一种具有相位自校正的数字化MRI谱仪的制作方法

一种具有相位自校正的数字化mri谱仪
技术领域
1.本发明涉及及医疗设备技术领域，尤其涉及一种具有相位自校正的数字化mri谱仪。


背景技术：

2.磁共振成像是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，产生磁共振信号，经计算机处理，获得人体任意层面图像的成像技术，自20世纪70年代问世以来，mri技术经过不断的发展，在医疗卫生领域影像学检查中作为最先进的工具之一具有重要的地位；mri谱仪是mri系统的核心部件，控制着mri系统的工作时序及各种信号的产生、发射、接收和处理，对磁共振图像的质量起决定作用；
3.中国专利公开号：cn105891753a，公开了如下内容，该发明公开了一种用于磁共振成像系统的数字化光纤谱仪。该谱仪由谱仪机箱u1、电源u2、网络通信u3、光纤采集接收u4、主控u5、梯度计算u6、梯度输出u7、射频输出u8、光纤采集前端u9、多模光纤u10组成。在屏蔽间内，“mri射频接收线圈”接收射频信号后，把信号传给模块u9，u9数字化数据后通过u10传递给模块u4，之后数据通过模块u3传送给上位机。模块u3接收上位机传输过来的数据和指令，之后分配给模块u5，u5根据序列要求，控制模块u6、u7和u8。本发明以光纤作为传输介质实现mri射频信号的接收采集处理，具有传输速率快、传输损耗小、不受外界电磁干扰等特点，改善了mri系统的信号质量，提高了信噪比。
4.由于在核磁检测过程中，受到检测物质、检测温度、磁场偏移等因素的影响，常会出现梯度延迟以及相位偏差，
5.但是，现有技术中还存在以下问题：
6.现有技术中缺少在成像过程中对成像效果的检测，并根据检测结果进行相位偏差以及梯度偏差的相关方法，以及现有的相位偏差以及梯度偏差在进行补偿时未考虑历史数据，对补偿参量进行修正或确定。


技术实现要素：

7.为解决上述问题，本发明提供一种具有相位自校正的数字化mri谱仪，其包括：
8.射频发射模块，其与数据处理模块相连接，以接收其发出的数据，并对应生成射频信号；
9.梯度模块，其与数据处理模块相连接，以接收其发出的数据，并对应生成三路梯度波形；
10.射频接收模块，用以接收射频信号；
11.数据处理模块，其与所述射频发射模块、梯度模块、射频接收模块相连接，以实现数据交换；
12.数据存储模块，其与所述数据处理模块相连，以储存所述数据处理模块的数据集合；
13.所述数据处理模块进行核磁图像识别，计算图像控制参量k，判定是否进行偏移检测，并将偏移量与预设标准偏移对比参量进行对比，判定是否进行梯度补偿以及相位补偿；
14.以及所述数据处理模块根据所述相位偏移量b所处的相位偏移量范围bx选取对应的标准相位补偿量区间，并在所述标准相位补偿量区间的区间范围内调整补偿量进行相位补偿；
15.所述数据处理模块根据数据存储模块内储存的数据集合的数量是否大于标准值确定是否对相位补偿方式进行调整，调整相位补偿方式后，根据数据池对应的优先级参量的大小依次对数据池中的数据集合进行检索，根据各数据集合中的相位偏移量b与当前所确定的相位偏移量b的差值对数据集合进行筛选，计算筛选出数据集合对应的拟合参量h，根据拟合参量h确定需调用的数据集合，并以所述数据集合中的补偿量进行相位补偿。
16.进一步地，所述数据处理模块接收主计算机发送的核磁图像信息，确定核磁图像中的伪影区域，确定所述核磁图像对应的信噪比，确定所述核磁图像的空间分辨率，并按照公式(1)计算图像控制参量k，
[0017][0018]
公式(1)中，s表示伪影区域与核磁图像面积的比值，s0表示预设标准伪影比值面积对比参量，v表示核磁图像对应的信噪比，v0表示预设标准信噪比对比参量，r表示核磁图像对应的空间分辨率，r0表示预设标准空间分辨率对比参量。
[0019]
进一步地，所述数据处理模块根据图像控制参量k判定是否需要进行偏移检测，其中，
[0020]
所述数据处理模块将所述图像控制参量k与预设标准图像对比参量k0进行对比，当k≥k0时，所述数据处理模块判定需进行偏移检测；
