一种磁共振成像的方法和装置与流程

本发明涉及磁共振技术领域，尤其涉及一种磁共振成像的方法和装置。

背景技术：

随着医疗水平的不断提高，核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)越来越多地被使用在临床诊断中。磁共振装置由磁体系统、梯度系统、射频系统和数据采集、重建系统组成，多个线圈组成的射频系统是整个系统的重要组成部分，它通常的作用为发射射频脉冲及接受信号。在工作流程中，需要接入系统才能被识别并正常运行。当具有多个线圈单元组成相控阵列局部线圈用于成像扫描时，每个线圈单元都对应特定的有效成像区域，选择与扫描范围匹配的线圈单元组合，是保证磁共振图像最优信噪比的关键。这就需要对局部线圈进行识别和定位，将每个线圈对应到各自的成像区域并在界面上显示，以方便医师选择合适的线圈单元操作扫描。

现有技术中，对于磁共振局部线圈定位和识别应用最广泛的主要是基于线圈单元灵敏度特征的方法，其通过待定位线圈预扫描采集磁共振信号，根据线圈单元在不同位置时存在的灵敏度特征进行定位，识别当前系统连接的局部线圈单元，并定位出这些线圈单元相对于患者扫描部位的位置。但是，上述方法识别出的线圈单元中心位置是相互独立的，定位准确性会受到多种因素的影响：一方面易受组织结构的影响；另一方面，将病床送入磁体后，无法保证所有线圈单元都处在磁体中心位置，甚至有些线圈单元在有效成像区域外，远离磁体中心的线圈单元的灵敏度信号受到磁场畸变的影响产生灵敏度曲线信号变形， 从而降低线圈定位的精度。因此，有必要对现有磁共振装置的局部线圈识别方法进行改进。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提出一种定位准确度高的用于磁共振装置的局部线圈识别方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种磁共振成像的方法，

包括以下步骤：

将被扫描对象置于磁共振扫描设备中，并将目标扫描部位置于预定位置，且在目标扫描部位处摆放局部线圈，所述局部线圈包括若干个线圈单元，根据每个线圈单元的位置与目标扫描部位的关系，选取一个或多个线圈单元，获得目标扫描部位的磁共振信号，对磁共振信号进行傅里叶变换，获得目标扫描部位的磁共振图像；所述每个线圈单元的位置，通过以下方式获得：

获取局部线圈中每个线圈单元的初始位置；

获取局部线圈的相对零点位置；

根据相对零点位置对每个线圈单元的初始位置进行校正，获得每个线圈单元的位置。

进一步地，所述相对零点位置通过以下方式获得：

计算每个线圈单元的初始位置与磁共振扫描设备的磁体中心位置的相对距离，以相对距离最小者所对应的线圈单元的初始位置为所述相对零点位置；

或者，根据每个线圈单元的初始位置计算零点位置，并获取计算得到的零点位置的平均值，令所述平均值为所述相对零点位置。

进一步地，所述线圈单元的初始位置通过在所述局部线圈上安装定位标记或设置线圈识别电路得到。

进一步地，所述线圈单元的初始位置可以通过获取所述线圈单元灵敏度曲线的有效最大值得到。

进一步地，所述相对零点位置，可通过以下方式获得：

获取所述局部线圈中线圈单元的灵敏度曲线，所述灵敏度曲线至少有两条相邻；

根据所述灵敏度曲线获取相邻线圈单元的灵敏度曲线交叉点的位置，并令所述交叉点的位置的均值为所述相对零点位置。

进一步地，从所述局部线圈的灵敏度曲线获取N个交叉点，统计M个连续交叉点的位置的平均值，并令所述交叉点的位置的平均值为所述相对零点位置，其中，1≤M<N。

进一步地，所述灵敏度曲线每一位置点的强度值为线圈单元采集的磁共振信号与体线圈采集的磁共振信号的比值。

进一步地，还包括，根据线圈单元的初始位置确定所述线圈单元相对于所述相对零点位置的方向。

本发明还提供一种磁共振成像的装置，包括：

扫描腔，用于容置被扫描对象；

局部线圈，包含若干个线圈单元，设置于被扫描对象的目标扫描部位的位置，且所述线圈单元用于接收对应目标扫描部位的磁共振信号；

定位模块，用于获取所述局部线圈的相对零点，并根据所述相对零点校正所述局部线圈中线圈单元的位置；

显示模块，用于显示局部线圈中线圈单元与目标扫描部位的对应位置关系；

数据采集模块，与所述局部线圈连接，用于采集目标扫描部位的磁共振信号；

重建模块，与所述数据采集模块连接，用于对磁共振信号进行傅里叶变换，获取目标扫描部位的磁共振图像。

进一步地，所述定位模块包括：

初始位置获取单元，用于获取所述局部线圈中每个线圈单元的初始位置；

相对零点获取单元，与所述初始位置获取单元连接，用于获取局部线圈的相对零点，所述相对零点位置为根据线圈单元的初始位置获取的零点位置的均值或相邻线圈单元的灵敏度曲线交叉点的位置的均值；

