專利名稱：磁共振成像方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振成像方法和裝置，更具體的說，該設(shè)備可以消除因切片傾斜度而引起的核磁共振信號的衰減。


圖1表示的是采用常規(guī)回旋回波方式來產(chǎn)生脈沖序列SQ’的一個例子。
如圖1(a)所示，首先，一個用于激發(fā)所期望切片的90°射頻脈沖R被用來完成有效的激勵；接著采用激發(fā)同一切片的180°射頻脈沖P來倒轉(zhuǎn)該切片；其次，可觀察到一個如圖1(b)所示的回旋回波信號E51。
如圖1(c)所示當(dāng)應(yīng)用上述的90°射頻脈沖R和180°射頻脈沖P時，在沿切片厚度方向上磁場強度相對于位置以一個傾角G1的斜率變化的地方，增加切片梯度Bg1。
如圖示2(a)所示，上述90°射頻脈沖R的包絡(luò)圖A具有用點劃線表示的近似于理想矩形波的形狀；另一方面，上述180°射頻脈沖P的包絡(luò)圖Ap51具有用點劃線表示的雙肩圓弧的非理想矩形波的形狀，順便說一下，每一個包絡(luò)圖的半功率寬度被設(shè)為激勵寬度τ。
因此，如圖2(b)所示，切片包絡(luò)圖F’是由上述的包絡(luò)圖Ar和上述的包絡(luò)圖Ap51共同作用決定的。其形狀是一個雙肩傾斜的圓弧形，由此便形成了所謂的“切片傾斜度”。
然而，如果上述切片傾斜度增大，則在包絡(luò)圖和在用點劃線所表示理想矩形之間的陰影區(qū)U部分將出現(xiàn)無核磁共振信號被捕獲的問題，從而導(dǎo)致磁共振成像質(zhì)量的衰退。
本發(fā)明的目的是提供一種磁共振成像方法和裝置，用于消除因切片傾斜度而引起的核磁共振信號的衰減。
第一方面，本發(fā)明提出了一種磁共振成像的方法，就是在通過采用90°射頻脈沖作用于樣本以后，再采用180°射頻脈沖作用于樣本，其特征在于180°射頻脈沖的激勵寬度要比90°射頻脈沖的激勵寬度更寬。
根據(jù)上述磁共振成像方法，由于180°射頻脈沖的激勵寬度要比90°射頻脈沖的激勵寬度更寬，所以180°射頻脈沖的包絡(luò)圖寬度在切片徑向厚度上將增大。
由此便可能使切片包絡(luò)圖不落入切片傾斜度區(qū)域中，從而阻止發(fā)生磁共振成像信號質(zhì)量的衰減。
由于切片包絡(luò)圖的切片厚度受到90°射頻脈沖包絡(luò)的限制，因此切片厚度將不能過度的擴(kuò)大。
第二方面，本發(fā)明提出了一種具有上述所描述構(gòu)型的磁共振成像方法，其特征在于，在切片厚度方向的位置上，采用180°射頻脈沖時的梯度磁場傾角要比采用90°射頻脈沖時的梯度磁場傾角小，從而使激勵寬度增大。
根據(jù)第二方面中磁共振成像的方法，因為采用180°射頻脈沖時的梯度磁場傾角比較小，所以不需要改變180°射頻脈沖，就可以通過操作梯度磁場的傾角來使激勵寬度增大，這一點在射頻脈沖頻率分量帶寬擴(kuò)展受到限制的情況下特別有用。
第三方面，本發(fā)明提出了一種具有上述所描述構(gòu)型的磁共振成像方法，其特征在于，在時間軸上通過減小180°射頻脈沖的寬度便可增大激勵的寬度。
根據(jù)上述第三方面的磁共振成像的方法，在關(guān)于切片厚度方向的位置上，甚至采用180°射頻脈沖的梯度磁場的傾角等于90°射頻脈沖的傾角時，激勵寬度仍能擴(kuò)大，因為在時間軸上，通過減小180°射頻脈沖寬度可以擴(kuò)大激勵寬度，從而使頻率分量帶寬變得更寬。將此方法與減少180°射頻脈沖梯度磁場傾角使其不同于90°射頻脈沖梯度磁場的方法相結(jié)合，就可使梯度磁場的控制更容易、更精確。
第四方面，本發(fā)明提出了一種上述所描述構(gòu)造的磁共振成像方法。其特征在于，在連續(xù)采用多個180°射頻脈沖實現(xiàn)多切片成像的情況下，180°射頻脈沖的激勵寬度比90°射頻脈沖的激勵寬度更寬，不小于0.4倍但不大于0.6倍的切片間隔。
根據(jù)第四方面中磁共振成像的方法，因為180°射頻脈沖的激勵寬度擴(kuò)展的下限是0.4倍的切片間隔，所以激勵寬度的擴(kuò)展能被成功的完成，以至使核磁共振信號強度得以改善。此外，當(dāng)180°射頻脈沖的激勵寬度擴(kuò)展的上限是0.6倍的切片間隔時，在相鄰切片包絡(luò)之間的干涉能被減小。
