一種準確測量靜磁場b0分布的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種準確測量靜磁場B0分布的方法，包括以下步驟：輸入脈沖序列及參數(shù)；自動優(yōu)化回波間隔時間；采集兩次回波數(shù)據(jù)，處理回波數(shù)據(jù)獲得相位差數(shù)據(jù)；將頻率編碼梯度反向，采集兩次回波數(shù)據(jù)，處理回波數(shù)據(jù)獲得相位差數(shù)據(jù)；獲得最終的相位差數(shù)據(jù)；計算獲得磁場分布數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用自旋回波重聚磁場不均勻性對靜磁場B0測量的影響，減小由于磁場不均勻性引入的信噪比損失。自動優(yōu)化兩次回波時間ΔTE，可自動獲得最大信噪比的相位差數(shù)據(jù)。采用正向、反向梯度方式兩次測量相位差數(shù)據(jù)的方式消除由于磁場不均勻性引入的編碼不準確，提高相位差數(shù)據(jù)的準確性，以擬合的靜磁場分布說明新方法的有效性。
【專利說明】一種準確測量靜磁場BO分布的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及靜磁場B0分布測量領(lǐng)域，具體涉及一種準確測量靜磁場B0分布的方 法。適用于核磁共振波譜儀、磁共振成像儀以及需要測量靜磁場分布的儀器設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 靜磁場B0分布的測量對核磁共振儀器，包括核磁共振波譜儀及磁共振成像儀有 著重要的意義。首先準確的靜磁場B0分布可以有效的提高磁共振儀器的自動勻場效率，大 幅提高儀器的使用率。其次靜磁場B0分布還可以作為核磁共振數(shù)據(jù)（包括譜圖及圖像） 后期處理的最為重要的先驗信息，可有效地提高核磁共振譜圖或圖像的準確性。
[0003] 目前，基于核磁共振原理測量靜磁場B0分布的測量方法主要包括以下三種，第一 種為小樣品核磁共振波譜法，其需利用特殊的設(shè)備將小樣品精確地放置于磁場空間的各個 位置，然后通過測量各個位置的核磁共振頻率反算出空間中各個位置的磁場強度；第二種 為水膜成像（Phantom Imaging)，其需利用特殊的水膜樣品，通過已知水膜的位置信息和磁 共振成像方法采集獲得的水膜圖像對比，從而計算出空間中磁場的分布；最后一種為相位 差成像法（Phase difference imaging),其利用磁場強度不同將造成磁共振信號相位不同 的原理測得靜磁場分布。由于相位差成像具有不需要其他的輔助儀器設(shè)備的優(yōu)點，因此在 磁共振設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛。
[0004] 盡管基于相位差成像的靜磁場B0分布測量方法已普遍應(yīng)用于核磁共振儀器，但 其仍存在一定的局限性，這是由于目前的測量方法沒有考慮到靜磁場不均勻分布對相位差 成像產(chǎn)生的干擾，因此在磁場不均勻性較差的條件下采集獲得的表征靜磁場B0分布的相 位差數(shù)據(jù)不夠準確。靜磁場不均勻性對相位差成像的影響主要包括兩個方面：首先不均勻 磁場會顯著影響核磁共振譜圖或圖像的信噪比，影響核磁共振圖像的精度，從而造成相位 差數(shù)據(jù)不準確；其次不均勻的磁場將在頻率編碼方向產(chǎn)生位置偏移，造成相位差數(shù)據(jù)表征 的靜磁場分布數(shù)據(jù)存在位置偏差。
[0005] 近年來，隨著磁場強度的不斷提高以及各種復(fù)雜脈沖序列不斷發(fā)展，都對核磁共 振譜儀所必需的靜磁場測量提出了更高的要求，因此，如何實現(xiàn)高效、準確、適應(yīng)性強的自 動勻場是核磁共振譜儀系統(tǒng)開發(fā)研制的重大挑戰(zhàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對現(xiàn)有的基于相位差成像的靜磁場B0分布測量方法存在的問題，提供 一種準確測量靜磁場B0分布的方法，利用梯度反向和自旋回波的方法消除磁場不均勻性 對測量的影響，提高測量的準確性，具體步驟如下：
[0007] -種準確測量靜磁場B0分布的方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1，輸入靜磁場測量所需的自旋回波脈沖序列及實驗所需的采樣原子核；
[0009] 步驟2，通過計算兩次回波幅度大小，自動優(yōu)化兩次回波的時間間隔Λ TE，使得兩 次回波幅度比控制在預(yù)定比例AmpRatio ;
