磁共振成像射频发射和信号接收的相位相干控制方法及系统技术方案

本发明专利技术的磁共振成像射频发射和信号接收的相位相干控制方法及系统，通过对发射机和接收机发送重置命令和控制命令字进行精确频率和相位同步控制，可以始终保持在序列执行过程中发射机和接收机之间的相位相干以及实现在磁共振序列执行周期内多个射频发射和多个信号接收的频率和相位的稳定可控，消除了系统中心频率在序列执行过程中累积的相位值以及之前的射频发射和信号接收的相位的影响，从而满足了各种磁共振成像序列对于相位和频率的控制设计，例如多层、多脉冲、多回波读出、射频扰相、相位循环扫描等；另外还可以消除不同的硬件响应速度之间差异引入的额外相位差，使得采集得到的磁共振信号具有稳定的初始相位值，有利于提高磁共振图像的质量和数据分析的准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
磁共振成像射频发射和信号接收的相位相干控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及磁共振成像领域，特别是涉及一种磁共振成像射频发射和信号接收的相位相干控制方法及系统。

技术介绍

[0002]在磁共振成像中，谱仪的射频发射和信号接收分别由不同的硬件板卡来实现，在进行多层、偏中心FOV扫描时，发射板卡和接收板卡需要根据成像脉冲序列的需要，在不同的工作频率进行切换上；例如在进行多层扫描时，需要根据当前片层距离成像磁体中心的偏移量，在磁体中心频率的基础上，将射频发射板卡增加额外的频率值；在进行偏中心FOV扫描时，需要根据当前FOV在相位编码和读出方向的位移量，将接收板卡增加额外的频率和相位值。另外，接收机最终接收到的磁共振MR信号的相位是由发射机和接收机的相位共同决定的。在实际应用中，有一些需要满足特定成像序列的设计需求，如在快速自旋回波中，需要保证回聚脉冲与激发脉冲之间存在固定的90
°
相位差，以最大限度的回聚横向磁化矢量，并尽量消除由于不完美180
°
回聚脉冲产生的奇偶回波差异，而数据读出的初始相位需要和激发脉冲保持一致；在自旋回波和扰相梯度回波序列中，也需要保证激发射频和数据读出保持固定的相位差，以满足相位循环和射频扰相的实现。因此谱仪射频发射和信号接收板卡之间需要保持相位相干，也就是说在扫描过程中要求发射机和接收机之间的相位差是固定的，从而保证接收到的磁共振成像信号的相位和频率是稳定可控的，这是进行复杂磁共振成像扫描的前提。否则会在信号中引入不稳定的初始相位，导致最终获取的图像中出现伪影、信号丢失等问题。
[0003]在专利CN1588112A中，介绍了一种实现多层面扫描序列的相位相干的方法，其通过在选层激发脉冲以前，同时把发射机和接收机频率源的频率切换到该层的激发频率上，而在采样以前再把发射机和接收机频率源的频率同时切换到接收频率上，以保持发射机和接收机之间的相位相干。
[0004]在专利CN1959427B中，提供了一种保证磁共振成像谱仪中射频发射和接收信号相位相干的方法，其在内存中存储了一个频率值列表，在扫描过程中，同时更新发射机和接收机的频率值，并且在数据采样结束后，将发射和接收频率切换到脉冲序列最初的频率值，无需加入额外的rewinder延时，就可以实现发射和接收的信号相干。
[0005]在专利CN103760507B中，介绍了通过直接数字频率合成技术和可编程数字逻辑产生与待成像物的拉莫尔频率同频的参考频率源，并实时输出其相位。在激发和解调前，将发射和接收相位各自切换为该参考源相位，实现基于一个参考源的相位调制，从而保证了发射和接收源的相位同步。
[0006]上述专利中，都通过各种硬件和软件设计来保证磁共振成像谱仪发射和接收板卡之间的相位相干。但是在CN1588112A中，分别在射频激发前和信号采样前，对发射机和接收的频率源同时进行切换，但是并没有考虑发射机和接收机的硬件切换相应速度的差异，在现实情况下，二者的硬件响应速度并不是严格同步的，因此每一次切换中硬件响应速度的
差异，都会在发射机和接收内引入一个额外的相位差，并且随着切换次数而逐渐累积，最终导致发射机和接收机之间的相位同步失败。
[0007]在专利CN1959427B中，同时更新发设机和接收机的工作频率，避免了加入额外的rewinder延时，并且在数据采样结束后，将发射和接收频率切换到脉冲序列最初的频率值，这样可以消除由于硬件响应不完全同步累积下来的额外相位。但是其并没有考虑在数据采集前，施加多个射频脉冲的情形，无法对多个射频脉冲的之间的初始相位差进行准确的控制；同时该专利中，也没有考虑发射和接收机内的额外频率引入的额外相位，这会使得在后续的射频激发和数据采集时，额外的相位会逐渐累积增加。
[0008]在专利CN103760507B中，通过基于同一个参考源的相位调制，不依赖于发射源和接收源之间的频率关系，无需严格的同步更新发射和接收源的频率。但是其在进行相位设置时，并没有考虑到参考频率源自身随时间产生的相位累积，在此基础上对发射和接收进行的相位设置会受到参考频率源基础相位的影响，因此发射和接收之间的相位差与激发脉冲和信号解调之间的延时相关，并不能保证发射和接收之间维持固定的相位差。这在进行多回波成像时，会在不同TE的回波内产生不同的初始读出相位，同样的也并不能保证多个射频脉冲之间产生精确的初始相位差关系。
[0009]因此，现有技术通常会出现以下待解决的技术问题：
[0010]1.目前的相关专利中通过同步对磁共振谱仪发射机和接收机进行频率切换，并在一个周期结束后将二者的工作频率切换回初始值，可以消除在一个周期内进行频率切换时，由于硬件响应速度不严格同步产生的额外相位差。但是并没有考虑在一个成像周期内，多个射频脉冲或者信号接收单元的相位精确控制，因此不能保证多个射频脉冲之间维持稳定的相对相位差或者多个读出单元之间的稳定初始相位。
[0011]2.已有的专利中，在进行谱仪发射机和接收机的频率切换时，都没有考虑在频率切换之后，相对于初始信号源的频率差所产生的额外相位累积，因此该相位累积会随着频率切换的次数而逐渐加大，无法对后续的发射和接收进行精确的相位控制。
[0012]3.现有的技术中，都没有考虑参考信号源随时间而产生的相位累积，因此在进行射频发射和信号接收时，实际的发射和接收初始相位，都是包含了参考信号源的基础相位和序列设置的发射/接收初始相位，因此在进行多射频激发和多回波读出时，其真实的初始相位是随着时间而变化的，无法实现对磁共振信号进行精确的控制，不利于最终图像的获取和后续的数据分析。

