專利名稱：自旋激勵方法、磁共振成像方法和磁共振成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自旋激勵方法、磁共振成像方法和磁共振成像系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及根據(jù)快速自旋回波(FSE)技術(shù)結(jié)合反向恢復(inversion recovery)(IR)技術(shù)執(zhí)行磁共振成像的自旋激勵方法、磁共振成像方法和磁共振成像系統(tǒng)。
以重復時間TR的預定的間隔重復激勵自旋以感應(yīng)磁共振信號并接收該信號的序列。TR經(jīng)常被設(shè)置為足夠長的時間以使被激勵的自旋恢復以便具有最初的縱向磁化。當成像時間必需縮短時，將TR設(shè)置為較短的時間并強制地使自旋恢復。以附加的激勵實現(xiàn)自旋的強制恢復。這種技術(shù)稱為快速恢復。
日本專利公開No.4-21488描述將快速恢復結(jié)合IR。簡言之，如在附圖7中所示，應(yīng)用180°脈沖使自旋旋轉(zhuǎn)180°并因此使其反向。此后，當經(jīng)過了預定的反向時間TI后，施加90°脈沖以旋轉(zhuǎn)自旋90°。然后采集因此所感應(yīng)的自由感應(yīng)衰減(FID)信號。
此后，當經(jīng)過了一半回波時間TE時，施加-180°脈沖以使自旋反向。此后當經(jīng)過了一半的TE時，施加-90°脈沖以旋轉(zhuǎn)自旋-90°，然后施加180°脈沖以使自旋反向。因此，實現(xiàn)自旋的快速恢復。
美國專利說明書No.6054853描述將快速恢復結(jié)合FSE。簡言之，如附圖8所示，施加90°x脈沖以激勵自旋并使它們相對于x軸旋轉(zhuǎn)90°。此后，當經(jīng)過了一半的回波空間esp時，施加180°y脈沖以使自旋相對于y軸反向。此后，當經(jīng)過了esp時，施加180°y脈沖以使自旋再次相對于y軸反向。當經(jīng)過了回波空間esp時，施加180°脈沖以使自旋再次相對于y軸反向。因此，在施加180°y脈沖之間的回波空間esp過程中采集自旋回波。
當從施加最后的180°y脈沖起經(jīng)過了一半的回波空間esp時，施加-90°x脈沖以旋轉(zhuǎn)自旋-90°，并施加180°x脈沖以使自旋反向。因此，實現(xiàn)了自旋的快速恢復。
根據(jù)在日本專利公開No.4-21488描述的技術(shù)，通過不是有意選擇層面的無選擇性激勵實現(xiàn)應(yīng)用-90°脈沖和180°脈沖的快速恢復。這不能實現(xiàn)多層面成像，這種多層面成像使如前述的脈沖序列交錯并包括多個層面。
根據(jù)在美國專利說明書No.6054853中描述的相關(guān)技術(shù)，通過選擇性激勵執(zhí)行應(yīng)用-90°x脈沖和180°y脈沖的快速恢復。然而，所選擇的層面并不是完美的正方形。應(yīng)用兩個有選擇性激勵脈沖不容易正確地實現(xiàn)快速恢復。
此外，由于應(yīng)用180°y脈沖引起的自旋的反向次數(shù)為奇數(shù)值。如果由于應(yīng)用180°y脈沖使自旋反向的程度有誤差，則自旋不能恢復到沿x-y平面準確地面對。因此，不能很好地實現(xiàn)連續(xù)的快速恢復。
(1)在希望解決前述問題的本發(fā)明的一方面中，提供一種自旋激勵方法，該自旋激勵方法用于根據(jù)快速自旋回波技術(shù)結(jié)合反向恢復技術(shù)應(yīng)用通過在成像的對象中的自旋所感應(yīng)的磁共振信號產(chǎn)生圖像。具體地說，施加180°脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了第一時間時，施加第一90°x脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了第二時間時，施加180°y脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了長度為第二時間的兩倍的第三時間時，施加180°y脈沖奇數(shù)次以順序地激勵自旋。此后，當經(jīng)過了第二時間時，施加第二90°x脈沖以激勵自旋。
(2)在希望解決前述問題的本發(fā)明的另一方面中，提供一種磁共振成像方法，該磁共振成像方法用于根據(jù)快速自旋回波技術(shù)結(jié)合反向恢復技術(shù)應(yīng)用通過在成像的對象中的自旋所感應(yīng)的磁共振信號產(chǎn)生圖像。具體地說，施加180°脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了第一時間時，施加第一90°x脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了第二時間時，施加180°y脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了長度為第二時間的兩倍的第三時間時，施加180°y脈沖奇數(shù)次以順序地激勵自旋。此后，當經(jīng)過了第二時間時，施加第二90°x脈沖以激勵自旋。在第三時間中讀取自旋回波，并且基于該自旋回波產(chǎn)生圖像。
