一种便携式核磁共振检测系统的体内定位方法、装置、计算机设备及核磁共振检测系统与流程

文档序号:26139433发布日期:2021-08-03 14:22阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种便携式核磁共振检测系统的体内定位方法,其特征在于,包括:

将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈(151)的中心轴方向上依次相连的多个子空间;

针对处于所述检测空间中且占据所述多个子空间的待测模体,构建应用cpmg核磁共振序列脉冲采集获取的回波信号s与所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号具有如下体内定位关系:

s=a*x=a*[x′1x′2x′3…x′j…x′n]t

式中,a表示空间编码矩阵,x表示核磁共振信号集合,n表示所述多个子空间的子空间总数,j表示介于1~n之间的自然数,x′j表示与所述待测模块对应的且在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号;

在所述中心轴方向上移动校准模体,使所述校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同,其中,所述校准模体为介质分布均匀的且能够同时占据所述多个子空间的模体;

当所述校准模体占据各种具有不同子空间数目的至少一个子空间时,向射频线圈组发送多个sat-cpmg核磁共振序列,并采集获取与所述多个sat-cpmg核磁共振序列中各个sat-cpmg核磁共振序列对应的回波信号,其中,所述射频线圈组包括有所述主射频线圈(151)和副射频线圈(152),所述副射频线圈(152)布置在所述主射频线圈(151)的外周区域中且与所述主射频线圈(151)平行,所述sat-cpmg核磁共振序列包含有用于发送至所述主射频线圈(151)的cpmg核磁共振序列脉冲和用于发送至所述副射频线圈(152)的饱和脉冲,所述多个sat-cpmg核磁共振序列中任意两个sat-cpmg核磁共振序列的饱和脉冲强度互不相同,以便对应互不相同的翻转角;

根据所述体内定位关系和针对所述校准模体采集获取的所有回波信号,建立如下方程组:

式中,m表示所述多个sat-cpmg核磁共振序列的序列总数,n表示所述多个子空间的子空间总数,i表示介于1~m之间的自然数,j表示介于1~n之间的自然数,si,1表示当所述至少一个子空间的子空间数目为n时与所述校准模体对应的且与第i个sat-cpmg核磁共振序列对应的回波信号,si,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为n-j+1时与所述校准模体对应的且与第i个sat-cpmg核磁共振序列对应的回波信号,xj表示与所述校准模体对应的且在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号,ai,j表示与第i个sat-cpmg核磁共振序列和在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数;

对所述方程组进行求解,得到包含有所有待求矩阵系数ai,j的所述空间编码矩阵a;

在所述待测模体处于所述检测空间中且占据所述多个子空间时,向所述射频线圈组发送所述多个sat-cpmg核磁共振序列,并采集获取与所述多个sat-cpmg核磁共振序列中各个sat-cpmg核磁共振序列对应的回波信号;

根据所述空间编码矩阵a和针对所述待测模体采集获取的所有回波信号,按照如下公式确定出所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号:

式中,s′i,1表示与所述待测模体对应的且与第i个sat-cpmg核磁共振序列对应的回波信号。

2.如权利要求1所述的体内定位方法,其特征在于,将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈(151)的中心轴方向上依次相连的多个子空间,包括:

沿着所述中心轴方向,等间隔地将所述检测空间划分为所述多个子空间。

3.如权利要求1所述的体内定位方法,其特征在于,在所述中心轴方向上移动校准模体,使所述校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同,包括:

在所述中心轴方向上使所述校准模体逐渐远离所述主射频线圈(151),直到所述校准模体占据所述子空间的数目从n个逐渐递减地变成一个;

或者,在所述中心轴方向上使所述校准模体逐渐靠近所述主射频线圈(151),直到所述校准模体占据所述子空间的数目从一个逐渐递增地变成n个。

4.如权利要求1所述的体内定位方法,其特征在于,向射频线圈组发送多个sat-cpmg核磁共振序列,并采集获取与所述多个sat-cpmg核磁共振序列中各个sat-cpmg核磁共振序列对应的回波信号,包括:

针对所述多个sat-cpmg核磁共振序列中各个sat-cpmg核磁共振序列,分别向所述射频线圈组多次发送相同的sat-cpmg核磁共振序列,得到与多次发送动作一一对应的多组回波信号,然后对所述多组回波信号进行均值化处理,得到对应的回波信号。