位置校正单元，与所述相对零点获取单元连接，用于根据相对零点位置对每个线圈单元的初始位置进行校正，获得每个线圈单元的位置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：根据线圈单元采集得到的磁共振信号和体线圈采集得到的磁共振信号拟合得到灵敏度曲线，根据相邻线圈单元的灵敏度曲线仅有一交叉点的特征，获取相邻线圈单元的灵敏度曲线交叉点的位置，根据交叉点的位置获取相对零点的位置，提高了计算结果的准确性；根据局部线圈的结构特征，各线圈单元的相对位置关系固定，由准确度较高的相对零点位置可相对位置关系校正线圈单元初始位置，可避免定位结果受组织结构和磁场边缘畸变的影响，进一步提高了定位准确性和稳定性。

【附图说明】

图1为本发明磁共振成像的方法流程图；

图2为本发明实施例一的局部线圈位置定位示意图；

图3为本发明实施例二的局部线圈位置定位示意图；

图4为本发明实施例三的局部线圈位置定位示意图；

图5为本发明实施例四的局部线圈位置定位示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明磁共振成像装置，其主要包括设置在扫描腔周围的超导磁体、梯度系统、射频系统。其中，扫描腔的内部用于容置被扫描对象；设置在扫描腔外部的超导磁体在超导开关控制下产生均匀稳定的静磁场B0的主磁场，磁场的强度均匀性、扫描腔的大小等都会影响磁共振信号的信噪比和图像分辨率；梯度系统由梯度线圈、梯度控制器、数模转换器、梯度放大器和梯度冷却系统等组成，提供系统线性度满足要求的、可快速开关的梯度场，其主要决定成像区域的大小、成像体素的空间定位，是磁共振系统的核心部件之一，梯度磁场位于成像区域内，根据需要动态地在主磁场附加一个X、Y、Z正交的三维空间线性变化的梯度磁场，一个方向的梯度用于射频脉冲选择性的激发一个层面内质子的自旋，第二个梯度对沿层面内一个方向的MR信号进行频率编码，第三个梯度对沿层面内另一个方向的MR信号进行相位空间编码，使受检者在不同位置具有不同的共振频率，实现成像体素的选层和空间编码的功能。上述三个梯度场分别由三个正交的梯度交流线圈产生，每一组线圈要求有一个独立的电流驱动放大器供电，每组线圈由两个电流方向相反的同轴线圈组成，以产生其轴向的最大梯度磁场；射频系统则是磁共振系统中实施射频激励并接收和处理射频信号的功能单元，其主要包括射频发射单元和信号接收单元，射频发射单元是在时序控制器的作用下，产生各种符合序列要求的射频脉冲，射频接收单元在时序控制器作用下，接收人体产生的磁共振信号；当具有多个线圈单元组成的局部射频线圈阵列用于磁共振成像扫描时，每个线圈单元都有特定的有效成像区域，选择与扫描范围相匹配的线圈单元组合进行成像扫描，是磁共振图像得到最优信噪比的前提。在本发明中，射频系统的局部线圈包含若干个线圈 单元，设置于被扫描对象的目标扫描部位的位置，且各个线圈单元用于对应目标扫描部位的磁共振成像。为了精确定位各线圈单元的位置，本发明的磁共振成像装置包含有定位模块，用于获取局部线圈的相对零点，并根据所述相对零点校正局部线圈中线圈单元的位置。数据采集模块采集连接局部线圈，并采集局部线圈接收的目标扫描部位的磁共振信号，上述磁共振信号经过在于数据采集模块相连的重建模块内经过傅里叶变换可获取目标扫描部位的磁共振图像。为了达到上述目的，本发明的定位模块主要包括：初始位置获取单元，用于获取局部线圈中每个线圈单元的初始位置；相对零点获取单元，与初始位置获取单元连接，用于获取局部线圈的相对零点，相对零点的位置为根据线圈单元的初始位置获取的零点位置的均值或相邻线圈单元的灵敏度曲线交叉点的位置的均值，还可以是磁共振成像装置中与磁体中心最近的线圈单元的初始位置；位置校正单元，与相对零点获取单元连接，用于根据相对零点位置对每个线圈单元的初始位置进行校正，获得每个线圈单元的位置。本发明的磁共振成像的装置连接有显示模块，显示局部线圈中线圈单元与目标扫描部位的对应位置关系，通过设置定位模块，使得线圈单元与目标扫描部位的对应更精确。需要说明的是，本发明中的局部线圈并不限定为头部线圈、脊柱线圈或者下肢线圈等，还可以指上述局部线圈中进入有效成像区域内的线圈单元组成的部分线圈结构。

