CN106814339B - 相位信息获取方法、系统及磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相位信息获取方法、系统及磁共振成像系统。其中，方法包括：测量所有接收通道在第一频率下的相位值和在第二频率下的相位值；针对每个接收通道，计算所述接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差；针对任一接收通道，根据所述接收通道的所述相位差以及一参考通道的对应相位差、第一频率与第二频率的频率差、目标频率、以及所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值，计算得到所述接收通道在所述目标频率下的相位值。本发明中提供的技术方案，能够提高相位信息的测量效率及测量准确率。

Description

相位信息获取方法、系统及磁共振成像系统

技术领域

本发明涉及相位测量领域，特别是一种具有多接收通道的接收系统的相位信息获取方法、系统及磁共振成像系统。

背景技术

在一些测量系统中，如磁共振成像(MRI)系统中，常需要获取接收通道的相位信息，以便应用于一些相位敏感的应用或技术中。例如，MRI本地线圈的数字模式矩阵技术。在这种技术中，由于线圈通道较多，而接收通道较少，因此为了在有限的通道条件下获得更多的有用信息，就需要对信号进行合成。例如，把N1个线圈通道合成一个主要的信号，把N2个线圈通道合成一个次主要的信号，把N3个线圈通道合成一个次要的信号等。有些信号合成过程采用硬件信号实现，有些信号合成过程采用数字信号实现，当采用数字信号合成时，就需要获取相位信息以对多个接收通道进行相位校准。

目前在获取相位信息时，通常是针对来自信号源的信号，通过测量不同接收通道的接收信号的相位来得到各通道的相位信息，且只能得到所测量频率的相位信息，例如，若想得到第一频率信号的相位信息，则需要信号源发送第一频率的信号；若想得到第二频率信号的相位信息，则需要信号源发送第二频率的信号；若想得到第三频率信号的相位信息，则需要信号源发送第三频率的信号，依次类推。此外，这种单一信号源随时间和频率产生的频率漂移将会对测量结果产生不利影响。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面提出了一种相位信息获取方法，另一方面提出了一种相位信息获取系统及磁共振成像系统，用以提高相位信息的测量效率及测量准确率。

本发明中提出的一种相位信息获取方法，包括：

测量所有接收通道在第一频率下的相位值和在第二频率下的相位值；

针对每个接收通道，计算所述接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差；

针对任一接收通道，根据所述接收通道的所述相位差以及一参考通道的对应相位差、第一频率与第二频率的频率差、目标频率、以及所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值，计算得到所述接收通道在所述目标频率下的相位值。

在一个实施方式中，所述参考通道为在所有接收通道中预先确定的任一接收通道；所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值为一推定值。

在一个实施方式中，所述接收通道在所述目标频率下的相位值根据下述两个公式二者之一得到：

其中，f₁为第一频率，f₂为第二频率，f为目标频率，c_r为参考通道，c_i为所有接收通道中除参考通道之外的任一接收通道，为接收通道在所述目标频率下的相位值，为参考通道在所述目标频率下所确定的相位值，为接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差，为参考通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差。

在一个实施方式中，所述参考通道为一专用参考通道；所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值通过计算得到或测量得到。

在一个实施方式中，所述接收通道在所述目标频率下的相位值根据下述公式得到：

其中，f₁为第一频率，f₂为第二频率，f为目标频率，c_r为参考通道，c_i为所有接收通道中任一接收通道，为接收通道在所述目标频率下的相位值，为接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差，为参考通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差，L为射频电缆的长度，c为真空电磁波，ε为射频电缆的介电常数。

本发明提出的一种相位信息获取系统，包括：

一相位测量模块，用于测量所有接收通道在第一频率下的相位值和在第二频率下的相位值；

一相位差计算模块，用于针对每个接收通道，计算所述接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差；和

一目标相位计算模块，用于针对任一接收通道，根据所述接收通道的所述相位差以及一参考通道的对应相位差、所述第一频率与所述第二频率的频率差、一目标频率、以及所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值，计算得到所述接收通道在所述目标频率下的相位值。

在一个实施方式中，所述参考通道为在所有接收通道中预先确定的任一接收通道；所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值为一推定值。

在一个实施方式中，所述目标相位计算模块根据下述两个公式二者之一计算得到所述接收通道在所述目标频率下的相位值：

其中，f₁为第一频率，f₂为第二频率，f为目标频率，c_r为参考通道，c_i为所有接收通道中除参考通道之外的任一接收通道，为接收通道在所述目标频率下的相位值，为参考通道在所述目标频率下所确定的相位值，为接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差，为参考通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差。

在一个实施方式中，所述参考通道为一专用参考通道；所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值通过计算得到或测量得到。

在一个实施方式中，所述目标相位计算模块根据下述公式计算得到所述接收通道在所述目标频率下的相位值：

其中，f₁为第一频率，f₂为第二频率，f为目标频率，c_r为参考通道，c_i为所有接收通道中任一接收通道，为接收通道在所述目标频率下的相位值，为接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差，为参考通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差，L为射频电缆的长度，c为真空电磁波，ε为射频电缆的介电常数。