[0021]
所述数据处理模块将梯度偏移量a与预设标准梯度偏移对比参量a0进行对比，当a≥a0时，所述数据处理模块判定需进行梯度补偿；
[0022]
所述数据处理模块将相位偏移量b与预设标准相位偏移对比参量b0进行对比，当b≥b0时，所述数据处理模块判定需进行相位补偿。
[0023]
进一步地，所述数据处理模块进行梯度补偿，检测多个梯度延时，计算所述多个梯度延时的平均值作为梯度补偿量g1进行梯度补偿。
[0024]
进一步地，所述数据处理模块进行相位补偿，所述数据处理模块预设若干标准相位补偿量区间b，各标准相位补偿量区间b对应一个预设标准相位偏移量范围bx，所述数据处理模块根据所述相位偏移量b所处的相位偏移量范围bx选取对应的标准相位补偿量区间，并在所述标准相位补偿量区间的区间范围内调整补偿量进行相位补偿，并实时计算所述图像控制参量k，
[0025]
当k＜k1时，所述数据处理模块判定相位补偿完成，并记录完成相位补偿时的补偿量be，k0表示预设图像补偿对比参量，k1＜k0。
[0026]
进一步地，所述数据处理模块完成相位补偿后，根据补偿前的图像控制参量k与补偿后的图像控制参量k计算图像控制参量变化量δk，并将所述图像控制参量变化量δk、所述相位偏移量b、补偿量be、所述梯度偏移量a以及水信号与脂信号的比值d，储存至同一数据集合里，并将所述数据集合储存至数据存储模块中。
[0027]
进一步地，数据处理模块预设若干图像控制参量变化量区间，并建立图像控制参量变化量区间与数据池的关联关系，所述数据处理模块将已储存的数据集合进行分类，其中，所述数据处理模块将各数据集合中的图像控制参量变化量δk与各图像控制参量变化区间进行对比，若数据集合中的图像控制参量变化量δk属于图像控制参量变化区间，则判定所述数据集合与所述图像控制参量变化区间匹配，所述数据处理模块将与同一图像控制参量变化区间所匹配的数据集合划分至与所述图像控制参量变化区间存在关联关系的数据池内，并确定所述数据池的检索优先级参量z，z为数据池关联的图像控制参量变化量区间的区间中点值。
[0028]
进一步地，所述数据处理模块根据所述数据存储模块中数据集合的数量n判定是否调用所述数据库中的数据集合调整相位补偿方式，其中，当n＞n0时，所述数据处理模块判定调整相位补偿方式。
[0029]
进一步地，所述数据处理模块调整相位补偿方式进行相位补偿，所述数据处理模块根据数据池的检索优先级参量的大小，由大到小依次对所述数据池内的数据集合进行检索，检索任一数据池时，计算各数据集合中的相位偏移量b与当前的所确定的相位偏移量b的差值δb，将差值δb小于预设差值对比参量b0的数据集合筛选出，并计算已筛选出的数据集合中的拟合参量h，并将h＜h0的数据集合调用，
[0030]
h＝(a
′‑
a)α+(d
′‑
d)β
[0031]
其中，a
′
表示被调用数据集合中的梯度偏移量a’，d
′
表示被调用数据集合中的水信号与脂信号的比值，α表示偏移量换算参量，β表示比值换算参量；
[0032]
若所述数据处理模块未调用数据集合，则依次对下一数据池进行检索。
[0033]
进一步地，调用数据集合之后，提取所述数据集合中的补偿量be，以补偿量be进行相位补偿。
[0034]
与现有技术相比，本发明通过设置数据处理模块以及数据储存模块，在核磁成像过程中，结合成像效果，对相位偏移以及梯度延迟进行补偿，并且，记录补偿时的补偿量，储存至数据存储模块，形成历史数据，根据数据存储模块中存储数据样本的数量判定是否调整补偿方式，并且在后续对相位进行补偿时参考历史数据，结合数据存储模块中储存的历史数据对相位补偿量进行修正，确保了核磁成像过程中对于相位偏移补偿的精确性和可靠性，使得随着数据样本的增加，对于补偿的精确度会进一步提升，进而提升最终的成像效果，减少伪影，提升信噪比。
[0035]
