用于磁共振成像系统的梯度涡流校正方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于磁共振成像系统的梯度涡流校正方法及装置，包括：建立涡流场模型，所述涡流场模型使用拉普拉斯变换来表示涡流场；采集涡流测量数据并使用所述涡流场模型对所述涡流测量数据进行处理以获取所述涡流场模型的初始参数值；根据所述涡流测量数据和所述初始参数值拟合所述涡流场模型的参数值，以获得标定涡流场模型；根据所述标定涡流场模型对梯度涡流进行校正。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及磁共振成像
，尤其涉及一种用于磁共振成像系统的梯度涡流校正方法和装置。
技术介绍
在磁共振成像过程(magneticresonanceimaging,MRI)中，梯度线圈中的电流随时间快速切换，会在周围导体结构中产生涡流，涡流会产生一个空间和时间上都不断变化的磁场，使成像区域内的梯度磁场发生畸变，最终影响MRI图像质量。为了消除涡流对梯度磁场的影响，一种方法是以产生反向梯度磁场的附加线圈作为自屏蔽线圈，通过减少线圈与磁体之间的相互作用，以抑制涡流的产生。但是这种方法不能完全消除在梯度线圈周围导体中产生的涡电流，因而需要对涡电流进行进一步的校正。因此期望提供一种快速、准确地拟合涡流场模型，并利用涡流场模型对涡流进行校正的解决方案。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种用于磁共振成像系统的梯度涡流校正方法和装置。在涡流场系统参数估计过程中，该方法和装置具有准确、高效、稳健等优点。能够有效解决传统计算方法中目标函数繁琐，初始猜测不准确性以及涡流成分数量难确定等问题。本专利技术提供了一种用于磁共振成像系统的梯度涡流校正方法，主要包括以下步骤：建立涡流场模型，所述涡流场模型使用拉普拉斯变换来表示涡流场；采集涡流测量数据并使用所述涡流场模型对所述涡流测量数据进行处理以获取所述涡流场模型的初始参数值；根据所述涡流测量数据和所述初始参数值拟合所述涡流场模型的参数值，以获得标定涡流场模型；以及根据所述标定涡流场模型对梯度涡流进行校正。优选地，所述使用所述涡流场模型对涡流测量数据进行处理以获取所述涡流场模型的初始参数值包括：对所述涡流测量数据进行拉普拉斯逆变换运算以获取所述涡流场模型的参数的拉普拉斯谱；提取所述拉普拉斯谱的谱峰信息；以及根据所述拉普拉斯谱的谱峰信息确定所述初始参数值。优选地，所述拉普拉斯谱为稀疏拉普拉斯谱。优选地，所述拉普拉斯谱的谱峰信息包括谱峰的位置、边界和/或强度。优选地，所述根据所述拉普拉斯谱的谱峰信息确定所述初始参数值包括：预设一阈值；确定所述拉普拉斯谱中谱峰强度的绝对值大于和/或等于所述阈值的可信谱峰信息；根据所述可信谱峰信息确定所述初始参数值。优选地，所述根据所述可信谱峰信息确定所述初始参数值包括：选择与所述可信谱峰的峰值相对应的参数值作为所述初始参数值。优选地，所述根据所述可信谱峰信息确定所述初始参数值包括：确定所述可信谱峰的边界值；计算位于所述可信谱峰的边界内的峰值的总强度；选择与所述可信谱峰的峰值的总强度相对应的参数值作为初始参数值。优选地，所述使用所述涡流场模型对所述涡流测量数据进行处理包括：使用正则化对所述涡流测量数据进行拉普拉斯逆变换运算。优选地，所述根据所述涡流测量数据和所述初始参数值拟合所述涡流场模型的参数值包括：根据所述涡流测量数据和所述初始参数值，采用非线性最小二乘拟合所述涡流场模型的参数。优选地，所述采用非线性最小二乘拟合所述涡流场模型的参数是通过对所述涡流场模型的参数施加双边线性不等式约束来实现的。本专利技术还提供了一种用于磁共振成像系统的梯度涡流校正装置，包括：用于建立涡流场模型的模块，所述涡流场模型使用拉普拉斯变换来表示涡流场；用于采集涡流测量数据并使用所述涡流场模型对所述涡流测量数据进行处理以获取所述涡流场模型的初始参数值的模块；用于根据所述涡流测量数据和所述初始参数值拟合所述涡流场模型的参数值，以获得标定涡流场模型的模块；以及用于根据所述标定涡流场模型对梯度涡流进行校正的模块。在涡流场系统参数估计过程中，采用本专利技术的梯度涡流校正方法和装置具有准确、高效、稳健等优点。能够有效解决传统计算方法中目标函数繁琐，初始参数值估计不准确以及涡流成分数量难确定等问题。注意到，虽然本说明书描述了以上方面，但本领域技术人员能够理解，在执行本专利技术的方法和装置时可根据实际需要省略其中一个或多个方面，也落在本专利技术的范围内。附图说明图1是根据本专利技术提供的梯度涡流校正方法的流程图；图2示出了不同惩罚强度下所得的拉普拉斯谱图的结果；图3是根据本专利技术的梯度涡流拟合曲线图。具体实施方式为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。图1是本专利技术提供的梯度涡流校正方法的流程图。请参考图1，本专利技术的梯度涡流校正方法包括以下步骤：执行步骤S1，建立涡流场模型，所述涡流场模型使用拉普拉斯变换来表示涡流场。