[发明专利]一种磁共振成像全自动预加重校正涡流的方法

说明书

本发明涉及一种磁共振成像全自动预加重校正涡流的方法，在对涡流信号定量过程中使用了Levenberg‑Marquardt非线性正则化最小化拟合，准确而且全自动，可以对磁共振成像系统中涡流衰减函数进行全自动地准确地判定，当涡流衰减形式得到正确的定义后，在迭代预加重校正过程中又将E指数的时间常数固定，有效地将非线性问题转化为线性模型定量，然后通过SVD线性最小化方法对涡流幅值进行迭代校正，实现全过程完全自动化，不需要人工介入。

技术领域

本发明涉及磁共振成像领域，尤其涉及一种磁共振成像全自动预加重校正涡流的方法。

背景技术

磁共振成像具有无损伤、软组织对比度高、任意方向断层等特点，目前已广泛用于医学临床诊断，而在磁共振成像过程中，系统会产生涡流，破坏主磁场和梯度场的均匀性，从而会在磁共振图像中产生伪影，尤其是快速自旋回波(FS E)，弥散成像(DWI)等成像序列会对磁共振成像系统的涡流极为敏感。因此准确有效地定量并且消除磁共振成像系统中的涡流是影响磁共振图像质量最为关键的因素之一。

磁共振成像系统的涡流主要产生于施加成像梯度后，梯度电流会在梯度线圈和磁体中感应产生随时间呈自然指数形式衰减的感应电流，从而产生随时间衰减性的B0涡流场和梯度涡流场。涡流的物理形式为由单个或多个E指数组合而成的衰减函数，具体由几个E指数成分组成受系统特性、磁体和梯度线圈的设计生产、硬件设备安装等因素决定，不同的磁共振成像系统会有不同的涡流函数形式，即使在同一个磁共振成像系统中，在三个不同的磁体方向(X，Y和Z)的涡流衰减函数形式也会有不同。

目前校正涡流最常用且有效的两种方法：分别是利用自屏蔽线圈和预加重补偿，前者属于被动的方法，是通过在梯度线圈设计和制造上实现对涡流场的自屏蔽作用来抑制梯度线圈中的涡流，但是此方法依赖于线圈制造商的线圈设计和制造工艺，而且并不能完全消除涡流的影响，并且往往会带来负极性的涡流；而预加重补偿则是属于主动的方法，是通过对所施加的梯度波形进行预加重修正，施加与涡流幅值和衰减时间常数大小相同，但极性相反的梯度场，与系统涡流相互抵消，从而消除涡流影响。虽然该方法可以有效校正系统涡流，但在实际的磁共振成像系统调试中，涡流的极性、时间参数以及衰减指数的个数受系统的设备，硬件条件状况变化差异很大，传统的方法利用非线性拟合数学工具对涡流衰减信号无法保证能准确定义涡流衰减模型。因此实际的定量涡流调试依赖于工程师的主观经验判断，往往并不准确，无法给出合适的涡流模型，或者通常的做法是将E指数的成分个数设成为一个固定值(3个或4个)，这样做往往会造成过拟合，因此传统的涡流预加重方法无法真正做到自动化地准确调试校正系统涡流。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种磁共振成像全自动预加重校正涡流的方法，以解决现有技术中的不足。

为了达到上述目的，本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

提供一种磁共振成像全自动预加重校正涡流的方法，包括如下步骤：

A)分别在X、Y或Z方向独立施加一固定幅值位G和持续时间为D的梯度，经过延迟时间τi后，发射射频，并采集梯度回波信号；

B)利用对所有信号相位做定量计算得到各个延迟时间点τi的涡流值大小Ci，得到涡流随时间衰减的曲线；

C)利用Levenberg-Marquardt算法，对定量得到的涡流衰减曲线Ci做多E指数衰减模型的非线性拟合，并且对所有E指数的幅度值做权重正则化控制，防止出现指数项过多的过拟合发生,自动剔除掉多余的指数项后，将所有E指数衰减常数固定Kj；

D)对涡流E指数幅度做SVD线性拟合，根据拟合定量得到的对应于各个时间常数Kj的E指数涡流幅值Aj，并更新谱仪的涡流预加重参数，重新采集涡流信号；

E)反复迭代进行以上D过程，当涡流值小于某一设定的阈值T之后，程序判定为最终迭代收敛，涡流校正完毕。