一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模及其方法与流程

本发明属于模型模具领域，尤其涉及一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模及其方法。

背景技术：

广义的磁共振脑功能成像包含静息态/任务态脑功能成像，和以弥散张量成像技术为主的神经纤维束示踪。这两种反映人脑神经结构和功能的成像方式，均需要比正常结构成像大得多的外部梯度场，并需要梯度场在极短时间内进行快速方向切换。

这种强大的变化外部磁场，会造成磁共振主磁场的短时局部均匀性下降。在图像上就会反映在物体变形/图像变形。这种变形又称磁场不均匀导致的几何畸变。磁共振功能成像的几何畸变远高于常规成像，这就使得磁共振功能成像后续数据处理中——功能区定位和神经纤维束绘制带来定位错误，从而得到错误的功能分析结果。

如果能够定量的测量磁场不均匀导致的图像几何畸变，则可以在后续数据处理中定量的修正空间位置。对功能成像数据结果进行修正，确保功能数据的准确性和可重复性。

目前的磁共振测量几何畸变体模或测试标准器，均以常规成像测试为目的。其测试几何畸变的区域小，无法测量大空间范围(FOV)的磁场畸变。同时，常规几何畸变测试仅用于单层横断面畸变测试，对于三维空间的图像几何畸变无法定量描述。而对于强调三维空间重建和数据分析的功能磁共振来说，无法定量表示空间几何畸变程度。

技术实现要素：

为了解决无法定量表示空间几何畸变程度的现有技术的不足，本发明提供了一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模。

本发明的一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模，包括：

圆柱形壳体，所述圆柱形壳体内部注满磁共振测试溶液；

所述圆柱形壳体内还设置有三维网格空间结构和空腔结构的溢流层，所述溢流层位于三维网格空间结构的下端，所述溢流层内充满共振测试溶液，用于测试磁共振成像时的信噪比和均匀度数值；所述三维网格空间结构为三维空间分布的球体或立方体块；所述圆柱形壳体内还设有构成三维标尺的三个正交的圆柱形长条，每个圆柱形长条上设置有用来表征标尺位置点的突出点或刻度线。

进一步的，所述圆柱形壳体为圆柱形有玻璃壳体。溶液在磁共振扫描时，所得常规弛豫时间近似于人脑组织的弛豫时间，用于仿真人脑信号。

进一步的，所述磁共振测试溶液为纯水、无水硫酸铜或氯化钠溶液。其产生的有益效果为：液体配比仿真了常规人体组织的弛豫时间值，且符合国际和国内磁共振体模充盈液体标准。

进一步的，所述球体或立方体块均为空心封闭结构。其产生的有益效果为：可适用于磁共振常规头线圈、体线圈实用。

进一步的，所述球体之间采用尼龙线连接；或立方体块之间采用尼龙线连接。其产生的有益效果为：尼龙线不产生磁共振信号，不会对体模产生干扰。

进一步的，所述球体或立方体块的质心均匀间隔。其产生的有益效果为：可以在体模空间内定量的表示磁场空间定位。

本发明的第二目的是提供一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模的工作方法。

本发明的一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模的工作方法，包括：

(1)准备工作；

首先将测试磁共振功能成像几何畸变的体模静置一段时间来消除磁共振测试溶液内的气泡；然后将将测试磁共振功能成像几何畸变的体模放置到磁共振设备扫描区域内且置于磁场中心；

(2)扫描工作；

采用磁共振设备对测试磁共振功能成像几何畸变的体模进行扫描，得到正中矢、冠和横断面图像；

(3)图像分析；

从正中矢、冠和横断面图像选取高亮圆形区域，判断为体模内所含溢流层区域；

根据体模内所含溢流层区域的图像，测量出图像信噪比和图像灰度均匀度。

进一步的，当磁场均匀时，磁共振设备对体模扫描所获得的正中矢、冠和横断面中，各三维球体或立方体块将会显示出均匀分布的黑色阴影。其产生的有益效果为：黑色阴影之间的距离和空间位置可以用来表示磁场均匀性。

进一步的，当磁场均匀时，在所获得的正中矢、冠和横断面中，各球体或立方体块的间隔距离不变，球体或立方体块的质心间隔距离不变，质心连线为直线。其产生的有益效果为：黑色阴影之间的距离和空间位置可以用来表示磁场均匀性。

