[發明專利]一種基于相位編碼的梯度勻場方法

有效

• 申請號: 201610077694.8
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105807243B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 劉造;鮑慶嘉
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢物理與數學研究所
• 主分類號: G01R33/3875
• 分類號: G01R33/3875
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙)42224
• 代理人: 胡星馳

1.一種基于相位編碼的梯度勻場方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)獲取場圖矩陣；

(2)采集并計算當前磁場分布數據；

(3)根據所述場圖矩陣和當前場分布數據，采用Tikhonov規則化的奇異值分解法，得到各勻場線圈的電流改變量，并根據所述各勻場線圈的電流改變量重新配置勻場線圈電流；

(4)根據步驟(3)中獲得的各勻場線圈的電流改變量，計算相位殘差：當相位殘差滿足收斂條件時結束，否則將各勻場線圈的電流修改后的磁場作為當前場，重復步驟(2)至(4)；

其中，所述步驟(1)包括以下子步驟：

(1-1)采樣：核磁共振儀器在基礎場條件下，載入場圖單點成像脈沖序列，并按照預設的場圖第一及第二采樣參數進行采樣，得到第一基礎場時域回波信號EchoA_base及第二基礎場時域回波信號EchoB_base；

所述場圖第一及第二采樣參數包括：場圖第一及第二相位編碼時間tp₀1及tp₀2、場圖第一及第二梯度強度數組gp₀1及gp₀2；

所述場圖第一及第二采樣參數符合以下條件：

${\mathrm{gp}}_{0}1=-\frac{i}{2}{\mathrm{\ΔG}}_{01},(-\frac{i}{2}+1){\mathrm{\ΔG}}_{01}......0......(\frac{i}{2}-2){\mathrm{\ΔG}}_{01},(\frac{i}{2}-1){\mathrm{\ΔG}}_{01}$

${\mathrm{gp}}_{0}2=-\frac{i}{2}{\mathrm{\ΔG}}_{02},(-\frac{i}{2}+1){\mathrm{\ΔG}}_{02}......0......(\frac{i}{2}-2){\mathrm{\ΔG}}_{02},(\frac{i}{2}-1){\mathrm{\ΔG}}_{02}$

其中，i表示場圖相位編碼的步數，ΔG₀₁和ΔG₀₂表示場圖相位編碼對應梯度的步進，且滿足

ΔG₀₁*tp₀1＝ΔG₀₂*tp₀2；

(1-2)修改：依次修改通過各組勻場線圈的勻場電流，每修改一組電流值，按照所述步驟(1-1)中載入的脈沖序列和采樣參數進行采樣，得到第一場圖時域回波信號組EchoA_0shimchannel及第二場圖時域回波信號組EchoB_0shimchannel；

(1-3)計算場圖矩陣FieldMap(shimchannel)：

$FieldMap\left(shimchannel\right)=\frac{{\mathrm{\Δ\φ}}_{shimchannel}-{\mathrm{\Δ\φ}}_{base}}{\left|{\mathrm{tp}}_{0}2-{\mathrm{tp}}_{0}1\right|}$

其中，Δφ_base為基礎場的相位差數據，按照如下方法計算：

Δφ_base＝φ(r,tp₀2)_base-φ(r,tp₀1)_base

其中，φ(r,tp₀1)_base為基礎場第一相位數據，由所述EchoA_base經快速傅里葉變換后計算相位得到；φ(r,tp₀2)_base為基礎場第二相位數據，由所述EchoB_base經快速傅里葉變換后計算相位得到；

Δφ_shimchannel為各勻場線圈電流相對于基礎場修改后對應的相位差數據，按照如下方法計算：

Δφ_shimchannel＝φ(r,tp₀2)_shimchannel-φ(r,tp₀1)_shimchannel

其中，φ(r,tp₀1)_shimchannel為勻場線圈電流修正后第一采樣參數下的相位數據，由所述EchoA_0shimchannel經快速傅里葉變換后計算相位得到；φ(r,tp2)_shimchannel為勻場線圈電流修正后第二采樣參數下的相位數據，由所述EchoB_0shimchannel經快速傅里葉變換后計算相位得到；

所述步驟(2)包括以下子步驟：

(2-1)采樣：核磁共振儀器載入單點成像序列按照預設的第一及第二采樣參數進行采樣，得到第一及第二當前場時域回波信號；

所述第一及第二采樣參數包括：第一及第二相位編碼時間tp1及tp2、第一及第二梯度強度數組gp1及gp2；

所述當前場下的第一及第二采樣參數符合以下條件：

$gp1=-\frac{n}{2}{\mathrm{\ΔG}}_1,(-\frac{n}{2}+1){\mathrm{\ΔG}}_1......0......(\frac{n}{2}-2){\mathrm{\ΔG}}_1,(\frac{n}{2}-1){\mathrm{\ΔG}}_1$

$gp2=-\frac{n}{2}{\mathrm{\ΔG}}_2,(-\frac{n}{2}+1){\mathrm{\ΔG}}_2......0......(\frac{n}{2}-2){\mathrm{\ΔG}}_2,(\frac{n}{2}-1){\mathrm{\ΔG}}_2$

其中，n表示當前場相位編碼的步數，ΔG₁和ΔG₂表示當前場相位編碼對應梯度的步進，且滿足

ΔG₁*tp1＝ΔG₂*tp2

對于按照所述第一采樣參數采集得到的數據點，對應于tp1、gp1按步進變化采集的所有數據點組成第一當前場時域回波信號EchoA_curr；對于按照所述第二采樣參數采集得到的數據點，對應于tp2、gp2按步進變化采集的所有數據點組成第二當前場時域回波信號EchoB_curr；

所述第一及第二采樣參數與步驟(1-1)所述場圖第一及第二采樣參數相同；

(2-2)計算當前場分布數據：所述當前場分布數據B0_curr按照如下方法計算：

$B{0}_{curr}=\frac{{\mathrm{\Δ\φ}}_{curr}}{\left|tp2-tp1\right|}$

其中Δφ_curr為當前場的相位差數據，按照如下方法計算：

Δφ_curr＝φ(r,tp2)_curr-φ(r,tp1)_curr

其中，φ(r,tp1)_curr為當前場第一相位數據，由所述EchoA_curr經快速傅里葉變換后計算相位得到；φ(r,tp2)_curr為當前場第二相位數據，由所述EchoB_curr經快速傅里葉變換后計算相位得到；

所述步驟(3)具體步驟為：采用Tikhonov規則化的奇異值分解法解如下方程組：

FieldMap*x＝B0_curr

其中x為勻場線圈電流的改變量，將勻場線圈電流值修改x后，重新配置到勻場線圈中；

步驟(4)所述收斂條件為：所述相位殘差的L2范數小于預設的L2范數閾值，即

||B0curr-FieldMap*x||₂<ε

其中，||B0curr-FieldMap*x||₂為所述相位殘差的L2范數，ε為預設的L2范數閾值。