專利名稱：一種磁共振成像系統磁場梯度延時的快速測量方法
技術領域：
本發明涉及磁共振成像系統中的磁場梯度技木，具體涉及磁場梯度延時的測量方法。
背景技術：
磁共振成像技術已經成為醫學診斷中非常有用的手段。磁共振成像硬件系統主要包括以下幾個部分磁體子系統、磁場梯度(以下簡稱梯度)子系統、射頻子系統、譜儀子系統、主計算機。其中，梯度子系統主要包括梯度電流放大器、梯度線圈；射頻子系統主要包括發射線圈和接收線圈；而譜儀子系統主要包括以下単元部件脈沖序列發生器、梯度波形發生器、發射機和接收機等。成像過程中，在脈沖序列發生器的控制下，發射機輸出射頻脈沖信號至射頻發射線圈產生用以激發樣品中氫原子核的射頻場。在射頻脈沖激發之后，樣品中氫原子核將發出核磁共振信號，而這個核磁共振信號被置于樣品附近的接收線圈所接收，并在接收機內被采集。在核磁共振信號數據采集過程中，梯度波形發生器產生成像所需的梯度波形信號， 該信號經過梯度電流放大器放大之后，輸出到梯度線圏，在成像空間區域內產生線性梯度磁場，從而實現核磁共振信號的空間編碼。譜儀子系統中的梯度波形發生器、梯度子系統中的梯度電流放大器以及梯度線圈組成一個完整的梯度通道。一般而言，為了在成像過程中進行空間定位，需要三個相互獨立和正交的梯度通道(X、y、Z)。為了提高電氣性能，梯度波形發生器、梯度電流放大器的設計中一般都采用了濾波器。濾波器的使用不可避免地導致梯度通道的波形信號產生延吋。也就是說實際梯度波形與理想梯度波形之間存在延時。因為梯度波形數據的觸發是由脈沖序列發生器產生的， 所以梯度波形的延時是相對其觸發信號而言的。此外，梯度線圈的電感也將導致延時的產生；每個梯度通道的總延時稱為該梯度通道的梯度延吋。由于三個梯度線圈(χ、y、ζ)的結構不同，因此通常情況下三個梯度通道的梯度延時不相等。另外，即使是相同型號，每臺成像設備的梯度延時也存在一定差異。對于非網格點掃描成像而言，梯度延時對圖像質量的負面影響是非常顯著的。因此要解決這ー問題，準確測量梯度延時是非常關鍵的。梯度延時可以用一個“撿拾線圈”來測量Dnductive measurement of magnetic neld gradients for magnetic resonance Imaging, V. Senaj, G. wailiot and L. Darrasse,Rev. Sci. Instrum. , 1998，69:M00-2405]。該方法采用ー對線圈來撿拾成像區域的磁通量變化，再通過模擬積分電路得到梯度隨時間變化的曲線。盡管這個方法的測量精度高、速度快，然而它需要附加ー套特殊裝置。此外，梯度延時也可以利用核磁共振信號來測量，這樣就不需要添加任何附加裝置了。一種比較簡單的方法是利用磁共振成像回波信號與采用窗的相對位置來計算梯度延吋。但是，受到磁共振成像接收機的帶寬(采樣速率)等條件的限制，該方法仍不能滿足梯度延時測量精度的要求。為了解決這個問題，可以將采集得到的K空間數據通過傅立葉變換至物體空間域(物體空間坐標可用r表示)，再得到信號的相位F(r)。然后將梯度延時與信號相位F關狀起來[Centering the Projection Reconstruction Trajectory: Reducing Gradient Delay Errors, Dana C. Peters, J. Andrew Derbyshire, and Elliot R. McVeigh, Magnetic Resonance in Medicine, 2003，50:1-6]，通過擬合得到梯度延時。為了消除該方法獲得的梯度延時受偏共振和磁場非均勻性的影響，需要將梯度極性反向并進 [Characterization and Correction of System Delays and Eddy Currents for MR Imaging with Ultrashort Echo-Time and Time-Varying Gradients, Ian C. Atkinson, Aiming Lu， and Keith R. Thulbornj Magnetic Resonance in Medicine, 2009, 62:532 - 537]。顯然，這將導致測量時間的增加。另外，兩次測量之間不可避免地存在時間間隔，因此儀器的不穩定性對該方法的測量精度會產生較大影響。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種磁共振成像系統磁場梯度延時的快速測量方法。在本發明中，梯度延時在一次測量中完成，所采用的脈沖序列由以下部分組成 SO時刻，發射90°射頻脈；SO至Sl期間，等待；Sl至S4期間，輸出梯度波形；S4至S5
