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专利号: 2018100257521
申请人: 郑州航空工业管理学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.主磁场不均匀下的分数域磁共振成像方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:确定带有磁场强度参数的磁共振虚拟二维FID信号的表达式;

S2:采集磁场强度数据,通过测量成像物体上的磁场数据来拟合磁场的多项式模型,建立多项式主磁场模型:式(1)中,n为多项式的阶数,若测量的磁场中有明显的二阶分量,则取n=2;否则,取n>

2;参数ak,bk,B0均为多项式的系数,用数学上的插值方法得到,x表示成像区域在磁共振仪中被成像物体层面上的横坐标,y表示成像区域在磁共振仪器中被成像物体层面上的纵坐标,B(x,y)表示坐标(x,y)处主磁场强度的大小;

S3:求自旋密度函数;

S4:求离散的自旋密度函数,取模得被测物的灰度图像。

2.如权利要求1所述的主磁场不均匀下的分数域磁共振成像方法,其特征在于,主磁场强度不均匀的情况下,所述步骤S1中的磁共振虚拟二维FID信号的表达式为:式(2)中gx和gy分别表示频率编码梯度和相位编码梯度,tx和ty分别表示频率编码梯度和相位编码梯度加载的时间,S(tx,ty)表示时间tx、ty时的磁共振虚拟二维FID信号,γ表示磁旋比,ρ(x,y)表示被成像的物体在坐标(x,y)处的自旋密度大小。

3.如权利要求1所述的主磁场不均匀下的分数域磁共振成像方法,其特征在于,在所述步骤S3中,当n=2时,连续的自旋密度函数的计算式为:式(3)中,tx和ty分别表示频率编码梯度和相位编码梯度加载的时间,S(tx,ty)表示时间tx、ty时的磁共振虚拟二维FID信号,γ表示磁旋比,ρ(x,y)表示被成像的物体在坐标(x,y)处的自旋密度大小,且:其中,gx和gy分别表示频率编码梯度和相位编码梯度,ρ表示二维分数阶变量的二维参数,α表示二维分数阶的两个角度αx和αy的二维参数,a1、b1分别表示主磁场模型B(x,y)中多项式中系数ak、bk在k=1时的值,定义:其中,a2、b2分别表示主磁场模型B(x,y)中多项式中系数ak、bk在k=2时的值,当n>2时,含自旋密度函数的虚拟二维FID磁共振信号S(tx,ty)表达为:

4.如权利要求3所述的主磁场不均匀下的分数域磁共振成像方法,其特征在于,在所述步骤S4中,求离散的自旋密度函数的方法包括将S3中式(3)或式(4)中连续的自旋密度函数ρ(x,y)表达式进行离散化的步骤,具体为:当n=2时,对式(3)进行离散化;

分别从时间tx,ty和空间x,y进行离散化;按照tx,ty的采样间隔Δtx,Δty采样,并且采样点数分别取N和M,x,y的采样间隔取Δx和Δy,采样点数同样分别取N和M,离散化后的自旋密度函数的表达式为:式(5)中Ω=ΔtxΔtyγ2(a1gy+gxb1+gxgy),为一常数;Δx,Δy是相邻像素点的坐标间隔,xkl=(kΔx,lΔy)是第k行第l个像素点的坐标;txn,tym分别表示在时间tx和ty上的第n个和第m个采样时刻;Anm,Bnm,ρnm,αxnm,αynm分别表示在相应的txn,tym时刻A,B,ρ,αx,αy的值;

当n>2时,对式(4)进行离散化;

取Δx,Δy分别表示x轴和y轴方向离散化的间隔,N,M分别表示x轴和y轴方向离散点的个数,取时间tx和ty的离散化点数分别为N,M个,因此时间离散化后表达式为

1≤k≤N,1≤l≤M                                            (6)xn,ym分别表示第n和第m个空间采样点处的坐标值。

5.如权利要求4所述的主磁场不均匀下的分数域磁共振成像方法,其特征在于,所述式(6)右边的每一个数的值是待成像物体自旋密度函数的线性组合的形式,总共有N×M个方程,通过解方程组的方法求出N×M个自旋密度函数ρ(xn,ym)的值;式(6)变为:其中,

6.如权利要求5所述的主磁场不均匀下的分数域磁共振成像方法,其特征在于,所述式(7)中离散的虚拟二维FID磁共振信号 总共有N×M个,为已知值,所需求解的离散自旋密度函数ρ(xn,ym)总共有N×M个,需要参与计算的磁场强度点总共有N×M个。

7.如权利要求5所述的主磁场不均匀下的分数域磁共振成像方法,其特征在于,所述式(7)写成Ax=b的形式,求解得x=A-1b,其中,自旋密度函数为x中的元素,将x中的元素按照行排列到N×M大小的矩阵中,然后每个元素取模便是图像的灰度值。

8.如权利要求4~7中任一权利要求所述的主磁场不均匀下的分数域磁共振成像方法,其特征在于,所述的的N,M是任意取的,取Δx,Δy的原则为:通过射频脉冲的带宽,频率编码梯度,相位编码梯度的大小确定成像区域的视野,Δx为该方形区域x轴方向的边长N等分的间隔,Δy为该方形区域y轴方向的边长M等分的间隔。

9.如权利要求4~7中任一权利要求所述的主磁场不均匀下的分数域磁共振成像方法,其特征在于,所述的时间间隔Δtx和Δty分别为: