一种确定磁共振被动匀场的方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种确定磁共振被动匀场的方法，包括获取未设置匀场片前的腔体内的磁场数据作为初始场数据，并获取目标场数据；通过所述初始场数据确定损失函数的最小值，所述损失函数为确定目标场与设置所述匀场片之后的调整场之间的差值的函数；所述损失函数满足基于谐波分析约束条件及基于目标场分析的约束条件；通过损失函数最小时的调整场数据，确定所述匀场片的厚度及所述匀场片的空间排布。本发明专利技术整合了谐波分量的限制条件与基于目标场的限制条件，混合了谐波分量与目标场两种方法，使它们的优劣互补，得到与目标场更相近的调整场。本发明专利技术还提示提供了一种具有上述有益效果的确定磁共振被动匀场的装置、设备及计算机存储介质。

【技术实现步骤摘要】
一种确定磁共振被动匀场的方法、装置、设备及存储介质
本专利技术涉及电磁扫描领域，特别是涉及一种确定磁共振被动匀场的方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
磁共振成像技术以其优越的软组织区分能力，以及对人体危害小等特性逐渐的成为医院影像科不可缺少的一部分。而医用超导磁共振(1.5或3T)在信噪比、分辨率以及成像速度上较传统的永磁型磁共振具有明显的优势。超导磁共振的设计难点之一在于要求很高的磁场均匀性，峰峰值要低于10ppm(百万分之一)。但是由于一些不确定的因素或者误差，初始场的均匀度在400-600ppm左右，所以需要对此初始场进行进一步的优化，即匀场过程。本专利技术着眼于通过被动匀场方法实现匀场过程，现有的被动匀场方法，要么是基于谐波分析的，其缺点在于对于高阶谐波分量仍无法消除，而且有时候消除的谐波并不一定能得到一个很好的总体均匀性；要么是基于目标场分析的，其缺点在于不能选择性的控制某些谐波分量，从而导致某些不必要的迭代次数，使磁场整体的均匀性下降的问题，因此，如何降低磁场的均匀度(均匀度越低，磁场越均匀)，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种确定磁共振被动匀场的方法、装置、设备及存储介质，以解决现有技术中磁场总体的均匀度偏高的问题。为解决所述技术问题，本专利技术提供一种确定磁共振被动匀场的方法，包括：获取未设置匀场片前的腔体内的磁场数据作为初始场数据，并获取目标场数据；通过所述初始场数据确定损失函数的最小值，所述损失函数为确定目标场与设置所述匀场片之后的调整场之间的差值的函数；所述损失函数满足基于谐波分析约束条件及基于目标场分析的约束条件；通过损失函数最小时的调整场数据，确定所述匀场片的厚度及所述匀场片的空间排布。可选地，在所述确定磁共振被动匀场的方法中，所述通过所述初始场数据确定损失函数的最小值，具体为通过所述初始场数据确定以下损失函数的最小值；其中J为所述匀场片的方位角位置,I为所述匀场片的轴向位置，εf为松弛系数，εh为可允许的谐波均匀度，x(i,j)为调整场数据，tmax为每一个空间位置能装的最大匀场厚度，Bz为轴向的磁场强度，anm，bnm为所述轴向磁场强度Bz在球坐标下的采样点组成的连带勒让德方程的系数分量，上标s表示此数据为所述初始场的数据，上标r表示此数据为所述调整场的数据。可选地，在所述确定磁共振被动匀场的方法中，所述损失函数还包括权重系数，所述权重系数为所述调整场的系数矩阵，用于确定成像区域大小、初始磁场场强分布及磁体内径大小对所述调整场的影响大小。可选地，在所述确定磁共振被动匀场的方法中，所述权重系数的确定方法为：获取目标场数据；确定所述目标场数据与所述初始场数据各点的差值；确定差值极点的空间位置，所述差值极点为所述差值的绝对值最大的点；确定各点的匀场片对所述差值极点的贡献的比值，作为上述比值的贡献比；确定所述贡献比的反比，并对所述反比进行归一化，得到所述权重系数。可选地，在所述确定磁共振被动匀场的方法中，所述通过所述初始场数据确定损失函数的最小值具体为：利用L2,1范数通过所述初始场数据确定损失函数的最小值。可选地，在所述确定磁共振被动匀场的方法中，在所述获取未设置匀场片前的腔体内的磁场数据作为初始场数据之后，还包括：对所述初始场数据进行去卷积处理；所述通过所述初始场数据确定损失函数的最小值还包括：通过进行过去卷积处理的初始场数据确定损失函数的最小值。本专利技术还提供了一种确定磁共振被动匀场的装置，包括：获取模块，用于获取未设置匀场片前的腔体内的磁场数据作为初始场数据，并获取目标场数据；计算模块，用于通过所述初始场数据确定损失函数的最小值，所述损失函数为确定目标场与设置所述匀场片之后的调整场之间的差值的函数；所述损失函数满足基于谐波分析约束条件及基于目标场分析的约束条件；确定模块，用于通过损失函数最小时的调整场数据，确定所述匀场片的厚度及所述匀场片的空间排布。可选地，在所述确定磁共振被动匀场的装置中，所数据算模块具体用于：所述损失函数还包括权重系数，所述权重系数为所述调整场的系数矩阵，用于确定成像区域大小、初始磁场场强分布及磁体内径大小对所述调整场的影响大小。本专利技术还提供了一种确定磁共振被动匀场的设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述的确定磁共振被动匀场的方法的步骤。