[發明專利]主磁場不均勻下的分數域磁共振成像方法

有效

• 申請號: 201810025752.1
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN107942272B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 張彥山;馬鵬閣;陶然;劉兆瑜;范遠璋;閆利超
• 申請（專利權）人: 鄭州航空工業管理學院
• 主分類號: G01R33/565
• 分類號: G01R33/565
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

本發明公開了一種主磁場不均勻下的分數域磁共振成像方法，屬于磁共振成像(MRI)領域。該方法通過測量待成像組織的某一層面上若干個點的磁場強度大小，建立成像區域磁場強度分布的模型，然后建立磁場的多項式模型，按照測量的磁場中是否存在明顯的二階分量將該多項式模型分為二階多項式模型和高階多項式模型；再將這兩個模型分別代入磁共振的自由感應衰減(FID)信號中，對于二階模型可以用分數階傅里葉變換工具進行求解成像物體某一層上的自旋密度函數，對于高階模型需要通過求解代數方程的方法得到成像物體某一層面上的自旋密度函數，取模得到被測物的灰度圖像。該方法能僅通過數學計算而有效的避免主磁場不均勻所造成的偽影、圖像模糊等不良影響。

技術領域

本發明涉及一種主磁場不均勻下的磁共振成像方法，屬于核磁共振成像(MRI)技術領域。

背景技術

在磁共振領域，MRI用灰度值把組織自旋密度ρ作為空間坐標的函數表達為ρ(x,y,z)。設一靜磁場強度為B₀，在這磁場上加一線性梯度場

因此在樣品中沿梯度方向，不同位置就有不同的共振頻率，通過拉莫爾公式得到

其中

在實際中，線性梯度場是由梯度線圈g_x,g_y,g_z來產生的，而這些梯度場的是又開關電流控制的。按照上面三維的梯度場成像則成出來的像是一個三維的圖像。為了讓得到一個二維的灰度圖像，假設主磁場B₀方向為z軸方向，而梯度場

即在z軸方向沒有梯度變化，在實際中，梯度場為G＝(g_x,g_y,0)。

在樣品上加一個90^°射頻脈沖時，產生的共振自由感應衰減(FID)信號，該信號在時域上可以表達為

S(t)＝∫ρ(r)ei(Δω+γG·r)tdr,Δω為頻偏(1)為了能用傅里葉變換得到自旋密度函數，必須將檢測得到的FID信號變成虛擬二維信號的形式，為了得到二維時間的信號，需要用計算機控制高速繼電器以快速開關梯度線圈中的電流，在t₁時間段內加梯度場g_x，然后關閉g_x磁場，打開g_y，在t₂時間段內加g_y梯度線圈，這樣即可得到FID信號，然后依次重復該實驗，在重復中保持t₂時間不變，不斷變化t₁時間，這樣就可以得到一個虛構的二維信號S(t_x,t_y)。在上面實驗的過程中主磁場一直保持加載，因此檢測到的二維信號為

展開即為

在主磁場一個常數即為均勻的情況下，若要用檢測到的FID信號S(t_x,t_y)得到自旋密度函數ρ(x,y)，只要令

則FID信號的二維形式除了相移之外信號與自旋密度函數為一對傅里葉變換對，因而對二維的FID信號進行二維傅里葉變換即可得到ρ(x,y)，取模值即可得到成像的灰度值。目前MRI技術主要是在主磁場均勻情況下，再外加一個線性梯度場，對檢測到的FID信號通過傅里葉變換技術實現對自旋密度或弛豫時間T1，T2表達為灰度值。但是在主磁場不均勻的情況下會使液體吸收線加寬，最終成的圖像會產生偽影，分辨率低，信噪比低等不良效果。在通常情況下補償磁場不均勻多帶來的成像的負面效應是通過人工調試，加磁片等方式補償的，另一方面為了提高磁場的均勻性一般還采用高強度的磁場強度，但是這兩種方式都極大的增加了硬件成本，同時也浪費了人力資源。