在厚片選擇性space成像中減少流動偽影的磁共振系統(tǒng)和方法
【專利摘要】在SPACE（Sampling?Perfection?with?Application?optimized?Contrasts?using?different?flip?angle?Evolutions）或等效的磁共振成像脈沖序列中，將讀出散相梯度生成（激活）為使得其緊靠在第二重聚脈沖之前出現(xiàn)，其中消除在常規(guī)SPACE或等效序列中出現(xiàn)在激發(fā)與讀出之間的長持續(xù)時間。該長持續(xù)時間已被識別為在從根據(jù)常規(guī)SPACE或等效序列采集的數(shù)據(jù)而重建的圖像中出現(xiàn)的流動相關(guān)的偽影的來源。通過消除該長持續(xù)時間，即使未消除這種流動相關(guān)的偽影，也再很大程度上將其降低。
【專利說明】在厚片選擇性SPACE成像中減少流動偽影的磁共振系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁共振系統(tǒng)和一種用于這類磁共振系統(tǒng)的操作方法，其中，根據(jù)SPACECSampling Perfection with Application optimized Contrasts using differentflip angle Evolutions,通過不同的翻轉(zhuǎn)角演進來帶有應(yīng)用優(yōu)化的對比度地完善采樣)或等效的脈沖序列、并且尤其根據(jù)在厚片選擇性SPACE成像中減少流動偽影的系統(tǒng)和方法來采集磁共振數(shù)據(jù)。
【背景技術(shù)】
[0002]高度復(fù)雜的自旋回波脈沖序列包括單厚片三維快速自旋回波脈沖序列，其例如作為SPACE已知。這種類型的脈沖序列通過使用在回波鏈的整個持續(xù)時間中示出翻轉(zhuǎn)角分別不同的脈沖的重聚RF脈沖而允許極大數(shù)目的重聚RF脈沖(例如大于300)。將表示翻轉(zhuǎn)角變化的曲線設(shè)計用于對不同類型的組織(核自旋)實現(xiàn)期望的信號強度，并且稱作翻轉(zhuǎn)角演進。這種演進通常設(shè)計用于在圖像中獲得組織之間的特定對比度(例如在質(zhì)子密度加權(quán)圖像中，或者TI加權(quán)圖像中，或者T2加權(quán)圖像中)。這種成像序列可以在腦成像中有效使用，例如，其中顱內(nèi)腦脊液(CSF)、灰質(zhì)和白質(zhì)在T2加權(quán)圖像中全都示出明顯不同的信號強度。在使用SPACE序列的情況下，可以通過圍繞回波鏈的中部設(shè)定回波時間來獲得各種組織之間最優(yōu)的T2加權(quán)對比度。
[0003]對于單厚片SPACE成像的基本描述例如可以在美國專利N0.7，705, 597和 文 章“Fat-Signal Suppression in Single_Slab3D TSE (SPACE)UsingWater-Selective Refocusing”，Mugler, III et al., Proc.1ntl.Soc.Mag.Reson.Med.，Voll9 (2011)，page2818 中找到。
[0004]在厚片選擇性SPACE成像中，在讀出方向上經(jīng)常出現(xiàn)流動相關(guān)的偽影，例如在脊柱成像中由于CSF流動而出現(xiàn)。這種流動相關(guān)的偽影可以在圖1中的標出輪廓的區(qū)域中看至IJ。與相位編碼方向相比，該問題主要出現(xiàn)在讀出方向上，因為該方向?qū)τ诹鲃痈舾小?br> [0005]作為解決該問題的努力，成像序列協(xié)議被配置有與患者的首尾向或頭至腳軸線對齊的相位編碼方向。然而，這意味著需要大量相位編碼步驟來覆蓋興趣視野(F0V)，并且需要大量相位編碼步驟來過采樣(通常大約50%至80%)，以便避免折疊偽影(infoldingartifacts)。這些因素導(dǎo)致在使用這種成像序列時很長的采集時間。該情況在圖2中圖解，其示出了常規(guī)單厚片SPACE成像序列的脈沖序列元素的一部分，其中，RF激發(fā)脈沖在左上方示出，跟隨在后的是幅度變化的重聚RF脈沖(標記為“RF信號數(shù)據(jù)”)。X梯度的序列在下方示出，其帶有在讀出散相梯度(readout dephasing gradient) (ROD)與首次施加讀出梯度之間比較長的持續(xù)時間，在該持續(xù)時間中可以發(fā)生梯度數(shù)據(jù)采集。