專利名稱：磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法及其裝置的制作方法
磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法及其裝置本發(fā)明涉及磁共振成像(Magnetic resonance imaging，簡(jiǎn)稱MRI)領(lǐng)域，特別是關(guān) 于用于磁共振成像中的磁共振梯度脈沖波的設(shè)計(jì)方法及其裝置。磁共振成像要求被成像物體放置在一個(gè)靜態(tài)磁場(chǎng)中，激勵(lì)中子在被成像物體中旋 轉(zhuǎn)并在旋轉(zhuǎn)過程中發(fā)送檢測(cè)信號(hào)，通過利用梯度磁場(chǎng)和被激勵(lì)磁場(chǎng)的相位編碼，使檢測(cè)信 號(hào)可以以空間、三維的方式存在。梯度磁場(chǎng)系統(tǒng)是磁共振成像系統(tǒng)核心之一，它利用梯度場(chǎng) 線圈來產(chǎn)生相對(duì)主磁場(chǎng)來說較微弱的在空間上變化的磁場(chǎng)，這個(gè)隨空間位置變化的磁場(chǎng)疊 加在主磁場(chǎng)上。所形成的梯度場(chǎng)在成像范圍內(nèi)要求具有良好的線形特征；切換時(shí)間即梯 度場(chǎng)從零上升至預(yù)定的穩(wěn)定值所需時(shí)間亦即響應(yīng)時(shí)間要短，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短會(huì)限制成像系統(tǒng) 最小可用的回波時(shí)間；功率損耗小，建立梯度場(chǎng)須驅(qū)動(dòng)電源電路中所有高功率元件產(chǎn)生強(qiáng) 大電流，必須給高功率元件散熱，因此在達(dá)到預(yù)定梯度場(chǎng)強(qiáng)的條件下，電源功耗須盡量?。?最低程度渦流效應(yīng)，渦流效應(yīng)可導(dǎo)致影像失真，因此必須盡量降低渦流效應(yīng)的影響。梯度線圈性能的提高對(duì)于磁共振超快速成像至關(guān)重要，可以說沒有梯度線圈的進(jìn) 步就不可能有超快速序列。高梯度場(chǎng)及高切換率不僅可以縮短回波間隙加快信號(hào)采集速 度，還有利于提高圖像的信號(hào)噪聲比，因而近幾年快速或超快速成像技術(shù)的發(fā)展可以說是 直接得益于梯度線圈和梯度系統(tǒng)性能的改進(jìn)。目前配備單梯度放大器的超導(dǎo)1.5T磁共振 設(shè)備的梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度最高已達(dá)50mT/m，一般可在25mT/m以上；梯度切換率最高可達(dá)200mT/ ms，一般可在120mT/ms以上。配備雙梯度放大器的超導(dǎo)1. 5T磁共振設(shè)備的梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度 最高可達(dá)66mT/m，梯度切換率達(dá)到200mT/ms。當(dāng)然，由于梯度磁場(chǎng)的劇烈變化會(huì)對(duì)人體造成一定的影響，特別是引起周圍神經(jīng) 刺激(Peripheral nerve stimulation，簡(jiǎn)稱PNS)，因此梯度場(chǎng)強(qiáng)和切換率不是越高越好， 是有一定限制的。由于這種對(duì)人體安全的限制，改善硬件能力并不一定轉(zhuǎn)化為最佳的脈 沖序列性能，如獲得更小的回波時(shí)間，回波間距和更小的重復(fù)時(shí)間。例如，極端共振模塊 (XRMB)子系統(tǒng)能夠提供更快的切換率QOOmT/m/s)和更高的幅度(5G/cm)。但是由于PNS 的限制，在有些應(yīng)用上，實(shí)際的切換率只有117T/m/s。于是，出現(xiàn)了各種優(yōu)化梯度脈沖波設(shè) 計(jì)的方法，如美國(guó)專利第7301341號(hào)專利，提供了一種磁共振波的設(shè)計(jì)方法。但是該專利所 揭示的方法比較復(fù)雜。本發(fā)明的目的在于提出一種解決上述問題的、根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)出符合要求的梯 度脈沖波設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明的另一目的在于提出一種解決上述問題的、根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)出符合要求 的梯度脈沖波設(shè)計(jì)裝置。本發(fā)明的另一目的是提出一種解決上述問題的、充分利用系統(tǒng)最大切換率設(shè)計(jì)出
