一种射频功率的校准方法及系统与流程

本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及一种射频功率的校准方法及系统。

背景技术

在磁共振成像过程中需要准确计算射频脉冲的射频功率，射频功率使自旋质子所形成的净磁矩能够以特定的翻转角度进动。为了得到准确的翻转角度，一般会在扫描前对射频功率进行校准计算。常用的方法就是利用特定的射频脉冲，不断增加脉冲的射频增益幅值，并接收相应的fid信号，通过遍历的方法可以获得所有测试的翻转角和射频脉冲功率对应的值，然后画出对应曲线，依据该曲线对射频功率进行校准。

发明人对现有的射频功率的校准过程进行研究发现，上述的校准方法需要遍历整个区间所有翻转角度进行扫描，才能确定翻转角度与射频功率的对应曲线，依据该曲线对射频功率进行校准，导致校准会消耗较长时间。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种射频功率的校准方法及系统，用以解决现有技术中需要遍历整个区间所有翻转角度进行扫描，才能确定翻转角度与射频功率的对应曲线，依据该曲线对射频功率进行校准，导致校准会消耗较长时间的问题。具体方案如下：

一种射频功率的校准方法，包括：

确定射频增益经验值；

选取所述射频增益经验值附近的各个等差的射频增益；

获取每一个射频增益对应的幅值，在各个幅值中选取最大幅值，将所述最大幅值对应的射频增益作为目标射频增益；

依据所述目标射频增益对射频功率进行校准。

上述的方法，可选的，确定射频增益经验值包括：

确定待扫描的各个射频增益；

遍历所述各个射频增益，将每一个射频增益对应的射频扫描到预设的水膜上，将得到各个参考幅值中的最大的参考幅值对应的射频增益作为射频增益经验值。

上述的方法，可选的，选取所述射频增益经验值附近的各个等差的射频增益包括：

以所述射频增益经验值为起始点，选取预设的步长；

依据所述预设的步长，分别在所述起始点的左边和右边选取第一预设数量和第二预设数量的以所述预设的步长为公差的各个等差的射频增益。

上述的方法，可选的，还包括：

判断由所述各个等差的射频增益组成的增益区间范围是否与其对应的目标增益区间匹配；

当不匹配时，对所述第一预设数量和所述第二预设数量进行调整。

上述的方法，可选的，依据所述目标射频增益对射频功率进行校准包括：

依据所述目标射频增益和其对应的翻转角确定射频参考值；

将所述射频参考值传递给所述功率校正公式中的对应项，得到射频增益和翻转角度的对应关系；

依据所述对应关系，对所述射频功率进行校准。

一种射频功率的校准系统，包括：

确定模块，用于确定射频增益经验值；

第一选取模块，用于选取所述射频增益经验值附近的各个等差的射频增益；

第二选取模块，用于获取每一个射频增益对应的幅值，在各个幅值中选取最大幅值，将所述最大幅值对应的射频增益作为目标射频增益；

校准模块，用于依据所述目标射频增益对射频功率进行校准。

上述的系统，可选的，所述确定模块包括：

第一确定单元，用于确定待扫描的各个射频增益；

第二确定单元，用于遍历所述各个射频增益，将每一个射频增益对应的射频扫描到预设的水膜上，将得到各个参考幅值中的最大的参考幅值对应的射频增益作为射频增益经验值。

上述的系统，可选的，所述第一选取模块包括：

第一选取单元，用于以所述射频增益经验值为起始点，选取预设的步长；

第二选取单元，用于依据所述预设的步长，分别在所述起始点的左边和右边选取第一预设数量和第二预设数量的以所述预设的步长为公差的各个等差的射频增益。

上述的系统，可选的，还包括：

判断单元，用于判断由所述各个等差的射频增益组成的增益区间范围是否与其对应的目标增益区间匹配；

调整单元，用于当不匹配时，对所述第一预设数量和所述第二预设数量进行调整。

上述的系统，可选的，所述校准模块包括：

第三确定单元，用于依据所述目标射频增益和其对应的翻转角确定射频参考值；

第四确定单元，用于将所述射频参考值传递给所述功率校正公式中的对应项，得到射频增益和翻转角度的对应关系；

校准单元，用于依据所述对应关系，对所述射频功率进行校准。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明公开了一种射频功率的校准方法，包括：首先确定射频增益经验值，选取所述射频增益经验值附近的各个等差的射频增益，获取每一个射频增益对应的幅值，在各个幅值中选取最大幅值，将所述最大幅值对应的射频增益作为目标射频增益，依据所述目标射频增益对射频功率进行校准。上述的方法，避免了需要遍历整个区间所有翻转角度进行扫描，才能确定翻转角度与射频功率的对应曲线，依据该曲线对射频功率进行校准，导致校准会消耗较长时间的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种射频功率的校准方法流程图；

