磁共振梯度延迟和梯度切换率同时检测方法、装置和介质与流程

本发明属于磁共振，具体涉及磁共振梯度延迟和梯度切换率同时检测方法、装置和介质。

背景技术：

1、梯度是磁共振成像(mri)系统的重要组成之一，用于产生成像空间定位编码所需的梯度场，因此准确无误的梯度对于成像质量至关重要。检验梯度性能的指标有很多，其中梯度延迟(gradient delay)和梯度切换率(gradient slew rate)都是磁共振系统验证或校正时须重点测试的。

2、其中，梯度延迟是指从序列发出梯度指令到实际梯度输出的延迟时间，因为磁共振系统中谱仪、梯度放大器和梯度线圈等硬件设备都存在响应时间，而且梯度线圈的电感也会产生影响，使得实际的梯度响应必然存在延迟。而梯度延迟会导致采集到的k空间数据不准，从而产生图像伪影。传统的梯度延迟校正方法，主要通过计算梯度回波序列中数据采样窗中心与最大信号对应位置的时间差，该时间差即表示梯度的时间延迟，然而该方法需要对三个梯度轴分别变换梯度值进行计算，并通过迭代校正直至收敛，导致测试操作步骤多且时间长。随着技术的发展，现有专利(公开号cn102540125a，专利名称一种磁共振成像系统磁场梯度延时的快速测量方法)通过计算回波峰点与采样窗起始点的相对时间得到梯度延时，但通过内插法或者傅里叶变换和填零确定峰值点的方法误差比较大且分辨率较低，在采样带宽大或者信噪比低时难以准确找到峰值点，导致最后得到的梯度延迟时间可能不准，且需要在三个梯度轴分别变换梯度值进行测试，操作步骤繁琐且耗时长。

3、其中，梯度切换率是指单位时间内梯度的最大变化率，是系统的基础性能指标之一。理论上梯度切换率越高越好，在特殊的序列应用中可以缩短额外爬升时间，提高序列效率。梯度切换率可以采用示波器抓取波形的方法测试，改变梯度大小和爬升时间找到临界值，从而计算出最大梯度切换率。然而该方法的缺点是不仅需要额外的示波器工具，而且抓取到的波形很难判断出准确的临界值，导致结果偏差较大，并且示波器波形与实际场中的波形并不是完全吻合，也会导致结果不准确。此外，梯度切换率也可以根据信号中心偏移的方式测量，但同样需要对三个梯度轴分别变换梯度值进行计算，通过不断调整爬升时间找到临界，测试步骤繁琐且时间长。现有专利(公开号cn103364746a，专利名称一种磁共振系统的梯度强度和梯度切换率的测试方法)虽然提供了一种梯度切换率的测试方法，但并未说明如何测量攀升或下降时间，而且无法准确测得系统的最大梯度切换率，且需要在三个梯度轴分别变换梯度值进行测试，操作步骤繁琐且耗时长。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供磁共振梯度延迟和梯度切换率同时检测方法、装置和介质，用以至少解决现有技术中存在的需要在多个梯度轴分别变换梯度值进行测试，操作步骤繁琐且耗时长的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面提供磁共振梯度延迟和梯度切换率同时检测方法，包括：

4、设置梯度检测参数，其中，所述梯度检测参数至少包括一组测试梯度值和多个待测梯度轴；

5、基于预设的脉冲序列对每一待测梯度轴进行扫描检测，得到每一测试梯度值对应的一组回波数据；

6、将回波数据做逆傅里叶变换后得到一阶相位数据，并根据一阶相位数据分别计算得到系统的梯度延迟时间和梯度切换率；

7、所述预设的脉冲序列包括至少一个射频脉冲rf、n+1个信号采集窗以及2(n+1)个梯度波形apre，a0，are0，a1，are1，...,are(n-1)，an；其中，第j个信号采集窗的中心对应第2j个梯度波形的中心，第1个梯度波形的起始时间为射频脉冲rf的结束时间，第1个梯度波形和第2梯度波形的面积满足apre＝a0/2，第3个梯度波形至第2(n+1)个梯度波形的面积满足are(j-1)＝(aj-1+aj)/2)，j＝1,2,...,n。

8、在一种可能的设计中，所述一组测试梯度值包括g1,g2,...,gm，且g1＜g2＜...＜gm，gm表示测试梯度幅值，所述多个待测梯度轴包括待测梯度x轴、待测梯度y轴和待测梯度z轴；

9、所述梯度检测参数还包括初始梯度延迟时间tdelay0、初始梯度切换率s0以及预设的脉冲序列的梯度沿爬升时间范围，其中，梯度沿最大爬升时间为tmax＝gm/s0，梯度沿最小爬升时间为tmin＝g1/s0。

10、在一种可能的设计中，前3个梯度波形的梯度沿爬升时间均大于最大切换率对应的梯度沿爬升时间，自第4个梯度波形起，梯度沿爬升时间满足以下条件：

11、tlj＝trj；  (1)

12、trel(j-1)＝tr(j-1)；  (2)

13、trer(j-1)＝tlj；  (3)

14、tlj＝tl(j-1)-δt；  (4)

