本公开涉及磁共振技术，特别涉及一种磁共振线圈位置的确定方法和装置。
背景技术：
磁共振成像(magneticresonanceimaging，mri)是现代医学影像学的主要成像方式之一。mri成像具有软组织分辨率高、对人体无放射性伤害等优点，在临床诊断上应用广泛。磁共振成像的基本原理是基于磁共振现象，利用射频激发人体中的氢质子，采用梯度场进行位置编码，随后用接收线圈接收包含位置信息的电磁信号，最终利用傅里叶变换重建出图像信息。
在磁共振成像中，信噪比是非常重要的，为了获得更高的信噪比，需要将线圈尽可能的靠近成像区域，否则将导致接收到的信号减弱，使信噪比降低。比如，靠近成像区域的线圈对成像区域的图像质量贡献很大，而相对远离成像区域的线圈则主要贡献了噪声。因此，在磁共振成像的过程中，尤其在使用阵列线圈进行信号采集的磁共振系统，正确的选择用于接收磁共振信号的线圈很重要。而线圈位置的确定是正确选择线圈的基础，可以依据线圈位置和成像区域之间的相对位置关系实现正确的线圈选择。如果线圈位置确定不准确，将影响到线圈选择的正确，进而影响到图像质量。
技术实现要素：
有鉴于此，本公开提供一种磁共振线圈位置的确定方法和装置，以提高线圈位置定位的准确性。
具体地，本公开是通过如下技术方案实现的：
第一方面，提供一种磁共振线圈位置的确定方法，所述方法包括：
根据线圈在预扫描中接收的磁共振信号，确定所述线圈的初始重心位置；
根据所述线圈的物理结构参数、以及所述线圈中接收所述磁共振信号的线圈通道，计算所述初始重心位置相对于所述线圈的物理重心的重心偏移量；
将所述初始重心位置偏移所述重心偏移量，得到所述线圈的线圈重心。
第二方面，提供一种磁共振线圈位置的确定装置，所述装置包括：
初始确定模块，用于根据线圈在预扫描中接收的磁共振信号，确定所述线圈的初始重心位置；
偏移确定模块，用于根据所述线圈的物理结构参数、以及所述线圈中接收所述磁共振信号的线圈通道，计算所述初始重心位置相对于所述线圈的物理重心的重心偏移量；
位置确定模块，用于将所述初始重心位置偏移所述重心偏移量，得到所述线圈的线圈重心。
第三方面，提供一种磁共振成像控制设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
根据线圈在预扫描中接收的磁共振信号，确定所述线圈的初始重心位置；
根据所述线圈的物理结构参数、以及所述线圈中接收所述磁共振信号的线圈通道，计算所述初始重心位置相对于所述线圈的物理重心的重心偏移量；
将所述初始重心位置偏移所述重心偏移量，得到所述线圈的线圈重心。
本公开提供的磁共振线圈位置的确定方法和装置，通过对线圈通道采集的磁共振信号的数据点，随数据点位置采用不同权重，并结合线圈已知的物理结构参数进行联合求解,充分利用了线圈结构提供额外先验知识，能够使得线圈重心的确定结果更加准确稳定。
附图说明
图1是本公开一示例性实施例示出的一种磁共振系统的系统结构图；
图2是本公开一示例性实施例示出的一种射频线圈的示意图；
图3是本公开一示例性实施例示出的一种线圈位置确定原理示意图；
图4是本公开一示例性实施例示出的一种磁共振线圈位置的确定方法；
图5是本公开一示例性实施例示出的一种通过本公开的线圈位置的确定方法定位线圈重心的测试例；
图6是本公开一示例性实施例示出的一种磁共振线圈位置的确定装置。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1示例了一种磁共振系统的系统结构图，如图1所示，当患者在做磁共振扫描时，患者11可以躺在病床12上，并可以将病床12沿着图1中的箭头13的方向移动，使得病床带动患者11进入到磁共振扫描的腔体14中。在腔体14中可以进行磁共振扫描，利用其中的射频激发患者11体中的氢质子，并采集磁共振信号。该磁共振信号可以被传输至磁共振成像的控制设备15，由控制设备15根据该磁共振信号重建出图像信息。
