专利名称：磁共振梯度脉冲波设计方法及其装置的制作方法
磁共振梯度脉冲波设计方法及其装置本发明涉及磁共振成像(Magnetic resonance imaging，简称MRI)领域，特别是关 于用于磁共振成像中的磁共振梯度脉冲波的设计方法及其装置。磁共振成像要求被成像物体放置在一个静态磁场中，激励中子在被成像物体中旋 转并在旋转过程中发送检测信号，通过利用梯度磁场和被激励磁场的相位编码，使检测信 号可以以空间、三维的方式存在。梯度磁场系统是磁共振成像系统核心之一，它利用梯度场 线圈来产生相对主磁场来说较微弱的在空间上变化的磁场，这个随空间位置变化的磁场叠 加在主磁场上。所形成的梯度场在成像范围内要求具有良好的线形特征；切换时间即梯 度场从零上升至预定的稳定值所需时间亦即响应时间要短，响应时间长短会限制成像系统 最小可用的回波时间；功率损耗小，建立梯度场须驱动电源电路中所有高功率元件产生强 大电流，必须给高功率元件散热，因此在达到预定梯度场强的条件下，电源功耗须尽量小； 最低程度涡流效应，涡流效应可导致影像失真，因此必须尽量降低涡流效应的影响。梯度线圈性能的提高对于磁共振超快速成像至关重要，可以说没有梯度线圈的进 步就不可能有超快速序列。高梯度场及高切换率不仅可以缩短回波间隙加快信号采集速 度，还有利于提高图像的信号噪声比，因而近几年快速或超快速成像技术的发展可以说是 直接得益于梯度线圈和梯度系统性能的改进。目前配备单梯度放大器的超导1.5T磁共振 设备的梯度磁场强度最高已达50mT/m，一般可在25mT/m以上；梯度切换率最高可达200mT/ ms，一般可在120mT/ms以上。配备双梯度放大器的超导1. 5T磁共振设备的梯度磁场强度 最高可达66mT/m，梯度切换率达到200mT/ms。当然，由于梯度磁场的剧烈变化会对人体造成一定的影响，特别是引起周围神经 刺激(Peripheral nerve stimulation，简称PNS)，因此梯度场强和切换率不是越高越好， 是有一定限制的。由于这种对人体安全的限制，改善硬件能力并不一定转化为最佳的脉 冲序列性能，如获得更小的回波时间，回波间距和更小的重复时间。例如，极端共振模块 (XRMB)子系统能够提供更快的切换率QOOmT/m/s)和更高的幅度(5G/cm)。但是由于PNS 的限制，在有些应用上，实际的切换率只有117T/m/s。于是，出现了各种优化梯度脉冲波设 计的方法，如美国专利第7301341号专利，提供了一种磁共振波的设计方法。但是该专利所 揭示的方法比较复杂。本发明的目的在于提出一种解决上述问题的、根据用户要求设计出符合要求的梯 度脉冲波设计方法。本发明的另一目的在于提出一种解决上述问题的、根据用户要求设计出符合要求 的梯度脉冲波设计装置。本发明的另一目的是提出一种解决上述问题的、充分利用系统最大切换率设计出
5符合要求的梯度脉冲波设计方法。本发明的另一目的是提出一种解决上述问题的、充分利用系统最大切换率设计出 符合要求的梯度脉冲波设计装置。本发明提供的磁共振梯度脉冲波设计方法，首先通过定义目标周围神经刺激 (PNS)曲线；其次根据目标PNS曲线利用梯度脉冲波与PNS值曲线的关系函数计算出梯度 脉冲波；
权利要求
1.一种磁共振梯度脉冲波设计方法，其特征在于，通过如下步骤设计首先定义目标 周围神经刺激(PNS)曲线；其次根据目标PNS曲线利用梯度脉冲波与PNS值曲线的关系函 数计算出梯度脉冲波；
2.如权利要求1所述的磁共振梯度脉冲波设计方法，其特征在于，所述的定义目标PNS 曲线包括如下的步骤1)获取磁共振系统可提供的切换率；2)根据所获取的切换率，定义目标周围神经刺激(PNS)曲线，该目标PNS曲线满足如下 条件a)从起始点以所获取的切换率达到最大的PNS值，确定PNS曲线的第二点，PNS曲线第 二点的时间待定；b)任意设定一个时间，从PNS曲线第二点开始使PNS值在这段时间内保持在客户设定 范围内，确定PNS曲线的第三点；c)以所获取的切换率控制PNS从第三点从客户设定的范围下降到负的最大值，确定 PNS曲线的第四点，PNS曲线第四点的时间待定；d)从PNS曲线的第四点到PNS曲线的第五点使PNS值保持在保持在客户设定范围内， PNS曲线的第五点的时间待定。
