專利名稱：相位敏感的液體抑制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在拍攝檢查對象的磁共振(MR)圖像時將腦脊液 的信號成分與其它的信號成分進行分離的方法。本發(fā)明特別地用于對大腦 的MR圖像拍攝中。
背景技術：
腦脊液(CSF)是一種透明無色的液體，其充滿了腦室和脊髓通道 (Riickenmarkskanal)并且保護大腦和脊髓免受沖擊，以及用作物質交換的 介質。腦脊液具有長的丁2弛豫時間，這在大腦的T2加權圖像中導致非常亮 的信號。大腦中的諸如多發(fā)性硬化(MS)的病變同樣也具有長的丁2弛豫時
間，使得在大腦的T2加權圖像中腦脊液的強信號會覆蓋病變組織的信號。
由于這個原因對于精確的診斷應該抑制CSF的信號分量。
為了消除CSF信號分量，公知的是，由于腦脊液的長的Ti弛豫時間， 結合長的反轉時間TI而采用IR (InversionRecovery,反轉恢復)準備脈沖 (Pr印arationspuls )。不過，該長的IR準備階段在很大程度上延長了圖像的 總獲取時間，并且導致在腦白質和腦灰質之間的對比度下降。由于該原因， 對于帶有CSF抑制的丁2加權圖像來說，采用IR準備是不可能的。
此外，在Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 8， 200, 386頁中的M. Essig et al. "Assessment of Cerebral Gliomas by a New Dark Fluid Sequence HIRE (High Intensity Reduction)"公開了，在單個的測量中利用不同的對比度拍攝 兩幅圖像，其中，對一幅圖像進行T2加權，而對另外一幅圖像進行非常強 的丁2加權。在進行了非常強的丁2加權的圖像中由于長的丁2弛豫時間幾乎 只得到了 CSF信號分量。在該方法中，將第二幅圖像用作對于腦脊液的標 準，其中，通過對兩幅圖像進行相減產生一幅CSF抑制的丁2加權圖像。不 過，因為諸如多發(fā)性硬化的病變也具有相對長的丁2時間，通過兩幅圖^^的 相減可能同樣減小了病變信號。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種方法，其中在丁2加權拍 攝時將腦脊液的信號分量與其它組織成分的信號分量進行分離。
本發(fā)明涉及一種用于在拍攝檢查對象的MR圖像時將腦脊液的信號成 分與其它的信號成分進行分離的方法。根據(jù)按照本發(fā)明的方法，利用基于 自旋回波的信號進行第一信號獲取，其中，在該第一信號獲取中腦脊液的 信號成分和其它的信號成分具有相同的相位。此外利用基于自旋回波的信 號進行第二信號獲取，在該第二信號獲取中，腦脊液的信號成分和其它的 信號成分具有相反的相位。這意味著，在自旋回波的條件下，在第一信號 獲取中兩個成分的回波具有相同的相位；而在第二信號獲取中兩個信號成 分具有相反的相位。隨后，可以在兩個信號獲取的基礎上確定具有其它信 號成分的信號以及具有被抑制的腦脊液信號成分的MR圖像。利用按照本 發(fā)明的方法，可以產生一幅如下的MR圖像該圖像基本上只包含諸如腦 白質和腦灰質的信號的其它信號成分，其中腦脊液的信號成分基本上被抑 制并且因此病變的組織結構不會被抑制。利用這兩個信號獲取，可以分離 不能通過不同的磁共振頻率來區(qū)分的、而是基本上具有相同的磁共振頻率 的組織成分(比如脂肪和水)，并且計算一幅其中抑制了一種組織成分的圖 像。
優(yōu)選地，在第一信號獲取之后以及第二信號獲取之前等待第一時間間 隔TRelaxl，該第一時間間隔小于腦脊液的L時間常數(shù)。如果按照重復時間 TR重復所述兩個信號獲取，則在第二信號獲取之后以及下一個第一信號獲 取之前等待一個時間間隔TRelax2，該時間間隔大于TRelaxl。在此，可以如下
