（3）包括：将测试梯度施加在测试方向上；进行一维自旋回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录自旋回波信号所有采样点的相位P_se_pn。P_se_pn是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
所述步骤（3）包括：将测试梯度施加在测试方向上；进行一维梯度回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录梯度回波信号所有采样点的相位P_ge_pn。P_ge_pn是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
在一个优选例中，所述步骤（4）包括：利用线性回归模型计算P_ge_np与P_ge_pn之间的相移P_ge、P_se_np与P_se_pn之间的相移P_se；计算P_ge与P_se之间的差值，记作P_ge_se；P_ge_se用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度。
在一个优选例中，所述步骤（4）包括：利用线性回归模型计算P_ge_np与P_se_np之间的相移P_np、P_ge_pn与P_se_pn之间的相移P_pn；计算P_np与P_pn之间的差值，记作P_np_pn；P_np_pn用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度。
在一个优选例中，所述步骤（4）包括：利用线性回归模型计算P_ge_np与P_ge_pn的之间相移P_ge、P_se_np与P_se_pn的之间相移P_se；计算P_ge与P_se之间的差值，记作P_ge_se；取G_max_p和G_max_n的绝对值之和，记作G_max；P_ge_se与G_max的比值用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度。
在一个优选例中，所述步骤（4）包括：利用线性回归模型计算P_ge_np与P_se_np之间的相移P_np、P_ge_pn与P_se_pn的之间相移P_pn；计算P_np与P_pn之间的差值，记作P_np_pn；取G_max_p和G_max_n的绝对值之和，记作G_max；P_np_pn与G_max的比值用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度。
步骤（2）和步骤（3）以及其中的扫描记录一维自旋回波和一维梯度回波，顺序可以交换。
在一个优选例中，在一个方向上测试完成后，更换测试方向，重复所述步骤1~5次。至少应在3个互相垂直的方向上完成所述步骤（1）~（4）。
本发明提出的方法可以用于评估剩磁对成像空间定位的影响。
进一步，特别适用于判断永磁磁共振成像系统是否满足介入治疗中监控和导航对空间定位的要求。
本发明的优越性在于：克服了多路梯度不完全平衡影响测试梯度进而影响剩磁测量的问题，消除了回波信号峰形平坦以及峰值下降对测量精度和稳定度的影响，保证了在非坐标轴方向上进行测试的有效性。此外，该方法不需要额外的测量仪器，测量流程简单易行，而且可以量度剩磁的空间各向异性。本发明提出的方法可以用于评估剩磁对成像空间定位的影响，特别适用于判断永磁磁共振成像系统是否满足介入治疗中监控和导航对空间定位的要求。
附图说明
图1为磁共振成像系统结构框图；
图2为本发明所述的负正或者正负组合测试梯度及一维梯度回波扫描示意图，包括：图2a负正组合测试梯度及一维梯度回波扫描示意图和图2b正负组合测试梯度及一维梯度回波扫描示意图；
图3为本发明所述的负正或者正负组合测试梯度及一维自旋回波扫描示意图，包括：图3a负正组合测试梯度及一维自旋回波扫描示意图和图3b正负组合测试梯度及一维自旋回波扫描示意图；
图中标号说明：
图1中：
101——磁体；
102——梯度线圈；112——梯度电流放大器；122——梯度波形发生器；
103——射频发射线圈；113——射频功率放大器；123——发射机；
104——射频接收线圈；114——前置放大器；124——接收机；
125——脉冲序列存储电路；
126——显示器/打印机；130——计算机；
图2a和2b中：
RF——射频激发通道；Gt/Gs——测试梯度通道和扫描梯度通道；Echo——回波信号通道；TE——回波时间；
202——激发脉冲；203——散相梯度；204——会聚梯度；205——梯度回波信号；
G_np——负正组合测试梯度；
G_pn——正负组合测试梯度；
G_max_n——系统允许的最大负梯度；
G_max_p——系统允许的最大正梯度；
Tnp_n——负正组合测试梯度中负梯度的保持时间；
Tnp_0——负正组合测试梯度中正负梯度的间隔时间；
Tnp_p——负正组合测试梯度中正梯度的保持时间；
Tpn_p——正负组合测试梯度中正梯度的保持时间；
Tpn_0——正负组合测试梯度中正负梯度的间隔时间；
Tpn_n——正负组合测试梯度中负梯度的保持时间；
图3a和3b中：（图中RF,Gt/Gs,Echo,TE与图2的同义）
302——激发脉冲；303——散相梯度；304——会聚梯度；305——自旋回波信号；306——反转脉冲；
G_np——负正组合测试梯度；
G_pn——正负组合测试梯度；
G_max_p——系统允许的最大正梯度；
G_max_n——系统允许的最大负梯度；
Tnp_n——负正组合测试梯度中负梯度的保持时间；
Tnp_0——负正组合测试梯度中正负梯度的间隔时间；
Tnp_p——负正组合测试梯度中正梯度的保持时间；
