一种应用于杂核成像的k空间轨迹校正系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于杂核成像的k空间轨迹校正系统及方法，属于成像技术领域。轨迹校正系统包括采样序列与信号处理系统、谱仪控制系统和磁体与射频系统，采样序列与信号处理系统连接谱仪控制系统，谱仪控制系统通过放大器和辅助控制部分连接磁体与射频系统。本发明专利技术提出的应用于杂核成像的k空间轨迹校正方法，用以校正梯度硬件的不足或未完全消除的涡流效应而导致的目标k空间轨迹偏差，从而减轻或消除图像伪影的影响。这种方法不需单独序列用于测量k空间轨迹，几乎不增加扫描时间，且测量的梯度波形即实际成像所使用的成像梯度，可以避免梯度系统稳定性不足的影响。避免梯度系统稳定性不足的影响。避免梯度系统稳定性不足的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于杂核成像的k空间轨迹校正系统及方法


[0001]本专利技术涉及成像
，具体是一种应用于杂核成像的k空间轨迹校正系统及方法。

技术介绍

[0002]传统的磁共振成像系统以1H核为观测核，主要获得各种不同组织对比度的解剖学图像，能够反映的代谢和功能信息比较有限。杂核成像通过对多种非质子磁性核(如
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F，
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Na，
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P)的观测，可以有效扩充代谢和功能信息，打破传统磁共振的局限，挖掘出微弱生物信号所蕴含的海量重要生物信息。
[0003]但是，杂核成像在实际应用中仍然面临着不小的挑战。众所周知，磁共振成像在k空间中采集数据，再经傅里叶变换得到图像。k空间轨迹的变形会在图像上引起形变、卷褶等伪影。现代磁共振设备为了减轻k空间轨迹的变形，主要依靠梯度自屏蔽线圈和梯度预加重技术。对于传统的笛卡尔k空间采集而言，由于本身采集方式对轨迹变形不敏感，在扫描中都可以达到不错的校正效果。在杂核成像中，杂核的磁共振物理特性与传统的1H核差别很大，诸如Radial和Spiral之类的非笛卡尔扫描序列在很多情形下更受青睐。非笛卡尔采集可以在很多方面带来好处，如降低扫描的运动敏感度、获取超快弛豫组织的信号、与压缩感知技术具有天然的兼容性等等，然而非笛卡尔成像序列对梯度硬件要求很高，梯度硬件的不足或在系统校正阶段未完全消除的涡流效应都会导致目标K空间轨迹发生偏差，并导致图像伪影。因此在磁共振杂核成像时，对非笛卡尔采集序列的应用于杂核成像的k空间轨迹校正必不可少，以期望减轻因梯度硬件的不足或未完全消除的涡流效应，从而改善图像质量。
[0004]补偿这些轨迹变形的一种方法是估计k空间轨迹，这种方法将梯度系统视为一个线性时不变系统，通过一定的方法测量出梯度系统的频率响应函数(Gradient Impulse Response Function，GIRF)，然后估计出实际的k空间轨迹，并将其应用在图像重建中。或者类似地，也可以利用GIRF估计出产生理想k空间轨迹所需施加的预失真梯度波形，并在采集过程中予以补偿。另一种补偿方法是在采集杂核的非笛卡尔扫描数据前，利用高信噪比的1H核信号先测量实际的k空间轨迹，然后将此信息应用于杂核的图像重建，从而得到改善的图像质量。
[0005]上述第一种补偿方法需要测量梯度系统的频率响应函数，其测量过程本身是有一定复杂度的，并且随着时间的推移和机器维护过程中的一些操作，频率响应函数往往会有些许变化，在实际中这种方法的准确性难以保证。
[0006]上述第二种补偿方法需要单独序列先进行轨迹测量，然后再进行非笛卡尔数据采集，最后利用测量得到的轨迹进行图像重建。该技术一般可以获得比较稳定的补偿效果，但其延长了扫描时间；另外，由于轨迹数据与图像数据分别采集，在时间上存在一定延迟，实际测量的并非是成像时所施加的梯度波形，若梯度系统本身稳定性不足时，这种方法也会受到影响，存在一定的测量失败的风险。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种应用于杂核成像的k空间轨迹校正系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种应用于杂核成像的k空间轨迹校正系统，包括采样序列与信号处理系统、谱仪控制系统和磁体与射频系统，采样序列与信号处理系统连接谱仪控制系统，谱仪控制系统通过放大器和辅助控制部分连接磁体与射频系统。
[0010]作为本专利技术的进一步技术方案：所述放大器包括杂核素RF放大器、1H核素RF放大器、1H核素RF前置放大器、杂核素RF前置放大器和梯度放大器。
[0011]作为本专利技术的进一步技术方案：所述采样序列与信号处理系统包括采样序列与图像处理模块和主控系统。
