【技术领域】
本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及一种磁共振系统的校正方法及装置。
背景技术：
磁共振成像(magneticresonanceimaging，mri)主要是利用人体组织中某种原子核的核磁共振现象，将所得的射频信号经过电子计算机处理，重建出人体某一层面图像的一种新型的医学影像技术，由于其无电离辐射、多序列、多参数、多平面成像以及较高的软组织分辨力，而被广泛应用于疾病的诊断。磁共振信号强度通常受组织的质子密度、t1值、t2值等多种因素的影响，通过调整射频脉冲、梯度场及信号采集时刻等成像参数可以改善成像质量。而通常射频脉冲、梯度场和信号采集时刻等相关参数的设置及其在时序上的排列统称为mri脉冲序列，分别对应系统的射频发射模块、梯度模块和射频接收模块。
为了获取准确的扫描结构，需要对各个模块的进行精确的控制。然而，在实际硬件系统中，磁共振成像序列中射频模块、梯度模块与接收模块的施放存在不同延时，从而导致磁共振成像序列中实际发生的物理时序与理想时序存在时间差，如各模块存在的滤波电路或者放大电路以及传输通道会造成梯度模块产生梯度链路延时、射频发射模块产生发射链路延时，射频接收模块产生接收链路延时，影响磁共振成像序列时序的准确性，进而影响图像的信噪比和对比 度,甚至带来各种伪影。因此，有必要校准系统各个模块的延时从而提高mri图像质量。
现有技术中最直接的方式是测量各个子系统(射频发射模块、梯度模块和射频接收模块)的延时，采用外围设备测量出每一条链路指令下发与实际电磁场产生的时间延时，然后通过对各个子模块的延时进行补偿使系统能够准时同步工作。然而，该方法操作过程复杂、成本较高且极其容易引入测量系统误差。另一种延时补偿方法通过利用采集的磁共振信号来计算出各个子系统的相对延时，具体过程为：利用自旋回波(se)或者梯度回波(gre)序列得到回波信号，然后拟合计算出回波中心的实际时间点，将该实际时间点与理论的时间点相减后可得到系统中梯度场的延时量。然而，采用该方法采集的信号的准确性容易受到不理想因素的影响，例如在b0场不均匀的情况下，gre序列和se序列的结果会受到较大影响；在采集数据时adc的采样间隔并非无穷小，通过计算最大值位置的方式只能把精度控制在采样间隔的水平上，精确度有待进一步提高。通过上述分析，准确测量各个子系统链路的绝对延时是非常困难的，因此有必要对现有磁共振系统延时的测量或补偿方法进行改进。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提出一种磁共振系统的校正方法及装置，能够精确校正系统各模块之间的相对延时，提高成像质量。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种磁共振系统的校正方法，所述磁共振系统包括射频发射模块、梯度模块和射频接收模块，具体包括如下步骤：
执行第一脉冲序列，采集第一组回波信号并获取所述第一组回波信号的频 域相位，所述第一脉冲序列为自旋回波序列；
执行第二脉冲序列，采集第二组回波信号并获取所述第二组回波信号的频域相位，所述第二脉冲序列为非选层自旋回波序列；
根据所述第一组回波信号和第二组回波信号的频域相位获取系统相对延时，所述系统相对延时包括射频发射模块与梯度模块的相对延时以及射频接收模块与梯度模块的相对延时；
根据所述系统相对延时对所述磁共振系统进行补偿校正。
进一步地，所述第一脉冲序列包含90°、180°、180°三个射频脉冲、两个选层梯度、两个读出梯度和一个读出预散相梯度，所述第二脉冲序列包含90°、180°、180°三个射频脉冲、两个读出梯度和一个读出预散相梯度。
进一步地，所述射频发射模块与所述梯度模块的相对延时正比于所述第一组回波信号与第二组回波信号的频域相位的斜率之差，所述射频接收模块与所述梯度模块的相对延时正比于所述第二组回波信号的频域相位的斜率，所述回波信号的频域相位的斜率为回波信号频域相位关于成像体素偏中心距离的一阶导数。
