專(zhuān)利名稱(chēng)：多重回波成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多重回波成像方法，通過(guò)使用多個(gè)高頻脈沖的磁共振方式實(shí)現(xiàn)，所述高頻脈沖包括一個(gè)高頻激發(fā)脈沖和多個(gè)接續(xù)其后的高頻再調(diào)焦脈沖，其中在每?jī)蓚€(gè)所述高頻再調(diào)焦脈沖之間至少產(chǎn)生兩個(gè)相位編碼梯度脈沖。
基于磁共振信號(hào)(MR信號(hào))的成像技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，用于產(chǎn)生目標(biāo)區(qū)域的圖像數(shù)組。為此要將被檢查的區(qū)域定位在診斷用磁共振儀(MR儀)的高度均勻的磁場(chǎng)內(nèi)。磁共振信號(hào)的激發(fā)是通過(guò)高頻激發(fā)脈沖實(shí)現(xiàn)的，其頻率通過(guò)拉莫爾頻率確定。完成了激發(fā)以及采取了再調(diào)焦措施、例如一種高頻再調(diào)焦脈沖之后，對(duì)磁共振信號(hào)進(jìn)行接收，其強(qiáng)度與激發(fā)的粒子密度成正比。在多重回波成像方法中，通過(guò)在一次性激發(fā)后重復(fù)進(jìn)行的再調(diào)焦措施，接收其他的磁共振信號(hào)。所述磁共振信號(hào)的位置編碼通過(guò)附加的磁梯度場(chǎng)得到，該梯度場(chǎng)按照不同的位置改變磁共振信號(hào)的頻率和相位。
然而，多重回波成像方法相對(duì)于非理想磁共振儀具有較高的靈敏度。因此對(duì)設(shè)備技術(shù)提出的嚴(yán)格要求也涉及梯度系統(tǒng)的“磁場(chǎng)純度”，因?yàn)樘荻认到y(tǒng)除了產(chǎn)生所希望的有效磁場(chǎng)外，還總是產(chǎn)生不希望的時(shí)間動(dòng)態(tài)干擾磁場(chǎng)。后者會(huì)造成MR信號(hào)的相位誤差，對(duì)圖像質(zhì)量造成各種影響。所述相位誤差會(huì)導(dǎo)致干涉，使信號(hào)不再呈結(jié)構(gòu)化疊加，而是非結(jié)構(gòu)化疊加。這種現(xiàn)象例如會(huì)造成圖像中與位置相關(guān)的信號(hào)丟失。此外還會(huì)出現(xiàn)所謂的幻像，它是由于不同回波信號(hào)的干擾的不一致性產(chǎn)生的，并作用于圖像數(shù)組。
以上所述時(shí)間動(dòng)態(tài)干擾磁場(chǎng)的產(chǎn)生可歸納出多種原因，例如各種方式的渦流干擾和滯后效應(yīng)以及與此相關(guān)的剩磁磁化作用。
一種上述類(lèi)型的多重回波成像方法公開(kāi)在美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)US 5729139中。其中所述的方法可防止渦流和剩磁磁化對(duì)圖像質(zhì)量的影響。為此在接收到磁共振信號(hào)后，產(chǎn)生一個(gè)處在相位編碼方向上的修正復(fù)位梯度。所述復(fù)位梯度由一個(gè)具有相反極性的梯度分量和一個(gè)前置相位編碼梯度的梯度時(shí)間面積的對(duì)應(yīng)數(shù)值以及一個(gè)修正渦流或剩磁磁化影響的校正分量組成，所述渦流或剩磁磁化是由于前置相位編碼梯度造成的。該方法的缺點(diǎn)是，干擾分量必須是已知的。關(guān)于干擾量的附加信息應(yīng)當(dāng)在圖像生成開(kāi)始之前測(cè)定。為此所需的時(shí)間將使測(cè)定圖像數(shù)據(jù)本身所需的時(shí)間減少。
在美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)US 6043656中公開(kāi)了一種具有梯度補(bǔ)償系統(tǒng)的MR成像方法，它同樣可補(bǔ)償剩磁磁化。所述梯度補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)成像梯度脈沖附加復(fù)位梯度脈沖，使得剩磁磁化保持在一個(gè)恒定的數(shù)值上。所述復(fù)位梯度脈沖或者在每個(gè)成像梯度之后附加，或者僅在成像梯度脈沖具有不同于所選擇的剩磁磁化的極性時(shí)才附加。這樣可減小圖像變形效應(yīng)。但是該方法對(duì)脈沖頻率的擴(kuò)展構(gòu)成限制，因?yàn)閷?duì)附加脈沖必須提供相應(yīng)的時(shí)間。