地選擇兩個時間間隔TRe^和TRe^，使得TRe^比TRe^長3至50倍。例
如，時間間隔TRelaxl可以介于100和150 ms之間，而時間間隔TRelax2優(yōu)選 可以介于500和5000ms之間。因此，成像序列具有如下的順序第一信號 獲取、TRelaxl、第二信號獲取、TRelax2，隨后是下一個第一信號獲取。為了分 離腦脊液的相位和其它成分的相位，優(yōu)選在第一信號獲取結束時將^ 茲化反 轉，即，與極化場Bo的方向相反地取向。負責在磁場中質子的磁化的極化 場的方向通常用z給出，因此在反轉之后》茲化位于-z軸的方向上。在此， 既反轉腦脊液的磁化分量，也反轉其它的信號成分。由于腦脊液和其它組 織成分的不同的Ti時間，可以通過時間間隔TRelaxl實現(xiàn)腦脊液的^f茲化分
5量與其它組織成分的；茲化分量相反地取向。這點尤其可以如下地實現(xiàn)這
樣選擇所述第一時間間隔TRe^，使得在TRe^結束之后，腦脊液的磁化分
量還與極化場Bo的方向相反取向，而其它的信號成分的磁化分量由于更短
的T!時間已經與極化場的方向平行地取向。這樣，在第二信號獲取中在入
射自旋回波序列的HF脈沖時保持該相反的相位，從而所形成的自旋回波具 有相反的相位。
為了對信號進行優(yōu)化，在第一信號獲取結束時對磁化進行反轉之前， 可以為了反轉而釆用一個脈沖序列，其中，首先入射HF脈沖，該脈沖使得 在垂直于極化場的橫向平面中的磁化最大化，隨后將該最大化的磁化反轉 為與極化場的方向相反。為了使得橫向磁化最大化，例如可以采用具有不 同的翻轉角的兩個HF脈沖。
為了信號優(yōu)化，還可以在重聚焦脈沖的條件下，采用可變翻轉角以便 產生回波串鏈。在激勵脈沖和多個重聚焦脈沖的條件下，如在快速自旋回 波序列中常見的那樣，可以通過可變的翻轉角特別地使得腦灰質與腦白質 之間的信號差別最大化。
可以借助于兩個信號獲取和一個比例因數(shù)ccsf來計算一幅基本上僅僅 具有其它信號成分的信號分量的MR圖像，其中，該因數(shù)表示了在第二信 號獲取中腦脊液的磁化在總信號上的信號分量。測量第一信號獲取和第二
信號獲取的信號，并且可以借助于布洛赫方程確定該比例因數(shù)Cesf，從而如
果已知兩個信號強度以及比例因數(shù)ccsf，則可以計算基本上沒有csf的MR 圖像。為了減小在第二信號獲取中信號成分相對噪聲的影響，可以在重建 之前形成一個腦脊液掩模，其中僅僅考慮具有高于預定的門限值的圖像信 號的圖像點。
本發(fā)明還涉及一種MR設備，其可以如上面解釋的那樣計算其它信號 成分的以及抑制的腦脊液的MR圖像。


下面對照附圖對本發(fā)明作進一步的說明。在此，附圖中 圖1示意性地示出了一種MR設備，利用其可以實施用于將腦脊液的 信號成分與其它信號成分進行分離的方法，
圖2示出了用于分離兩個信號成分的序列圖
6圖3示出了在第一和第二信號獲取中的脈沖序列，以及圖4示出了在圖2的成像序列條件下的磁化的演變。
具體實施例方式
圖1中示出了一種MR設備IO,利用該MR設備10可以產生MR圖
像，其中可以在大腦的T2加權圖像中盡可能抑制腦脊液的信號成分。該
MR設備具有-茲體11，用于產生極化場BQ,后者例如可以在z方向上延伸。為了產生MR圖像，將置于臥榻12上的受檢人13移動至磁體11中，以便在那里例如記錄該受檢人13的大腦照片。為了產生MR圖像，設置了用于產生磁場梯度的梯度系統(tǒng)14，用于入射HF脈沖的未示出的HF系統(tǒng)，以及用于檢測通過入射HF脈沖所感應的信號的線圏。在用來控制MIU全查的流程的控制單元15中，設置了脈沖序列控制單元16、圖像計算機17、儲存器18以及帶有操作元件20的顯示器19。用于通過入射HF脈沖以及切換定位所檢測的信號的梯度來產生MR圖像的MR設備的一般工作方式，對于本領域技術人員來說是公知的并且不作進一步地解釋。為了清楚起見，僅僅進一步地解釋對于理解本發(fā)明來說是重要的元件。