因此，甚至在實現(xiàn)多切片成像的情況下，通過限制切片傾斜度的發(fā)生，能防止核磁共振信號衰減。
第五方面，本發(fā)明提出了一種上述所描述構(gòu)造的磁共振成像方法。其特征在于，首先采用在脈沖序列以外的反相脈沖，其激勵寬度要比90°射頻脈沖的激勵寬度更寬。
根據(jù)第五方面中磁共振成像的方法，甚至在序列的開始時采用反相復(fù)原方式的脈沖序列的條件下，反相脈沖使核磁矢量方向反轉(zhuǎn)180°，通過限制切片傾斜度的發(fā)生來防止核磁共振信號的衰減。
第六方面，本發(fā)明提出了一種上述所描述構(gòu)造的磁共振成像方法，其特征在于，擴(kuò)展180°射頻脈沖的激勵寬度，以便使所有被90°射頻脈沖激發(fā)的部分被180°射頻脈沖所激發(fā)。
根據(jù)第六方面中磁共振成像的方式，可以得到最好的SNR信號。
第七方面，本發(fā)明提供了一種磁共振成像裝置，它提供了一個梯度磁場生成單元以產(chǎn)生梯度磁場；一個射頻脈沖發(fā)射單元以發(fā)射射頻脈沖；一個核磁共振信號接收單元以接收核磁共振信號；其特征在于，還提供了一個激勵寬度校正單元以使180°射頻脈沖的激勵寬度寬于90°射頻脈沖的激勵寬度。
在第七方面中所述的磁共振成像裝置可以正確地實施第一方面中所述的磁共振成像方法。
第八方面，本發(fā)明提供了一種具有上述所描述構(gòu)造的磁共振成像裝置，其特征在于，激勵寬度校正單元控制磁場梯度生成單元的操作，使得在切片厚度方向的位置上，采用180°射頻脈沖時的梯度磁場的傾角遠(yuǎn)小于采用90°射頻脈沖時的傾角。
在第八方面中所述的磁共振成像裝置可以正確地實施第二方面中所述的磁共振成像方法。
第九方面，本發(fā)明提供了一種具有上述所描述構(gòu)造的磁共振成像裝置，其特征在于，上述激勵寬度校正單元控制射頻脈沖發(fā)射單元的操作，使得在時間軸方向上減小了180°射頻脈沖的寬度。
在第九方面中所述的磁共振成像裝置可以正確地實施第三方面中所述的磁共振成像方法。
第十方面，本發(fā)明提供了一種具有上述所描述構(gòu)造的磁共振成像裝置，其特征在于，在通過接連采用多個180°射頻脈沖，完成多切片成像的條件下，激勵寬度校正單元使180°射頻脈沖具有比90°射頻脈沖的激勵寬度要寬不小于0.4倍但不大于0.6倍切片間隔的的激勵寬度。
在第十方面中所述的磁共振成像裝置可以正確地實施第四方面中所述的磁共振成像方法。
第十一方面，本發(fā)明提供了一種具有上述所描述構(gòu)造的磁共振成像裝置，其特征在于，上述的激勵寬度校正單元使首先采用在脈沖序列以外的反相脈沖的激勵寬度要比90°射頻脈沖的激勵寬度更寬。
在第十一方面中所述的磁共振成像裝置可以正確地實施第五方面中所述的磁共振成像方法。
第十二方面，本發(fā)明提供了一種具有上述所描述構(gòu)造的磁共振成像裝置，其特征在于，上述激勵寬度校正單元擴(kuò)展了180°射頻脈沖的激勵寬度，以便使90°射頻脈沖激發(fā)的所有部分都能受到180°射頻脈沖的激發(fā)。
在第十二方面中所述的磁共振成像裝置可以正確地實施第六方面中所述的磁共振成像方法。
因此，根據(jù)本發(fā)明中所述磁共振成像方法及其裝置是通過在激發(fā)出一個具有規(guī)定激勵寬度的90°射頻脈沖后，再激發(fā)出一個具有更寬范圍激勵寬度的180°射頻脈沖，從而使切片包絡(luò)圖更近似于理想矩形，由此便可產(chǎn)生高質(zhì)量的磁共振圖像。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明中的優(yōu)選實施例進(jìn)行描述，從中可看出本發(fā)明還具有其他優(yōu)點。
圖1表示的是現(xiàn)有的回旋回波信號方式中所采用的脈沖序列。
圖2是由圖1所示的脈沖序列產(chǎn)生切片傾斜度的原理示意圖。
圖3是本發(fā)明所述實施例中磁共振成像裝置的方框圖。
圖4是由圖3中所示的磁共振成像裝置100采用回旋回波信號方式所產(chǎn)生的脈沖序列示意圖。