在歐洲專(zhuān)利文獻(xiàn)EP 0752596A中也公開(kāi)了一種MR成像方法，其中梯度附加脈沖與成像所需的梯度脈沖相關(guān)，以將剩磁磁化重調(diào)到零。但是其中并沒(méi)有談到多重回波序列。
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種多重回波成像方法，該方法無(wú)需延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間即可降低由于剩磁磁化造成的圖像變形效應(yīng)。
以上任務(wù)的解決方法是，在所述高頻激發(fā)脈沖和第一高頻再調(diào)焦脈沖之間至少產(chǎn)生兩個(gè)補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖。通過(guò)該方法對(duì)作為干擾磁場(chǎng)的剩磁磁化對(duì)回波路徑造成的影響是這樣處理的，即使非結(jié)構(gòu)化干擾造成的信號(hào)消失至少在具有高強(qiáng)度信號(hào)的回波路徑上不會(huì)出現(xiàn)。在高頻激發(fā)脈沖和第一高頻再調(diào)焦脈沖之間附加的梯度脈沖不會(huì)使序列特性，例如重復(fù)時(shí)間、回波時(shí)間、分層數(shù)量等方面的特性劣化。對(duì)于補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖的測(cè)量，不需要知道干擾的大小，所以也不需要在正式測(cè)量之前確定干擾的大小。
根據(jù)本發(fā)明的有利的實(shí)施方式，可以容易地確定所述補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖的幅值，它等于接續(xù)其后的相位編碼梯度脈沖的幅值。
根據(jù)本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式，其特征是，所述補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖之間的時(shí)間間隔相當(dāng)于接續(xù)其后的相位編碼梯度脈沖之間的時(shí)間間隔的一半。由此可以實(shí)現(xiàn)，在高頻激發(fā)脈沖和第一高頻再調(diào)焦脈沖之間產(chǎn)生的相位誤差只有最大相位誤差的一半。所述最大相位誤差出現(xiàn)在第一高頻再調(diào)焦脈沖和第二高頻再調(diào)焦脈沖之間。
如以下將要更準(zhǔn)確地描述那樣，可將對(duì)圖像質(zhì)量有決定性影響的回波路徑的相位誤差的差別設(shè)定在最小程度，從而大大減小干擾信號(hào)的干涉。
與剩磁效應(yīng)無(wú)關(guān)，還有類(lèi)似的由于所謂的麥克斯韋爾能級(jí)(平方梯度能級(jí))對(duì)圖像質(zhì)量造成的影響。為了避免由此形成的干擾，在另一種有利的實(shí)施方式中，所述補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖的脈沖寬度相當(dāng)于接續(xù)其后的兩個(gè)相位編碼梯度脈沖的脈沖寬度的一半。
根據(jù)本發(fā)明的另一種特別有利的實(shí)施方式，所述相位編碼梯度脈沖的脈沖寬度在各個(gè)高頻再調(diào)焦脈沖之間變化，其中的脈沖幅值基本相同。由此特別是可以避免較高的剩磁干擾磁場(chǎng)。所述脈沖寬度和脈沖幅值是這樣選擇的，梯度脈沖的時(shí)間積分相對(duì)于未加補(bǔ)償?shù)脑夹蛄斜３植蛔儭?br> 根據(jù)本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式，其特征是，所述相位編碼梯度脈沖在高頻脈沖之間分別具有一個(gè)時(shí)間積分值，該值等于相應(yīng)高頻脈沖之間的干擾磁場(chǎng)的符號(hào)相反的時(shí)間積分值。干擾磁場(chǎng)的大小在這種特定的實(shí)施方式中必須是已知的，或者可被測(cè)定，但是所進(jìn)行的補(bǔ)償幾乎是理想的。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)在以下結(jié)合附圖對(duì)四種實(shí)施方式的描述中給出，其中