与上述磁共振成像的装置相匹配，本发明提出一种磁共振成像的方法，，具体步骤如图1所示：将被扫描对象置于磁共振扫描设备中，并将目标扫描部位置于预定位置，且在目标扫描部位处摆放局部线圈，其中，局部线圈包括若干个线圈单元，根据每个线圈单元的位置与目标扫描部位的关系，选取一个或多个线圈单元，获得目标扫描部位的磁共振信号，对磁共振信号进行傅里叶变 换，获得目标扫描部位的磁共振图像。每个线圈单元的位置，通过以下方式获得：首先获取局部线圈中每个线圈单元的初始位置；接着，获取局部线圈的相对零点位置；最后根据相对零点位置对每个线圈单元的初始位置进行校正，获得每个线圈单元的位置。

按照上述方法，本发明实施例一磁共振成像的方法中，局部线圈的位置定位可通过如下过程实现：

S10、获取局部线圈中每个线圈单元的初始位置，具体步骤为：

(a)激发预扫描序列，分别获取体线圈和局部线圈中若干个线圈单元采集的磁共振信号，磁共振信号的频率编码方向沿主磁场方向。需要说明的是，本实施例中，体线圈和线圈单元采集的磁共振信号为一维，主磁场方向为沿受检者轴向的Z轴方向，其中I_v(x)表示体线圈在位置x获取的磁共振信号的强度值，中I_l(x)表示局部线圈中的线圈单元在位置x获取的磁共振信号的强度值。

(b)以体线圈采集的磁共振信号为参考信号，拟合获取每个线圈单元采集的磁共振信号的灵敏度曲线，其中，灵敏度曲线每一坐标点的强度值为所述线圈单元采集的磁共振信号强度值与参考信号强度值的比值，在本实施例中位置x对应的线圈单元的灵敏度曲线在x处的强度值为使用体线圈采集的磁共振信号作为参考计算线圈单元的灵敏度特征，可最大程度的去除被扫描对象组织结构或对比度对线圈特征的影响。线圈灵敏度曲线体现了线圈单元在主磁场方向上接收信号的能力，而接收信号的能力与线圈单元的位置紧密相关。在越靠近线圈单元中心的位置，接收信号的能力越强，灵敏度曲线的强度值越大；而远离线圈单元中心位置，接收信号的能力越弱，灵敏度曲线的强度值越小。

(c)获取灵敏度曲线上的有效最大值，该有效最大值位置为线圈单元的初始定位信息，其中，局部线圈可包含N个线圈单元(N≥2)。

需要说明的是，上述操作中无需获取每个线圈单元的初始定位信息，可只获取其中可信度较高的线圈单元的位置信息或只在有效扫描区域内的线圈单元，如可信度较高的靠近磁体中心的线圈单元位置。本发明中获取线圈单元的初始定位信息还可以采用其他方式。如在每个线圈单元上安装标记物，通过位于局部线圈装置内的检测装置检测标记物并产生检测信号，最后根据检测信号判断标记物的位置，从而获得每个线圈单元的位置。此外，本发明中获取线圈单元的初始定位信息还可以采用附加线圈识别电路。

S20、获取局部线圈的相对零点位置，可根据局部线圈中各线圈单元之间的相互关系和若干个线圈单元的初始定位信息获取相对零点位置。具体为：根据受检者的摆位和局部线圈的固有结构确定获取局部线圈中各线圈单元之间的相互关系，本实施例中的相互关系为各线圈单元的排布方向固定，且间距固定；在固定排布方向上，根据每个线圈单元的初始定位信息，比较线圈单元距离磁体中心的距离，并根据距离磁体中心最小的线圈单元的初始位置为相对零点位置。