进一步地，所述第一脉冲序列或第二脉冲序列中的梯度场沿x轴正向。
进一步地，根据所述系统相对延时对所述磁共振系统进行补偿校正的具体过程为：选定所述梯度模块为参考，根据所述系统相对延时分别校正所述射频发射模块和射频接收模块相对于梯度模块的延时。
进一步地，根据所述系统相对延时对所述磁共振系统进行补偿校正的具体过程为：根据所述系统相对延时，获取所述射频发射模块和所述射频接收模块的相对延时，并以所述射频接收模块为参考，分别校正所述射频发射模块和梯度模块相对于射频接收模块的延时。
进一步地，所述第一组回波信号和/或第二组回波信号不包含自由感应衰减信号。
进一步地，分别计算梯度场沿x轴、y轴以及z轴时，所述射频接收模块与所述梯度模块的相对延时或所述射频发射模块与所述梯度模块的相对延时，获取所述梯度模块的梯度场沿x轴、y轴以及z轴时的相对延时，并根据所述相对延时校正所述梯度模块。
进一步地，根据所述系统相对延时对所述磁共振系统进行补偿校正的具体过程为：
获取梯度模块对应的梯度链路延时；根据所述系统相对延时和梯度链路延时，分别获取射频发射模块对应的发射链路延时和射频接收模块对应的接收链路延时；以及根据所述梯度链路延时、所述发射链路延时和接收链路延时，对所述磁共振系统进行补偿校正。
本发明还提供一种磁共振系统的校正装置，包括：
检测单元，用于执行扫描序列并获取回波信号，所述扫描序列包括第一脉冲序列和第二脉冲序列，所述第一脉冲序列为自旋回波序列，用于产生第一组回波信号，所述第二脉冲序列为非选层自旋回波序列，用于产生第二组回波信号；
相对延时获取单元，用于根据所述第一组回波信号和第二组回波信号获取回波信号的频域相位的斜率，并根据所述回波信号的频域相位的斜率获取所述磁共振系统射频发射模块与梯度模块的相对延时以及射频接收模块与梯度模块的相对延时；
链路延时获取单元，用于获取梯度模块对应的梯度链路延时，并根据所述相对延时以及梯度链路延时，获取射频发射模块对应的发射链路延时和射频接 收模块对应的接收链路延时；
校正模块，根据所述梯度链路延时、发射链路延时或接收链路延时对磁共振系统扫描参数进行补偿校正。
与现有技术相比，本发明的优点在于：根据磁共振系统的射频模块与梯度模块以及接收模块与梯度模块之间存在相对延时，而各模块之间的相对延时会导致回波信号存在与相对延时成线性关系的相位偏移，进而采集磁共振信号并获取信号在频域空间的相位，通过回波信号的相位运算直接获取各模块之间的相对延时，可有效避免由于采样间隔导致的检测误差，测量结果更准确，且不易受b0场非均匀性等因素的影响。
【附图说明】
图1为磁共振系统结构示意图；
图2为本发明磁共振系统的校正方法流程图；
图3为本发明一实施例中的第一脉冲序列结构示意图；
图4为本发明一实施例中的第二脉冲序列结构示意图；
图5为根据不同延时的扫描序列获取的回波信号相位示意图；
图6为根据图5获得的回波信号相位的斜率与对应延时函数关系示意图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
如图1所示，磁共振系统硬件主要包括：磁体模块100、梯度模块200、射频模块300、谱仪系统400以及计算机系统500等其他辅助系统，其中，磁 体模块100用于产生主磁场，梯度模块200主要包含梯度电流放大器(amp)、梯度线圈；射频模块300主要包括射频发射模块和射频接收模块；谱仪系统400主要包括脉冲序列发生器、梯度波形发生器、发射机和接收机等，而计算机系统500用于控制系统运行和最终成像，其成像的大体过程为：计算机系统500存储和发送需要执行的扫描序列(scansequence)的指令，脉冲序列发生器根据扫描序列指令对梯度波形发生器和发射机进行控制，梯度波形发生器输出具有预定时序和波形的梯度脉冲信号，该信号经过gx、gy和gz梯度电流放大器，再通过梯