本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的确定磁共振被动匀场的方法的步骤。本专利技术所提供的确定磁共振被动匀场的方法，包括获取未设置匀场片前的腔体内的磁场数据作为初始场数据，并获取目标场数据；通过所述初始场数据确定损失函数的最小值，所述损失函数为确定目标场与设置所述匀场片之后的调整场之间的差值的函数；所述损失函数满足基于谐波分析约束条件及基于目标场分析的约束条件；通过损失函数最小时的调整场数据，确定所述匀场片的厚度及所述匀场片的空间排布。本专利技术整合了谐波分量的限制条件与由敏感系数矩阵控制的基于目标场的限制条件，混合了谐波分量与目标场两种方法，使它们的优劣互补，既可以消除某些谐波，也保证了总体的均匀性，进而使磁场的均匀度下降，得到与目标场更相近的调整场。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施方式或现有技术的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中被动匀场的设计示意图；图2为本专利技术提供的确定磁共振被动匀场的方法的一种具体实施方式的流程示意图；图3为本专利技术提供的确定磁共振被动匀场的方法的另一种具体实施方式的流程示意图；图4为本专利技术提供的确定磁共振被动匀场的方法的又一种具体实施方式的流程示意图；图5为本专利技术提供的确定磁共振被动匀场的装置的一种具体实施方式的结构示意图；图6为本专利技术提供的确定磁共振被动匀场的方法的一种具体实施方式的磁场模拟示意图；图7为现有技术的一种具体实施方式的磁场模拟示意图。具体实施方式目前主流的匀场方法有：主动匀场法和被动匀场法。主动匀场法是通过安装一系列的主动匀场线圈，并调节线圈中的电流，来达到抵消连带勒让德多项式里的高阶谐波，从而提高了磁场的均匀性。但是由于尺寸和位置的限制，以及成本问题，目前最多只能消到3阶谐波，一些高次项的非均匀磁场仍未被消除。被动匀场法的过程是，通过在梯度线圈外侧安装匀场槽，每个匀场槽里安放小而薄的带有铁磁性性质的匀场片如图1所示，通过匀场片产生的极化磁场来抵消主磁场的不均匀性的目的。主流的被动匀场技术分为基于谐波分析的和基于目标场分析的方法。基于谐波分析的算法通过消除目标场和测量场之间不纯净谐波来提高均匀性；而基于目标场的方法则是直接消除目标场和测量场之间的磁场差异。对于被动匀场来说，考虑到磁场的复杂性，选择合适的优化方法不仅能提高磁场的均匀性，减少匀场迭代次数，还能减少匀场片的使用数量，从而减少成本，提高磁体的使用价值。现有的优化方法基于线性规划，通过求解一个最优化问题(一个目标方程，几个限制条件)来得出具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定磁共振被动匀场的方法，其特征在于，包括：获取未设置匀场片前的腔体内的磁场数据作为初始场数据，并获取目标场数据；通过所述初始场数据确定损失函数的最小值，所述损失函数为确定目标场与设置所述匀场片之后的调整场之间的差值的函数；所述损失函数满足基于谐波分析约束条件及基于目标场分析的约束条件；通过损失函数最小时的调整场数据，确定所述匀场片的厚度及所述匀场片的空间排布。

【技术特征摘要】
1.一种确定磁共振被动匀场的方法，其特征在于，包括：获取未设置匀场片前的腔体内的磁场数据作为初始场数据，并获取目标场数据；通过所述初始场数据确定损失函数的最小值，所述损失函数为确定目标场与设置所述匀场片之后的调整场之间的差值的函数；所述损失函数满足基于谐波分析约束条件及基于目标场分析的约束条件；通过损失函数最小时的调整场数据，确定所述匀场片的厚度及所述匀场片的空间排布。2.如权利要求1所述的确定磁共振被动匀场的方法，其特征在于，所述通过所述初始场数据确定损失函数的最小值，具体为通过所述初始场数据确定以下损失函数的最小值；其中J为所述匀场片的方位角位置,I为所述匀场片的轴向位置，εf为松弛系数，εh为可允许的谐波均匀度，x(i,j)为调整场数据，tmax为每一个空间位置能装的最大匀场厚度，Bz为轴向的磁场强度，anm，bnm为所述轴向磁场强度Bz在球坐标下的采样点组成的连带勒让德方程的系数分量，上标s表示此数据为所述初始场的数据，上标s表示此数据为所述调整场的数据。3.如权利要求2所述的确定磁共振被动匀场的方法，其特征在于，所述损失函数还包括权重系数，所述权重系数为所述调整场的系数矩阵，用于确定成像区域大小、初始磁场场强分布及磁体内径大小对所述调整场的影响大小。4.如权利要求3所述的确定磁共振被动匀场的方法，其特征在于，所述权重系数的确定方法为：获取目标场数据；确定所述目标场数据与所述初始场数据各点的差值；确定差值极点的空间位置，所述差值极点为所述差值的绝对值最大的点；确定各点的匀场片对所述差值极点的贡献的比值，作为上述比值的贡献比；确定所述贡献比的反比，并对所述反比进行归一化，得到所述权重系数。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆连，杨文辉，李培勇，张义廷，刘宇，陆瑶，
申请(专利权)人：潍坊新力超导磁电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37