其中，在腔体14中，磁共振信号的采集是通过射频线圈，例如，该射频线圈可以是包括多个线圈通道的阵列线圈，即多通道阵列线圈。请参见图2的示意，如图2所示，线圈21可以是当患者11移动定位到腔体14中时，位于患者11的身体上方的线圈(射频线圈，后续描述中涉及到的线圈均是射频线圈)，线圈22可以是位于患者11的身体下方的线圈。每一个线圈可以包括多个线圈通道，例如，线圈21可以包括四个线圈通道，分别是图2中示例的线圈通道1、线圈通道2、线圈通道3、线圈通道4；线圈22也可以包括四个线圈通道，分别是图2中示例的线圈通道5、线圈通道6、线圈通道7、线圈通道8。所述的每一个线圈通道可以相当于是线圈的其中一个信号接收单元。
患者11在进行磁共振扫描时，通常可以是扫描患者的其中一个身体部分，比如，患者的胸部，或者患者的腹部，或者腿部等。如图2的示意，图2中的虚线框所标示的“成像区域”可以是一个待扫描的患者身体部位。而磁共振成像中，距离成像区域较远的线圈(具体而言，可以是较远的线圈通道)有可能会影响成像质量，造成成像时的噪声或者不必要的伪影，因此，可以在对患者正式扫描前，确定要使用哪些线圈通道来接收磁共振信号，可以提高信噪比。比如，以图2为例，可以使用线圈通道1、2、5、6接收的磁共振信号重建图像，以提高图像质量。那么，这就涉及到要由线圈中选择扫描使用的线圈通道，例如所述的，在图2中由线圈21中选择一部分线圈通道应用于对“成像区域”的磁共振扫描。
而线圈的选择，在已知待扫描的成像区域(也可以称为感兴趣区域)的位置的基础上，还需要知道线圈的位置，具体而言，可以是线圈中的各个线圈通道的位置，才能够通过线圈通道的位置与成像区域位置进行比较，来实现与成像区域匹配的线圈通道的选择。进一步的，若要确定一个线圈中的各个线圈通道的位置，在已知线圈的物理结构参数(例如，各个线圈通道相对于线圈的物理重心的相对位置)的基础上，只要知道线圈的重心，就可以根据线圈重心和物理结构参数得到各个线圈通道的位置。
基于上述，本公开例子的磁共振线圈位置的确定方法，将首先描述如何准确定位线圈重心，接着描述如何根据线圈重心确定线圈包括的各个线圈通道的位置，以为后续的线圈选择做基础。在方法描述之前，预先说明将涉及到的部分名词特征的含义：
预扫描：当患者已经进入到扫描的腔体中，但是并没有开始正式扫描时，可以先进行一次预扫描。该预扫描的作用可以是确定线圈位置，例如可以是确定线圈中包括的各个线圈通道的位置。这样当后续用户选择了待扫描的感兴趣区域(即成像区域)，就可以根据该预先确定的各线圈通道的位置进行线圈通道的选择，以提高成像的信噪比。
正式扫描：当预扫描结束后，可以开始正式扫描。其中，预扫描时，线圈接收的磁共振信号可以应用于线圈位置的确定，而正式扫描时线圈接收的磁共振信号将应用于磁共振图像的重建。
线圈通道：如前面提到过，一个线圈可以包括多个信号接收单元，每一个信号接收单元可以称为一个线圈通道。如图2所示的线圈通道1和2等。
初始重心位置：根据预扫描时接收到的磁共振信号，通过算法计算得到的线圈重心位置，可以称为初始重心位置。
此外，需要说明的是，这里提到的“位置”，可以是一个位置坐标，该坐标以射频场的磁场中心为基点，某一点相对于该基点在z轴方向上的距离即为该位置坐标。其中，z轴的正向可以是与病床平行且沿进床方向。还需要说明的是，这里的“位置”可以是“投影位置”，即图2中的线圈投影到z轴平面的位置。比如，以线圈通道2为例，将该线圈通道2投影到z轴平面，在z轴上的投影坐标即为所述的线圈通道2的位置，该投影坐标可以用于表示线圈通道投影后在z轴方向上距离磁场中心的距离。上述的初始重心位置即是根据磁共振信号计算得到的线圈重心相对于磁场中心的位置。