為了完整性，在圖2中在X梯度下方也示出了 Z梯度。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是提出一種磁共振成像系統(tǒng)和一種為此的操作方法，其中，顯著減少前述在SPACE或等效成像中的流動相關(guān)的偽影。本發(fā)明的另一目的是提出一種非易失性、計算機可讀的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，其當加載到控制磁共振成像系統(tǒng)的操作的計算機化處理器中時使得這種方法在磁共振系統(tǒng)的操作中實施。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的磁共振系統(tǒng)和操作方法基于的觀點是，前述在單厚片SPACE成像中的流動相關(guān)的偽影的形成是因為前述在ROD與直接在激發(fā)RF脈沖之后出現(xiàn)的讀出梯度的首次施加之間的長持續(xù)時間。由于激發(fā)RF脈沖與后續(xù)RF脈沖相比的長持續(xù)時間，第一回波間隔(ESP)很長，導(dǎo)致前述在ROD與讀出梯度的首次施加之間的長持續(xù)時間，其中使得序列對于在讀出方向上的流動過于敏感。換言之，由于所述長持續(xù)時間，ROD和讀出梯度的首次施加在運動核自旋的所激發(fā)的(橫向)磁化上的凈效果可以根據(jù)運動程度而很大程度上不同于對應(yīng)于靜態(tài)核自旋的凈效果，其導(dǎo)致在所檢測的、來自運動核自旋的磁共振信號中的運動所致相位差。這是圖1中可以看到的信號空隙的來源，其由圖2中示出的常規(guī)單厚片SPACE形成。因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，通過以如下單厚片SPACE或等效成像序列操作磁共振成像系統(tǒng)來采集磁共振成像數(shù)據(jù)，在該單厚片SPACE或等效成像序列中，ROD在激發(fā)RF脈沖之后從其常規(guī)位置位移，以便改為緊靠在第二重聚RF脈沖之前激活，其替代在常規(guī)脈沖序列中在第二重聚RF脈沖之前不久激活的讀出梯度的施加。因此，并不是在第二重聚RF脈沖之前不久測量數(shù)據(jù)。
[0008]在本發(fā)明的方法的另一實施例中，為了減少對于在基本磁場中的不均勻性(B0不均勻性)的敏感性，圍繞Z軸線上的第一重聚脈沖激活擾相梯度。在另一實施例中，這種擾相梯度也可以沿著Y軸線和X軸線激活。后一實施例尤其在其它SPACE變型方案中有用，例如內(nèi)部容積SPACE，或者具有水選擇性第一重聚脈沖的SPACE。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1如上面描述那樣，是以常規(guī)的單厚片選擇性SPACE成像序列獲得的圖像，其中包含流動相關(guān)的偽影。
[0010]圖2示意性示出了常規(guī)單厚片選擇性SPACE成像序列的脈沖序列元素的一部分。
[0011]圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的單厚片選擇性SPACE成像序列的類似的脈沖序列元素。
[0012]圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的單厚片選擇性SPACE成像序列的另一實施例。
[0013]圖5示出了用于在了常規(guī)單厚片選擇性SPACE成像與根據(jù)本發(fā)明的單厚片選擇性SPACE成像之間進行比較的兩幅圖像。
[0014]圖6示出了用于在根據(jù)本發(fā)明的單厚片選擇性SPACE成像與具有交換相位編碼的單厚片選擇性SPACE成像之間進行比較的兩幅圖像。
[0015]圖7示出了用于在根據(jù)本發(fā)明的單厚片選擇性SPACE成像與常規(guī)單厚片選擇性SPACE成像之間進行比較的其它圖像。
[0016]圖8示意性示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建和操作的磁共振成像系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0017]首先轉(zhuǎn)到圖8，圖8是磁共振系統(tǒng)5和中央控制單元10的示意性表示，其既可以用于核磁共振成像也可以用于磁共振光譜學。圖8僅意欲表示示例性的磁共振成像/光譜學系統(tǒng)，然而本發(fā)明適用于在本領(lǐng)域中使用的這類磁共振成像/光譜學系統(tǒng)的許多變型中的任一種。
