專利名稱：磁共振成像設(shè)備和磁共振圖像產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振成像設(shè)備和磁共振圖像的產(chǎn)生方法，用于通過令對(duì)象被檢查區(qū)域中特定部分激發(fā)或抑制某個(gè)特定頻率成分而產(chǎn)生磁共振信號(hào)來進(jìn)行成像。
背景技術(shù)：
磁共振成像(MRI)是這樣一種技術(shù)通過向處于靜態(tài)磁場(chǎng)中的被檢查對(duì)象施加梯度磁場(chǎng)和RF波，并且基于以回波的方式從被檢查區(qū)域質(zhì)子發(fā)射的磁共振信號(hào)產(chǎn)生圖像。
例如，其中一種人們熟悉的磁共振成像技術(shù)就是SPSP(光譜-空間)技術(shù)，這種技術(shù)采集其中特定頻率成分被抑制的磁共振信號(hào)，并且根據(jù)所述特定頻率成分被抑制的磁共振信號(hào)產(chǎn)生圖像(例如，參閱非專利文獻(xiàn)1和2)。
根據(jù)SPSP技術(shù)，將一系列預(yù)先確定的RF波與極化方向作正負(fù)振蕩的梯度磁場(chǎng)一起加到被檢查對(duì)象上。由此從對(duì)象被檢查區(qū)域預(yù)先確定的部分獲取磁共振信號(hào)，所述信號(hào)中所需組織(例如脂肪)的頻率成分被抑制。
被檢查區(qū)域所需部分的選擇精度一般稱為空間選擇性。此外，抑制磁共振信號(hào)中對(duì)應(yīng)于脂肪的頻率一般稱為脂肪抑制，而獲取對(duì)應(yīng)于例如脂肪抑制的特定頻帶的磁共振信號(hào)一般稱為頻率選擇性。
Fritz Schick et al.，“Highly Selective Waterand Fat Imaging Applying Multislice Sequences withoutSensitivity to Bl Field Inhomogeneities”，Magnetic Resonance inMedicine，38，pp.269-274(1997)(由Fritz Schick等人寫的“對(duì)B1場(chǎng)不均勻性不敏感的應(yīng)用多層切片序列技術(shù)的高選擇性水和脂肪成像”，醫(yī)學(xué)磁共振，38卷，269-274頁，1997年)[非專利文獻(xiàn)2]J Forster el at.，“Slice-Selective FatSaturation in MR Angiography Imaging Using spatial-SpectralSelective Prepulses”，Journal of Magnetic Resonance Imaging，8(3)，pp.583-589(1998).(Forster等人的“使用空間-頻譜選擇性前脈沖的磁共振血管造影中的選擇性切片脂肪飽和”磁共振成像學(xué)報(bào)，8卷3期，583-589頁，1998年)在SPSP技術(shù)中，可以把用于確定空間選擇性的RF波加到被測(cè)對(duì)象的時(shí)間周期由靜態(tài)磁場(chǎng)的幅度決定。因此，如果靜態(tài)磁場(chǎng)的幅度受到例如硬件功能的限制，則可以施加RF波的時(shí)間周期就因而受到限制。所造成的不利結(jié)果是，有時(shí)候無法獲得足夠的空間選擇性。
此外，在SPSP技術(shù)中，加到對(duì)象的梯度磁場(chǎng)的極性正負(fù)振蕩變化，由于梯度磁場(chǎng)所造成的剩余磁化強(qiáng)度的影響，所造成的不利結(jié)果是，不能獲得充分的脂肪抑制效果。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種磁共振成像裝置，它能夠緩和對(duì)空間和頻率選擇性產(chǎn)生的磁共振信號(hào)中的空間選擇性和時(shí)間選擇性的限制。
另外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種磁共振圖像產(chǎn)生方法，它能夠緩和對(duì)空間和頻率選擇性產(chǎn)生的磁共振信號(hào)中的空間選擇性和時(shí)間選擇性的限制。
本發(fā)明的磁共振成像設(shè)備包括用于把RF波加到對(duì)象的處于靜態(tài)磁場(chǎng)中的被檢查區(qū)域的RF波施加裝置；用于施加梯度磁場(chǎng)以便把位置信息賦予被檢查區(qū)域以確定選擇部分的梯度磁場(chǎng)施加裝置；以及用于檢測(cè)來自所述選擇部分的質(zhì)子的磁共振信號(hào)，以便根據(jù)由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)到的磁共振信號(hào)產(chǎn)生所述被檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)的檢測(cè)裝置，其中，所述磁共振成像設(shè)備還包括控制裝置，所述控制裝置以組合的形式利用所述RF波施加裝置、所述梯度磁場(chǎng)施加裝置和所述檢測(cè)裝置，并令所述裝置執(zhí)行第一脈沖序列來抑制或激勵(lì)所述選擇部分中的目標(biāo)質(zhì)子以及執(zhí)行第二脈沖序列以便從包括所述選擇部分的區(qū)域采集所述磁共振信號(hào)，在所述信號(hào)中所述目標(biāo)質(zhì)子的共振頻率的頻率成分受到抑制或激勵(lì)，并且所述控制裝置令所述第一脈沖序列中所述梯度磁場(chǎng)的脈沖中有相同面積不同極性的脈沖具有正負(fù)極性的不對(duì)稱幅度，并使所述RF波與具有所述較小幅度的極性的每一個(gè)所述梯度磁場(chǎng)的脈沖同時(shí)被施加。
根據(jù)本發(fā)明的磁共振成像方法采用磁共振成像的裝置，所述裝置包括用于把RF波加到對(duì)象的處于靜態(tài)磁場(chǎng)中的被檢查區(qū)域的RF波施加裝置和用于施加梯度磁場(chǎng)以便把位置信息賦予被檢查區(qū)域以確定選擇部分的梯度磁場(chǎng)施加裝置，以便根據(jù)來自所述選擇部分的質(zhì)子的磁共振信號(hào)產(chǎn)生所述被檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，其中，所述磁共振成像方法包括如下的磁共振信號(hào)產(chǎn)生步驟由所述RF波施加裝置和所述梯度磁場(chǎng)施加裝置執(zhí)行脈沖序列，以便抑制或激勵(lì)所述選擇部分的目標(biāo)質(zhì)子而產(chǎn)生來自包括所述選擇部分的區(qū)域的所述磁共振信號(hào)，所述磁共振信號(hào)中所述目標(biāo)質(zhì)子的共振頻率的頻率成分受到抑制或激勵(lì)，并且所述磁共振信號(hào)產(chǎn)生步驟包括由所述梯度磁場(chǎng)施加裝置施加所述梯度磁場(chǎng)的脈沖，所述梯度磁場(chǎng)脈沖具有相同面積和不同極性并且具有不對(duì)稱的正負(fù)極性幅度；以及由所述RF波施加裝置施加所述RF波，同時(shí)施加所述梯度磁場(chǎng)的每一個(gè)脈沖，所述梯度磁場(chǎng)的每一個(gè)脈沖具有較小幅度的極性。
在本發(fā)明中，控制裝置利用RF波施加裝置和梯度磁場(chǎng)施加裝置的組合，并根據(jù)預(yù)先確定的脈沖序列來驅(qū)動(dòng)它們，以便抑制或激勵(lì)處于被檢查區(qū)域的選擇部分的目標(biāo)質(zhì)子。在這樣的脈沖序列中，所述控制裝置使梯度磁場(chǎng)施加裝置施加具有相同面積和不同極性并且具有正負(fù)極性的不對(duì)稱幅度的梯度磁場(chǎng)脈沖，并且使所述RF波施加裝置在施加每一個(gè)具有較小幅度的極性的梯度磁場(chǎng)脈沖的同時(shí)施加RF波。這樣，可以獲得來自所述選擇部分中被檢查區(qū)域的磁共振信號(hào)，所述磁共振信號(hào)中目標(biāo)質(zhì)子的共振頻率的頻率成分受到抑制或激勵(lì)。
由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)來自被檢查區(qū)域的磁共振信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，有可能緩和對(duì)空間和頻率選擇性產(chǎn)生的磁共振信號(hào)中的空間選擇性和頻率選擇性的限制。
本發(fā)明適用于利用磁共振信號(hào)進(jìn)行對(duì)象成像的磁共振成像應(yīng)用中。
從下面對(duì)在


的本發(fā)明的最佳實(shí)施例的描述，可以明白本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)。

圖1是從總體上表示本發(fā)明第一實(shí)施例的MR(磁共振)成像裝置的配置的原理方框圖。
圖2是表示在本發(fā)明的第一實(shí)施例中用來產(chǎn)生磁共振信號(hào)的示范的脈沖序列的示意圖。
圖3是表示在本發(fā)明的第二實(shí)施例中用來產(chǎn)生磁共振信號(hào)的示范的脈沖序列的主要部分的示意圖。
圖4是表示剩余磁化強(qiáng)度磁滯現(xiàn)象的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖來說明本發(fā)明的各實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)下面首先說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的MR(磁共振)成像裝置的示范的配置。
圖1是從總體上表示本發(fā)明第一實(shí)施例的MR(磁共振)成像裝置100的配置的原理方框圖。
MR成像裝置100包括主體部分110和控制臺(tái)部分280。在圖1中，主體部分110用該主體部分的透視圖表示。
主體部分110包括磁體系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)部分250。
磁體系統(tǒng)包括；一對(duì)靜磁場(chǎng)產(chǎn)生磁體部分150a和150b；梯度磁場(chǎng)線圈部分160a和160b；以及RF線圈部分180a和180b。每一個(gè)部件布置成在主體部分110的外殼141內(nèi)面對(duì)其配對(duì)部件。
這些部分布置成每個(gè)部件面對(duì)其配對(duì)部件，并且，例如，從里到外，按照以下次序設(shè)置RF線圈部分180a和180b、梯度磁場(chǎng)線圈160a和160b、靜磁場(chǎng)產(chǎn)生磁體部分150a和150b。在最內(nèi)部的RF線圈之間形成空腔141a，將對(duì)象(未示出)置于這個(gè)空腔內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 由于圖1所示的MR成像裝置100的外殼141的形狀是大部分敞開的，所以又叫做敞開式MR成像裝置。
驅(qū)動(dòng)部分250包括RF線圈驅(qū)動(dòng)部分12；梯度線圈驅(qū)動(dòng)部分13；數(shù)據(jù)采集部分14和磁體系統(tǒng)控制部分15。雖然，在圖1為了清晰地顯示它們的連接關(guān)系，這些部分都表示成是與主體部分110分離的，但是，實(shí)際上它們?cè)O(shè)置在如主體部分110的外殼141之內(nèi)。
