磁共振B0渦流數(shù)字化實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)姆椒把b置制造方法及圖紙

本申請(qǐng)公開了一種磁共振B0渦流數(shù)字化實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)姆椒把b置。本申請(qǐng)減少了B0模擬補(bǔ)償方式需要的B0線圈等硬件成本，能做到更快的B0渦流補(bǔ)償響應(yīng)速度，降低了B0渦流補(bǔ)償誤差殘留，提高圖像質(zhì)量；B0渦流補(bǔ)償計(jì)算實(shí)時(shí)化處理，從而支持掃描過程中諸如梯度選層、相位編碼、讀出等影響B(tài)0渦流的參數(shù)動(dòng)態(tài)變化，避免了掃描前計(jì)算相關(guān)值然后鎖定相關(guān)參數(shù)的要求；減少了在圖像重建階段進(jìn)行B0渦流補(bǔ)償?shù)暮筇幚砉ぷ鳎档土撕笃趫D像處理的復(fù)雜度。降低了后期圖像處理的復(fù)雜度。降低了后期圖像處理的復(fù)雜度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
磁共振B0渦流數(shù)字化實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)姆椒把b置


[0001]本申請(qǐng)涉及磁共振
，具體涉及一種磁共振B0渦流數(shù)字化實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)姆椒把b置。

技術(shù)介紹

[0002]磁共振成像(MRI)技術(shù)作為一種能反映多維信息的無損傷的診斷手段，在醫(yī)學(xué)病理診斷和基礎(chǔ)科學(xué)研究方面得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]在MRI系統(tǒng)中，不同的B0場(chǎng)對(duì)應(yīng)著不同的原子核共振頻率。
[0004]當(dāng)X、Y、Z三個(gè)軸加上梯度場(chǎng)時(shí)，動(dòng)態(tài)變化的梯度場(chǎng)引發(fā)渦流效應(yīng)，導(dǎo)致B0場(chǎng)開始隨時(shí)間變化，進(jìn)而導(dǎo)致原子核共振頻率變化，最后表現(xiàn)為圖像出現(xiàn)偽影和黑帶，嚴(yán)重時(shí)影響醫(yī)學(xué)診斷。
[0005]因此有必要對(duì)B0渦流進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。
[0006]目前，很多MRI系統(tǒng)不能對(duì)B0渦流進(jìn)行補(bǔ)償，或者只能進(jìn)行模擬補(bǔ)償，需要增加一路B0線圈以及相應(yīng)的補(bǔ)償硬件，且對(duì)快速變化的渦流補(bǔ)償效果差。
[0007]還有個(gè)別系統(tǒng)采用掃描前計(jì)算用于補(bǔ)償序列的仿真文件和序列的變量文件，并在掃描后圖像重建時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ摲椒o法滿足掃描參數(shù)動(dòng)態(tài)切換的要求，同時(shí)增加了后期圖像處理的復(fù)雜度。
[0008]需要說明的是，本
技術(shù)介紹
部分中公開的以上信息僅用于理解本專利技術(shù)構(gòu)思的
技術(shù)介紹
，因此可以包含不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的信息。
[0009]申請(qǐng)內(nèi)容
[0010]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請(qǐng)公開一種磁共振B0渦流數(shù)字化實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)姆椒把b置，能夠解決MRI系統(tǒng)不能對(duì)B0渦流進(jìn)行補(bǔ)償、無法滿足掃描參數(shù)動(dòng)態(tài)切換的要求的問題。可以在不增加硬件成本的情況下，提高B0渦流補(bǔ)償效果，提高圖像質(zhì)量，且滿足各種掃描參數(shù)動(dòng)態(tài)切換的要求。
[0011]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本申請(qǐng)通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0012]磁共振B0渦流數(shù)字化實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)姆椒椋?br/>[0013]計(jì)算X軸到B0的渦流值b
x
(n)：
[0014][0015]其中，b
x
(n)表示當(dāng)前時(shí)刻X軸到B0的第n個(gè)渦流值，m表示渦流補(bǔ)償幅度常數(shù)和時(shí)間常數(shù)的項(xiàng)數(shù)，k為項(xiàng)索引號(hào)，一般取6項(xiàng)以上能得到較好的補(bǔ)償效果。A