[0018]基本場磁體I生成時間上穩(wěn)定的強磁場Btl，用于在對象O的受觀察區(qū)域中，例如在人體的待檢查的、在位于磁共振系統(tǒng)5中的桌臺23上移動的部分中，將核自旋極化或?qū)R。在測量容積M中限定對于核自旋共振斷層成像所需的基本磁場高均勻性。為了支持均勻性需求并且尤其為了消除時間不變的影響，將由鐵磁性材料制成的勻場部安裝在合適位置上。時間可變的影響由勻場線圈2根據(jù)來自勻場線圈放大器23的信號來消除。
[0019]圓柱形梯度線圈系統(tǒng)3插入到基本磁體I中，該梯度線圈系統(tǒng)由三個翼構(gòu)成。這些翼由相應(yīng)的放大器提供功率，以便在笛卡爾坐標系的相應(yīng)方向上生成線性(也是時間可調(diào)的)梯度場。梯度場系統(tǒng)3的第一翼在X方向上生成梯度Gx，第二翼在y方向上生成梯度Gy，并且第三翼在z方向上生成梯度Gz。每個放大器都具有數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其由用于在正確時間生成梯度脈沖的序列控制器18控制。
[0020]在梯度場系統(tǒng)3內(nèi)定位有一個(或多個)射頻(RF)天線4，其將由射頻功放24發(fā)射的高頻脈沖轉(zhuǎn)換為磁性AC場，用于對于待檢查的對象O或?qū)ο驩的待檢查區(qū)域激發(fā)核自旋和對齊核自旋。每個高頻天線4都具有以組件線圈的環(huán)形、優(yōu)選線形或矩陣形布置為形狀的一個或多個RF發(fā)射線圈和一個或多個RF接收線圈。從相應(yīng)的高頻天線4的RF接收線圈起，根據(jù)核自旋的進動而進行AC場，通常是根據(jù)一個或多個高頻脈沖和一個或多個梯度脈沖的脈沖序列生成的核自旋回波信號，也被轉(zhuǎn)換為電壓(測量信號)，其經(jīng)由放大器7饋送給高頻系統(tǒng)22的高頻接收通道8。高頻系統(tǒng)22附加地具有發(fā)送通道9，在該發(fā)送通道中生成高頻脈沖用于激發(fā)核磁共振。在該過程中，相應(yīng)的高頻脈沖在由系統(tǒng)計算機20規(guī)定的、序列控制器18中的脈沖序列的基礎(chǔ)上數(shù)字地表示為復(fù)數(shù)的序列。該數(shù)字序列作為實部和作為虛部經(jīng)由輸入端12饋送給高頻系統(tǒng)22中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，并且從系統(tǒng)22饋送給發(fā)送通道9。在發(fā)送通道9中，脈沖序列調(diào)制為高頻載波信號，其基頻對應(yīng)于測量容積中的核自旋共振頻率。
[0021]發(fā)送-接收模式之間的切換經(jīng)由雙工器6進行。高頻天線4的RF發(fā)射線圈輻射用于對于測量容積M激發(fā)核自旋的高頻脈沖，并且引起經(jīng)由RF接收線圈掃描的回波信號。所獲得的核共振信號在高頻系統(tǒng)22的接收通道8’(第一解調(diào)器)中相位敏感地解調(diào)為中頻，并且在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中數(shù)字化。該信號也解調(diào)為基頻。在數(shù)字化之后，在第二解調(diào)器8的數(shù)字域中，至基頻的解調(diào)和至實部和虛部的分離在輸出端11處進行。圖像處理器17從如此獲得的測量數(shù)據(jù)中重建MR圖像。測量數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)和控制程序的管理經(jīng)由系統(tǒng)計算機20進行。通過以控制程序來規(guī)定，序列控制器18控制相應(yīng)期望脈沖序列的生成和對應(yīng)的k空間掃描。
[0022]序列控制器18控制在正確時間切換梯度、以限定的相位幅度發(fā)射高頻脈沖、以及接收核共振信號。用于高頻系統(tǒng)22和序列控制器18的時基由合成器19提供。為生成MR圖像而對例如存儲在DVD21上的對應(yīng)控制程序的選擇，以及所生成的MR圖像的表示經(jīng)由包括鍵盤15、鼠標16和監(jiān)控器14的終端13進行。