进一步的，当磁场不均匀时，对体模扫描所获得的正中矢、冠和横断面中，三维标尺的正交中心会偏离实际位置，条形标尺长条阴影将会变弯成为曲线，此时，通过三维标尺测量两个特定球体或立方体块质心间的距离与真实距离比较，得到磁场均匀度的变化程度。其产生的有益效果为：磁场发生不均匀或偏移时，阴影之间的距离将对应产生偏差。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

①具有三维的方块网格空间结构，可以在三个方向上定量测量几何畸变程度；

②具有三维条形标尺，可以自动判断磁场的几何畸变方向；

③具有溢流层，可以定量评价信噪比；

④通过分析扫描体模的扫描图像，可以在确定图像的前提下自动测算三维空间的几何畸变程度，给出定量数值和场变化图，并给出三维的修正方案。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1(a)是一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模结构实施例一的俯视图；

图1(b)是一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模结构实施例一的侧视图；

图1(c)是一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模结构实施例一的三维网格空间结构结构示意图；

图2(a)是一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模结构实施例二的俯视图；

图2(b)是一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模结构实施例二的侧视图；

图3是本发明的测试磁共振功能成像几何畸变的体模的工作方法流程图。

其中，1、圆柱形壳体；2、球体；3、三维标尺；4、溢流层；5、立方体块。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

图1(a)是一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模结构实施例一的俯视图；

图1(b)是一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模结构实施例一的侧视图。

本实施例的测试磁共振功能成像几何畸变的体模，包括：

圆柱形壳体1，所述圆柱形壳体1内部注满磁共振测试溶液；

所述圆柱形壳体1内还设置有三维网格空间结构和空腔结构的溢流层4，所述溢流层4位于三维网格空间结构的下端，所述溢流层4内充满共振测试溶液，用于测试磁共振成像时的信噪比和均匀度数值；所述三维网格空间结构为三维空间分布的球体2；所述圆柱形壳体1内还设有构成三维标尺3的三个正交的圆柱形长条，每个圆柱形长条上设置有用来表征标尺位置点的突出点或刻度线。

其中，圆柱形壳体1为圆柱形有玻璃壳体。

圆柱形长条上设置有用来表征标尺位置点的突出点为圆形突出点或三角形突出点或其他形状的突出点。

在具体实施过程中，圆柱形壳体的大小可选用：外径小于等于16cm且高度小于等于13cm，选择该尺寸的好处是：适用于常规头颈联合线圈。

以圆柱形壳体的大小为外径小于等于16cm且高度小于等于13cm为例：

圆柱形壳体内设置三维网格空间结构和3cm空腔构成的溢流层。

其中，溢流层位于三维网格空间结构的下端，3cm空腔构成的溢流层内充满测试液的纯液体空间，可用于测试磁共振成像时的信噪比和均匀度数值。

本实施例中的磁共振测试溶液为纯水、无水硫酸铜或氯化钠溶液。溶液在磁共振扫描时，所得常规弛豫时间近似于人脑组织的弛豫时间，用于仿真人脑信号。

三维网格空间结构具体为三维空间分布的直径为3mm的球体。球体为空心，ABS塑料，封闭结构。球体之间实用尼龙线连接。具体网格空间连接如图1(c)所示。空间网格结构充满于壳体上10cm的三维空间，球体质心均匀间隔1.6cm。从壳体长轴来看，共8层，每层52个球体。

三维标尺为实心ABS塑料的圆形长条，直径2mm。共三条，空间正交，正交中心偏心于模体一侧。标尺上还有微小三角突出，间隔1cm均匀分布，其定点代表标尺位置点。

本实施例①具有三维的方块网格空间结构，可以在三个方向上定量测量几何畸变程度；

②具有三维条形标尺，可以自动判断磁场的几何畸变方向；

③具有溢流层，可以定量评价信噪比。

实施例二

图2(a)是一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模结构实施例一的俯视图；

图2(b)是一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模结构实施例一的侧视图。

本实施例的测试磁共振功能成像几何畸变的体模，包括：

圆柱形壳体1，所述圆柱形壳体1内部注满磁共振测试溶液；

所述圆柱形壳体1内还设置有三维网格空间结构和空腔结构的溢流层4，所述溢流层4位于三维网格空间结构的下端，所述溢流层4内充满共振测试溶液，用于测试磁共振成像时的信噪比和均匀度数值；所述三维网格空间结构为三维空间分布的立方体块5；所述圆柱形壳体1内还设有构成三维标尺3的三个正交的圆柱形长条，每个圆柱形长条上设置有用来表征标尺位置点的突出点或刻度线。

