一种磁共振下基于节拍导频音的运动信息探测方法及装置

本发明涉及磁共振成像领域，尤其涉及一种磁共振下基于节拍导频音的运动信息探测方法及装置。

背景技术：

1、磁共振成像技术(magnetic resonance imaging，mri)能够无损伤地检测活体内组织清晰的解剖构造，反映器质性病变的图像，提供满足不同诊断需求的生理学信息，是现今最常用的医学检测手段之一。当采用mri检查胸部和腹部时，经常产生由诸如心脏和呼吸运动等正常生理现象引起的运动伪影，这增加了图像分析诊断的难度，并可能导致医学误诊或重复的图像采集过程。因此，准确的运动探测对于解决人体多个空间和时间维度的运动产生的成像伪影问题至关重要。

2、然而，传统的运动探测方法需要在患者身上放置多个接触式的复杂的硬件装置(如电极片)配合专用的磁共振导航序列进行运动检测，并且针对不同的患者往往需要调整参数。硬件装置安装繁复，不仅进一步延长mri检测时间，而且安装接触式装置对女性患者而言需要配置女性医师。

3、最近，已提出通过诱导射频(radio frequency，rf)信号来获取有关运动的信息，其射频信号频率接近但不位于用于mr成像的信号频带(即拉莫尔频率)，这些射频信号被称为导频(pilot tone，pt)信号。pt不需要在患者身上放置额外硬件装置，发射信号的频率在mri系统的工作频带之外，以避免干扰成像，但它足够接近，可经过患者运动信息调制并由接收线圈接收，经特定算法将其从图像信号中分离出来，该信号包含了一定程度的呼吸和心脏运动信息。目前已有集成化的小型pt设备，pt发射器以超出成像带宽但在过采样读出带内的单一频率发射信号。接收到的导频信号幅度由患者的运动调制，并在读出期间由射频线圈与常规磁共振信号一起检测，从而提供实时运动参考。

4、现有的pt技术频率受限于磁共振系统的拉莫尔频率，其检测人体运动的精度有限。高场mri系统的拉莫尔频率对应波长为1-4.7m(对应磁场强度为7t-1.5t)，勉强达到其检测精度。但是若用在较低磁场强度的磁共振系统中，波长会更长，以0.25t为例，达到27m以上。因此pt在中低场mri中无法灵敏检测身体运动。另外当前pt技术仅在中高场的呼吸运动检测上效果明显，对心脏运动其检测能力有限，难以从其中解调出该微小的生理运动。实际成像应用中还是需要心电信号辅助。此外，市面现有的pt设备信号的频率无法调整，仅针对磁共振系统拉莫尔频率进行固定偏移，该信号由标准时钟振荡器的谐波产生，无法根据成像参数做出调整，普适性较差。

5、因此，本领域的技术人员致力于开发一种磁共振下基于节拍导频音的运动信息探测方法及装置，在于实现无接触，高灵敏度，简便地检测mri扫描时患者身体的小幅度运动，包括但不限于正常的生理活动如呼吸运动及人体的肢体运动，从而解决成像中的运动伪影，提高成像质量，帮助医生更好地对患者进行诊断与治疗。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是克服pt的检测灵敏度问题，高灵敏度地检测mri扫描时患者身体的小幅度运动，从而更彻底地解决成像中的运动伪影。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种磁共振下基于节拍导频音的运动信息探测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

3、s101：通过信号源产生两路信号，所述两路信号为幅度均可调节的高频信号；

4、s103：对所述两路信号分别滤波和放大后合成为一路输出信号；

5、s105：将所述输出信号通过天线发射，并使所述输出信号经过传播后携带上运动状态信息；

6、s107：接收并处理节拍导频音信号，得到所述运动状态信息；

7、s109：根据不同的成像序列，利用所述运动状态信息，对mr数据进行融合处理实现图像的重建。

8、进一步地，所述步骤s101中，所述两路信号为间隔频率为所需导频频率的高频信号，所述间隔频率在mri系统的成像带宽之外但仍在过采样读出带内，所述两路信号的频率分为ft和ft+fbpt，其中fbpt＝flarmor+foffset，flarmor为mri系统的拉莫尔频率，foffset用于调整发射信号的频率。

9、进一步地，所述两路信号中第一路信号频率设置为2.4ghz，第二路信号频率在2.4ghz～2.8ghz内可调，所述两路信号的间隔频率可以调整。

10、进一步地，所述步骤s103中，所述两路信号在合成后还通过低通滤波器滤除不需要的杂散，输出符合预定指标纯度的正弦信号。

11、进一步地，所述步骤s107中，对所述节拍导频音信号进行的处理包括数字化处理、滤波、提取所述运动状态信息。

12、进一步地，所述步骤s109中，选择在图像域或者k空间中对所述mr数据进行融合处理，减少重建图像中的伪影。

13、另一方面，本发明提供了一种磁共振下基于节拍导频音的运动信息探测装置，其特征在于，所述装置输出如权利要求1-6任意一项所述的节拍导频音信号，所述装置包括信号发生装置、sma母孔、电池和安装盒，其中，

14、所述信号发生装置，包括低频控制部件和射频信号部件，所述低频控制部件和所述射频信号部件通过spi协议通信，所述射频信号部件产生两路输出信号，所述射频信号部件包括衰减器、功率放大器和合路器；

15、所述sma母孔安装在所述安装盒侧面，通过sma线连接至外部天线，发射所述输出信号；

16、所述电池为无磁锂电池，对所述装置进行供电；

17、所述安装盒的外壳为铝合金外壳，所述信号发生装置和所述电池固定在所述安装盒中，实现磁兼容。

18、进一步地，所述装置设置为从上位机接收命令，所述命令用于修改所述输出信号的频率和幅度。

19、进一步地，所述信号发生装置产生的两路信号中，第一路信号频率为2.4ghz，第二路信号频率为2.4ghz～2.8ghz，所述第二路信号频率可调，所述第二路信号频率调节的最小步进为100hz，所述两路信号的幅度均可调，所述幅度的调节范围为-20dbm～20dbm，调节最小步进为0.5dbm，所述两路信号共参考时钟。

20、进一步地，所述输出信号的二次谐波小于-50db，三次谐波小于-70db，单音杂散小于60dbc，双音0dbm输出大于50dbc。

21、在本发明的较佳实施方式中，本发明相对于现有技术，具有如下有益效果：

22、1、本发明克服pt的检测灵敏度问题，将无接触式的便于安装的运动检测系统推广到任意场强的磁共振系统，摆脱场强对运动检测精度的限制，在中低场磁共振系统也有较高灵敏度，有更高的适用性；

23、2、本发明高灵敏度地检测mri扫描时患者身体的生理和刚体运动，从而更彻底地解决成像中的运动伪影，可以大幅提高运动检测的灵敏度；

24、3、本发明可以对发射导频信号频率进行精细调节，方便适配成像参数。

25、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。