圖1A至圖1E表示按照現(xiàn)有技術(shù)，具有七個(gè)回波和單調(diào)k空間分布的渦流旋轉(zhuǎn)回波序列的時(shí)間圖，圖2A至圖2B表示圖1所示的渦流旋轉(zhuǎn)回波序列的理想回波路徑的相位時(shí)間圖，渦流旋轉(zhuǎn)回波序列向第四個(gè)回波提供信號(hào)，圖3A至圖3C表示圖1所示的渦流旋轉(zhuǎn)回波序列受到剩磁殘留磁場(chǎng)干擾的相位時(shí)間圖，圖4A至圖4C表示一個(gè)修正的渦流旋轉(zhuǎn)回波序列的第一實(shí)施方式的時(shí)間圖，具有在高頻激發(fā)脈沖和高頻再調(diào)焦脈沖之間附加的補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖，圖5A至圖5C表示一個(gè)修正的渦流旋轉(zhuǎn)回波序列的第二實(shí)施方式，它基于圖4A至圖4C所示的渦流旋轉(zhuǎn)回波序列構(gòu)成，其中相位編碼梯度脈沖的幅值基本相等，圖6A至圖6C表示一個(gè)修正的渦流旋轉(zhuǎn)回波序列的第三實(shí)施方式，它基于圖4A至圖4C所示的渦流旋轉(zhuǎn)回波序列構(gòu)成，其中在相位編碼梯度脈沖之間的相位編碼補(bǔ)償脈沖時(shí)間相等，并與干擾磁場(chǎng)符號(hào)相反，以及圖7A至圖7C表示一個(gè)修正的渦流旋轉(zhuǎn)回波序列的第四實(shí)施方式，它基于圖4A至圖4C所示的渦流旋轉(zhuǎn)回波序列構(gòu)成，其中高頻脈沖之間的相位編碼梯度脈沖的時(shí)間積分值等于干擾磁場(chǎng)的時(shí)間積分。
圖1A至圖1E以七個(gè)回波序列為例說(shuō)明渦流旋轉(zhuǎn)回波序列的原理性構(gòu)造，其中的k空間分布具有單調(diào)上升的回波序號(hào)。在圖1A表示的時(shí)間圖中，第一個(gè)高頻脈沖100作為高頻激發(fā)脈沖在目標(biāo)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生橫向磁化，該磁化通過(guò)多個(gè)接續(xù)其后的高頻再調(diào)焦脈沖102(在本例中為7個(gè))重復(fù)進(jìn)行相位的再設(shè)定，并由此產(chǎn)生可測(cè)量的磁共振回波信號(hào)104，其時(shí)間流程如圖1C所示。單個(gè)相位編碼是通過(guò)給每個(gè)k空間分區(qū)分配相應(yīng)的磁共振回波信號(hào)104產(chǎn)生的。為此在每個(gè)高頻再調(diào)焦脈沖102之后直接用第一相位編碼梯度脈沖106設(shè)定相位編碼，在接收到磁共振回波信號(hào)104之后，所述相位編碼通過(guò)一個(gè)方向相反，大小相等的第二相位編碼梯度脈沖108重新復(fù)位。在每個(gè)高頻再調(diào)焦脈沖102之后，根據(jù)規(guī)定的k空間分布對(duì)相位進(jìn)行不同的編碼。該過(guò)程被持續(xù)重復(fù)，直到分區(qū)完全被測(cè)量數(shù)據(jù)填滿(mǎn)，并且以其整體將k空間無(wú)縫覆蓋。為完整起見(jiàn)，圖1B表示出所屬的分層選擇梯度脈沖110的時(shí)間流程，圖1D表示出所屬的頻率編碼梯度脈沖112的時(shí)間流程。
為了理解這里涉及的圖像質(zhì)量問(wèn)題，主要應(yīng)當(dāng)觀察k空間內(nèi)的傅立葉中心行。在圖1A至圖1E所示的序列實(shí)例中，中心k空間分區(qū)對(duì)應(yīng)的是第四回波。圖2A和圖2B是圖1A至圖1E所示序列的局部放大圖，從激發(fā)直至該第四回波，并且顯示出其具有所有信號(hào)分量的確切的信號(hào)生成過(guò)程。高頻脈沖100、102的持續(xù)時(shí)間以垂直線109為限。
每個(gè)高頻脈沖102都將現(xiàn)有磁化分為3個(gè)路徑，所述路徑可通過(guò)指數(shù)q＝{-1，0，+1}區(qū)分。其中的指數(shù)的含義是q＝-1具有反向相位的橫向分量q＝0縱向分量q＝+1沒(méi)有反向相位的橫向分量在使用了n個(gè)高頻脈沖102后，將有3n個(gè)磁化路徑M(q1…qi…qn) 其中qi＝{-1，0，+1}其中qi表示符合以上定義的第i個(gè)高頻脈沖102的作用。但所述3n個(gè)磁化路徑中只有以下路徑作用于第n個(gè)回波，即那些在對(duì)靜態(tài)磁場(chǎng)和脈沖讀出梯度的影響中，在回波時(shí)刻可觀察到的具有已補(bǔ)償?shù)娜?再相位平衡的路徑(橫向磁化)。