尤其，本发明计算图像控制参量k，图像控制参量k通过伪影区域、信噪比以及空间分辨率所得，考虑伪影区域、信噪比以及空间分辨率是判定核磁图像成像效果的依据，因此，图像控制参量k作为综合参量表征核磁图像的成像效果，为核磁图像是否进行偏移检测提供依据，且本发明根据相位偏移量所处的相位偏移量范围确定标准相位补偿量区间，并在标准相位补偿量区间的区间范围内实时调整补偿量，并实时计算图像控制参量k判定核磁图像的成像效果，实现了快速、精准的对核磁图像对进行相位补偿。
[0036]
尤其，本发明数据处理模块计算补偿前的图像控制参量k与补偿后的图像控制参量k的变化量δk，在对核磁图像进行相位补偿的过程中，补偿前后图像控制参量k的变化是表征相位补偿效果的重要指标，因此，数据处理模块将图像控制参量变化量δk、相位偏移量、相位补偿量、梯度偏移量以及水信号与脂信号的比值作为同一数据集合储存至数据存
储模块，可以作为历史数据为相位补偿过程相位补偿量的确定提供可靠的依据，当数据库中的数据集合数量大于预设值，可通过直接调用数据集合中数据的方式进行相位补偿，与根据相位偏移量确定标准相位补偿量区间实时调整补偿量的相位补偿方式相比，通过历史数据作为支撑，为补偿量的确定提供依据，随着记录数据样本的积累，对于补偿量确定的精确度也会提高，进一步提升了最终的成像效果，减少伪影，提升信噪比。。
[0037]
尤其，本发明预设若干图像控制参量变化量区间，将符合图像控制参量变化量区间范围的图像控制参量变化量δk所对应的数据集合储存至对应的图像控制参量变化量区间，以实现对已储存的数据集合进行分类并划分优先级，以在对数据集合调用过程中实现准确有序的目的，以对核磁图像调整效果好的历史数据优先作为数据样本对当前的补偿量进行分析，使得补偿量的确定更佳准确，进而提升最终成像效果，减少伪影，提升信噪比。
[0038]
尤其，本发明对被优先调用的图像控制参量变化量区间，对各数据集合进行筛选，考虑相位偏移量是影响相位补偿量的主要因素，因此首先计算各数据集合的相位偏移量与当前所确定的相位偏移量的差值，筛选出小于预设差值对比参量b0的数据集合，考虑梯度偏移量以及水信号与脂信号的比值对相位补偿量也有一定影响，因此计算拟合参量h，以综合表征各数据集合与当前梯度偏移量以及水信号与脂信号的比值的拟合程度，对筛选出的数据集合作进一步筛选，以确定与当前最相近的数据集合，以在数据集合调用过程中确定出最精准的相位补偿量，实现相位补偿的最佳效果。
附图说明
[0039]
图1为发明实施例提供的具有相位自校正的数字化mri谱仪结构示意图；
具体实施方式
[0040]
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0041]
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
[0042]
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0043]
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0044]
请参阅图1所示，其为本发明实施例的具有相位自校正的数字化mri谱仪结构示意图，本发明的具有相位自校正的数字化mri谱仪包括：
[0045]
射频发射模块，其与数据处理模块相连接，以接收其发出的数据，并对应生成射频信号；
[0046]
梯度模块，其与数据处理模块相连接，以接收其发出的数据，并对应生成三路梯度波形；
[0047]
射频接收模块，用以接收射频信号；
[0048]
数据处理模块，其与所述射频发射模块、梯度模块、射频接收模块相连接，以实现数据交换；
[0049]
数据存储模块，其与所述数据处理模块相连，以储存所述数据处理模块的数据集合；
[0050]
所述数据处理模块进行核磁图像识别，计算图像控制参量k，判定是否进行偏移检测，并将偏移量与预设标准偏移对比参量进行对比，判定是否进行梯度补偿以及相位补偿；
[0051]
以及，所述数据处理模块根据所述相位偏移量b所处的相位偏移量范围bx选取对应的标准相位补偿量区间，并在所述标准相位补偿量区间的区间范围内调整补偿量进行相位补偿；
[0052]