圖5是圖4所示脈沖序列的射頻脈沖的包絡(luò)圖和切片包絡(luò)圖。
圖6表示的是實施單切片成像時信號強度變化的特性圖。
圖7表示的實施單切片成像時次SNR變化的特性圖。
圖8表示的是在如圖3所示的磁共振成像裝置進(jìn)行多切片成像時所采用的脈沖序列SQ1。
圖9表示的是實施多切片成像時信號強度變化的特性圖。
圖10是在本發(fā)明的另一個實施例中運用反相復(fù)原方式的脈沖序列的示意圖。
圖11是在本發(fā)明的另一個實施例中采用回旋回波信號方式的脈沖序列的示意圖。
下文將結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖3表示的是本發(fā)明所述一個實例中的磁共振成像設(shè)備的方框圖。
磁共振成像設(shè)備100包含一個磁組件1，該磁組件1具有一個中空部分(腔體)用以輸入樣本。圍繞著中空部分還有一個永磁體1P，用以產(chǎn)生對樣本有一定強度HO的靜態(tài)磁場；梯度磁場線圈1g對切片梯度軸、相位梯度軸和讀取梯度軸施加梯度脈沖；發(fā)送線圈1t用以發(fā)射射頻脈沖來激發(fā)樣本內(nèi)原子核的自旋；一個接收線圈1r用以檢測來自樣本的核磁共振信號。梯度磁場線圈1g、發(fā)送線圈1t和接收線圈1r分別與梯度磁場驅(qū)動電路3、射頻功率放大器4、前置放大器5相連接。
順便要提一下的是，可以用超導(dǎo)磁體或一般導(dǎo)性磁體來代替永磁體，那樣將更便于使用。
一個序列存儲電路8與指令計算機(jī)7相連接，按照該序列存儲中存儲的序列來使梯度磁場驅(qū)動電路3工作，使磁組件1中梯度磁場線圈1g產(chǎn)生梯度脈沖。序列存儲電路8還操作門調(diào)制電路9，使射頻振蕩電路10輸出的載波信號調(diào)制成具有特定時間和包絡(luò)形狀的脈沖信號。該脈沖信號作為射頻脈沖輸入射頻功率放大器4，放大功率后輸入磁組件1中發(fā)射線圈1t，以激發(fā)一個所期望的切片區(qū)域。
前置放大器5對磁組件1中接收線圈1r所接收的核磁共振信號進(jìn)行放大，并將其輸入到相位檢測器12。相位檢測器12以射頻振蕩電路10輸出的載波信號為參考，對核磁共振信號進(jìn)行相位檢測，并將檢測的信號輸入模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器11。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器11將模擬的核磁共振信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并輸入計算機(jī)7。
計算機(jī)7從模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器11讀取數(shù)據(jù)，并進(jìn)行圖象重建以產(chǎn)生所需滑動區(qū)域的圖象。由顯示設(shè)備6顯示圖象。計算機(jī)7還負(fù)責(zé)全面控制，包括從操作控制臺13接收信息等。
圖4表示的是由圖3中所示的磁共振成像裝置100采用回旋回波信號方式所產(chǎn)生的脈沖序列SQ示意圖。
如圖4(a)所示，首先采用90°射頻脈沖R激發(fā)所期望的切片來產(chǎn)生激勵，接著采用180°射頻脈沖P激發(fā)上述切片以反轉(zhuǎn)此激勵，然后，如圖4(b)所示，觀察到一個回旋回波信號E。
如圖4(c)所示，當(dāng)上述90°射頻脈沖R被采用時，在切片厚度方向的位置上，磁場強度以傾角G1的斜率變化，切片梯度Bg1隨之增加?；蛘哒f當(dāng)采用180°射頻脈沖P時，在切片厚度方向的位置上，磁場強度以傾角G2(G2＜G1)變化，切片梯度Bg2隨之增加。
如圖5(a)所示，在切片厚度方向上，180°射頻脈沖P的包絡(luò)圖Ap1比常規(guī)脈沖序列SQ’(參看圖2)要寬。因此，激勵寬度τ1比包絡(luò)圖Ap51的激勵寬度τ要寬一個附加激勵寬度Sp。
因此，如圖5(b)所示，阻止切片包絡(luò)圖F落入切片傾斜度區(qū)域是可能的，從而便可防止回旋回波信號E在強度上發(fā)生衰減。另外，切片包絡(luò)F的切片厚度SL由于被上述的包絡(luò)圖Ap1所限制，所以不能過度擴(kuò)大。
