[发明专利]一种磁共振成像匀场方法

说明书

技术领域

在本发明涉及磁共振成像（MRI，Magnetic Resonance Imaging）技术领域，尤其涉及一种用于磁共振成像的匀场方法。

背景技术

磁共振成像中的成像区域磁场均匀性是影响图像质量的关键因素，磁场不均匀会引起图像变形、压脂不均、图像定位错误等现象，而当不同的患者个体进入成像区域时，其自身具有的磁化率还会影响成像区域内的磁场强度分布情况，一般情况下会为磁场的不均匀性增加几个ppm，因此在成像之前先进行匀场工作是很有必要的。

对于患者自身组织磁化率不同引起的磁场不均匀通常通过匀场线圈进行磁场补偿，一般称为主动匀场。主动匀场的常用方法是通过采集一段TE时间内的相位图来计算B₀场的空间分布，但是由于人体组织分布比较复杂，会影响B₀场的分布，从而导致相位图的跳变，以及信号强度较弱的区域其相位图噪声幅度较大，因此无论是对该相位图做相位解缠处理，还是直接利用相邻点的相位差来估算场强差值，都可能引入较大的误差。

磁场分布可以表达为如下展开式：

其中，为极坐标形式的空间点坐标；R0为匀场相对半径，一组球谐函数系数总是相对于某个相对半径而言的；B0为背景场强度，即磁场区域中心点场强；是连带勒让德函数；Anm和Bnm为球谐函数系数（Harmonic系数），n和m为各阶系数的下标。非零的Harmonic系数反映了磁场在对应分量上的不均匀程度。

公式（1）中，若已知采样点的物理坐标及其对应场强，便可求解得到各阶Harmonic系数。但实际上很难直接测量磁体空间中各点对应的磁场强度，因此通常的办法是采用PhaseMapping方法来获得间接反映磁场强度的数值，这里的PhaseMap是指在一段ΔTE时间内成像目标所累积的相位图。由磁场不均匀性引起的质子自旋相位通过采集两个时间相差为ΔTE的回波图像，并计算两幅图像之间的相位差dφ，可以计算出得到:

由（1）式可以推出：

结合（2）和（3），可以根据相位和对应的物理坐标计算出匀场需要的Harmonic系数Anm和Bnm。

但是，实际中采集获得的相位是真实相位的卷绕结果，即真实相位dφ会被卷绕入[-π，π]的范围内，缠绕相位(测量相位)记为现有技术中，根据缠绕相位计算Harmonic系数可以有以下二种方法：

1）相位解缠法

公式（1）中的磁场分布是以磁场中心点为参照，其余空间各点的磁场分布是相对磁场中心呈中心对称的分布，因此通常认为磁场中心的dB=0，从而空间其余各点以磁场中心点为参照，逐点进行相位解缠。

相位解缠的基本理论是：当相邻像素点之间的真实相位值之差dφ(n+1)-dφ(n)在区间[-π，π]内时，该真实相位值之差等于对应像素点的缠绕相位值之差的再包裹。将运算符W[...]定义为包裹过程，则以上描述可以表示为：

dφ(n+1)-dφ(n)=W[dφ^(n+1)-dφ^(n)]---(4)]]>

那么，以磁场中心点为起点，逐步向周围邻点进行解缠处理，可以得到解缠后的相位图，用于近似真实相位dφ，从而进行Harmonic系数的计算。

相位解缠的顺序可以用路径搜索法确定，在所有待解缠的像素点中搜索其邻域内相位变化最小的点优先进行解缠处理，在一定程度上可以避免相位突变带来的误差。