x
，T
x
分別為X軸到B0的幅度常數(shù)和時(shí)間常數(shù)。
[0016]計(jì)算Y軸到B0的渦流值b
y
(n)：
[0017][0018]符號(hào)定義同X軸到B0的渦流值計(jì)算公式定義，此處省略。
[0019]計(jì)算Z軸到B0的渦流值b
z
(n)：
[0020][0021]符號(hào)定義同X軸到B0的渦流值計(jì)算公式定義，此處省略。
[0022]X、Y、Z梯度到B0總的渦流值B0(n)為：
[0023]B0(n)＝b
x
(n)+b
y
(n)+b
z
(n)
[0024]其中，B0(n)表示當(dāng)前時(shí)刻X、Y、Z梯度到B0總的第n個(gè)渦流值。
[0025]所述B0渦流值轉(zhuǎn)換為頻率值，其計(jì)算方法為：
[0026]f
B0
(n)＝(B0(n)/2^N)*V
dac
*G
amp
*AL/Ae*γ
[0027]其中f
B0
(n)為B0渦流值轉(zhuǎn)換成B0渦流所引發(fā)的主磁場(chǎng)頻率變化值，N為輸出到梯度DAC的位寬，V
dac
為DAC滿幅輸出時(shí)的電壓值，G
amp
為梯度功放電壓到電流放大倍數(shù)，AL為核磁共振系統(tǒng)的電感系數(shù)，Ae為有效橫截面積，γ為原子核的磁旋比。
[0028]所述內(nèi)插有多種方法均可滿足要求，其中一種方式為線性內(nèi)插，其計(jì)算方法為：
[0029]f
intp
(n*I+m)＝f
B0
(n
?
1)+(f
B0
(n)
?
f
B0
(n
?
1))/I*m
[0030]其中f
intp
(n*I+m)為n
?
1與n兩點(diǎn)之間B0主磁場(chǎng)頻率變化值內(nèi)插出來的頻率偏移值，I為內(nèi)插倍數(shù)，m為內(nèi)插偏移序號(hào)。
[0031]所述相位累積計(jì)算方法為：
[0032][0033]其中為累積的相位誤差值。為了描述簡(jiǎn)潔，內(nèi)插后的新序號(hào)用i表示。
△
t為內(nèi)插后兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，亦即射頻發(fā)射和接收NCO的工作時(shí)鐘周期。mod為取余符號(hào)。
[0034]所述相位校正處理過程包括：首先將累積的相位誤差值同時(shí)與發(fā)射NCO相位和接收NCO相位相加，得到校正后的發(fā)射NCO相位和接收NCO相位，然后比較當(dāng)前值與360絕對(duì)值大小，當(dāng)相位校正值的絕對(duì)值超過360時(shí)，取余到
±
360內(nèi)，否則不變。最后將發(fā)射和接收的相位校正值分別轉(zhuǎn)換成各自相位控制字，發(fā)送到發(fā)射NCO相位控制接口和接收NCO相位控制接口。
[0035]另外，本申請(qǐng)還公開了磁共振B0渦流數(shù)字化實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)难b置，在FPGA內(nèi)，包含：B0渦流動(dòng)態(tài)計(jì)算模塊，B0渦流值轉(zhuǎn)換為頻率值模塊，頻率值內(nèi)插模塊，相位校正模塊。具體為：
[0036]B0渦流動(dòng)態(tài)計(jì)算模塊，包含浮點(diǎn)乘法器、加法器以及寄存器，B0渦流動(dòng)態(tài)計(jì)算模塊接收X、Y、Z梯度的數(shù)字波形值，鎖存到寄存器中，然后與預(yù)設(shè)的B0渦流補(bǔ)償時(shí)間常數(shù)和幅度常數(shù)參數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，得到掃描開始到當(dāng)前時(shí)刻X、Y、Z梯度施加到B0的渦流值。B0渦流動(dòng)態(tài)計(jì)算模塊中的浮點(diǎn)乘法器和加法器工作時(shí)鐘遠(yuǎn)高于X、Y、Z梯度的數(shù)字波形的生成速度，通過分時(shí)復(fù)用方法用少量的乘法器和加法器即可完成上述計(jì)算。
[0037]B0渦流值轉(zhuǎn)換為頻率值模塊，包含浮點(diǎn)乘法器、加法器、浮點(diǎn)到定點(diǎn)轉(zhuǎn)換器以及寄存器。B0渦流值轉(zhuǎn)換為頻率值模塊首先將B0渦流值緩存到寄存器，然后根據(jù)電磁感應(yīng)計(jì)算公式計(jì)算出電流變化造成的磁場(chǎng)變化值，最后由磁場(chǎng)變化值和原子核的磁旋比相乘得到變化的頻率值。同時(shí)，由于相比于浮點(diǎn)計(jì)算，定點(diǎn)計(jì)算節(jié)省資源，在輸出頻率值前轉(zhuǎn)換成定點(diǎn)值，后續(xù)計(jì)算均采用定點(diǎn)計(jì)算。
[0038]頻率值內(nèi)插模塊，包含定點(diǎn)乘法器、加法器、比較器以及寄存器。頻率值內(nèi)插模塊
