磁共振方法和設備的製作方法
2023-06-06 13:37:01 2
專利名稱：磁共振方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於對物體的至少一部分磁共振成像(MRI)的方法，該物體被放置在靜態的和基本上均勻的主磁場中，該方法包括下面步驟a)將所述部分置於包括初始RF脈衝和至少一個彌散梯度脈衝的彌散加權序列(diffusion-weighting sequence)中；b)通過將所述部分置於包括讀出梯度脈衝和相位解碼梯度脈衝的成像序列中，產生一序列MR回波；c)測量所述序列MR回波；d)重複步驟a)至c)直到具有足夠數量的相位解碼步驟的全部成像數據集被測量；e)通過各個序列MR回波的單獨相位校正，校正的所述成像數據集用於所述部分宏觀運動；f)根據所述成像數據集重構圖像。
進一步，本發明涉及一種實現這個方法的用於磁共振成像的設備和用於磁共振成像設備的電腦程式。
在磁共振成像(MRI)中，由RF和磁場梯度脈衝組成的脈衝序列被應用至目標(病人)，以產生磁共振信號，該磁共振信號被掃描以從其中獲得信息和重構目標圖像。自從開始開發以來，MRI應用的臨床相關領域的數量已增長的非常大。MRI可被應用至身體的幾乎每一部分，並被用於獲得關於人身體的大量重要功能的信息。在MRI掃描期間被應用的脈衝序列完整確定重構圖象的特徵，譬如在目標中的位置和方位、尺寸、解析度、信噪比、對比度、運動的敏感度等等。MRI設備的操作者不得不選擇適當序列和調整並優化用於各個應用的它的參數。
上面已詳細說明類型的已知方法被應用在醫療診斷，用於獲得在被檢查目標的組織中彌散現象的MR圖像。例如，這可是病人的大腦或脊髓的一部分。
例如，彌散加權MRI過程被說明在US6076006中。依據這個已知方法，初始薄片選擇激勵RF脈衝被產生，其後面有彌散梯度脈衝，為了獲得被激勵核磁的彌散加權。隨後，引導梯度脈衝被產生用於測量MR引導信號。這個引導梯度脈衝後面有薄片選擇激勵RF脈衝，是為了避免由於局部磁場不均勻而導致的信號損失。此後，通過包括一序列交變讀出梯度和相位解碼梯度的類似EPI成像序列產生一序列MR回波。通過測量MR信號獲得成像數據集，該MR信號是在已說明的過程的多重循環中產生的。通過相位校正來校正測得的MR信號，用於宏觀運動。根據MR引導信號的相位確定這個相位校正，其在實際MR成像信號之外被單獨測量。在這個校正後，重構病人身體的被檢查部分的圖像，例如通過計算成像數據集的二維傅立葉變換。
這個已知方法的主要缺陷是MR引導信號根據實際成像數據被單獨測量。這導致相當長的測量時間，並且因上面提到的重新聚焦RF脈衝而使病人承受額外RF能量，該RF脈衝需要在實際成像序列之前被立即應用。又一個缺陷是因MR引導信號測量和成像數據測量之間的延遲，該已知方法還易受病人身體的被檢查部分宏觀運動的影響。
因此，容易理解，需要一種提高的MRI方法，其尤其是能快速並準確彌散加權成像。所以，本發明主要目的是提供一種用於彌散加權成像的方法，該方法要求用於確定成像信號相位誤差的最少額外測量時間，該方法還保證給由被檢查病人的身體宏觀運動導致的圖像偽影的強大補償。
依據本發明，披露了用於上面已詳細說明類型的磁共振成像方法，其中通過選擇成像序列的相位解碼表實現前述目的，以使每個序列MR回波包括至少一個形成成像數據集的整數部分的初始MR引導回波，其中從各自序列MR回波的MR引導回波中得到相位校正。
本發明使能實施具有彌散加權的快速斷層掃描，緣於MR引導回波作為成像數據的整數部分被測量。不需要額外測量時間來確定由宏觀運動引起的MR回波的相位誤差。依據本發明，因為MR引導回波的測量體現在成像序列中，所以在引導信號的測量和成像信號的測量之間事實上沒有時間延遲。因此，實現了特別的穩定運動補償。依據該發明，MR引導回波是部分成像數據集，並且與剩餘成像信號一起被用於在步驟f)中圖像的重構。從而，該發明提供了一種用於具有自引導性能的彌散加權成像的MRI方法。
依據該發明的方法，優點在於可使用每個序列MR回波的僅一個、兩個或更多MR引導回波，其全部形成成像數據的整數部分。通過更多於僅一個MR引導回波中的相位信息可獲得更穩定且精確相位校正，也就是從被相位解碼回波，還有從具有零相位解碼的MR引導回波中。
