一种适用于核磁共振扫描自动调整FOV的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于核磁共振扫描自动调整FOV的方法及装置。通过空间位置监测模块监测被扫描物体在扫描空间的位移以及方位变化，并将位移和方位变化信息转化为参数后反馈给FPGA内的序列扫描控制系统。序列扫描控制系统根据位移以及方位变化参数计算出扫描修正参数，然后叠加到原始扫描参数上进行参数修改或者逻辑校正，从而实现对被扫描物体FOV(FieldOfView)的自动调整，避免因被扫描物体的位置变化导致成像区间偏离感兴趣的部位，可以很好地解决一些实际扫描问题，例如对活体进行长时间扫描时活体出现位置偏移的问题，或者用传送带运送被扫描物体时物体的摆放位置和预定的基准位置出现偏差的问题，这些情况下都不需要重新调整被扫描物体位置，可以直接自动调整扫描FOV。调整扫描FOV。调整扫描FOV。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于核磁共振扫描自动调整FOV的方法和装置


[0001]本专利技术涉及磁共振
，具体涉及一种适用于核磁共振扫描自动调整FOV的方法和装置。

技术介绍

[0002]磁共振成像(MRI)技术作为一种能反映多维信息的无损伤的诊断手段，在医学病理诊断和基础科学研究方面得到了广泛的应用。
[0003]在MRI谱仪系统中，在对被扫描物体进行扫描的过程中是要求被扫描物体在预设的基准位置上保持静止不动的，但是在实际扫描过程中会出现一些被扫描物体偏离了基准位置的情况，例如在对活体进行长时间扫描的过程中，被扫描活体可能会发生位置偏移，或者用传送带运送被扫描物体的实际摆放位置可能会偏离固定的标准位置，在这些情况下，如果不对被扫描物体进行相应的位置调整，扫描观察到的部位和预期想要观察的部位是有偏差的，按照现有的核磁共振扫描技术，如果要消除这些偏差，就需要重新调整被扫描物体的位置，或者需要对被扫描的活体重新进行定位片扫描，或者需要重新摆放被扫描物体与基准位置吻合，这样重新确定好被扫描物体的位置后再重新开启正式扫描，甚至有时扫描过程需要中断后重新再做，这样是非常浪费时间的，而且不能保证后面的扫描过程中被扫描物体不会再次发生位置偏移的情况。