控制單元15還具有計算單元21,借助于后者可以計算MR圖像，在該MR圖像中基本上抑制了腦脊液的信號成分，而存在其它的信號成分。結合圖2至4進一步描述如何產生這種MR圖^f象。
在圖2中示意性地示出了用來實現(xiàn)在腦白質和腦灰質之間具有良好信號對比度的大腦MR圖像的脈沖序列，其中，在丁2加權的序列條件下腦脊液的信號分量被最小化。用于成像的成像序列是一種在一個測量內部帶有兩個獲取的快速自旋回波序列。第一獲取的脈沖序列方案具有激勵22,其例如可以是對自旋的非選擇性的激勵。在用于自旋回波序列的激勵之后，即在90。脈沖之后，跟隨著用于激勵自旋回波的重聚焦脈沖序列23,其后是反轉或者說重建脈沖序列(Wiederherstellungspulsfolge) 24，其中，在將磁化反轉為與極化場B。的方向相反之前，首先在橫向平面中使得在重聚焦脈沖序列之后的其余磁化最大化。在時間間隔TRe^之后跟隨著獲取2，其與獲取1對應地具有同樣的激勵22、重聚焦脈沖序列23和反轉24。在該脈沖序列按照重復時間TR被重復之前，在第二獲取結束之后進行第二時間間隔TRelax2,該第二時間間隔TRe^2顯著地大于時間間隔TRelaxl。將結合圖3更詳細地描述兩個獲取1和2的脈沖序列。在90。激勵脈沖(其在所示出的 例子中是沿著x軸的非選擇性的激勵脈沖)之后跟隨著重聚焦脈沖c^,y至 aN，y,它們分別相距時間間隔ESP。在此，90。激勵脈沖與第一重聚焦脈沖 a &之間的距離是ESP/2。正如從示意性地表示翻轉角的條形的大小中看出 的那樣，開始時采用大的翻轉角，例如超過80。，其中在少于5個HF脈沖 之后釆用20。至25。的翻轉角。隨后，翻轉角連續(xù)地上升，其中，最后采用 具有HF脈沖h,y、 p2，y以及最終的反轉脈沖的反轉脈沖序列。利用兩個脈沖 (3,和P2使得在橫向平面中的磁化最大化，隨后利用最終的90。脈沖將其反轉 為與極化場的方向相反。通過在圖3中示出的脈沖序列，可以使得在腦白 質和腦灰質之間的信號對比度最大化?？梢匀缦碌赜嬎惴崔D脈沖序列(3!和 卩2的首先的兩個脈沖的翻轉角
H匿c。W2-""， "=/，2 ( 1 )
;t = J_cos-if^] (2)
其中，(3謹是針對體內的能量儲備(Energiedeposition)以及HF電壓所選擇
的最大的角度。例如，Pmax可以為160。。方程(2)中的(XL,y在此是在反轉
脈沖序列開始之前最后的HF脈沖的翻轉角。
在該長的重聚焦脈沖序列內部，腦脊液的橫向磁化由于長的丁2弛豫時 間而極其緩慢地弛豫，而其余的腦組織的橫向》茲化則相對迅速地弛豫，這 導致了腦脊液相對于大腦中其它組織成分的較大的信號。
在圖4中示出了在脈沖序列的過程中腦脊液的磁化以及其余組織成分 的i茲化。在圖4a至4f中示出的;茲化對應于在圖2中字母a至f所對應的時 刻。
實線箭頭示出了腦脊液的磁化，而虛線箭頭示出了其它的組織成分， 即，非腦脊液。如在圖4a中可以看出的那樣，在測量開始之前，腦脊液的 磁化以及其余組織成分的；茲化沿著與極化場平行的z軸取向。如在圖4b中 可以看出的那樣，在時刻b重聚焦脈沖序列結束時4企測到》茲化。通過重聚 焦脈沖序列對于兩個信號成分產生了沿著y軸的回波，其中，由于腦脊液 的較長的T2時間，腦脊液的/P茲化比其余組織成分的；茲化更多地存在。在時 刻c,通過反轉脈沖序列使得兩個;茲化分量沿著-z方向取向。在該反轉之后， 兩個磁化分量(即，腦脊液的磁化以及其余組織成分的》茲化)按照l弛豫時間常數(shù)而弛豫，返回到起始狀態(tài)。此時這樣選擇時間間隔TRe,w,使得腦