5.如权利要求1所述的体内定位方法,其特征在于,对所述方程组进行求解,得到包含有所有待求矩阵系数ai,j的所述空间编码矩阵a,包括:

针对在所述多个sat-cpmg核磁共振序列中第i个的且与最小饱和脉冲强度对应的sat-cpmg核磁共振序列,默认对应饱和脉冲所产生的磁化矢量翻转了零度,则有如下第一方程组:

式中,i表示介于1~m之间的自然数,si,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为n-j+1时与所述校准模体对应的且与第i个sat-cpmg核磁共振序列对应的回波信号,ai,j表示与第i个sat-cpmg核磁共振序列和在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数;

对所述第一方程组进行求解,得到待求矩阵系数ai,j=1和

针对在所述多个sat-cpmg核磁共振序列中的其它各个sat-cpmg核磁共振序列,有如下第二方程组:

式中,x为不等于i的且介于1~m之间的自然数,sx,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为n-j+1时与所述校准模体对应的且与第x个sat-cpmg核磁共振序列对应的回波信号,ax,j表示与第x个sat-cpmg核磁共振序列和在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数;

根据已求得的核磁共振信号xj,对所述第二方程组进行求解,得到待求矩阵系数

6.一种便携式核磁共振检测系统的体内定位装置,其特征在于,包括有空间划分模块、关系构建模块、模体移动模块、回波采集模块、方程建立模块、方程求解模块和信号确定模块;

所述空间划分模块,用于将所述便携式核磁共振检测系统的检测空间划分为在主射频线圈(151)的中心轴方向上依次相连的多个子空间;

所述关系构建模块,用于针对处于所述检测空间中且占据所述多个子空间的待测模体,构建应用cpmg核磁共振序列脉冲采集获取的回波信号s与所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号具有如下体内定位关系:

s=a*x=a*[x′1x′2x′3…x′j…x′n]t

式中,a表示空间编码矩阵,x表示核磁共振信号集合,n表示所述多个子空间的子空间总数,j表示介于1~n之间的自然数,x′j表示与所述待测模块对应的且在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号;

所述模体移动模块,通信连接所述空间划分模块,用于在所述中心轴方向上移动校准模体,使所述校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同,其中,所述校准模体为介质分布均匀的且能够同时占据所述多个子空间的模体;

所述回波采集模块,通信连接所述模体移动模块,用于当所述校准模体占据各种具有不同子空间数目的至少一个子空间时,向射频线圈组发送多个sat-cpmg核磁共振序列,并采集获取与所述多个sat-cpmg核磁共振序列中各个sat-cpmg核磁共振序列对应的回波信号,以及用于在所述待测模体处于所述检测空间中且占据所述多个子空间时,向所述射频线圈组发送所述多个sat-cpmg核磁共振序列,并采集获取与所述多个sat-cpmg核磁共振序列中各个sat-cpmg核磁共振序列对应的回波信号,其中,所述射频线圈组包括有所述主射频线圈(151)和副射频线圈(152),所述副射频线圈(152)布置在所述主射频线圈(151)的外周区域中且与所述主射频线圈(151)平行,所述sat-cpmg核磁共振序列包含有用于发送至所述主射频线圈(151)的cpmg核磁共振序列脉冲和用于发送至所述副射频线圈(152)的饱和脉冲,所述多个sat-cpmg核磁共振序列中任意两个sat-cpmg核磁共振序列的饱和脉冲强度互不相同,以便对应互不相同的翻转角;

所述方程建立模块,分别通信连接所述关系构建模块和所述回波采集模块,用于根据所述体内定位关系和针对所述校准模体采集获取的所有回波信号,建立如下方程组:

式中,m表示所述多个sat-cpmg核磁共振序列的序列总数,n表示所述多个子空间的子空间总数,i表示介于1~m之间的自然数,j表示介于1~n之间的自然数,si,1表示当所述至少一个子空间的子空间数目为n时与所述校准模体对应的且与第i个sat-cpmg核磁共振序列对应的回波信号,si,j表示当所述至少一个子空间的子空间数目为n-j+1时与所述校准模体对应的且与第i个sat-cpmg核磁共振序列对应的回波信号,xj表示与所述校准模体对应的且在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间产生的核磁共振信号,ai,j表示与第i个sat-cpmg核磁共振序列和在远离所述主射频线圈(151)的方向上顺数第j个子空间对应的待求矩阵系数;