Tpn_p——正负组合测试梯度中正梯度的保持时间；
Tpn_0——正负组合测试梯度中正负梯度的间隔时间；
Tpn_n——正负组合测试梯度中负梯度的保持时间。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
图1为本发明所述MRI系统的结构框图。在MRI系统中，磁体101上有用于放置样品的空腔。空腔周围放置梯度线圈102，用于产生选层方向、相位编码方向和读出方向的梯度磁场，以对样品进行空间定位。空腔周围放置射频发射线圈103和射频接收线圈104，发射线圈用于发射射频脉冲来激发样品的磁化矢量，接收线圈用于接收磁化矢量进动信号。梯度线圈102与梯度电流放大器112连接，发射线圈103和接收线圈104分别与射频功率放大器113和前置放大器114连接。
基于计算机130给出的指令，脉冲序列存储电路125根据存储于其中的脉冲序列对梯度波形发生器122和发射机123进行控制。梯度波形发生器122输出具有预定时序和波形的梯度脉冲信号， 该信号经过梯度电流放大器112放大， 再通过梯度线圈102在磁体空腔内产生梯度磁场。发射机123输出具有预定时序和包络的射频脉冲信号，该信号经过射频功率放大器113放大，再通过射频发射线圈103激发样品中的核自旋。
射频接收线圈104检测到磁化矢量进动信号，该信号经过前置放大器114放大后输入到接收机124。在脉冲序列存储电路125的控制下，接收机124对已放大的信号进行检波和数模转换得到数字信号，将得到的数字信号传输给计算机130重建图像。显示器/打印机126用于显示/打印扫描得到的图像。
图2中，在负正组合测试梯度G_np（如图2a）或者正负组合测试梯度G_pn（如图2b）之后，在激发脉冲202的作用下，样品中的磁化矢量从Z方向被旋转到XY平面。磁化矢量在XY平面内绕Z轴做进动，并在散相梯度203的作用下发生散相，之后在会聚梯度204的作用下发生会聚，形成梯度回波信号205。激发脉冲202的峰点与梯度回波信号205的峰点之间的时间间隔为回波时间TE。
图3中，在负正组合测试梯度G_np（如图3a）或者正负组合测试梯度G_pn（如图3b）之后，在激发脉冲302的作用下，样品中的磁化矢量从Z方向被旋转到XY平面。磁化矢量在XY平面内绕Z轴做进动，并在散相梯度303的作用下发生散相，然后在反转脉冲306的作用下发生相位反转，之后在会聚梯度304的作用下发生会聚，形成自旋回波信号305。激发脉冲302的峰点与自旋回波信号305的峰点之间的时间间隔为回波时间TE。反转脉冲306位于激发脉冲302和自旋回波信号305的中间
实施例1
一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，待测试的磁共振成像系统具有如图1所示的结构，参阅图2a、图2b、图3a和图3b，按以下具体步骤：
步骤1：选定测试方向，并将条形均匀样品沿测试方向放置；
步骤2.1：将测试梯度设置为图3a所示的负正组合测试梯度G_np，其保持时间Tnp_n、Tnp_0与Tnp_p相等，为系统允许的最小梯度脉宽的100倍，测试梯度施加在测试方向上；进行一维自旋回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录自旋回波信号305所有采样点的相位P_se_np。P_se_np是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤2.2：将测试梯度设置为图2a所示的负正组合测试梯度G_np，其保持时间Tnp_n、Tnp_0与Tnp_p相等，为系统允许的最小梯度脉宽的100倍，测试梯度施加在测试方向上；进行一维梯度回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录梯度回波信号205所有采样点的相位P_ge_np。P_ge_np是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤3.1：将测试梯度设置为图3b所示的正负组合测试梯度G_pn，其保持时间Tpn_p、Tpn_0与Tpn_n相等，为系统允许的最小梯度脉宽的100倍，测试梯度施加在测试方向上；进行一维自旋回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录自旋回波信号305所有采样点的相位P_se_pn。P_se_pn是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤3.2：将测试梯度设置为图2b所示的正负组合测试梯度G_pn，其保持时间Tpn_p、Tpn_0与Tpn_n相等，为系统允许的最小梯度脉宽的100倍，测试梯度施加在测试方向上；进行一维梯度回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录梯度回波信号205所有采样点的相位P_ge_pn。P_ge_pn是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤4：利用线性回归模型计算P_ge_np与P_ge_pn之间的相移P_ge、P_se_np与P_se_pn之间的相移P_se；计算P_ge与P_se之间的差值，记作P_ge_se；P_ge_se用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度。