脊液的^F茲化在下一個90。激勵脈沖之前在時刻d還沿著與z軸相反的方向延 伸，而由于較短的Ti時間在正的z軸方向上再次出現(xiàn)了其余組織的較小的 磁化分量。通過該反轉以及隨后的第一時間間隔TRelaxl可以將腦脊液的》茲化 以及其余信號成分相互分離。通過隨后的第二獲取(其與第一獲取相同)， 在90。激勵脈沖和重聚焦脈沖之后，分別產生沿著-y軸的對于腦脊液的回 波，而對于其余的信號成分則產生沿著正的y軸的較小的回波信號，如在 圖4e中可以看出的那樣。這意味著，在第二重聚焦脈沖序列的條件下分別 產生了具有相反的相位的回波。通過隨后90。反轉脈沖，CSF磁化再次沿著 正的z軸取向，而其余的》茲化沿著負的z軸取向。通過插入具有在500和 5000ms之間的時間間隔的時間間隔TRelax2，可以將總》茲化再次弛豫回到正 的z軸。下面，解釋這樣的圖像的計算，該圖像基本上僅僅具有其它信號成 分的信號分量，而不具有腦脊液的信號分量。在考慮獲取1和2中相反的 相位演變的條件下，可以如下地表達第一獲取中的信號強度h以及第二獲 取中的信號強度12:
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中，W是腦脊液的信號強度，In。r^f是其余信號成分的信號強度，而Ccsf 和C—csf是比例因數(shù)，在第二獲取中的信號強度按照這些比例因數(shù)相對于第
一獲取分別減少。因為如在圖4d中可以看出的那樣，Cn。n-crf由于kiirCeren 弛豫時間而遠小于cesf,所以方程(5)可以被如下地描述<formula>formula see original document page 9</formula>
現(xiàn)在可以借助于布洛赫方程利用測量參數(shù)來求解比例因數(shù)ccsf:<formula>formula see original document page 9</formula>
其中，My，f是在第一獲取結束時CSf的縱向磁化，而Mz,2,f是在第二獲取結
束時csf的縱向磁化。
不過，因為信號12具有高的CSF信號分量以及極其低的非CSF信號々 量，方程(6)形成了腦組織的一幅富含噪聲的圖像，因為其它的信號成^由于較短的T2時間而僅具有極其少的信號分量。為了避免方程(6 )放大圖 像的噪聲，可以通過建立門限值來減小12中的噪聲。例如，可以產生CSF 掩模，在該掩膜中，僅僅考慮在12中具有大于門限值的信號分量的圖像點。 將12中的其它圖像點設置為0。由此，方程(6)可以被如下地描述
其中，b是二元的CSF掩模，用于舍棄12中具有極小信號分量的圖像點。 如從方程(8)中可以看出的那樣，可以借助于第一信號獲取的信號、
借助于第二信號獲取的信號強度以及借助于計算的比例因數(shù)Ccsf來計算一幅
考慮其它信號成分的強度的圖像，其中，抑制了腦脊液的信號。
本發(fā)明的優(yōu)點是沒有采用反轉恢復技術，由此相對于常規(guī)的反轉恢復 方法減少了總的拍攝時間。此外相對于利用通常的反轉恢復方法產生的圖
像達到了圖像中非常好的丁2對比度。另一個重要的優(yōu)點在于，沒有抑制病
變組織以及多發(fā)性硬化，因為既采用了相位信息、又采用了絕對值信息。 此外，可以更好地抑制諸如脂肪、血液、肝臟等的背景信號，減小入射的
HF功率，以及實現(xiàn)一種對于在成像中釆用的磁場梯度不敏感的丁2加權。當 要互相分離地顯示具有不同的T！和T2時間的不同組織成分時，總是可以采 用本發(fā)明。為了實現(xiàn)在時間間隔TRew之后的相反相位，不同的T!時間尤 其是必要的。
權利要求
