非笛卡尔激发采样的磁共振梯度脉冲信号补偿方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非笛卡尔激发采样的磁共振梯度脉冲信号补偿方法及装置，本发明专利技术在进行信号补偿时，通过寻优出该信号的最优补偿梯度波形，并将其最优补偿梯度波形加入至信号前端来补偿

【技术实现步骤摘要】
非笛卡尔激发采样的磁共振梯度脉冲信号补偿方法及装置


[0001]本专利技术属于磁共振成像
，具体涉及一种非笛卡尔激发采样的磁共振梯度脉冲信号补偿方法及装置
。

技术介绍

[0002]磁共振成像
(magnetic resonance imaging
，
MRI)
是在一定磁场强度下通过特定频率的脉冲进行激发，然后通过线圈接收信号，并对信号进行调制，以及通过傅里叶变换来重建图像的技术；其中，储存信号的空间称为
K
空间，常见的磁共振成像技术在采集数据时通常使用笛卡尔
(Cartesian)
采样方式，例如使用
GRE
，
SE
等序列进行数据采样；与笛卡尔采样方法相比，非笛卡尔
(non
‑
Cartesian)
采样能够在更短的时间内完成采样，常见的非笛卡尔采样方式包括
spiral(
螺旋形采样
)、radial(
径向采样
)
，
spiral
以螺旋轨迹方式完成一次激发采样，其单次采样数据显著多于笛卡尔采样方式，使其能够以更少的激发次数完成
K
空间的填充，从而能够节省脉冲激发次数，缩短扫描时间
。
[0003]Spiral
根据其螺旋方向可分为
spiral in
与
spiral out
两种采样方式，
spiral out<br/>采样方式为从
K
空间中心出发到
K
空间边缘进行采样，而
spiral in
则正好相反；一次完整的
spiral
采样需要多次螺旋填充
K
空间，每一个螺旋轨迹称为一个
Interleave(
螺旋线
)
，
Spiral in/out
是两种方式的结合，根据
spiral in
和
spiral out
所采用的不同
Interleave
，
spiral in/out
也可分为不同方式，典型的两种方式分别为采用相邻的两个
Interleave
组成和采用中心对称的两个
Interleave
组成
。
[0004]非笛卡尔采样虽然缩短了扫描时间，但提高了图像重建的复杂度，由于其采样数据没有分布在笛卡尔坐标系上，因此，不能简单的使用傅里叶变换进行重建，通常需要对数据进行
Gridding
处理；所谓的
Gridding
指的是通过卷积核将轨迹上的数据重新划分在笛卡尔坐标系上，此步骤对轨迹准确度的依赖极高，轨迹的偏离会导致最终的图像重建错误；且由于梯度系统性能的影响，包括各种涡流
、
机械震荡
、
延迟等，实际输出的梯度波形往往与输入的理想梯度波形有差异，所以，在
Gridding
之前需要对理想梯度波形进行校正来得到实际的梯度波形，而系统传递函数
(GIRF)
表征了系统输入与响应之间的关系，因此，通过测量
GIRF
可以由理想梯度波形拟合得到实际的梯度波形
。
[0005]在实际应用中，由于实际的梯度波形受各因素影响，进行
GIRF
拟合后的梯度波形会产生畸变，其面积也相应变化，如此，则会导致
spiral in/out
前的梯形梯度积分与
spiral in
部分的积分和不为零，而梯度波形积分等于
K
空间轨迹位置，即
TE
时刻的轨迹并不在
K
空间中心，且由于
K
空间中心的信息对图像贡献最高，因此，
K
空间中心数据的丢失将造成图像质量严重降低，所以，需要对非笛卡尔激发采样的磁脉冲信号进行补偿，以避免数据丢失
。
[0006]目前，大多采用以下技术来进行磁共振梯度脉冲信号的波形补偿；
(1)
公开号为
CN110050198B
的现有技术，公开了一种梯度脉冲响应函数映射方法，其使用梯度脉冲响应函数校正与预定义表现的偏差，来调整输入波形，从而校正得到最终的输出；
(2)
通过调整
radial
梯度波形，以校正涡流所带来的回波偏移，来补偿
K
空间偏移，得到补偿后的信号
。
[0007]但是，前述现有技术存在以下不足：技术1是通过预先调整整个梯度波形来校正最终输出，但使用梯度脉冲响应函数调整整个输入波形时，容易放大噪声，使梯度波形产生震荡，影响梯度系统稳定运行；而技术2调整面积时，需要额外扫描数据，增加了成像时间；基于此，如何提供一种噪声小，且不需要额外扫描数据的磁共振梯度脉冲信号的补偿方法，已成为一个亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种非笛卡尔激发采样的磁共振梯度脉冲信号补偿方法及装置，用以解决现有技术中所存在的容易放大噪声，以及需要额外扫描数据的问题
。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，提供了一种非笛卡尔激发采样的磁共振梯度脉冲信号补偿方法，包括：
[0011]获取原始磁共振梯度脉冲信号以及所述原始磁共振梯度脉冲信号的理想补偿梯度波形，并在所述原始磁共振梯度脉冲信号的起始位置处添加所述理想补偿梯度波形，得到预补偿磁共振梯度脉冲信号；
[0012]对所述预补偿磁共振梯度脉冲信号进行补偿梯度寻优处理，以得到最优补偿梯度波形；
[0013]利用所述最优补偿梯度波形，补偿所述原始磁共振梯度脉冲信号，得到补偿后的原始磁共振梯度脉冲信号，以便对补偿后的原始磁共振梯度脉冲信号进行激发采样，得到磁共振采样信号，并利用磁共振采样信号生成磁共振图像
。
[0014]基于上述公开的内容，本专利技术先获取原始磁共振梯度脉冲信号的理想补偿梯度波形，然后将该理想补偿梯度波形加入至该原始磁共振梯度脉冲信号的起始位置，得到预补偿磁共振梯度脉冲信号；然后，再对预补偿磁共振梯度脉冲信号进行补偿梯度寻优处理，以得到最优补偿梯度波形；最后，即可利用该最优补偿梯度波形，来补偿该原始磁共振梯度脉冲信号，从而得到补偿后的原始磁共振梯度脉冲信号；由此通过前述设计，本专利技术通过调整
spiral
波形前的梯形梯度来补偿
K