步骤4中的线性回归模型为Y=kX+b，利用线性拟合法可以求解出模型系数k和b。模型中的Y和X分别取P_ge_np和P_ge_pn，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_ge；模型中的Y和X分别取P_se_np和P_se_pn，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_se。
步骤4中P_ge与P_se之间的差值，记作向量P_ge_se。向量P_ge_se中的一阶相移差值用于量度与测试方向平行的剩磁分量，零阶相移差值用于量度与测试方向垂直的剩磁分量。
步骤2.1、2.2、3.1和3.2的顺序可以交换。
在一个方向上测试完成后，更换测试方向，重复上述步骤1~4。至少应在3个互相垂直的方向上完成上述步骤1~4。
实施例2
一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，待测试的磁共振成像系统具有如图1所示的结构，参阅图2a、图2b、图3a和图3b，按以下具体步骤：
步骤1：选定测试方向，并将条形均匀样品沿测试方向放置；
步骤2.1：将测试梯度设置为图3a所示的负正组合测试梯度G_np，测试梯度施加在测试方向上；进行一维自旋回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录自旋回波信号305所有采样点的相位P_se_np。P_se_np是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤2.2：将测试梯度设置为图2a所示的负正组合测试梯度G_np，测试梯度施加在测试方向上；进行一维梯度回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录梯度回波信号205所有采样点的相位P_ge_np。P_ge_np是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤3.1：将测试梯度设置为图3b所示的正负组合测试梯度G_pn，测试梯度施加在测试方向上；进行一维自旋回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录自旋回波信号305所有采样点的相位P_se_pn。P_se_pn是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤3.2：将测试梯度设置为图2b所示的正负组合测试梯度G_pn，测试梯度施加在测试方向上；进行一维梯度回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录梯度回波信号205所有采样点的相位P_ge_pn。P_ge_pn是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤4：利用线性回归模型计算P_ge_np与P_se_np之间的相移P_np、P_ge_pn与P_se_pn之间的相移P_pn；计算P_np与P_pn之间的差值，记作P_np_pn；P_np_pn用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度。
步骤4中的线性回归模型为Y=kX+b，利用线性拟合法可以求解出模型系数k和b。模型中的Y和X分别取P_ge_np和P_se_np，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_np；模型中的Y和X分别取P_ge_pn和P_se_pn，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_pn。
步骤4中P_np与P_pn之间的差值，记作向量P_np_pn。向量P_np_pn中的一阶相移差值用于量度与测试方向平行的剩磁分量，零阶相移差值用于量度与测试方向垂直的剩磁分量。
步骤2.1、2.2、3.1和3.2的顺序可以交换。
在一个方向上测试完成后，更换测试方向，重复上述步骤1~4。至少应在3个互相垂直的方向上完成上述步骤1~4。
实施例3
一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，待测试的磁共振成像系统具有如图1所示的结构，参阅图2a、图2b、图3a和图3b，按以下具体步骤：
步骤1：选定测试方向，并将条形均匀样品沿测试方向放置；
步骤2.1：将测试梯度设置为图3a所示的负正组合测试梯度G_np，测试梯度施加在测试方向上；进行一维自旋回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录自旋回波信号305所有采样点的相位P_se_np。P_se_np是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤2.2：将测试梯度设置为图2a所示的负正组合测试梯度G_np，测试梯度施加在测试方向上；进行一维梯度回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录梯度回波信号205所有采样点的相位P_ge_np。P_ge_np是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤3.1：将测试梯度设置为图3b所示的正负组合测试梯度G_pn，测试梯度施加在测试方向上；进行一维自旋回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录自旋回波信号305所有采样点的相位P_se_pn。