度模块200中的三个独立通道gx、gy、gz，每个梯度放大器激发梯度线圈组中对应的一个梯度线圈，产生用于生成相应空间编码信号的梯度场，以对磁共振信号进行空间定位；谱仪系统400中的脉冲序列发生器还执行扫描序列，输出包括射频发射的射频脉冲的计时、强度、形状等数据以及射频接收的计时和数据采集窗口的长度到发射机，同时发射机将相应射频脉冲发送至射频模块300中的体发射线圈产生b1场，在b1场作用下病人体内被激发的原子核发出的信号被射频模块300中的接收线圈感知到，然后通过发送/接收开关传输到前置放大器，放大的磁共振信号经过解调、过滤、ad转换等数字化处理，然后传输到计算机系统500的存储模组。当存储模组获取一组原始的k-空间数据后，扫描结束。原始的k-空间数据被重新整理成与每个将被重建的图像对应的单独的k-空间数据组，每个k-空间数据组被输入到阵列处理器，进行图像重建后结合磁共振信号，形成一组图像数据。在上述成像过程中，射频脉冲、梯度场和信号采集时刻等相关各参数的设置及其在时序上的排列成为mri脉冲序列。为了提高电气性能，波形发生器或者放大器的设计中通常会采用滤波器，然而滤波器的使用会不可避免的导致传输通道中的波形信号延时，此外，来自电缆或者其他部件的自感应也会引起一定的系统延时。因此，在实 际硬件系统中，梯度模块200会存在一定的梯度链路延时，射频发射模块会存在一定的发射链路延时，射频接收模块或信号采集模块也会存在一定的接收链路延时，上述各个模块的链路延时最终使得成像序列的物理时序不准确或系统延时。
本发明提出一种磁共振系统的校正方法，其检测梯度模块与射频发射模块以及梯度模块与射频接收模块的相对延时，如图2所示主要包括以下步骤：
s10、执行第一脉冲序列，采集第一组回波信号并获取第一组回波信号的频域相位，其中第一脉冲序列为自旋回波序列。如图3为第一脉冲序列结构示意图，包含90°射频脉冲、随后的两个180°射频脉冲、两个选层梯度gs、两个读出梯度gr和一个读出预散相梯度gr/2，各梯度场的方向一致，都施加在同一梯度轴上，梯度场可以沿x轴(指向人体解剖位置的左侧)、y轴(指向人体解剖位置的前侧)或z轴(人体长轴)三者中的任一方向，且梯度场分别为沿x轴梯度场(gx)、y轴梯度场(gy)、z轴梯度场(gz)。本实施例中采用的梯度场为gx，梯度轴为x轴，采用上述脉冲序列可在施加读出梯度的时间范围内获得第一组回波信号，该第一组回波信号包含回波信号1和2，其中，回波信号1在第一读出梯度gr范围内产生，受到射频发射模块与梯度模块之间延时以及射频接收模块与梯度模块之间延时的影响；回波信号2在第二读出梯度gr范围内产生，因两次180°射频脉冲的使用，可抵消大部分磁共振系统射频发射模块与梯度模块因存在延时而产生的回波信号相位偏移，即该延时引起的回波信号相位偏移可忽略。此外，加上预散相梯度对回波信号的影响，回波信号1的强度se1和回波信号2的强度se2可表示为：
其中，fov为成像视野，ρ表示单位体积内的信号密度，x表示成像体素偏中心距离，γ为旋磁比，t为回波信号采集时间，gs和gr分别表示选层梯度和读出梯度的强度。td1为磁共振系统的射频发射模块和梯度模块的相对延时，回波信号中沿着梯度轴方向上各个位置的磁共振信号存在与td1线性相关的相位偏移2gs·x·γ·td1，td2为磁共振系统的射频接收模块与梯度模块的相对延时，回波信号中沿着梯度场轴方向上各个位置的磁共振信号存在与td2线性相关的相位偏移gr·x·γ·td2，δm为预散相梯度gr/2积分面积可能存在的偏差，则回波信号1中产生-x·γ·δm的相位偏差，而在回波2中产生+x·γ·δm的相位偏差。对第一组回波信号作傅里叶变换可获得回波信号在频域的相位。
