專利名稱：雙回波序列以及用于實(shí)現(xiàn)該雙回波序列的磁共振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙回波序列以及用于實(shí)現(xiàn)這種雙回波序列的磁共振裝置。
背景技術(shù)：
磁共振技術(shù)是一種獲取檢查對(duì)象體內(nèi)圖像的公知技術(shù)。其中，在磁共振裝置中由基本磁場(chǎng)磁鐵系統(tǒng)產(chǎn)生的穩(wěn)定的基本磁場(chǎng)與快速關(guān)斷的梯度磁場(chǎng)相迭加。此外，磁共振裝置還包括一個(gè)高頻系統(tǒng)，它為了激發(fā)磁共振信號(hào)將高頻信號(hào)射入檢查對(duì)象，并接收所激發(fā)的磁共振信號(hào)，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生磁共振圖像。
磁共振裝置的圖像拍攝操作是由在磁共振裝置的中央控制系統(tǒng)中運(yùn)行的序列進(jìn)行控制的，因此可以用定義的場(chǎng)強(qiáng)將梯度磁場(chǎng)適時(shí)關(guān)斷、使高頻信號(hào)適時(shí)且以所定義的形式被發(fā)送并適時(shí)接收磁共振信號(hào)。
在磁共振技術(shù)中公知的有多種不同的序列，其中，可以利用不同的序列產(chǎn)生具有不同圖像特性的磁共振圖像。其中，常用于矯形外科(例如用于產(chǎn)生患者膝部圖像)的有包括一個(gè)梯度回波和一個(gè)自旋回波的雙回波序列，并用縮寫DESS(Double Echo Steady State，雙回波穩(wěn)態(tài))表示。關(guān)于雙回波序列的詳細(xì)描述例如在EP 0288 861 A1和H.Bruder等的文章“ANew Steady-State Imaging Sequence for Simultaneous Acquisition of Two MRImages with Clearly Different Contrasts”，Magnetic Resonance in Medicine 7(1988)，Seiten 35-42(“用于同時(shí)獲取兩個(gè)對(duì)比度完全不同的磁共振圖像的新穩(wěn)態(tài)圖像序列”，醫(yī)學(xué)中的磁共振7(1988)，第35-42頁(yè))中有所描述。
雙回波序列是一個(gè)再聚焦梯度回波序列(用縮寫FISP(Fast Imagingwith Steady State Precision，穩(wěn)態(tài)精度快速成像)表示)和一個(gè)自旋回波序列(基于每個(gè)高頻信號(hào)再聚焦的部分作用使用自旋回波并用縮寫PSIF表示的序列，其中，PSIF是將FISP的字母順序倒置得到的，因?yàn)镻SIF序列的高頻信號(hào)圖和梯度圖約是反向?qū)嵤┑腇ISP序列)的組合。在梯度序列中FISP序列相比之下具有強(qiáng)磁共振信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵谄胶鉅顟B(tài)下將縱向磁化和橫向磁化都用于成像。利用FISP序列可以產(chǎn)生主要為T1/T2對(duì)比度的磁共振圖像。此外，利用PSIF序列產(chǎn)生的磁共振圖像具有強(qiáng)T2加權(quán)。在此，該雙回波序列產(chǎn)生兩個(gè)例如三維數(shù)組，其中，每個(gè)數(shù)組分別屬于梯度回波或自旋回波。兩個(gè)數(shù)組的組合產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的數(shù)組，并由此產(chǎn)生一個(gè)雙回波序列的磁共振圖像。
在E.M.Haacke等人的“A Comprehensive Technical Review of Short TR，F(xiàn)ast，Magnetic Resonance Imaging”，Reviews of Magnetic Resonance inMedicine，Vol.3，No.2，1991，Seiten 53-170(“對(duì)短TR、快速磁共振成像的全面技術(shù)回顧”，醫(yī)學(xué)中的磁共振觀察，卷3，第二期，1991，第53～170頁(yè))文章中，對(duì)PSIF序列(在該文章中用縮寫CE-ROASS(Contrast EnhancedResonant Offset Averaging in the Steady State，穩(wěn)態(tài)下對(duì)比度增強(qiáng)的共振補(bǔ)償平均)表示)進(jìn)行了描述，至少一個(gè)在拍攝圖像時(shí)待成像區(qū)域的流動(dòng)的子區(qū)域(例如流動(dòng)緩慢的血)可以經(jīng)歷這樣的強(qiáng)相移，該子區(qū)域?qū)τ诖殴舱駡D像不提供信號(hào)。