P_se_pn是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤3.2：将测试梯度设置为图2b所示的正负组合测试梯度G_pn，测试梯度施加在测试方向上；进行一维梯度回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录梯度回波信号205所有采样点的相位P_ge_pn。P_ge_pn是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤4：利用线性回归模型计算P_ge_np与P_ge_pn之间的相移P_ge、P_se_np与P_se_pn之间的相移P_se；计算P_ge与P_se之间的差值，记作P_ge_se；取G_max_p和G_max_n的绝对值之和，记作G_max；P_ge_se与G_max的比值用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度。
步骤4中的线性回归模型为Y=kX+b，利用线性拟合法可以求解出模型系数k和b。模型中的Y和X分别取P_ge_np和P_ge_pn，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_ge；模型中的Y和X分别取P_se_np和P_se_pn，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_se。
步骤4中P_ge与P_se之间的差值，记作向量P_ge_se。向量P_ge_se中的一阶相移差值与G_max的比值用于量度与测试方向平行的剩磁分量，零阶相移差值与G_max的比值用于量度与测试方向垂直的剩磁分量。
步骤2.1、2.2、3.1和3.2的顺序可以交换。
在一个方向上测试完成后，更换测试方向，重复上述步骤1~4。至少应在3个互相垂直的方向上完成上述步骤1~4。
实施例4
一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，待测试的磁共振成像系统具有如图1所示的结构，参阅图2a、图2b、图3a和图3b，按以下具体步骤：
步骤1：选定测试方向，并将条形均匀样品沿测试方向放置；
步骤2.1：将测试梯度设置为图3a所示的负正组合测试梯度G_np，测试梯度施加在测试方向上；进行一维自旋回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录自旋回波信号305所有采样点的相位P_se_np。P_se_np是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤2.2：将测试梯度设置为图2a所示的负正组合测试梯度G_np，测试梯度施加在测试方向上；进行一维梯度回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录梯度回波信号205所有采样点的相位P_ge_np。P_ge_np是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤3.1：将测试梯度设置为图3b所示的正负组合测试梯度G_pn，测试梯度施加在测试方向上；进行一维自旋回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录自旋回波信号305所有采样点的相位P_se_pn。P_se_pn是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤3.2：将测试梯度设置为图2b所示的正负组合测试梯度G_pn，测试梯度施加在测试方向上；进行一维梯度回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录梯度回波信号205所有采样点的相位P_ge_pn。P_ge_pn是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
步骤4：利用线性回归模型计算P_ge_np与P_se_np之间的相移P_np、P_ge_pn与P_se_pn之间的相移P_pn；计算P_np与P_pn之间的差值，记作P_np_pn；取G_max_p和G_max_n的绝对值之和，记作G_max；P_np_pn与G_max的比值用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度。
步骤4中的线性回归模型为Y=kX+b，利用线性拟合法可以求解出模型系数k和b。模型中的Y和X分别取P_ge_np和P_se_np，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_np；模型中的Y和X分别取P_ge_pn和P_se_pn，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_pn。
步骤4中P_np与P_pn之间的差值，记作向量P_np_pn。向量P_np_pn中的一阶相移差值与G_max的比值用于量度与测试方向平行的剩磁分量，零阶相移差值与G_max的比值用于量度与测试方向垂直的剩磁分量。
步骤2.1、2.2、3.1和3.2的顺序可以交换。
在一个方向上测试完成后，更换测试方向，重复上述步骤1~4。至少应在3个互相垂直的方向上完成上述步骤1~4。

Claims (12)