[0010] 步驟3,根據(jù)步驟1和步驟2所確定的自旋回波脈沖序列和時間間隔ΛΤΕ采集兩 次回波數(shù)據(jù) EchoDatal，EchoData2 ;
[0011] 步驟4,處理步驟3采集獲得的兩次回波數(shù)據(jù)，分別獲得相應(yīng)的幅度圖像數(shù) 據(jù)AmpDatal和AmpData2、相位圖像數(shù)據(jù)PhaseDatal和PhaseData2以及相位差數(shù)據(jù) PhaseDiffData ；
[0012] 步驟5,反轉(zhuǎn)實驗所需的頻率編碼梯度，采集獲得梯度反向之后的兩次回波數(shù)據(jù) NegativeEchoDatal, NegativeEchoData2 ；
[0013] 步驟6,處理步驟5所采集獲得的兩次回波數(shù)據(jù)，分別獲得相應(yīng)的梯度反向后 的幅度圖像數(shù)據(jù)NegativeAmpDatal和NegativeAmpData2、梯度反向后的相位圖像數(shù)據(jù) NegativePhaseDatal 和 NegativePhaseData2 以及相位差數(shù)據(jù) NegativePhaseDiffData ;
[0014] 步驟7,根據(jù)步驟4和步驟6所得的數(shù)據(jù)，獲得最終的準確的可表征靜磁場B0分布 的相位差數(shù)據(jù) FinalPhaseDiffData ;
[0015] 步驟8,根據(jù)步驟7處理獲得的相位差數(shù)據(jù)FinalPhaseDiffData、步驟1中輸入的 采樣原子核及步驟2自動優(yōu)化的時間間隔ΔΤΕ，計算出當前磁場分布數(shù)據(jù)FieldMap，計算 依據(jù)如下公式：
[0016] FieldMap = FinalPhaseDiffData/(Gama*ΔTE)
[0017] 其中Gama為采樣核旋磁比。
[0018] 如上所述的步驟2中，自動優(yōu)化回波時間包含如下步驟：
[0019] 步驟2. 1，選取兩次回波時間差Λ TE為0. 1秒，采集兩次回波數(shù)據(jù)；
[0020] 步驟2. 2,將兩次回波數(shù)據(jù)分別進行快速Fourier變換，逐點計算每個點的幅度獲 得幅度譜，并對兩個幅度譜求和獲得SumAbsTEl，SumAbsTE2 ;
[0021] 步驟2.3,根據(jù)如下公式
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種準確測量靜磁場BO分布的方法，包括以下步驟： 步驟1，輸入靜磁場測量所需的自旋回波脈沖序列及實驗所需的采樣原子核； 步驟2,通過計算兩次回波幅度大小，自動優(yōu)化兩次回波的時間間隔ΛΤΕ，使得兩次回 波幅度比控制在預(yù)定比例AmpRatio ; 步驟3,根據(jù)步驟1和步驟2所確定的自旋回波脈沖序列和時間間隔△ TE采集兩次回 波數(shù)據(jù) EchoDatal，EchoData2 ; 步驟4,處理步驟3采集獲得的兩次回波數(shù)據(jù)，分別獲得相應(yīng)的幅度圖像數(shù)據(jù)AmpDatal 和AmpData2、相位圖像數(shù)據(jù)PhaseDatal和PhaseData2以及相位差數(shù)據(jù)PhaseDiffData ; 步驟5,反轉(zhuǎn)實驗所需的頻率編碼梯度，采集獲得梯度反向之后的兩次回波數(shù)據(jù) NegativeEchoDatal, NegativeEchoData2 ； 步驟6,處理步驟5所采集獲得的兩次回波數(shù)據(jù)，分別獲得相應(yīng)的梯度反向后的 幅度圖像數(shù)據(jù)NegativeAmpDatal和NegativeAmpData2、梯度反向后的相位圖像數(shù)據(jù) NegativePhaseDatal 和 NegativePhaseData2 以及相位差數(shù)據(jù) NegativePhaseDiffData ; 步驟7,根據(jù)步驟4和步驟6所得的數(shù)據(jù)，獲得最終的準確的可表征靜磁場B0分布的相 位差數(shù)據(jù) FinalPhaseDiffData ; 步驟8,根據(jù)步驟7處理獲得的相位差數(shù)據(jù)FinalPhaseDiffData、步驟1中輸入的采樣 原子核及步驟2自動優(yōu)化的時間間隔ΔΤΕ，計算出當前磁場分布數(shù)據(jù)FieldMap，計算依據(jù) 如下公式： FieldMap = FinalPhaseDiffData/(Gama*ΔTE) 其中Gama為采樣核旋磁比。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準確測量靜磁場B0分布的方法，其特征在于，所述的步 驟2中，自動優(yōu)化回波時間包含如下步驟： 步驟2. 1，選取兩次回波時間差Λ TE為0. 1秒，采集兩次回波數(shù)據(jù)； 步驟2. 2,將兩次回波數(shù)據(jù)分別進行快速Fourier變換，逐點計算每個點的幅度獲得幅 度譜，并對兩個幅度譜求和獲得SumAbsTEl，SumAbsTE2 ; 步驟2. 3,根據(jù)如下公式