所述数据处理模块根据数据存储模块内储存的数据集合的数量是否大于标准值确定是否对相位补偿方式进行调整，调整相位补偿方式后，根据数据池对应的优先级参量的大小依次对数据池中的数据集合进行检索，根据各数据集合中的相位偏移量b与当前所确定的相位偏移量b的差值对数据集合进行筛选，计算筛选出数据集合对应的拟合参量h，根据拟合参量h确定需调用的数据集合，并以所述数据集合中的补偿量进行相位补偿。
[0053]
具体而言，本发明中的相位补偿，可以是对核磁共振回波信号的相位矫正方式，在实际情况中，由于硬件在对于信号发射和接收过程的时间控制精度无法达到纳秒级别，会相应带来相位抖动，影响成像效果，而对于在时域空间上的时域抖动，现有技术中常对磁共振回波信号进行补偿，补偿是通过预设算法估计出补偿相位，并执行相应的补偿，由于系统的复杂性，其估计值能够有一定的对核磁图像的改善效果，但会由于多因素影响并不够准确，因此，本发明中基于现有模型，以此为基准根据估算的补偿量设定一补偿量波动的标准相位补偿量区间，并相应进行调整，后续根据历史数据获取更精确的补偿数据，使得对于相位的补偿更佳准确；对于相位补偿也可以是其他形式，其多种补偿方式均为现有技术，此处不再赘述。
[0054]
具体而言，所述数据处理模块接收主计算机发送的核磁图像信息，确定核磁图像中的伪影区域，确定所述核磁图像对应的信噪比，确定所述核磁图像的空间分辨率，并按照公式(1)计算图像控制参量k，
[0055][0056]
公式(1)中，s表示伪影区域与核磁图像面积的比值，s0表示预设标准伪影比值面积对比参量，v表示核磁图像对应的信噪比，v0表示预设标准信噪比对比参量，r表示核磁图像对应的空间分辨率，r0表示预设标准空间分辨率对比参量。
[0057]
具体而言，所述数据处理模块根据图像控制参量k判定是否需要进行偏移检测，其中，
[0058]
所述数据处理模块将所述图像控制参量k与预设标准图像对比参量k0进行对比，当k≥k0时，所述数据处理模块判定需进行偏移检测；
[0059]
所述数据处理模块将梯度偏移量a与预设标准梯度偏移对比参量a0进行对比，当a
≥a0时，所述数据处理模块判定需进行梯度补偿；
[0060]
所述数据处理模块将相位偏移量b与预设标准相位偏移对比参量b0进行对比，当b≥b0时，所述数据处理模块判定需进行相位补偿。
[0061]
具体而言，所述数据处理模块进行梯度补偿，检测多个梯度延时，计算所述多个梯度延时的平均值作为梯度补偿量g1进行梯度补偿。
[0062]
具体而言，所述数据处理模块进行相位补偿，所述数据处理模块预设若干标准相位补偿量区间b，各标准相位补偿量区间b对应一个预设标准相位偏移量范围bx，所述数据处理模块根据所述相位偏移量b所处的相位偏移量范围bx选取对应的标准相位补偿量区间，并在所述标准相位补偿量区间的区间范围内调整补偿量进行相位补偿，并实时计算所述图像控制参量k，
[0063]
当k＜k1时，所述数据处理模块判定相位补偿完成，并记录完成相位补偿时的补偿量be，k0表示预设图像补偿对比参量，k1＜k0。
[0064]
具体而言，本发明计算图像控制参量k，图像控制参量k通过伪影区域、信噪比以及空间分辨率所得，考虑伪影区域、信噪比以及空间分辨率是判定核磁图像成像效果的依据，因此，图像控制参量k作为综合参量表征核磁图像的成像效果，为核磁图像是否进行偏移检测提供依据，且本发明根据相位偏移量所处的相位偏移量范围确定标准相位补偿量区间，并在标准相位补偿量区间的区间范围内实时调整补偿量，并实时计算图像控制参量k判定核磁图像的成像效果，实现了快速、精准的对核磁图像对进行相位补偿。
[0065]
具体而言，所述数据处理模块完成相位补偿后，根据补偿前的图像控制参量k与补偿后的图像控制参量k计算图像控制参量变化量δk，并将所述图像控制参量变化量δk、所述相位偏移量b、补偿量be、所述梯度偏移量a以及水信号与脂信号的比值d，储存至同一数据集合里，并将所述数据集合储存至数据存储模块中。
[0066]