[0012]作为本专利技术的进一步技术方案：所述磁体与射频系统采用由1H线圈和杂核线圈组成的1H和杂核射频发射接收一体化线圈。
[0013]作为本专利技术的进一步技术方案：所述谱仪控制系统包括宽频多核信号激发控制系统、接收机、梯度与射频功率系统和梯度控制与系统主控模块。
[0014]进一步地，所述应用于杂核成像的k空间轨迹校正系统工作时，采样序列与信号处理系统将1H和杂核的控制指令、成像序列和参数等发送给谱仪控制系统；谱仪控制系统的宽频多核信号激发控制系统接收参数，通过频率合成、波形发生和正交调制等，产生特定频率、带宽、相位、幅度的射频脉冲小信号，然后经射频功放放大后在1H和杂核射频发射接收一体化线圈的发射部分中产生射频磁场，激励成像物体的1H和杂核产生共振，同时，谱仪控制系统的梯度波形生成部分接收参数，然后计算处理序列中的梯度波形，并将梯度波形信号输出，经梯度功放放大后驱动磁体中的梯度线圈产生梯度磁场；1H和杂核产生的共振信号经过1H和杂核射频发射接收一体化线圈的接收部分产生高频调制信号，由1H和杂核前置放大器放大后发送给谱仪系统的接收机，信号被接收机滤波、放大、信号解调、信号采集和信号传输后形成可以被采集到的磁共振信号；最后，采集到的1H/杂核磁共振信号传输回采样序列与信号处理系统，经过数据处理后得到所需的磁共振图像。
[0015]一种应用于杂核成像的k空间轨迹校正方法，采用上述的系统，包含以下步骤：
[0016]步骤1：在杂核成像序列单元之前，在1H通道施加一个选层激发单元；
[0017]步骤2：在杂核成像序列单元中，首先在杂核通道发射射频脉冲激发杂核产生信号，然后在信号接收阶段，分别使能1H/杂核通道的接收链路，采集1H/杂核信号；采集得到的1H信号经过处理，生成测量的k空间轨迹数据；采集得到的杂核信号记为杂核信号k空间数据；
[0018]步骤3：利用步骤2中生成的k空间轨迹数据，对步骤2中所述杂核信号组成的k空间进行重建，得到轨迹校正的杂核图像。
[0019]作为本专利技术的进一步技术方案：所述1H通道上的选层激发单元，包括一个1H选择性激发脉冲及对应的选层梯度，选择性激发一个偏中心的层面。
[0020]作为本专利技术的进一步技术方案：所述1H通道上的选层激发单元中的选层梯度方向应与所述杂核成像序列单元中的读出梯度方向相同。
[0021]优选地，在所述应用于杂核成像的k空间轨迹校正方法中，可以仅选择性地测量若
干个读出梯度方向上的k空间轨迹，然后通过最小二乘法和数据插值得到完整的k空间轨迹。
[0022]优选地，在所述应用于杂核成像的k空间轨迹校正方法中，在信号接收阶段，若杂核成像序列单元中的读梯度之前存在去相位梯度，1H通道数据需要在去相位梯度开始施加时就开始采集。在杂核信号采集阶段，1H/杂核信号需要同步采集。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的应用于杂核成像的k空间轨迹校正系统及方法，用以校正梯度硬件的不足或未完全消除的涡流效应而导致的目标k空间轨迹偏差，从而减轻或消除图像伪影的影响。这种方法不需单独序列用于测量k空间轨迹，几乎不增加扫描时间，且测量的梯度波形即实际成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于杂核成像的k空间轨迹校正系统，其特征在于，包括采样序列与信号处理系统、谱仪控制系统和磁体与射频系统，采样序列与信号处理系统连接谱仪控制系统，谱仪控制系统通过放大器和辅助控制部分连接磁体与射频系统。2.根据权利要求1所述的应用于杂核成像的k空间轨迹校正系统，其特征在于，所述放大器包括杂核素RF放大器、1H核素RF放大器、1H核素RF前置放大器、杂核素RF前置放大器和梯度放大器。3.根据权利要求1所述的应用于杂核成像的k空间轨迹校正系统，其特征在于，所述采样序列与信号处理系统包括采样序列与图像处理模块和主控系统。4.根据权利要求1所述的应用于杂核成像的k空间轨迹校正系统，其特征在于，所述磁体与射频系统采用射频发射接收一体化线圈。5.根据权利要求1所述的应用于杂核成像的k空间轨迹校正系统，其特征在于，所述谱仪控制系统包括宽频多核信号激发控制系统、接收机、梯度与射频功率系统和梯度控制与系统主控模块。6.一种应用于杂核成像的k空间轨迹校正方法，采用权利要求1
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5任一所述的系统，包含一种新的脉冲序列单元和相应的数据处理过程，其特征在于：步骤1.在杂核成像序列单元之前，在1H通道施加一个选层激发单元；步骤2.在杂核成像序列单元中...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙夕林，官小红，王凯，杨春升，吴泳仪，潘贞明，王浩宇，王丽姣，王凯琦，韩睿，
申请(专利权)人：哈尔滨医科大学，
类型：发明
国别省市：