[发明专利]一种基于射频场空间分布加权的梯度匀场方法

说明书

本发明提出了一种基于射频场空间分布加权的梯度匀场方法，包括以下步骤：S1，测量探头射频线圈中心的射频场空间分布；S2，根据选择的匀场线圈组合设定一维梯度匀场的脉冲序列并调制序列参数；S3，测量并拟合匀场线圈的场图；S4，将射频场空间分布针对匀场线圈的场图进行加权；S5，测量并拟合待匀场的静磁场场图；S6，将射频场空间分布针对待匀场的静磁场场图进行加权；S7，计算匀场线圈的电流改变量；S8，通过剩磁场空间分布谱学特性判断是否需要迭代。本发明通过直接测量探头的实际射频场空间分布，加权于梯度匀场的静磁场场图和匀场线圈场图拟合计算匀场电流，通过剩磁场空间分布的谱学特性建立虚拟谱图并评价线形指标，最终优化迭代直至收敛。

技术领域

本发明涉及核磁共振波谱仪的梯度匀场技术，具体地说涉及一种基于射频场空间分布加权的梯度匀场方法。

背景技术

梯度匀场是核磁共振波谱技术中最直接、有效的自动匀场方法。借助梯度场空间编码的方式实现相位差成像，测量并拟合待匀场的静磁场场图和各匀场线圈产生的磁场分量的影响(匀场线圈的场图ω_Shim(r,j))，从而使得匀场的过程变成从数学上处理一个线性方程：

式中，N表示匀场线圈的个数，N_P表示磁场空间有效像素点r的个数。这样，所需的匀场线圈加载电流增量x(j)(简称匀场电流)可以通过最小二乘法拟合剩磁场空间的场图ω_Residual(r)得到全局最优解。因此，如何获取有效的空间磁场分布来准确表征静磁场场图和匀场线圈场图是计算出符合真实磁场均匀性的匀场电流的关键。

核磁共振仪器对场图的测量依赖于探头射频线圈的设计结构，其决定了射频场空间分布(B₁(r))，进而影响激发和被检测信号的质量。现代核磁共振波谱仪通常以增加射频线圈的长度来满足对于高检测灵敏度的性能诉求，由于射频场激发在两端衰减较快，容易形成自旋密度较低的边缘区域，使得较弱的有用信号埋没在噪声中，最终导致相位数据畸变失真和拟合计算的匀场电流失效。

为了考虑射频场空间分布对场图测量的影响，现有仪器假定梯度场对激发区域的(归一化)投影轮廓B_profile(r)为射频场空间分布，通过加权B_profile(r)的最小二乘法计算匀场电流。该方法考虑了射频场两端信号衰减过快对相位数据的影响，弱化边缘数据的拟合权重，一定程度上改善磁场测量造成的匀场电流计算误差。但是，这种方式仍然存在以下问题：(1)梯度场对信号有展宽效应导致投影轮廓B_profile(r)是无法真实表征射频场空间分布B₁(r)，Weiger【Markus Weiger et al..Gradient shimming with spectrumoptimisation.《Journal of Magnetic Resonance》.2006，第38-48页】提出一种通过轮廓的指数函数[B_profile(r)]^k近似B₁(r)的方法，但是指数项k依赖于用户样品溶剂的选择和特定先验函数的设定(受检测信号灵敏度的影响)；(2)梯度场的非线性有可能导致轮廓B_profile(r)的畸变和位移，产生梯度场非线性的主要因素有梯度线圈设计本身的一阶线性不纯度以及真实不均匀静磁场对梯度场空间编码的干扰，对于核磁仪器来说，两者的影响都是无法消除的。

发明内容

本发明提出一种基于射频场空间分布加权的梯度匀场方法，通过直接测量探头的实际射频场空间分布，加权于梯度匀场的静磁场场图和匀场线圈场图拟合计算匀场电流，通过剩磁场空间分布的谱学特性建立虚拟谱图并评价线形指标，最终优化迭代直至收敛。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于射频场空间分布加权的梯度匀场方法，包括以下步骤：

S1，测量探头射频线圈中心的射频场空间分布；