(3)在希望解決前述問題的本發(fā)明的另一方面中，提供一種磁共振成像系統(tǒng)，該磁共振成像系統(tǒng)根據(jù)快速自旋回波技術(shù)結(jié)合反向恢復技術(shù)應(yīng)用通過在成像的對象中的自旋所感應(yīng)的磁共振信號產(chǎn)生圖像。該磁共振成像系統(tǒng)主要由自旋激勵裝置、回波讀取裝置和圖像產(chǎn)生裝置組成。自旋激勵裝置以應(yīng)用180°脈沖激勵自旋。此后，當經(jīng)過了第一時間時，自旋激勵裝置施加第一90°x脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了第二時間時，施加180°y脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了長度為第二時間的兩倍的第三時間時，自旋激勵裝置施加180°y脈沖奇數(shù)次以順序地激勵自旋。此后，當經(jīng)過了第二時間時，自旋激勵裝置施加第二90°x脈沖以激勵自旋。在第三時間中回波讀取裝置讀取自旋回波。圖像產(chǎn)生裝置根據(jù)該自旋回波產(chǎn)生圖像。
在第(1)至(3)段中所闡述的本發(fā)明的這些方面中，施加180°脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了第一時間時，施加第一90°x脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了第二時間時，施加180°y脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了長度為第二時間的兩倍的第三時間時，施加180°y脈沖奇數(shù)次以順序地激勵自旋。此后，當經(jīng)過了第二時間時，施加90°x脈沖以激勵自旋。由于施加了180°y脈沖所以使自旋反向偶數(shù)次，因此返回到沿著xy平面準確地面對。因此，通過隨后應(yīng)用90°x脈沖精確地恢復自旋。
此外，以90°x脈沖單獨執(zhí)行反向恢復。因此，不會產(chǎn)生象常規(guī)技術(shù)那樣由于應(yīng)用兩個選擇性激勵脈沖所產(chǎn)生的不理想的快速恢復。
為了成功地使弛豫時間相對較長的自旋實現(xiàn)快速恢復，第二90°x脈沖優(yōu)選應(yīng)該+90°x脈沖。
為了實現(xiàn)成像同時增強由弛豫時間相對較長的自旋所感應(yīng)的磁共振信號，第一時間優(yōu)選應(yīng)該比用于成像的自旋的極性恢復時間更短。
為了成功地實現(xiàn)其弛豫時間相對較短的自旋的快速恢復，第二90°x脈沖優(yōu)選應(yīng)該為-90°x脈沖。
為了實現(xiàn)成像同時增強由弛豫時間相對較短的自旋所感應(yīng)的磁共振信號，第一時間優(yōu)選應(yīng)該比用于成像的自旋的極性恢復時間更長。
為了產(chǎn)生斷層圖像，在所有的時間上激勵優(yōu)選應(yīng)該是有選擇性激勵。
為了實現(xiàn)多層面成像，優(yōu)選在順序地改變層面的第一時間內(nèi)的連續(xù)的時刻上開始這樣的一系列激勵以施加180°脈沖開始的激勵開始并以施加第二90°x脈沖開始的激勵結(jié)束。
根據(jù)本發(fā)明，提供了這樣的自旋激勵方法、磁共振成像方法和磁共振成像系統(tǒng)在實施快速自旋回波技術(shù)結(jié)合反向恢復技術(shù)的磁共振成像的過程中能夠嚴格地實現(xiàn)快速恢復。
通過在附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述，將會清楚本發(fā)明的進一步目的和優(yōu)點。
附圖2所示為說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例磁共振成像系統(tǒng)的實例的方塊圖。
附圖3所示為在磁共振成像中應(yīng)用的脈沖序列的實例。
附圖4所示為說明施加RF脈沖激勵的自旋的特性的概念圖。
附圖5所示為說明施加RF脈沖激勵的自旋的特性的概念圖。
附圖6所示為在多層面成像中應(yīng)用的脈沖序列的實例。
附圖7所示為常規(guī)的RF脈沖的脈沖序列。
附圖8所示為常規(guī)的RF脈沖的脈沖序列。
本發(fā)明的詳細描述參考附圖描述本發(fā)明的實施例。附