[0023]圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的單厚片選擇性SPACE成像序列，其中ROD跟隨激發(fā)RF脈沖地從其常規(guī)位置位移到緊靠在第二重聚RF脈沖之前的位置。因此，ROD與讀出之間的長持續(xù)時間不再發(fā)生，并且由該長持續(xù)時間導(dǎo)致的流動相關(guān)的偽影在從根據(jù)圖3中所示成像序列采集的數(shù)據(jù)重建的磁共振圖像中不再發(fā)生，或者顯著減少。
[0024]圖3還示出了本發(fā)明的另一實施例，其中在第一重聚脈沖周圍添加了擾相梯度。擾相可以如圖4中所示那樣在多于一個軸線上圍繞重聚RF脈沖添加。
[0025]圖5、6和7出于對比目的示出了根據(jù)以常規(guī)單厚片選擇性SPACE成像數(shù)列采集的數(shù)據(jù)和以根據(jù)本發(fā)明的單厚片選擇性SPACE成像數(shù)列采集的數(shù)據(jù)所重建的磁共振圖像。每幅圖像標出輪廓的部分示出了目標區(qū)域，在該目標區(qū)域中，在常規(guī)地生成的圖像中可以看到流動相關(guān)的偽影。在根據(jù)本發(fā)明獲得的圖像的標出輪廓的區(qū)域中，這種偽影在視覺上不再存在。
[0026]雖然可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員提出修改和變化，但發(fā)明人試圖，在于此授權(quán)的專利內(nèi)將所有變化和修改在其對現(xiàn)有技術(shù)貢獻的范圍內(nèi)合理并且合適地實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于生成磁共振圖像的方法，包括: 根據(jù)通過不同的翻轉(zhuǎn)角演進來帶有應(yīng)用優(yōu)化的對比度地完善采樣(SPACE)或等效的成像脈沖序列來操作磁共振圖像數(shù)據(jù)采集單元，所述SPACE或等效的成像脈沖序列包括激發(fā)射頻(RF)脈沖和時間上跟隨所述激發(fā)RF脈沖的多個重聚RF脈沖，所述多個重聚RF脈沖包括第一重聚RF脈沖和第二重聚RF脈沖； 在所述SPACE或等效序列中，不在所述激發(fā)RF脈沖與所述第一重聚RF脈沖之間激活讀出散相梯度，而是在所述第一重聚RF脈沖與所述第二重聚RF脈沖之間激活讀出散相梯度，并且隨后從具有其中示出流動的物質(zhì)的、在所述磁共振數(shù)據(jù)采集單元中暴露于所述SPACE或等效序列的物體、動物對象或人類對象讀出磁共振數(shù)據(jù)；以及 將所述磁共振數(shù)據(jù)提供給計算機化處理器，并且在所述計算機化處理器中從基本上沒有與流動相關(guān)的偽影的所述磁共振數(shù)據(jù)中重建磁共振圖像，并且使得所述磁共振圖像在所述計算機化處理器的輸出端作為數(shù)據(jù)文件可用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括:緊靠在所述第二重聚RF脈沖之前激活所述讀出散相梯度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括:在所述磁共振數(shù)據(jù)采集單元中將所述人類對象以該對象的與笛卡爾坐標系的Z軸線對齊的頭至腳軸線來定向，并且沿著所述笛卡爾坐標系的所述Z軸線生成所述讀出散相梯度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括:沿著笛卡爾坐標系的軸線激活所述讀出散相梯度，并且沿著垂直軸線對所述磁共振信號進行相位編碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求`1所述的方法，包括:沿著笛卡爾坐標系的軸線生成所述讀出散相梯度，并且沿著所述軸線圍繞所述第一重聚RF脈沖激活擾相脈沖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括:沿著所述笛卡爾坐標系的至少另一軸線激活擾相梯度。
