[发明专利]一种磁共振成像系统磁场梯度延时的校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像系统中的磁场梯度技术，具体涉及磁场梯度延时的校正方法。

背景技术

磁共振成像技术已经成为医学诊断中非常有用的手段。磁共振成像硬件系统主要包括以下几个部分：磁体子系统、磁场梯度（以下简称梯度）子系统、射频子系统、谱仪子系统、主计算机。其中，梯度子系统主要包括：梯度电流放大器、梯度线圈；谱仪子系统主要包括以下单元部件：脉冲序列发生器、梯度波形发生器、射频发射源和接收机等。

在成像过程中，在脉冲序列发生器的控制下，梯度波形发生器产生成像所需的梯度波形信号。该信号经过梯度电流放大器放大之后，输出到梯度线圈，在成像空间区域内产生线性梯度磁场。谱仪子系统中的梯度波形发生器、梯度子系统中的梯度电流放大器以及梯度线圈组成一个完整的梯度通道。一般而言，为了在成像过程中进行空间定位，需要三个梯度通道（x、y、z）。此外，磁共振系统中还需要射频通道，用于激发样品和采集磁共振信号。

为了提高性能，梯度波形发生器、梯度电流放大器的设计中一般都采用了滤波器。滤波器的使用不可避免地导致梯度通道的信号相对于其他通道（主要是射频通道）产生延时。此外，梯度线圈的电感也将导致延时的产生；每个梯度通道的总延时称为该梯度通道的梯度延时。由于三个梯度线圈（x、y、z）的结构不同，通常情况下，三个梯度延时（Dx、Dy、Dz）不相等。另外，即使是相同型号，每台成像设备的梯度延时也存在一定差异。

对于多回波成像而言，梯度延时对图像质量的影响是非常显著的。这里的多回波成像是指，在一个重复时间（TR）周期内，采集多个回波信号的磁共振成像。例如，FSE、EPI、Spiral等成像方法。解决这一问题的现有技术可以分为两大类，一类是通过修改脉冲序列设计来消除梯度延时产生的影响，另一类是通过预扫描来校正梯度延时产生的影响。尽管这两类方法在一定程度上减小了梯度延时对图像质量的影响，但是仍然存在一些问题：

第一类方法增加了脉冲序列设计的难度。这是因为为了达到任意断层扫描的目的，在2维多层面成像方法中，三个相互正交的方向：频率编码、相位编码和选层，构成一个逻辑坐标系。它与物理直角坐标系（x、y、z）之间的转换需要一个坐标变换矩阵。而在脉冲序列的设计中，给出的是逻辑坐标系里面的参数。特别是当扫描平面为斜剖面（与xy面、yz面、zx面均不平行）时，由于三个梯度延时（Dx、Dy、Dz）不一定相等，通过修改脉冲序列设计来消除梯度延时产生的影响，将导致脉冲序列变得很复杂。

第二类方法在成像过程中额外增加了预扫描过程，导致成像的总时间增加。在斜剖面成像情况下，预扫描过程需要占用更多的时间，甚至失败（在可接受时间内不能给出合理结果）。此外，当扫描平面为斜剖面时，如果三个梯度延时不相等，则无法通过预扫描找到最优的参数组合，其结果是至少一个方向（x、y、z）上的梯度延时校正不足或者校正过度。这是因为，预扫描过程是按照逻辑方向（频率编码、相位编码和选层）进行优化的，而在斜剖面成像中，逻辑方向与x、y、z并不是一一对应的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种磁共振成像系统磁场梯度延时的校正方法，该方法在谱仪子系统中增加三个独立的脉冲序列发生器或者采用一个具有多个独立控制通道的脉冲序列发生器，独立控制x、y、z三个梯度通道，使三个梯度通道分别按照各自的延时提前输出信号，从而抵消梯度延时产生的影响。

本发明的目的是这样实现的：

一种磁共振成像系统磁场梯度延时的校正方法，该方法在谱仪子系统中增加三个独立的脉冲序列发生器来分别控制x、y、z三个梯度通道。这三个独立的脉冲序列发生器与谱仪子系统的主脉冲序列发生器并行工作。所有脉冲序列发生器共用一个时钟源。在脉冲序列执行过程中，与主脉冲序列发生器相比，这三个脉冲序列发生器总是提前发出控制（触发）信号，提前量分别为三个梯度通道的延时值。这样，梯度延时与提前触发的效果相互抵消，从而消除了梯度延时对图像质量的影响。

如果谱仪子系统中的脉冲序列发生器具有多个独立的控制通道，可以采用其中三个独立的控制通道代替三个独立的脉冲序列发生器，实现上述技术方案。即，在谱仪子系统中采用一个具有多个独立控制通道的脉冲序列发生器来分别控制x、y、z三个梯度通道。脉冲序列发生器的所有控制通道并行工作，其中的三个控制通道分别用于控制x、y、z梯度通道。在脉冲序列执行过程中，这三个控制通道总是比主控制通道提前发出控制（触发）信号，提前量分别为x、y、z三个梯度通道的延时值。这样，梯度延时与提前触发的效果相互抵消，从而消除了梯度延时对图像质量的影响。