一种并行发射局部激发脉冲生成方法、装置和存储介质与流程

1.本技术涉及磁共振技术领域，特别是涉及一种并行发射局部激发脉冲生成方法、装置和存储介质。


背景技术：

2.在超高场进行成像中，为了得到均匀的b1场分布，通常采用多通道并行发射，多通道发射射频脉冲会造成发射场不均匀的问题。同时，想要纠正发射场不均匀的同时，实现均匀局部激发人体部分组织部位的过程中，普遍需要较长的射频脉冲持续时间。
3.针对现有技术中存在的射频脉冲持续时间较长的问题，目前还没有提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.在本实施例中提供了一种并行发射局部激发脉冲生成方法、装置和存储介质，以解决现有技术中射频脉冲持续时间的问题。
5.第一个方面，在本实施例中提供了一种并行发射局部激发脉冲生成方法，所述方法包括：
6.根据测试对象的三维映射图和三维激发k空间，生成射频脉冲；
7.根据所述三维映射图、所述三维激发k空间和所述射频脉冲，计算激发均匀度；
8.当所述激发均匀度小于预设值时，对用于生成所述射频脉冲和用于计算所述激发均匀度的所述三维映射图和所述三维激发k空间进行更新；
9.当所述激发均匀度大于或等于所述预设值时，根据当前用于计算所述激发均匀度的所述三维激发k空间和所述射频脉冲，生成所述并行发射局部激发脉冲。
10.在其中的一些实施例中，所述当所述激发均匀度小于预设值时，对用于生成所述射频脉冲和用于计算所述激发均匀度的所述三维映射图和所述三维激发k空间进行更新，包括：
11.降低所述三维激发k空间的稀疏度，得到更新后的三维激发k空间。
12.在其中的一些实施例中，所述当所述激发均匀度小于预设值时，对用于生成所述射频脉冲和用于计算所述激发均匀度的所述三维映射图和所述三维激发k空间进行更新，包括：
13.对所述三维映射图进行平滑处理，得到更新后的三维映射图。
14.在其中的一些实施例中，所述根据测试对象的三维映射图和三维激发k空间，生成射频脉冲，包括：
15.根据所述三维映射图、系统矩阵和预期的激发形状，生成所述射频脉冲；所述系统矩阵根据所述三维激发k空间生成。
16.在其中的一些实施例中，所述根据测试对象的三维映射图和三维激发k空间，生成射频脉冲，包括：
17.根据所述三维映射图、所述系统矩阵、预期的激发形状和权重矩阵，生成所述射频脉冲；所述权重矩阵根据所述三维映射图中所述测试对象的轮廓和所述预期的激发形状确定。
18.在其中的一些实施例中，所述对所述三维映射图进行平滑处理，得到更新后的三维映射图，包括：
19.对所述三维映射图的幅值和相位进行平滑处理，得到更新后的三维映射图。
20.在其中的一些实施例中，所述射频脉冲包括幅值和相位；
21.所述根据所述三维映射图、所述三维激发k空间和所述射频脉冲，计算激发均匀度，包括：
22.根据所述三维映射图、所述三维激发k空间、所述射频脉冲的幅值和所述射频脉冲的相位，计算激发均匀度。
23.第二个方面，在本实施例中提供了一种并行发射局部激发脉冲生成装置，所述装置包括：
24.生成模块，用于根据测试对象的三维映射图和三维激发k空间，生成射频脉冲；
25.计算模块，用于根据所述三维映射图、所述三维激发k空间和所述射频脉冲，计算激发均匀度；
26.第一执行模块，用于当所述激发均匀度小于预设值时，对用于生成所述射频脉冲和用于计算所述激发均匀度的所述三维映射图和所述三维激发k空间进行更新；
27.第二执行模块，用于当所述激发均匀度大于或等于预设值时，根据当前用于计算所述激发均匀度的所述三维激发k空间和所述射频脉冲，生成所述并行发射局部激发脉冲。
28.第三个方面，在本实施例中提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行第一个方面所述的并行发射局部激发脉冲生成方法。
29.第四个方面，在本实施例中提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一个方面所述的并行发射局部激发脉冲生成方法的步骤。
30.与现有技术相比，在本实施例中提供的并行发射局部激发脉冲生成方法、装置和存储介质，通过根据三维映射图、三维激发k空间和射频脉冲，计算激发均匀度，当计算的激发均匀度小于预设值时，更新三维映射图和三维激发k空间，继续迭代生成射频脉冲，在迭代的过程中，射频脉冲的时长进一步缩短，直至计算的激发均匀度大于或等于预设值，生成并行发射局部激发脉冲，以达到预期的磁共振发射场中局部激发部位均匀程度，同时缩短射频脉冲时长的目的。解决了现有技术中存在的想要纠正发射场不均匀的同时，实现均匀局部激发人体部分组织部位的过程中，普遍需要较长的射频脉冲持续时间的问题。实现了达到预期的磁共振发射场中局部激发部位均匀程度，同时缩短射频脉冲时长。