线圈的物理重心：该物理重心与上述的初始重心位置的区别是，物理重心不以其他物体为基点，而可以是线圈本身的重心所在。
举例来说，假如有一个包括四个线圈通道的线圈，可以将该线圈本身的物理重心的位置坐标设为0，而如果将该物理重心投影到z轴平面并与磁场中心作为基点来比较，那么该物理重心的位置坐标也许是25，因为该物理重心距离磁场中心的距离是25。可见，这是同一个目标的两种不同的位置表示方式，一个是线圈自身(不以其他事物为参考)的位置坐标，一个是相对于磁场中心的位置坐标。暂且在本公开实施例的描述中，将自身坐标称为“自身坐标”，将另一个相对磁场中心的坐标称为“相对坐标”。
线圈重心：该线圈重心是根据上述的初始重心位置和物理重心综合得到的位置，该位置能更准确的反映线圈重心的位置，原理可以参见后续的说明。
线圈通道的通道位置：该通道位置也是一个相对坐标，可以是将线圈通道投影到z轴平面后距离磁场中心的距离坐标。
线圈通道的相对位置：该位置可以是一个自身坐标，可以用于表示线圈包括的各个线圈通道相对于线圈的物理重心之间的距离。比如，假设物理重心的坐标是0，线圈通道4与物理重心之间的距离是20，那么线圈通道的相对位置是20。这种相对位置能够用于表示线圈的物理结构，即线圈中的各个线圈通道之间的相对位置关系。
此外，在上述的概念解释的基础上，在描述本公开的磁共振线圈位置的确定方法之前，还再先简单说明下该确定方法的实现原理：
请参见图3所示，仍以线圈21为例来说，假设根据预扫描的磁共振信号确定的线圈的初始重心位置在位置31处，很显然，这并不是实际的线圈物理重心的位置，实际的线圈物理重心是在位置32处。这种情况的造成，其中可能的原因，例如是人体内部组织结构特点的不均衡导致磁共振信号的分布不均衡、梯度不完美造成的畸变以及远离磁体中心造成的信号丢失等，由此使得根据磁共振信号计算的初始重心位置与实际物理重心有所偏差。
而本公开要确定的线圈位置应该是线圈实际的物理重心相对于磁场中心的位置，即应该是位置32相对于磁场中心的位置坐标。那么，本公开的线圈位置的确定方法就是要纠正这种偏差，以准确的确定线圈位置。仍继续参见图3，如果能够在计算得到位置31相对于磁场中心的位置坐标的基础上，减去位置31与位置32之间的距离偏差l，则可以得到准确的物理重心的位置。而所述的距离偏差l可以根据线圈的物理结构参数来计算，根据物理结构参数可以计算线圈中的各位置相对于物理重心的距离偏差，从而能够在根据磁共振信号确定的初始重心位置的基础上偏移所述的距离偏差，以使得位置确定更加准确。
基于上述原理，图4示例了本公开一个例子的磁共振线圈位置的确定方法的流程，该方法可以是由图1中的控制设备15执行。该控制设备15可以接收预扫描时线圈采集到的磁共振信号，并根据该磁共振信号以及线圈的物理结构参数，综合确定出线圈的位置。该线圈位置可以是线圈的物理重心的相对坐标。
其中，线圈的物理结构参数可以是预先存储在控制设备15的存储器或者其他外置存储器中，待控制设备15执行本方法时调取使用。此外，如图2所示，线圈21和线圈22的位置可以分别通过该方法计算，由于线圈21和线圈22的位置可以是不固定的，并且可以各自独立运动，因此其各自位置也分别计算。
如图4所示，该方法可以包括如下处理，该处理可以分为三个方面，一个方面是计算出线圈的初始重心位置，另一个方面是计算出初始重心位置相对于物理重心的重心偏移量，再一个是结合上述的重心偏移量对初始重心位置进行纠正，得到更加准确的线圈重心。
