一种用于磁共振成像的局部匀场系统及匀场方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于磁共振成像的局部匀场系统及匀场方法。具体地，本发明专利技术提供了一种用于磁共振成像的匀场方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：采用二维梯度回波采集B0场图信息；计算并评估B0的均匀度；优化每通道匀场线圈的电流；判定是否获得Δf的最小标准偏差值；输出最优电流组合值，并在电流控制软件上设置每通道匀场线圈对应的最优电流值；以及测试并评估B0的均匀度，实现匀场目标。本发明专利技术还提供了用于磁共振成像的匀场系统。这种设计用较少通道数的匀场线圈实现较好的匀场效果，系统较为简单，成本相对低；并且提供的匀场方法较为简便，耗时相对较短；同时该系统适用于磁共振温度成像，提高了测温的精度。

A local shimming system and shimming method for MRI

The invention relates to a local shimming system and shimming method for magnetic resonance imaging. Specifically, the invention provides a uniform field method for magnetic resonance imaging, characterized in that the method comprises the following steps: acquiring B0 field map information using two-dimensional gradient echo; calculating and evaluating the uniformity of B0; optimizing the current of each channel uniform field coil; determining whether the minimum standard deviation of F is obtained; The optimum current combination value is set on the current control software, and the optimum current value corresponding to each channel field-shimming coil is set, and the uniformity of B0 is tested and evaluated to achieve the field-shimming goal. The invention also provides a shimming system for magnetic resonance imaging. This design uses less channels to achieve a better uniform field effect, the system is relatively simple, the cost is relatively low; and the uniform field method is relatively simple, relatively short time-consuming; at the same time, the system is suitable for magnetic resonance temperature imaging, improve the accuracy of temperature measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种用于磁共振成像的局部匀场系统及匀场方法
本专利技术涉及磁共振成像
，尤其涉及用于磁共振成像的局部匀场系统及匀场方法。
技术介绍
在磁共振成像系统中，磁体本身通常能够在一定的空间里提供较为均匀的静态磁场B0，然而由于组织的磁化率差异，会在交界处产生局部磁场变化，造成图像伪影。特别是在单次激发自旋回波平面回波成像(EPI)中，会引起几何失真、信号丢失和图像模糊。一般来说，增加匀场线圈可以减少磁场的非均匀性，从而提高图像的质量。大体而言，匀场线圈主要包括两类：球谐函数(SH)匀场线圈和多线圈(MC)匀场线圈。SH匀场线圈一般用于主磁体的磁场非均匀性校正，而商用的MRI系统中SH匀场线圈的阶数最高包含二阶。在动物和人脑实验中，组织和空气交界之处的磁场非均匀性常常高达5阶，则SH匀场线圈的阶数需要增加到5阶才能实现较好的匀场效果。但是增加SH匀场线圈的阶数会带来一些实际问题，如有效的利用空间缩小、线圈的效率变差、需要额外考虑匀场线圈的冷却系统、需要增加功率放大器的数目。相对于SH匀场线圈，MC匀场线圈以多个简单的线圈回路产生较为复杂的高阶磁场，获得了较好的匀场能力。而且MC匀场线圈的电感比较小，同时离主磁体较远，不会引起很大的涡流。目前，在磁共振成像中，匀场多线圈的单元数目越多，能补偿的非均匀磁场的阶数越高，带来的问题是，需要更多的功率放大器数目；而且匀场过程中需要对每通道线圈单元进行灵敏度场图采集，耗时较长。例如，CN201510629760公开了一种对病人胸部进行医学磁共振成像器件期间补偿主磁场不均匀性的匀场线圈装置。CN201210202891,CN201410414924和CN201510173911也针对人体的头部和身体的磁共振成像开发了匀场系统。JuchemC等人著写的论文"Magneticfieldmodelingwithasetofindividuallocalizedcoils",JournalofMagneticResonance,2010,204(2):281-289，以及JuchemC等人的"Multicoilshimmingofthemousebrain[J].Magneticresonanceinmedicine",2011,66(3):893-900中描述了应用于老鼠大脑磁共振成像的匀场线圈，其中采用的通道数为24到48，功率放大器数目也为24到48，成本较高，系统较为复杂。有鉴于此，需要开发一种能够采用较少通道数的匀场线圈实现较好的匀场效果的局部匀场系统和匀场方法，以适用于磁共振成像。
技术实现思路
针对以上技术的不足，本专利技术的目的在于提供可适用于动物的磁共振成像系统和方法，同时该系统和方法适用于磁共振温度成像。本专利技术具体提供了一种可用于磁共振成像的局部匀场系统和匀场方法，以减小高阶的非均匀磁场偏移，提高B0磁场的均匀性。本专利技术的局部匀场系统采用了通道数目较少、非对称分布的局部匀场线圈来解决磁共振成像过程中B0磁场的不均匀问题。本专利技术的局部匀场方法采用快速二维梯度回波序列进行场图采集场图B0，耗时相对较短，较为简便。为了达到上述目的，针对当前技术中的缺陷，本专利技术提供了一种用于磁共振成像的匀场方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：采用二维梯度回波采集B0场图信息；计算并评估B0的均匀度；优化每通道匀场线圈的电流；判定是否获得Δf的最小标准偏差值；输出最优电流组合值，并在电流控制软件上设置每通道匀场线圈对应的最优电流值；以及测试并评估B0的均匀度，实现匀场目标。在一些实施方式中，所述采集包括以脉冲序列回波数目为5，脉冲序列的重复时间为25ms，脉冲翻转角为10°对场图信息进行采集。所述计算包括对5个回波的相位图进行解缠绕，通过最小二乘法对5幅相位图同一位置的像素点在5个对应的回波时间TE上直线拟合，该位置的主磁场偏移值为斜率值，计算公式为：其中，Δφ为两个回波的相位差，γ是成像原子核的旋磁比，ΔTE是两个回波时间差。在一些实施方式中，所述优化每通道匀场线圈的电流包括将主磁场偏移值△f0和每通道匀场线圈的灵敏度场图Δf0i进行线性组合，以实现获得Δf的最小标准偏差值，施加匀场电流后的主磁场偏移值Δf表示为下式：其中，i＝1,2,...,n，n为匀场线圈的通道数，Δf0为没有施加匀场电流的主磁场偏移值，Δf0i为匀场线圈的灵敏度场图，ai为匀场线圈灵敏度场图的线性叠加系数。本专利技术还提供了一种用于磁共振成像的匀场系统，其特征在于，所述匀场系统包括：多通道的局部匀场线圈单元，其安装在所述磁共振成像系统的检查台上，其中，所述局部匀场线圈单元包括局部多通道匀场线圈和用于磁共振信号接收的射频接收线圈，所述局部射频线圈放置在局部匀场线圈内部并隔开距离；计算机控制系统，其用于直流电源控制的软件的安装及设置、场图的计算和优化过程的计算；以及直流电源系统，其与计算机控制系统可通信地连接，以控制每个通道的电流的大小。在一些实施方式中，所述多通道的局部匀场线圈单元还包括壳体，所述壳体上设置有多个孔，用于射频接收线圈的调试。在一些实施方式中，所述局部匀场线圈单元的通道数可以为5，所述局部匀场线圈呈非对称分布。在一些实施方式中，所述局部匀场线圈可以为直径4cm的圆形回路。在一些实施方式中，所述壳体底部还可设置有作为超声消融治疗的预留通道的孔。在一些实施方式中，所述孔的直径为6cm。本专利技术的局部匀场系统及匀场方法至少提供了以下优点：用较少通道数的匀场线圈实现较好的匀场效果，系统较为简单，成本相对低；提供的匀场方法较为简便，耗时相对较短；以及该系统适用于磁共振温度成像，提高了测温的精度。本领域技术人员在阅读整个说明书和权利要求书时将理解本专利技术的这些优点和其它优点。附图说明本专利技术中所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并不构成对本专利技术的限定。在附图中：图1为本专利技术实施例的用于磁共振成像的局部匀场系统的结构示意图。图2示出了根据本专利技术的实施例的局部匀场线圈单元的立体结构示意图。图3为本专利技术实施例的用于磁共振成像的匀场方法的流程图。图4(a)和(b)分别显示了在匀场后和匀场前的情况下，所获得的主磁场偏移分布的对比。图5(a)和(b)分别显示了在匀场后和匀场前的情况下，所感兴趣区域ROI内的磁场频率分布统计。图6(a)和(b)分别显示了分别显示了在匀场后和匀场前的情况下，在常温情况下的水模测试的温度变化曲线。图中：10-局部匀场线圈单元，11-磁共振成像系统，101-操作间，102-设备间，103-磁共振实验室，104-计算机控制系统，105-网线，106-直流电源系统，107-波导板和波导管，108-直流电源线，109-局部多通道匀场线圈，110-射频接收线圈。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行说明。在下文所描述的本专利技术的具体实施方式中，为了能更好地理解本专利技术而描述了一些很具体的技术特征，但是，很显然的是，对于本领域的技术人员来说，并不是所有的这些技术特征都是实现本专利技术的必要技术特征。下文所描述的本专利技术的一些具体实施方式只是本专利技术的一些示例性的具体实施方式，其不应被视为对本专利技术的限制。图1示意性地示出了根据本专利技术实施例的用于磁共振成像的局部匀场系统。在本实施例中，局部匀场系统包括多通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于磁共振成像的匀场方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：采用二维梯度回波采集B0场图信息；计算并评估B0的均匀度；优化每通道匀场线圈的电流；判定是否获得Δf的最小标准偏差值；输出最优电流组合值，并在电流控制软件上设置每通道匀场线圈对应的最优电流值；以及测试并评估B0的均匀度，实现匀场目标。