为了提高运算效率和准确性，本实施例中使用拉普拉斯变换来表示涡流场，如下所示：其中，k＝1/τ，dm为第m个涡流采样数据，γ为氢核的旋磁比，Gx为测试梯度大小，，TA为测试梯度脉冲下降沿持续时间，Tm为第m个涡流采样数据的延迟时间，m表示测量时间点，α为幅度参数，τ为时间参数。线性部分x(k)为：非线性部分k为：k＝1/τ。式(1)的形式表明，dm是x(k)的拉普拉斯变换，故求解x(k)只需对dm进行拉普拉斯逆变换(InverseLaplaceTransformation，ILT)即可。虽然，上述以式(1)为例对本专利技术中涡流场模型进行了说明，但本领域技术人员将知晓其他使用拉普拉斯变换来表示涡流场的涡流场模型也是在本专利技术的保护范围内，只要涡流场模型中线性部分与非线性部分相互独立且符合拉普拉斯变换形式即可达到优化计算的技术效果。执行步骤S2，采集涡流测量数据并使用所述涡流场模型对所述涡流测量数据进行处理以获取所述涡流场模型的初始参数值。在本实施例中，采用以下方法获取涡流场模型的初始参数值，包括：(1)对所述涡流测量数据进行拉普拉斯逆变换运算以获取所述涡流场模型的参数的拉普拉斯谱；(2)提取所述拉普拉斯谱的谱峰信息；(3)根据所述拉普拉斯谱的谱峰信息确定所述初始参数值。下面以式(1)为例进行说明，与离散傅里叶变换(DiscreteFourierTransform，DFT)相似，拉普拉斯逆变换运算在数值上可通过求解一个线性反演问题来实现。首先需要将反演基离散化，即取离散的k值覆盖其可能的取值范围。由于k可能跨越多个数量级，可采用对数等间隔分布的k值。为避免反演得到的拉普拉斯谱分辨率过低，一般取几十到上百个离散的k值。假设n(n＝1,2,…,N)表示离散k值的序号，则式(1)可改写为：上式若以线性代数的形式表达则为：d＝Cx(3)其中，d＝[d1,d2,…,dm]T，x＝[x1,x2,…,xn]T为列向量，上标T表示转置，而C是一个m行n列的系数矩阵，此处亦称拉普拉斯变换算子，其元素定义为：由于式(3)是欠定的(m<n)，因此直接采用x＝C\\d或x＝C+d(上标+表示Moore-Penrose广义逆)求解式(2)的结果是病态的。这类问题可采用正则化来求解，即将以上所述的k的离散取值代入下式来求取x，从而得到x关于k的分布函数：其中，R(x)是惩罚项，用于附加特定的约束条件，如平滑性、稀疏性等。为了得到实践上能够用来修正梯度场的涡流场系统参数，有必要要求涡流成分数目尽可能有限。此时，应当考虑采用稀疏性的约束条件，即l本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于磁共振成像系统的梯度涡流校正方法，其特征在于，包括：建立涡流场模型，所述涡流场模型使用拉普拉斯变换来表示涡流场；采集涡流测量数据并使用所述涡流场模型对所述涡流测量数据进行处理以获取所述涡流场模型的初始参数值；根据所述涡流测量数据和所述初始参数值拟合所述涡流场模型的参数值，以获得标定涡流场模型；以及根据所述标定涡流场模型对梯度涡流进行校正。

【技术特征摘要】
1.一种用于磁共振成像系统的梯度涡流校正方法，其特征在于，包括：建立涡流场模型，所述涡流场模型使用拉普拉斯变换来表示涡流场；采集涡流测量数据并使用所述涡流场模型对所述涡流测量数据进行处理以获取所述涡流场模型的初始参数值；根据所述涡流测量数据和所述初始参数值拟合所述涡流场模型的参数值，以获得标定涡流场模型；以及根据所述标定涡流场模型对梯度涡流进行校正。2.如权利要求1所述的梯度涡流校正方法，其特征在于，所述使用所述涡流场模型对涡流测量数据进行处理以获取所述涡流场模型的初始参数值包括：对所述涡流测量数据进行拉普拉斯逆变换运算以获取所述涡流场模型的参数的拉普拉斯谱；提取所述拉普拉斯谱的谱峰信息；以及根据所述拉普拉斯谱的谱峰信息确定所述初始参数值。3.如权利要求2所述的梯度涡流校正方法，其特征在于，所述拉普拉斯谱为稀疏拉普拉斯谱。4.如权利要求2所述的梯度涡流校正方法，其特征在于，所述拉普拉斯谱的谱峰信息包括谱峰的位置、边界和/或强度。5.如权利要求2所述的梯度涡流校正方法，其特征在于，所述根据所述拉普拉斯谱的谱峰信息确定所述初始参数值包括：预设一阈值；确定所述拉普拉斯谱中谱峰强度的绝对值大于和/或等于所述阈值的可信谱峰；根据所述可信谱峰信息确定所述初始参数值。6.如权利要求5所述的梯度涡流校正方法，其特征在于，所述根据所述可信谱峰信息确定所述初始参数值包括：选择与所述可信谱峰相对应的参数值作为所述初始参数值。7.如权利要求5所述的梯度涡流校正方法，其特征在于，所述根据所述可信谱峰信息确定所述初始参数值包括：确定所述可信谱峰的边界值；计算位...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，贾二维，邢晓聪，徐恺频，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31