1.一種用于在拍攝檢查對象的磁共振圖像時將腦脊液的信號成分與其它信號成分進行分離的方法，具有如下步驟-利用基于自旋回波的信號進行第一信號獲取，其中，腦脊液的信號成分和其它的信號成分具有相同的相位，-利用基于自旋回波的信號進行第二信號獲取，其中，腦脊液的信號成分和其它的信號成分具有相反的相位，其中，在兩個信號獲取的基礎上確定具有其它信號成分的信號的磁共振圖像，在該磁共振圖像中腦脊液的信號成分基本上被抑制。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在第一信號獲取之后以 及第二信號獲取之前等待第一時間間隔TRelaxl,該第一時間間隔小于腦脊液 的T,時間常數(shù)。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，按照重復時間TR 重復所述兩個信號獲取，其中，在第二信號獲取之后以及下一個第一信號 獲取之前等待一個時間間隔TRelax2，該時間間隔大于TRelaxl。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，TRe^2比T^ax,長3至50倍。
5. 根據(jù)利要求1所述的方法，其特征在于，在第一信號獲取結束時的 i茲化被反轉為與極化場BQ的方向相反。
6. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，采用重聚焦 脈沖，以便產生多個具有可變翻轉角的回波信號。
7. 根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，通過HF脈沖序列 反轉所述磁化，其中，這樣入射該HF脈沖序列的HF脈沖首先使得在橫 向平面中的磁化最大化，隨后將該最大化的磁化反轉。
8. 根據(jù)權利要求5至7中任一項所述的方法，其特征在于，如下地選擇所述第一時間間隔TRe^:在TRe^結束之后，腦脊液的磁化分量還與極化場的方向相反取向，而其它信號成分的;茲化分量已經與極化場Bo的方向 平行地取向。
9. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在第一信號 獲取、第二信號獲取中的信號以及比例因數(shù)c (csf)的基礎上計算帶有其它信號成分的磁共振圖像，該比例因數(shù)表示了在第二信號獲取中腦脊液的磁 化在總信號上的信號分量。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，借助于布洛赫方程確定 所述比例因數(shù)c (csf)。
11. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在第二信號 獲取的信號中，僅僅考慮其信號大于預定門限值的圖像點。
12. —種用于產生磁共振圖像的磁共振設備，在該磁共振圖像中，將腦 脊液的信號成分與其它信號成分進行分離，包括-圖像獲取單元(16, 17)，用于利用基于自旋回波的信號實施第一信 號獲取，其中腦脊液的信號成分和其它信號成分具有相同的相位，以及用 于利用基于自旋回波的信號實施第二信號獲取，其中腦脊液的信號成分和 其它信號成分具有相反的相位，_計算單元(21)，其在兩個信號獲取的基礎上確定具有其它信號成分 的信號的磁共振圖像，其中，在該磁共振圖像中腦脊液的信號成分基本上 4皮水P制。
全文摘要
本發(fā)明涉及相位敏感的液體抑制。本發(fā)明涉及一種用于在拍攝檢查對象的MR圖像時將腦脊液的信號成分與其它的信號成分進行分離的方法，具有如下步驟利用基于自旋回波的信號進行第一信號獲取，其中，腦脊液的信號成分和其它的信號成分具有相同的相位；利用基于自旋回波的信號進行第二信號獲取，其中，腦脊液的信號成分和其它的信號成分具有相反的相位，其中，在兩個信號獲取的基礎上確定具有其它信號成分的信號的MR圖像，在該MR圖像中腦脊液的信號成分基本上被抑制。
文檔編號A61B5/055GK101664309SQ200910166699
公開日2010年3月10日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權日2008年9月5日
發(fā)明者樸宰奭 申請人:西門子公司