磁共振系统常用的某些线圈如下肢局部线圈，临床使用较为规范单一，各线圈单元相对于局部线圈中心的方向往往是固定的。如图2所示，下肢局部线圈包括6个线圈单元，第一个线圈单元LEC1在患者脚部方向(F)，对应在小腿一侧，第六个线圈单元LEC6在患者头部方向(H)，对应在大腿一侧(LEC-LEC6分别对应Coil1-Coil6，从脚到头顺序排列与主磁场方向相同，且每个线圈单元相对于零点的距离可根据局部线圈结构确定为已知值，分别为D1、D2、D3、D4、D5、D6，下肢线圈各单元的摆放方向和患者的摆位关系 固定，而通过患者摆位可确定线圈位置显示的正方向。此时，基于前述过程可得到下肢局部线圈中每个线圈单元的初始定位信息，LEC1、LEC2、LEC3、LEC4、LEC5、LEC6的初始位置分别表示为P1、P2、P3、P4、P5、P6。在上述信息中筛选出其中一个最为可信的结果作为参考来估计其他线圈单元的位置，而抛弃其他可信度相对较低的结果。筛选最可信的评判标准为最靠近磁体中心的线圈单元位置，本实施例中通过比较每个线圈单元相对于零点的距离，可知LEC5距离磁体中心最近，则P5为相对零点的位置。。

S30、根据相对零点位置获取每个线圈单元的校正位置。根据步骤S20得到的相对零点以及每个线圈单元相对于零点的距离D1、D2、D3、D4、D5、D6，并结合线圈位置显示的正方向可得到相互之间的间距，从而得到LEC1、LEC2、LEC3、LEC4、LEC5、LEC6的校正位置P1'、P2'、P3'、P4'、P5'、P6'。

本发明实施例二局部线圈位置定位可通过如下过程实现：

首先获取局部线圈中若干个线圈单元的初始定位信息，具体采用实施例一中基于线圈单元灵敏度特征的方法。需要说明的是，局部线圈至少包含两个线圈单元，且至少获取两个线圈单元的初始位置。如图3所示为本发明实施例二磁共振成像的方法中局部线圈定位示意图，在本实施例中，局部线圈包含3个线圈单元，分别为Coil1、Coil2和Coil3，相对于零点的距离分别为D1、D2和D3，相对应的，激发预扫描数据序列可以得到三个线圈单元的灵敏度曲线Pr1、Pr2和Pr3，根据灵敏度曲线可获取每条线圈单元灵敏度曲线上的有效最大值所在的位置P1、P2和P3，P1、P2和P3则分别对应Coil1、Coil2和Coil3线圈单元的初始定位位置。由于线圈单元中心位置之间的间距固定，线圈单元之间的距离可测量，可以用作先验知识。与前一实施例不同点在于：根据每个线圈的初始定位位置信息和相对于零点的距离，可分别计算得到三个零点位置。 在本实施例中，根据Coil1的初始定位位置P1和相对于零点的距离D1可计算得到零点P0₁，根据Coil2的初始定位位置P2和相对于零点的距离D2可计算得到零点P0₂，根据Coil3的初始定位位置P3和相对于零点的距离D3可计算得到零点P0₃，求取三个相对零点P0₁、P0₂、P0₃位置的平均值即为相对零点P0的位置。根据上述过程得到的校正零点P0以及每个线圈单元相对于零点的距离D1、D2、D3(根据任意两个独立的线圈单元的位置确定每个线圈单元相对于零点距离的方向)，即可得到Coil1、Coil2和Coil3的校正位置P1'、P2'和P3'。