第一個(gè)回波104僅包含一個(gè)分量，即M(-1)，第二個(gè)回波104包含兩個(gè)分量，即M(-1-1)和M(0-1)。而第三個(gè)回波104則由5個(gè)分量組成，即M(-1-1-1)，M(-10-1)，M(0-1-1)，M(00-1)和M(+1-1+1)。第四個(gè)回波104則包含13個(gè)路徑，即M(-1-1-1-1)M(0-1-1-1) M(+1-1 0+1)M(-1-1 0-1)M(0-1 0-1) M(+1-1+1-1)M(-1 0-1-1)M(0 0-1-1) M(+1 0-1+1)M(-1 0 0-1)M(0 0 0-1)M(-1+1-1+1)M(0+1-1+1)圖2B所示的相位圖表示各個(gè)回波路徑113隨時(shí)間而產(chǎn)生的相位變化。在前面標(biāo)出的13個(gè)回波路徑113在第四回波104的時(shí)刻111發(fā)生結(jié)構(gòu)化干涉。第四回波104的信號(hào)強(qiáng)度相當(dāng)于所有回波強(qiáng)度的總合。橫向分量用實(shí)線表示，縱向分量用虛線表示。
這種理想情況當(dāng)然是以一種完美的MR裝置為前提的。實(shí)際的裝置由于不可避免的時(shí)間動(dòng)態(tài)干擾磁場(chǎng)作用，或多或少會(huì)與這種理想情況有所不同。試驗(yàn)表明，一種可能的和實(shí)際上會(huì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤圖像是由于梯度系統(tǒng)中所不希望的滯后效應(yīng)導(dǎo)致的。在一個(gè)梯度脈沖之后，在目標(biāo)區(qū)內(nèi)或在成像空間內(nèi)的空間磁場(chǎng)分布不能精確地返回到原始的初始狀態(tài)，而是保留一個(gè)剩磁殘留梯度。在符號(hào)交替變化的雙極脈沖序列中，所保留的殘留梯度的符號(hào)相同，并且基本上與最后的脈沖的幅值成正比。在單極性的變量脈沖中，剩磁殘留梯度基本上與該符號(hào)相同的脈沖序列中的最大脈沖幅值成正比。
造成上述現(xiàn)象的原因，例如可以歸結(jié)為極靴的材料特性。這種效應(yīng)也可能會(huì)由梯度電流的電流實(shí)際值范圍的非理想性產(chǎn)生。這里所涉及的圖像干擾和所介紹的補(bǔ)償措施并不限于這些具體原因中的某一個(gè)，而且也適用于所有在梯度脈沖后不希望產(chǎn)生的剩磁殘留磁場(chǎng)。
如圖1B和圖1D所示，分層選擇梯度110和讀出梯度112(頻率編碼梯度)的脈沖在每個(gè)高頻再調(diào)焦脈沖102之后以相同的方式重復(fù)。剩磁殘留磁場(chǎng)可產(chǎn)生一種準(zhǔn)靜態(tài)磁場(chǎng)干擾，它以相同的方式影響不同回波路徑的去/再相位平衡，并因此不產(chǎn)生信號(hào)分量之間的相對(duì)相位誤差。和相位編碼梯度脈沖106和108不同的是，各個(gè)回波104的編碼不同。接續(xù)在不同的相位編碼脈沖106和108之后的剩磁殘留磁場(chǎng)表示動(dòng)態(tài)時(shí)間干擾，它會(huì)導(dǎo)致回波路徑113之間的相位差，即非結(jié)構(gòu)化干擾，并因而造成結(jié)果圖像中的與位置相關(guān)的信號(hào)消失。
圖3C和圖2B類(lèi)似，表示具有所有構(gòu)成第四回波104的信號(hào)分量的相位圖。所表示的相位變化113是所不希望的剩磁干擾磁場(chǎng)114的結(jié)果，其時(shí)間流程如圖3B所示。所述干擾磁場(chǎng)是圖3A所示的相位編碼梯度脈沖106和108的結(jié)果。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，在相位圖中沒(méi)有考慮高頻脈沖100和102作用期間出現(xiàn)的短暫的負(fù)干擾磁場(chǎng)的影響，這種情況特別是在信號(hào)讀出時(shí)間明顯大于高頻脈沖寬度時(shí)是允許的。
