[发明专利]一种用于核磁共振多峰激发的形状脉冲编辑及控制方法

权利要求书

1.一种用于核磁共振多峰激发的形状脉冲编辑及控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，指定脉冲激发的方式并计算脉冲形状的积分因子IR和带宽因子BF；

S2，在图谱上选择需要激发的多峰范围，并计算激发峰的频率偏置和激发带宽；

S3，通过N个峰的频率偏置、激发带宽及脉冲激发的方式合成多峰激发的形状脉冲；

S4，通过模拟仿真验证N个峰对应的自旋转的激发位置和激发范围；

步骤S1中，具体包括：

步骤1.1、选择激发方式：包括脉冲的形状及执行的激发角度，采用高斯形状脉冲执行翻转角为90°激发，简称为Gauss90，形状脉冲随时间t分布表达式为：

其中脉冲宽度Tp，时间t变化M+1个点，时间步τp＝Tp/M；

步骤1.2、计算Gauss90的积分因子IR：

其中，S_gauss为Gauss脉冲的面积，S_square为相同脉冲长度的方波的面积，Gauss90的积分因子IR；

步骤1.3、计算形状脉冲的最大功率值PM：

PM＝1/Tp·(360/ang)/IR

其中ang为激发角度；

步骤1.4、计算形状脉冲的幅度和相位随时间t的变化量A₀(t)和φ₀(t)：

A₀(t)＝F_gauss(t,Tp)·PM

φ₀(t)＝0

步骤1.5、根据Gauss90单峰激发计算有效场Q^r(t,Ω)随时间t的变化量，包括：θ(t,Ω)、α(t，Ω)和φ(t)：

θ(t，Ω)＝arctan(A₀(t)/Ω)

α(t，Ω)＝A₀(t)·τp/sin(θ(t，Ω))

φ(t)＝φ₀(t)

其中，Ω为自旋的频率偏置，θ(t，Ω)为有效场Q^r(t,Ω)和主磁场方向的夹角随时间t的变化量，α(t，Ω)为有效场的翻转角随时间t的变化量，两者均受Ω的影响；φ(t)为脉冲相位随时间t的变化量；

步骤1.6、计算加载了形状脉冲后的自旋磁化强度分布[MF_x(Ω),MF_y(Ω),MF_z(Ω)]：

其中，

以上公式中的旋转矩阵形式如下：

步骤1.7、根据横向磁化矢量计算信号强度衰减3dB的激发范围并设定为Gauss90单峰激发形状脉冲的激发带宽Δω，即不低于最大信号强度70.8％的区域范围；

步骤1.8、计算形状脉冲的带宽因子BF：BF＝Tp*Δω；

步骤S3中，具体包括：

步骤3.1、通过第k个峰所需的激发带宽Δω_k计算对应的独立形状脉冲的脉冲宽度Tp_k：

Tp_k＝BF/Δω_k,k＝1,2,...,N；

步骤3.2、从N个脉冲宽度Tp_k,k＝1,2,...,N中选择最大的值作为合成多峰激发的形状脉冲宽度Tp_s：Tp_s＝max(Tp₁,Tp₂,...Tp_N)；

步骤3.3、通过第k个峰所需的激发带宽Δω_k计算对应的形状脉冲比例因子scalingfactor_k：

步骤3.4、由Gauss90形状脉冲激发方式，计算第k个峰的形状脉冲的幅度随时间t_s的变化量A_k(t_s)：

脉冲宽度Tp_s，时间t_s变化M_s+1个点，τp_s表示时间步τps＝Tp_s/M_s；

步骤3.5、根据第k个峰对应的频率偏置ω_RF,k计算相位随时间t_s的变化量φ_k(t_s)：

φ_k(t_s)＝2π·ω_RF,k·t_s+φ_k,0,k＝1,2,...,N

其中φ_k,0为第k个峰的初始相位；

步骤3.6、计算合成多峰激发的形状脉冲的最大功率值PM_s：

其中ang为激发角度；

步骤3.7、利用N个峰对应的形状脉冲的幅度A_k(t_s)和相位φ_k(t_s)合成多峰激发的形状脉冲，并表示成随时间t_s的变化量Q_sum(t_s)：

其中i为虚数，

步骤3.8、对编辑完成的多峰激发的形状脉冲Q_sum(t_s)求解核磁共振仪器可实现的幅度和相位的变化量A_s(t_s)和φ_s(t_s)：

φ_s(t_s)＝arctan(imag(Q_sum(t_s))/real(Q_sum(t_s)))

其中，real和imag表示对复数Q_sum(t_s)求解实部和虚部；

通过计算得到多峰激发的形状脉冲的幅度A_s(t_s)和相位φ_s(t_s)随时间t_s的变化量。