[发明专利]MRI系统中梯度线圈产生的梯度磁场线性度衡量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种MRI系统中梯度场线性度计算方法，具体涉及一种MRI系统中梯度线圈产生的梯度磁场线性度衡量方法。

背景技术

核磁共振成像(以下简称MRI)是一种利用核磁共振原理来进行成像的医学影像新技术。MRI成像设备分为永磁型与超导型。近年来，超导型MRI成像设备逐渐代替永磁型成像设备成为市场的主流。无论是永磁型MRI还是超导型MRI，其最核心的关键部件均为梯度线圈。而衡量梯度线圈产生的梯度场质量最主要的指标是线性度。目前在工程上，衡量MRI成像设备梯度场线性度的常用做法是在球形成像区域内或表面取一系列的采样点，然后通过一定方法获得采样点处的磁场，每个采样点处的线性度采用如下的公式计算：

其中G_v为理想磁场的斜率，这里的v对应于X/Y/Z类型的梯度线圈，取值分别为x，y，z，R为球形成像区域半径，B_z为梯度线圈产生的z方向磁场，然后取所有采样点处线性度的最大值与最小值，即为整个梯度线圈的线性度。

可以看出，采用上述定义来度量线性度的方法具有很大的局限性，不能反映整个成像空间的梯度场分布。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种新的更加合理的MRI系统中梯度线圈产生的梯度磁场线性度衡量方法，以解决现有技术中缺少精确、有效的梯度磁场线性度度量方法的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：1、一种MRI系统中梯度线圈产生的梯度磁场线性度衡量方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：设置成像区域内的采样点；

步骤二：获得梯度线圈在采样点产生的z方向磁场值；

步骤三：根据采样点的z方向磁场值，推算出z方向磁场的谐波系数A_n,m与B_n,m；

步骤四：将整个成像区域内任一观察点的z方向磁场值用步骤三计算出来的谐波系数A_n,m与B_n,m展开，并代入以下公式计算梯度磁场的体均方根线性度L_vrms：

上述公式中，G_v为理想梯度磁场的斜率，V为成像区域，D为成像区域V在梯度场方向的半径，v为梯度场方向的坐标，即对应于X/Y/Z三个线圈，v分别代表x,y,z，B_z为梯度线圈在成像区域任一点产生的z方向磁场；

步骤五：将步骤四计算的梯度磁场的体均方根线性度L_vrms来代表梯度磁场线性度。

作为改进，步骤一中采样点的设置原则为：在θ方向为高斯分布，在方向为均匀分布，这里的θ方向为采样点与z轴夹角指向的方向，方向为采样点在xy平面内的投影与x轴夹角指向的方向。

再改进，当成像区域呈球形时，所述步骤四中，整个球形成像区域内任一观察点的z方向磁场值采用谐波系数A_n,m与B_n,m展开后的公式为：

这里的为成像区域内任一观察点的矢量坐标，r为观察点到坐标原点的距离，R为球形成像区域半径；P_n,m为连带勒让德多项式，定义式如下：

θ方向为采样点与z轴夹角指向的方向，方向为采样点在xy平面内的投影与x轴夹角指向的方向，m和n为两个预定义参数，0≤m≤n；

对于X线圈，球形成像区域内的任一点的梯度磁场的体均方根线性度L_vrms简化为：

这里的κ_m函数定义为：

对于Y线圈，球形成像区域内的任一点的梯度磁场的体均方根线性度L_vrms简化为：

这里的κ_m函数定义为：

对于Z线圈，球形成像区域内的任一点的梯度磁场的体均方根线性度L_vrms简化为：

这里的κ_m函数定义为：

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过本发明给出的衡量方法，能够衡量整个成像区域内的线性度误差，而不是仅仅采样点处的误差。通过专利中的算法将三维积分简化为用谐波系数表示的公式，能够快速精确计算成像区域内磁场的线性度，具有很高的适用范围与计算精度。

附图说明