首先將B0渦流值轉(zhuǎn)換為頻率值模塊輸出的頻率值緩存到寄存器，然后利用定點(diǎn)乘法器和加法器進(jìn)行內(nèi)插計(jì)算，內(nèi)插后的數(shù)據(jù)速率與射頻發(fā)射和接收NCO的工作頻率相匹配。用內(nèi)插后的頻率值進(jìn)行累加計(jì)算，得到當(dāng)前時(shí)刻的相位累積值，比較相位累積值與360絕對(duì)值大小，當(dāng)相位累積值的絕對(duì)值超過360時(shí)，取余到
±
360內(nèi)。
[0039]相位校正模塊，包括發(fā)射NCO相位校正接口和接收NCO相位校正接口，定點(diǎn)加法器和比較器。相位校正模塊接收到頻率值內(nèi)插模塊的相位累積值后，同時(shí)與發(fā)射NCO相位和接收NCO相位相加，得到校正后的發(fā)射NCO相位和接收NCO相位，并將相位校正值與360絕對(duì)值比較大小，當(dāng)相位校正值的絕對(duì)值超過360時(shí)，取余到
±
360內(nèi)。然后將發(fā)射和接收的相位校正值分別轉(zhuǎn)換成相位本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.磁共振B0渦流數(shù)字化實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ渲校ㄓ?jì)算X軸到B0的渦流值計(jì)算Y軸到B0的渦流值計(jì)算Z軸到B0的渦流值其中，b
x
(n)表示當(dāng)前時(shí)刻X軸到B0的第n個(gè)渦流值，m表示渦流補(bǔ)償幅度常數(shù)和時(shí)間常數(shù)的項(xiàng)數(shù)，k為項(xiàng)索引號(hào)，A
x
為X軸到B0的幅度常數(shù)，T
x
為X軸到B0的時(shí)間常數(shù)；X、Y、Z梯度到B0總的渦流值設(shè)置為B0(n)＝b
x
(n)+b
y
(n)+b
z
(n)，其中，B0(n)表示當(dāng)前時(shí)刻X、Y、Z梯度到B0總的第n個(gè)渦流值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振B0渦流數(shù)字化實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ渲校珺0渦流值轉(zhuǎn)換為頻率值的過程設(shè)置為f
B0
(n)＝(B0(n)/2^N)*V
dac
*G
amp
*AL/Ae*γ，其中，f
B0
(n)為B0渦流值轉(zhuǎn)換成B0渦流所引發(fā)的主磁場(chǎng)頻率變化值，N為輸出到梯度DAC的位寬，V
dac
為DAC滿幅輸出時(shí)的電壓值，G
amp
為梯度功放電壓到電流放大倍數(shù)，AL為核磁共振系統(tǒng)的電感系數(shù)，Ae為有效橫截面積，γ為原子核的磁旋比。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振B0渦流數(shù)字化實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ渲校€性內(nèi)插的過程設(shè)置為f
intp
(n*I+m)＝f
B0
(n
?
1)+(f
B0
(n)
?
f
B0
(n
?
1))/I*m，其中，f
intp
(n*I+m)為n
?
1與n兩點(diǎn)之間B0主磁場(chǎng)頻率變化值內(nèi)插出來的頻率偏移值，I為內(nèi)插倍數(shù)，m為內(nèi)插偏移序號(hào)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振B0渦流數(shù)字化實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ渲校辔焕鄯e的過程設(shè)置為其中，為累積的相位誤差值，為了描述簡(jiǎn)潔，內(nèi)插后的新序號(hào)用i表示，Δt為內(nèi)插后兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，亦即射頻發(fā)射和接收NCO的工作時(shí)鐘周期，mod為取余符號(hào)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振B0渦流數(shù)字化實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ渲校辔恍Ｕ幚磉^程設(shè)置為，將累積的相位誤差值同時(shí)與發(fā)射NCO相位和接收NCO相位相加，得到校正后的發(fā)射NCO相位和接收NCO相位；比較當(dāng)前值與360絕對(duì)值大小，當(dāng)相位校正值的絕對(duì)值超過360時(shí)，取余到
±
360內(nèi)，否則不變；將發(fā)射和接收的相位校正值分...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙科，李加升，吳端，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：合肥菲特微電子技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：