31.本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
32.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本申
interface controller，简称为nic)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(radio frequency，简称为rf)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
42.在本实施例中提供了一种并行发射局部激发脉冲生成方法，图2是本实施例的并行发射局部激发脉冲生成方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
43.步骤s210，根据测试对象的三维映射图和三维激发k空间，生成射频脉冲。
44.具体地，对测试对象进行预扫描，得到测试对象的三维映射图(三维b1 map)。根据该测试对象的三维映射图，确定初始的三维激发k空间；该初始的三维激发k空间时变梯度较长，点数较多。构建三维激发k空间和射频脉冲的代价函数，该代价函数中包括测试对象的三维映射图的信息，根据初始的三维激发k空间或更新后的三维激发k空间以及代价函数，使用共轭梯度法迭代生成射频脉冲。该三维映射图中包括想要局部激发的部位的三维物体轮廓。
45.步骤s220，根据三维映射图、三维激发k空间和射频脉冲，计算激发均匀度。
46.具体地，根据步骤s210中计算得到的射频脉冲、计算该射频脉冲所使用的三维映射图和计算该射频脉冲所使用的三维激发k空间，计算激发均匀度。进一步的，步骤s210中生成的射频脉冲包括射频脉冲的幅值和射频脉冲的相位，根据三维映射图、三维激发k空间、射频脉冲的幅值和射频脉冲的相位，计算激发均匀度。
47.步骤s230，当激发均匀度小于预设值时，对用于生成射频脉冲和用于计算激发均匀度的三维映射图和三维激发k空间进行更新。
48.具体地，将步骤s220中计算得到的激发均匀度与预设的均匀度阈值进行比较，当激发均匀度小于该预设的均匀度阈值时，则说明此时生成的三维激发k空间所产生的激发均匀度不能满足需求，则对用于生成射频脉冲和用于计算激发均匀度的三维映射图和三维激发k空间进行更新。
49.进一步具体地，对用于生成射频脉冲和用于计算激发均匀度的三维映射图和三维激发k空间进行更新后，执行步骤s210。
50.步骤s240，当激发均匀度大于或等于预设值时，根据当前用于计算激发均匀度的三维激发k空间和射频脉冲，生成并行发射局部激发脉冲。
51.具体地，将步骤s220中计算得到的激发均匀度与预设的均匀度阈值进行比较，当激发均匀度大于或等于该预设的均匀度阈值时，则说明此时生成的三维激发k空间所产生的激发均匀度满足需求，则根据当前用于计算激发均匀度的三维激发k空间和射频脉冲，生成并行发射局部激发脉冲，使用并行发射的方式产生局部的激发均匀场。
52.进一步具体地，根据测试对象的三维映射图，获得该测试对象的三维整体轮廓，选择需要局部激发的部位，根据当前用于计算激发均匀度的三维激发k空间和射频脉冲，生成并行发射局部激发脉冲，使用并行发射的方式产生该需要局部激发的部位的局部的激发均匀场。
53.在本实施例中，根据三维映射图、三维激发k空间和射频脉冲，计算激发均匀度，当计算的激发均匀度小于预设值时，更新三维映射图和三维激发k空间，继续迭代生成射频脉冲，在迭代的过程中，射频脉冲的时长进一步缩短，直至计算的激发均匀度大于或等于预设值，生成并行发射局部激发脉冲，以达到预期的磁共振发射场中局部激发部位均匀程度，同
时缩短射频脉冲时长的目的。
54.在其中的一些实施例中，对用于生成射频脉冲和用于计算激发均匀度的三维映射图和三维激发k空间进行更新包括：降低三维激发k空间的稀疏度，得到更新后的三维激发k空间；对三维映射图进行平滑处理，得到更新后的三维映射图，进一步地，对三维映射图的幅值和相位进行平滑处理，得到更新后的三维映射图。
55.在其中的一些实施例中，根据测试对象的三维映射图和三维激发k空间，生成射频脉冲包括：根据三维映射图、系统矩阵和预期的激发形状，生成射频脉冲；系统矩阵根据三维激发k空间生成。
56.具体地，根据三维映射图、系统矩阵、预期的激发形状和权重矩阵，生成射频脉冲，权重矩阵根据三维映射图中测试对象的轮廓和预期的激发形状确定；这里的三维映射图中测试对象的轮廓可以是需要局部激发的部位的轮廓，这里的预期的激发形状是想要激发形成的平面形状。
57.下面通过优选实施例对本实施例进行描述和说明。