15、其中，tlj和trj分别表示第k个梯度波形的左梯度沿爬升时间和右梯度沿爬升时间，k＝4,6,...,2(n+1)，tl(j-1)和tr(j-1)表示第k-2个梯度波形的左梯度沿爬升时间和右梯度沿爬升时间，trel(j-1)和trer(j-1)分别表示第k-1个或第g个梯度波形的左梯度沿爬升时间和右梯度沿爬升时间，g＝3,5,...,2(n+1)-1，δt表示相邻梯度波形间梯度沿的时间。

16、在一种可能的设计中，第4个梯度波形的左梯度沿爬升时间tl1大于最大梯度切换率对应的梯度沿爬升时间tmax，第2(n+1)个梯度波形的左梯度沿爬升时间tln小于最大梯度切换率对应的梯度沿爬升时间tmin。

17、在一种可能的设计中，将回波数据做逆傅里叶变换后得到一阶相位数据，并根据一阶相位数据分别计算得到系统的梯度延迟时间和梯度切换率，包括：

18、将每组回波数据echo0i,...,echoni做逆傅里叶变换后得到一组一阶相位数据ph0i,...,phni，其中，i∈[1，m]，m表示测试梯度值总数；

19、根据每组一阶相位数据计算每一测试梯度值对应的梯度延迟时间，计算公式如下：

20、tdelayi＝ph0i/2/pi×nord×dw；  (5)

21、其中，pi表示圆周率π，nord表示采样点数，dw表示采样间隔时间；

22、根据多个梯度延迟时间的平均值得到系统的梯度延迟时间：

23、tdelay＝mean(tdelay1,...,tdelaym)；  (6)

24、采用差分或拟合计算获取一组一阶相位数据中的突变值phxi，并根据突变值phxi计算得到对应的梯度切换率：

25、si＝gi/tlx；  (7)

26、其中，gi表示当前测试梯度值，tlx表示突变值phxi对应的极限梯度爬升时间；

27、根据多个梯度切换率的平均值得到系统的梯度切换率：

28、s＝mean(s1,...,sm)  (8)。

29、在一种可能的设计中，在根据一阶相位数据分别计算得到系统的梯度延迟时间和梯度切换率之后，所述方法还包括：

30、分别计算系统的梯度延迟时间和梯度切换率的迭代偏差：

31、δtdelay＝abs(tdelay-tdelay0)；  (9)

32、δs＝abs(s-s0)；  (10)

33、其中，δtdelay表示梯度延迟时间的迭代偏差，δs表示梯度切换率的迭代偏差；

34、更新初始梯度延迟时间为tdelay0＝tdelay，并更新初始梯度切换率为s0＝s。

35、在一种可能的设计中，在更新初始梯度延迟时间和初始梯度切换率之后，所述方法还包括：

36、判断是否结束迭代，若是，则结束迭代循环，其中，判定条件如下：

37、δtdelay＜δtdelaythre&&δs＜δsthre；  (11)

38、其中，δtdelaythre表示梯度延迟时间的迭代阈值，δsthre表示梯度切换率的迭代阈值。

39、在一种可能的设计中，所述射频脉冲包括软脉冲或硬脉冲。

40、第二方面提供磁共振梯度延迟和梯度切换率同时检测装置，包括：

41、参数设置模块，用于设置梯度检测参数，其中，所述梯度检测参数至少包括一组测试梯度值和多个待测梯度轴；

42、扫描检测模块，用于基于预设的脉冲序列对每一待测梯度轴进行扫描检测，得到每一测试梯度值对应的一组回波数据；

43、指标计算模块，用于将回波数据做逆傅里叶变换后得到一阶相位数据，并根据一阶相位数据分别计算得到系统的梯度延迟时间和梯度切换率；

44、所述预设的脉冲序列包括至少一个射频脉冲rf、n+1个信号采集窗以及2(n+1)个梯度波形apre，a0，are0，a1，are1，...,are(n-1)，an；其中，第j个信号采集窗的中心对应第2j个梯度波形的中心，第1个梯度波形的起始时间为射频脉冲rf的结束时间，第1个梯度波形和第2梯度波形的面积满足apre＝a0/2，第3个梯度波形至第2(n+1)个梯度波形的面积满足are(j-1)＝(aj-1+aj)/2)，j＝1,2,...,n。

45、第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的磁共振梯度延迟和梯度切换率同时检测方法。

46、第四方面提供一种计算机设备，包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的磁共振梯度延迟和梯度切换率同时检测方法。

47、第五方面提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的磁共振梯度延迟和梯度切换率同时检测方法。

48、本发明相较于现有技术的有益效果为：

49、本发明通过设置一组测试梯度值和多个待测梯度轴，基于预设的脉冲序列对每一待测梯度轴进行扫描检测，得到每一测试梯度值对应的一组回波数据；然后将回波数据做逆傅里叶变换后得到一阶相位数据，并根据一阶相位数据分别计算得到系统的梯度延迟时间和梯度切换率，从而无需针对每一测试轴改变测试梯度值，在校正梯度延迟时间的同时，检测出系统的梯度切换率，极大节省了系统的测试时间；且通过设置多个测试梯度值对应获得多个梯度延迟时间和多个梯度切换率，从而根据多个梯度延迟时间的均值和多个梯度切换率的均值得到系统的梯度延迟时间和梯度切换率，有效提高了检测结果的真实性和准确性。