s20、执行第二脉冲序列，采集第二组回波信号并获取所述第二组回波信号的频域相位，其中第二脉冲序列为非选层自旋回波序列。如图4所示为第二脉冲序列结构示意图，包含90°射频脉冲、随后的两个180°射频脉冲、两个读出梯度gr和一个读出预散相梯度gr/2，梯度场的施加方向与第一脉冲序列中施加梯度场方向相同，而与第一脉冲序列不同的是，第二脉冲序列不包含两个选层梯度。采用上述脉冲序列在施加读出梯度时间范围内获得第二组回波信号，该第二组回波信号同样包含回波信号3和4，其中，回波信号3在第一读出梯度gr范围内产生，回波信号4在第二读出梯度gr范围内产生，两回波信号都受磁共振系统接收模块与梯度模块之间相对延时以及读出预散相梯度的影响。回波信号3的强度se3和回波信号4的强度se4可表示为：
其中，fov为成像视野，ρ表示单位体积内的信号密度，x表示成像体素偏中心距离，γ为旋磁比，t为回波信号采集时间，gr表示读出梯度的强度。td2 为磁共振系统的接收模块与梯度模块的相对延时，δm为预散相梯度gr/2积分面积可能存在的偏差。同样，对第二组回波信号作傅里叶变换可获得回波信号在频域的相位。
根据上述分析，采集获得的回波信号与各模块相对延时之间存在一定的对应关系，为了验证上述假设的正确性，本发明设置一系列的扫描序列作用于磁共振系统，各扫描序列在时序上设置梯度模块与射频发射模块的相对延时分别为-8μs、-4μs、0μs、4μs、8μs，其余各项扫描参数都相同或与理想时序都相同。在磁共振系统信号接收端可采集得到一系列的回波信号，将回波信号变换到频域，可获取如图所示的各回波信号的频域相位
因此，可通过如下方式获取磁共振系统的相对延时：检测任意两扫描序列获得两组回波信号，该两扫描序列的系统相对延时参数不同且为已知值；获取两组回波信号在频域的相位，并根据两组回波信号在频域的相位获取回波信号频域相位的斜率；根据两组回波信号频域相位的斜率获得系统相对延时与回波信号频域相位的斜率的线性函数关系；执行当前扫描序列，获取当前回波信号， 当前回波序列对应的系统延时未知；将当前回波信号变换到频域，获取当前回波信号在频域的斜率；根据系统相对延时与回波信号频域相位的斜率的线性函数关系以及当前回波信号在频域的斜率可精确获得当前系统相对延时；随后根据当前系统相对延时，可在软件端或谱仪系统中设置补偿时序参数。
s30、根据第一组回波信号和第二组回波信号的频域相位获取系统相对延时，系统相对延时包括射频发射模块与梯度模块的相对延时以及射频接收模块与梯度模块的相对延时。具体过程为：根据第一组回波信号和第二组回波信号在频域的相位，获取其频域相位与成像体素偏中心距离x的函数关系
在本发明实施例中采用上述过程可分别获取射频发射模块与梯度场沿x轴的梯度模块之间的延时以及射频接收模块与梯度场沿x轴的梯度模块之间的延时，理论上可优先校正梯度场沿x轴的梯度模块与射频发射模块之间的相对延时量，随后校正梯度场沿x轴的梯度模块与射频接收模块之间的相对延时量。与上述过程类似，也可分别获得梯度场沿y轴或z轴的磁共振系统中射频发射模块、射频接收模块和相应梯度模块之间的相对延时。此外，根据上述结构也可获得沿三个不同梯度场方向的梯度模块的相对延时，并根据相对延时校正梯度模块。
在另一实施例中，选择射频接收模块为参考，根据射频接收模块与梯度模块之间的相对延时td2，调节梯度模块的时序，其中梯度模块的梯度场方向沿x轴、y轴或z轴。此外，根据前一实施例磁共振系统中射频发射模块与梯度模块之间的相对延时td1以及射频接收模块和梯度模块之间的相对延时td2，可以获得射频发射模块与射频接收模块之间的相对延时td3＝td1-td2，进而以射频接收模块为参考，调节射频发射模块对应的参数。
在射频脉冲激发后，热平衡态的磁化向量m0部分或全部被翻转到垂直磁场的横平面上，由于局部磁场不均匀、化学位移等因素，使得自旋不完全是处在预想的共振频率上，随着时间的推移，这种离共振现象使得横磁向量不再处在同一方向上，使得横磁向量的向量和变小，造成信号强度变小，因此采集得到的自旋回波信号容易受到自由感应衰减(fid)信号的影响，本发明采用相位循环或者crush梯度的方法减小fid信号的干扰。