1.一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，其特征在于，测试方向与扫描方向相同，利用磁场非均匀性对自旋回波和梯度回波作用的差异，测量由测试梯度引发的磁场均匀性的变化，利用该变化所导致的两种回波相位改变的差异，即回波相移差来量度磁共振成像系统中剩磁的强度，包括下述步骤：
（1）获取负正组合测试梯度下的扫描信号相位：
将测试梯度的幅度先设置为系统允许的最大负梯度G_max_n保持时间Tnp_n，将测试梯度的幅度设置为0保持时间Tnp_0，再将测试梯度的幅度设置为系统允许的最大正梯度G_max_p保持时间Tnp_p，将测试梯度的幅度设置为0，进行扫描，记录扫描信号的相位；
（2）获取正负组合测试梯度下的扫描信号相位：
将测试梯度的幅度先设置为系统允许的最大正梯度G_max_p保持时间Tpn_p，将测试梯度的幅度设置为0保持时间Tpn_0，再将测试梯度的幅度设置为系统允许的最大负梯度G_max_n保持时间Tpn_n，将测试梯度的幅度设置为0，进行扫描，记录扫描信号的相位；或者，步骤（1）和步骤（2）的顺序交换；
（3）量度剩磁强度：
计算所述两种扫描信号的相移差值，量度磁共振成像系统中剩磁的强度；
至少应在3个互相垂直的方向上完成所述步骤（1）~（3）。
2.根据权利要求1所述的基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，其特征在于，按下述步骤：
（1）选定方向：
选定测试方向，并将条形均匀样品沿测试方向放置；
（2）获取负正组合测试梯度下的扫描信号相位：
将测试梯度的幅度先设置为系统允许的最大负梯度G_max_n保持时间Tnp_n，将测试梯度的幅度设置为0保持时间Tnp_0，再将测试梯度的幅度设置为系统允许的最大正梯度G_max_p保持时间Tnp_p，将测试梯度的幅度设置为0，进行扫描，记录扫描信号的相位；
（3）获取正负组合测试梯度下的扫描信号相位：
将测试梯度的幅度先设置为系统允许的最大正梯度G_max_p保持时间Tpn_p，将测试梯度的幅度设置为0保持时间Tpn_0，再将测试梯度的幅度设置为系统允许的最大负梯度G_max_n保持时间Tpn_n，将测试梯度的幅度设置为0，进行扫描，记录扫描信号的相位；
（4）量度剩磁强度：
利用线性回归模型计算P_ge_np与P_ge_pn之间的相移P_ge、P_se_np与P_se_pn之间的相移P_se；计算P_ge与P_se之间的差值，记作P_ge_se；P_ge_se用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度；或者，
利用线性回归模型计算P_ge_np与P_se_np之间的相移P_np、P_ge_pn与P_se_pn之间的相移P_pn；计算P_np与P_pn之间的差值，记作P_np_pn；P_np_pn用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度；或者，
利用线性回归模型计算P_ge_np与P_ge_pn的之间相移P_ge、P_se_np与P_se_pn的之间相移P_se；计算P_ge与P_se之间的差值，记作P_ge_se；取G_max_p和G_max_n的绝对值之和，记作G_max；P_ge_se与G_max的比值用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度；或者，
利用线性回归模型计算P_ge_np与P_se_np之间的相移P_np、P_ge_pn与P_se_pn的之间相移P_pn；计算P_np与P_pn之间的差值，记作P_np_pn；取G_max_p和G_max_n的绝对值之和，记作G_max；P_np_pn与G_max的比值用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度。
3.根据权利要求2所述的基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，其特征在于，按下述步骤：所述步骤（2）中，保持时间Tnp_n、Tnp_0与Tnp_p相等，为系统允许的最小梯度脉宽的100倍。
4.根据权利要求2所述的基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，其特征在于，
所述步骤（2）中，将测试梯度施加在测试方向上；进行一维自旋回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录自旋回波信号所有采样点的相位P_se_np；P_se_np是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位；和/或者,
所述步骤（2）中，将测试梯度施加在测试方向上；进行一维梯度回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录梯度回波信号所有采样点的相位P_ge_np；P_ge_np是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
5.根据权利要求2所述的基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，其特征在于，所述步骤（3）中，保持时间Tpn_p、Tpn_0与Tpn_n相等，为系统允许的最小梯度脉宽的100倍。
6.根据权利要求2所述的基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，其特征在于，