技术实现思路

[0004]针对现有扫描技术的不足，本专利技术提供了一种适用于核磁共振扫描自动调整FOV的方法和装置，在被扫描物体的摆放位置偏离了预设基准位置时，或者在扫描过程中被扫描物体发生了位置偏移等情况下，通过对原始参数进行实时的调整和对逻辑梯度进行适当的逻辑矫正，不需要重新摆放被扫描物体和不中断扫描过程，系统实现自动调整FOV，完成对被扫描物体的正确部位的扫描。该方法实施后，扫描过程不增加时间，同时对扫描体保持静止的要求降低，特别适合对婴幼儿或者动物等不方便让其保持静止的活体进行扫描，对于一些需要摆放在固定基准位置扫描的被扫描物体的摆放位置要求也不需要那么苛刻，可以提高扫描的效率。而且采用数字化处理的方式进行调整让FOV的调整的更加精确。
[0005]为了实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0006]空间位置监测模块，通过摄像头实时监测被扫描物体在扫描过程中的相对于基准位置的位移以及方位变化，并给出具体的角度参数和平移参数。基准位置的获取，可以是序列定位扫描时记录被扫描物体的当前位置和方向作为基准位置，也可以是系统中预设的一个固定的标准基准位置。每次切换序列扫描时，重新拍摄被扫描物体的位置和方向，并计算此时被扫描物体的位置相对于基准位置的变化，同时把位置变化信息转化为数字化的位置变化参数，包括沿坐标轴平移的参数和绕三个坐标轴旋转的角度参数。
[0007]序列扫描控制系统，包括一个三角函数计算模块，旋转矩阵计算模块和平移参数计算模块，三角函数计算模块根据空间位置监测模块反馈的角度变化参数，计算出三角函
数值(sin值和cos值)。旋转矩阵计算模块根据三角函数值可以计算出用于坐标轴进行角度旋转的旋转矩阵。平移参数计算模块可以根据平移参数计算出发射和接收模块需要调整的频率值和相位值大小。
[0008]参数调整校正模块，包括逻辑梯度旋转模块和发射接收调整模块，逻辑梯度旋转模块完成对逻辑梯度波形的旋转矩阵调整，发射接收模块可以调整发射频率值或者接收的频率值和相位值来改变被扫描物体的选层和位置，从而完成对被扫描物体FOV的调整。
[0009]所述三角函数计算模块，方法为：
[0010]采用cordic算法，Cordic算法是采用迭代旋转逼近的方式求解三角函数，通过迭代旋转逼近的方式求解出角度变化参数的正弦(sin)和余弦(cos)三角函数值，实现上只需要对一组移位寄存器和加法器复用就可以完成三角函数的计算，硬件开销很小，适合于对计算实时性要求不高的场合中运用。算法经过n次旋转迭代之后求得的坐标点计算公式为：
[0011]X
n
＝X0cos(θ)
‑
Y0sin(θ)＝K
·
cos(θ)
·
(X0‑
Y0tan(θ))
[0012]Y
n
＝Y0cos(θ)+X0sin(θ)＝K
·
cos(θ)
·
(Y0+X0tan(θ))
[0013]其中(X0,Y0)是迭代旋转的起点坐标，(X
n
,Y
n
)表示多次旋转迭代之后的坐标点。θ是预设的旋转角度，K是伸缩因子，表示旋转过程中向量的模值变化量，其大小和迭代次数有关，迭代次数固定了则K就是一个常数，通过查表得到。
[0014]如果起点(X0,Y0)是X轴上的单位向量，则经过多次迭代之后，角度旋转到了预定的角度θ，旋转之后的向量的模值经过伸缩因子修正后，得到新的单位向量(X
n
,Y
n
)在横坐标和纵坐标上的投影，也分别对应是旋转角度θ的cos(θ)值和sin(θ)值。
[0015]所述旋转矩阵计算模块，方法为：
[0016]根据三角函数计算模块计算出来的三角函数值，可以求得到坐标轴旋转操作的矩阵表达式，旋转操作可以用矩阵乘法运算来完成，按X、Y、Z三个坐标轴依次进行旋转操作的三个旋转矩阵R
x
，R
y
和R
z
，可以求出被扫描物体在整个坐标系中旋转操作的旋转矩阵R
xyz
，方法为：
[0017]先按X轴旋转α角度，方法为：
[0018]y
′
＝ycosα
‑
zsinα
[0019]z
′
＝ysinα+zcosα
[0020]x
′
＝x
[0021]其中(x,y,z)为旋转之前的坐标轴，(x
′
,y
′
,z
′
)为旋转之后的坐标轴，α为被扫描体在原坐标系中绕X轴旋转的角度，其旋转方向遵循右手定则，用矩阵表达式描述为：
[0022][0023]再按y轴旋转β角度，方法为：
[0024]z
′
＝zcosβ
‑
xsinβ
[0025]x
′
＝zsinβ+xcosβ
[0026]y
′
＝y
[0027]其中(x,y,z)为旋转之前的坐标轴，(x
′
,y
′
,z
′
)为旋转之后的坐标轴，β为被扫描体在原坐标系中绕y轴旋转的角度，其旋转方向遵循右手定则，用矩阵表达式描述为：
[0028][0029]再按Z轴旋转γ角度，方法为：