其中，圆柱形壳体1为圆柱形有玻璃壳体。

圆柱形长条上设置有用来表征标尺位置点的突出点为圆形突出点或三角形突出点或其他形状的突出点。

在具体实施过程中，圆柱形壳体的大小可选用：外径小于等于16cm且高度小于等于13cm，选择该尺寸的好处是：适用于常规头颈联合线圈。

以圆柱形壳体的大小为外径小于等于16cm且高度小于等于13cm为例：

圆柱形壳体内设置三维网格空间结构和3cm空腔构成的溢流层。

其中，溢流层位于三维网格空间结构的下端，3cm空腔构成的溢流层内充满测试液的纯液体空间，可用于测试磁共振成像时的信噪比和均匀度数值。

本实施例中的磁共振测试溶液为纯水、无水硫酸铜或氯化钠溶液。溶液在磁共振扫描时，所得常规弛豫时间近似于人脑组织的弛豫时间，用于仿真人脑信号。

三维网格空间结构具体为三维空间分布的直径为边长为3mm的立方体块。立方体块为空心，ABS塑料，封闭结构。立方体块之间实用尼龙线连接。空间网格结构充满于壳体上10cm的三维空间，立方体块的质心均匀间隔1.6cm。从壳体长轴来看，共8层，每层52个立方体块。

三维标尺为实心ABS塑料的圆形长条，直径2mm。共三条，空间正交，正交中心偏心于模体一侧。标尺上还有微小三角突出，间隔1cm均匀分布，其定点代表标尺位置点。

本实施例①具有三维的方块网格空间结构，可以在三个方向上定量测量几何畸变程度；

②具有三维条形标尺，可以自动判断磁场的几何畸变方向；

③具有溢流层，可以定量评价信噪比。

图3是本发明的测试磁共振功能成像几何畸变的体模的工作方法流程图。

如图3所示，本发明的一种测试磁共振功能成像几何畸变的体模的工作方法，包括：

(1)准备工作；

首先将测试磁共振功能成像几何畸变的体模静置一段时间来消除磁共振测试溶液内的气泡；然后将将测试磁共振功能成像几何畸变的体模放置到磁共振设备扫描区域内且置于磁场中心。

体模使用时，放置在室温大于等于20度的房间静置30分钟以上，用于消除微小气泡。然后置如待测试磁共振标准头线圈内，置于磁场中心。

(2)扫描工作；

采用磁共振设备对测试磁共振功能成像几何畸变的体模进行扫描，得到正中矢、冠和横断面图像。

采用磁共振设备的推荐功能磁共振成像序列进行扫描，如：FSE、GRE-EPI、SE-EPI等快速成像序列。采用大于等于64*64扫描矩阵，220mm的视野，TR大于等于3000ms，TE小于等于100ms。其中，TR：repetition time，重复时间；TE：echo time，回波时间。

(3)图像分析；

从正中矢、冠和横断面图像检测方形或圆形阴影区域，根据区域的质心连线，判断磁场的均匀性和畸变程度。

其中，从正中矢、冠和横断面图像选取高亮圆形区域，判断为体模内所含溢流层区域；

根据体模内所含溢流层区域的图像，测量出图像信噪比和图像灰度均匀度。

按照上述要求对图像进行横断位容积扫描，扫描范围覆盖整个有机玻璃壳体。对上述序列所得DICOM图像进行图像分析。

当磁场均匀时，磁共振设备对体模扫描所获得的正中矢、冠和横断面中，各三维球体或立方体块将会显示出均匀分布的黑色阴影。

当磁场均匀时，在所获得的正中矢、冠和横断面中，各球体或立方体块的间隔距离不变，球体或立方体块的质心间隔距离不变，质心连线为直线。

当磁场不均匀时，对体模扫描所获得的正中矢、冠和横断面中，三维标尺的正交中心会偏离实际位置，条形标尺长条阴影将会变弯成为曲线，此时，通过三维标尺测量两个特定球体或立方体块质心间的距离与真实距离比较，得到磁场均匀度的变化程度。

体模内所含溢流层在正中矢、冠和横断面图像中为高亮圆形区域，可用于图像信噪比和图像灰度均匀度测量。具体测量方法同美国医学物理学会磁共振可接受的质量检测报告(AAPM Report)和中国磁共振质控行业规范和标准。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。