5符合要求的梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明的另一目的是提出一種解決上述問題的、充分利用系統(tǒng)最大切換率設(shè)計(jì)出 符合要求的梯度脈沖波設(shè)計(jì)裝置。本發(fā)明提供的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法，首先通過定義目標(biāo)周圍神經(jīng)刺激 (PNS)曲線；其次根據(jù)目標(biāo)PNS曲線利用梯度脈沖波與PNS值曲線的關(guān)系函數(shù)計(jì)算出梯度 脈沖波；
權(quán)利要求
1.一種磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法，其特征在于，通過如下步驟設(shè)計(jì)首先定義目標(biāo) 周圍神經(jīng)刺激(PNS)曲線；其次根據(jù)目標(biāo)PNS曲線利用梯度脈沖波與PNS值曲線的關(guān)系函 數(shù)計(jì)算出梯度脈沖波；
2.如權(quán)利要求1所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的定義目標(biāo)PNS 曲線包括如下的步驟1)獲取磁共振系統(tǒng)可提供的切換率；2)根據(jù)所獲取的切換率，定義目標(biāo)周圍神經(jīng)刺激(PNS)曲線，該目標(biāo)PNS曲線滿足如下 條件a)從起始點(diǎn)以所獲取的切換率達(dá)到最大的PNS值，確定PNS曲線的第二點(diǎn)，PNS曲線第 二點(diǎn)的時(shí)間待定；b)任意設(shè)定一個(gè)時(shí)間，從PNS曲線第二點(diǎn)開始使PNS值在這段時(shí)間內(nèi)保持在客戶設(shè)定 范圍內(nèi)，確定PNS曲線的第三點(diǎn)；c)以所獲取的切換率控制PNS從第三點(diǎn)從客戶設(shè)定的范圍下降到負(fù)的最大值，確定 PNS曲線的第四點(diǎn)，PNS曲線第四點(diǎn)的時(shí)間待定；d)從PNS曲線的第四點(diǎn)到PNS曲線的第五點(diǎn)使PNS值保持在保持在客戶設(shè)定范圍內(nèi)， PNS曲線的第五點(diǎn)的時(shí)間待定。
3.如權(quán)利要求2所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的梯度脈沖波 通過如下的方式計(jì)算3)設(shè)定要設(shè)計(jì)的梯度脈沖波的起點(diǎn)；4)根據(jù)所獲取的切換率、PNS曲線第二點(diǎn)的PNS值，利用梯度脈沖波與PNS值曲線的關(guān) 系函數(shù)，計(jì)算出梯度脈沖波第二點(diǎn)的時(shí)間和幅度，梯度脈沖波的第二點(diǎn)的時(shí)間與PNS曲線 第二點(diǎn)的時(shí)間一致，從而確定梯度脈沖波第二點(diǎn)；5)根據(jù)PNS曲線的第三點(diǎn)的時(shí)間和PNS值利用梯度脈沖波與PNS值曲線的關(guān)系函數(shù)， 計(jì)算出梯度脈沖波第三點(diǎn)的幅度，梯度脈沖波第三點(diǎn)的時(shí)間和PNS曲線中第三點(diǎn)的時(shí)間一 致，從而確定梯度脈沖波第三點(diǎn)；6)根據(jù)所獲取的切換率、PNS曲線第四點(diǎn)的PNS值，利用梯度脈沖波與PNS值曲線的關(guān) 系函數(shù)，計(jì)算出梯度脈沖波第四點(diǎn)的幅度和時(shí)間，梯度脈沖波第四點(diǎn)的時(shí)間和PNS曲線中 第四點(diǎn)的時(shí)間一致，從而確定梯度脈沖波第四點(diǎn)；7)根據(jù)客戶或系統(tǒng)所提供的梯度脈沖波第五點(diǎn)的幅度，以及根據(jù)PNS曲線第五點(diǎn)的 PNS值，利用梯度脈沖波與PNS值曲線的關(guān)系函數(shù)，計(jì)算出梯度脈沖波第五點(diǎn)的時(shí)間，從而 確定梯度脈沖波第五點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法，其特征在于，還包括步驟8)基于 梯度脈沖波的第一點(diǎn)到第五點(diǎn)，計(jì)算梯度脈沖波的面積。