在步骤400中，根据线圈在预扫描中接收的磁共振信号，确定所述线圈的初始重心位置。
本步骤中，以线圈21为例，控制设备可以接收在预扫描中该线圈21的各个线圈通道接收的磁共振信号，并根据该磁共振信号得到线圈的投影强度曲线。比如，可以采用读梯度对某一物理轴(如，z轴)方向进行读编码，读取回波信号后，对回波信号进行傅里叶变换，取模值得到投影强度值，从而得到该线圈21的投影强度曲线。
该投影强度曲线上可以包括多个采集信号的数据点，每一个数据点都对应一个投影强度值。本例子可以根据投影强度值来计算初始重心位置，例如，可以按照如下的公式(1)计算：
在上述的公式(1)中，csignal为通过磁共振信号计算的线圈的初始重心位置，比如，该初始重心位置可以是图3中的位置31。n为投影强度曲线上的某一个数据点的位置，该位置可以是数据点的相对坐标即相对于磁场重心的位置，s(n)为第n个数据点对应的投影强度值，n为投影强度值最大的数据点的位置，δd为相邻数据点之间的空间距离即相对位置；n0为磁场中心在z轴平面上投影的位置。wts(n-n0)是第n个数据点对应的权重，所述权重随数据点与磁场中心之间的距离增大而减小，例如，该权重可以是距离(数据点与磁场重心的距离)的函数，数据点越远离磁场中心，函数值越小即权重越小。
如上，可以按照公式(1)的计算方式，根据投影强度曲线中各个采集的数据点的投影强度值以及对应所述数据点的权重，加权得到线圈的初始重心位置。其中，数据点越远离磁场中心，对应的权重越小。
在步骤402中，根据线圈的物理结构参数、以及线圈中接收磁共振信号的线圈通道，计算所述初始重心位置相对于线圈的物理重心的重心偏移量。
例如，本步骤可以是在计算图3中示意的l，以通过l对计算不太准确的初始重心位置31进行校正。其中，线圈的物理结构参数可以包括：线圈包括的各个线圈通道相对于线圈的物理重心之间的相对位置(即距离)。比如，以线圈的自身坐标来说，假设图3中的线圈21物理重心的位置坐标是0，线圈通道1与该物理重心的相对位置是-20(即在重心左侧距离20的位置，并且，该距离可以是线圈通道的通道重心)，线圈通道2与该物理重心的相对位置是-10，线圈通道3与该物理重心的相对位置是10。
此外，线圈中接收磁共振信号的线圈通道，有可能并不包括线圈中全部的线圈通道。举例来说，线圈21包括四个线圈通道，分别是通道1至4，但是由于人体内部组织结构的影响，可能通道1和2并没有接收到磁共振信号，而只有通道3和4接收到磁共振信号，那么通道3和4则为接收磁共振信号的线圈通道。在后续的公式(2)的计算中，也可以使用上述接收磁共振信号的线圈通道计算即可。如下公式(2)，将根据线圈的物理结构参数、以及线圈中接收磁共振信号的线圈通道，计算初始重心位置相对于线圈的物理重心的重心偏移量：
其中，在公式(2)中，cphy为待计算的重心偏移量，zm为第m个线圈通道的通道重心相对线圈的物理重心之间的相对位置，wts(zm)是第m个线圈通道对应的权重。所述权重随所述线圈通道与物理重心之间的距离增大而减小，即该权重可以同样是距离的函数，通道越远离线圈的物理重心，函数值越小即权重越小。经过上述步骤，计算得到了重心偏移量l。
在步骤404中，将所述初始重心位置偏移所述重心偏移量，得到所述线圈的线圈重心。
例如，以图3为例，本步骤可以将步骤400中得到的初始重心位置减去重心偏移量，可以得到线圈重心，比如图3中的位置32。
此外，上述例子是以对患者进行磁共振扫描为例，该方法同样适用于对其他类型的成像物体进行磁共振扫描。并且，上述例子以阵列线圈的各个线圈通道的排列沿着z轴方向排列为例，在确定线圈位置时，也是主要确定沿着z轴方向的位置，那么在其他的应用中，如果阵列线圈的各个线圈通道的排列沿着其他方向，可以用同样的方法计算该其他方向上的线圈位置。
