技术领域
本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及一种用于磁共振成像系统的涡流补偿 方法。
背景技术
在磁共振成像过程中，梯度磁场与主磁场及射频磁场共同组成磁共振成像的三大 要素。梯度磁场由梯度线圈产生，梯度线圈中的电流随时间快速切换，会在周围导体 结构中产生涡流，涡流会产生一个空间和时间上都不断变化的磁场，使成像区域内的 梯度场发生畸变，进而影响成像质量。因此需要对脉冲序列发出的梯度波形进行校正， 使得实际产生的梯度场接近于理想的波形，该过程称为“涡流补偿”。 在实际设计中，采用增加产生反向梯度场的附加线圈的设计的自屏蔽线圈，能够 减少线圈与磁体之间的相互作用，以抑制涡流的产生。但是这种方法不能完全消除在 梯度线圈周围金属中产生的涡电流，因而需要进一步对涡电流进行处理。一种通常采 用的方法是，对梯度电流进行预加重补偿。如图1所示，通过调整梯度电流的形状使 梯度磁场达到预期的输出效果。
还有一种方式是通过建立涡流的数学物理模型对涡流 一阶场进行补偿。该方法的一般步骤为首先测量并采集涡流的相位信息，然后建立涡 流的数学物理模型，最后依据该数学物理模型对梯度波形进行预加重校正。测量涡流 的序列及方法各不相同，多指数函数的具体形式也各异。在申请号为201110141783.1、 发明名称为一种用于磁共振成像系统的涡流测量及补偿方法的中国专利申请文件中， 通过建立涡流的多指数模型对涡流一阶项进行补偿。设计涡流测量序列为：在X轴方 向上，对测试样品先后发出两个方向相反、幅度相同的梯度脉冲。梯度脉冲结束后， 利用90°脉冲激发样品，产生自由衰减信号，分别采集两个正负梯度之后的自由衰减 信号。然后分别在X轴正负对称的两个位置运行上述测量序列，得到两组归一化相位 差。最后根据涡流多指数模型和上述归一化相位差拟合出校正参数，将所述校正参数 输出到谱仪中实现涡流补偿。
综上所述，目前的涡流补偿方法只能对涡流一阶项进行补偿。但是，涡流高阶场 也会影响EPI等序列，Spiral、Raidal等Non-Cartesian采集的图像质量。现有的测量以 及补偿方法对涡流一阶残留场及高阶场的补偿效果不明显(现有补偿方法不考虑涡流 高阶场的补偿)。如何对涡流高阶项进行补偿以进一步提高图像质量成为目前亟待解决 的问题。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种用于磁共振成像系统的涡流补偿方法，以解决在 磁共振成像过程中，由于涡流残留一阶场及高阶场的存在引起重建的图像模糊、变形 的问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案提供了一种用于磁共振成像系统的涡流补偿 方法，包括以下步骤：a.建立涡流一阶残留场及高阶场模型；b.利用磁共振成像系统， 对样品施加涡流测量序列以获得梯度磁场产生的第一涡流场，由所述第一涡流场对所 述涡流一阶残留场及高阶场模型中的校正参数进行拟合，从而得到标定的涡流一阶残 留场及高阶场模型；c.在实际测试时，利用上述标定的涡流一阶残留场及高阶场模型 对重建的图像进行校正。
进一步地，步骤a中所述涡流一阶残留场及高阶场模型为：设梯度磁场为Gr(t)， 该梯度磁场产生的涡流场为：
B eddy ( r , t ) = B 0 eddy ( t ) + rG reddy ( t ) + r 2 G r 2 eddy ( t ) + r 3 G r 3 eddy ( t ) + . . . ]]>
其中，
G reddy ( t ) = d G r ( t ) dt ⊗ g 1 r ( t ) , ]]> G r 2 eddy ( t ) = d G r ( t ) dt ⊗ g 2 r ( t ) , ]]> G r 3 eddy ( t ) = d G r ( t ) dt ⊗ g 3 r ( t ) , · · · ]]>
g ir ( t ) = Σ l = 0 N - 1 a il e - t / τ il t ≥ 0 0 t < 0 ]]>
r可以表示二维空间的坐标(x，y)，也可以表示三维空间的坐标(x，y，z)，ail为 幅度常数，τil为时间常数。
进一步地，步骤b中所述利用磁共振成像系统，对样品施加涡流测量序列以获得 梯度磁场产生的第一涡流场，包括以下步骤：
b1.对所述样品施加第一涡流测量序列，所述第一涡流测量序列在相位编码方向 先后施加第一梯度脉冲和第二梯度脉冲，采集所述样品产生的第一K空间数 据，将所述第一K空间数据变换至图像域，以获得第一梯度脉冲和第二梯度 脉冲产生的编码相位；
b2.对所述样品施加第二涡流测量序列，所述第二涡流测量序列在相位编码方向 施加第一梯度脉冲，采集所述样品产生的第二K空间数据，将所述第二K空 间数据变换至图像域，以获得第一梯度脉冲产生的编码相位；
b3.由所述第一梯度脉冲和第二梯度脉冲产生的编码相位与所述第一梯度脉冲产 生的编码相位通过相位相减以获得所述第二梯度脉冲产生的编码相位；
b4.将所述第二梯度脉冲产生的编码相位分解为第二梯度脉冲产生的理想编码相 位和涡流场
产生的编码相位，根据所述涡流场产生的编码相位获得所述第一 涡流场。
进一步地，步骤b1中所述第一梯度脉冲对应的K空间填充方式为Cartesian填充 方式，所述第二梯度脉冲对应的K空间填充方式为Cartesian填充方式或Non-Cartesian 填充方式。
