专利名称：磁共振成像变形的自适应矫正方法
技术领域：
本发明涉及磁共振成像技术，尤其涉及一种磁共振成像变形的矫正方法。
背景技术：
磁共振成像技术是将受检者的身体或身体的某部位置于主磁场中，在扫描拍摄时，需要在多个方向叠加用于位置编码的梯度场，该梯度场由梯度线圈产生。由于梯度线圈产生的磁场-梯度线圈的非线性导致最终获得的图像存在变形或失真。在设备成像中，梯度场往往在一个特定的范围内成近似线性，图像变形较小，该区域称“近似线性区”；当大扫描视野(FOV)成像时，成像区域的边缘常常位于梯度场近似线性区之外，获取的图像变形较严重。而在小的FOV成像时，由于图像变形不严重，如跟大FOV—样矫正时，则会导致矫正后的图像出现模糊。为了解决以上问题，在成像时通常由操作者在用户界面上根据扫描需求自行判断和选择是否进行矫正。经过矫正后的图像和未经矫正的图像在用于后续成像的片层定位参考上适用性不同，这增加 了用户操作的复杂度，同时，可能因为操作者的错误判断影像成像质量和浪费扫描时间。

发明内容
本发明的目的是提供磁共振成像变形的矫正方法，根据扫描需求和变形误差自适应进行矫正的方法。为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段:一种磁共振成像变形的自适应矫正方法，所述方法包括如下步骤:步骤1、确定梯度场的梯度非线性和系统最大允许误差；步骤2、扫描定位像并将其加载到图形化片层定位模块中，用于对患者扫描的片层组的位置和范围定位的参考；步骤3、获得扫描数据，并在所述图形化片层定位模块上，根据定位像调整扫描所得的片层组或厚片组的位置、方向或范围；步骤4、根据所述系统最大允许误差判断所述片层组或厚片组的图像是否在范围内；步骤5、将所述片层组或厚片组的位置信息及其它扫描协议参数发送至谱仪用于成像激发及图像重建；步骤6、图像重建时，根据判断结果对超出所述范围的所述片层组或厚片组进行矫正；否则，不进行矫正。进一步的，以上所述步骤4中的判断过程如下:首先，根据所述系统最大允许误差计算出设备坐标系下处于该允许误差范围内的成像区域；接着，根据患者摆位信息建立患者坐标系和所述设备坐标系的转换关系；以及计算患者坐标系下该允许误差范围内的成像区域；然后，计算所述图形化片层定位模块中，所述参考图像上对应的最大允许误差范围内的成像区域A ;最后，判断片层组的每个片层是否处于所述成像区域A内；或者判断整个厚片组是否处于所述成像区域A内；并标记到扫描协议中。进一步的，所述系统最大允许误差由用户通过系统配置或扫描协议设置时进行调整或设置。本发明提供的另一种技术方案为:一种磁共振成像变形的自适应矫正方法，所述方法包括如下步骤:步骤1、确定梯度场的梯度非线性和系统最大允许误差；步骤2、扫描定位像并将其加载到图形化片层定位模块中，用于对患者扫描的片层组的位置和范围定位的参考；步骤3、获得扫描数据，并在所述图形化片层定位模块上，根据定位像调整扫描所得的片层组或厚片组的位置、方向或范围；步骤4、将所述片层组或厚片组的位置信息及其它扫描协议参数发送至谱仪用于成像激发及图像重建；步骤5、根据所述系统 最大允许误差判断所述片层组或厚片组的图像是否在误差范围内；步骤6、图像重建时，根据判断结果对超出所述范围的所述片层组或厚片组进行矫正；否则，不进行矫正。进一步的，以上所述步骤5中的的判断过程如下:首先，计算所述片层组或厚片组边缘位置的最大变形即最大偏差距离；接着，判断所述最大偏差距离是否在所述系统最大允许误差范围内。进一步的，所述系统最大允许误差由用户通过系统配置或扫描协议设置时进行调整或设置。本发明由于采用以上所述技术方案，根据梯度场的非线性，以及图像与系统最大允许误差等信息自动判断是否进行矫正，从而不仅简化了操作程序，提高了操作效率；而且使图像质量有一定程度的提高。


本发明的磁共振成像变形的自适应矫正方法由以下的实施例及附图详细给出。图1为本发明磁共振成像变形自适应矫正方法实施例1的流程图；图2为本发明磁共振成像变形自适应矫正方法实施例1的患者坐标系示意图；图3为本发明磁共振成像变形自适应矫正方法实施例2的流程图。