技术实现思路

[0013]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种磁共振成像射频发射和信号接收的相位相干控制方法及系统，用于解决现有技术中以上技术问题。
[0014]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种磁共振成像射频发射和信号接收的相位相干控制方法，应用于磁共振成像系统，包括：发射机以及接收机，所述方法包括：基于对应每个序列执行周期发送的重置命令以及控制命令字，在每一个序列执行周期对发射机以及接收机进行频率和相位控制；其中，每个序列执行周期包括：至少一射频脉冲发射操作以及至少一信号接收操作。
[0015]于本专利技术的一实施例中，所述方法还包括：在执行每个序列执行周期内的每次射
频脉冲发射操作以及信号接收操作前对发射机和接收机的工作频率进行更新，并在对应的射频脉冲发射操作以及信号接收操作接收执行结束后将发射机以及接收机的工作频率恢复为中心频率。
[0016]于本专利技术的一实施例中，所述基于对应每个序列执行周期发送的重置命令以及控制命令字，在每一个序列执行周期对发射机以及接收机进行频率和相位控制包括：基于在每个序列执行周期的执行开始时发送的一重置命令，对发射机以及接收机进行频率和相位的绝对值重置，以供将该重置命令执行时刻之前所积累的相位清零；基于在每个序列执行周期内发送的多个控制命令字，对发射机以及接收机进行频率和/或相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁共振成像射频发射和信号接收的相位相干控制方法，其特征在于，应用于磁共振成像系统，包括：发射机以及接收机，所述方法包括：基于对应每个序列执行周期发送的重置命令以及控制命令字，在每一个序列执行周期对发射机以及接收机进行频率和相位控制；其中，每个序列执行周期包括：至少一射频脉冲发射操作以及至少一信号接收操作。2.根据权利要求1中所述的磁共振成像射频发射和信号接收的相位相干控制方法，其特征在于，所述方法还包括：在执行每个序列执行周期内的每次射频脉冲发射操作以及信号接收操作前对发射机和接收机的工作频率进行更新，并在对应的射频脉冲发射操作以及信号接收操作接收执行结束后将发射机以及接收机的工作频率恢复为中心频率。3.根据权利要求2中所述的磁共振成像射频发射和信号接收的相位相干控制方法，其特征在于，所述基于对应每个序列执行周期发送的重置命令以及控制命令字，在每一个序列执行周期对发射机以及接收机进行频率和相位控制包括：基于在每个序列执行周期的执行开始时发送的一重置命令，对发射机以及接收机进行频率和相位的绝对值重置，以供将该重置命令执行时刻之前所积累的相位清零；基于在每个序列执行周期内发送的多个控制命令字，对发射机以及接收机进行频率和/或相位的相对值设置，以供将该控制命令字执行时刻之前所积累的相位保留。4.根据权利要求3中所述的磁共振成像射频发射和信号接收的相位相干控制方法，其特征在于，所述基于在每个序列执行周期的执行开始时发送的一重置命令，对发射机以及接收机进行频率和相位重置包括：执行该重置命令，将发射机以及接收机之前积累的相位清零；在执行该重置命令的同时，基于当前序列执行周期的成像序列需求设置发射机和接收机的工作频率和初始相位值；其中，所述工作频率包括：中心频率以及额外频率。5.根据权利要求3中所述的磁共振成像射频发射和信号接收的相位相干控制方法，其特征在于，所述基于在每个序列执行周期内发送的多个控制命令字，对发射机以及接收机进行频率和/或相位的相对值设置，以供将该控制命令字执行时刻之前所积累的相位保留包括：基于在每个序列执行周期内发送的多个控制命令字，根据相对值设置规则对发射机以及接收机进行相位值的相对值设置操作；其中，所述相对值设置规则包括：用于设置非首次的射频脉冲发射操作的相位的发射额外相位设置规则、用于设置信号接收操作的相位的发射额外相位设置规则以及用于抵消在执行射频脉冲发射操作和信号接收操作时带来的额外相位积累的共同额外相位设置规则。6.根据权利要求5中所述的磁共振成像射频发射和信号接收的相位相干控制方法，其特征在于，所述发射额外相位设置规则包括：基于每个序列执行周期内的执行非首次的每次射频脉冲发射操作前发送的控制命令字，分别对发射机单独设置发射额外相位，以供设置发射机执行当前射频脉冲发射操作的相位；所述发射额外相位设置规则包...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴振洲，古家玮，吴林，王伟谦，
申请(专利权)人：上海电气控股集团有限公司智惠医疗装备分公司，
类型：发明
国别省市：