在本发明另一实施例中，为减小gs大小的不确定性对系统延时测量结果的影响，系统延时为在正、反梯度方向上测量的系统延时的均值。具体为：采 用第一脉冲序列和第二脉冲序列分别获取第一组回波信号和第二组回波信号，其中，第一脉冲序列包含90°、180°、180°三个射频脉冲、两个选层梯度gs、两个读出梯度gr以及一个独处预散相梯度gr/2，第二脉冲序列包含90°、180°、180°三个射频脉冲、两个读出梯度gr和一个读出预散相梯度gr/2，所有梯度的方向为正方向，根据前述方法可获得正向梯度方向下的磁共振系统延时；此外还包括第三脉冲序列和第四脉冲序列，其中第三脉冲序列90°、180°、180°三个射频脉冲、两个选层梯度gs、两个读出梯度gr和一个读出预散相梯度gr/2，第四脉冲序列包含90°、180°、180°三个射频脉冲，两个读出梯度gr和一个读出预散相梯度gr/2，第三脉冲序列中梯度的方向与第一序列中梯度的方向相反，即负向梯度方向；其中第三脉冲序列产生第三组回波信号，第四组脉冲序列可产生第四组回波信号，同样根据前述方法可获得在梯度场沿x轴负向时测量的系统延时；进一步地，取正、负梯度场方向下测量的系统延时的均值作为最终测量结果。采用上述方法有效减小主磁场场不均匀等的非理想因素对测量结果的干扰。
s40、根据系统相对延时对磁共振成像系统进行相应补偿。根据上述检测结果，在逻辑上预设三模块的相对提前时间可补偿磁共振系统的延时，在一实施例中，可根据梯度模块与射频发射模块之间的相对延时，以梯度模块为参考，校正射频发射模块相对于梯度模块的延时，随后根据梯度模块与射频接收模块之间的相互延时，同样以梯度模块为参考，校正射频接收模块相对于梯度模块的延时。通过上述操作可有效保证磁共振系统所产生磁共振信号的准确性，提高信噪比并有效消除回波相位波动造成的伪影。在另一实施例中可分别选择梯度场沿x轴、y轴或z轴三个方向，获取三个方向的系统相对延时，并通过射频发射模块与梯度模块的相对延时以及射频接收模块与梯度模块的相对延 时，获取射频发射模块与射频接收模块的相对延时，并以射频接收模块为参考，分别校正三种梯度场方向下的梯度模块相对于射频接收模块的延时参数和射频接收模块相对于射频接收模块的延时参数。需要说明的是，延时参数的校正具体可通过调节谱仪系统中生成扫描序列的时序完成。
在本发明又一实施例中，根据系统相对延时校正磁共振系统可通过如下过程实现：
获取梯度模块对应的梯度链路延时，其中梯度链路延时具体可根据梯度幅度与梯度延时的对应关系获取，也可根据回波信号峰值点出现的时间获取；
根据系统相对延时和梯度链路延时，可分别获取射频发射模块对应的发射链路延时和射频接收模块对应的接收链路延时；
根据所述梯度链路延时、所述发射链路延时和接收链路延时，对所述磁共振系统进行补偿校正，具体可分别调节谱仪系统中射频脉冲的发射时序、梯度脉冲的发射时序以及接收信号的时间等扫描参数实现。
本发明还提供一种磁共振系统的校正装置，包括：
检测单元100，用于执行扫描序列并获取回波信号，其中扫描序列包括第一脉冲序列和第二脉冲序列，第一脉冲序列为自旋回波序列，用于产生第一组回波信号；第二脉冲序列为非选层自旋回波序列，用于产生第二组回波信号；
相对延时获取单元200，与检测单元100连接，用于根据第一组回波信号和第二组回波信号获取回波信号的频域相位的斜率，并根据回波信号的频域相位的斜率获取磁共振系统射频发射模块与梯度模块的相对延时以及射频接收模块与梯度模块的相对延时；
链路延时获取单元300，与相对延时获取单元200连接，用于获取梯度模块对应的梯度链路延时，以及根据所述相对延时获取射频发射模块对应的发射 链路延时和射频接收模块对应的接收链路延时
校正单元400，与链路延时获取单元300连接，用于根据梯度链路延时、发射链路延时或接收链路延时，对磁共振系统扫描参数进行补偿校正。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。