磁體系統(tǒng)控制部分15連接到RF線圈驅(qū)動(dòng)部分12、梯度線圈驅(qū)動(dòng)部分13和數(shù)據(jù)采集部分14。
RF線圈驅(qū)動(dòng)部分12和數(shù)據(jù)采集部分14與RF線圈部分180a和180b連接。梯度線圈驅(qū)動(dòng)部分13連接到梯度磁場(chǎng)線圈160a和160b。
本發(fā)明的RF波施加裝置的實(shí)施例是由RF線圈部分180a和180b以及RF線圈驅(qū)動(dòng)部分12構(gòu)成的。本發(fā)明的梯度磁場(chǎng)施加裝置的實(shí)施例是由梯度磁場(chǎng)線圈160a和160b以及梯度線圈驅(qū)動(dòng)部分13構(gòu)成的。檢測(cè)裝置的實(shí)施例由RF線圈部分180a和180b以及數(shù)據(jù)采集部分14組成。本發(fā)明的控制裝置實(shí)施例對(duì)應(yīng)于磁體系統(tǒng)控制部分15。
靜態(tài)磁場(chǎng)產(chǎn)生磁體部分150a和150b是利用永久磁鐵制造的。所述靜態(tài)磁場(chǎng)產(chǎn)生磁體部分150a和150b在空腔141a內(nèi)互相之間面對(duì)面配置。
作為示例，由靜態(tài)磁場(chǎng)產(chǎn)生磁體部分150a和150b產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)方向可以定義為y方向，如圖1所示。在本實(shí)施例中，由于靜態(tài)磁場(chǎng)產(chǎn)生磁體部分150a和150b是面對(duì)面配置的，所以y方向就是垂直方向。在垂直方向的靜態(tài)磁場(chǎng)有時(shí)候稱為垂直磁場(chǎng)。
而且，如圖1所示，垂直于y方向的兩個(gè)方向是x方向和z方向。雖然這里沒有表示，但是在大多數(shù)情況下，對(duì)象就布置在空腔141a內(nèi)，使得對(duì)象的身體軸線，從頭部到腳趾，與z方向重合。
在目前流行的敞開式MR(磁共振)成像裝置中，靜態(tài)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)量級(jí)為0.2-0.7泰斯拉(T)。磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.2-0.7泰斯拉的系統(tǒng)通常稱為中等偏低的磁場(chǎng)系統(tǒng)。
梯度線圈部分160a和160b有三對(duì)梯度線圈，用來把三維位置信息賦予由RF線圈部分180a和180b檢測(cè)到的磁共振信號(hào)。梯度線圈部分160a和160b使用這些梯度線圈來產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)，以便從三個(gè)方向，即x、y和z方向令由靜態(tài)磁場(chǎng)產(chǎn)生磁體部分150a和150b產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)強(qiáng)度形成梯度。
三個(gè)方向上的梯度磁場(chǎng)包括用來在被檢查區(qū)域中選擇切片的切片選擇梯度磁場(chǎng)；相位編碼梯度磁場(chǎng)；以及讀出梯度磁場(chǎng)(亦稱為頻率編碼梯度磁場(chǎng))。
RF線圈部分180a和180b包括發(fā)送和接收的RF線圈。發(fā)送RF線圈將具有射頻(RF)頻帶的磁場(chǎng)加到躺臥在靜態(tài)磁場(chǎng)中的對(duì)象的被檢查區(qū)域，以便使被檢查區(qū)域中的質(zhì)子的自旋軸線傾斜。下文中射頻(RF)頻帶內(nèi)的磁場(chǎng)將簡(jiǎn)稱為RF波。
當(dāng)射頻(RF)發(fā)送線圈施加RF波完結(jié)之后，由于被檢查區(qū)域的質(zhì)子自旋的作用，具有與所施加RF波的頻帶相同的共振頻率的頻率成分的磁共振信號(hào)從受檢查的區(qū)域再次激發(fā)。所述接收RF線圈檢測(cè)到來自被檢查區(qū)域的磁共振信號(hào)。
發(fā)送和接收RF線圈可以是同一個(gè)線圈，也可以是分開的用途單一的線圈，例如在RF線圈部分180a中的RF線圈用作發(fā)送線圈，而在RF線圈部分180b中的RF線圈用作接收線圈。
而且，除了RF線圈部分180a和180b被設(shè)置在外殼141之內(nèi)外，也可以使用與被檢查對(duì)象區(qū)域，例如頭、腹部或肩部相匹配的專用RF線圈作為發(fā)送/接收RF線圈。
例如，RF波的頻率范圍是2.13MHz-85MHz。
梯度線圈驅(qū)動(dòng)部分13向上述三個(gè)梯度線圈發(fā)送梯度磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)，用以產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)，以便在靜態(tài)磁場(chǎng)強(qiáng)度上面加上三維的梯度。
作為對(duì)來自梯度線圈驅(qū)動(dòng)部分13的梯度磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)的反應(yīng)，被驅(qū)動(dòng)的梯度線圈部分160a和160b在靜態(tài)磁場(chǎng)強(qiáng)度中產(chǎn)生三維梯度，由此限定了對(duì)象中被成像的區(qū)域。成像區(qū)域定義為由單一的具有一定厚度的截面切片。作為范例，圖1定義了沿著z軸排列的與x-y平面平行的多片切片S。然而，圖1所給出的排列只是一種示例，切片在空腔141a中的位置可以任意確定。