圖6表示的是采用圖4中所示的脈沖序列SQ進(jìn)行單切片成像時，與[附加激勵寬度Sp/切片厚度SL]有關(guān)的回旋回波信號E(附加激勵寬度Sp為0時，以信號強度百分比做參考)的強度變化的特性圖。圖7是與[Sp/SL]有關(guān)的次SNR(在觀察到回旋回波信號E兩次以后，SNR可從它的分布和信號強度中捕獲)變化特性圖，切片厚度SL是5[mm]。響應(yīng)時間TE是最小(當(dāng)沒有回波分量時TE可以被設(shè)置為最小)，重復(fù)時間TR是500ms。
上述信號強度及次SNR隨Sp/SL的增加而變大。
圖8是采用圖3所示的磁共振成像裝置100進(jìn)行多切片成像時，脈沖序列SQ1的組成圖。
在序列開始的位置，采用90°射頻脈沖以后，又采用了多個180°射頻脈沖P1,P2,P3,…，接著出現(xiàn)了響應(yīng)信號E1,E2,E3,…。
在采用90°射頻脈沖R的時候，在切片厚度方向的位置上，磁場強度以傾角E1的斜率變化，切片梯度Bg1隨之增加，或者當(dāng)采用180°射頻脈沖P1,P2,P3,…時，在切片厚度方向的位置上，磁場強度以傾角G2(G2＜G1)變化，切片梯度Bg2隨之增加。另外，為了改變切片位置，需要針對每個180°射頻脈沖P1,P2,P3,…的響應(yīng)輕微改變切片梯度Bg2的D.C.分量。
圖9是由圖8所示的脈沖序列SQ1進(jìn)行多切片成像時，響應(yīng)信號在強度上的變化與[附加激勵寬度Sp/切片厚度SL]有關(guān)的特性圖。切片厚度設(shè)為5[mm]，切片間隔為5[mm]，響應(yīng)時間TE為最小，重復(fù)時間TR為500ms。
當(dāng)上述[Sp/SL]不小于0.4倍但不大于0.6倍的切片間隔時，上述信號強度可被更好地改善(當(dāng)SP=0時，10％較好，超過10％更好)。因此，當(dāng)上述的[Sp/SL]小于0.4時，180°射頻脈沖P1,P2,P3,…的包絡(luò)的擴(kuò)展寬度量相對較小，不足以防止切片傾斜度，或者當(dāng)上述的[Sp/SL]大于0.6時，在每個切片包絡(luò)的波紋分量的影響下，將產(chǎn)生鄰接切片包絡(luò)間的干涉。
就對磁共振成像裝置100的描述來說，由于切片傾斜度所引起的回旋回波信號衰減可被阻止，使高質(zhì)量磁共振圖像的產(chǎn)生和顯示成為可能。另外，上述磁共振成像裝置100經(jīng)過以下修改可以更好。
(1)同樣，在采用90°射頻脈沖之后，可連續(xù)采用多個180°射頻脈沖；同時，通過在相位編碼軸方向上，梯度磁場對每個響應(yīng)信號起變化的快速回旋回波信號(FSE)方式就可產(chǎn)生所需脈沖序列，正是通過擴(kuò)展180°射頻脈沖的激勵寬度來實施本發(fā)明的。在這個例子中，對第一個180°射頻脈沖之后所立刻觀察到的首個回旋回波信號來說，因為它是回旋回波，擴(kuò)展180°射頻脈沖的激勵寬度，可使信號強度性能的改善得以實現(xiàn)；相對照的，對于第二個和接下來的響應(yīng)信號來說，由于它們激發(fā)了回波分量，所以信號強度在某些方面性能的改善較差。引用量化的例子，大約改善后信號強度的10％是由第一個回旋回波信號實現(xiàn)的，僅有大約改善后信號強度的5％是由第三個回旋回波信號實現(xiàn)的。
(2)如圖10所示，即使在采用脈沖序列SQ2中的反相脈沖Pa時，切片梯度的傾角G2小于采用90°射頻脈沖R時的切片梯度的傾角G1的情況下，采用反相恢復(fù)方式的脈沖序列也可應(yīng)用于本發(fā)明。
(3)另外，盡管采用反向脈沖Pa時的切片梯度的傾角G2小于采用90°射頻脈沖R(見圖4)時的切片梯度的傾角G1，但如圖11中的脈沖序列SQ3所示，相當(dāng)于180°射頻脈沖P的半功率寬度的180°射頻脈沖P11被減小到1/k倍(k＞1)，而幅度擴(kuò)大為k倍，其可被很好的應(yīng)用。這使上述180°射頻脈沖P11的頻率分量被擴(kuò)展為寬帶，180°射頻脈沖P11的激勵寬度被擴(kuò)大。