58.图3是本实施例的并行发射局部激发脉冲生成方法的优选流程图，如图3所示，该行发射局部激发脉冲生成方法包括如下步骤：
59.步骤s310，采集三维b1 map。
60.具体地，对物体进行预扫描，采集接收线圈视野内，物体三维的b1 map，获得三维b1 map的幅值与相位信息。
61.步骤s320，获得物体轮廓，选择局部激发部位。
62.具体地，根据三维b1 map，获得物体的三维整体轮廓，设置想要局部激发的部位轮廓。b1 map采集得到物体的三维整体轮廓图，获取轮廓及激发场(由射频产生)的分布信息。
63.步骤s330，设定初始三维激发k空间，构建代价函数。
64.具体地，构造的三维激发k空间与射频脉冲的代价函数如公式(1)所示。
[0065][0066]
其中，argmin(
·
)为最小值函数，b为射频脉冲，n
t
为射频脉冲的持续时间，nc为射频脉冲通道，k为最终得到的三维激发k空间，a＝iγexp(i2π(xk
x
yky zkz))为系统矩阵，由每次迭代产生的激发k空间(k
x
,ky,kz)决定，γ为旋磁比，为固定常数，s为采集到的三维b1 map，在实际迭代中需可调节三维b1 map的平滑程度，λ为正则化系数，通常使用数字8，为加权2范数，加权矩阵为w，w为权重矩阵，用于权衡激发区域与非激发区域的权重，||
·
||2为2范数。d为预期的局部激发的形状，由选定形状mask及翻折角α决定，具体地，d可以根据公式(2)求得。
[0067]
d＝mask
·
sinα
ꢀꢀ
(2)
[0068]
其中，选定形状mask指的是想要激发形成的平面形状，该形状可以为方形，也可以为圆形，也可以为任意简单凸形状，翻折角α指的是射频脉冲的翻折角，为射频脉冲固有属性。
[0069]
三维激发k空间指的是与射频脉冲同时施加的梯度的傅里叶变换。当三维激发k空间得到后，三维b1 map、系统矩阵a与射频脉冲的线性乘积为预期的激发关系。采用三维激
发k空间来进行激发，其激发效果是选定的三维激发区域内能实现较好的激发均匀场。
[0070]
步骤s340，生成射频脉冲，计算激发均匀度。
[0071]
具体地，使用共轭梯度法，迭代得到射频脉冲的幅值和相位，并计算激发均匀度。对于代价函数，使用联合优化的方式，即三维激发k空间与射频脉冲联合优化，首先根据想要局部激发的部位的三维物体轮廓和选定形状mask确定权重矩阵w，根据物体视野大小设计较长的时变梯度，从而产生点数较多的三维激发k空间，再根据三维激发k空间与代价函数，使用共轭梯度法迭代生成射频脉冲b。根据射频脉冲、三维b1 map与三维激发k空间计算激发均匀度。具体可以采用公式(3)来计算激发均匀度。
[0072][0073]
其中，m为激发均匀度，norm(
·
)为归一化函数，为2范数的平方，b为射频脉冲，n
t
为射频脉冲的持续时间，nc为射频脉冲通道，a＝iγexp(i2π(xk
x
yky zkz))为系统矩阵，由每次迭代产生的激发k空间(k
x
,ky,kz)决定，γ为旋磁比，为固定常数，s为采集到的三维b1 map，d为预期的局部激发的形状，由选定形状mask及翻折角α决定，具体地，d可以根据公式(2)求得。
[0074]
步骤s350，判断激发均匀度是否小于预设指标。若是，则执行步骤s360；若否，则执行步骤s370。
[0075]
具体地，预先设定可以接受的预期激发均匀度，用以评估预期激发效果的接受程度，若较短的局部激发脉冲与时变梯度的组合能够满足该预期均匀度的要求，则迭代停止。判断计算出的激发均匀度是否小于预设指标，若是，则通过降低三维激发k空间的稀疏度，从而降低三维激发k空间点数，同时略微平滑三维b1 map的幅值信息与相位信息，根据点数较少的三维激发k空间计算时长较短的射频脉冲，进而继续计算激发均匀度，迭代继续，射频脉冲与时变梯度可以进一步缩短。若否，则使用上次迭代中符合激发均匀度要求的三维激发k空间与射频脉冲，使用并行发射的方式产生局部的激发均匀场。
[0076]
步骤s360，稀疏三维激发k空间，平滑三维b1 map，执行步骤s340。
[0077]
具体地，实际采集到的三维b1 map在迭代过程中需要平滑近似处理，而平滑程度在迭代过程中可以不断调节。若继续迭代，则通过稀疏三维激发k空间(fov视野范围)与平滑三维b1 map，重新生成射频脉冲，并计算激发均匀度，重新与预设值比较。
[0078]
步骤s370，采用上次迭代的三维激发k空间和射频脉冲，发射三维并行发射脉冲，采用三维gre序列采集。
[0079]