使用本發明的方法，若產生一個沒有相位解碼的初始MR引導回波，其中每個MR引導回波後面有一系列被相位解碼的MR回波是有用的。這樣，每個序列MR回波開始於沒有被相位解碼的信號。這個信號被用作用於得到以已知形式的相位校正的引導，如例如在上面提到的US6076006中說明的。緣於MR引導回波是圖像數據的整數，與分離的已知引導表相時，以及MR引導回波是回波序列的初始回波的事實，因此MR引導回波總是具有最大信號振幅的回波。所以，依據本發明的引導是特別穩定和準確的。
優點在於，假如產生具有不變地增加或減少相位解碼的每個序列MR回波，依據本發明可獲得短的回波時間。假如使用包括一個可變相位解碼步驟和隨後的系列固定相位解碼步驟的成像序列，步驟a)至c)被重複，這是特別有效的，以獲得隔行相位解碼表。這樣，用於每個隔行的數據採集開始於沒有被相位解碼的MR回波信號，並繼續更多正的或更多負的相位解碼值，直至達到最大或最小相位解碼值。這意味著具有零相位解碼的MR引導回波在每個重複期間被測量。這些引導信號之間的相位差異緣於宏觀運動，並能容易地被用於校正各自隔行的剩餘MR回波的相位。
每個序列MR回波的非線性相位校正可方便地被在步驟e)中執行，其根據各自序列MR回波的一個或多個MR引導回波被計算，並與參考MR引導回波相對應。這樣，對於在由成像數據集覆蓋空間中的各個單獨點，執行相位校正，從而獲得特別有效的宏觀運動的補償。實際上選擇成像數據集的第一MR引導回波作為參考MR引導回波。
可容易地將本發明的方法結合進專用設備中，該專用設備用於被放置在靜態的和基本上均勻的主磁場中物體的磁共振成像。這種MRI掃描器包括用於建立主磁場的裝置，用於產生疊加在主磁場上的磁場梯度的裝置，用於向物體輻射RF脈衝的裝置，用於控制磁場梯度和RF脈衝產生的控制裝置，用於接收和採樣通過序列RF脈衝和開關磁場梯度產生的磁共振信號的裝置，用於根據所述信號採樣形成圖像的重構裝置。依據該發明，通常是具有存儲器和程序控制的微計算機的控制裝置包括使用依據上述該發明方法的成像過程說明的程序設計。
一種電腦程式，適用於實現該發明的成像過程，可方便地被在任何普通計算機硬體上執行，其目前在臨床上被用於MRI掃描器的控制。該電腦程式可被提供在適當的數據載體，譬如CD-ROM或磁碟。可選擇的，也可由用戶從網際網路(Internet)伺服器上下載。
下面附圖披露了本發明的優選具體實施例。可以理解，附圖被設計僅僅用於說明目的，然而不作為該發明的限定的說明。
在附圖中
圖1顯示MRI掃描裝置的具體實施例；圖2顯示依據本發明的方法的彌散加權EPI脈衝序列；
圖3說明依據本發明的隔行相位解碼圖解的k空間軌跡；圖4說明每隔行使用兩個MR引導回波的交變相位解碼圖解。
在圖1中，圖解顯示磁共振成像裝置1。裝置1包括一套用於產生靜態和均勻主磁場的主磁線圈2和三套梯度線圈3、4和5，該梯度線圈用於在選擇的方向上疊加具有可控制強度並具有梯度的額外磁場。按照慣例，主磁場的方向被標示為z方向，與之垂直的兩個方向為x和y方向。梯度線圈通過電源11提供能量。裝置1進一步包括用於向物體7發射射頻(RF)脈衝的輻射發射器6(天線和線圈)，該輻射發射器6連接調製器8，用於產生和調節RF脈衝。還提供用於接收MR信號的接收器，該接收器可與發射器6是相同的或單獨的。假如發射器和接收器在物理上是如圖1所示的同樣的線圈或天線，則設置發送-接收開關9以分離接收的信號和被發射信號。接收的MR信號被輸入給解調器10。調製器8、發射器6和用於梯度線圈的電源11被控制系統12控制以產生上述序列的RF脈衝和相應序列的磁場梯度脈衝。控制系統通常是使用存儲器和程序控制的微計算機。為發明的實際實施，其包括使用依據上述已說明方法的成像過程說明的程序序設計。解調器10被連接至數據處理單元14，例如計算機，用於將已接收回波信號向可視圖像的轉換，例如在可視顯示單元15上。輸入裝置16，例如適當的鍵盤，被連接至控制系統12，其使該設備的操作者能交互地調整成像過程的參數。
依據本發明方法的序列設計被圖解說明在圖2中。圖表顯示了時間連續(temporal succession)的射頻脈衝RF和在三個正交方向上的時間連續的磁場梯度脈衝GX、GY、GZ。被放置在靜態和基本上均勻的主磁場中的病人在該發明的MRI處理期間受到這些脈衝影響。顯示過程開始於包括初始激勵RF脈衝αX和重新聚焦RF脈衝180°Y的第一彌散加權序列DW1。在z方向的薄片選擇梯度脈衝GSEL與RF脈衝同時被產生。在核磁的薄片選擇激勵後和重新聚焦後，為了獲得彌散加權，產生彌散梯度GSEL。通過包括交變讀出梯度GREAD和相位解碼梯度脈衝GPHASE的第一成像序列BPI1產生一序列MR回波E1、E2、E3、E4、E5。該成像序列EPI1後面有第二彌散加權序列DW2和隨後的第二成像序列BPI2，以使實現「多次拍照(multi shot)」彌散加權EPI序列，其中產生交變序列彌散加權和成像序列。通過測量各個序列MR回波E1、E2、E3、E4、E5以及E6、E7、E8、E9、E10等等，重複這些步驟直至獲得具有足夠數量的相位解碼步驟的全部成像數據集。相位解碼梯度脈衝GPHASE被產生，以使各個序列MR回波包括沒有相位解碼並形成成像數據集的整數部分的初始引導回波E1或E6。依據該發明，根據MR引導回波E1或E6獲得相位校正。通過每個序列的MR回波的各自相位校正，成像數據集被校正用於被檢查病人的宏觀運動。最後，根據相位已校正的成像數據集重構圖像。如進一步在圖2中看到的，初始引導回波E1或E6後面分別有一序列相位解碼MR回波E2、E3、E4、E5或E7、E8、E9、E10。通過在正y方向上使用磁場梯度脈衝GPHASE的成像序列EPI1，一序列具有不變地增加相位解碼的MR回波被產生，同時通過在負y方向上使用磁場梯度脈衝GPHASE的第二成像序列BPI2，一序列具有不變地減少相位解碼的MR回波被產生。成像序列EPI1和EPI2兩者包括具有可變梯度強度的初始相位解碼梯度和隨後系列具有固定梯度強度的梯度脈衝，以使通過圖解說明的「多次拍照(multi shot)」成像表獲得隔行相位解碼表。
顯示在圖3中的圖表說明上述的隔行相位解碼表。依據該發明方法的k空間軌跡被圖解說明在圖表中。對於k空間的全部採樣，應用8個彌散加權EPI掃描S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8，每個包括一序列8個MR回波E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9、E10。每個序列回波包括在kY＝0處的初始回波E1，其用於取得相位校正數據。為了獲得足夠數量相位解碼步驟，kY的「從中心出發(centre-out)」增量被交替向兩個正、負實施，kY值分別從kY＝0起始，直至kY＝kYmax和kY＝kYmin。從而獲得穩定且準確的引導和特別短的回波時間。每個回波S1、S2、...開始於可變相位解碼步驟和隨後的系列固定相位解碼步驟，以使如圖3所示實現在kY方向上隔行k空間採樣。
圖4顯示圖3的相位解碼表的改進。每個序列MR回波包括9個回波信號E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9，其中兩個初始回波E1、E2被用作引導信號。因此，依據發明的方法，多於一個回波、甚至3個或更多回波可被從中心k空間獲得用於引導目的。獲得沒有相位校正的回波信號E1，同時，獲得的信號E2具有最小的相位解碼值。在回波E1和E2之間的k空間距離與由成像過程覆蓋的FOV(視場)相對應。可通過匹配各個掃描S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8的中心k空間回波E1和E2推導出相位校正，以記錄全部FOV上方的相位誤差。如圖4所示，每個成像序列包括在FOV方面的標稱k空間距離處的初始相位解碼步驟。在大於標稱k空間距離處，這個初始相位解碼步驟後面有可變相位解碼步驟和隨後的系列的固定相位解碼步驟。從而，獲得隔行相位解碼表，以通過組合單獨掃描S1、S2、...的信號來成像全部FOV。
權利要求