3.如权利要求2所述的磁共振梯度脉冲波设计方法，其特征在于，所述的梯度脉冲波 通过如下的方式计算3)设定要设计的梯度脉冲波的起点；4)根据所获取的切换率、PNS曲线第二点的PNS值，利用梯度脉冲波与PNS值曲线的关 系函数，计算出梯度脉冲波第二点的时间和幅度，梯度脉冲波的第二点的时间与PNS曲线 第二点的时间一致，从而确定梯度脉冲波第二点；5)根据PNS曲线的第三点的时间和PNS值利用梯度脉冲波与PNS值曲线的关系函数， 计算出梯度脉冲波第三点的幅度，梯度脉冲波第三点的时间和PNS曲线中第三点的时间一 致，从而确定梯度脉冲波第三点；6)根据所获取的切换率、PNS曲线第四点的PNS值，利用梯度脉冲波与PNS值曲线的关 系函数，计算出梯度脉冲波第四点的幅度和时间，梯度脉冲波第四点的时间和PNS曲线中 第四点的时间一致，从而确定梯度脉冲波第四点；7)根据客户或系统所提供的梯度脉冲波第五点的幅度，以及根据PNS曲线第五点的 PNS值，利用梯度脉冲波与PNS值曲线的关系函数，计算出梯度脉冲波第五点的时间，从而 确定梯度脉冲波第五点。
4.如权利要求3所述的磁共振梯度脉冲波设计方法，其特征在于，还包括步骤8)基于 梯度脉冲波的第一点到第五点，计算梯度脉冲波的面积。
5.如权利要求4所述的磁共振梯度脉冲波设计方法，其特征在于，还包括如下的步骤 判断梯度脉冲波的面积是否符合目标梯度脉冲波面积；如果不符合，调整PNS曲线的第三 点的时间，PNS曲线第三点的时间越大，梯度脉冲波面积越大；如果计算出来的面积比目标 面积小，则增大PNS曲线的第三点的时间，反之，减小PNS曲线第三点的时间；重复步骤4) 到8)直到计算的面积符合目标梯度脉冲波面积。
6.如权利要求2所述的磁共振梯度脉冲波设计方法，其特征在于，所述的目标PNS曲线 的起始点的时间和PNS值为零，所述获取的切换率为系统最大切换率。
7.如权利要求2所述的磁共振梯度脉冲波设计方法，其特征在于，从PNS曲线第二点开 始使PNS值在这段时间内保持在正的最大值；从PNS曲线的第四点到PNS曲线的第五点使 PNS值保持在负的最大值。
8.如权利要求3所述的磁共振梯度脉冲波设计方法，其特征在于，所述的梯度脉冲波 起点的时间和幅度为零，梯度脉冲波第五点的幅度为零。
9.如权利要求3所述的磁共振梯度脉冲波设计方法，其特征在于，所述的梯度脉冲波 第五点的时间和PNS曲线第五点的时间一致。
10.一种磁共振梯度脉冲波设计装置，其特征在于，包括定义目标周围神经刺激(PNS)曲线的PNS曲线定义单元；和通过计算确定所要设计的梯度脉冲波的梯度脉冲波计算单元；其中，所述的梯度脉冲波计算单元根据目标PNS曲线利用梯度脉冲波与PNS值曲线的 关系函数计算出梯度脉冲波；
11.如权利要求10所述的磁共振梯度脉冲波设计装置，其特征在于，还包括获取磁共 振系统可提供的切换率的切换率获取单元；且所述的PNS曲线定义单元所定义的PNS曲线 满足如下条件a)从起始点以所获取的切换率达到最大的PNS值，确定PNS曲线的第二点，PNS曲线第 二点的时间待定；b)任意设定一个时间，从PNS曲线第二点开始使PNS值在这段时间内保持在客户设定 范围内，确定PNS曲线的第三点；c)以所获取的切换率控制PNS从第三点从客户设定的范围下降到负的最大值，确定 PNS曲线的第四点，PNS曲线第四点的时间待定；d)从PNS曲线的第四点到PNS曲线的第五点使PNS值保持在保持在客户设定范围内， PNS曲线的第五点的时间待定。