本发明提出的一种磁共振成像系统，包括上述任一实现形式的相位信息获取系统。

从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中通过测量每个接收通道在两个不同频率下相位值的相位差，进而根据推导出的各接收通道与参考通道之间的相位关系，可以得到任一接收通道在一目标频率下的相位值与所述接收通道的所述相位差以及预先确定的一参考通道的对应相位差、所述第一频率与所述第二频率的频率差、一目标频率、以及所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值的关系式，根据该关系式，便可得到任一接收通道在一目标频率下的相位值。从而可以在得到两个不同频率下的相位值之后，对于其它频率下的相位值可直接计算得到，而无需再次进行信号的发送与相位的测量，提高了获取相位信息的效率。此外，由于上述关系式，采用的是两个不同频率之间的相位做差的方式进行的计算，因此可消除单一信号源随时间和频率产生的频率漂移对计算结果的影响。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本发明实施例中一种相位信息获取方法的示例性流程图。

图2为本发明实施例中一种相位信息获取系统的示例性结构图。

其中，附图标记如下：

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

图1为本发明实施例中一种相位信息获取方法的示例性流程图。如图1所示，该方法可包括如下步骤：

步骤101，接收第一频率的信号和第二频率的信号，并测量所有接收通道在第一频率下的相位值和在第二频率下的相位值。

本文中所提到的频率可以为角频率。

在一个实施方式中，信号源(如信号发生器)可同时发送第一频率的信号和第二频率的信号，相应地，本步骤中可测量得到接收系统所有接收通道在第一频率下的相位值和在第二频率下的相位值。

或者，在另一个实施方式中，信号源也可以分时发送第一频率的信号和第二频率的信号，例如信号源首先发送第一频率的信号，则本步骤中先测量得到接收系统所有接收通道在第一频率下的相位值；之后信号源发送第二频率的信号，则再测量得到接收系统所有接收通道在第二频率下的相位值。

上述具体实现方式可根据信号源是单发送通道还是多发送通道的情况而定。

本步骤中，假设第一频率表示为f₁，第二频率表示为f₂，接收通道表示为c₁、c₂、……、c_n，则各接收通道在第一频率下的相位值可分别表示为各接收通道在第二频率下的相位值可分别表示为

步骤102，针对每个接收通道，计算所述接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差。

本步骤中，针对步骤101中得到的各接收通道在第一频率f₁信号下的相位值和第二频率f₂信号下的相位值，可得到各接收通道的相位差分别为

步骤103，针对任一接收通道，根据所述接收通道的所述相位差以及一参考通道的对应相位差、所述第一频率与所述第二频率的频率差、一目标频率、以及所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值，计算得到所述接收通道在所述目标频率下的相位值。

本步骤中，参考通道可以有不同的确定方式。下面仅列举其中两种：

第一种：该参考通道可以为在所有接收通道中预先确定的任意一个接收通道，则该参考通道的对应相位差可通过上述步骤101和步骤102得到，但参考通道在所述目标频率下所确定的相位值则可以为一个设定值或者说推定值，基于这种情况计算得到的任一非参考通道在所述目标频率下的相位值时，得到的是各接收通道之间在目标频率下的相对相位值。

本实施例中，考虑到一接收通道的测量相位可以表示为其中，T为信号从信号源传输到接收系统的传输时间，为信号的初始相位；因此有：

相应地，

假设预先确定接收通道c₂为参考通道，则接收通道c₁与该参考通道之间的关系有：

则接收通道c₁在目标频率f下的相位值可以写为：

相应地，若参考通道记为c_r，则所有接收通道中除参考通道之外的任一接收通道c_i在目标频率f下的相位值可以写为：

其中，参考通道c_r在所述目标频率f下所确定的相位值可以为一个设定值，例如可以为0。

此外，如果考虑相位折叠，则上述式(5)可以写为：

其中，k为整数；通过更多的频率点测量，可得到k的取值。

在上述第一种参考通道确定方式中，步骤103中接收通道在目标频率下的相位值可根据上述公式(5)或(6)计算得到。

第二种：该参考通道可以为专门设计的一个参考通道，简称专用参考通道，则该参考通道在任一目标频率下的相位值都可以计算得到或测量得到，且该参考通道的对应相位差同样可通过上述步骤101和步骤102得到，基于这种情况计算得到的任一非参考通道在所述目标频率下的相位值时，不仅可得到各接收通道之间在目标频率下的相对相位值，且可得到各接收通道在目标频率下的绝对相位值。

例如，可利用一个固定长度的射频电缆直接连接在信号源与一个接收通道之间作为参考通道，此时，对于该参考通道，信号从信号源传输到该接收通道的传输时间T_r可以直接计算得到，即：