RF線圈驅(qū)動(dòng)部分12向RF線圈部分180a和180b提供RF激勵(lì)信號(hào)，以便將RF波加到空腔141a中的對(duì)象。施加RF波改變了被檢查區(qū)域中的質(zhì)子自旋軸的傾斜方向。
數(shù)據(jù)采集部分14接收由RF線圈部分180a和180b檢測(cè)到的磁共振信號(hào)，并且將它們收集起來作為磁共振成像的原始數(shù)據(jù)。
在數(shù)據(jù)采集部分14采集完所有成像所需的數(shù)據(jù)之后，例如，將數(shù)據(jù)發(fā)送到控制臺(tái)280中數(shù)據(jù)處理部分18，這一點(diǎn)后面還要談到。
數(shù)據(jù)采集部分14還將所接收的磁共振信號(hào)的一部分發(fā)送到磁體系統(tǒng)控制部分15。
作為對(duì)來自MR(磁共振)成像裝置的控制臺(tái)280中控制部分17所發(fā)出的指令信號(hào)的反應(yīng)，磁體系統(tǒng)控制部分15對(duì)RF線圈驅(qū)動(dòng)部分12、梯度線圈驅(qū)動(dòng)部分13和數(shù)據(jù)采集部分14實(shí)施控制，使得RF波、梯度磁場(chǎng)和磁共振信號(hào)符合預(yù)先確定的脈沖順序。
所述脈沖順序規(guī)定了RF波、梯度磁場(chǎng)和磁共振信號(hào)在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)的脈沖波形(下面為簡(jiǎn)單起見稱為脈沖)，而根據(jù)所述脈沖順序的規(guī)定以脈沖形式出現(xiàn)的RF波激勵(lì)信號(hào)和梯度磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)將從RF線圈驅(qū)動(dòng)部分12和梯度線圈驅(qū)動(dòng)部分13分別輸入到RF線圈部分180a和180b和梯度線圈部分160a和160b。
為控制臺(tái)部分280提供了若干種操作，以便得到主體部分110的對(duì)象磁共振圖像，包括將命令參數(shù)輸入到磁體系統(tǒng)控制部分12和輸入成像初始化命令。
如圖1所示，控制臺(tái)部分280包含磁共振成像設(shè)備控制部分17、數(shù)據(jù)處理部分18和顯示部分20。
磁共振成像設(shè)備控制部分17連接到數(shù)據(jù)處理部分18和顯示部分20。數(shù)據(jù)處理部分18和顯示部分20相連。
而且，數(shù)據(jù)處理部分18與數(shù)據(jù)采集部分14連接，而磁共振裝置控制部分17與操作部分19相連。
操作部分19是由例如鍵盤、鼠標(biāo)等輸入裝置實(shí)現(xiàn)的。由操作控制臺(tái)部分280的操作員所發(fā)出的命令信號(hào)通過操作部分19輸入到磁共振(MR)裝置控制部分17。
磁共振成像設(shè)備控制部分17由計(jì)算硬件，例如CPU和驅(qū)動(dòng)硬件的軟件，例如程序?qū)崿F(xiàn)。
程序被存儲(chǔ)在例如由RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)和硬磁盤驅(qū)動(dòng)器等實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)部分中(未示出)。
磁共振(MR)裝置控制部分17整體地控制磁體系統(tǒng)控制部分15、數(shù)據(jù)處理部分18和顯示部分20，以便實(shí)現(xiàn)操作員通過操作部分19輸入的命令。如果遇到限制，例如來自主體部分110的硬件限制，磁共振(MR)裝置控制部分17在顯示部分20顯示一條消息，指示所述輸入命令不能夠被執(zhí)行。
根據(jù)操作員通過操作部分19和磁共振(MR)裝置控制部分17輸入的命令，數(shù)據(jù)處理部分18通過實(shí)施預(yù)先指定的處理程序，針對(duì)來自數(shù)據(jù)采集部分14的磁共振信號(hào)，執(zhí)行處理過程，包括計(jì)算和進(jìn)行圖像處理，以便產(chǎn)生磁共振圖像。由數(shù)據(jù)處理部分18所產(chǎn)生的圖像可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部分(未示出)。
響應(yīng)來自操作員的要求，數(shù)據(jù)處理部分18將所產(chǎn)生的圖像恰當(dāng)?shù)仫@示在顯示部分20上。
顯示部分20由監(jiān)視器，例如液晶顯示屏或CRT(陰極射線管)顯示屏實(shí)現(xiàn)。
顯示部分20還顯示工作圖像，以便操縱磁共振(MR)成像裝置100。
具有上述配置的磁共振(MR)成像裝置100可以用來產(chǎn)生對(duì)象的磁共振圖像。下面將參照?qǐng)D2來說明怎樣利用示范的脈沖序列所產(chǎn)生的磁共振信號(hào)來產(chǎn)生磁共振圖像。
在圖2所示的脈沖序列中，水平軸從左到右表示時(shí)間周期t。圖2所展示的曲線從上到下依次分別表示RF波施加脈沖序列RF；切片選擇梯度磁場(chǎng)施加脈沖序列G_slice；相位編碼梯度磁場(chǎng)施加脈沖序列G_phase；讀出梯度磁場(chǎng)施加脈沖序列G_read；以及磁共振信號(hào)的產(chǎn)生序列Signal(信號(hào))。
RF序列代表由RF線圈部分180a和180b向?qū)ο笫┘拥腞F波波形。
序列G_slice表示由梯度線圈部分160a和160b加到被檢查區(qū)域以便在被檢查區(qū)域中選出成像切片的切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖的波形。