單個(gè)回波路徑的累計(jì)相位誤差ψ(q1q2q3q4)是相鄰高頻脈沖i和i+1之間的、在時(shí)刻ti和ti+1產(chǎn)生的相位誤差i，i+1的線性組合。對(duì)于后者適用以下情況，即在時(shí)刻t0產(chǎn)生激發(fā)脈沖100，在時(shí)刻t1產(chǎn)生再調(diào)焦脈沖102，等等，依此類(lèi)推 其中的γ表示旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)關(guān)系，r表示在剩磁梯度方向上所觀察到的位置定位。φ＝1，2是最大相位誤差，它是在第一和第二再相位化脈沖102之間、在第一回波104過(guò)程中、由其最大相位編碼產(chǎn)生的。對(duì)于單個(gè)回波路徑的累計(jì)相位誤差ψ(q1q2q3q4)，有ψ(-1-1-1-1)＝(-1)40，1+(-1)31，2+(-1)22，3+(-1)13，4＝-(7/6)φψ(-1-1 0-1)＝(-1)30，1+(-1)21，2+(-1)12，3＝+(5/6)φψ(-1 0-1-1)＝(-1)30，1+(-1)21，2+(-1)13，4＝+(7/6)φψ(-1 0 0-1)＝(-1)20，1+(-1)11，2＝-(9/6)φψ(-1+1-1+1)＝(-1)20，1+(-1)11，2+(-1)12，3+(-1)03，4＝-(11/6)φψ(0-1-1-1)＝(-1)30，1+(-1)22，3+(-1)13，4＝+(5/6)φψ(0-1 0-1)＝(-1)20，1+(-1)12，3＝-(7/6)φψ(0 0-1-1)＝(-1)20，1+(-1)13，4＝-(5/6)φψ(0 0 0-1)＝(-1)10，1＝+(3/6)φ
ψ(0+1-1+1)＝(-1)10，1+(-1)12，3+(-1)03，4＝+(1/6)φψ(+1-1 0+1)＝(-1)10，1+(-1)11，2+(-1)02，3＝+(1/6)φψ(+1-1+1-1)＝(-1)20，1+(-1)21，2+(-1)12，3+(-1)13，4＝-(3/6)φψ(+1 0-1+1)＝(-1)10，1+(-1)11，2+(-1)03，4＝-(1/6)φ這13個(gè)回波路徑的累加相位誤差產(chǎn)生10個(gè)不同的等距數(shù)值，其中3個(gè)是雙重占用。最大的相位差為3φ。
對(duì)此可用一個(gè)數(shù)例進(jìn)一步說(shuō)明。相位編碼脈沖的最大幅值例如為8.7mT/m，矩陣大小為512×512，視場(chǎng)(FOV)為360mm。則剩磁殘留梯度的大小例如為0.05％×8.7mT/m＝4.35μTm。相位誤差φ是通過(guò)回波讀出時(shí)間23.04ms內(nèi)的作用產(chǎn)生的。在位置r＝100mm的情況下，有 并且最大相位差3φ大于450°。條狀的信號(hào)消失在距圖像中心的距離小于100mm時(shí)即會(huì)出現(xiàn)。
在能夠了解和定量描述這種圖像干擾的產(chǎn)生后，可以對(duì)下述各種序列修正措施加以介紹，這些措施可大大降低對(duì)圖像質(zhì)量的有害影響，或?qū)⑵渫耆?。所有這些措施都是要實(shí)現(xiàn)共同的目標(biāo) 累加相位ψ(q1q2q3q4)對(duì)于所有回波路徑幾乎或者完全是相同的，并且干擾性干涉至少不再出現(xiàn)在圖像區(qū)。這是通過(guò)在相位編碼梯度中插入附加脈沖實(shí)現(xiàn)的。干擾磁場(chǎng)的累積作用會(huì)使由指數(shù)(q1q2q3q4)標(biāo)出的回波路徑出現(xiàn)更少的分裂。通過(guò)適當(dāng)改變已經(jīng)存在的脈沖，可以進(jìn)一步降低剩磁干擾磁場(chǎng)的影響。
具有補(bǔ)償剩磁干擾磁場(chǎng)影響的第一個(gè)序列實(shí)例見(jiàn)圖4A至圖4C的描述。如圖4A所示，在高頻激發(fā)脈沖100和第一高頻再調(diào)焦脈沖102之間插入了兩個(gè)附加的補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖116和118。其幅值的選擇應(yīng)當(dāng)與兩個(gè)接續(xù)其后的、用于對(duì)第一回波104編碼的相位編碼梯度脈沖106和108的相等。它們之間的時(shí)間間隔120應(yīng)當(dāng)在已有序列設(shè)計(jì)允許的條件下，盡可能等于接續(xù)的相位編碼梯度脈沖106和108之間的時(shí)間間隔122的一半。由此可以實(shí)現(xiàn)，0，1＝1/21，2與該重復(fù)序列之前發(fā)出的脈沖無(wú)關(guān)。附加脈沖116、118的脈沖寬度首先是不苛刻的，只要剩磁干擾磁場(chǎng)相對(duì)相位編碼梯度磁場(chǎng)的幅值比能得到滿(mǎn)足。