具体实施例方式以下将对本发明的磁共振成像变形的自适应矫正方法作进一步的详细描述。磁共振系统(以下简称“系统”)主要组成部分包括主机、谱仪、梯度信号发生及放大器、射频信号发生及放大器、水冷系统、主动匀场电源、射频动态控制及监控、射频接收模块以及其他外围模块。在常规的磁共振成像时，主机在扫描片层组位置和范围定位后，将扫描协议发送至谱仪；谱仪加载并运行相应成像序列，转变成射频信号及梯度控制信号；射频信号发射后作用于扫描对象，产生磁共振信号；梯度控制信号经放大用于控制梯度线圈进行成像的空间编码以及定位信号产生的空间位置；射频接收模块采集到磁共振信号发送至谱仪图像重建模块进行相应的图像重建和处理，包含图像变形矫正；最后，图像被传送到主机进行图像的显示浏览及后续的扫描定位参考。实施例1在本实施例中，所述磁共振成像变形的自适应矫正方法包括如下步骤:如图1所示，Sll:在系统调谐时，获取梯度场的场图，从而确定梯度场的梯度非线性；根据用户需求设置系统最大允许误差，该系统最大允许误差由用户通过系统配置或扫描协议设置时进行调整或设置，在本实施例中设置为4_。根据系统最大允许误差(4_)计算出设备坐标系下处于该允许误差范围内的成像区域。患者进行登记和定位，系统根据患者摆位信息自动建立患者坐标系和设备坐标系之间的转换关系，如图2所示，其中患者坐标系(Sag，Cor，Tra)指根据DICOM标准定义的根据患者所摆体位确定的坐标系统，其坐标原点与梯度场原点重合，坐标定义为:Sag:从右手方向指向左手方向(from right to left),即左手方向为正方向，记为RL;Cor:从身体前向指向后向(from anterior to posterior),即背部为正方向，记为AP ；Tra:从身体下方指向身体上方(from inferior to superior),即头部为正方向，记为IS。其中设备坐标系(X，Y，Z`)为磁共振成像系统固定的物理坐标系统，其坐标原点与主磁场BO场原点重合,坐标定义为:X:平行于地面，当沿BO方向前视时，指向观察者右手方向；Y:垂直于地面，向上为正方向；Z:平行于BO场,方向与BO场相反。在患者登记过程中，存在几种摆位信息，定义Θ为患者体位绕X轴的逆时针旋转角度；φ.为患者体位绕Z轴的逆时针旋转角度。根据摆位方式，对应了如下(θ, φ)以及相应的患者坐标系(Sag，Cor, Tra)与设备坐标系(X，Y，Z)指向的关系如下:摆位1:头先进俯卧位HFP (0，0)，坐标系转换关系为(Sag，Cor, Tra)=(X，-Y，-z) +(-xO, y0, z0)；摆位2:头先进仰卧位HFS(0，π)，坐标系转换关系为(Sag, Cor, Tra) = (-X,Y，-Z) + (x0, -y0, ζ0)；摆位3:脚先进俯卧位FFP ( π，0)，坐标系转换关系为(Sag，Cor, Tra) = (-X, -Y，Z) + (x0, y0, -ζ0)；摆位4:脚先进仰卧位FFSO，π)，坐标系转换关系为(Sag, Cor, Tra) = (X,Y，-Z) +(-x0, -y0,z0)；摆位5:头先进右侧卧位HFDR (0，/2)，坐标系转换关系为(Sag，Cor，Tra) = (Y，X，-Z) +(-y0, -χ0, ζ0)；
摆位6:头先进左侧卧位HFLR(0，3 π/2)，坐标系转换关系为(Sag，Cor, Tra)=(-Y，-X, -Z) + (y0, x0，zO)；摆位7:脚先进右侧卧位FFDR (π，π /2)，坐标系转换关系为(Sag, Cor，Tra)=(Y，-X，Z) + (-yO, xO，-zO)；摆位8:脚先进左侧卧位FFDR ( π，3 π /2)，坐标系转换关系为(Sag，Cor，Tra)=(-Y, X，Z) + (yO, -xO, -zO)。其中(xO, yO, zO)为梯度场原点相对于BO场原点在设备坐标系下的位移偏差,是固定的系统参数。依据该关系可以根据登记的患者摆位信息将设备坐标系下的值(X，Y，Z)转换为患者坐标系下(Sag，Cor，Tra)的值。从而计算出系统最大允许误差范围内在患者坐标系下的成像区域。S12、患者检查时，首先扫描定位像并将其加载到图形化片层定位模块中，用于对患者扫描的片层组的位置和范围定位的参考。S13、计算所述图 形化片层定位模块中，所述参考图像的允许误差范围内的成像区域A ;在图形化片层定位模块上，根据定位像调整后续扫描所计划的片层组或厚片组的位置、方向或范围。S14、根据所述系统最大允许误差判断片层组的每个片层是否处于所述成像区域A内；或者判断整个厚片组是否处于所述成像区域A内；并将判断结果标记到扫描协议中。S15、将所述片层组或厚片组的位置信息及其它扫描协议参数发送至谱仪用于成像激发及图像重建。S16、图像重建时，根据判断结果对超出所述范围的所述片层组进行2D变形矫正；否则，不进行矫正。对超出所述范围的所述厚片组进行3D变形矫正；否则，不进行矫正。实施例2在本实施例中，所述磁共振成像变形的自适应矫正方法包括如下步骤:S21、在系统调谐时，获取梯度场的场图，从而确定梯度场的梯度非线性；根据用户需求设置系统最大允许误差，该系统最大允许误差由用户通过系统配置或扫描协议设置时进行调整或设置。在本实施例中设置为4_。