图2为本申请实施例公开的一种射频功率的校准方法又一方法流程图；

图3为本申请实施例公开的一种射频功率的校准系统结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

本发明公开了一种射频功率的校准方法，所述校准方法应用在核磁共振成像过程中，其中，核磁共振成像是利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核发生进动产生射频信号，经计算机处理而成像的。原子核在进动中，吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲，即外加交变磁场的频率等于拉莫频率，原子核就发生共振吸收，使得去掉射频脉冲之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以电磁波的形式发射出来，称为共振发射。共振吸收和共振发射的过程叫做“核磁共振”在磁共振成像过程中需要准确计算射频脉冲功率，使自旋质子所形成的净磁矩能够以特定的翻转角度进动。如果射频脉冲功率不准确，那么射频激发的翻转角度就会有误差，从而导致接收的信号强度降低，图像信噪比下降等问题。本发明实施例中，所述校准方法的执行流程如图1所示，包括步骤：

s101、确定射频增益经验值；

本发明实施例中，在一个核磁共振设备里，首先确定待扫描的各个射频增益，遍历所述各个射频增益，将每一个射频增益对应的射频扫描到预设的水膜上，将得到各个参考幅值中的最大的参考幅值对应的射频增益作为射频增益经验值。

s102、选取所述射频增益经验值附近的各个等差的射频增益；

本发明实施例中，以所述射频增益经验值为起始点，分别在所述射频增益经验值的左右两边选取多个存在等差关系的射频增益。

s103、获取每一个射频增益对应的幅值，在各个幅值中选取最大幅值，将所述最大幅值对应的射频增益作为目标射频增益；

本发明实施例中，每一个射频增益产生的射频脉冲激发到所述被激发物体上都会产生一个幅值，获取每一个射频增益对应的幅值，在各个幅值中将最大幅值对应的射频增益作为目标射频增益。

s104、依据所述目标射频增益对射频功率进行校准。

本发明实施例中，依据所述目标射频增益，确定射频参考值，确定射频参考值以后，通过调整射频增益与激发角度，对所述射频功率进行校准。其中，其中射频增益即是射频功率输出的放大倍数，可以等效成一个概念，对射频功率的校准，可以等效为射频增益的校准。

其中，核磁共振设备一般都需要维护矫正系统等操作，比如说磁场不均匀、梯度系统误差等问题会导致图像不准确，这个时候就需要通过磁共振扫描图片采集反馈信息来校正，这个时候不可能直接去扫描人体，因为扫描人体比较麻烦而且人体组织因人各异，此时就会用一个形状规则而且与人体组织信号类似的水膜来扫描，这就是水膜的由来，所以这里扫描水膜当作参考值。在扫描水膜当射频经验值之前，我们手上是没有经验值的，所以第一次就用遍历的方法来求出这个经验值，有了经验值之后，无论扫描任何材料都以这个值为中心的一定范围进行扫描，就不需要全部遍历了。

本发明公开了一种射频功率的校准方法，包括：首先确定射频增益经验值，选取所述射频增益经验值附近的各个等差的射频增益，获取每一个射频增益对应的幅值，在各个幅值中选取最大幅值，将所述最大幅值对应的射频增益作为目标射频增益，依据所述目标射频增益对射频功率进行校准。上述的方法，避免了需要遍历整个区间所有翻转角度进行扫描，才能确定翻转角度与射频功率的对应曲线，依据该曲线对射频功率进行校准，导致校准会消耗较长时间的问题。

本发明实施例中，优选的，所述各个幅值中的最大值对应的脉冲激发角度为90°，因为，本发明实施例中，使用三个连续的脉冲(一个tr内)激发，产生一个受激回波的信号，其中受激信号的幅值为：

m＝(m0/2)*sin(θ1)*sin(θ2)*sin(θ3)(1)

当三个连续的脉冲激发角度都是ɑ角度的时候，受激回波的幅值为：

m＝(m0/2)*sin³(α)(2)