进一步地，步骤b1中，采集得到的所述第一K空间数据为经过涡流一阶项和交 叉项补偿后的数据；步骤b2中，采集得到的所述第二K空间数据为经过涡流一阶项 和交叉项补偿后的数据。
进一步地，步骤b1和步骤b2中所述变换为傅里叶变换。
进一步地，步骤b4中所述第二梯度脉冲产生的理想编码相位根据第二梯度脉冲计 算得到。
进一步地，步骤b中利用最小二乘法由所述第一涡流场对所述涡流一阶残留场及 高阶场模型中的校正参数进行拟合，从而得到标定的涡流一阶残留场及高阶场模型。
进一步地，步骤b中所述校正参数为幅度常数和时间常数。
进一步地，所述步骤c包括以下步骤：
c1在实际测试时，根据测试序列及步骤b中标定的涡流一阶残留场及高阶场模型 计算梯度磁场产生的第二涡流场；
c2将所述第二涡流场换算至逻辑坐标下，计算所述第二涡流场产生的编码相位。
c3根据所述第二涡流场产生的编码相位，计算涡流一阶残留场及高阶场的卷积核 函数；
c4利用所述涡流一阶残留场及高阶场的卷积核函数和重建的图像，通过反卷积运 算获得真实图像。
进一步地，所述重建的图像在进行涡流一阶残留场及高阶场补偿前，已经过涡流 一阶项和交叉项补偿。
进一步地，步骤c4中利用正则化方法进行所述反卷积运算。
进一步地，所述正则化方法是基于图像在小波变换算子或梯度算子作用下是稀疏 的假设。
本发明技术方案对比现有技术有如下的有益效果：本发明技术方案提供的用于磁 共振成像系统的涡流补偿方法，首先建立涡流一阶残留场及高阶场模型，然后通过测 量梯度脉冲产生的
编码相位对所述涡流一阶残留场及高阶场模型中的校正参数进行标 定，最后在实际测试时，利用所述标定的涡流一阶残留场及高阶场模型，对重建的图 像进行校正，消除了涡流一阶残留场及高阶场对重建图像的影响，很大程度上提高了 图像质量。
附图说明：
图1是现有的磁共振成像系统中涡流一阶项和交叉项补偿系统示意图；
图2是磁共振成像系统中涡流一阶残留项及高阶项对重建图像的影响示意图；
图3是本发明用于磁共振成像系统的涡流补偿方法的流程图；
图4是本发明中一种适用于二维空间的第一涡流测量序列示意图；
图5是本发明中一种适用于三维空间的第一涡流测量序列示意图；
图6是本发明中对涡流一阶残留场及高阶场模型进行标定的流程示意图；
图7是本发明中对重建的图像进行涡流一阶残留项及高阶项补偿的流程示意图；
图8是本发明实施方式中进行小波变换前后的图像对比示意图。
具体实施方式：
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施方式做详细的说明。
图3是本发明用于磁共振成像系统的涡流补偿方法的流程图。参考图3，所述用 于磁共振成像系统的涡流补偿方法，包括以下步骤：
a建立涡流一阶残留场及高阶场模型；
b利用磁共振成像系统，对样品施加涡流测量序列以获得梯度磁场产生的第一涡 流场，由所述第一涡流场对所述涡流一阶残留场及高阶场模型中的校正参数 进行拟合，从而得到标定的涡流一阶残留场及高阶场模型；
c在实际测试时，利用上述标定的涡流一阶残留场及高阶场模型对重建的图像进 行校正。
执行步骤a，建立涡流一阶残留场及高阶场模型。
设梯度磁场为Gr(t)，该梯度磁场产生的涡流场为：
B eddy ( r , t ) = B 0 eddy ( t ) + rG reddy ( t ) + r 2 G r 2 eddy ( t ) + r 3 G r 3 eddy ( t ) + . . . ]]>
其中，
G reddy ( t ) = d G r ( t ) dt ⊗ g 1 r ( t ) , ]]> G r 2 eddy ( t ) = d G r ( t ) dt ⊗ g 2 r ( t ) , ]]> G r 3 eddy ( t ) = d G r ( t ) dt ⊗ g 3 r ( t ) , · · · ]]>
g ir ( t ) = Σ l = 0 N - 1 a il e - t / τ il t ≥ 0 0 t < 0 ]]>
r可以表示二维空间的坐标(x，y)，也可以表示三维空间的坐标(x，y，z)， ail为幅度常数，τil为时间常数。
所述涡流一阶残留场及高阶场模型可用于二维磁共振成像中的涡流补偿，也可用 于三维磁共振成像中的涡流补偿。当所述涡流一阶残留场及高阶场模型用于二维磁共 振成像中的涡流补偿时，所述涡流一阶残留场及高阶场模型中r表示二维空间的坐标 (x，y)，所述涡流一阶残留场及高阶场模型为：
B eddy ( x , y , t ) = B 0 eddy ( t ) + x G xeddy ( t ) + y G yeddy ( t ) + x 2 G x 2 eddy ( t ) + y 2 G y 2 eddy ( t ) + x 3 G x 3 eddy ( t ) + . . . ]]>
其中，
G xeddy ( t ) = d G x ( t ) dt ⊗ g 1 x ( t ) , ]]> G yeddy ( t ) = d G y ( t ) dt ⊗ g 1 y ( t ) , ]]> G x 2 eddy ( t ) = d G x ( t ) dt ⊗ g 2 x ( t ) , ]]> G y 2 eddy ( t ) = d G y ( t ) dt ⊗ g 2 y ( t ) , ]]> G x 3 eddy ( t ) = d G x ( t ) dt ⊗ g 3 x ( t ) , · · · ]]>
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