此外，公知的是，對(duì)于一個(gè)出現(xiàn)液體(例如動(dòng)脈血流)的待成像區(qū)域，在其所屬的磁共振圖像中可能出現(xiàn)一系列的虛像。其中，兩個(gè)最突出的效應(yīng)是，由于圖像元素內(nèi)各自旋相位不連貫的相加而造成的磁共振信號(hào)的衰減，以及由于在心臟跳動(dòng)周期內(nèi)脈動(dòng)的血流所產(chǎn)生的一系列重復(fù)影像。由于這兩種效應(yīng)與使用梯度場(chǎng)的第一時(shí)間上的磁矩(Moment)相關(guān)，因此可以通過(guò)液體補(bǔ)償(Flusskompensation)來(lái)降低上述虛像，其中，將該第一磁矩置為0。其中，在層選擇編碼方向和頻率編碼方向上例如用三重梯度脈沖來(lái)代替雙極梯度脈沖。為此，在相位編碼方向上例如通過(guò)一個(gè)雙極梯度脈沖設(shè)置一個(gè)單極梯度脈沖。在層選擇編碼梯度和頻率編碼梯度之間對(duì)液體補(bǔ)償?shù)牟煌脑蛞环矫媸怯捎谙辔痪幋a梯度，另一方面是由于相位編碼的實(shí)施最終造成一個(gè)零磁矩，而頻率編碼和層選擇卻相反不是這樣實(shí)現(xiàn)的，且因此雙極梯度脈沖不具備液體補(bǔ)償功能。上述液體補(bǔ)償在文獻(xiàn)中也被稱為梯度-磁矩-再相位化(Gradienten-Moment-Rephasierung)、梯度-移動(dòng)-再聚焦(Gradienten-Moment-Refokussierung) 或梯度-磁矩-抵消(Gradienten-Moment-Aufhebung)。上述對(duì)液體補(bǔ)償?shù)拿枋隼缭贚.R.Frank等人的文章“Elimination of Oblique Flow Artifacts in MagneticResonance Imaging”，Magnetic Resonance in Medicine 25(1992)，Seiten299-307(“消除磁共振圖像中的傾斜流虛像”，醫(yī)學(xué)中的磁共振25(1992)，第299～307頁(yè))中有詳細(xì)的論述。此外，對(duì)于液體補(bǔ)償?shù)念}目還可從G A.Laub等人的文章“MR Angiography with Gradient Motion Refocusing”，JournalofComputer Assisted Tomography 12(3)，1988，Seiten 377-382(“利用梯度移動(dòng)再聚焦的磁共振血管造影”，計(jì)算機(jī)輔助斷層造影期刊12(3)，1988，第377～382頁(yè))中得到啟示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種改進(jìn)的、具有一個(gè)梯度回波和一個(gè)自旋回波的雙回波序列以及一種用于實(shí)現(xiàn)這種雙回波序列的磁共振裝置，以便以盡可能低的序列復(fù)雜度產(chǎn)生對(duì)液體現(xiàn)象的高不敏感性。
上述技術(shù)問(wèn)題按照本發(fā)明是通過(guò)一種具有一個(gè)梯度回波和一個(gè)自旋回波的雙回波序列來(lái)解決的，其中，對(duì)該梯度回波至少在一個(gè)方向上進(jìn)行液體補(bǔ)償。
按照本發(fā)明的一種擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述液體補(bǔ)償在一個(gè)讀出方向上進(jìn)行。
按照本發(fā)明的另一種擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述液體補(bǔ)償在層選擇方向上進(jìn)行。
按照本發(fā)明的又一種擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述液體補(bǔ)償包括一個(gè)從脈沖到脈沖符號(hào)反向的三重梯度脈沖。
按照本發(fā)明的再一種擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述液體補(bǔ)償在相位編碼方向上進(jìn)行。
按照本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，所述液體補(bǔ)償包括一個(gè)雙極梯度脈沖。
上述技術(shù)問(wèn)題按照本發(fā)明還通過(guò)一種具有能實(shí)現(xiàn)上述雙回波序列的部件的磁共振裝置來(lái)解決。這種磁共振裝置設(shè)計(jì)成用于矯形外科。