具体地，采用上次迭代的三维激发k空间和射频脉冲，发射三维并行发射脉冲，采用三维gre序列(梯度回波序列，gradient recalled echo)采集。当激发均匀度大于或等于预设值时，则说明此时生成的三维激发k空间所产生的激发均匀度满足需求，则根据上次迭代的三维激发k空间和射频脉冲，生成并行发射局部激发脉冲，使用并行发射的方式产生选择的局部激发部位的局部的激发均匀场。
[0080]
在本实施例中，根据三维映射图、三维激发k空间和射频脉冲，计算激发均匀度，当计算的激发均匀度小于预设值时，更新三维映射图和三维激发k空间，继续迭代生成射频脉冲，在迭代的过程中，射频脉冲的时长进一步缩短，直至计算的激发均匀度大于或等于预设
值，生成并行发射局部激发脉冲，以达到预期的磁共振发射场中局部激发部位均匀程度，同时缩短射频脉冲时长的目的。
[0081]
在本实施例中还提供了一种并行发射局部激发脉冲生成装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。以下所使用的术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管在以下实施例中所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
[0082]
图4是本实施例的一种并行发射局部激发脉冲生成装置的结构框图，如图4所示，该装置包括：
[0083]
生成模块410，用于根据测试对象的三维映射图和三维激发k空间，生成射频脉冲；
[0084]
计算模块420，用于根据三维映射图、三维激发k空间和射频脉冲，计算激发均匀度；
[0085]
第一执行模块430，用于当激发均匀度小于预设值时，对用于生成射频脉冲和用于计算激发均匀度的三维映射图和三维激发k空间进行更新；
[0086]
第二执行模块440，用于当激发均匀度大于或等于预设值时，根据当前用于计算激发均匀度的三维激发k空间和射频脉冲，生成并行发射局部激发脉冲。
[0087]
需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
[0088]
在本实施例中还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
[0089]
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
[0090]
可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
[0091]
s1，根据测试对象的三维映射图和三维激发k空间，生成射频脉冲；
[0092]
s2，根据三维映射图、三维激发k空间和射频脉冲，计算激发均匀度；
[0093]
s3，当激发均匀度小于预设值时，对用于生成射频脉冲和用于计算激发均匀度的三维映射图和三维激发k空间进行更新；
[0094]
s4，当激发均匀度大于或等于预设值时，根据当前用于计算激发均匀度的三维激发k空间和射频脉冲，生成并行发射局部激发脉冲。
[0095]
需要说明的是，在本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，在本实施例中不再赘述。
[0096]
此外，结合上述实施例中提供的一种并行发射局部激发脉冲生成方法，在本实施例中还可以提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种并行发射局部激发脉冲生成方法的步骤。
[0097]
应该明白的是，这里描述的具体实施例只是用来解释这个应用，而不是用来对它进行限定。根据本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在不进行创造性劳动的情况下得到的所有其它实施例，均属本技术保护范围。
[0098]
显然，附图只是本技术的一些例子或实施例，对本领域的普通技术人员来说，也可以根据这些附图将本技术适用于其他类似情况，但无需付出创造性劳动。另外，可以理解的是，尽管在此开发过程中所做的工作可能是复杂和漫长的，但是，对于本领域的普通技术人员来说，根据本技术披露的技术内容进行的某些设计、制造或生产等更改仅是常规的技术手段，不应被视为本技术公开的内容不足。
[0099]“实施例”一词在本技术中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本技术的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本领域的普通技术人员能够清楚或隐含地理解的是，本技术中描述的实施例在没有冲突的情况下，可以与其它实施例结合。
[0100]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。