空间中心轨迹，而不调整输入波形本身，如此，避免了传统技术中所存在的容易放大噪声以及容易使梯度波形产生震荡的问题，可使整体梯度保持平滑，保持梯度系统稳定运行；同时，在补偿时，不需要额外扫描数据，可节约扫描时间，减少成像时间；基于此，本专利技术适用于在非笛卡尔激发采样的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种非笛卡尔激发采样的磁共振梯度脉冲信号补偿方法，其特征在于，包括：获取原始磁共振梯度脉冲信号以及所述原始磁共振梯度脉冲信号的理想补偿梯度波形，并在所述原始磁共振梯度脉冲信号的起始位置处添加所述理想补偿梯度波形，得到预补偿磁共振梯度脉冲信号；对所述预补偿磁共振梯度脉冲信号进行补偿梯度寻优处理，以得到最优补偿梯度波形；利用所述最优补偿梯度波形，补偿所述原始磁共振梯度脉冲信号，得到补偿后的原始磁共振梯度脉冲信号，以便对补偿后的原始磁共振梯度脉冲信号进行激发采样，得到磁共振采样信号，并利用磁共振采样信号生成磁共振图像
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述预补偿磁共振梯度脉冲信号进行补偿梯度寻优处理，以得到最优补偿梯度波形，包括：初始化迭代次数
s
为1，并对所述预补偿磁共振梯度脉冲信号进行第
s
次拟合处理，得到实际预补偿磁共振梯度脉冲信号；在读出方向和相位方向上，分别对所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号进行第
s
次积分处理，得到所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号在读出方向和相位方向上的
k
空间轨迹；基于所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号在读出方向和相位方向上的
k
空间轨迹，计算出目标补偿面积，其中，所述目标补偿面积为所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号中起始位置处的补偿梯度波形的补偿面积；判断所述目标补偿面积是否大于面积阈值；若否，则利用所述目标补偿面积，调整所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号中起始位置处的补偿梯度波形，以在调整后，得到第
s
次迭代补偿处理后的补偿磁共振梯度脉冲信号；将所述预补偿磁共振梯度脉冲信号更新为所述第
s
次迭代补偿处理后的补偿磁共振梯度脉冲信号，以及将
s
自加1，并重新对所述预补偿磁共振梯度脉冲信号进行第
s
次拟合处理，直至所述目标补偿面积大于面积阈值时为止，以利用大于面积阈值的目标补偿面积，调整所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号中起始位置处的补偿梯度波形，得到所述最优补偿梯度波形
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号在读出方向和相位方向上的
k
空间轨迹，计算出目标补偿面积，包括：基于所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号在读出方向和相位方向上的
k
空间轨迹，得到所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号的
k
空间轨迹；获取旋转矩阵，其中，所述旋转矩阵为逻辑坐标系与物理坐标系之间的坐标转换矩阵；判断所述旋转矩阵是否为单位矩阵；若是，则根据所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号的
k
空间轨迹，计算出所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号内的补偿梯度波形，在逻辑坐标系中的读出方向和相位方向上的补偿面积；基于所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号内的补偿梯度波形，在逻辑坐标系中的读出方向和相位方向上的补偿面积，得到所述目标补偿面积
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于实际预补偿磁共振梯度脉冲信号在读
出方向和相位方向上的
k
空间轨迹，得到实际预补偿磁共振梯度脉冲信号的
k
空间轨迹，包括：按照如下公式
(1)
，得到所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号的
k
空间轨迹；
K_trajectory(t)
＝
∫grad_actual_R(t)dt+i*∫grad_actual_P(t)dt
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
上述公式
(1)
中，
K_trajectory(t)
表示所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号的
k
空间轨迹，
∫grad_actual_R(t)dt
表示所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号在读出方向上的
k
空间轨迹，
∫grad_actual_P(t)dt
表示所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号在相位方向上的
k
空间轨迹，且
i
表示复数，
t
表示时间；相应的，根据所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号的
k
空间轨迹，计算出实际预补偿磁共振梯度脉冲信号内的补偿梯度波形，在逻辑坐标系中的读出方向和相位方向上的补偿面积，则包括：根据所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号的
k
空间轨迹，并按照如下公式
(2)
和公式
(3)
，计算出所述实际预补偿磁共振梯度脉冲信号内的补偿梯度波形，在逻辑坐标系中的读出方向和相位方向上的补偿面积；
Δ
Area_R
＝
real(K_trajectory(TE)) (2)
Δ
Area_P
＝
imag(K_trajector...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄正源，罗海，王超，侯文魁，解运浩，胡剑雄，张浩杰，秦旺，谭万聪，许莹，
申请(专利权)人：无锡鸣石峻致医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：