在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本發(fā)明可以存在許多不同的實施例。應(yīng)當(dāng)理解為本發(fā)明不僅僅局限于本文所具體描述的實施例，而應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書來確定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種磁共振成像方法，包括以下步驟采用90°射頻脈沖作用于樣本，接著采用180°射頻脈沖作用于上述樣本，使180°射頻脈沖的激勵寬度比90°射頻脈沖的激勵寬度更寬。
2.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于在切片厚度方向的位置上，采用180°射頻脈沖時的梯度磁場的傾角要比采用90°射頻脈沖時的梯度磁場的傾角小，從而使激勵寬度增大。
3.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于通過在時間軸方向上減小180°射頻脈沖的寬度來使激勵寬度增大。
4.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于在連續(xù)采用多個180°射頻脈沖來進(jìn)行多切片成像的情況下，180°射頻脈沖的激勵寬度比90°射頻脈沖的激勵寬度更寬，不小于0.4倍但不大于0.6倍的切片間隔。
5.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于在脈沖序列外，首先采用的反向脈沖激勵寬度要比90°射頻脈沖激勵寬度更寬。
6.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于增大180°射頻脈沖的激勵寬度，以便使采用90°射頻脈沖激發(fā)的整個部分也能由180°射頻脈沖來激發(fā)。
7.一種磁共振成像裝置，包括-梯度磁場生成單元，用以產(chǎn)生梯度磁場-射頻脈沖發(fā)射單元，用以發(fā)射射頻脈沖；-核磁共振信號接收單元，用以接收核磁共振信號；其特征在于，設(shè)置激勵寬度校正單元，以使180°射頻脈沖的激勵寬度比90°射頻脈沖的激勵寬度更寬。
8.如權(quán)利要求7所述的磁共振成像裝置，其特征在于所述激勵寬度校正單元用于控制梯度磁場生成單元的工作，以使在切片厚度方向的位置上，采用180°射頻脈沖時的梯度磁場的傾角小于采用90°射頻脈沖時梯度磁場的傾角。
9.如權(quán)利要求7所述的磁共振成像裝置，其特征在于所述激勵寬度校正單元用于控制射頻脈沖發(fā)射單元，以減小在時間軸方向上180°射頻脈沖的寬度。
10.如權(quán)利要求7所述的磁共振成像裝置，其特征在于在連續(xù)采用多個180°射頻脈沖的基礎(chǔ)上進(jìn)行多切片成像時，所述激勵寬度校正單元使180°射頻脈沖的激勵寬度比90°射頻脈沖的激勵寬度要寬，不小于0.4倍但不大于0.6倍的切片間隔。
11.如權(quán)利要求7所述的磁共振成像裝置，其特征在于所述激勵寬度校正單元使在脈沖序列以外首先采用反向脈沖的激勵寬度比90°射頻脈沖的激勵寬度更寬。
12.如權(quán)利要求7所述的磁共振成像裝置，其特征在于所述激勵寬度校正單元增大了180°射頻脈沖的激勵寬度，以使采用90°射頻脈沖激發(fā)的所有部分均由180°射頻脈沖來激發(fā)。
全文摘要
為了防止由切片斜傾度而引起核磁共振信號衰減,在應(yīng)用回旋回波方式的脈沖序列時,采用180°射頻脈沖P時的切片梯度的傾角G2要比采用90°射頻脈沖R時的切片梯度的傾角G1小。
文檔編號G01R33/48GK1313067SQ01117318
公開日2001年9月19日 申請日期2001年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月10日
發(fā)明者山崎亞紀(jì), 池崎吉和 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司