計算出弛豫速率； 步驟2.4，按如下公式ΔTE = -RelaxRate*log(AmpRatio)，計算出實驗所需的ΔTE。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準確測量靜磁場B0分布的方法，其特征在于，所述的步 驟3和步驟6中處理兩次回波數(shù)據(jù)主要包含如下步驟： 步驟4. 1，將步驟3和步驟6中采集獲得的兩次回波數(shù)據(jù)分別進行快速Fourier變 換，逐點計算每個點的幅度獲得兩個幅度譜AmpDatal和AmpData2, NegativeAmpDatal和 NegativeAmpData2 ； 步驟4. 2,按如下公式逐點計算步驟4. 1快速Fourier變換之后數(shù)據(jù)的相位，分別得到 兩個相位數(shù)據(jù) PhaseDatal 和 PhaseData2, NegativePhaseDatal 和 NegativePhaseData2，
步驟4. 3,對步驟4. 2求的兩個相位數(shù)據(jù)作差，分別求得相位差數(shù)據(jù)PhaseDiffData和 NegativePhaseDiffData。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準確測量靜磁場BO分布的方法，其特征在于，所述步驟 7中獲得最終的表征靜磁場B0的相位差數(shù)據(jù)，包含如下步驟： 步驟7. 1，確定梯度反向前樣品邊緣在幅度譜圖數(shù)據(jù)AmpDatal中的位置索引，具體方 法為依次遍歷幅度數(shù)據(jù)AmpDatal，當幅度譜數(shù)據(jù)值顯著變大時，將顯著變大點的索引作為 樣品邊緣位置XBeginl ; 步驟7. 2,確定樣品邊緣在梯度反向后的幅度譜圖數(shù)據(jù)NegativeAmpDatal中的位置索 弓丨，具體方法為依次遍歷幅度數(shù)據(jù)NegativeAmpDatal，當幅度譜數(shù)據(jù)值顯著變大時，將顯著 變大點的索引作為樣品邊緣位置YNegBegin2 ; 步驟7. 3,在梯度反向前的幅度譜圖數(shù)據(jù)AmpDatal中，從XBeginl開始逐點遍歷譜 圖數(shù)據(jù)AmpDatal,計算從XBeginl到當前遍歷位置點XCurrent的幅度和，并以此幅度和 確定梯度反向后的幅度圖像數(shù)據(jù)NegativeAmpDatal中與當前位置XCurrent對應(yīng)的位置 索引YNegCurrent,其判斷標準是梯度反向后幅度數(shù)據(jù)NegativeAmpDatal中從樣品邊緣 索引YNegBegin2到索引YNegCurrent的和等于梯度反向前數(shù)據(jù)AmpDatal中XBeginl到 XCurrent之和，即
步驟7. 4,根據(jù)步驟7. 3中計算所得的梯度反向前數(shù)據(jù)位置索引XCurrent以及梯度反 向后數(shù)據(jù)位置索引位置YNegCurrent計算準確的索引位置Accuratelndex，計算公式如下： Accuratelndex = (XCurrent+YNegCurrent)/2 步驟7. 5,根據(jù)步驟7. 3及7. 4結(jié)果，計算準確的相位差數(shù)據(jù)，其在準確的索引位置 Accuratelndex上的值為梯度反向前相位差數(shù)據(jù)與梯度反向后相位差數(shù)據(jù)的平均值，即：
〇
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種準確測量靜磁場BO分布的方法，其特征在于，所述的步 驟7. 1和步驟7. 2幅度譜數(shù)據(jù)顯著變大的判斷標準為當前點幅值譜數(shù)據(jù)值大于前Μ個點的 平均值的Ν倍，Μ和Ν均為預(yù)定數(shù)。
【文檔編號】G01R33/24GK104155621SQ201410405102
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】鮑慶嘉, 劉朝陽, 陳黎, 宋侃, 陳方 申請人:中國科學院武漢物理與數(shù)學研究所