圖1所示為磁共振成像系統(tǒng)的方塊圖。該系統(tǒng)是本發(fā)明的實施例的實例。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的磁共振成像系統(tǒng)的實例。該系統(tǒng)的操作提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的磁共振成像方法的實例。
如圖所示，該系統(tǒng)包括磁體系統(tǒng)100。磁體系統(tǒng)100主要由主磁場線圈組件102、梯度線圈組件106和射頻(RF)線圈組件108組成。這些線圈組件基本為圓柱形并相互同軸設(shè)置。在成像對象1躺在托架500上時通過輸送裝置(未示)將成像對象1送入磁體系統(tǒng)100的基本為圓柱形孔中或從中送出。
主磁場線圈組件102在磁體系統(tǒng)100的孔中形成靜止磁場。該靜止磁場的方向基本平行于對象1的身體軸線方向。即，該主磁場線圈組件102形成所謂的水平磁場。主磁場線圈組件102可以例如由超導體形成。可替換的是，主磁場線圈組件102也可以以普通導體等實現(xiàn)。
梯度線圈組件106產(chǎn)生在三個相互垂直的軸(即層選軸、相位編碼軸和頻率編碼軸)上取向的三個磁場梯度，這三個磁場梯度給靜止磁場的強度提供了梯度。
假設(shè)在靜止磁場的空間中的相互垂直的坐標軸為x，y和z軸，則在這些軸中的任一軸都可以看作層選軸。在這種情況下，在其余的兩個軸中的任一軸都可以看作相位編碼軸，而另一軸可以看作頻率編碼軸。此外，層選軸、相位編碼軸和頻率編碼軸都可以相對于x，y和z軸任意傾斜，但同時仍然保持相互垂直。在本系統(tǒng)中，對象1的身體軸線方向應(yīng)該作為z-軸方向。
在層選軸的方向上取向的磁場梯度稱為層選磁場梯度。在相位編碼軸的方向上取向的磁場梯度稱為相位編碼磁場梯度。在頻率編碼軸的方向上取向的磁場梯度稱為讀出磁場梯度。為了產(chǎn)生這些磁場梯度，梯度線圈組件106包括三個梯度線圈(未示)。在下文中梯度磁場可以簡單地稱為梯度。
RF線圈組件108在靜止磁場的空間中產(chǎn)生用于激勵在對象1的身體中的自旋的射頻磁場。在下文中將形成射頻磁場稱為發(fā)射RF激勵信號。此外，RF激勵信號還可以稱為RF脈沖。RF線圈組件108接收由所激勵的自旋所產(chǎn)生的電磁波即磁共振信號。
RF線圈組件108包括發(fā)射線圈和接收線圈(在該附圖中沒有示出)。發(fā)射線圈和接收線圈可以以一個線圈實現(xiàn)或各自以專用的線圈實現(xiàn)。
梯度驅(qū)動單元130連接到梯度線圈組件106。梯度驅(qū)動單元130將驅(qū)動信號施加到梯度線圈組件106，由此使梯度線圈組件106產(chǎn)生梯度磁場。梯度驅(qū)動單元130包括與并入在梯度線圈組件106中的三個梯度線圈相關(guān)聯(lián)的三個驅(qū)動電路(在該附圖中沒有示出)。
RF驅(qū)動單元140連接到RF線圈組件108。RF驅(qū)動單元140將驅(qū)動信號施加到RF線圈組件108，由此發(fā)射RF脈沖以激勵在對象1的體內(nèi)的自旋。
數(shù)據(jù)采集單元150連接到RF線圈組件108。數(shù)據(jù)采集單元150對通過RF線圈組件108中所接收的信號進行采樣并以數(shù)字數(shù)據(jù)的形式采集該信號。
控制單元160分別連接到梯度驅(qū)動單元130、RF驅(qū)動單元140和數(shù)據(jù)采集單元150?？刂茊卧?60分別控制梯度驅(qū)動單元130、RF驅(qū)動單元140和數(shù)據(jù)采集單元150以進行成像。
RF線圈組件108、RF驅(qū)動單元140和控制單元160構(gòu)成了在本發(fā)明中應(yīng)用的自旋激勵裝置的實例。梯度線圈組件106、梯度驅(qū)動單元130、RF線圈組件108、數(shù)據(jù)采集單元150和控制單元160構(gòu)成了在本發(fā)明中應(yīng)用的回波讀取裝置的實例?？刂茊卧?60是在本發(fā)明中應(yīng)用的控制裝置的實例。
控制單元160例如以計算機實現(xiàn)。控制單元160包括存儲器(未示)。描述給定到控制單元160的指令的程序和各種數(shù)據(jù)項都存儲在存儲器。當計算機運行存儲在存儲器中的程序時實現(xiàn)控制單元160的能力。
數(shù)據(jù)采集單元150的輸出端連接到數(shù)據(jù)處理單元170。通過數(shù)據(jù)采集單元150所采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元170。數(shù)據(jù)處理單元170例如以計算機實現(xiàn)。數(shù)據(jù)處理單元170包括存儲器(未示)。描述給定到數(shù)據(jù)處理單元170的程序和各種數(shù)據(jù)項都存儲在存儲器中。
數(shù)據(jù)處理單元170連接到控制單元160。數(shù)據(jù)處理單元170比控制單元160的等級高并控制控制單元160。當數(shù)據(jù)處理單元170運行存儲在存儲器中的程序時實現(xiàn)本系統(tǒng)的設(shè)備。