期間，等待；S5至S8期間，采集回波echo_l，并輸出梯度波形；S8至S9期間，等待；S9時刻， 發射180°射頻脈；S9至SlO期間，等待；SlO至S13期間，輸出梯度波形；S13至S14期間， 等待；S14至S17期間，采集回波echo_2，并輸出梯度波形。在脈沖序列中，SO至S5的時間間隔為Dl, SO至S9的時間間隔為D2，S9至S14 的時間間隔為D3。脈沖序列執行之前，通過主計算機設置時間值Dl、D2和D3，且滿足等式 D3=D1+D2。本發明的目的是通過以下步驟實現的
1、在磁共振成像系統上，執行圖2所示的脈沖序列，先后采集到兩組回波信號echo_l 禾ロ echo_202、計算echo_l的峰點與采樣窗起始點的相對時間T1 ；計算echo_2的峰點與采樣窗起始點的相對時間T2。3、利用T1和T2的平均值計算梯度延時Td。上述步驟用于測量一個梯度通道的梯度延吋。例如，若測量χ通道的梯度延時，測試梯度施加在X通道。同理，若測量y、Z通道的梯度延吋，則測試梯度施加在y、Z通道。所述的“計算echo_l的峰點與采樣窗起始點的相對時間T/’可以通過兩種方法實現第一種方法是利用回波信號的対稱性，采用內插法計算echo_l的峰點出現的時間T1 ； 第二種方法是先對echo_l進行傅立葉變換和填零，再進行反傅立葉變換得到echo_l ‘，然后計算echo_l'的峰點出現的時間T' !,T1 =T' 10所述的“計算echo_2的峰點與采樣窗起始點的相對時間T2”可以通過兩種方法實現第一種方法是利用回波信號的対稱性，采用內插法計算echo_2的峰點出現的時間T2 ； 第二種方法是先對echo_2進行傅立葉變換和填零，再進行反傅立葉變換得到echo_2 ‘，然后計算echo_2'的峰點出現的時間T' 2,T2 =T' 2。本發明的有益效果是1、在不對接收機帶寬提出更高要求的前提下，提高了梯度延時的測量精度。2、本發明執行一次即可測量一個梯度通道的梯度延吋，可以減小主磁場不穩定性對梯度延時測量所產生的不利影響。3、本發明所采用的脈沖序列執行一次可以獲得兩組回波信號，這兩組回波信號在 K空間的填充方向是對稱的，可以減小主磁場非均勻性對梯度延時測量所產生的不利影響。


圖1為本發明所述磁共振成像系統結構示意圖； 圖2為本發明所采用的脈沖序列示意圖3為本發明的流程圖； 圖4為本發明另ー實施方式流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明特征及其它相關特征作進ー步闡述。參閱圖1，在磁共振成像系統中，磁體101上有用于放置樣品的空腔。空腔周圍放置梯度線圈102，用于產生選層方向、相位編碼方向和讀出方向的梯度，從而對樣品進行空間定位。空腔周圍放置射頻發射線圈103和射頻接收線圈104，發射線圈用于發射射頻脈沖來激發樣品的磁化矢量，接收線圈用于接收磁化矢量進動信號。梯度線圈102與梯度電流放大器112連接，發射線圈103和接收線圈104分別與射頻功率放大器113和前置放大器 114連接。基于計算機130給出的指令，脈沖序列發生器125根據存儲于其中的脈沖序列數據對梯度波形發生器122和發射機123進行控制。梯度波形發生器122輸出具有預定時序和波形的梯度脈沖信號，該信號經過梯度電流放大器112放大，再通過梯度線圈102在磁體空腔內產生梯度磁場。發射機123輸出具有預定時序和包絡的射頻脈沖信號，該信號經過射頻功率放大器113放大，再通過射頻發射線圈103激發樣品中的核自旋。射頻接收線圈104檢測到磁化矢量進動信號，該信號經過前置放大器114放大后輸入到接收機124。在脈沖序列發生器125的控制下，接收機IM對已放大的信號進行檢波和數模轉換，得到數字信號。將得到的數字信號傳輸給計算機130重建圖像。顯示器/打印機126用于顯示/打印掃描得到的圖像。在磁共振成像系統中，梯度波形發生器、梯度電流放大器以及梯度線圈組成ー個完整的梯度通道。一般而言，為了在成像過程中進行空間定位，需要三個梯度通道(x、y、z)。參閱圖2，本發明所采用的脈沖序列由以下部分組成