1.一種用於物體的至少一部分磁共振成像的方法，該物體被放置在靜態的和基本上均勻的主磁場中，該方法包括下面步驟a)將所述部分置於包括初始RF脈衝和至少一個彌散梯度脈衝的彌散加權序列中；b)通過將所述部分置於包括讀出梯度脈衝和相位解碼梯度脈衝的成像序列中，產生一序列MR回波；c)測量所述序列MR回波；d)重複步驟a)至c)直到具有足夠數量的相位解碼步驟的全部成像數據集被測量；e)通過各個序列MR回波的單獨相位校正，校正所述成像數據集用於所述部分宏觀運動；f)根據所述成像數據集重構圖像；其特徵在於所述成像序列的相位解碼表被選擇，以使每個序列MR回波包括至少一個初始MR引導回波，其形成成像數據集的整數部分，其中所述相位校正從各自序列MR回波的所述MR引導回波中得到。
2.依據權利要求1的方法，其特徵在於一個沒有相位解碼的初始MR引導回波被產生。
3.依據權利要求2的方法，其特徵在於具有不變地增加或減少相位解碼的每個序列MR回波被產生。
4.依據權利要求3的方法，其特徵在於具有包括一個可變相位解碼步驟和隨後的系列固定相位解碼步驟的成像序列，步驟a)至c)被重複，以獲得隔行相位解碼表。
5.依據權利要求1的方法，其特徵在於每個序列MR回波的非線性相位校正被在步驟e)實施，其被計算根據各自序列MR回波的所述至少一個MR引導回波和至少一個參考MR引導回波。
6.依據權利要求1的方法，其特徵在於所述彌散加權序列包括RF重新聚焦脈衝。
7.依據權利要求6的方法，其特徵在於所述成像序列是EPI(回波平面成像)序列，其不包括任何RF脈衝。
8.用於物體的磁共振成像的設備，該物體被放置在靜態的和基本上均勻的主磁場中，該設備包括用於建立所述主磁場的裝置、用於產生疊加在所述主磁場上的磁場梯度的裝置、用於向所述物體輻射RF脈衝的裝置、用於控制所述磁場梯度和所述RF脈衝產生的控制裝置、用於接收和採樣由序列RF脈衝和開關磁場梯度產生的磁共振信號的裝置、以及用於根據所述信號採樣形成圖像的重構裝置，其特徵在於所述控制裝置包括使用依據權利要求1方法的成像過程的說明的程序設計。
9.具有程序代碼的電腦程式，其使成像過程能被在磁共振成像設備上被實施，其特徵在於所述成像過程包括下列步驟a)將所述部分置於包括初始RF脈衝和至少一個彌散梯度脈衝的彌散加權序列中；b)通過將所述部分置於包括讀出梯度脈衝和相位解碼梯度脈衝的成像序列中，產生一序列MR回波；c)測量所述序列MR回波；d)重複步驟a)至c)直到具有足夠數量的相位解碼步驟的全部成像數據集被測量；e)通過各個序列MR回波的單獨相位校正，校正所述成像數據集用於所述部分宏觀運動；f)依據所述成像數據集重構圖像；其中所述成像序列的相位解碼表被選擇，以使每個序列MR回波包括至少一個初始MR引導回波，其形成成像數據集的整數部分，其中所述相位校正根據各自序列MR回波的所述MR引導回波中得到。
10.依據權利要求9的電腦程式，其特徵在於產生具有不變地增加或減少相位解碼的每個序列MR回波，其中具有包括一個可變相位解碼步驟和隨後的系列固定相位解碼步驟的成像序列，步驟a)至c)被重複，以獲得隔行相位解碼表。
全文摘要
本發明涉及一種用於物體的至少一部分磁共振成像(MRI)的方法，該物體被放置在靜態的和基本上均勻的主磁場中。該方法包括步驟將物體置於彌散加權序列(DW1)中，通過成像序列(EPI1)產生一序列MR回波(E1、E2、E3、E4、E5)，和測量該序列MR回波。這些步驟被重複直到具有足夠數量的相位解碼步驟的全部成像數據集被測量。此後，通過各個序列MR回波的單獨相位校正，所述成像數據集被校正以用於宏觀運動。最後，根據成像數據重構圖像。為了提供用於彌散加權成像的方法，其需要用於確定成像信號的相位誤差的一個最小額外測量時間，並且也保證對由被檢查病人身體的宏觀運動導致的圖形偽影的穩定補償，發明推薦選擇成像序列的相位解碼表，以使每個序列MR回波(E1、E2、E3、E4、E5)包括至少一個初始MR引導回波，其形成成像數據集的整數部分。
文檔編號G01R33/567GK1711481SQ200380103455
公開日2005年12月21日 申請日期2003年10月27日 優先權日2002年11月18日
發明者P·R·哈維, J·S·范登布林克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司