[发明专利]一种基于电感线圈对梯度涡流检测和补偿的装置和方法

说明书

本发明公开一种基于电感线圈对梯度涡流检测和补偿的装置和方法，应用于电子信息技术领域，针对现有技术中存在的涡流检测精度误差较大的问题，本发明采用现代化的印刷电路板技术进行电感线圈改进；采用PCB技术设计制作的线圈可保证线圈的线径、绕线的宽度、线间距和绕线圈数等参数精确可控，克服了传统机械绕制线圈体积大、一致性差的缺点，本发明利用PCB实现的电感线圈的方法对梯度涡流进行检测，测量出在梯度波形发生器控制下产生的实际梯度磁场的大小，然后将梯度磁场的测量值和理论值进行比较，计算出需要进行梯度波形预加重的“过电流”的大小。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，特别涉及一种涡流检测方法及装置。

背景技术

在磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)系统中，为了得到一幅完整的人体组织的磁共振图像，需要对被试身体各部位进行空间定位，这是通过施加选层梯度、频率编码梯度和相位编码梯度三路梯度磁场实现的。梯度磁场是通过在梯度线圈上施加电流产生的，但梯度线圈工作时快速切换的电流产生的变化的梯度场会令其周围的金属部件产生涡流(Eddy Current)效应。这种涡流以一种近似多时间常数的e指数函数衰减(时间常数可达几s)，会使梯度波形发生严重形变。从磁共振信号角度看，它会导致磁共振信号的相位产生偏移，降低图像信噪比，使图像产生几何形变，形成伪影，限制成像速度等，从而影响医生进行医学诊断。因此，研究磁共振成像过程中的梯度涡流检测和补偿甚至消除涡流的影响对MRI有着非常重要的意义。

目前涡流补偿的常用方法有采用自屏蔽线圈和梯度波形预加重技术两种。自屏蔽线圈的方法能够产生线性梯度磁场,并且消除线圈之间以及线圈与磁体之间的相互作用,以抑制涡流的产生。但这类方法需要对现有的梯度线圈系统进行重新设计，成倍增加设计成本。梯度波形预加重技术又包括利用MRI信号测量梯度和电感线圈测量梯度两种方式。前者是通过预设补偿参数，再不断调整补偿参数进行实验的方法，虽然比较简单，但需要很长的调试时间,而且容易受到环境干扰，有时补偿效果还较差。后者是利用电磁感应原理以及数据采集技术进行梯度磁场的测量,并通过数据拟合及反馈控制,可以快速获得梯度电流预补偿参数的涡流补偿方法，但是由于传统电感线圈的导线线路本身体积较为粗大，导致传统电感线圈的体积和质量都相对较大，且通过传统绕制方法绕制的电感线圈的导线的粗细程度、导线与导线之间的间距以及绕制工艺限制导致的导线之间的贴合度等参数都不能精确控制，这些参数都会直接影响到变化的梯度磁场内感应线圈产生的感应电场的大小，也就会直接影响我们采集到的数据的准确性，补偿效果也不好。

跟本发明比较接近的现有专利技术和文献如下：

ZL 201210444970.1《一种MRI梯度线圈涡流测量装置及方法》利用空间分布的多组手工绕制线圈制作的传感器来检测变化的磁场，检测信号经过模拟放大器处理后传给ADC进行模数转换，用数字的方式进行数值积分，该发明装置克服了传统涡流测量装置对精密积分电路的依赖和测试不准确的问题，同时有利于涡流的计算以及涡流算法的改进。但是该发明装置使用的手工绕制线圈制作的传感器来检测变化的磁场，还是存在检测的精度误差比较大的问题。

ZL 201110141783.1《一种用于核磁共振成像系统的涡流测量及补偿方法》公开了一种用于核磁共振成像系统的涡流测量及补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)使用核磁共振成像系统对样品施加一个梯度脉冲；(2)使用90°脉冲激发样品并采集90°脉冲激发之后样品产生的自由衰减信号；(3)用多指数函数拟合所述自由衰减信号的时间序列，得到所需的校正参数；(4)将所述校正参数输出到谱仪中实现涡流补偿。本发明提供的涡流测量序列能够高效率地采集完整的涡流相位信息；测试支架能够精确定位样品位置；采用四组指数函数模型，能够快速、精确地拟合出涡流曲线；通过多次迭代校正幅度常数，实现了补偿效果的最优化。该方案的缺点是涡流采集是通过自由衰减信号间接采集到了，其精确度没有传感器线圈直接采集的精准。