但與以上所述剩磁效應(yīng)無(wú)關(guān)的，還有類(lèi)似的由所謂的麥克斯韋爾能級(jí)(平方梯度能級(jí))對(duì)圖像質(zhì)量造成的負(fù)影響。為了避免由此造成的干擾，有利地選擇附加脈沖116、118的脈沖寬度124為接續(xù)其后的用于對(duì)第一回波104編碼的脈沖106、108的脈沖寬度126的一半。
類(lèi)似于對(duì)圖1和圖3所示的未加補(bǔ)償?shù)脑夹蛄械奶幚?，?duì)脈沖間相位i，i+1有 并且對(duì)于累加總相位ψ(q1q2q3q4)有ψ(-1-1-1-1)＝(-1)40，1+(-1)31，2+(-1)22，3+(-1)13，4＝-(1/6)φψ(-1-1 0-1)＝(-1)30，1+(-1)21，2+(-1)12，3＝-(1/6)φψ(-1 0-1-1)＝(-1)30，1+(-1)21，2+(-1)13，4＝+(1/6)φψ(-1 0 0-1)＝(-1)20，1+(-1)11，2＝-(3/6)φψ(-1+1-1+1)＝(-1)20，1+(-1)11，2+(-1)12，3+(-1)03，4＝-(5/6)φψ(0-1-1-1)＝(-1)30，1+(-1)22，3+(-1)13，4＝-(1/6)φψ(0-1 0-1)＝(-1)20，1+(-1)12，3＝-(1/6)φψ(0 0-1-1)＝(-1)20，1+(-1)13，4＝+(1/6)φψ(0 0 0-1)＝(-1)10，1＝-(3/6)φψ(0+1-1+1)＝(-1)10，1+(-1)12，3+(-1)03，4＝-(5/6)φψ(+1-1 0+1)＝(-1)10，1+(-1)11，2+(-1)02，3＝-(5/6)φψ(+1-1+1-1)＝(-1)20，1+(-1)21，2+(-1)12，3+(-1)13，4＝+(3/6)φψ(+1 0-1+1)＝(-1)10，1+(-1)11，2+(-1)03，4＝-(7/6)φ
此時(shí)13個(gè)回波路徑的累加相位誤差只有6個(gè)不同的等距數(shù)值，其中一個(gè)數(shù)值是四重占用，另一個(gè)數(shù)值是三重占用，還有兩個(gè)數(shù)值是雙重占用。最大相位差只有5/3φ。該相位變化的時(shí)間流程如圖4C所示。
為了對(duì)這種序列修正的作用進(jìn)行完整的評(píng)價(jià)，還必須觀察所述13個(gè)回波路徑的信號(hào)強(qiáng)度。所述強(qiáng)度與由高頻脈沖產(chǎn)生的觸發(fā)角相關(guān)，因?yàn)樗婕暗氖欠謱舆x擇高頻脈沖，則沿分層截面產(chǎn)生的具有變化值的觸發(fā)角分布，與所使用的高頻脈沖形狀相關(guān)。典型的情況下，高頻脈沖的形狀應(yīng)盡可能好地達(dá)到所希望的數(shù)值(以90°激發(fā)，以180°再相位化)。由此可得到具有系數(shù)qi＝-1的回波路徑所表示的信號(hào)高于qi＝0的回波路徑的信號(hào)。具有qi＝+1的路徑的信號(hào)強(qiáng)度最低。
信號(hào)強(qiáng)度高的回波路徑必須優(yōu)先考慮，其與未加補(bǔ)償?shù)脑夹蛄虚g的典型的相位差為2φ。通過(guò)圖4所示的序列修正，該值縮小到1/3φ，也就是說(shuō)，改善了6倍。
干擾磁場(chǎng)的累積作用實(shí)際上不會(huì)再導(dǎo)致回波路徑的分裂。
從圖4所示的干擾補(bǔ)償序列的第一實(shí)施方式出發(fā)，在第二實(shí)施方式中，回波的不同相位編碼的產(chǎn)生方式是，補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖116，118和相位編碼梯度脈沖106、108的脈沖寬度124、126基本上是可變的，而脈沖幅值不變，或者變化很小，如圖5A所示。恒定脈沖寬度124、126的幅值高度在圖4中的情況用虛線128表示。特別是在圖5所示的方案中，高脈沖幅值以及高剩磁干擾磁場(chǎng)完全得到避免。在這種情況下出現(xiàn)的剩磁干擾磁場(chǎng)如圖5B所示。這里脈沖寬度和脈沖幅值的選擇方式是，脈沖積分相對(duì)于圖1和圖3中所示的未加補(bǔ)償?shù)脑夹蛄斜３植蛔儭?br> 通過(guò)延長(zhǎng)的相位編碼梯度脈沖106、108，會(huì)縮短信號(hào)讀出過(guò)程所支配的時(shí)間，特別是在k空間邊緣的傅立葉行。在對(duì)k空間進(jìn)行圓形掃描時(shí)可遇到這種情況。然而這相對(duì)于矩形掃描甚至是有利的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)該方式實(shí)際上不會(huì)產(chǎn)生信息損失，同時(shí)提高了信噪比。