12.如权利要求11所述的磁共振梯度脉冲波设计装置，其特征在于，还包括设定要设 计的梯度脉冲波的起点的设定单元；所述的梯度脉冲波计算单元通过计算确定所要设计的 梯度脉冲波的第二点、第三点、第四点和第五点。
13.如权利要求12所述的磁共振梯度脉冲波设计装置，其特征在于所述的梯度脉冲波计算单元通过如下的方式计算梯度脉冲波的第二点根据获取的切 换率、PNS曲线第二点的PNS值，利用梯度脉冲波与PNS值曲线的关系函数，计算出梯度脉 冲波的第二点的幅度和时间，梯度脉冲波第二点的时间与PNS曲线第二点的时间一致，根 据时间和幅度确定梯度脉冲波第二点；梯度脉冲波计算单元通过如下的方式计算梯度脉冲波的第三点根据PNS曲线的第三 点的时间和PNS值，利用梯度脉冲波与PNS值曲线的关系函数，计算出梯度脉冲波第三点的 幅度，梯度脉冲波第三点的时间和PNS曲线中第三点的时间一致，根据时间和幅度确定梯 度脉冲波第三点；梯度脉冲波计算单元通过如下的方式计算梯度脉冲波的第四点根据所获取的切换 率、PNS曲线第四点的PNS值，利用所述梯度脉冲波与PNS值曲线的关系函数，计算出梯度 脉冲波第四点的幅度和时间，梯度脉冲波第四点的时间和PNS曲线第四点的时间一致，根 据时间和幅度确定梯度脉冲波第四点；梯度脉冲波计算单元通过如下的方式计算梯度脉冲波的第五点根据客户或系统设定 的梯度脉冲波第五点的幅度，根据PNS曲线第五点的PNS值，利用梯度脉冲波与PNS值曲线 的关系函数，计算出梯度脉冲波第五点的时间，根据时间和幅度确定梯度脉冲波第五点，所 述的梯度脉冲波第五点的时间和PNS曲线第五点的时间一致。
14.如权利要求13所述的磁共振梯度脉冲波设计装置，其特征在于，还包括基于梯度 脉冲波的第一点到第五点、计算梯度脉冲波面积的梯度脉冲波面积计算单元。
15.如权利要求14所述的磁共振梯度脉冲波设计装置，其特征在于，还包括判断单 元，该判断单元根据梯度脉冲波面积计算单元计算出来的面积判断梯度脉冲波的面积是否 符合目标梯度脉冲波面积；如果不符合，将信息反馈给PNS曲线定义单元；PNS曲线定义 单元根据判断单元的反馈调整PNS曲线第三点的时间，第三点的时间越大，梯度脉冲波面 积越大；如果计算出来的面积比目标面积小，则增大第三点的时间；反之，减小第三点的时 间；直到计算的面积符合目标梯度脉冲波面积。
16.如权利要求11所述的磁共振梯度脉冲波设计装置，其特征在于，所述的目标PNS曲 线的起始点的时间和PNS值为零，所述的获取的切换率为系统最大切换率。
17.如权利要求11所述的磁共振梯度脉冲波设计装置，其特征在于，从PNS曲线第二点 开始使PNS值在保持在正的最大值；从PNS曲线的第四点到PNS曲线的第五点使PNS值保 持在负的最大值。
18.如权利要求13所述的磁共振梯度脉冲波设计装置，其特征在于，所述的梯度脉冲 波起点的时间和幅度为零；所述的梯度脉冲波第五点的幅度为零。
全文摘要
本发明提供的磁共振梯度脉冲波设计方法，首先通过定义目标周围神经刺激(PNS)曲线；其次根据目标PNS曲线利用梯度脉冲波与PNS值曲线的关系函数计算出梯度脉冲波；本发明在满足法律法规规定的最大PNS值的前提下，设定目标PNS曲线，再根据目标PNS曲线通过动态地改变切换率来设计梯度脉冲波，从而可以充分利用系统所提供的最大切换率来降低梯度脉冲波持续的时间。使用这种方法设计出来的梯度脉冲，可以提高目前很多快速成像应用的性能，如获得更小的回波时间和更小的重复时间。
文档编号G01R33/38GK102109586SQ20091021681
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者赖永传 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司