所述步骤（3）中，将测试梯度施加在测试方向上；进行一维自旋回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录自旋回波信号所有采样点的相位P_se_pn；P_se_pn是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位；和/或者，
所述步骤（3）中，将测试梯度施加在测试方向上；进行一维梯度回波扫描，扫描方向与测试方向相同；记录梯度回波信号所有采样点的相位P_ge_pn；P_ge_pn是向量，其中的一个元素记录一个采样点的相位。
7.根据权利要求2所述的基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，其特征在于，
所述步骤（4）中，利用线性回归模型计算P_ge_np与P_ge_pn之间的相移P_ge、P_se_np与P_se_pn之间的相移P_se；计算P_ge与P_se之间的差值，记作P_ge_se用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度；其中，
线性回归模型为Y=kX+b，利用线性拟合法求解出模型系数k和b，模型中的Y和X分别取P_ge_np和P_ge_pn，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_ge；模型中的Y和X分别取P_se_np和P_se_pn，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_se；
P_ge与P_se之间的差值，记作向量P_ge_se；向量P_ge_se中的一阶相移差值用于量度与测试方向平行的剩磁分量，零阶相移差值用于量度与测试方向垂直的剩磁分量。
8.根据权利要求2所述的基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，其特征在于，
所述步骤（4）中，利用线性回归模型计算P_ge_np与P_se_np之间的相移P_np、P_ge_pn与P_se_pn之间的相移P_pn；计算P_np与P_pn之间的差值，记作P_np_pn；P_np_pn用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度；
其中，线性回归模型为Y=kX+b，利用线性拟合法求解出模型系数k和b；模型中的Y和X分别取P_ge_np和P_se_np，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_np；模型中的Y和X分别取P_ge_pn和P_se_pn，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_pn；
P_np与P_pn之间的差值，记作向量P_np_pn；向量P_np_pn中的一阶相移差值用于量度与测试方向平行的剩磁分量，零阶相移差值用于量度与测试方向垂直的剩磁分量。
9.根据权利要求2所述的基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，其特征在于，
步骤4：利用线性回归模型计算P_ge_np与P_ge_pn之间的相移P_ge、P_se_np与P_se_pn之间的相移P_se；计算P_ge与P_se之间的差值，记作P_ge_se；取G_max_p和G_max_n的绝对值之和，记作G_max；P_ge_se与G_max的比值用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度；
其中，线性回归模型为Y=kX+b，利用线性拟合法求解出模型系数k和b；模型中的Y和X分别取P_ge_np和P_ge_pn，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_ge；模型中的Y和X分别取P_se_np和P_se_pn，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_se；
P_ge与P_se之间的差值，记作向量P_ge_se；向量P_ge_se中的一阶相移差值与G_max的比值用于量度与测试方向平行的剩磁分量，零阶相移差值与G_max的比值用于量度与测试方向垂直的剩磁分量。
10.根据权利要求2所述的基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法，其特征在于，
步骤4：利用线性回归模型计算P_ge_np与P_se_np之间的相移P_np、P_ge_pn与P_se_pn之间的相移P_pn；计算P_np与P_pn之间的差值，记作P_np_pn；取G_max_p和G_max_n的绝对值之和，记作G_max；P_np_pn与G_max的比值用于量度磁共振成像系统中剩磁的强度；
其中，线性回归模型为Y=kX+b，利用线性拟合法求解出模型系数k和b；模型中的Y和X分别取P_ge_np和P_se_np，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_np；模型中的Y和X分别取P_ge_pn和P_se_pn，求解出的k和b分别为一阶相移和零阶相移，记作向量P_pn；
P_np与P_pn之间的差值，记作向量P_np_pn。向量P_np_pn中的一阶相移差值与G_max的比值用于量度与测试方向平行的剩磁分量，零阶相移差值与G_max的比值用于量度与测试方向垂直的剩磁分量。