在圖5C所示的干擾和補(bǔ)償梯度的累積作用相位圖中根本就不會(huì)出現(xiàn)相位誤差。
由于所有相位編碼梯度脈沖具有近似恒定的小幅值，所以干擾磁場(chǎng)的脈沖間相位i，i+1實(shí)際上可達(dá)到理想狀態(tài) 累加相位ψ(q1q2q3q4)對(duì)于所有回波路徑相同，而且不會(huì)出現(xiàn)干擾性干涉。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，還附加了一種主動(dòng)補(bǔ)償，前提是剩磁干擾磁場(chǎng)的大小已知。從圖4所示的序列實(shí)例出發(fā)，在相應(yīng)的圖6A中，在相位編碼梯度中插入了另外的相位編碼補(bǔ)償脈沖130，它與干擾磁場(chǎng)114時(shí)間相等，符號(hào)相反，其時(shí)間流程如圖6B所示。和以上所述序列的實(shí)施方式不同，這種補(bǔ)償需要了解剩磁效應(yīng)的大小(剩磁干擾磁場(chǎng))。
如果剩磁效應(yīng)的大小并不是普遍的系統(tǒng)特性，而是從設(shè)備到設(shè)備不同，則這種補(bǔ)償要求進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)，其中需要一次性確定每個(gè)剩磁效應(yīng)的大小，并且存儲(chǔ)起來(lái)為隨后的成像所用。
脈沖間相位i，i+1通過(guò)干擾和補(bǔ)償梯度的累積作用而消失。所以所有回波路徑的累加相位ψ(q1q2q3q4)也隨之消失，而且干擾性干涉不再出現(xiàn)，見(jiàn)圖6C所示的相位圖。
和圖6所示的序列實(shí)例不同的是，在另一種方案中，相位編碼補(bǔ)償脈沖132還具有和剩磁干擾磁場(chǎng)不同的脈沖寬度和脈沖幅值，其方式是，其時(shí)間積分作用在高頻脈沖100、102之間保持相等。特別是補(bǔ)償脈沖132和相應(yīng)的修正的相位編碼梯度脈沖134如圖7中所示的序列變化那樣，與第一補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖116和第一相位編碼梯度脈沖106，在每個(gè)高頻脈沖100、102之后保持時(shí)間相等。這與所述脈沖116和106的適當(dāng)?shù)姆禍p小作用相同。所述相位編碼梯度的時(shí)間流程見(jiàn)圖7A所示。圖7B表示由此造成的剩磁干擾磁場(chǎng)的時(shí)間流程。和上述實(shí)施方式一樣，這種補(bǔ)償也需要了解剩磁效應(yīng)的大小。
和上述實(shí)施方式一樣，所述脈沖間相位i，i+1將通過(guò)干擾和補(bǔ)償梯度的累積作用而消失。所以所有回波路徑的累加相位ψ(q1q2q3q4)也隨之消失，并且干擾性干涉不再出現(xiàn)，如圖7C所示。
附圖標(biāo)記列表100 高頻脈沖(高頻激發(fā)脈沖)102 高頻脈沖(高頻再調(diào)焦脈沖)104 磁共振回波信號(hào)106 第一相位編碼梯度脈沖108 第二相位編碼梯度脈沖109 垂直線(高頻脈沖的持續(xù)時(shí)間)110 分層選擇梯度脈沖111 時(shí)間點(diǎn)112 頻率編碼梯度脈沖(讀出梯度脈沖)113 回波信號(hào)的相位變化114 干擾磁場(chǎng)116，118 補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖120，122 時(shí)間間隔124，126 脈沖寬度128 虛線130，132 其他相位編碼補(bǔ)償脈沖134 修正的第一相位編碼梯度脈沖
權(quán)利要求