在有目的地利用E.M.Haacke等人所描述的作用的情況下，即在有強(qiáng)脈動(dòng)液體的位置上磁化幾乎將自旋回波完全破壞，因此在這些位置上對(duì)自旋回波沒(méi)有虛像成分產(chǎn)生并最終被傳送給雙回波序列的磁共振圖像，如果只對(duì)梯度回波實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)奶荻入娐?，則可以具有優(yōu)點(diǎn)的方式在梯度圖不清的情況下實(shí)現(xiàn)相對(duì)于液體的出現(xiàn)的高不敏感性。相反，對(duì)自旋回波的液體補(bǔ)償在敏感或較敏感的情況下會(huì)造成明顯復(fù)雜的梯度圖，而這由于測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)和能量轉(zhuǎn)換較高會(huì)在梯度系統(tǒng)中產(chǎn)生負(fù)面作用。


通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施方式的描述，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)將更加清楚。附圖為圖1為一個(gè)磁共振裝置的示意圖；圖2為用于在讀出方向上進(jìn)行液體補(bǔ)償時(shí)產(chǎn)生三維數(shù)組的雙回波序列的高頻信號(hào)圖和梯度圖；圖3為用于在所有三個(gè)方向上進(jìn)行液體補(bǔ)償時(shí)產(chǎn)生三維數(shù)組的雙回波序列的高頻信號(hào)圖和梯度圖；以及圖4為用于在選擇層的方向上和讀出方向上進(jìn)行液體補(bǔ)償時(shí)產(chǎn)生二維數(shù)組的雙回波序列的高頻信號(hào)圖和梯度圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一個(gè)磁共振裝置的示意圖。其中，該磁共振裝置包括一個(gè)用于產(chǎn)生基本磁場(chǎng)的基本磁場(chǎng)磁鐵系統(tǒng)11，和用于產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)的梯度線圈系統(tǒng)12。此外，該磁共振裝置還包括一個(gè)天線系統(tǒng)14，用于向檢查對(duì)象發(fā)射高頻信號(hào)以激發(fā)磁共振信號(hào)，并接收被激發(fā)的磁共振信號(hào)。此外，該磁共振裝置還包括一個(gè)可移動(dòng)的躺臥裝置15，檢查對(duì)象、例如待檢查的患者19可以躺在上面。
為了基于一個(gè)序列控制梯度線圈系統(tǒng)12中的電流，將該梯度線圈系統(tǒng)12與一個(gè)中央控制系統(tǒng)16相連接。為了按照該序列控制射出的高頻信號(hào)以及對(duì)天線系統(tǒng)14接收的磁共振信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理和存儲(chǔ)，該天線系統(tǒng)14同樣與該中央控制系統(tǒng)16相連接。為了控制躺臥裝置15的移動(dòng)，例如將患者19的膝蓋作為待成像部位定位在磁共振裝置的成像空間18中，則該躺臥裝置15也相應(yīng)地與中央控制系統(tǒng)16相連接。該中央控制系統(tǒng)16與一個(gè)顯示和操作裝置17相連接，通過(guò)操作人員的輸入，將例如所期望的序列類型和序列參數(shù)輸入到該中央控制系統(tǒng)16。此外，在該顯示和操作裝置17上還顯示所產(chǎn)生的磁共振圖像。
圖2作為本發(fā)明的實(shí)施方式示出了只在讀出方向R上進(jìn)行液體補(bǔ)償時(shí)產(chǎn)生三維數(shù)組的雙回波序列的高頻信號(hào)圖和梯度圖。為了說(shuō)明該雙回波序列將借助于圖1所示的磁共振裝置舉例說(shuō)明。
對(duì)于雙回波序列的高頻信號(hào)圖和梯度圖，將同時(shí)用在第一相位編碼方向S上接通的梯度脈沖GV1由天線系統(tǒng)14向檢查對(duì)象內(nèi)發(fā)射第一高頻信號(hào)α+。該梯度脈沖GV1的任務(wù)是，以相應(yīng)的體積或厚度為高頻信號(hào)α+的激勵(lì)作用選擇其它位置待分辨的層，例如患者19膝蓋的一個(gè)區(qū)域。
然后在讀出方向R上接通一個(gè)包括梯度脈沖GR1、GR2和GR3的三重梯度脈沖。在梯度脈沖GR3期間，天線系統(tǒng)14在用粗線標(biāo)出的持續(xù)時(shí)間內(nèi)對(duì)一個(gè)梯度回波信號(hào)S+進(jìn)行采集，并將其記錄進(jìn)存儲(chǔ)在中央控制系統(tǒng)16中的第一數(shù)組。其中，該三重梯度脈沖發(fā)揮著構(gòu)成梯度回波信號(hào)S+的作用和對(duì)在讀出方向R上出現(xiàn)的液體現(xiàn)象進(jìn)行液體補(bǔ)償?shù)淖饔?，以便避免在該?shù)組所屬的圖像中出現(xiàn)虛像。
在梯度脈沖GR1和GR2持續(xù)時(shí)間內(nèi)，為進(jìn)行相位編碼，在第一相位編碼方向S上接通一個(gè)梯度脈沖GS1，以及在第二相位編碼方向P上接通一個(gè)梯度脈沖GP1，以實(shí)現(xiàn)對(duì)待成像區(qū)域的相應(yīng)的三維位置分辨。
在梯度脈沖GR3之后，為了采集一個(gè)自旋回波信號(hào)S-，接通另一個(gè)梯度脈沖GR5。其中，該自旋回波信號(hào)S-由一個(gè)圖中未示出的、在該高頻信號(hào)α+前發(fā)出的高頻激勵(lì)產(chǎn)生，該高頻激勵(lì)所激勵(lì)的磁共振信號(hào)通過(guò)該高頻信號(hào)α+被相應(yīng)地再聚焦。在梯度脈沖GR5期間該自旋回波信號(hào)S-在也用粗線標(biāo)出的持續(xù)時(shí)間內(nèi)由天線系統(tǒng)14進(jìn)行采集，并被記錄進(jìn)同樣存儲(chǔ)在中央控制系統(tǒng)16中的第二數(shù)組。在實(shí)際中，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，通過(guò)引入梯度時(shí)間平面GR4作為一個(gè)梯度脈沖來(lái)接通梯度脈沖GR3和GR5。
在對(duì)自旋回波信號(hào)S-的采集結(jié)束后，為了進(jìn)行完整的再聚焦在第一相位編碼方向S上接通梯度脈沖GS2，在讀出方向R上接通梯度脈沖GR6，并在第二相位編碼方向P上接通梯度脈沖GP2。
上述在重復(fù)時(shí)間TR中運(yùn)行的圖形然后將不斷重復(fù)，直至為所有選出的三維位置分辨率都采集了測(cè)量數(shù)據(jù)，其中，從一次重復(fù)到另一次重復(fù)，梯度脈沖GS1和GP1與屬于其的、將再聚焦的梯度脈沖GS2和GP2將關(guān)于其梯度強(qiáng)度加1或減1。此外，從一次重復(fù)到另一次重復(fù)，高頻信號(hào)將改變符號(hào)，由此使圖2中所示的高頻信號(hào)α-相對(duì)于時(shí)間上在其前面的高頻信號(hào)α+有180°的相移。在此，在發(fā)送該高頻信號(hào)α-期間接通的梯度脈沖GV2相當(dāng)于發(fā)送該高頻信號(hào)α+期間接通的梯度脈沖GV1。
依據(jù)其第一數(shù)組由梯度回波信號(hào)S+的測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生，第二數(shù)組由自旋回波信號(hào)S-的測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生的完全充滿數(shù)據(jù)的三維數(shù)組，屬于雙回波序列的數(shù)組進(jìn)行組合，以便最終能將所屬的磁共振圖像顯示在顯示和操作裝置17上。
圖3作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式示出了用于在所有三個(gè)方向上進(jìn)行液體補(bǔ)償時(shí)產(chǎn)生三維數(shù)組的雙回波序列的高頻信號(hào)圖和梯度圖。相對(duì)于圖2所示的高頻信號(hào)圖和梯度圖，為了進(jìn)行完全的液體補(bǔ)償還在兩個(gè)相位編碼方向S和P上附加地使用了梯度脈沖GS0和GP0。由此而產(chǎn)生的包含梯度脈沖GS0和GP0的雙極梯度脈沖在第一相位編碼方向S上梯度回波信號(hào)S+達(dá)到最大值的時(shí)刻實(shí)現(xiàn)一次液體補(bǔ)償。在第二相位編碼方向P上也同樣如此。其它方面則相應(yīng)于圖2所描述的情形。
圖4作為本發(fā)明另一種實(shí)施方式的示圖示出了用于在選擇層的方向Z上和讀出方向R上進(jìn)行液體補(bǔ)償時(shí)產(chǎn)生二維數(shù)組的雙回波序列的高頻信號(hào)圖和梯度圖。相對(duì)于圖2所示的高頻信號(hào)圖和梯度圖在圖4中在第一相位編碼方向S的位置上是層選擇方向Z，在第二相位編碼方向P的位置上是唯一的相位編碼方向X。其中，在圖2中對(duì)第二相位編碼方向P以及其梯度脈沖GP1和GP2的描述也適用于圖4中的相位編碼方向X以及其梯度脈沖GX1和GX2。圖2中對(duì)其它部分的描述也適用于圖4中的相應(yīng)部分。
在圖4所示的高頻信號(hào)圖和梯度圖中，在層選擇方向Z上同時(shí)用一個(gè)層選擇梯度脈沖GZ1發(fā)送一個(gè)第一高頻信號(hào)α+’以激勵(lì)一個(gè)相應(yīng)的層。緊接在該梯度脈沖GZ1后接通的是梯度脈沖GZ2和GZ3。其中，梯度脈沖GZ1、GZ2和GZ3構(gòu)成了一個(gè)三重梯度脈沖，其在層選擇方向Z上進(jìn)行相應(yīng)的液體補(bǔ)償。在信號(hào)采集結(jié)束之后，在層選擇方向Z上為再聚焦接通一個(gè)梯度脈沖GZ4。
在重復(fù)以重復(fù)時(shí)間TR運(yùn)行的圖形時(shí)，為了采集相應(yīng)于圖2所示的層的所有數(shù)據(jù)，從一次重復(fù)到另一次重復(fù)，高頻信號(hào)將改變符號(hào)，由此使圖4中所示的高頻信號(hào)α-’相對(duì)于時(shí)間上在其前面的高頻信號(hào)α+’有180°的相移。在此，在發(fā)送該高頻信號(hào)α-’期間接通的梯度脈沖GZ1’相當(dāng)于發(fā)送該高頻信號(hào)α+’期間接通的梯度脈沖GZ1。
圖4所示的圖形還可為其它層、例如與上述層相鄰的層重復(fù)。相對(duì)于圖2中對(duì)產(chǎn)生三維數(shù)組的描述，在此可以根本不記錄屬于該三維數(shù)組的邊緣區(qū)域且例如未被用于診斷中的層記錄，以縮短測(cè)量時(shí)間。此外，相應(yīng)于圖4所示的按層記錄相對(duì)于相應(yīng)于圖2所示的產(chǎn)生三維數(shù)組具有較少的由相位編碼造成的虛像。
在另一種實(shí)施方式中，圖4所示的圖形也類似于圖3的圖形是在相位編碼方向X上進(jìn)行液體補(bǔ)償。
在又一種實(shí)施方式中，代替圖4所示的、在相位編碼方向X上將梯度脈沖GX1和GX2從最小值到最大值或相反的級(jí)方式接通的線性相位編碼的是，使用中心相位編碼。在中心相位編碼中，按照一個(gè)或多個(gè)制備高頻信號(hào)，由于一個(gè)第一高頻信號(hào)(例如高頻信號(hào)α+’)以及一個(gè)在相位編碼方向X上、具有相應(yīng)于相位編碼級(jí)高的梯度脈沖，對(duì)磁共振信號(hào)進(jìn)行采集，利用該磁共振信號(hào)來(lái)填充屬于該數(shù)組的k空間矩陣的中心行。在隨后的重復(fù)中，以相應(yīng)于符號(hào)反向級(jí)高、相應(yīng)于雙重級(jí)高、相應(yīng)于雙重符號(hào)反向級(jí)高、三重級(jí)高等高度的梯度脈沖填充其它行。這樣做是具有優(yōu)點(diǎn)的，因?yàn)橛纱丝梢杂涗洷M可能大的橫向磁化以及首先記錄k空間矩陣中心行的較大信號(hào)強(qiáng)度，這些是確定圖像對(duì)比度常用的。在若干次重復(fù)之后，縱向磁化起振到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡值上，在此期間其它行被填充。
權(quán)利要求
1.一種具有一個(gè)梯度回波和一個(gè)自旋回波的雙回波序列，其特征在于對(duì)該梯度回波至少在一個(gè)方向上實(shí)施液體補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙回波序列，其中，所述液體補(bǔ)償在一個(gè)讀出方向上進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙回波序列，其中，所述液體補(bǔ)償在層選擇方向上進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的雙回波序列，其中，所述液體補(bǔ)償包括一個(gè)從一個(gè)脈沖到另一個(gè)脈沖交替轉(zhuǎn)換符號(hào)的三重梯度脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的雙回波序列，其中，所述液體補(bǔ)償在相位編碼方向上進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙回波序列，其中，所述液體補(bǔ)償包括一個(gè)雙極梯度脈沖。
7.一種磁共振裝置，其具有實(shí)現(xiàn)上述權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的雙回波序列的部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙回波序列，其中，所述磁共振裝置設(shè)計(jì)成用于矯形外科。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有一個(gè)梯度回波和一個(gè)自旋回波的雙回波序列，其中，對(duì)該梯度回波至少在一個(gè)方向上實(shí)施液體補(bǔ)償。
文檔編號(hào)G01R33/563GK1421179SQ0215283
公開(kāi)日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2002年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月23日
發(fā)明者邁克爾·戴姆林 申請(qǐng)人:西門子公司