5.如權(quán)利要求4所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法，其特征在于，還包括如下的步驟 判斷梯度脈沖波的面積是否符合目標(biāo)梯度脈沖波面積；如果不符合，調(diào)整PNS曲線的第三 點(diǎn)的時(shí)間，PNS曲線第三點(diǎn)的時(shí)間越大，梯度脈沖波面積越大；如果計(jì)算出來的面積比目標(biāo) 面積小，則增大PNS曲線的第三點(diǎn)的時(shí)間，反之，減小PNS曲線第三點(diǎn)的時(shí)間；重復(fù)步驟4) 到8)直到計(jì)算的面積符合目標(biāo)梯度脈沖波面積。
6.如權(quán)利要求2所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的目標(biāo)PNS曲線 的起始點(diǎn)的時(shí)間和PNS值為零，所述獲取的切換率為系統(tǒng)最大切換率。
7.如權(quán)利要求2所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法，其特征在于，從PNS曲線第二點(diǎn)開 始使PNS值在這段時(shí)間內(nèi)保持在正的最大值；從PNS曲線的第四點(diǎn)到PNS曲線的第五點(diǎn)使 PNS值保持在負(fù)的最大值。
8.如權(quán)利要求3所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的梯度脈沖波 起點(diǎn)的時(shí)間和幅度為零，梯度脈沖波第五點(diǎn)的幅度為零。
9.如權(quán)利要求3所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的梯度脈沖波 第五點(diǎn)的時(shí)間和PNS曲線第五點(diǎn)的時(shí)間一致。
10.一種磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)裝置，其特征在于，包括定義目標(biāo)周圍神經(jīng)刺激(PNS)曲線的PNS曲線定義單元；和通過計(jì)算確定所要設(shè)計(jì)的梯度脈沖波的梯度脈沖波計(jì)算單元；其中，所述的梯度脈沖波計(jì)算單元根據(jù)目標(biāo)PNS曲線利用梯度脈沖波與PNS值曲線的 關(guān)系函數(shù)計(jì)算出梯度脈沖波；
11.如權(quán)利要求10所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)裝置，其特征在于，還包括獲取磁共 振系統(tǒng)可提供的切換率的切換率獲取單元；且所述的PNS曲線定義單元所定義的PNS曲線 滿足如下條件a)從起始點(diǎn)以所獲取的切換率達(dá)到最大的PNS值，確定PNS曲線的第二點(diǎn)，PNS曲線第 二點(diǎn)的時(shí)間待定；b)任意設(shè)定一個(gè)時(shí)間，從PNS曲線第二點(diǎn)開始使PNS值在這段時(shí)間內(nèi)保持在客戶設(shè)定 范圍內(nèi)，確定PNS曲線的第三點(diǎn)；c)以所獲取的切換率控制PNS從第三點(diǎn)從客戶設(shè)定的范圍下降到負(fù)的最大值，確定 PNS曲線的第四點(diǎn)，PNS曲線第四點(diǎn)的時(shí)間待定；d)從PNS曲線的第四點(diǎn)到PNS曲線的第五點(diǎn)使PNS值保持在保持在客戶設(shè)定范圍內(nèi)， PNS曲線的第五點(diǎn)的時(shí)間待定。
12.如權(quán)利要求11所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)裝置，其特征在于，還包括設(shè)定要設(shè) 計(jì)的梯度脈沖波的起點(diǎn)的設(shè)定單元；所述的梯度脈沖波計(jì)算單元通過計(jì)算確定所要設(shè)計(jì)的 梯度脈沖波的第二點(diǎn)、第三點(diǎn)、第四點(diǎn)和第五點(diǎn)。
13.如權(quán)利要求12所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)裝置，其特征在于所述的梯度脈沖波計(jì)算單元通過如下的方式計(jì)算梯度脈沖波的第二點(diǎn)根據(jù)獲取的切 換率、PNS曲線第二點(diǎn)的PNS值，利用梯度脈沖波與PNS值曲線的關(guān)系函數(shù)，計(jì)算出梯度脈 沖波的第二點(diǎn)的幅度和時(shí)間，梯度脈沖波第二點(diǎn)的時(shí)間與PNS曲線第二點(diǎn)的時(shí)間一致，根 據(jù)時(shí)間和幅度確定梯度脈沖波第二點(diǎn)；梯度脈沖波計(jì)算單元通過如下的方式計(jì)算梯度脈沖波的第三點(diǎn)根據(jù)PNS曲線的第三 點(diǎn)的時(shí)間和PNS值，利用梯度脈沖波與PNS值曲線的關(guān)系函數(shù)，計(jì)算出梯度脈沖波第三點(diǎn)的 