序列G_phase表示由梯度線圈部分160a和160b加到被檢查區(qū)域，用于在對(duì)象的相位方向?qū)ξ恢眯畔⑦M(jìn)行編碼的梯度磁場(chǎng)相位編碼脈沖的波形。
序列G_read表示由梯度線圈部分160a和160b加到被檢查區(qū)域，以便讀出被RF線圈部分180a和180b所發(fā)射的RF波所照射的被檢查區(qū)域所發(fā)射的磁共振信號(hào)的梯度磁場(chǎng)讀出脈沖的波形。
序列Signal(信號(hào))表示從被檢查區(qū)域發(fā)出的并且被RF線圈部分180a和180b檢測(cè)到的磁共振信號(hào)54。
按照根據(jù)目標(biāo)圖像的像素尺寸預(yù)先確定的次數(shù)，重復(fù)施加RF波以及由相位編碼梯度磁場(chǎng)施加相位編碼的步驟，同時(shí)改變相位編碼梯度磁場(chǎng)的幅度。所述過程通過圖2的G_phase序列用多個(gè)相位編碼梯度磁場(chǎng)脈沖52表示。
根據(jù)第一實(shí)施例所產(chǎn)生磁共振信號(hào)的脈沖序列被粗略地分為第一脈沖序列PS1和第二脈沖序列PS2，如圖2所示。
第一脈沖序列PS1是僅僅抑制或激勵(lì)處于靜磁場(chǎng)的對(duì)象中所定義的多個(gè)切片中預(yù)先確定的一個(gè)切片S的某頻率的脈沖序列。
關(guān)于能夠按照這種方式以空間和頻率選擇性的方式產(chǎn)生磁共振信號(hào)的脈沖序列的例子是使用SPSP(頻率-空間)技術(shù)產(chǎn)生的脈沖序列。
作為示例，SPSP技術(shù)在前面所講的非專利文獻(xiàn)1和2中有所描述，在這里就不再加以詳細(xì)說明。如圖2的RF波50a和切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖51a所示，這種技術(shù)在施加具有預(yù)定波形的RF波的同時(shí)，按順序施加具有正負(fù)極性交變的切片梯度磁場(chǎng)選擇脈沖，以便選出一個(gè)區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域中目標(biāo)質(zhì)子將被抑制或激勵(lì)。
在下面的敘述中，作為例子，將選擇脂肪作為目標(biāo)質(zhì)子。第一脈沖序列PS1抑制磁共振信號(hào)54中脂肪共振頻帶中的頻率成分。然而，如果使用SPSP技術(shù)，可以適當(dāng)修改RF波50a和選擇切片的梯度磁場(chǎng)脈沖51a的波形去激勵(lì)脂肪共振頻帶的頻率成分。由于SPSP技術(shù)的脈沖序列是頻率選擇性的，所以不但脂肪，而且例如水等物質(zhì)的共振頻帶的頻率成分都可以被抑制或激勵(lì)。
在如SPSP這樣一種采用空間和頻率選擇性的脈沖序列的技術(shù)中，其中可以施加用來確定頻率選擇性的RF波50a時(shí)間周期TW基本上決定于靜磁場(chǎng)的幅度。例如，如果靜磁場(chǎng)的幅度是0.35泰斯拉(T)，則時(shí)間周期約為6-8ms。
為了通過減小切片的厚度S來提高空間選擇性，必須施加較大的切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖51a。但是，選擇切片的梯度磁場(chǎng)脈沖51a的過渡時(shí)間周期增大或減小，或傾斜的DK，均受到磁共振(MR)成像裝置100的硬件性能所限制。因此，試圖增加切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖51a將會(huì)減小切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖51a中脂肪部分RF波可以施加的實(shí)際脈沖的長(zhǎng)度RW1。
在目前這個(gè)實(shí)施例中，為了盡量增加長(zhǎng)度WF，把在第一脈沖序列中使用的切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖51a配置成具有同樣的面積和正負(fù)極性不對(duì)稱的幅度。
說得更具體一點(diǎn)，在切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖51a中，正脈沖PLP的面積和負(fù)脈沖PLN的面積是相等的。在當(dāng)前的實(shí)施例中，將每一個(gè)脈沖PLP和PLN的面積指定為ar1。而且，正脈沖PLP的極性HT1的幅度和負(fù)脈沖PLN的極性的幅度HT2是不同的，它們對(duì)于零幅度軸是不對(duì)稱的。
例如，在目前這個(gè)實(shí)施例中，負(fù)極性脈沖PLN的幅度HT2大于正極性脈沖PLP的幅度。因而，如果斜度DK是一個(gè)常數(shù)，則正脈沖PLP脂肪部分的長(zhǎng)度較負(fù)脈沖部分長(zhǎng)。
在目前這個(gè)實(shí)施例中，為了使所施加的每一個(gè)RF波盡可能長(zhǎng)，在施加此脈沖的同時(shí)施加具有較小幅度的極性(因此較長(zhǎng)脂肪部分)的正脈沖PLP。
眾所周知，如果靜態(tài)磁場(chǎng)產(chǎn)生磁體部分150a和150b采用永久磁鐵，那么，存在由剩余磁化強(qiáng)度產(chǎn)生的磁滯現(xiàn)象。由于剩余磁化強(qiáng)度改變了靜態(tài)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度并影響磁共振信號(hào)，這就產(chǎn)生不利影響的可能性，包括不能獲得足夠的脂肪抑制效果，由第二脈沖序列所獲得的磁共振信號(hào)54與所需信號(hào)不符。