因此，幅值与射频脉冲角度值有明确的曲线关系，当射频激发90°时对应的受激回波振幅最大。

本发明实施例中，选取所述射频增益经验值附近的各个等差的射频增益的方法流程如图2所示，包括步骤：

s201、以所述射频增益经验值为起始点，选取预设的步长；

本发明实施例中，以所述射频增益经验值为起始点，选取预设的步长，所述预设的步长的与实际校准过程中对校准精度的选取有关，校准的精度要求越高，所述预设的步长选取的越小。

s202、依据所述预设的步长，分别在所述起始点的左边和右边选取第一预设数量和第二预设数量的以所述预设的步长为公差的各个等差的射频增益。

本发明实施例中，所述预设的第一数量和所述预设的第二数量可以相同也可以不同，例如：现在的射频增益经验值是10。优选的，精度控制在0.5，那么步长就设置成0.5，然后步数左右各设置一个点，比如说：8-12，那么最后就是运行8；8.5；9；9.5；10；10.5；11；11.5；12这9个数找最大值。最后应该还加一步骤防止越界。若最大峰值不在8-12内，那么目前的最大值是在最靠近的边缘位置，比如是12这个点，那么峰值有可能是12.5，13等数值。那么下一步就是运行12.5右边的点，至于运行多远也靠自己选择，上述的过程可以分为如下两种情况：

若情况a：运行出峰值(即某个点比它左右两个点都大)，则这个峰对应的就是精确值(90°)，试验结束，其中，第一预设数量为4，第二预设数量为4。

若情况b：运行不出峰值(左右某个端点处于最大值)，那么下次运行就向这个端点的方向延伸，如果出现情况a，结束，如果出现情况b，继续，其中，第一预设数量为4，第二预设数量待调整。

其中，每一种材料属性对会对应一个目标增益区间，所述目标增益区间是依据多次计算的经验值确定的，依据所述目标增益区间进行设定，可以减少计算量，更快的实现校准。优选的，在确定了增益区间范围以后与其对应的目标增益区间进行匹配，判断所述增益区间范围与其对应的目标增益区间是否在误差允许的同一范围内波动，当两者差距较大及不匹配时，依据所述目标增益区间范围对所述第一预设数量和所述第二预设数量进行调整。

本发明实施例中，依据所述目标射频增益对射频功率进行校准的方法如下：首先假设：射频增益：rfa0，射频参考值：ref，射频角度：ɑ，射频持续时间：t，射频波形参数：b，常数：c。

依据公式(3)：

rfa0＝ref*(ɑ/90)*(1/t)/b(,3)

可知射频增益和射频角度，射频参考值，射频持续时间，射频波形参数都有关系。

在实际操作中，如果我们想用某个射频把被激发物体激发ɑ角度，那么这个射频的持续时间t，射频波形参数b，在我们选择射频波形的时候都是已知的，在射频持续时间t和射频波形b不变的情况下，公式可以简化成：

rfa0＝ref*(ɑ/90)*c(4)

如果我们想把所述被激发物体激发90°，那么只需要把射频增益设置成rfa0＝ref*c；如果我们想把物体激发45°，那么只需要把射频增益设置成rfa0＝ref*0.5*c。

其中，涉及到射频增益计算的所有参数之中，射频角度，是已知的。射频持续时间，射频波形参数，也是已知的。

而射频参考值，是未知的，因为在不同的系统中激发不同的材料，必然导致这个射频参考值的不同。比如说，我们用一个持续时间t，波形b，的射频在a磁体上，激发b物体90°，使用的射频增益是(rfa0)＝10。很显然，如果换了一个磁体，或者换了一个物体，那么想要激发90°，用射频增益(rfa0)＝10的话，就不准确了。

所以，总而言之，求射频增益的过程，就是求射频参考值ref的过程(其中ref是一个随环境条件变化的变量)。可以利用公式(5)：

rfa0＝ref*(ɑ/90)*c(5)

其中，c是已知的常数，

如果我们把射频功率设置成rfa0＝10，物体偏转了ɑ1角度。如果我们把射频功率设置成rfa0＝15，物体偏转了ɑ2角度。由于物体的偏转角度ɑ1，ɑ2我们无法直接观测到，所以利用角度和受激信号的公式：m＝(m0/2)*sin3(ɑ)，来间接观察。当ɑ＝90°时，m最大。即输入一系列射频增益的脉冲rfa1，rfa2，rfa3，rfa4，rfa5......。得到一系列的受激信号振幅是m1，m2，m3，m4，m5......。其中，优选的，一系列射频增益的选取可以选取在被激发物体的射频增益的经验值附近。