7.一種磁共振成像系統(tǒng)，包括: 磁共振數(shù)據(jù)采集單元，配置為在其中容納包含示出流動的物質(zhì)的物體、動物對象或人類對象； 控制單元，配置為根據(jù)通過不同的翻轉(zhuǎn)角演進來帶有應(yīng)用優(yōu)化的對比度地完善采樣(SPACE)或等效的成像序列來操作所述磁共振數(shù)據(jù)采集單元，所述SPACE或等效的成像序列包括激發(fā)射頻(RF)脈沖和在時間上跟隨所述激發(fā)RF脈沖的多個重聚RF脈沖，所述多個重聚RF脈沖包括第一重聚RF脈沖和第二重聚RF脈沖； 所述控制單元配置為，在所述SPACE或等效序列中，不在所述激發(fā)RF脈沖與所述第一重聚RF脈沖之間激活讀出散相梯度，而是在所述第一重聚RF脈沖與所述第二重聚RF脈沖之間激活讀出散相梯度，并且隨后從在所述磁共振數(shù)據(jù)采集單元中暴露于所述SPACE或等效序列的所述物體、動物對象或人類對象讀出磁共振數(shù)據(jù)；以及 處理器，所述處理器被提供有所述磁共振數(shù)據(jù)，并且配置為從基本上沒有與所述流動相關(guān)的偽影的所述磁共振數(shù)據(jù)中重建磁共振圖像，和使得所述磁共振圖像在所述處理器的輸出端作為數(shù)據(jù)文件可用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振系統(tǒng)，其中，所述控制單元配置為將所述數(shù)據(jù)采集單元操作為緊靠在所述第二重聚RF脈沖之前激活所述讀出散相梯度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振系統(tǒng)，其中，所述人類對象以該對象的與笛卡爾坐標系的Z軸線對齊的頭至腳軸線在所述磁共振數(shù)據(jù)采集單元中定向，并且其中，所述控制單元配置為將所述數(shù)據(jù)采集單元操作為沿著所述笛卡爾坐標系的所述Z軸線生成所述讀出散相梯度。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振系統(tǒng)，其中，所述控制單元配置為將所述數(shù)據(jù)采集單元操作為沿著笛卡爾坐標系的軸線激活所述讀出散相梯度，并且激活沿著垂直軸線對所述磁共振信號進行相位編碼的相位編碼梯度。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振系統(tǒng)，其中，所述控制單元配置為將所述數(shù)據(jù)采集單元操作為沿著笛卡爾坐標系的軸線生成所述讀出散相梯度，并且沿著所述軸線圍繞所述第一重聚RF脈沖激活擾相脈沖。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁共振系統(tǒng)，其中，所述控制單元配置為將所述數(shù)據(jù)采集單元操作為還沿著所述笛卡爾坐標系的至少另一軸線激活擾相梯度。
13.一種以編程指令編碼的非易失性的、計算機可讀的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，所述數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)被加載到磁共振成像系統(tǒng)的計算機化處理和控制系統(tǒng)中，所述磁共振成像系統(tǒng)包括磁共振數(shù)據(jù)采集單元，并且所述編程指令使得所述計算機化控制和評估系統(tǒng): 根據(jù)通過不同的翻轉(zhuǎn)角演進來帶有應(yīng)用優(yōu)化的對比度地完善采樣(SPACE)或等效的成像序列操作所述磁共振圖像數(shù)據(jù)采集單元，所述SPACE或等效的成像序列包括激發(fā)射頻(RF)脈沖和在時間上跟隨所述激發(fā)RF脈沖的多個重聚RF脈沖，所述多個重聚RF脈沖包括第一重聚RF脈沖和第二重聚RF脈沖； 在所述SPACE或等效序列中，不在所述激發(fā)RF脈沖與所述第一重聚RF脈沖之間激活讀出散相梯度，而是在所述第一重聚RF脈沖與所述第二重聚RF脈沖之間激發(fā)讀出散相梯度，并且隨后從具有其中示出`流動的物質(zhì)的、在所述磁共振數(shù)據(jù)采集單元中暴露于所述SPACE或等效序列的物體、動物對象或人類對象讀出磁共振數(shù)據(jù)；以及 從基本上沒有與所述流動相關(guān)的偽影的所述磁共振數(shù)據(jù)中重建磁共振圖像，并且使得所述磁共振圖像在輸出端上作為數(shù)據(jù)文件可用。
【文檔編號】G01R33/563GK103513203SQ201310258153
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月26日
【發(fā)明者】J.馬格勒, D.保羅 申請人:西門子公司