[0030]x
′
＝xcosγ
‑
ysinγ
[0031]y
′
＝xsinγ+ycosγ
[0032]′
[0033]z＝z
[0034]其中(x,y,z)为旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于核磁共振扫描自动调整FOV的装置，其特征在于，包括：空间位置监测模块，所述空间位置监测模块用于通过摄像头实时监测被扫描物体在扫描过程中的相对于基准位置的位移以及方位变化，并转化为具体的角度参数和平移参数；序列扫描控制系统，所述序列扫描控制系统用于根据空间位置监测模块反馈的位置变化参数，计算出调整校正需要的修正参数，输出给参数调整校正模块进行调整；参数调整校正模块，所述参数调整校正模块用于接收序列扫描控制系统提供的修正参数，叠加在序列设置的初始扫描参数上，通过逻辑运算或者是调整频率或者相位参数完成对扫描体FOV的调整。2.根据权利要求1所述的适用于核磁共振扫描自动调整FOV的装置，其特征在于：所述空间位置监测模块包括一个三目摄像头和一个图像处理模块，所述三目摄像头用于多方位监测被扫描物体的位置情况，所述图像处理模块用于将后面拍摄的位置图像和基准位置图像进行对比处理，得到被扫描物体在X、Y、Z三个坐标轴方向的位置偏移情况，包括角度旋转和位置平移，并把这些信息转化为数字化的角度参数和平移参数。3.根据权利要求1所述的适用于核磁共振扫描自动调整FOV的装置，其特征在于：所述序列扫描控制系统包括一个旋转矩阵计算模块和一个平移参数计算模块，所述旋转矩阵计算模块用于计算调整角度变化的旋转矩阵，所述平移参数计算模块用于计算调整位移变化的平移参数，所述旋转矩阵计算模块由一个三角函数计算模块和矩阵乘法计算模块组成，用于计算出调整逻辑梯度需要的旋转矩阵R
xyz
，所述平移参数计算模块用于计算出调整发射和接收模块需要调整的频率或者相位参数。4.根据权利要求1所述的适用于核磁共振扫描自动调整FOV的装置，其特征在于：所述参数调整校正模块包括逻辑梯度旋转模块和发射接收调整模块，所述逻辑梯度调整模块用于使逻辑梯度能够正确地投影到物理梯度上，所述发射接收调整模块用于使扫描能够正确地选择在用户期望的层面和位置。5.一种适用于核磁共振扫描自动调整FOV的方法，其特征在于：三角函数值计算模块采用cordic算法求解角度的三角函数值(sin和cos)，算法经过n次旋转迭代之后求得的坐标点计算公式为：X
n
＝X0cos(θ)
‑
Y0sin(θ)＝K
·
cos(θ)
·
(X0‑
Y0tan(θ))Y
n
＝Y0cos(θ)+X0sin(θ)＝K
·
cos(θ)
·
(Y0+X0tan(θ))其中(X0,Y0)是迭代旋转的起点坐标，(X
n
,Y
n
)表示多次旋转迭代之后的坐标点，θ是预设的旋转角度，K是伸缩因子，表示旋转过程中向量的模值变化量，其大小和迭代次数有关，迭代次数固定了则K就是一个常数，通过查表得到。6.根据权利要求5所述的适用于核磁共振扫描自动调整FOV的方法，其特征在于：根据计算出来的被扫描物体三个偏移角度分别对应的三角函数值，可以计算得到坐标轴旋转操作的矩阵表达式，旋转操作可以用矩阵乘法运算来完成，按X、Y、Z三个坐标轴依次进行旋转操作的三个旋转矩阵R
x
，R
y
和R
z
，可以求出被扫描物体在整个坐标系中旋转操作的旋转矩阵R
xyz
，方法为：先按X轴旋转α角度，方法为：y
′
＝ycosα
‑
zsinαz
′
＝ysinα+zcosαx
′
＝x
其中(x,y,z)为旋转之前的坐标轴，(x
′
,y
′
,z
′
)为旋转之后的坐标轴，α为被扫描体在原坐标系中绕X轴旋转的角度，其旋转方向遵循右手定则，用旋转矩阵表达式描述为：再按y轴旋转β角度，方法为：z
′
＝z cosβ
‑
x sinβx
′
＝z sinβ+x cosβy
′
＝y其中(x,y,z)为旋转之前的坐标轴，(x
′
,y
′
,z
′
)为旋转之后的坐标轴，β为被扫描体在原坐标系中绕y轴旋转的角度，其旋转方向遵循右手定则，用旋转矩阵表达式描述为：再按Z轴旋转γ角度，方法为：x
′
＝x cosγ
‑
y sinγy
′
＝x sinγ+y cosγz
′
＝z其中(x,y,z)为旋转之前的坐标轴，(x
′
,y
′
,z
′
)为旋转之后的坐标轴，γ为被扫描体在原坐标系中绕z轴旋转的角度，其旋转方向遵循右手定则，用旋转矩阵表达式描述为：可以通过用三个旋转矩阵旋转三次完成对X、Y、Z轴的旋转，按照矩阵乘法的运算法则，三...

【专利技术属性】
技术研发人员：李加升，赵科，吴端，
申请(专利权)人：合肥菲特微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：