【技术特征摘要】
1.一种用于磁共振成像的匀场方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：采用二维梯度回波采集B0场图信息；计算并评估B0的均匀度；优化每通道匀场线圈的电流；判定是否获得Δf的最小标准偏差值；输出最优电流组合值，并在电流控制软件上设置每通道匀场线圈对应的最优电流值；以及测试并评估B0的均匀度，实现匀场目标。2.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的匀场方法，其特征在于，所述采集包括以脉冲序列回波数目为5，脉冲序列的重复时间为25ms，脉冲翻转角为10°对场图信息进行采集。3.根据权利要求2所述的用于磁共振成像的匀场方法，其特征在于，所述计算包括对5个回波的相位图进行解缠绕，通过最小二乘法对5幅相位图同一位置的像素点在5个对应的回波时间TE上直线拟合，该位置的主磁场偏移值为斜率值，计算公式为：其中，Δφ为两个回波的相位差，γ是成像原子核的旋磁比，ΔTE是两个回波时间差。4.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的匀场方法，其特征在于，所述优化每通道匀场线圈的电流包括将主磁场偏移值△f0和每通道匀场线圈的灵敏度场图Δf0i进行线性组合，以实现获得Δf的最小标准偏差值，施加匀场电流后的主磁场偏移值Δf表示为下式：其中，i＝1,2,...,n，n为匀场线圈的通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：李烨，陈巧燕，李柔，罗超，文剑洪，邹超，刘新，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44