图5示例了通过本公开例子的线圈位置的确定方法定位线圈重心的测试例，其中，该测试是以人体腹部为例，并且分别采用了本公开的方法以及其他方法来计算线圈重心，可以看到，本公开的方法得到的线圈重心更加准确。
本公开例子的方法，通过对线圈通道采集的磁共振信号的数据点，随数据点位置采用不同权重，并结合线圈已知的物理结构参数进行联合求解,充分利用了线圈结构提供额外先验知识，能够使得线圈重心的确定结果更加准确稳定。
在得到线圈的线圈重心之后，还可以根据所述线圈重心以及线圈的物理结构参数，得到所述线圈包括的各个线圈通道的通道位置。比如，在准确得到线圈重心后，又已知各个线圈通道与线圈重心之间的相对位置，则可以很容易得到各个线圈通道的位置。
线圈通道位置的确定，可以为后续的自动线圈选择提供基础，可以根据所述各个线圈通道的通道位置以及成像区域，选择线圈通道用于接收正式扫描时的磁共振信号。比如，可以选择位置在成像区域内或者靠近成像区域的线圈通道来接收磁共振信号以进行图像重建。此外，在选择通道时，可以是以通道组来选择，比如，图3的示例中，通道1和通道5可以是一个通道组，通道2和通道6是另一个通道组，可以选择通道1和通道5的通道组进行正式扫描。
通过选择线圈通道，可以剔除对图像信噪比无贡献的部分线圈通道，从而提高磁共振成像的信噪比。
为了实现上述的方法，本公开还提供了一种磁共振线圈位置的确定装置，如图6所示，该装置可以包括：初始确定模块61、偏移确定模块62和位置确定模块63。
初始确定模块61，用于根据线圈在预扫描中接收的磁共振信号，确定所述线圈的初始重心位置；
偏移确定模块62，用于根据所述线圈的物理结构参数、以及所述线圈中接收所述磁共振信号的线圈通道，计算所述初始重心位置相对于所述线圈的物理重心的重心偏移量；
位置确定模块63，用于将所述初始重心位置偏移所述重心偏移量，得到所述线圈的线圈重心。
在一个例子中，位置确定模块63，还用于在所述得到线圈的线圈重心之后，根据所述线圈重心以及所述物理结构参数，得到所述线圈包括的各个线圈通道的通道位置。
在一个例子中，初始确定模块61，用于：根据所述线圈接收的磁共振信号，得到所述线圈的投影强度曲线；根据所述投影强度曲线中各个采集的数据点的投影强度值以及对应所述数据点的权重，得到所述线圈的初始重心位置；所述权重随数据点与磁场中心之间的距离增大而减小。
在一个例子中，偏移确定模块62，用于：根据线圈中接收所述磁共振信号的线圈通道的所述相对位置、以及对应所述线圈通道的权重，得到所述重心偏移量；所述权重随所述线圈通道与物理重心之间的距离增大而减小；所述线圈的物理结构参数，包括：所述线圈包括的各个线圈通道相对于所述物理重心之间的相对位置。
上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本公开还提供了一种磁共振成像控制设备，该设备可以包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
根据线圈在预扫描中接收的磁共振信号，确定所述线圈的初始重心位置；
根据所述线圈的物理结构参数、以及所述线圈中接收所述磁共振信号的线圈通道，计算所述初始重心位置相对于所述线圈的物理重心的重心偏移量；
将所述初始重心位置偏移所述重心偏移量，得到所述线圈的线圈重心。
本公开的符合事件判定方法的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台控制和处理设备执行本公开各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。