1.一種多重回波成像方法，通過(guò)使用多個(gè)高頻脈沖的磁共振方式實(shí)現(xiàn)，所述高頻脈沖包括一個(gè)高頻激發(fā)脈沖(100)和多個(gè)接續(xù)其后的高頻再調(diào)焦脈沖(102)，其中，在所述高頻再調(diào)焦脈沖(102)之間至少產(chǎn)生兩個(gè)相位編碼梯度脈沖(106，108)，其特征是，在所述高頻激發(fā)脈沖(100)和第一高頻再調(diào)焦脈沖(102)之間至少產(chǎn)生兩個(gè)補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖(116，118)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重回波成像方法，其特征是，所述補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖(116，118)的幅值等于接續(xù)其后的相位編碼梯度脈沖(106，108)的幅值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多重回波成像方法，其特征是，所述補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖(116，118)的時(shí)間間隔(120)相當(dāng)于接續(xù)其后的兩個(gè)相位編碼梯度脈沖(106，108)的時(shí)間間隔(122)的一半。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的多重回波成像方法，其特征是，所述補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖(116，118)的脈沖寬度(124)相當(dāng)于接續(xù)其后的兩個(gè)相位編碼梯度脈沖(106，108)的脈沖寬度(126)的一半。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的多重回波成像方法，其特征是，所述相位編碼梯度脈沖(106，108)的脈沖幅值在各個(gè)高頻再調(diào)焦脈沖(102)之間變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的多重回波成像方法，其特征是，所述相位編碼梯度脈沖(106，108)的脈沖寬度(126)在高頻再調(diào)焦脈沖(102)之間變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多重回波成像方法，其特征是，所述相位編碼梯度脈沖(106，108)的脈沖幅值基本上大小相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的多重回波成像方法，其特征是，所述相位編碼梯度脈沖(106，108)在高頻脈沖(102)之間分別具有一個(gè)時(shí)間積分值，該值等于對(duì)應(yīng)高頻脈沖(102)之間的干擾磁場(chǎng)(114)的符號(hào)相反的時(shí)間積分值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的多重回波成像方法，其特征是，所述高頻脈沖(100，102)之間產(chǎn)生相對(duì)干擾磁場(chǎng)(114)時(shí)間相等且符號(hào)相反的其他相位編碼補(bǔ)償脈沖(130，132)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多重回波成像方法，其特征是，處在所述高頻脈沖之間的其他相位編碼補(bǔ)償脈沖(132)和在相位編碼梯度脈沖(106，108，116，118)之間出現(xiàn)的干擾磁場(chǎng)(114)一樣，具有相等且符號(hào)相反的時(shí)間積分值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多重回波成像方法,通過(guò)使用多個(gè)高頻脈沖的磁共振方式實(shí)現(xiàn),所述高頻脈沖包括一個(gè)高頻激發(fā)脈沖(100)和多個(gè)接續(xù)其后的高頻再調(diào)焦脈沖(102),其中在每?jī)蓚€(gè)所述高頻再調(diào)焦脈沖(102)之間至少產(chǎn)生兩個(gè)相位編碼梯度脈沖(106,108),本發(fā)明的特征是,在所述高頻激發(fā)脈沖(100)和第一高頻再調(diào)焦脈沖(102)之間至少產(chǎn)生兩個(gè)補(bǔ)償相位編碼梯度脈沖(116,118)。
文檔編號(hào)G01R33/48GK1389740SQ01145748
公開(kāi)日2003年1月8日 申請(qǐng)日期2001年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月20日
發(fā)明者彼得·休布斯 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司