所述方程求解模块,通信连接所述方程构建模块,用于对所述方程组进行求解,得到包含有所有待求矩阵系数ai,j的所述空间编码矩阵a;

所述信号确定模块,分别通信连接所述回波采集模块和所述方程求解模块,用于根据所述空间编码矩阵a和针对所述待测模体采集获取的所有回波信号,按照如下公式确定出所述待测模体在所述多个子空间中各个子空间所产生的核磁共振信号:

式中,s′i,1表示与所述待测模体对应的且与第i个sat-cpmg核磁共振序列对应的回波信号。

7.一种计算机设备,其特征在于,包括依次通信连接的存储器、处理器和收发器,其中,所述存储器用于存储计算机程序,所述收发器用于收发信号,所述处理器用于读取所述计算机程序,执行如权利要求1~5中任意一项所述的体内定位方法。

8.一种核磁共振检测系统,其特征在于,包括有数据处理平台、模体移动机构、磁体和射频子系统,其中,所述射频子系统包括有核磁共振谱仪和射频线圈组;

所述数据处理平台,分别通信连接所述模体移动机构和所述核磁共振谱仪,用于执行如权利要求1~5中任意一项所述的体内定位方法;

所述模体移动机构,用于根据来自所述数据处理平台的移动指令,移动位于所述模体移动机构上的校准模体;

所述核磁共振谱仪,通信连接所述射频子系统,用于根据来自所述数据处理平台的测量指令,向所述射频线圈组发送sat-cpmg核磁共振序列,并将采集到的回波信号上传给所述数据处理平台,其中,所述sat-cpmg核磁共振序列包含有cpmg核磁共振序列脉冲和饱和脉冲;

所述磁体,用于在检测空间内产生静态磁场;

所述射频线圈组包括有主射频线圈(151)和副射频线圈(152),所述副射频线圈(152)布置在所述主射频线圈(151)的外周区域中且与所述主射频线圈(151)平行,所述主射频线圈(151)用于发射所述cpmg核磁共振序列脉冲,并接收来自所述检测空间的回波信号,所述副射频线圈(152)用于发射所述饱和脉冲。

9.如权利要求8所述的一种核磁共振检测系统,其特征在于,所述射频子系统还包括有射频功率放大器、前置放大器和收发转换开关;

所述射频功率放大器的信号输入端分别电连接所述核磁共振谱仪的cpmg核磁共振序列脉冲输出端和饱和脉冲输出端,所述射频功率放大器的cpmg核磁共振序列脉冲输出端电连接所述收发转换开关的第一切换端,所述射频功率放大器的饱和脉冲输出端电连接所述副射频线圈(152);

所述前置放大器的回波信号输入端电连接所述收发转换开关的第二切换端,所述前置放大器的回波信号输出端电连接所述核磁共振谱仪的回波信号输入端;

所述收发转换开关的受控端通信连接所述核磁共振谱仪的控制信号输出端,所述收发转换开关的切换公共端电连接所述主射频线圈(151)。

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有指令,当所述指令在计算机上运行时,执行如权利要求1~5中任意一项所述的体内定位方法。


技术总结
本发明涉及核磁共振成像技术领域,公开了一种便携式核磁共振检测系统的体内定位方法、装置、计算机设备及核磁共振检测系统,即在系统矫正阶段,可将系统的检测空间划分为在主射频线圈的中心轴方向上依次相连的多个子空间,然后在所述中心轴方向上移动校准模体,使校准模体在每次移动后占据所述子空间的数目分别不同,并针对每次移动通过带有对应不同翻转角的饱和脉冲的多个Sat‑CPMG核磁共振序列扫描获取对应的回波信号,然后基于所有回波信号求解得到空间编码矩阵,最后在测量阶段应用该空间编码矩阵和通过所述多个Sat‑CPMG核磁共振序列扫描获取的所有回波信号,确定出各个子空间所产生的核磁共振信号,从而实现简化扫描定位过程和缩短耗时的体内定位目的。

技术研发人员:赵越;罗海;王伟谦;解运浩;陈潇;吴子岳
受保护的技术使用者:无锡鸣石峻致医疗科技有限公司
技术研发日:2021.04.23
技术公布日:2021.08.03
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