具体而言，数据处理模块预设若干图像控制参量变化量区间，并建立图像控制参量变化量区间与数据池的关联关系，所述数据处理模块将已储存的数据集合进行分类，其中，所述数据处理模块将各数据集合中的图像控制参量变化量δk与各图像控制参量变化区间进行对比，若数据集合中的图像控制参量变化量δk属于图像控制参量变化区间，则判定所述数据集合与所述图像控制参量变化区间匹配，所述数据处理模块将与同一图像控制参量变化区间所匹配的数据集合划分至与所述图像控制参量变化区间存在关联关系的数据池内，并确定所述数据池的检索优先级参量z，z为数据池关联的图像控制参量变化量区间的区间中点值。
[0067]
具体而言，本发明预设若干图像控制参量变化量区间，将符合图像控制参量变化量区间范围的图像控制参量变化量δk所对应的数据集合储存至对应的图像控制参量变化量区间，以实现对已储存的数据集合进行分类并划分优先级，以在对数据集合调用过程中实现准确有序的目的，以对核磁图像调整效果好的历史数据优先作为数据样本对当前的补偿量进行分析，使得补偿量的确定更佳准确，进而提升最终成像效果，减少伪影，提升信噪比。
[0068]
具体而言，所述数据处理模块根据所述数据存储模块中数据集合的数量n判定是否调用所述数据库中的数据集合调整相位补偿方式，其中，当n＞n0时，所述数据处理模块判定调整相位补偿方式。
[0069]
具体而言，本发明数据处理模块计算补偿前的图像控制参量k与补偿后的图像控制参量k的变化量δk，在对核磁图像进行相位补偿的过程中，补偿前后图像控制参量k的变化是表征相位补偿效果的重要指标，因此，数据处理模块将图像控制参量变化量δk、相位偏移量、相位补偿量、梯度偏移量以及水信号与脂信号的比值作为同一数据集合储存至数据存储模块，可以作为历史数据为相位补偿过程相位补偿量的确定提供可靠的依据，当数据库中的数据集合数量大于预设值，可通过直接调用数据集合中数据的方式进行相位补偿，与根据相位偏移量确定标准相位补偿量区间实时调整补偿量的相位补偿方式相比，通过历史数据作为支撑，为补偿量的确定提供依据，随着记录数据样本的积累，对于补偿量确定的精确度也会提高，进一步提升了最终的成像效果，减少伪影，提升信噪比。
[0070]
具体而言，所述数据处理模块调整相位补偿方式进行相位补偿，所述数据处理模块根据数据池的检索优先级参量的大小，由大到小依次对所述数据池内的数据集合进行检索，检索任一数据池时，计算各数据集合中的相位偏移量b与当前的所确定的相位偏移量b的差值δb，将差值δb小于预设差值对比参量b0的数据集合筛选出，并计算已筛选出的数据集合中的拟合参量h，并将h＜h0的数据集合调用，
[0071]
h＝(a
′‑
a)α+(d
′‑
d)β
[0072]
其中，a
′
表示被调用数据集合中的梯度偏移量a’，d
′
表示被调用数据集合中的水信号与脂信号的比值，α表示偏移量换算参量，β表示比值换算参量；
[0073]
若所述数据处理模块未调用数据集合，则依次对下一数据池进行检索。
[0074]
具体而言，本发明对被优先调用的图像控制参量变化量区间，对各数据集合进行筛选，考虑相位偏移量是影响相位补偿量的主要因素，因此首先计算各数据集合的相位偏移量与当前所确定的相位偏移量的差值，筛选出小于预设差值对比参量b0的数据集合，考虑梯度偏移量以及水信号与脂信号的比值对相位补偿量也有一定影响，因此计算拟合参量h，以综合表征各数据集合与当前梯度偏移量以及水信号与脂信号的比值的拟合程度，对筛选出的数据集合作进一步筛选，以确定与当前最相近的数据集合，以在数据集合调用过程中确定出最精准的相位补偿量，实现对核磁图像相位补偿的最佳效果。
[0075]
具体而言，调用数据集合之后，提取所述数据集合中的补偿量be，以补偿量be进行相位补偿。
[0076]
具体而言，由于核磁共振成像的原理，脂肪以及含水区域由于其含氢量不同，产生的核磁图像是不同的，对应的信号也是不同的，同样的，相位产生偏差时对其的影响也是不同的，本发明中，脂信号以及水信号可以是核磁图像中，脂肪产生的图像信号以及含水区域产生的图像信号。
[0077]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。