幅度，梯度脈沖波第三點(diǎn)的時(shí)間和PNS曲線中第三點(diǎn)的時(shí)間一致，根據(jù)時(shí)間和幅度確定梯 度脈沖波第三點(diǎn)；梯度脈沖波計(jì)算單元通過如下的方式計(jì)算梯度脈沖波的第四點(diǎn)根據(jù)所獲取的切換 率、PNS曲線第四點(diǎn)的PNS值，利用所述梯度脈沖波與PNS值曲線的關(guān)系函數(shù)，計(jì)算出梯度 脈沖波第四點(diǎn)的幅度和時(shí)間，梯度脈沖波第四點(diǎn)的時(shí)間和PNS曲線第四點(diǎn)的時(shí)間一致，根 據(jù)時(shí)間和幅度確定梯度脈沖波第四點(diǎn)；梯度脈沖波計(jì)算單元通過如下的方式計(jì)算梯度脈沖波的第五點(diǎn)根據(jù)客戶或系統(tǒng)設(shè)定 的梯度脈沖波第五點(diǎn)的幅度，根據(jù)PNS曲線第五點(diǎn)的PNS值，利用梯度脈沖波與PNS值曲線 的關(guān)系函數(shù)，計(jì)算出梯度脈沖波第五點(diǎn)的時(shí)間，根據(jù)時(shí)間和幅度確定梯度脈沖波第五點(diǎn)，所 述的梯度脈沖波第五點(diǎn)的時(shí)間和PNS曲線第五點(diǎn)的時(shí)間一致。
14.如權(quán)利要求13所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)裝置，其特征在于，還包括基于梯度 脈沖波的第一點(diǎn)到第五點(diǎn)、計(jì)算梯度脈沖波面積的梯度脈沖波面積計(jì)算單元。
15.如權(quán)利要求14所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)裝置，其特征在于，還包括判斷單 元，該判斷單元根據(jù)梯度脈沖波面積計(jì)算單元計(jì)算出來的面積判斷梯度脈沖波的面積是否 符合目標(biāo)梯度脈沖波面積；如果不符合，將信息反饋給PNS曲線定義單元；PNS曲線定義 單元根據(jù)判斷單元的反饋調(diào)整PNS曲線第三點(diǎn)的時(shí)間，第三點(diǎn)的時(shí)間越大，梯度脈沖波面 積越大；如果計(jì)算出來的面積比目標(biāo)面積小，則增大第三點(diǎn)的時(shí)間；反之，減小第三點(diǎn)的時(shí) 間；直到計(jì)算的面積符合目標(biāo)梯度脈沖波面積。
16.如權(quán)利要求11所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)裝置，其特征在于，所述的目標(biāo)PNS曲 線的起始點(diǎn)的時(shí)間和PNS值為零，所述的獲取的切換率為系統(tǒng)最大切換率。
17.如權(quán)利要求11所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)裝置，其特征在于，從PNS曲線第二點(diǎn) 開始使PNS值在保持在正的最大值；從PNS曲線的第四點(diǎn)到PNS曲線的第五點(diǎn)使PNS值保 持在負(fù)的最大值。
18.如權(quán)利要求13所述的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)裝置，其特征在于，所述的梯度脈沖 波起點(diǎn)的時(shí)間和幅度為零；所述的梯度脈沖波第五點(diǎn)的幅度為零。
全文摘要
本發(fā)明提供的磁共振梯度脈沖波設(shè)計(jì)方法，首先通過定義目標(biāo)周圍神經(jīng)刺激(PNS)曲線；其次根據(jù)目標(biāo)PNS曲線利用梯度脈沖波與PNS值曲線的關(guān)系函數(shù)計(jì)算出梯度脈沖波；本發(fā)明在滿足法律法規(guī)規(guī)定的最大PNS值的前提下，設(shè)定目標(biāo)PNS曲線，再根據(jù)目標(biāo)PNS曲線通過動(dòng)態(tài)地改變切換率來設(shè)計(jì)梯度脈沖波，從而可以充分利用系統(tǒng)所提供的最大切換率來降低梯度脈沖波持續(xù)的時(shí)間。使用這種方法設(shè)計(jì)出來的梯度脈沖，可以提高目前很多快速成像應(yīng)用的性能，如獲得更小的回波時(shí)間和更小的重復(fù)時(shí)間。
文檔編號(hào)G01R33/38GK102109586SQ20091021681
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者賴永傳 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司