在目前的實(shí)施例，由于正脈沖PLP的幅度TH1和負(fù)脈沖PLN的幅度TH2不同，剩余磁化強(qiáng)度的影響就可以減小?，F(xiàn)在就來詳細(xì)討論這個(gè)問題。
圖4是用來解析剩余磁化強(qiáng)度磁滯現(xiàn)象的示意圖。圖4的水平軸表示切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖51a的幅度，也就是梯度的幅度，而垂直軸表示剩余磁化強(qiáng)度。
大家知道，如圖4所示，由采用永久磁鐵的靜態(tài)磁場(chǎng)產(chǎn)生磁鐵150A和150b所產(chǎn)生的剩余磁化強(qiáng)度具有磁滯現(xiàn)象，剩余磁化強(qiáng)度的幅度隨著梯度磁場(chǎng)變化的路徑而改變。如圖4所示，考慮梯度磁場(chǎng)幅度的變化形成了從g到-g的回路。例如，假定梯度磁場(chǎng)的幅度沿著圖中箭頭的方向從點(diǎn)-g/2開始變化。在梯度磁場(chǎng)具有幅度-g/2的點(diǎn)，剩余磁化強(qiáng)度為零。
當(dāng)梯度磁場(chǎng)的幅度沿著負(fù)方向增大到-g之后，沿著環(huán)線前進(jìn)，然后再次返回到點(diǎn)-g/2，剩余磁化強(qiáng)度就不再是零，而是-M。為了消除剩余磁化強(qiáng)度的影響，梯度磁場(chǎng)的幅度必須增加到g/2。
換句話說，在梯度磁場(chǎng)連續(xù)從g變化到-g的的環(huán)路中，為了使剩余磁化強(qiáng)度從曾經(jīng)是零的點(diǎn)重新返回到零，梯度磁場(chǎng)的幅度必須連續(xù)從-g變化到g/2，或從g到-g/2。
正如上面所指出的那樣，已經(jīng)曉得，剩余磁化強(qiáng)度是通過順序施加絕對(duì)幅度為2∶1的極性相反的梯度磁場(chǎng)來消除的。這種性質(zhì)幾乎對(duì)所有使用永久磁鐵的磁體系統(tǒng)，無論所產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)如何都是對(duì)的。
因此，在本實(shí)施例中，為了減小剩余磁化強(qiáng)度的影響，正脈沖的幅度HT1與負(fù)脈沖的幅度HT2的比值設(shè)定為HT1∶HT2＝1∶2，如圖2所示。
如果第一脈沖序列PS1的起點(diǎn)的剩余磁化強(qiáng)度為零，在時(shí)刻t1就可以消除剩余磁化強(qiáng)度的影響，這就是圖2所表示的適用于RF波50a的脈沖周期的起點(diǎn)。
應(yīng)當(dāng)指出，幅度HT1和HT2并不局限于具有比率HT1∶HT2＝1∶2，只要幅度HT1和HT2不相同，就有可能在某種程度上減小剩余磁化強(qiáng)度的影響。
在執(zhí)行第一脈沖序列PS1之后，可以適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)自旋回波技術(shù)、梯度回波技術(shù)或回波平面成像技術(shù)，把脈沖系列加到第2脈沖序列PS2中。
用于根據(jù)梯度回波技術(shù)從對(duì)象中獲取磁共振信號(hào)的示范的脈沖序列如圖2中所示。
使用圖2所示的梯度回波技術(shù)，將RF波50b加到對(duì)象的同時(shí)，施加切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖51b來選出切片。所選的切片就是用第一脈沖序列PS1抑制脂肪的那一片。
施加RF波50b來產(chǎn)生磁共振信號(hào)54之后，施加相位編碼梯度磁場(chǎng)脈沖52執(zhí)行編碼，以便賦予在圖2所指示的方向進(jìn)行相位編碼時(shí)所需用的位置信息。同時(shí)，將讀出梯度磁場(chǎng)脈沖53加到被檢查區(qū)域。通過施加讀出梯度磁場(chǎng)脈沖53，磁共振信號(hào)54被RF線圈部分180A和180b所檢出，作為來自切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖51b所選切片的回波。
從為了獲得磁共振信號(hào)而施加的RF波50b的中心開始，一直到磁共振信號(hào)的中心為止的時(shí)間一般稱為回波時(shí)間TE。
從第一脈沖序列PS1開始，到第二脈沖序列PS2結(jié)束為止，所經(jīng)歷的時(shí)間一般稱為重復(fù)周期TR。
如上所述，在本實(shí)施例中，施加切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖51a是為了抑制或激勵(lì)在被檢查區(qū)域的切片中特定組織(例如脂肪)中的質(zhì)子的共振頻率。在本實(shí)施例中，切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖51a具有正負(fù)極性相等的面積。其中正脈沖PLP的幅度HT1小于負(fù)脈沖PLN的幅度HT2，造成相對(duì)于零幅度軸的幅度不對(duì)稱。這樣，較小幅度極性的正脈沖PLP的平坦部分的長(zhǎng)度RW1大于負(fù)脈沖PLN的平坦部分的長(zhǎng)度。因此，甚至當(dāng)可能施加的RF波50a受到硬件局限或類似因素的限制時(shí)，在施加正脈沖PLP的同時(shí)，可以通過施加此種脈沖來獲得較長(zhǎng)的RF波50a。由于施加RF波50a的時(shí)間周期直接與第一脈沖序列PS1的空間選擇性有關(guān)，所以本實(shí)施例可以更精確地選擇到所需要的切片。
而且，根據(jù)本實(shí)施例，通過設(shè)定HT1∶HT2＝1∶2，可以消除剩余磁化強(qiáng)度的影響。結(jié)果，可以防止由于剩余磁化強(qiáng)度而改變靜態(tài)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而獲得更可靠的頻率選擇效果，進(jìn)而可以提高磁共振圖像的圖像質(zhì)量。
此外，即使正負(fù)脈沖幅度HT1和HT2比值不一定是1∶2，然而可以根據(jù)幅度HT1和TH2來改變脂肪部分的長(zhǎng)度RW1；因而可以適當(dāng)?shù)匦薷拿}沖序列的波形，從而可以在一定程度上減小剩余磁化強(qiáng)度的影響，因此增加了設(shè)計(jì)脈沖序列的自由度。
其中可以施加RF波的時(shí)間周期TW直接與靜態(tài)磁場(chǎng)的幅度有關(guān)，較小的靜態(tài)磁場(chǎng)磁場(chǎng)強(qiáng)度給出較短的周期時(shí)間TW。在本實(shí)施例中，由于RF波50a的脈沖施加時(shí)間可以在限定的周期時(shí)間TW內(nèi)延長(zhǎng)，所以，一般認(rèn)為，在中等偏低磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁體系統(tǒng)中是特別有效的。
由于在中等偏低磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁體系統(tǒng)中一般采用永久磁鐵，可以認(rèn)為本實(shí)施例對(duì)采用永久磁鐵的磁體系統(tǒng)特別有效。
(第二實(shí)施例)通過修改施加切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖51a的波形，可以在較早時(shí)刻消除剩余磁化強(qiáng)度的影響。因此，下面將描述切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖。
圖3是一個(gè)示意圖，它表示在第二實(shí)施例中，不是使用第一脈沖序列PS1，而是使用脈沖序列PS3。
除了使用脈沖序列PS3，而不是PS1之外，第二實(shí)施例與第一實(shí)施例相似，所以將略去類似部分的詳細(xì)說明。
脈沖序列PS3具有屬于切片選擇梯度磁場(chǎng)的脈沖PLR，它附加在第一實(shí)施例的脈沖序列PS1的前面。與第一脈沖序列PS1中的切片選擇梯度磁場(chǎng)的脈沖51a的第一個(gè)脈沖相比較，PLR脈沖具有相同的面積但極性不同。
應(yīng)當(dāng)指出，，圖3只畫出了序列RF和G_Slice和時(shí)間周期t的軸線。與第一實(shí)施例類似，時(shí)間周期t是從左向右發(fā)展的。
作為本實(shí)施例的一個(gè)范例，負(fù)向脈沖PLR放在前面，并與正向的切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖PLP鄰接。脈沖PLR的面積等于切片選擇梯度磁場(chǎng)脈沖51a中的每一個(gè)脈沖的面積ar1。
與第一實(shí)施例相似，負(fù)向脈沖PLR幅度HT3與正向脈沖PLP幅度HT1的比率被設(shè)定為HT1∶HT3＝1∶2，這樣，如圖3所示，在開始點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)t2，就可以消除剩余磁化強(qiáng)度的影響。
將第二實(shí)施例的脈沖序列PS3與第一脈沖序列PS1相比較，施加RF波50a的兩個(gè)脈沖50a1和50a2結(jié)束的時(shí)間在第一脈沖序列PS1是時(shí)刻t1。另一方面，只有脈沖50a1結(jié)束的時(shí)刻是t2，在這個(gè)時(shí)刻，用脈沖序列PS3可以消除剩余磁化強(qiáng)度的影響。
由此看來，第二實(shí)施例能夠提供的，除了與第一實(shí)施例一樣的效果外，還能夠較早地消除剩余磁化強(qiáng)度的影響。
應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明不局限于前面所講的實(shí)施例，而可以在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)匦薷摹?br> 例如，本發(fā)明可以應(yīng)用到使用帶有“圓柱形”空腔的磁體系統(tǒng)的磁共振(MR)成像裝置，而且還可以應(yīng)用到具有如圖1所示的敞開式磁體系統(tǒng)的磁共振(MR)成像裝置。而且，靜態(tài)磁場(chǎng)也不局限于由永久磁鐵所產(chǎn)生，而可以用常規(guī)或超導(dǎo)磁體產(chǎn)生。
還有，上面所述的實(shí)施例涉及一種情況，那就是，根據(jù)梯度回波技術(shù)的序列被用作第二脈沖序列PS2，其它磁共振信號(hào)采集序列包括自旋回波序列和類似的序列都可以在本發(fā)明中使用。作為第一脈沖序列PS1，除了可以從空間或頻率的角度有選擇性地產(chǎn)生磁共振信號(hào)的SPSP技術(shù)的脈沖序列之外，還可以應(yīng)用任何其他脈沖序列。
可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下配置本發(fā)明的許多不同的實(shí)施例。顯然，除了所附權(quán)利要求書中所限定的之外，本發(fā)明不局限于說明書中所講的特定實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種磁共振成像設(shè)備，它包括用于將射頻波加到處于靜態(tài)磁場(chǎng)中的對(duì)象的被檢查區(qū)域的射頻波施加裝置；用于施加梯度磁場(chǎng)以便把位置信息賦予被檢查區(qū)域以確定選擇部分的梯度磁場(chǎng)施加裝置；以及用于檢測(cè)來自所述選擇部分的質(zhì)子的磁共振信號(hào)的檢測(cè)裝置，以便根據(jù)由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)到的磁共振信號(hào)，產(chǎn)生所述被檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，其中，所述磁共振成像設(shè)備還包括控制裝置，所述控制裝置用于以組合的形式利用所述射頻波施加裝置、所述梯度磁場(chǎng)施加裝置和所述檢測(cè)裝置。以及令所述裝置執(zhí)行第一脈沖序列以便抑制或激勵(lì)所述選擇部分的目標(biāo)質(zhì)子，并且執(zhí)行第二脈沖序列以便從包含所述選擇部分的區(qū)域采集所述磁共振信號(hào)，在所述磁共振信號(hào)中，所述目標(biāo)質(zhì)子的共振頻率的頻率成分將受到抑制或激勵(lì)，以及所述控制裝置使所述第一脈沖序列中有相同面積不同極性的所述梯度磁場(chǎng)的脈沖具有正負(fù)極性不對(duì)稱的脈沖幅度，以及使所述射頻波與具有所述較小幅度的極性的每一個(gè)所述梯度磁場(chǎng)脈沖一起被施加。
2.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于所述梯度磁場(chǎng)脈沖的不同極性具有不對(duì)稱的幅度，以便消除由所述梯度磁場(chǎng)脈沖引起的剩余磁化強(qiáng)度的影響。
3.如權(quán)利要求2所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于所述梯度磁場(chǎng)脈沖的不同極性的幅度的比率是1∶2。
4.如權(quán)利要求3所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于所述靜態(tài)磁場(chǎng)是由永久磁鐵所產(chǎn)生的。
5.如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于所述控制裝置在所述第一脈沖序列之前施加與所述第一脈沖序列中的所述梯度磁場(chǎng)脈沖的第一個(gè)脈沖相比較，具有相同面積和不同極性的梯度磁場(chǎng)脈沖。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于所述靜態(tài)磁場(chǎng)是磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.2-0.7泰斯拉的中等偏低的磁場(chǎng)。
7.如權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于所述第一脈沖序列是用來激發(fā)或抑制脂肪質(zhì)子共振頻率的脈沖序列。
8.如權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于所述第一脈沖序列是用來激發(fā)或抑制水質(zhì)子共振頻率的脈沖序列。
9.一種采用磁共振成像設(shè)備的磁共振圖像產(chǎn)生方法，所述磁共振成像設(shè)備包括用于將射頻波加到處于靜態(tài)磁場(chǎng)中的對(duì)象的被檢查區(qū)域的射頻波施加裝置和用于施加梯度磁場(chǎng)以便把位置信息賦予被檢查區(qū)域以確定選擇部分的梯度磁場(chǎng)施加裝置，以便基于來自所述選擇部分的質(zhì)子的磁共振信號(hào)產(chǎn)生所述被檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，其中，所述的磁共振圖像產(chǎn)生方法包括如下的磁共振信號(hào)產(chǎn)生步驟通過所述射頻波施加裝置和所述梯度磁場(chǎng)施加裝置執(zhí)行用于抑制或激勵(lì)所述選擇部分中的目標(biāo)質(zhì)子的脈沖序列，以便產(chǎn)生來自包括所述選擇部分的區(qū)域的所述磁共振信號(hào)，在所述磁共振信號(hào)中，所述目標(biāo)質(zhì)子的共振頻率的頻率成分受到抑制或激勵(lì)，以及所述磁共振信號(hào)產(chǎn)生步驟包括以下步驟通過所述梯度磁場(chǎng)施加裝置施加具有相同面積不同極性和具有正負(fù)極性不對(duì)稱幅度的所述梯度磁場(chǎng)的脈沖；以及通過所述射頻波施加裝置，在施加具有所述較小幅度極性的每一個(gè)所述梯度磁場(chǎng)脈沖的同時(shí)，施加所述射頻波。
10.如權(quán)利要求9所述的磁共振圖像產(chǎn)生方法，其特征在于所述梯度磁場(chǎng)脈沖的不同極性具有不對(duì)稱的幅度，以便消除由所述梯度磁場(chǎng)脈沖引起的剩余磁化強(qiáng)度的影響。
全文摘要
為了緩和當(dāng)通過RF線圈部分和梯度線圈部分施加第一脈沖序列PS1來抑制在對(duì)象被檢查區(qū)域中預(yù)先確定的切片中脂肪的頻率成分時(shí)對(duì)空間和頻率選擇性產(chǎn)生的磁共振信號(hào)中空間選擇性和頻率選擇性的限制，由梯度線圈部分施加其中不斷交替出現(xiàn)的具有相同面積ar1的正極性脈沖PLP和負(fù)極性脈沖PLN的梯度磁場(chǎng)脈沖51a，而正脈沖PLP的幅度HT1與負(fù)脈沖PLN的幅度HT2的比率HT1∶HT2＝1/2，在施加正脈沖PLP的同時(shí)，通過RF線圈部分施加RF波脈沖50a以獲得空間和頻率選擇性。
文檔編號(hào)G01R33/565GK1598556SQ200410079778
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者淺野健二 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司