其中，L为射频电缆的长度，c为真空电磁波，ε为射频电缆的介电常数。

则上述式(6)可以写为：

其中， 和可通过步骤101测量得到。

在上述第二种参考通道确定方式中，步骤103中接收通道在目标频率下的相位值可根据上述公式(8)计算得到。

下述为本发明系统实施例，可以用于执行本发明对应的方法实施例。对于本发明系统实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例中的描述。

图2为本发明实施例中一种相位信息获取系统的示例性结构图。如图2所示，该系统可包括：相位测量模块201、相位差计算模块202和目标相位计算模块203。

其中，相位测量模块201用于测量所有接收通道在第一频率下的相位值和在第二频率下的相位值。

相位差计算模块202用于针对每个接收通道，计算所述接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差。

目标相位计算模块203用于针对任一接收通道，根据所述接收通道的所述相位差以及一参考通道的对应相位差、所述第一频率与所述第二频率的频率差、一目标频率、以及所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值，计算得到所述接收通道在所述目标频率下的相位值。

在一个实施方式中，所述参考通道可以为在所有接收通道中预先确定的任意一个接收通道，则该参考通道的对应相位差可通过上述步骤101和步骤102得到，但参考通道在所述目标频率下所确定的相位值则可以为一个设定值，基于这种情况计算得到的任一非参考通道在所述目标频率下的相位值时，得到的是各接收通道之间在目标频率下的相对相位值。

在另一个实施方式中，所述参考通道可以为专门设计的一个参考通道，简称专用参考通道，则该参考通道在任一目标频率下的相位值都可以计算得到或测量得到，且该参考通道的对应相位差同样可通过上述步骤101和步骤102得到，基于这种情况计算得到的任一非参考通道在所述目标频率下的相位值时，不仅可得到各接收通道之间在目标频率下的相对相位值，且可得到各接收通道在目标频率下的绝对相位值。

本发明实施例中的磁共振成像系统可包括上述任一实现形式的相位信息获取系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种相位信息获取方法，包括：

测量所有接收通道在第一频率下的相位值和在第二频率下的相位值；

针对每个接收通道，计算所述接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差；

针对任一接收通道，根据所述接收通道的所述相位差以及一参考通道的对应相位差、第一频率与第二频率的频率差、目标频率、以及所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值，计算得到所述接收通道在所述目标频率下的相位值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考通道为在所有接收通道中预先确定的任一接收通道；所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值为一推定值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收通道在所述目标频率下的相位值根据下述两个公式二者之一得到：

和

其中，f₁为第一频率，f₂为第二频率，f为目标频率，c_r为参考通道，c_i为所有接收通道中除参考通道之外的任一接收通道，为接收通道在所述目标频率下的相位值，为参考通道在所述目标频率下所确定的相位值，为接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差，为参考通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考通道为一专用参考通道；所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值通过计算得到或测量得到。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收通道在所述目标频率下的相位值根据下述公式得到：

其中，

其中，f₁为第一频率，f₂为第二频率，f为目标频率，c_r为参考通道，c_i为所有接收通道中任一接收通道，为接收通道在所述目标频率下的相位值，为接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差，为参考通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差，L为射频电缆的长度，c为真空电磁波，ε为射频电缆的介电常数。

6.一种相位信息获取系统，包括：

一相位测量模块，用于测量所有接收通道在第一频率下的相位值和在第二频率下的相位值；

一相位差计算模块，用于针对每个接收通道，计算所述接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差；和

一目标相位计算模块，用于针对任一接收通道，根据所述接收通道的所述相位差以及一参考通道的对应相位差、所述第一频率与所述第二频率的频率差、一目标频率、以及所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值，计算得到所述接收通道在所述目标频率下的相位值。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述参考通道为在所有接收通道中预先确定的任一接收通道；所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值为一推定值。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述目标相位计算模块根据下述两个公式二者之一计算得到所述接收通道在所述目标频率下的相位值：

和

其中，f₁为第一频率，f₂为第二频率，f为目标频率，c_r为参考通道，c_i为所有接收通道中除参考通道之外的任一接收通道，为接收通道在所述目标频率下的相位值，为参考通道在所述目标频率下所确定的相位值，为接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差，为参考通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述参考通道为一专用参考通道；所述参考通道在所述目标频率下所确定的相位值通过计算得到或测量得到。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述目标相位计算模块根据下述公式计算得到所述接收通道在所述目标频率下的相位值：

其中，

其中，f₁为第一频率，f₂为第二频率，f为目标频率，c_r为参考通道，c_i为所有接收通道中任一接收通道，为接收通道在所述目标频率下的相位值，为接收通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差，为参考通道在第一频率下的相位值和第二频率下的相位值的相位差，L为射频电缆的长度，c为真空电磁波，ε为射频电缆的介电常数。

11.一种磁共振成像系统，包括如权利要求6至10中任一项所述的相位信息获取系统。