11.一种根据权利要求1至10任一所述的基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法在评估剩磁对成像空间定位的影响的应用。
12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于：用于判断永磁磁共振成像系统是否满足介入治疗中监控和导航对空间定位的要求。
CN202311546998.0A 2023-11-20 2023-11-20 一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法 Pending CN117434485A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311546998.0A CN117434485A (zh) 2023-11-20 2023-11-20 一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311546998.0A CN117434485A (zh) 2023-11-20 2023-11-20 一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117434485A true CN117434485A (zh) 2024-01-23

Family

ID=89551485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311546998.0A Pending CN117434485A (zh) 2023-11-20 2023-11-20 一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117434485A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6422700B2 (ja) 水のｔ１時間と脂肪のｔ１時間を求める方法および磁気共鳴装置
US7199583B2 (en) MR image production method and MRI apparatus
JP3402916B2 (ja) 核スピントモグラフ装置のマグネット装置のシム調整方法及び方法を実施する装置
US9720066B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and control method thereof
US7141970B2 (en) Magnetic resonance imaging device
JP5142979B2 (ja) 緩和パラメータを空間的に分解して決定するための磁気共鳴方法
JPH10272120A (ja) 磁気共鳴システムの磁場を補償する方法
US5281916A (en) NMR angiography using fast spin echo pulse sequences
JP4519967B2 (ja) 磁気共鳴イメージング・システム内の残留磁気を補償する方法及び磁気共鳴イメージング・システム
JPH0622919A (ja) 高速スピンエコーｎｍｒパルス系列での勾配モーメントナリング法
EP2635914B1 (en) Method of characterizing an rf transmit chain
CN107624162B (zh) 具有场探头的磁共振检查系统
KR101627706B1 (ko) 자기 공명 기법에서 측정 볼륨 내의 검사 대상의 대상-특정 ｂ1 분포를 결정하는 방법, 자기 공명 시스템, 및 컴퓨터 판독가능한 기록 매체
EP1004892A1 (en) Compensating an MRI system for residual magnetization
JPH04288143A (ja) Ｎｍｒイメージング装置を使用した高速流れ測定方式
US6285900B1 (en) Method and device for generating a perfusion image of a body portion using magnetic resonance imaging
US6377043B1 (en) Magnetic resonance method
JPH03224538A (ja) 一次の静磁場不均一を補正して計測する過程を備えたｍｒｉ装置
CN113933772B (zh) 一种磁共振成像系统中梯度磁场焦点的检测方法
US20020050816A1 (en) MR imaging method, phase error measuring method, and MRI apparatus
CN117434485A (zh) 一种基于磁共振回波相移差的剩磁测量方法
JP4319035B2 (ja) 磁気共鳴イメージング装置
US9915713B2 (en) Determining positions of a magnetic field probe in a magnetic resonance measurement
CN115754853A (zh) 一种磁共振成像系统中剩磁测量过程的优化方法
CN116359270A (zh) 一种利用双回波测量磁共振成像系统中剩磁的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination