專利名稱：磁共振成象裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種MRI(磁共振成象裝置)，更具體地說是涉及一種能夠防止圖象質量由于相位編碼梯度引起的渦流和剩磁而下降的MRI裝置。


圖1表示了應用于常規(guī)的高速SE(自旋回波)方法中的一個脈沖序列。
在脈沖序列KP中，施加了一個激勵脈沖R和一個片選梯度ss。然后施加一個第一反相或者倒相脈沖P1和一個片選梯度ss，并在冠狀面軸(warp axis)方向施加一個相位編碼梯度gy(i)。之后，在向矢狀面軸(read axis)方向施加一個讀梯度rr的同時，從第一回波SE1中接收一個NMR信號。接著，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個具有相反極性的反轉梯度gyr(i)，這個梯度的時間積分值與相位編碼梯度gy(i)的時間積分值相等。然后施加一個第二反相脈沖P2和一個片選梯度ss，并在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個編碼梯度gy(i+1)。之后，在施加一個讀梯度rr的同時，從第二回波SE2中接收一個NMR信號。接著，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個具有相反極性的反轉梯度gyr(i+1)，這個梯度的時間積分值與相位編碼梯度gy(i+1)的時間積分值相等。然后施加一個第三反相脈沖P3和一個片選梯度ss，并在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個編碼梯度gy(i+2)。之后，在施加一個讀梯度rr的同時，從第三回波碼梯度gy(i+2)。之后，在施加一個讀梯度rr的同時，從第三回波SE3中接收一個NMR信號。接著，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個具有相反極性的反轉梯度gyr(i+2)，這個梯度的時間積分值與相位編碼梯度gy(i+2)的時間積分值相等。于是，在從發(fā)射反相脈沖到接收NMR信號的過程重復M次以后施加一個抑制梯度Ki1。然后以重復時間間隔TR將此程序重復N次，從而在冠狀面軸(warpaxis)方向上采集相當于(M×N)次、經(jīng)過不同的相位編碼的NMR信號。
順便指出，p＝1、2...、N。而在圖1中M＝3。但是，經(jīng)常使用M≥4來縮短掃描時間。另外，i＝(p-1)M+1，編碼梯度gy(i)、gy(i+1)、gY(i+2)中的符號(i)、(i+1)和(i+2)分別表示相位編碼序數(shù)。
抑制梯度Ki1表示一個應用于擾流橫向磁場的梯度脈沖。抑制梯度Ki1的極性通常是保持恒定的。
圖2表示以前述的脈沖序列Kp在k-空間中的數(shù)據(jù)采集軌跡。
在回波列為M＝3的情況，k-空間Ksp被分成三個區(qū)Sg1、Sg2、Sg3。第一區(qū)Sg1的數(shù)據(jù)(例如，tc1)從第一回波SE1中采集，第二區(qū)Sg2的數(shù)據(jù)(例如，tc2)從第二回波SE2中采集。而第三區(qū)Sg3的數(shù)據(jù)(例如，tc3)從第三回波SE3中采集。
圖2表示了p＝1的情況。相位軸上數(shù)據(jù)的位置分別由相位編碼梯度gy(1)、gy(2)和gy(3)確定。相位編碼的數(shù)值被反轉梯度gyr(1)、gyr(2)、gyr(3)恢復到“0”。
由于圖象對比度是由相位編碼數(shù)值接近“0”時的數(shù)據(jù)決定的，所以在圖1中所示的第二回波SE2之前經(jīng)過的時間間隔TEeff變?yōu)橐粋€有效回波時間。
圖3表示應用于常規(guī)3D(三維)高速SE方法的脈沖序列。
在脈沖序列Kp’中，施加一個激勵脈沖R和一個片選梯度。然后，在冠狀面軸(warp axis)方向施加一個具有相反極性的反轉梯度gzr(0)，以與一個破碎梯度(crusher gradient)重疊，其中反轉梯度的時間積分值與恰好在施加激勵脈沖R和片選梯度ss之前施加在橫斷面軸(slice axis)上的相位編碼梯度的時間積分直相等。之后，施加一個第一反相或者倒相脈沖P1和一個片選梯度，并將一個相位編碼梯度gz(i)施加在橫斷面軸(slice axis)方向，以與破碎梯度(crushergradient)重疊。在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個相位編碼梯度gy(i)。然后，在施加一個讀梯度rr的同時，從第一回波SE1中接收NMR信號。而后，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個具有相反極性的反轉梯度gyr(i)，其時間積分值與施加在冠狀面軸(warp axis)方向的相位編碼梯度gy(i)的時間積分值相等，并且在橫斷面軸(sliceaxis)方向上施加一個具有相反極性的反轉梯度gzr(i)，以與一個破碎梯度(crusher gradient)重疊，該反轉梯度的時間積分值與施加在橫斷面軸(slice axis)方向的相位編碼梯度gz(i)的時間積分值相等。然后施加一個第二反相脈沖P2和一個片選梯度，并在橫斷面軸(slice axis)方向上施加一個相位編碼梯度gz(i+1)，以與一個破碎梯度(crushergradient)重疊。之后，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個相位編碼梯度gy(i+1)。然后，在施加一個讀梯度rr的同時，從第二回波SE2中接收NMR信號。而后，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個具有相反極性的反轉梯度gyr(i+1)，其時間積分值與施加在冠狀面軸(warp axis)方向的相位編碼梯度gy(i+1)的時間積分值相等。在橫斷面軸(slice axis)方向上施加一個具有相反極性的反轉梯度gzr(i+1)，以與一個破碎梯度(crusher gradient)重疊，該反轉梯度的時間積分值與施加在橫斷面軸(slice axis)方向的相位編碼梯度gz(i+1)的時間積分值相等。然后，施加一個第三反相或者倒相脈沖P3和一個片選梯度，并在橫斷面軸(slice axis)方向上施加一個相位編碼梯度gz(i+1)，以使其重疊在一個破碎梯度(crusher gradient)上。之后，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個相位編碼梯度gy(i+2)。而后，在施加一個讀梯度rr的同時，從一個第三回波SE3中接收一個NMR信號。然后，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個具有相反極性的反轉梯度gyr(i+2)，其時間積分值與施加在冠狀面軸(warpaxis)方向的相位編碼梯度gy(i+2)的時間積分值相等。于是，在從發(fā)射反相脈沖P到接收NMR信號的過程重復M次(在此脈沖序列中M＝3)以后施加一個抑制梯度Ki1。這個過程以重復時間間隔TR多次重復，從而在橫斷面軸(slice axis)方向和冠狀面軸(warp axis)方向上采集經(jīng)過多次相位編碼的NMR信號。
根據(jù)采用圖1和圖3中所示的脈沖序列Kp和Kp’的高速SE方法，施加在冠狀面軸(warp axis)方向的相位編碼梯度gy(i)、gy(i+1)和gy(i+2)的幅值被設定得盡可能大，而與該幅值對應，每一脈寬(time width)tgy被縮短。根據(jù)采用圖3中所示的脈沖序列Kp’的3D高速SE方法，施加在橫斷面軸(slice axis)方向的相位編碼梯度gz(i)、gz(i+1)和gz(i+2)的幅值被設定得盡可能大，并相應地縮短每一脈寬(time width)tgz。
然而，當梯度脈沖幅值增大和脈寬(time width)縮短時會導致渦流產(chǎn)生。此外，當脈沖幅值增大時會造成出現(xiàn)剩磁。如果產(chǎn)生了渦流和剩磁，由于它們的干擾圖象上會出現(xiàn)偽象，從而使圖象品質降低。
特別是使用永磁體的MRI裝置，由于在磁分路板中存在剩磁，存在使圖象品質下降的問題。
另一方面，根據(jù)日本專利，例如特許公開№.6-245917，其中已經(jīng)公開了一種采用偏置傾斜場或者梯度場消除剩磁干擾的技術和通過補償來修正由于磁分路板的剩磁引起的相位偏移的技術。
當用于高速SE方法的脈沖序列是由使用永磁體的MRI裝置實現(xiàn)時，由相位編碼梯度引起的剩磁的作用或者干擾變得尤其明顯。
這將參照圖4和圖5加以描述。
如圖4所示，由于在冠狀面軸(warp axis)方向上施加了相位編碼梯度gy(i)而產(chǎn)生了強度為ΔGY的剩磁。剩磁使得第一回波SE1產(chǎn)生了相移。如上所述，由于同樣的原因，在第二回波SE2、第三回波SE3、......中也產(chǎn)生了相移。
由于有反轉梯度gyr(i)的存在，相位編碼的數(shù)值不能恢復到“0”。所以，這將對第二和第三回波SE2和SE3的相位產(chǎn)生一個干擾。同樣由于反轉梯度gyr(i+1)、gyr(i+2)、......的存在，也使得相位編碼數(shù)值不能恢復到“0”。因此，這將對以后的回波的相位產(chǎn)生干擾。
此外，還需要使與自旋回波同時產(chǎn)生的受激回波STE(這是受激回波的縮寫)的相位與自旋回波的相位匹配。但是這些相位彼此之間并不匹配。第二回波SE2對于確定圖象的對比度來說極為重要，與第二回波SE2同時產(chǎn)生的受激回波STE2表示在圖4中。但是，在由于相位編碼梯度gy(i)引起的強度為ΔGY(i)的剩磁的干擾下，第二回波SE2發(fā)生相移。另一方面，因為第二受激回波STE2不受剩磁的干擾(第一反相或倒相脈沖P1與第二反相脈沖P2之間的間隔變成縱向磁化場)，所以第二回波SE2的相位與第二受激回波STE2的相位不匹配。結果在兩者之間產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，從而在圖象上出現(xiàn)重影偽象、陰影偽象和環(huán)狀偽象。
如圖5所示，由于在橫斷面軸(slice axis)方向上施加了一個相位編碼梯度gz(i)而產(chǎn)生了強度為ΔGZ(i)的剩磁。剩磁使得第一回波SE1產(chǎn)生一個相移。如上所述，由于同樣的原因，第二回波SE2和第三回波SE3也產(chǎn)生了相移。
另外，由于有反轉梯度gzr(i)的存在，相位編碼的數(shù)值不能回到“0”。所以，這將對第二和第三回波SE2和SE3的相位產(chǎn)生一個干擾。同樣由于反轉梯度gzr(i+1)、gzr(i+2)、......的存在，也使得相位編碼數(shù)值不能返回到“0”。因此，這將對以后的回波的相位產(chǎn)生干擾。
此外，由于對于確定圖象的對比度來說極為重要的第二回波SE2的相位與和第二回波SE2同時產(chǎn)生的第二受激回波STE2的相位不匹配，從而在圖象上出現(xiàn)偽象。
然而，上述的日本專利特許公開№.6-245917中所提出的已有技術存在一個問題，就是不足以防止由于相位編碼梯度所引起的渦流和剩磁造成的圖象品質的降低。
考慮到前面這些因素，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠防止由于相位編碼梯度引起的渦流和剩磁而造成的圖象品質的降低的MRI裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種MRI裝置，該裝置包括一個RF(射頻)脈沖發(fā)射裝置，一個梯度磁場施加裝置和一個NMR信號接收裝置。在該MRI裝置中，從RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖，并由梯度磁場施加裝置將一個相位編碼梯度施加在冠狀面軸(warp axis)方向。然后，用NMR信號接收裝置接收一個NMR信號。而后，用梯度磁場施加裝置將一個反轉梯度施加到冠狀面軸(warpaxis)方向，該反轉梯度是通過將一個用于修正由此相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾的冠狀面軸(warp axis)修正分量加入一個時間積分值與相位編碼梯度的時間積分值相等并具有相反極性的基本分量中而得到的?；蛘?，將一個與基本分量等效的反轉梯度和一個與冠狀面軸(warp axis)修正分量等效的附加反轉梯度施加在冠狀面軸(warp axis)方向。關于前面所述的“施加”，它們可以以幅度或者脈寬(time width)方式一起施加?；蛘?，它們可以以幅度和脈寬(timewidth)兩種方式一起施加。
在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的MRI裝置中，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加由“(時間積分值與相位編碼梯度的時間積分值相等并具有相反極性的基本分量)+(用于修正由于相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾的冠狀面軸(warp axis)修正分量)”構成的反轉梯度?；蛘?，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加由“(時間積分值與相位編碼梯度的時間積分值相等并具有相反極性的基本分量)”構成的反轉梯度和由“(用于修正由于相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾的冠狀面軸(warp axis)修正分量)”構成的附加梯度。
相位編碼數(shù)值在基本分量的基礎上恢復到“0”(初始反轉)，從而由于相位編碼梯度引起的渦流和剩磁的干擾被冠狀面軸(warpaxis)修正分量消除了。所以能夠防止圖象品質由于相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾而降低。
同樣，在本發(fā)明的第二方面中，提供了一種MRI裝置，該裝置包括一個RF(射頻)脈沖發(fā)射裝置，一個梯度磁場施加裝置和一個NMR信號接收裝置。在此MRI裝置中，從RF脈沖發(fā)射裝置中發(fā)射出一個RF脈沖。在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個相位編碼梯度，該相位編碼梯度是通過將一個用于修正由施加在冠狀面軸(warp axis)方向的相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾的冠狀面軸(warp axis)修正分量加入冠狀面軸(warp axis)方向上的相位編碼梯度的基本分量中而得到的，該基本分量是由掃描參數(shù)決定的?；蛘?，將一個與基本分量等效的相位編碼梯度和一個與冠狀面軸(warpaxis)修正分量等效的輔助相位編碼梯度施加在冠狀面軸(warp axis)方向。在用NMR信號接收裝置接收一個NMR信號之后，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個相反極性的反轉梯度，其時間積分值與相位編碼梯度的基本分量的時間積分值相等。前面所述的“施加”可以以幅度或者脈寬(time width)方式一起施加?；蛘?，它們可以以幅度和脈寬(time width)兩種方式一起施加。
在如前面所述的本發(fā)明第二方面的MRI裝置中，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加由“(由掃描參數(shù)決定的相位編碼梯度的基本分量)+(用于修正由于相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾的冠狀面軸(warp axis)修正分量”)構成的相位編碼梯度。或者，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加由“(由掃描參數(shù)決定的相位編碼梯度的基本分量)”構成的相位編碼梯度和由“(用于修正由于相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾的冠狀面軸(warp axis)修正分量)”構成的輔助相位編碼梯度。
相位編碼(即初始相位編碼)受到基本分量的作用，從而使由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾被冠狀面軸(warp axis)修正分量消除了。所以能夠防止圖象品質由于相位編碼梯度引起的渦流或而降低。
在本發(fā)明的第三方面，提供了具有上述結構的MRI裝置，它還包括一個第一相位信息確定裝置，該裝置用于在RF發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖和梯度磁場施加裝置將一個讀梯度施加到矢狀面軸(read axis)方向上，而不在冠狀面軸(warp axis)方向施加相位編碼梯度時，利用NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，從而從所接收到的NMR信號中得到第一相位信息；一個第二相位信息確定裝置，該裝置用于在RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖，梯度磁場施加裝置將一個時間積分值與相位編碼梯度的時間積分值相等的等效相位梯度施加到矢狀面軸(read axis)方向上，將一個時間積分值與等效相位編碼梯度的時間積分值相等、具有相反極性的等效反轉梯度施加在矢狀面軸(read axis)方向，而不在冠狀面軸(warp axis)方向施加相位編碼梯度，然后將一個讀梯度施加在矢狀面軸(read axis)方向時，利用NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，從而從所接收到的NMR信號中得到第二相位信息；和一個用于根據(jù)第一相位信息和第二相位信息中確定冠狀面軸(warp axis)修正分量的冠狀面軸(warpaxis)修正分量計算裝置。
在根據(jù)前面所述的本發(fā)明第三方面的MRI裝置中，冠狀面軸(warp axis)修正分量是按如下方式確定的(1)在發(fā)射RF脈沖，并在矢狀面軸(read axis)方向上施加讀梯度，但是不在冠狀面軸(warp axis)方向施加相位編碼梯度的同時，接收一個NMR信號，從而從所接收到的NMR信號中得到第一相位信息。
(2)在發(fā)射RF脈沖，及在矢狀面軸(read axis)方向施加一個時間積分值與相位編碼梯度的時間積分值相等的等效相位梯度，并將一個時間積分值與等效相位編碼梯度的時間積分值相等、具有相反極性的反轉梯度施加在矢狀面軸(read axis)方向，而不在冠狀面軸(warp axis)方向施加相位編碼梯度的同時，接收一個NMR信號，從而從所接收到的NMR信號中得到第二相位信息。
(3)利用第一相位信息和第二相位信息確定冠狀面軸(warpaxis)修正分量。
第一相位信息與沒有受到由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾的相位信息等效。此外，第二相位信息對應于由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾等效形成在矢狀面軸(read axis)方向上時形成的相位信息。因此，如果將第一相位信息與第二相位信息進行比較，就可以定量識別由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾。所以，能夠定量確定用于消除干擾的冠狀面軸(warp axis)修正分量。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種具有上述構造的MRI裝置，它還包括一個實在相位信息確定裝置，該裝置在RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖和梯度磁場施加裝置將一個相位編碼梯度施加到冠狀面軸(warp axis)方向，然后將一個讀梯度施加到矢狀面軸(read axis)方向的同時，利用NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，從而根據(jù)所接收到的NMR信號中得到實在相位信息；一個理想相位信息確定裝置，該裝置在RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖和梯度磁場施加裝置將一個脈寬(time width)和幅度分別被增大和減小的相位編碼梯度施加到冠狀面軸(warp axis)方向，然后將一個讀梯度施加到矢狀面軸(read axis)方向的同時，利用NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，從而從所接收到的NMR信號中得到理想相位信息；和一個冠狀面軸(warp axis)修正分量計算裝置，該裝置用于根據(jù)實在相位信息和理想相位信息確定冠狀面軸(warp axis)修正分量。
在根據(jù)前面所述的本發(fā)明的第四方面的MRI裝置中，冠狀面軸(warp axis)修正分量是按如下方式確定的(1)在發(fā)射RF脈沖，并在冠狀面軸(warp axis)方向上施加相位編碼梯度和在矢狀面軸(read axis)方向上施加讀梯度的同時，接收NMR信號，從而從所接收到的NMR信號中得到實在相位信息。
(2)在發(fā)射RF脈沖，并將一個脈寬(time width)和幅度分別被增大和減小的相位編碼梯度施加到冠狀面軸(warp axis)方向及將一個讀梯度施加到矢狀面軸(read axis)方向的同時，接收一個NMR信號，從而從所接收到的NMR信號中得到理想相位信息。
(3)利用實在相位信息和理想相位信息確定冠狀面軸(warpaxis)修正分量。
實在相位信息對應于包含由相位編碼梯度引起的渦流和剩磁干擾的相位信息。此外，理想相位信息與不包含由相位編碼梯度引起的渦流和剩磁干擾的相位信息等效。因此，如果將實在相位信息與理想相位信息進行比較，就能夠定量識別由相位編碼梯度引起的渦流和剩磁的干擾。所以，能夠定量確定用于消除干擾的冠狀面軸(warp axis)修正分量。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種MRI裝置，其中NMR信號接收裝置在RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個激勵RF脈沖和一個反相RF脈沖，及梯度磁場施加裝置在冠狀面軸(warp axis)方向施加一個相位編碼梯度，然后在矢狀面軸(read axis)方向施加一個讀梯度的同時，接收一個NMR信號，梯度磁場施加裝置在從發(fā)射反相RF脈沖到接收NMR信號的過程重復M次之后施加一個抑制梯度，再使從發(fā)射激勵RF脈沖到施加抑制梯度的過程重復N次，從而在不同的時基上采集經(jīng)過(M×N)次相位編碼的NMR信號。在該MRI裝置中，梯度磁場施加裝置將抑制梯度的極性轉換為與每M次相位編碼梯度之和相同的極性，此抑制梯度是當從發(fā)射反相RF脈沖到接收NMR信號的程序重復M次時施加的。
在如前所述的本發(fā)明的第五方面的MRI裝置中，抑制梯度的極性被加以轉換，使之變成與每若干次相位編碼梯度之和具有相同的極性，此梯度被施加相應的脈沖序列中。
通常，由于抑制梯度的極性是恒定的，所以抑制梯度極少用作一個擾流場。但是，當抑制梯度的極性被轉換成與已施加到對應的脈沖序列中的每若干次相位編碼梯度的和具有相同的極性時，其結果消除由各個相位編碼梯度引起的渦流或剩磁干擾的功能。所以，能夠防止圖象的品質由于受到由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁而下降。
在本發(fā)明的第六個方面，提供了一種MRI裝置，其中當一個RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個激勵RF脈沖和一個反相RF脈沖，接著一個梯度磁場施加裝置在冠狀面軸(warp axis)方向施加一個相位編碼梯度，或者將其施加在冠狀面軸(warp axis)方向和橫斷面軸(sliceaxis)方向，之后將一個讀梯度施加在矢狀面軸(read axis)方向的同時，一個NMR信號接收裝置接收一個NMR信號。在該MRI裝置中，從RF脈沖發(fā)射裝置中發(fā)射的反相RF脈沖的發(fā)射相位被改變，或者由NMR信號接收裝置檢測的相位被改變，以抑制由于相位編碼梯度引起的剩磁產(chǎn)生的0-級相位分量。
由于相位編碼梯度引起的剩磁的干擾或影響包括一個不依賴位置關系而均勻施加的0-級相位分量和一個依賴位置關系線性變化的一級相位分量。0-級相位分量主要是產(chǎn)生重影偽象，而一級相位分量主要是產(chǎn)生陰影偽象。
由于0-級相位分量構成NMR信號的全部相移，所以能夠通過改變從RF脈沖發(fā)射裝置中發(fā)射的反相RF脈沖的發(fā)射相位或者改變由NMR信號接收裝置檢測的相位，將0-級相位分量恢復到初始狀態(tài)。所以，能夠抑制重影偽象。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了具有上述構造的MRI裝置，它包括一個0-級相位分量確定裝置，該裝置在RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖，梯度磁場施加裝置在矢狀面軸(read axis)方向施加一個時間積分值與相位編碼梯度的時間積分值相等的等效相位編碼梯度，并向讀梯度施加一個時間積分值與等效相位編碼梯度的時間積分值相等、具有相反極性的等效反轉梯度，而不在冠狀面軸(warpaxis)方向和橫斷面軸(slice axis)方向施加相位編碼梯度，然后梯度磁場施加裝置將一個讀梯度施加在矢狀面軸(read axis)方向的同時，利用該NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，并根據(jù)接收到的NMR信號得到相位信息，進而利用所得到的相位信息確定0-級相位分量。
在如前所述的本發(fā)明的第七方面的MRI裝置中，0-級相位分量是按如下方式確定的(1)在發(fā)射RF脈沖，在矢狀面軸(read axis)方向施加一個時間積分值值等于相位編碼梯度的時間積分值等效相位編碼梯度，并向讀梯度施加一個時間積分值與等效相位編碼梯度的時間積分值相等、具有相反極性的等效反轉梯度，而不在冠狀面軸(warp axis)方向和橫斷面軸(slice axis)方向施加相位編碼梯度，然后將一個讀梯度施加在矢狀面軸(read axis)方向的同時，接收NMR信號，并根據(jù)接收到的NMR信號得到相位信息。
(2)利用所得到的相位信息確定0-級相位分量。
該相位信息表示當由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾作用在矢狀面軸(read axis)方向時的相位信息。因此，如果確定了梯度中心的相位，就能夠定量識別在由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁產(chǎn)生的0-級相位分量。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了具有前述構造的MRI裝置，它還包括一個0-級相位分量確定裝置，該裝置根據(jù)一個在向冠狀面軸(warp axis)方向施加相位編碼梯度和反轉梯度時得到的NMR信號和一個沒有在冠狀面軸(warp axis)方向施加相位編碼梯度時得到的NMR信號確定0-級相位分量。
在如前所述的本發(fā)明的第八方面的MRI裝置中，0-級相位分量是按如下方式確定的(1)通過在冠狀面軸(warp axis)方向施加相位編碼梯度和反轉梯度而得到一個實在NMR信號。
(2)不在冠狀面軸(warp axis)方向施加相位編碼梯度和反轉梯度而得到一個理想NMR信號。
(3)根據(jù)實在NMR信號的在矢狀面軸(read axis)方向的1D(一維)富立葉變換的梯度中心的相位確定一個0-級相位量。此外，還可從理想NMR信號在矢狀面軸(read axis)方向的1D富立葉變換的梯度中心的相位確定一個0-級相位量。與渦流或剩磁干擾相關的0-級相位分量則由這兩個量的差確定。
如果求得在冠狀面軸(warp axis)方向施加相位編碼梯度和反轉梯度時的0-級相位分量與沒有將它們施加在冠狀面軸(warp axis)方向時的0-級分量之間的差，就可以定量識別與由相位編碼梯度和反轉梯度引起的渦流或剩磁相關的0-級分量。
由于在冠狀面軸(warp axis)方向上施加了相位編碼梯度和反轉梯度，由此引起的渦流或剩磁干擾就疊加在0-級相位分量上。因此，為了防止出現(xiàn)重疊，最好使用根據(jù)前述的第一或第二方面通過對渦流或剩磁的干擾進行修正得到的值作為相位編碼梯度和反轉梯度。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供了一種MRI裝置，該裝置包括一個RF脈沖發(fā)射裝置，一個梯度磁場施加裝置和一個NMR信號接收裝置。在此MRI裝置中，用RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個激勵脈沖。之后，RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個反相脈沖，梯度磁場施加裝置在橫斷面軸(slice axis)方向施加一個相位編碼梯度，NMR信號接收裝置接收一個NMR信號。梯度磁場施加裝置再重復在橫斷面軸(sliceaxis)方向施加一個反轉梯度，該梯度是通過將一個用于修正由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁干擾的橫斷面軸(slice axis)修正分量加入到相反極性的、時間積分值與相位編碼梯度時間積分值相等的基本分量中得到的，或者將一個與基本分量等效的反轉梯度和一個與橫斷面軸(slice axis)修正分量等效的輔助反轉梯度施加在橫斷面軸(slice axis)方向，重復的次數(shù)對應于在橫斷面軸(slice axis)方向的編碼數(shù)值。
在前述的本發(fā)明第九方面的MRI裝置中，在橫斷面軸(slice axis)方向施加由“(時間積分值與相位編碼梯度的時間積分值相等的相反極性的基本分量)+(用于修正由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁干擾的橫斷面軸(slice axis)修正分量)”構成的反轉梯度。或者，在橫斷面軸(slice axis)方向施加由(時間積分值與相位編碼梯度的時間積分值相等的相反極性的基本分量)構成的反轉梯度和由(用于修正由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁干擾的橫斷面軸(slice axis)修正分量)構成的輔助反轉梯度。
在基本分量的基礎上，相位編碼數(shù)值被恢復到“0”(即初始反轉)，從而利用橫斷面軸(slice axis)修正分量消除由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁干擾。因此，可以防止圖象的質量由于渦流或剩磁而下降。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供了具有上述結構的MRI裝置，它還包括一個第一相位信息確定裝置，該裝置用于在RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖和梯度磁場施加裝置在矢狀面軸(read axis)方向施加一個讀梯度，而不在橫斷面軸(slice axis)方向施加相位編碼梯度的同時，利用NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，從而根據(jù)接收到的NMR信號得到第一相位信息；一個第二信息確定裝置，該裝置用于在RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖，梯度磁場施加裝置在矢狀面軸(read axis)方向施加一個與相位編碼梯度和其后的反轉梯度的基本分量之間的差值等效的差值梯度，在讀梯度施加一個時間積分值與相位編碼梯度的時間積分值相等的等效相位編碼梯度和一個時間積分值與反轉梯度的時間積分值相等的基本分量的等效反轉梯度，但不在橫斷面軸(slice axis)方向施加相位編碼梯度，然后在矢狀面軸(read axis)方向施加一個讀梯度的同時，利用NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，從而根據(jù)所接收到的NMR信號得到第二相位信息；和一個橫斷面軸(slice axis)修正分量計算裝置，該裝置用于根據(jù)第一相位信息和第二相位信息確定橫斷面軸(slice axis)修正分量。
在根據(jù)前面所述的本發(fā)明第十方面的MRI裝置中，橫斷面軸(slice axis)修正分量是按如下方式確定的(1)在發(fā)射RF脈沖，并在矢狀面軸(read axis)方向上施加讀梯度，但是不在橫斷面軸(slice axis)方向施加相位編碼梯度的同時，接收NMR信號，從而從所接收到的NMR信號中得到第一相位信息。
(2)在發(fā)射RF脈沖，不在橫斷面軸(slice axis)方向施加相位編碼梯度，而在矢狀面軸(read axis)方向施加一個與相位編碼梯度和其后的反轉梯度的基本分量之間的差值等效的差值梯度，在矢狀面軸(read axis)方向施加一個時間積分值與相位編碼梯度的時間積分值相等的等效相位編碼梯度和一個時間積分值與反轉梯度的基本分量的時間積分值相等的等效反轉梯度，并在矢狀面軸(read axis)方向施加一個讀梯度的同時，接收一個NMR信號，從而利用所接收到的NMR信號得到第二相位信息。
(3)利用第一相位信息和第二相位信息確定橫斷面軸(sliceaxis)修正分量。
第一相位信息相當于沒有受到由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾的相位信息。而第二相位信息則相當于由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾等效形成在矢狀面軸(read axis)方向上時的相位信息。因此，如果將第一相位信息與第二相位信息進行比較，就可以定量識別由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾。所以，能夠定量確定用于消除干擾的橫斷面軸(slice axis)修正分量。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點通過以下對附圖中所表示的本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述將變得更為清楚。
以下將參照附圖描述本發(fā)明圖1表示應用于常規(guī)的高速SE方法中的一個脈沖序列；圖2表示在K-空間中采集數(shù)據(jù)的軌跡；圖3表示應用于常規(guī)的3D高速SE方法中的一個脈沖序列；圖4表示在常規(guī)高速SE方法中產(chǎn)生的問題；圖5表示在常規(guī)3D高速SE方法中產(chǎn)生的問題；圖6為表示本發(fā)明第一實施例中的一個MRI裝置的方框圖；圖7為表示應用于第一實施例的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序的流程圖；圖8用于解釋應用于圖7所示的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序的脈沖序列的一個實例；圖9用于解釋應用于圖7所示的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序的脈沖序列的另一個實例；圖10為表示應用于第一實施例中的圖象數(shù)據(jù)采集程序的流程圖；圖11表示應用于圖10所示的圖象數(shù)據(jù)采集程序的脈沖序列的一個實例；圖12表示應用于第二實施例中的圖象數(shù)據(jù)采集程序的脈沖序列的一個實例；圖13表示應用于第三實施例中的圖象數(shù)據(jù)采集程序的脈沖序列的一個實例；圖14表示應用于第四實施例中的圖象數(shù)據(jù)采集程序的脈沖序列的一個實例；圖15為表示應用于第五實施例中的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序的流程圖；圖16表示應用于圖15中所示的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序中的脈沖序列的第一回波的一個實例；圖17表示應用于圖15中所示的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序中的脈沖序列的第一回波的另一個實例；圖18表示應用于圖15中所示的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序中的脈沖序列的第二回波的一個實例；圖19表示應用于圖15中所示的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序中的脈沖序列的第二回波的另一個實例；圖20表示應用于圖15中所示的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序中的脈沖序列的第三回波的一個實例；圖21表示應用于圖15中所示的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序中的脈沖序列的第三回波的另一個實例；圖22表示應用于第六實施例的圖象數(shù)據(jù)采集程序的脈沖序列的一個實例；圖23表示應用于第六實施例的圖象數(shù)據(jù)采集程序的脈沖序列的另一個實例；圖24為表示應用于第七實施例中的0-級相位分量確定程序的流程圖；圖25表示應用于圖24中所示的0-級相位分量確定程序中的脈沖序列的一個實例；圖26表示應用于圖24中所示的0-級相位分量確定程序中的脈沖序列的另一個實例；圖27為表示應用于第八實施例中的橫斷面軸(slice axis)修正分量確定程序的流程圖；圖28表示應用于圖27所示的橫斷面軸(slice axis)修正分量確定程序中的脈沖序列的一個實例；圖29表示應用于圖27所示的橫斷面軸(slice axis)修正分量確定程序中的脈沖序列的另一個實例；圖30為表示應用于第八實施例中的圖象數(shù)據(jù)采集程序的流程圖；圖31表示應用于圖30所示的圖象數(shù)據(jù)采集程序中的脈沖序列的一個實例。
下面將參照在附圖中所示的優(yōu)選實施例描述本發(fā)明。圖6為表示本發(fā)明第一實施例的MRI裝置的一個方框圖。
MRI裝置100包括具有一個用于插入待檢測的物體或者樣品的空間區(qū)域(例如空洞)的磁體組件1，圍繞著空間區(qū)域，一個用于向樣品施加一個預定主磁場的永磁體1p，一個用于在橫斷面軸(sliceaxis)方向、冠狀面軸(warp axis)方向和矢狀面軸(read axis)方向產(chǎn)生或生成梯度磁場的梯度磁場線圈1g，用于發(fā)送一個用以激勵樣品中原子核自旋的RF脈沖的發(fā)射線圈1t，和一個用于檢測來自樣品中的NMR信號的接收線圈1r。梯度磁場線圈1g，發(fā)射線圈1t，和接收線圈1r分別與梯度磁場驅動電路3，RF能量放大器4和前置放大器5電連接。
響應計算機7發(fā)出的指令，序列存儲電路8根據(jù)存儲在其中的脈沖序列啟動梯度磁場驅動電路3，由磁體組件1的梯度磁場線圈1g產(chǎn)生一個梯度磁場。序列存儲電路8還啟動一個門調制電路9將一個由RF振蕩電路10產(chǎn)生的載波輸出信號轉換成具有預定時序和預定包絡形狀的脈沖形狀信號，并將經(jīng)過調制的信號作為一個RF脈沖送入RF能量放大器4中，在這個放大器中該信號經(jīng)過能量放大。之后，經(jīng)過放大的信號被輸入磁體組件1的發(fā)射線圈1t中，以有選擇地激勵一個選定的薄片區(qū)域。
前置放大器5將由磁體組件1的接收線圈1r從樣品中檢測到的NMR信號放大，并將經(jīng)過放大的信號輸入到一個相位檢測器12。相位檢測器12將由RF振蕩電路10產(chǎn)生的載波輸出信號作為一個參照信號加以確定。相位檢測器12還檢測由前置放大器5輸入的NMR信號的相位，并將其輸入一個A/D轉換器11。A/D轉換器11將經(jīng)過相位檢測的模擬信號轉換成一個數(shù)字信號，并將其輸入計算機7。
計算機7從A/D轉換器中讀取數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行圖象重構運算，以生成一個選定薄片區(qū)域的圖象。這個圖象顯示在一個顯示單元6上。計算機7還擔任或執(zhí)行總體控制，例如接收由鍵盤13輸入的信息，或諸如此類的工作。
圖7為表示應用于MRI裝置100的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序的流程圖。
在步驟S1，按照圖8中所示的脈沖序列A0采集數(shù)據(jù)sy0(k)。在脈沖序列A0中，首先施加一個激勵脈沖R和一個片選梯度ss，然后施加一個反相脈沖P和一個片選梯度ss。之后，在施加一個讀梯度gxw的同時，從回波SE中接收一個NMR信號，以采集數(shù)據(jù)sy0(k)。順便說，在冠狀面軸(warp axis)方向上沒有施加相位編碼梯度。
在步驟S2，將數(shù)據(jù)sy0(k)進行矢狀面軸(read axis)方向的一維富里葉變換，富里葉變換的結果定義為SY0(x)。
在步驟S3，確定(通過使用最小二乘法或者類似的方法確定)富里葉變換的結果SY0(x)中相位項(Arctan(SY0(x))的初級梯度dy0。然后確定梯度中心的相位量b0＝Arctan(SY(0))。相位量b0對應于梯度中心在沒有剩磁存在時的相位量。
上述步驟S1到S3與確定主要是由梯度磁場gx1和gxw引起的渦流的干擾或影響(回波信號SE的回波中心的相移或偏移)的程序是等效的。
在步驟S4，按照圖9中所示的脈沖序列Aj采集數(shù)據(jù)syi(k)。在脈沖序列Aj中，首先施加一個激勵脈沖R和一個片選梯度ss，然后向讀梯度施加一個時間積分值與相位編碼梯度gy(i)的時間積分值相等、由掃描參數(shù)確定的編碼數(shù)值為i的等效相位編碼梯度。經(jīng)過時間ty(設置得盡可能長以提高精度)之后，在矢狀面軸(readaxis)方向施加一個時間積分值與等效相位編碼梯度gy(i)的時間積分值相等的、具有相反極性的等效反轉梯度gyr(i)。然后，施加一個反相脈沖P和一個片選梯度ss，其后，在施加一個讀梯度gxw的同時，從一個回波SE中接收一個NMR信號，以采集數(shù)據(jù)syi(k)。順便說，沒有在冠狀面軸(warp axis)方向施加相位編碼梯度。這里，步驟S4可以相對于所有的編碼序數(shù)i(在這種情況下j＝i)被重復。但是，也可以采用另一種方法，只對一個適當選定的編碼序數(shù)i重復步驟S4以縮短時間(j≠i)，對應于未選定編碼序數(shù)的數(shù)據(jù)可以通過插入法來確定。為了使運算最為簡化，僅僅對于產(chǎn)生最大相位編碼梯度的一個編碼序數(shù)(在這種情況下只有j＝1)執(zhí)行步驟S4，而對應于其他編碼序數(shù)的數(shù)據(jù)可以正比于編碼梯度計算出。
在步驟S5，將數(shù)據(jù)syi(k)進行在矢狀面軸(read axis)方向的一維富里葉變換,該富里葉變換的結果定義為SYi(x)。
在步驟S6，確定(通過使用最小二乘法或者類似的方法確定)富里葉變換的結果SYi(x)中相位項(Arctan(SYi(x))的初級梯度dyi。然后確定梯度中心的相位量bi＝Arctan(SYi(0))，并確定相位量b0與bi之間的差。這個差值(bi-b0)對應于不依賴于受到由相位編碼梯度gy(i)引起的剩磁干擾的位置而均勻施加的0-級相位分量。
上述步驟S4到S6相當于用于確定主要是由相位編碼梯度gy(i)引起的剩磁的干擾或影響的程序。
在步驟S7，利用(dyi-dy0)計算出由等效相位編碼梯度gy(i)引起的渦流或剩磁的干擾或影響的量值ΔGY(i)。
項dy0表示沒有相位編碼梯度存在時的相位周期或循環(huán)移位。另一方面，項dyi表示有等效相位編碼梯度gy(i)存在時的相位周期或循環(huán)移位。由于等效相位編碼梯度gy(i)被等效反轉梯度gyr(i)完全消除，所以(dyi-dy0)應當?shù)扔?。因此，如果(dyi-dy0)≠0，則它們之間的差值表示由等效相位編碼梯度gy(i)引起的渦流或剩磁的干擾的量值。所以，可以根據(jù)(dyi-dy0)計算出相當于由等效相位編碼梯度gy(i)引起的渦流或剩磁干擾量值的ΔGY(i)。
也就是說，當將讀梯度gxw的量值表示為a gxw，將回波中心由于等效相位編碼梯度gy(i)引起的渦流或剩磁的干擾而產(chǎn)生的相移時間表示為ty0時，則可以得到下列關系式γ·ΔGY(i)·ty＝γ·a_gxw·ty0(其中γ為磁旋比)從而得到以下關系式ΔGY(i)＝a_gxw·ty0/ty在步驟S8，從下列關系式得出修正因子αi(相當于每單位相位編碼量引起的渦流和剩磁干擾的量值)αi=γ·ΔGY(i)·ty/γ∫0tgy(gy(i,t))dt---(1)]]>其中γ表示磁旋比，ty表示從相位編碼梯度到反轉梯度的時間，tgy表示相位編碼梯度的時間寬度，gy(i，t)表示相位編碼梯度的波形函數(shù)。
在步驟S9，根據(jù)由掃描參數(shù)和修正因子αi得出的相位編碼梯度的特征或基本分量gy(i)確定冠狀面軸(warp axis)修正分量qiqi＝αi·gy(i) (其中qi≤1.0)圖10為表示應用于MRI裝置100的圖象數(shù)據(jù)采集程序的流程圖。
在步驟S10，根據(jù)由掃描參數(shù)和冠狀面軸(warp axis)修正因子qi得出的相位編碼梯度的特征或基本分量gy(i)確定一個新的反轉梯度gyr(i)’gyr(i)’＝0.01·gy(i)+qi在步驟S11，按照應用于一個高速SE方法中的脈沖序列Bp采集圖象數(shù)據(jù)，其中的高速SE方法采用了圖11中所示的新反轉梯度gyr(i)’。這時，調整相位檢測器12檢測到的相位或者調整反相脈沖P1、P2和P3的對應發(fā)射相位，以消除相位量差值(bi-b0)。
如果采用以上述方式采集的圖象數(shù)據(jù)構成圖象，就可以防止圖象質量由于由冠狀面軸(warp axis)方向上的相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的而降低。第二實施例為第一實施例的改進。用與第一實施例的時間積分值相等的方法得到冠狀面軸(warp axis)修正分量qi。但是，圖象數(shù)據(jù)是按照圖12中所示的脈沖序列Cp，而不是按照圖11中所示的脈沖序列Bp采集到的。
就是說，如圖12所示，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個與前述基本分量gy(i)等效的反轉梯度gyr(i)，再在冠狀面軸(warpaxis)方向上施加一個與前述的冠狀面軸(warp axis)修正分量qi等效的輔助反轉梯度gqr(i)。
即使圖象是由按上述方式采集的圖象數(shù)據(jù)構成的，也能夠防止圖象質量由于相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾而降低。第三實施例為第一實施例的改進。用與第一實施例的時間積分值相等的方法得到冠狀面軸(warp axis)修正分量qi。但是，新的相位編碼梯度gy(i)’是采用由掃描參數(shù)和冠狀面軸(warp axis)修正分量qi得出的相位編碼梯度的基本分量gy(i)確定的。之后，按照應用于一個高速SE方法中的脈沖序列Dp采集圖象數(shù)據(jù)，方該法采用了圖13中所示的新相位編碼梯度gy(i)’。
即使圖象是由按上述方式采集的圖象數(shù)據(jù)構成的，也能夠防止圖象質量由于受到由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁而降低。第四實施例為第一實施例的改進。用與第一實施例的時間積分值相等的方法得到冠狀面軸(warp axis)修正分量qi。但是如圖14所示，在冠狀面軸(warp axis)方向上施加一個與前述基本分量gy(i)等效的相位編碼梯度gy(i)，并按照應用于一個高速SE方法中的脈沖序列Ep采集圖象數(shù)據(jù)，其中在冠狀面軸(warp axis)方向上施加了一個與前述的冠狀面軸(warp axis)修正分量qi等效的輔助相位編碼梯度gq(i)。
即使圖象是由按上述方式采集的圖象數(shù)據(jù)構成的，也能夠防止圖象質量由于相位編碼梯度引起的渦流或剩磁而降低。在第五實施例中，執(zhí)行圖15中所示的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序，以取代圖7中所示的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序。
圖15為表示用于第五實施例的冠狀面軸(warp axis)修正分量確定程序的流程圖。
在步驟V1，從圖16所示的一個脈沖序列F1p中的一個第一回波中采集數(shù)據(jù)sBi(k)，在上述脈沖序列中采用的第i個相位編碼梯度gy(i)B的幅值等于這樣一個值，其大小使得能夠忽略由一個相位編碼數(shù)值引起的渦流和剩磁的干擾，該相位編碼數(shù)值與一個由掃描參數(shù)確定的第i個相位編碼梯度gy(i)的時間積分值相等。
在步驟V2，將數(shù)據(jù)sBi(k)進行矢狀面軸(read axis)方向的一維富里葉變換，并將富里葉變換的結果定義為Sbi(x)。
在步驟V3，數(shù)值SBi(0)，該直為Sbi(x)在x＝0時的數(shù)值，被定義為理想相位信息Φi。理想相位信息Φi表示在沒有由該相位編碼梯度引起的渦流和剩磁干擾存在時的一個相位偏移分量(0-級相位分量)。
在步驟V4，從在圖17所示的一個脈沖序列F1p’中的第一回波中采集數(shù)據(jù)SBi’(k)，該脈沖序列中采用了一個由掃描參數(shù)確定的第i個相位編碼梯度gy(i)。
在步驟V5，將數(shù)據(jù)sBi’(k)進行矢狀面軸(read axis)方向的一維富里葉變換，并將富里葉變換的結果定義為SBi’(x)。
在步驟V6，數(shù)值SBi’(0)，該值為SBi’(x)在x＝0時的數(shù)值，被定義為實在相位信息Φi’。實在相位信息Φi’表示在有由該相位編碼梯度引起的渦流和剩磁干擾存在時的一個相位偏移分量(0-級相位分量)。
在步驟V7，根據(jù)永磁體型的MRI裝置的磁性特性計算出冠狀面軸(warp axis)修正分量qi，該修正分量是被加入用以將實在相位信息Φi’與理想相位信息Φi進行匹配的。
在步驟V8，按照與上述從步驟V1到V7相似的方法，根據(jù)在從第二回波到第M個回波中的回波得出的一個冠狀面軸(warp axis)修正分量q(i+1)確定q(i+M-1)。
圖18和圖19分別表示當?shù)诙夭óa(chǎn)生時的脈沖序列F2p和F2p’。
圖20和圖21分別表示當?shù)谌夭óa(chǎn)生時的脈沖序列F3p和F3p’。
利用這樣確定的冠狀面軸(warp axis)修正分量qi采集圖10到圖14所示的圖象數(shù)據(jù)。如果圖象是由這些圖象數(shù)據(jù)構成的，就可以防止圖象品質由于相位編碼梯度引起的渦流和剩磁而降低。第六實施例說明通過轉換抑制梯度的極性來抑制由自相位編碼梯度引起的渦流和剩磁的干擾的情況。
圖22和圖23分別表示應用于第六實施例的脈沖序列。
在圖22所示的脈沖序列Gp中，首先施加一個激勵RF脈沖和一個片選梯度ss。然后，施加一個第一反相脈沖P1和一個片選梯度ss，以及在冠狀面軸(warp axis)方向施加一個相位編碼梯度gy(i)。接著在向冠狀面軸(warp axis)方向施加一個讀梯度rr，而后施加一個相反極性的、時間積分值與該相位編碼梯度gy(i)的時間積分值相等的反轉梯度gyr(i)的同時，從第一回波SE1中接收一個NMR信號。然后，施加第二反相脈沖P2和一個片選梯度ss，并在冠狀面軸(warp axis)方向施加一個相位編碼梯度gy(i+1)。之后，又在冠狀面軸(warp axis)方向施加另一個讀梯度rr，而后施加一個相反極性的、時間積分值與該相位編碼梯度gy(i+1)的時間積分值相等的反轉梯度gyr(i+1)的同時，從第二回波SE2中接收一個NMR信號。然后，施加第三反相脈沖P3和一個片選梯度ss，并在冠狀面軸(warp axis)方向施加一個相位編碼梯度gy(i+2)。之后，又在向冠施加另一個讀梯度rr，而后施加一個相反極性的、時間積分值與該相位編碼梯度gy(i+2)的時間積分值相等的反轉梯度gyr(i+2)的同時，從第三回波SE3中接收一個NMR信號。如此，將從發(fā)射反相脈沖到接收NMR信號的過程重復M次(在本實施例中M＝3)。接著，施加一個抑制梯度Ki1。但是，要使抑制梯度Ki1的極性與前述的相位編碼梯度gy(i)、gy(i+1)和gy(i+2)之和的極性相同(在這個脈沖序列中極性為正)。
然后，在圖23所示的脈沖序列Gq中，以與圖22所示相同的方式重復從發(fā)射一個激勵脈沖R到施加反轉梯度gyr(j+2)的過程。而后，施加一個抑制梯度Ki1。但是，要使抑制梯度Ki1的極性與前述的相位編碼梯度gy(j)、gy(j+1)和gy(j+2)之和的極性相同(在這個脈沖序列中極性為負)。
因此，如果在從發(fā)射反相或倒相RF脈沖到接收NMR信號的過程重復M次之后施加的抑制梯度Ki1的極性被轉換為與這M次施加的相位編碼梯度之和的極性相同，就可以用這個制梯度Ki1消除由相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾。因此，可以防止圖象質量由于相位編碼梯度引起的渦流或剩磁而下降。圖24為表示應用于MRI裝置100中的0-級相位分量確定程序的流程圖。
在步驟R1，如圖25所示，根據(jù)脈沖序列H0采集與第二回波SE2相關的數(shù)據(jù)sy0(k)，在此脈沖序列中沒有在冠狀面軸(warp axis)方向施加相位編碼梯度和反轉梯度。
在步驟R2，將數(shù)據(jù)sy0(k)進行矢狀面軸(read axis)方向的一維富里葉變換，并將富里葉變換的結果定義為SY0(x)。
在步驟R3，確定0-級相位值b0＝Arctan(SY0(0))。0級相位值b0表示沒有剩磁存在時梯度場中心的相位值。
在步驟R4，如圖26所示，根據(jù)脈沖序列Hj采集與第二回波SE2相關的數(shù)據(jù)syj(k)，在此脈沖序列中在冠狀面軸(warp axis)方向施加了一個相位編碼梯度gy(i)和一個反轉梯度gyr(i)’。這里，該反轉梯度gyr(i)’相當于用由掃描參數(shù)確定的相位編碼梯度的一個基本分量gy(i)和一個冠狀面軸(warp axis)修正分量qi得到的一個新反轉梯度gyr(i)’。
在步驟R5，將數(shù)據(jù)syj(k)進行矢狀面軸(read axis)方向的一維富里葉變換，并將富里葉變換的結果定義為SYj(x)。
在步驟R6，確定0-級相位值bj＝Arctan{SYj(0)}。0級相位值bj表示有剩磁存在時梯度場中心的相位值。
在步驟R7，確定0-級相位分量bi＝b0-bj。
如果在圖10中所示的步驟S11中采用以上述方式得到的0-級相位分量，就可以抑制重影偽象。第八實施例的目的是防止圖象質量因為受到在3D高速SE方法中施加的橫斷面軸(slice axis)方向相位編碼梯度引起的渦流或剩磁的干擾而下降。
圖27為表示應用于MRI裝置100中的橫斷面軸(slice axis)修正分量確定程序的流程圖。
在步驟L1，按照圖28所示的脈沖序列I0采集數(shù)據(jù)sz0(k)。在脈沖序列I0中，施加一個激勵脈沖R和一個片選梯度ss。然后施加一個反相或倒相脈沖P和一個片選梯度ss。之后，在施加一個讀梯度gxw的同時，從回波SE中接收一個NMR信號，從而采集到數(shù)據(jù)sz0(k)。順便指出，在冠狀面軸(warp axis)方向和橫斷面軸(sliceaxis)方向沒有施加相位編碼梯度。
在步驟L2，將數(shù)據(jù)sz0(k)進行矢狀面軸(read axis)方向的一維富里葉變換，并將富里葉變換的結果定義為SZ0(x)。
在步驟L3，確定數(shù)據(jù)SZ0(x)的相位項(Arctan(SZ0(x))的初始斜率或梯度dz0(用最小二乘法或類似的方法)。然后，確定梯度場中心的相位值b0＝Arctan(SZ0(0))。相位值b0相當于沒有剩磁存在時梯度場中心的相位值。
上述的步驟L1到L3為確定主要由梯度磁場gx1和gxw引起的渦流的干擾或影響(回波信號SE的回波中心的相移或移動)的過程。
在步驟L4，按照圖29所示的脈沖序列Ij采集數(shù)據(jù)szi(k)。在脈沖序列Ij中，施加一個激勵脈沖R并在橫斷面軸(slice axis)方向施加一個片選梯度ss。然后，在矢狀面軸(read axis)方向施加一個相當于橫斷面軸(slice axis)上的相位編碼梯度gz(i)與反轉梯度gzr(i)之間差值的一個差值梯度dd，其中各梯度用由掃描參數(shù)確定的編碼數(shù)值i來標示。接著，在矢狀面軸(read axis)方向施加一個與施加在橫斷面軸(slice axis)方向的相位編碼梯度gz(i)等效的等效相位編碼梯度gz(i)，并施加一個反相或倒相脈沖P和一個片選梯度ss。之后，在矢狀面軸(read axis)方向施加一個與橫斷面軸(slice axis)方向上的該反轉梯度gzr(i)等效的等效反轉梯度gzr(i)。經(jīng)過時間t后，在施加一個讀梯度gxw的同時，從回波SE中接收一個NMR信號，以采集數(shù)據(jù)szi(k)。順便指出，在冠狀面軸(warp axis)方向沒有施加相位編碼梯度。這里步驟L4可以對所有的編碼序數(shù)i重復(在這種情況下i＝i)?；蛘?，步驟L4對一個經(jīng)過適當選擇的編碼序數(shù)i重復，以縮短時間(在這種情況下j≠i)，與未選定編碼序數(shù)對應的數(shù)據(jù)可以用插入法來得到。
在步驟L5，將數(shù)據(jù)szi(k)進行矢狀面軸(read axis)方向的一維富里葉變換，并將富里葉變換的結果定義為SZi(x)。
在步驟L6，確定富里葉變換結果SZi(x)的相位項(Arctan(SZi(x))的初始梯度dzi(例如用最小二乘法或類似的方法)。然后，確定梯度場中心的相位值bi＝Arctan(SZi(0))并確定相位值bi與b0之間的差值(bi-b0)。差值(bi-b0)相當于不依賴于受到由相位編碼梯度gz(i)引起的干擾的位置而均勻加入的一個0-級相位分量。
上述的步驟L4到L6為確定主要由相位編碼梯度gz(i)引起的剩磁干擾或影響的過程。
在步驟L7，由(dzi-dz0)計算由相位編碼梯度gz(i)引起的渦流和剩磁的干擾或影響的量值ΔGZ(i)。
數(shù)值項dz0表示沒有相位編碼梯度gz(i)存在時的相位周期或循環(huán)相移。另一方面，數(shù)值項dzi表示有相位編碼梯度gz(i)存在時的相位周期或循環(huán)相移。由于相位編碼梯度gz(i)被反轉梯度gzr(i)完全抵消，(dzi-dz0)應等于0。因此如果(dzi-dz0)≠0，那么這個差值的大小就表示由相位編碼梯度gz(i)引起的渦流和剩磁的干擾的量值。所以，相當于由相位編碼梯度gz(i)引起的渦流和剩磁的干擾的量值ΔGZ(i)可以由(dzi-dz0)計算出來。
也就是說，如果將讀梯度gxw的幅度表示為a_gxw，回波中心由于受到相位編碼梯度gz(i)引起的渦流和剩磁的干擾而產(chǎn)生的相移時間表示為tz0，則得到下列關系式γ·ΔGZ(i)·tz＝γ·a_gxw·tz0(其中γ為磁旋比)于是得到以下關系式ΔGZ(i)＝a_gxw·tz0/tz在步驟L8，根據(jù)下列關系式確定修正因子βi(相當于由每單位相位編碼數(shù)值引起的渦流和剩磁干擾的量值)βi=γ·ΔGZ(i)·tz/γ∫0tgy{gz(i,t)}dt---(2)]]>其中γ表示磁旋比，tz表示從施加破碎梯度(crusher gradient)到施加讀梯度的時間，tgz表示破碎梯度(crusher gradient)的脈寬(timewidth)，gz(i，t)表示破碎梯度(crusher gradient)的波形函數(shù)。
在步驟L9，利用由掃描參數(shù)確定的相位編碼梯度的特征或基本分量gz(i)和修正因子βi確定橫斷面軸(slice axis)修正分量wiwi＝βi·gz(i)圖30為圖象數(shù)據(jù)采集程序的流程圖。
在步驟L10，利用由掃描參數(shù)確定的相位編碼梯度的基本分量gz(i)和橫斷面軸(slice axis)修正分量wi確定一個新的反轉梯度gzr(i)’
gzr(i)’＝gz(i)+wi在步驟L11，按照應用于3D高速SE方法中的一個脈沖序列Jp采集圖象數(shù)據(jù)，在該方法中使用了圖31所示的橫斷面軸(slice axis)方向的新反轉梯度gzr(i)’。這時，可取的是同時采用在第一實施例中采用的冠狀面軸(warp axis)方向的前述新反轉梯度gyr(i)’。之后，調節(jié)由相位檢測器12檢測到的相位，或者調節(jié)反相或倒相脈沖P1、P2和P3的相應發(fā)射相位，從而消除相位量差值(bi-b0)。
順便指出，按照參照圖7到圖9所介紹的同樣方法，可以采用橫斷面軸(slice axis)方向的輔助反轉梯度和輔助相位編碼梯度。
如果圖象是由按上述方法采集的圖象數(shù)據(jù)構成的，就能夠防止圖象品質因為受到由橫斷面軸(slice axis)方向的相位編碼梯度引起的渦流和剩磁的干擾而降低。
根據(jù)本發(fā)明的MRI裝置，可以防止圖象品質由于相位編碼梯度引起的渦流和剩磁的干擾而降低。使用永磁體的MRI裝置在改進圖象質量方面是特別有效的。
在不脫離本發(fā)明的構思和范圍的前提下，可以提出本發(fā)明的許多完全不同的實施例。應當理解本發(fā)明并不局限于說明書所述的特定實施例，而是由權利要求書所限定的。
權利要求
1.一種MRI裝置，它包括RF脈沖發(fā)射裝置；梯度磁場施加裝置；和NMR信號接收裝置；所說的RF脈沖裝置發(fā)射一個RF脈沖，所說的梯度磁場施加裝置在冠狀面軸方向施加一個相位編碼梯度，該相位編碼梯度是通過將一個用于修正由在冠狀面軸方向施加的相位編碼梯度引起的渦流或剩磁干擾的冠狀面軸修正分量加入在冠狀面軸上的相位編碼梯度的基本分量中而得到的，所說的相位編碼梯度是由掃描參數(shù)確定的，或者在冠狀面軸方向施加一個與基本分量等效的相位編碼梯度和一個與冠狀面軸修正分量等效的輔助相位編碼梯度，所說的梯度磁場施加裝置在所說的NMR信號接收裝置接收到一個NMR信號之后，在冠狀面軸方向施加一個時間積分值與相位編碼梯度的基本分量的時間積分值相等的相反極性的反轉梯度。
2.如權利要求1所述的MRI裝置，它還包括第一相位信息獲得裝置，該裝置在所說的RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖，所說的梯度磁場施加裝置在矢狀面軸方向施加一個矢狀面梯度，但是不在冠狀面軸方向施加相位編碼梯度時，利用所說的NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，從而根據(jù)所說接收到的NMR信號得出第一相位信息；第二相位信息蕕得裝置，該裝置在所說的RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖，所說的梯度磁場施加裝置在矢狀面軸方向施加一個時間積分值與該相位編碼梯度的時間積分值相等的一個等效相位編碼梯度，在矢狀面軸方向施加時間積分值與該等效相位編碼梯度的時間積分值相等的相反極性的一個等效反轉梯度，而不在冠狀面軸方向施加相位編碼梯度，然后在矢狀面軸方向施加一個矢狀面梯度時，利用所說的NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，從而根據(jù)所說接收到的NMR信號得出第二相位信息；冠狀面軸修正分量計算裝置，該裝置用于根據(jù)所說的第一相位信息和所說的第二相位信息確定冠狀面軸修正分量。
3.如權利要求1所述的MRI裝置，它還包括實在相位信息獲得裝置，該裝置用于在所說的RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖，所說的梯度磁場施加裝置在一個冠狀面軸方向施加一個相位編碼梯度，然后在一個矢狀面軸方向施加一個矢狀面梯度時，利用所說的NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，從而根據(jù)所說接收到的NMR信號得出實在相位信息；理想相位信息獲得裝置，該裝置用于在所說的RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖，所說的梯度磁場施加裝置在該冠狀面軸方向施加一個脈寬和幅值已經(jīng)分別被增大和減小的相位編碼梯度，然后在該矢狀面軸方向施加一個矢狀面梯度時，利用所說的NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，從而根據(jù)所說接收到的NMR信號得出理想相位信息；冠狀面軸修正分量計算裝置，該裝置用于根據(jù)該實在相位信息和該理想相位信息確定冠狀面軸修正分量。
4.一種MRI裝置，其特征在于在RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個激勵RF脈沖和一個反相RF脈沖，梯度磁場施加裝置在一個冠狀面軸方向施加一個相位編碼梯度，然后在一個矢狀面軸方向施加一個矢狀面梯度時，NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，在從發(fā)射反相RF脈沖到接收到NMR信號的過程重復M次之后，所說的梯度磁場施加裝置施加一個抑制梯度，從發(fā)射激勵RF脈沖到施加抑制梯度的過程被重復N次，從而在不同的時基上采集(M×N)次經(jīng)過相位編碼的NMR信號，所說的梯度磁場施加裝置將該抑制梯度的極性轉換為與每M次相位編碼梯度之和的極性相同，此抑制梯度在從發(fā)射反相RF脈沖到接收到NMR信號的過程重復M次時施加。
5.一種MRI裝置，其特征在于在RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個激勵RF脈沖和一個反相RF脈沖，然后梯度磁場施加裝置在一個冠狀面軸方向施加一個相位編碼梯度，或在該冠狀面軸方向和一個橫斷面軸方向施加該相位編碼梯度，之后在一個矢狀面軸方向施加一個矢狀面梯度，NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，運行所說的MRI裝置可以改變由所說的RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射的反相RF脈沖的發(fā)射相位或者改變由所說的NMR信號接收裝置檢測到的相位，從而抑制在由相位編碼梯度引起的剩磁干擾下產(chǎn)生的0-級相位分量。
6.如權利要求5所述的MRI裝置，它還包括0-級相位分量獲得裝置，該裝置在所說的RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖，所說的梯度磁場施加裝置在矢狀面軸方向施加一個時間積分值與該相位編碼梯度的時間積分值相等的等效相位編碼梯度，并在該矢狀面軸方向施加一個時間積分值與該等效相位編碼梯度的時間積分值相等的相反極性的等效反轉梯度，而不在該冠狀面軸方向和該橫斷面軸方向施加該相位編碼梯度，然后所說的梯度磁場施加裝置在該矢狀面軸方向施加一個矢狀面梯度時，利用所說的NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，從而根據(jù)所說接收到的NMR信號得出相位信息，并根據(jù)所得出的相位信息確定該0-級相位分量。
7.如權利要求5所述的MRI裝置，它還包括0-級相位分量獲得裝置，該裝置根據(jù)一個在冠狀面軸方向施加該相位編碼梯度和該反轉梯度時得到的NMR信號和一個沒有在冠狀面軸方向施加該相位編碼梯度和該反轉梯度時得到的NMR信號得出0-級相位分量。
8.一種MRI裝置，它包括RF脈沖發(fā)射裝置；梯度磁場施加裝置；和NMR信號接收裝置；其中在所說的RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個激勵脈沖以后，所說的RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個反相脈沖，所說的梯度磁場施加裝置在一個橫斷面軸方向施加一個相位編碼梯度，所說的NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，所說的梯度磁場施加裝置在該橫斷面軸方向重復施加一個反轉梯度，該反轉梯度是將一個用于修正由該相位編碼梯度引起的渦流或剩磁干擾的橫斷面軸修正分量加入一個時間積分值與該相位編碼梯度的時間積分值相等的相反極性的基本分量而得到的，或者在一個橫斷面軸方向重復施加一個與基本分量等效的反轉梯度和一個與該橫斷面軸修正分量等效的輔助反轉梯度，所說的重復次數(shù)為在一個橫斷面軸方向的編碼數(shù)。
9.如權利要求8所述的MRI裝置，它還包括第一相位信息獲得裝置，該裝置在所說的RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖，所說的梯度磁場施加裝置在一個矢狀面軸方向施加一個矢狀面梯度，但是不在該橫斷面軸方向施加該相位編碼梯度時，利用所說的NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，從而根據(jù)所說接收到的NMR信號得出第一相位信息；第二相位信息獲得裝置，該裝置在所說的RF脈沖發(fā)射裝置發(fā)射一個RF脈沖，所說的梯度磁場施加裝置在該矢狀面軸方向施加一個與該相位編碼梯度和一個后續(xù)反轉梯度的基本分量之間的差值等效的差值梯度，在該矢狀面軸方向施加一個時間積分值與該相位編碼梯度的時間積分值相等的等效相位編碼梯度和一個時間積分值與該反轉梯度的基本分量的時間積分值相等的等效反轉梯度，而不在該橫斷面軸方向施加該相位編碼梯度，然后在該在矢狀面軸方向施加一個矢狀面梯度時，利用所說的NMR信號接收裝置接收一個NMR信號，從而根據(jù)所說接收到的NMR信號得出第二相位信息；橫斷面軸修正分量計算裝置，該裝置用于根據(jù)所說的第一相位信息和所說的第二相位信息確定橫斷面軸修正分量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種MRI裝置,這種MRI裝置能夠防止圖象質量因受到由一個相位編碼梯度引起的渦流或剩磁干擾而降低。在發(fā)射一個RF脈沖P1,在一個冠狀面軸方向施加一個相位編碼梯度gy(ⅰ)和在一個矢狀面軸方向施加一個讀梯度rr時,接收一個NMR信號,然后,在冠狀面軸方向施加一個反轉梯度gyr(ⅰ)’。該反轉梯度gyr(ⅰ)’定義為“(時間積分值與該相位編碼梯度gy(ⅰ)的時間積分值相等的相反極性的基本分量)+(用于修正由相位編碼梯度gy(ⅰ)引起的渦流或剩磁干擾的冠狀面軸修正分量)”。
文檔編號G01R33/565GK1326102SQ01112420
公開日2001年12月12日 申請日期2001年3月28日 優(yōu)先權日1995年3月28日
發(fā)明者T·后藤 申請人:通用電器橫河醫(yī)療系統(tǒng)株式會社