SO時刻，發射90°射頻脈；SO至Sl期間，等待；Sl至S4期間，輸出梯度波形；S4至S5 期間，等待；S5至S8期間，采集回波echo_l，并輸出梯度波形；S8至S9期間，等待；S9時刻， 發射180°射頻脈；S9至SlO期間，等待；SlO至S13期間，輸出梯度波形；S13至S14期間， 等待；S14至S17期間，采集回波echo_2，并輸出梯度波形。在脈沖序列中，SO至S5的時間間隔為Dl, SO至S9的時間間隔為D2，S9至S14 的時間間隔為D3。脈沖序列執行之前，通過主計算機設置時間值Dl、D2和D3，且滿足等式 D3=D1+D2。
在90°射頻脈沖和180°射頻脈沖之間采集回波信號echo_l，在180°射頻脈沖之后采集回波信號echo_2。兩次采樣(ACQ)過程中，接收機的參數是相同的。其中，采樣帶寬為SW，采樣點數為TD。脈沖序列執行之前，通過主計算機設置SW和TD的值。測試梯度施加在待測梯度通道。S卩，測量χ通道的梯度延時，則測試梯度施加在χ 通道。同理，測量y、ζ通道的梯度延吋，則測試梯度施加在y、ζ通道。實施例1
參閱圖3，本發明的目標是通過以下步驟實現的
1、在磁共振成像系統上，執行圖2所示的脈沖序列，先后采集到兩組回波信號echo_l 禾ロ echo_202、計算echo_l的峰點與采樣窗起始點的相對時間T1 ；計算echo_2的峰點與采樣窗起始點的相對時間T2。1)、將echo_l的幅度最大值記為Y1 2，幅度最大值所對應的采樣點的序數記為\ ； 與ん相鄰，且位于ん之前的采樣點的幅度值記為Yu ；與ん相鄰，且位于ん之后的采樣點的幅度值記為Y1+3。采用等式[Eq-1-l]計算echo_l的峰點出現的時間1\。
權利要求
1. ー種磁共振成像系統磁場梯度延時的快速測量方法，其特征在于在磁共振成像系統上，執行一定的脈沖序列，先后采集到兩組回波信號echo_l和echo_2 ；計算echo_l的峰點與采樣窗起始點的相對時間T1 ；計算echo_2的峰點與采樣窗起始點的相對時間T2 ；利用 T1和T2的平均值計算梯度延時Td ；Td為ー個梯度通道的梯度延時；其中所述計算echo_l的峰點與采樣窗起始點的相對時間T1是利用回波信號的対稱性，采用內插法計算echo_l的峰點出現的時間1\ ；或者先對echo_l進行傅立葉變換和填零，再進行反傅立葉變換得到echo_l'，然后計算echo_l'的峰點出現的時間T' ^T1 =T' 1；所述計算echo_2的峰點與采樣窗起始點的相對時間T2是采用內插法計算echo_2的峰點出現的時間T2 ；或者先對echo_2進行傅立葉變換和填零，再進行反傅立葉變換得到 echo_2'，然后計算echo_2'的峰點出現的時間T' 2, T2 =T' 2 ； 所述一定的脈沖序列由以下部分組成SO時刻，發射90°射頻脈；SO至Sl期間，等待；Sl至S4期間，輸出梯度波形；S4至S5 期間，等待；S5至S8期間，采集回波echo_l，并輸出梯度波形；S8至S9期間，等待；S9時刻， 發射180°射頻脈；S9至SlO期間，等待；SlO至S13期間，輸出梯度波形；S13至S14期間， 等待；S14至S17期間，采集回波echo_2，并輸出梯度波形；在脈沖序列中，SO至S5的時間間隔為D1，SO至S9的時間間隔為D2，S9至S14的時間間隔為D3 ；脈沖序列執行之前，通過主計算機設置時間值D1、D2和D3，且滿足等式D3=D1+D2。
全文摘要
本發明公開了一種磁共振成像系統磁場梯度延時的快速測量方法，該方法采集兩組回波信號，然后利用回波峰點出現的時間計算梯度延時。本發明在不對接收機帶寬提出更高要求的前提下，提高了梯度延時的測量精度；該方法執行一次即可測量一個梯度通道的梯度延時，可以減小主磁場不穩定性對梯度延時測量所產生的不利影響；該方法所采用的序列執行一次可以獲得兩組回波信號，這兩組回波信號在K空間的填充方向是對稱的，可以減小主磁場非均勻性對梯度延時測量所產生的不利影響。
文檔編號G01R33/54GK102540125SQ201210006720
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者寧瑞鵬, 李鯁穎 申請人:上海卡勒幅磁共振技術有限公司, 華東師范大學