相邻的线圈单元之间存在一定的特征信息，即相邻线圈单元的灵敏度曲线具有唯一交叉点。根据该特征信息，本发明实施例三局部线圈位置定位方法可通过如下过程实现：

首先获取局部线圈中若干个线圈单元的初始定位信息，具体采用实施例一中基于线圈单元灵敏度特征的方法。需要说明的是，局部线圈至少包含两组相邻的线圈单元，且每组线圈单元包含采集磁共振信号的公共区域。相邻线圈单元的两条灵敏度曲线具有且有唯一的交叉点，且灵敏度曲线交叉点的相对位置不会受到组织结构的影响，受磁场边缘畸变的影响也较小。沿着主磁场方向，相邻的线圈单元中心对称的分布在交叉点两侧。线圈各单元之间的固定距离L时，交叉点相距线圈单元的距离为L/2，且该距离具有方向性。基于灵敏度曲线信息，可计算出每两条相邻灵敏度曲线的交叉点位置(两相邻灵敏度曲线相差最小位置处)，记为相邻线圈单元之间的交叉点CP。包含N+1个线圈单元的局部线圈可获得N个连续交叉点(N≥1)，分别记每个交叉点的位置为CP₁、CP₂、···、CP_x、···、CP_N-1、CP_N。随后，将这些交叉点位置求平均，可得知整 个线圈的中心位置，也即校正零点位置P0，需要说明的是，当局部线圈中某些交叉点在有效成像范围外时，此时可仅统计在有效扫描区域(FOV)内灵敏度交叉点，此时局部线圈灵敏度曲线连续交叉点的数目为M(1≤M<N)，分别记为CP₁、CP₂、···、CP_x、···、CP_M。利用M个连续交叉点和它们相对于整体线圈中心的距离计算出校正零点P0的位置，进一步地，也可以只获取在成像区域内的部分灵敏度曲线形成的交叉点，通过计算这些灵敏度交叉点的位置的平均值获取校正零点的位置。

在本实施例中，局部线圈包含3个线圈单元，分别为Coil1、Coil2和Coil3，Coil1与Coil2相邻，Coil2与Coil3相邻(线圈分布方向为从Coil1到Coil3沿主磁场方向)，相对于零点的距离分别为D1、D2和D3，相对应的，预扫描数据分析可以得到三条线圈单元灵敏度曲线Pr1、Pr2和Pr3，而通过灵敏度曲线可获取每条线圈单元灵敏度曲线上的有效最大值所在的位置P1、P2和P3，P1、P2和P3分别对应Coil1、Coil2和Coil3线圈单元的初始定位位置。此外，Coil1与Coil2，Coil2与Coil3都包含采集磁共振信号的公共区域，Pr1与Pr2、Pr2与Pr3存在交叉区域，并在交叉区域存在唯一的交叉点。如图4所示，Pr2分别与Pr1和Pr3相邻，Pr2与Pr1形成唯一交叉点A，Pr2与Pr3形成唯一交叉点B，两交叉点距离线圈单元中心的距离都为L/2。获取交叉点A和B位置的平均值，该平均值即为相对零点位置P0。在具体实施例中，相对零点P0的位置也是Coil2的校正位置P2'，获取Coil1和Coil3校正位置P1'和P3'的方法可以采用先验知识Coil1、Coil2和Coil3相对于零点的距离分别为D1、D2和D3，其中，各线圈单元相对于零点的距离的方向由任意两个线圈单元的初始位置信息获得；也可以利用两相邻交叉点的距离为L(L的方向同样根据任意两个线 圈单元的初始位置信息获得)这一先验信息，根据相对零点位置获取各个线圈单元位置。通过交叉点信息获得的线圈单元的校正位置可有效排除个别线圈单元的初始定位误差大对整体定位结果的影响。

然而在磁共振中，将病床送入磁体后，往往需要确定磁共振系统连接所有的线圈单元的位置，无法保证所有线圈单元都处在磁体的中心位置，有些线圈单元处于有效扫描区域外，这种情况下远离磁体中心的线圈单元的灵敏度曲线容易受到磁场畸变的影响。这些因素往往会导致定位结果的精确性。本发明实施例四磁共振成像的方法中局部线圈的定位通过如下过程实现：

局部线圈中至少包含两个线圈单元，且其中线圈单元Coil1完全位于有效扫描成像区域，相邻的线圈单元Coil2仅有部分位于有效扫描成像区域，其形成的灵敏度曲线如图5所示。其中Coil1形成的灵敏度曲线为Pr1，Coil2形成的部分灵敏度曲线为Pr2(虚线部位对应的线圈处于有效扫描区域外，且无磁共振信号)，两曲线存在唯一交叉点C(交叉点距离与Coil1的距离为L/2)。根据前述过程可求得Coil1的初始位置信息P1，两曲线距离最近的点即为交叉点C的位置信息，则该交叉点的位置可作为相对零点的位置，而且根据P1和C的位置关系可获得线圈单元排布的方向。联合利用上述信息可得到局部线圈中每个线圈单元的校正位置。

本发明局部线圈位置校正方法，利用每个独立线圈单元位置以及各线圈单元之间的特征，实现线圈单元的位置的校正，且定位结果不易受组织结构的影响，可以减小系统偏离中心磁场而产生的畸变影响，提高了定位结果的准确性和稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。