S22、患者检查时，首先扫描定位像并将其加载到图形化片层定位模块中，用于对患者扫描的片层组的位置和范围定位的参考；S23、在图形化片层定位模块上，根据定位像调整后续扫描所计划的片层组或厚片组的位置、方向或范围S24、将所述片层组或厚片组的位置信息及其它扫描协议参数发送至谱仪用于成像激发及图像重建；S25、图像重建模块根据片层组或厚片组的位置信息、其他扫描协议参数以及梯度场非线性参数，计算所述片层组或厚片组边缘位置的最大变形即最大偏差距离；S26、接着，判断所述最大偏差距离是否在所述系统最大允许误差范围内。根据以上判断结果对超出所述误差范围的所述片层组进行2D变形矫正；否则，不进行矫正。对超出所述范围的所述厚片组进行3D变形矫正；否则，不进行矫正。以上所述实施例1和2中，根据梯度场的非线性，以及图像与系统最大允许误差等信息实现了自动判断是否对图像进行矫正，不仅简化了操作程序，提高了操作效率；而且使图像质量有一定程度的提高。由于以上仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围不应受此限制，即凡是依本发明的权利要求书及本发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，均应仍属本发明专利涵盖 的范围内。
权利要求
1.一种磁共振成像变形的自适应矫正方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: 步骤1、确定梯度场的梯度非线性和系统最大允许误差； 步骤2、扫描定位像并将其加载到图形化片层定位模块中，用于对患者扫描的片层组的位置和范围定位的参考； 步骤3、获得扫描数据，并在所述图形化片层定位模块上，根据定位像调整扫描所得的片层组或厚片组的位置、方向或范围； 步骤4、根据所述系统最大允许误差判断所述片层组或厚片组的图像是否在范围内；步骤5、将所述片层组或厚片组的位置信息及其它扫描协议参数发送至谱仪用于成像激发及图像重建； 步骤6、图像重建时，根据判断结果对超出所述范围的所述片层组或厚片组进行矫正；否则，不进行矫正。
2.如权利要求1所述的磁共振成像变形的自适应矫正方法，其特征在于，所述步骤4中的判断过程如下: 首先，根据所述系统最大允许误差计算出设备坐标系下处于该允许误差范围内的成像区域； 接着，根据患者摆位信息建立患者坐标系和所述设备坐标系的转换关系；以及计算患者坐标系下该允许误差范围内的成像区域；然后，计算所述图形化片层定位模块中，所述参考图像的允许误差范围内的成像区域A ； 最后，判断片层组的每个片层是否处于所述成像区域A内；或者判断整个厚片组是否处于所述成像区域A内；并标记到扫描协议中。
3.—种磁共振成像变形的自适应矫正方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: 步骤1、确定梯度场的梯度非线性和系统最大允许误差； 步骤2、扫描定位像并将其加载到图形化片层定位模块中，用于对患者扫描的片层组的位置和范围定位的参考； 步骤3、获得扫描数据，并在所述图形化片层定位模块上，根据定位像调整扫描所得的片层组或厚片组的位置、方向或范围； 步骤4、将所述片层组或厚片组的位置信息及其它扫描协议参数发送至谱仪用于成像激发及图像重建；步骤5、根据所述系统最大允许误差判断所述片层组或厚片组的图像是否在误差范围内； 步骤6、图像重建时，根据判断结果对超出所述范围的所述片层组或厚片组进行矫正；否则，不进行矫正。
4.如权利要求3所述的磁共振成像变形的自适应矫正方法，其特征在于，所述步骤5中的的判断过程如下: 首先，计算所述片层组或厚片组边缘位置的最大变形即最大偏差距离； 接着，判断所述最大偏差距离是否在所述系统最大允许误差范围内。
5.如权利要求1 4中任一项所述的磁共振成像变形的自适应矫正方法，其特征在于，所述系统最大允许误差由用户通过系统配置或扫描协议设置时进行调整或设置。
全文摘要
本发明提供了一种磁共振成像变形的自适应矫正方法，包括确定梯度场的梯度非线性和系统最大允许误差；扫描定位像并将其加载到图形化片层定位模块中，用于对患者扫描的片层组的位置和范围定位的参考；获得扫描数据，并在所述图形化片层定位模块上，根据定位像调整扫描所得的片层组或厚片组的位置、方向或范围；根据所述系统最大允许误差判断所述片层组或厚片组的图像是否在范围内；将所述片层组或厚片组的位置信息及其它扫描协议参数发送至谱仪用于成像激发及图像重建；根据判断结果对超出所述范围的所述片层组或厚片组进行矫正；否则，不进行矫正。所述方法简化了操作程序，提高了操作效率；而且使图像质量有一定程度的提高。
文档编号A61B5/055GK103181763SQ20111045413
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者张强, 张卫国 申请人:上海联影医疗科技有限公司