數(shù)據(jù)處理單元170將數(shù)據(jù)采集單元150中所采集的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。數(shù)據(jù)空間保存在存儲器中。該數(shù)據(jù)空間提供二維傅立葉(Fourier)空間。傅立葉空間應(yīng)該稱為k-空間。數(shù)據(jù)處理單元170對在k-空間中的數(shù)據(jù)進行二維反向傅立葉變換，由此重構(gòu)對象1的圖像。數(shù)據(jù)處理單元170是在本發(fā)明中應(yīng)用的圖像產(chǎn)生裝置的實例。
顯示裝置180和操作面板190連接到數(shù)據(jù)處理單元170。以圖像顯示器等實現(xiàn)顯示裝置180。以具有指點設(shè)備的鍵盤實現(xiàn)操作面板190。
在顯示裝置180上顯示通過數(shù)據(jù)處理單元170所提供的各種信息項和所重構(gòu)的圖像。用戶操縱操作面板190并將在操作面板190上輸入的各種指令和信息項傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元170。用戶通過顯示裝置180和操作面板190可以交互地操作本系統(tǒng)。
附圖2所示為另一種類型的磁共振成像系統(tǒng)的方塊圖。在附圖2中所示的磁共振成像系統(tǒng)是本發(fā)明的實施例的實例。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的磁共振成像系統(tǒng)的實例。該系統(tǒng)的操作提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的磁共振成像方法的實例。
本系統(tǒng)包括不同于在附圖1中所示的系統(tǒng)的類型的磁體系統(tǒng)100′，除了磁體系統(tǒng)100′以外其它的部件與在附圖1中所示的部件相同，相同的標號表示相同的部件，因此省略了這些部件的描述。
磁體系統(tǒng)100′包括主磁場磁體組件102′、梯度線圈組件106′和RF線圈組件108′。每個主磁場磁體組件102′和線圈組件都由一對單元組成，該單元對彼此相對并在其間具有空間。此外，每個單元都基本為盤形并共享一個中心軸。借助于沒有示出的輸送裝置，將躺在托架500上的對象1送入到磁體系統(tǒng)100′的孔中或從該孔中送出。
主磁場磁體組件102′在磁體系統(tǒng)100′的孔中形成靜止磁場。該靜止磁場的方向大致與對象1的身體軸線方向正交。該主磁場磁體組件102′形成所謂的垂直磁場。主磁場磁體組件102′例如以永磁體實現(xiàn)。然而，主磁場磁體組件102′并不限于永磁體?？商鎿Q的是，可以以超導磁體或普通的導電磁體實現(xiàn)主磁場磁體組件102′。
梯度線圈組件106′產(chǎn)生在三個相互垂直的軸(即層選軸、相位編碼軸和頻率編碼軸)上取向的三個磁場梯度，這三個磁場梯度中的每個磁場梯度都給靜止磁場的強度增加了梯度。
假設(shè)在靜止磁場的空間中的相互垂直的坐標軸為x，y和z軸，在這些軸中的任一軸都可以看作層選軸。在這種情況下，在其余兩個軸中的任一軸都可以看作相位編碼軸，而另一軸可以看作頻率編碼軸。此外，層選軸、相位編碼軸和頻率編碼軸可以相對于x，y和z軸任意傾斜，但同時仍然保持彼此垂直。在本系統(tǒng)中，對象1的身體軸線方向應(yīng)該作為z-軸方向。
在層選軸的方向上取向的磁場梯度稱為層選磁場梯度。在相位編碼軸的方向上取向的磁場梯度稱為相位編碼磁場梯度。在頻率編碼軸的方向上取向的磁場梯度稱為讀出磁場梯度。為了產(chǎn)生這些磁場梯度，梯度線圈組件106′包括三個梯度線圈(未示)。
RF線圈組件108′在靜止磁場的空間中發(fā)射RF激勵信號，該RF激勵信號用于激勵在對象1中的自旋。RF線圈組件108′接收由所激勵的自旋感應(yīng)的磁共振信號。
RF線圈組件108′包括發(fā)射線圈和接收線圈(未示)。發(fā)射線圈和接收線圈可以以一個線圈實現(xiàn)或各自以專用的線圈實現(xiàn)。
RF線圈組件108′、RF驅(qū)動單元140和控制單元160構(gòu)成了在本發(fā)明中應(yīng)用的自旋激勵裝置的實例。梯度線圈組件106′、梯度驅(qū)動單元130、RF線圈組件108′、數(shù)據(jù)采集單元150和控制單元160構(gòu)成了在本發(fā)明中應(yīng)用的回波讀取裝置的實例?？刂茊卧?60是在本發(fā)明的實施例中應(yīng)用的控制裝置的實例。
下文描述本系統(tǒng)的操作。附圖3示意性地示出了適合于在附圖1或附圖2中所示的系統(tǒng)中執(zhí)行的磁共振信號的采集的脈沖序列。該脈沖序列是為結(jié)合反向恢復技術(shù)的快速自旋回波技術(shù)設(shè)計的一種脈沖序列。
參考附圖3，(1)所示為RF脈沖。(2)、(3)、(4)和(5)所示分別為層選磁場梯度Gs、讀出磁場梯度Gr、相位編碼磁場梯度Gp和自旋回波MR。脈沖序列沿時間軸t從左向右行進。
如圖所示，首先，施加180°x脈沖以使自旋反向，即使自旋反轉(zhuǎn)。下文中，將180°x脈沖稱為反向脈沖。在施加反向脈沖的同時，施加層選磁場梯度Gs1以選擇預定的層面并使在該層面中的自旋反向。
當使自旋反向時，通過自旋所表現(xiàn)出的縱向磁化與靜止磁場的方向相反。在下文中，將與靜止磁場的方向相反地取向的縱向磁化稱為負縱向磁化。負縱向磁化隨著時間改變以恢復最初正確地取向的縱向磁化。在下文中，將正確地取向的縱向磁化稱為正縱向磁化。在從負縱向磁化到正縱向磁化的恢復的過程中，縱向磁化的值從負值經(jīng)過零改變到正值。在本說明書中，從使自旋反向的時刻到自旋所具有的磁化值越過零的時間稱為自旋的極性恢復時間。
當從自旋反向經(jīng)過了預定的時間TI時，施加90°x脈沖激勵自旋以使它們相對于x軸翻轉(zhuǎn)90°。預定的時間TI是反向時間。當激勵自旋以使其相對于x軸旋轉(zhuǎn)90°時，施加層選磁場梯度Gs2。選擇相同的層面進行激勵。因此，使所恢復的縱向磁化相對于x軸旋轉(zhuǎn)90°。這就導致了橫向磁化，即與xy平面成直角的磁化。
當從激勵自旋使其相對于x軸旋轉(zhuǎn)90°起經(jīng)過了預定的時間esp時，施加180°y脈沖以使自旋反向。這時，施加層選磁場梯度Gs3以選擇在相同的層面中的自旋進行反向。
在使自旋反向之后，以預定的時間esp的間隔施加180°y脈沖許多次以使自旋反向。當使自旋反向時，施加層選磁場梯度Gs4、GS5或GS6以進行有選擇性反向。在每次選擇相同的層面以使在其中的自旋反向。
以時間esp的間隔使自旋反向的次數(shù)為奇數(shù)值。在此，次數(shù)為3次。然而，次數(shù)并不限于3次。施加包括在90°x脈沖之后通過施加180°y脈沖開始的反向以進行激勵，使自旋執(zhí)行偶數(shù)次反向。在此，偶數(shù)次為4次。無須說明的是，偶數(shù)次數(shù)并不限于4次。
當從最后的自旋反向起經(jīng)過了預定的時間esp的一半時，施加90°x脈沖以激勵自旋并使自旋相對于x軸旋轉(zhuǎn)90°。在這時，施加層選磁場梯度Gs7以選擇相同的層面以進行有選擇性的激勵。應(yīng)用90°x脈沖的激勵產(chǎn)生了自旋的快速恢復。為什么實現(xiàn)快速恢復的原因?qū)⒃谙挛闹忻枋觥?br> 在以應(yīng)用90°x脈沖開始的第一激勵和應(yīng)用180°y脈沖的激勵之間，施加讀出磁場梯度Gr0以使位于頻率編碼軸上的自旋去相。在以應(yīng)用180°y脈沖開始的激勵之間，施加讀出磁場梯度Gr1、Gr2和Gr3以使自旋復相，然后再使它們?nèi)ハ唷Ｒ虼?，讀出自旋回波MR1、MR2和MR3。在應(yīng)用180°y脈沖的最后激勵和應(yīng)用90°x脈沖的最后激勵之間，施加讀出磁場梯度Gr4以使自旋復相。
在施加讀出磁場梯度Gr1、Gr2或Gr3之前和之后，施加相位編碼磁場梯度Gp1和Gp1′、Gp2和Gp2′或Gp3和Gp3′以開始和停止相位編碼。使相位編碼開始或結(jié)束的磁場梯度對具有相同的絕對值但符號相反。在不同對之間的絕對值不同。
每個自旋回波MRi(這里i表示1，2，3，等)相對于回波中間具有對稱的波形。在自旋回波的中間的時間間隔是預定的時間esp或回波空間。通過數(shù)據(jù)采集單元150將自旋回波MRi采集為視圖數(shù)據(jù)。
以重復時間TR的間隔重復施加前述的脈沖序列預定次。每次重復脈沖序列，改變相位編碼磁場梯度的方向。這產(chǎn)生了表示在不同的方向上的自旋分布的64至256個視點的視圖數(shù)據(jù)項。將由此所采集的視圖數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)采集單元170的存儲器中的k-空間中。
對在k-空間中的數(shù)據(jù)進行二維反向傅立葉變換，由此產(chǎn)生了在實際空間中的二維圖像數(shù)據(jù)(即，所重構(gòu)的圖像)。該圖像顯示在顯示裝置180上。
下文描述應(yīng)用前述的脈沖序列實現(xiàn)的自旋的快速恢復。附圖4所示為應(yīng)用RF脈沖激勵的自旋的特性的概念圖。參考附圖4，(1)所示為RF脈沖，(2)所示為在旋轉(zhuǎn)參考系中應(yīng)用箭頭表示的自旋特性。
如圖所示，在時刻t0上施加反向脈沖的激勵使自旋具有負縱向磁化。具有負縱向磁化的自旋隨著時間的經(jīng)過恢復以具有正縱向磁化。
假設(shè)自旋的極性恢復時間比反向時間TI更長，則自應(yīng)用反向時間經(jīng)過了TI時，正在恢復的自旋仍然具有負縱向磁化。當在時刻t1上以90°x脈沖激勵自旋時，自旋相對于x軸旋轉(zhuǎn)90°。假設(shè)由于施加+90°x脈沖的激勵所引起的自旋的90°翻轉(zhuǎn)表示為90°順時針旋轉(zhuǎn)，則自旋朝左取向，如附圖4所示。因此，自旋具有垂直于xy平面的磁化，即橫向磁化。
在緊跟通過施加90°x脈沖激勵自旋之后，自旋與y軸對準。這些自旋是一組無數(shù)個自旋。通過在施加90°x脈沖的激勵之后施加讀出磁場梯度Gr0，自旋的旋轉(zhuǎn)速度彼此不相同。因此，具有較高的旋轉(zhuǎn)速度的自旋超前于其它的自旋，而同時具有較低的旋轉(zhuǎn)速度的其它自旋滯后。這就在自旋之間產(chǎn)生了相位差。相位差隨著梯度應(yīng)用時間的經(jīng)過而增加。這種現(xiàn)象稱為去相。
相位差表明在xy平面上在自旋之間的取向上的差別。現(xiàn)在，以實線箭頭表示具有最高的旋轉(zhuǎn)速度的自旋的取向，而以虛線箭頭表示具有最低的旋轉(zhuǎn)速度的自旋的取向。此外，在相位方面一個自旋超前于另一自旋的方向應(yīng)該為順時針方向，而在相位方面一個自旋滯后于另一自旋的方向應(yīng)該為逆時針方向。
假設(shè)緊接在施加第一180°y脈沖的時刻t2之前，快速自旋和慢速自旋在它們之間具有如在附圖4中所示的相位差。通過在時刻t2上施加180°y脈沖，所有的自旋相對于y軸改變它們的取向180°。因此，在xy平面上快速自旋的位置和慢速自旋的位置交換。最后，快速自旋和慢速自旋的關(guān)系如在附圖4中所示。
在施加讀出磁場梯度Gr1時，甚至在快速和慢速自旋的位置交換之后，快速自旋連續(xù)地使相位在順時針方向上變化，而慢速自旋連續(xù)地使相位在逆時針方向上變化。在自旋之間的相位差降低。這種現(xiàn)象稱為復相。
降低的相位差在時刻t3時變?yōu)榱悖此^的再聚焦。在相位差再聚焦時，自旋的取向與在時刻t1上通過施加90°x脈沖激勵自旋時所實現(xiàn)的自旋的取向相同。
在經(jīng)過再聚焦狀態(tài)之后，在快速自旋和慢速自旋之間的相位差開始增加(去相)。在緊接施加第二180°y脈沖的時刻t4之前，在快速自旋和慢速自旋之間的相位差變得如附圖4所示。通過在時刻t4上施加180°y脈沖，在xy平面上快速自旋的位置和慢速自旋的位置交換。
此后，自旋也象上面所述一樣地表現(xiàn)。在緊接時刻t9之前，通過施加讀出磁場梯度Gr4對相位差進行再聚焦。因此，自旋的取向變得與在應(yīng)用90°x脈沖激勵自旋時的時刻t1所到達的取向相同。
在時刻t9時，通過施加90°x脈沖激勵自旋。因此，自旋順時針改變其取向90°，因此具有正縱向磁化。因此，實現(xiàn)了自旋的快速恢復。
為了激勵自旋以便恢復，單獨施加90°x脈沖。因此，不會產(chǎn)生不良的快速恢復，雖然在綜合應(yīng)用-90°x脈沖和180°x脈沖進行快速恢復所需的激勵時通常發(fā)生這種不良的快速恢復。此外，由于不需要180°x脈沖，所以可以縮短恢復所需的時間。
此外，當通過施加180°y脈沖使自旋反向時，在每偶數(shù)次激勵時恢復自旋。即使由于不良的180°y脈沖引起在每次所進行的自旋反向不理想時，由于偶數(shù)次反向使得自旋仍然能夠返回到在反向之前所達到的狀態(tài)。沒有被反向的自旋具有與xy平面成直角的橫向磁化。當自旋反向偶數(shù)次同時應(yīng)用180°y脈沖激勵時，自旋恢復從而完全具有與xy平面成直角的橫向磁化。
現(xiàn)在，描述每個RF脈沖的相位。以下標90表示第一90°x脈沖，以下標180表示每個180°y脈沖，并以下標FR表示最后90°x脈沖。在距靜止磁場的中心(即磁體中心)距離sloc的層面中所觀察到的脈沖的中心頻率的偏差Δf表示如下Δf90＝γ×g90×sloc (1)Δf180＝γ×g180×sloc (2)ΔfFR＝γ×gFR×sloc (3)這里g表示通過層選磁場梯度給定的梯度，γ表示旋磁比。
因此，在第一90°x脈沖和180°y脈沖之間的相位差ΔP和在180°y脈沖和最后90°x脈沖之間的相位差ΔP表示如下ΔP90-180＝2π(Δf90×t90-Δf180×t180) (4)ΔP180-FR＝2π(Δf180×t180-ΔfFR×tFR) (5)這里t表示每個RF脈沖的應(yīng)用時刻開始到RF脈沖達到峰值的時刻的時間。
因此，RF脈沖的相位P表示如下；P90＝-Δ90-180(6)P180＝π/2(7)PFR＝Δ180-FR(8)前述的快速恢復適合于極性恢復時間比反向時間TI更長的自旋的可視化，即適合于其縱向弛豫時間T1相對較長的自旋的可視化。這種自旋例如為處于水中的自旋。
為了可視化在水中的自旋，將反向時間TI設(shè)定為與在脂肪中的自旋的極性恢復時間相同的值。因此，產(chǎn)生了單獨再現(xiàn)水而不再現(xiàn)脂肪的圖像。
附圖5所示為一種脈沖序列，該脈沖序列是為了可視化極性恢復時間短于其反向時間TI的自旋(即其縱向弛豫時間T1相對較短的自旋)而為執(zhí)行快速恢復而設(shè)計的。
參考附圖5，(1)所示為RF脈沖。(2)和(3)所示為在旋轉(zhuǎn)參考系中的自旋的特性。(2)所示為其縱向弛豫時間T1相對較短的自旋的特性。(3)所示為其縱向弛豫時間T1相對較長的自旋的特性。這種脈沖序列在如下方面不同于在附圖4中所示的脈沖序列為進行激勵而施加的最后90°x脈沖是-90°x脈沖。
其縱向弛豫時間T1相對較短的自旋在經(jīng)過了反向時間TI之后具有正縱向磁化，如在(2)中所示。當在時刻t1上通過施加90°x脈沖進行激勵時，自旋相對于x軸旋轉(zhuǎn)90°并朝右取向。因此，自旋具有與xy平面成直角的橫向磁化。在時刻t2、t4、t6和t8上給自旋施加180°y脈沖。通過每次施加180°y脈沖，自旋相對于y軸改變其取向180°。在時刻t9上，通過施加-90°x脈沖激勵自旋。因此，自旋逆時針改變其取向90°，并具有正縱向磁化。因此，實現(xiàn)了快速恢復。
相反，在經(jīng)過了反向時間TI之后，其縱向弛豫時間T1相對較長的自旋仍然具有如在附圖中的(3)所示的負縱向磁化。當在時刻t1上通過施加90°x脈沖進行激勵時，自旋相對于x軸旋轉(zhuǎn)90°并朝左取向。因此，該自旋具有與xy平面成直角的橫向磁化。在時刻t2、t4、t6和t8上給自旋施加180°y脈沖。通過每次施加180°y脈沖，自旋相對于y軸改變其取向180°。在時刻t9上施加-90°脈沖激勵自旋，由此自旋逆時針地改變其取向90°并具有負縱向磁化。
抑制由具有負縱向磁化的自旋所感應(yīng)的磁共振信號。即，通過采用前述的脈沖序列可以抑制由其縱向弛豫時間T1較長的自旋所感應(yīng)的磁共振信號。該脈沖序列適合于流體衰減的反向恢復(FLAIR)技術(shù)，在這種技術(shù)中抑制流體所感應(yīng)的信號以產(chǎn)生具有更高的對比度的再現(xiàn)軟組織的圖像。
在前述的情況中，以如下的方式表示RF脈沖的相位PP90＝-ΔP90-180(9)P180＝π/2 (10)PFR＝π+ΔP180-FR(11)以施加RF脈沖開始的激勵總是有選擇性的激勵。因此，如在附圖6中所示，隨著順序地改變層面在反向時間TI內(nèi)的連續(xù)的時刻上可以開始前述的激勵序列許多次。這使得能夠進行多層面成像。順便指出，在附圖5中所示的所有的脈沖序列包括在附圖3中所示的磁場梯度Gs、Gr和Gp以及自旋回波MR，雖然磁場梯度和自旋回波沒有示出。
基于優(yōu)選實施例的實例已經(jīng)描述了本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的技術(shù)范圍的前提下在本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠進行各種改變和替換。因此，本發(fā)明的技術(shù)范圍不僅包括前述的實施例的實例而且也包括符合權(quán)利要求的所有實施例。
在不脫離本發(fā)明的精神范圍的前提下可以構(gòu)造出許多不同的實施例。應(yīng)該理解的是本發(fā)明并不限于在說明書中所描述的特定的實施例，而是以所附加的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種自旋激勵方法，該自旋激勵方法用于根據(jù)快速自旋回波技術(shù)結(jié)合反向恢復技術(shù)應(yīng)用通過在成像的對象中的自旋所感應(yīng)的磁共振信號產(chǎn)生圖像，該方法包括如下的步驟通過施加180°脈沖激勵自旋；在經(jīng)過了第一時間后通過施加第一90°x脈沖激勵自旋；在經(jīng)過了第二時間后通過施加180°y脈沖激勵自旋；在經(jīng)過了長度為第二時間的兩倍的第三時間后通過施加180°y脈沖奇數(shù)次激勵自旋；以及在經(jīng)過了第二時間后通過施加第二90°x脈沖激勵自旋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自旋激勵方法，其中第二90°x脈沖是+90°x脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自旋激勵方法，其中第一時間比用于成像的自旋的極性恢復時間更短。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自旋激勵方法，其中第二90°x脈沖是-90°x脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自旋激勵方法，其中第一時間比用于成像的自旋的極性恢復時間更長。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自旋激勵方法，其中激勵總是有選擇性的激勵。
7.一種磁共振成像方法，該磁共振成像方法用于根據(jù)快速自旋回波技術(shù)結(jié)合反向恢復技術(shù)應(yīng)用通過在成像的對象中的自旋所感應(yīng)的磁共振信號產(chǎn)生圖像，該方法包括如下的步驟通過施加180°脈沖激勵自旋；在經(jīng)過了第一時間后通過施加第一90°x脈沖激勵自旋；在經(jīng)過了第二時間后通過施加180°y脈沖激勵自旋；在經(jīng)過了長度為第二時間的兩倍的第三時間后，通過施加180°y脈沖奇數(shù)次激勵自旋；在經(jīng)過了第二時間后通過施加第二90°x脈沖激勵自旋。在第三時間期間讀出自旋回波，以及根據(jù)回波產(chǎn)生圖象。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振成像方法，其中第二90°x脈沖是+90°x脈沖。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁共振成像方法，其中第一時間比用于成像的自旋的極性恢復時間更短。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振成像方法，其中第二90°x脈沖是-90°x脈沖。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁共振成像方法，其中第一時間比用于成像的自旋的極性恢復時間更長。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振成像方法，其中激勵總是有選擇性的激勵。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁共振成像方法，其中在順序地改變層面的第一時間內(nèi)的連續(xù)的時刻上多次開始這樣的一系列激勵該激勵系列以施加180°脈沖開始的激勵開始并以施加第二90°x脈沖開始的激勵結(jié)束。
14.一種磁共振成像系統(tǒng)，該磁共振成像系統(tǒng)根據(jù)快速自旋回波技術(shù)結(jié)合反向恢復技術(shù)應(yīng)用通過在成像的對象中的自旋所感應(yīng)的磁共振信號產(chǎn)生圖像，該系統(tǒng)包括自旋激勵裝置，該自旋激勵裝置用于應(yīng)用180°脈沖激勵自旋，在經(jīng)過了第一時間后通過施加第一90°x脈沖激勵自旋，在經(jīng)過了第二時間后通過施加180°y脈沖激勵自旋，在經(jīng)過了長度為第二時間的兩倍的第三時間后通過施加180°y脈沖奇數(shù)次順序地激勵自旋，以及在經(jīng)過了第二時間后通過施加第二90°x脈沖激勵自旋；在第三時間中用于讀取自旋回波的回波讀取裝置；以及根據(jù)該自旋回波產(chǎn)生圖像的圖像產(chǎn)生裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中第二90°x脈沖是+90°x脈沖。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中第一時間比用于成像的自旋的極性恢復時間更短。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中第二90°x脈沖是-90°x脈沖。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中第一時間比用于成像的自旋的極性恢復時間更長。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中激勵總是有選擇性的激勵。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的磁共振成像系統(tǒng)，進一步包括在順序地改變層面的第一時間內(nèi)的連續(xù)的時刻上多次開始一系列激勵的控制裝置，該激勵系列以施加180°脈沖開始的激勵開始并以施加第二90°x脈沖開始的激勵結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明是目的在于在磁共振成像的過程中能夠成功地實現(xiàn)快速恢復，在該磁共振成像過程中實施快速自旋回波技術(shù)結(jié)合反向恢復技術(shù)。施加180°脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了反向時間TI時，施加90°x脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了esp的一半的時間時，施加180°y脈沖以激勵自旋。此后，當經(jīng)過了時間esp時，施加180°y脈沖奇數(shù)次以順序地激勵自旋。此后，當經(jīng)過了esp一半的時間時，施加90°x脈沖以激勵自旋。
文檔編號G01R33/54GK1396460SQ0214092
公開日2003年2月12日 申請日期2002年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月10日
發(fā)明者淺野健二, 小杉進 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司