如果m3是这一系列受激信号振幅最大值的话，很显然根据公式可知，此时的偏转角度是90°，那么对应的射频增益是rfa3。

那么把rfa3＝ref*(90/90)*c，代入即可求出ref。

求出ref后，依据公式(3)可得：

rfa0＝ref*(ɑ/90)*(1/t)/b。

基于上述的计算过程，若想把某材料磁共振信号翻转90°，已经求出ref＝20，决定用的射频时间t＝3，射频波形参数b＝4，那么只需要把射频增益调整为：rfa0＝20*(90/90)*(1/3)/4.即可翻转90°。如果我想把材料磁共振信号翻转45°，rfa0＝20*(45/90)*(1/3)/4.即可。当然如果换了一个磁共振系统，或者换了一个材料的话，ref又得重新计算了。

举例说明，已知上次以a为材料，得出ref＝20。现在以b为材料，那么ref会在20附近。因为任何一个固定系统上，扫描材料的不同会导致ref变化，但是总体上变化的范围不会太大。那么我们把ref设置成11，12，13，14，15，......，20，21，22，23，......29，30，其中第一预设数量为10，第二预设数量为9。这样一系列的值对应的射频增益rfa11，rfa12，rfa13，......，rfa30。得到一系列m11，m12，m13，......，m30。若其中m22最大，那么m22对应的是ɑ＝90，目标射频增益rfa＝22。由此可以计算出新的ref＝22。依据公式(3)可得：

rfa0＝ref*(ɑ/90)*(1/t)/b

其中，所有变量都已知，依据射频增益和激发角度的对应关系，可以实现对射频功率的校准。

本发明实施例中，与所述射频功率校准方法相对应的本发明提供了一种射频增益的校准系统，所述校准系统的结构框图如图3所示，包括：

确定模块301，第一选取模块302，第二选取模块303和校准模块304。

其中，

所述确定模块301，用于确定射频增益经验值；

所述第一选取模块302，用于选取所述射频增益经验值附近的各个等差的射频增益；

所述第二选取模块303，用于获取每一个射频增益对应的幅值，在各个幅值中选取最大幅值，将所述最大幅值对应的射频增益作为目标射频增益；

所述校准模块304，用于依据所述目标射频增益对射频功率进行校准。

本发明公开了一种射频功率的校准系统，包括：确定射频增益经验值；选取所述射频增益经验值附近的各个等差的射频增益；获取每一个射频增益对应的幅值，在各个幅值中选取最大幅值，将所述最大幅值对应的射频增益作为目标射频增益；依据所述目标射频增益对射频功率进行校准。上述的系统，只选取所述射频增益经验值附近的各个等差的射频增益，在各个等差的射频增益中选取目标射频增益，依据所述目标射频增益对所述射频功率进行校准，避免了需要遍历整个区间所有翻转角度进行扫描，才能确定翻转角度与射频功率的对应曲线，依据该曲线对射频功率进行校准，导致校准会消耗较长时间的问题。

本发明实施例中，所述确定模块301包括：第一确定单元305和第二确定单元306。

其中，

第一确定单元，用于确定待扫描的各个射频增益；

第二确定单元，用于遍历所述各个射频增益，将每一个射频增益对应的射频扫描到预设的水膜上，将得到各个参考幅值中的最大的参考幅值对应的射频增益作为射频增益经验值。

本发明实施例中，所述第一选取模块302包括：第一选取单元307和第二选取单元308。

其中，

所述第一选取单元307，用于以所述射频增益经验值为起始点，选取预设的步长；

所述第二选取单元308，用于依据所述预设的步长，分别在所述起始点的左边和右边选取第一预设数量和第二预设数量的以所述预设的步长为公差的各个等差的射频增益。

本发明实施例中，所述校准系统还包括：判断单元309和调整单元310。

其中，

所述判断单元309，用于判断由所述各个等差的射频增益组成的增益区间范围是否与其对应的目标增益区间匹配；

所述调整单元310，用于当不匹配时，对所述第一预设数量和所述第二预设数量进行调整。

本发明实施例中，所述校准模块304包括：第三确定单元311，第四确定单元312和校准单元313。

其中，

所述第三确定单元311，用于依据所述目标射频增益和其对应的翻转角确定射频参考值；

所述第四确定单元312，用于将所述射频参考值传递给所述功率校正公式中的对应项，得到射频增益和翻转角度的对应关系；

所述校准单元313，用于依据所述对应关系，对所述射频功率进行校准。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本发明所提供的一种射频功率的校准方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。