用於確定磁化的相位的方法和磁共振設備的製作方法

2023-04-23 10:46:11 2

專利名稱：用於確定磁化的相位的方法和磁共振設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於確定磁化的相位的方法以及一種用於實施該方法的 磁共振設備。
背景技術：
一種用於獲得待檢查對象的醫學圖像數據的廣泛使用的方法是磁共振斷
層成像。在此，待檢查的對象被帶入儘可能均勻的靜態磁場(Bo場)中。此外， 為了記錄圖像數據，施加梯度^f茲場並且入射激勵圍繞/磁場進動的核自旋的電磁 射頻(HF)脈衝。通常用Bi表示HF脈沖的磁通密度。在用HF脈沖激勵的情 況下，將最初並行於Bo場對齊的/磁化的方向，以一個與Bo場預定的角度翻轉 (翻轉角)。在此，翻轉角既取決於HF脈衝的入射持續時間，又取決於81場 強。例如，在90。的翻轉角情況下可以產生橫向的磁化(垂直於Bo場)，其衰變 在後面作為磁共振信號被記錄。因此，為了產生高質量的圖像數據，值得期望 的是，保持磁化在待檢查的對象的層上儘可能均勻的偏轉。
在使用常規的HF脈沖時，特別是由於到電介質(例如組織)中的非均勻 的入射比，在層的內部會產生B,非均勻性。這點特別是在高的場強情況下會導 致不均勻的信號強度或者說不均勻的對比度。為了解決這個問題，開發了不同 的B,不敏感性的選擇性HF脈衝。特別是用組合的調頻(adiabatisch )脈衝可 以達到精確的層選擇。然而，對於確定的成像序列來說，使用調頻HF脈沖是 有問題的，因為由脈衝產生的磁化具有未知的相位。而特別是對於多回波序列， 例如快速自旋迴波序列，必須知道對於重新聚焦脈沖(Refokussierungspulse ) 的入射的相位。
未知的相位的問題在常規的磁共振方法中是如下地解決的通過通常的 90。激勵脈衝來替代調頻激勵序列的調頻激勵脈衝，如在Conolly等人在Magn Reson Med 1991;18(1): 28-38中描述的。然而，對於該第一脈沖由此出現B,場 非均勻性的問題，這導致待檢查體積的非均勻的照射，並且由此又導致不均勻的信號強度。另一基本途經是對於組合的調頻HF脈衝通過Bloch公式的仿真 預測取決於HF的相位。然而，該相位相對於Bo非均勻性是壽文感的。如果將該 方案與快速自旋迴波序列組合，則信號減弱。通過該方法同樣不可能對於多回 波成像序列應用調頻HF脈衝。特別是在多回波成像序列的情況下，為了滿足 Car-Purcell-Meiboom-Gil ( CPMG)條件，必須知道激勵後磁化的方向，因為該 方向應該與重新聚焦脈衝的》茲場軸一致。

發明內容
因此，本發明要解決的技術問題是，確定一種用於確定通過調頻HF脈衝 引起的磁化的相位的方法，以及提供一種用於實施該方法的磁共振設備。
按照本發明的第一方面，提供一種用於確定磁化的相位的方法，該磁化是 為了從檢查對象的層中記錄磁共振信號而通過調頻HF脈衝產生的。該方法包 括以下步驟入射第一種類的HF脈衝並且記錄第一^f茲共振信號；入射調頻HF 脈沖並記錄第二磁共振信號；計算通過第一種類的HF脈衝感應的磁化的相位 作為第一相位並且計算通過調頻HF脈沖感應的磁化的相位作為第二相位；和 確定第二相位關於第一相位的相位。由此，通過使用兩個不同的HF脈衝可以 相對於通過第 一種類的HF脈衝引起的磁化的相位確定通過調頻HF脈衝引起的 磁化的相位。這些脈衝可以被同相(in Phase )入射。第一種類的HF脈衝例如 可以是sine形狀的HF脈衝。這樣的脈衝例如在常規的磁共振方法中被用作激 勵脈沖，其中根據入射持續時間和場強的不同可以實現不同的翻轉角。在這樣 的脈沖情況下通常激勵的磁化的相位相對於入射的HF脈沖的相位是已知的。 例如，在使用sine形狀的HF脈衝時在多回波序列情況下可以滿足CPMG條件。 通過確定通過調頻HF脈衝感應的第二相位關於第一相位的相位，由此可以進 行對相位的補償，並且即使在通過調頻HF脈衝激勵時也滿足CPMG條件。磁 化的相位在此通常涉及橫向的石茲化，也就是垂直於Bo方向的成分。由此例如可 以將調頻激勵脈衝用到多回波成像序列中。
根據本發明的另 一方面，調頻HF脈衝包括調頻半通過脈衝(adiabatischen Half-Passage-Puls， AHP脈沖)。例如，可以使用這樣的脈沖，將基本上沿著B0 方向對齊的磁化以基本上90。翻轉到橫向平面中。使用AHP脈衝的優點是，磁 化的翻轉對B,非均勻性基本上是不敏感的。該調頻半通過脈衝可以作為非層選 擇的HF脈衝被入射。AHP脈衝例如可以在不施加磁場梯度的條件下被入射。根據本發明的另一個方面，所述調頻HF脈衝包括兩個調頻全通過脈沖
(adiabatische Full-Passage-Pulse, AFP脈沖)。AFP脈沖例如可以-故用於產生自 旋迴波信號。例如，可以這樣入射這兩個AFP脈衝，^吏得它們發揮自重新聚焦 的(selbst refokussierende )作用，並且由此在記錄自旋迴波,茲共4展信號時不需 要相位重聚梯度(Rephasierungsgradient )。此外，在提供層選擇梯度期間可以 入射調頻全通過脈衝。層選擇梯度例如是在Bo場的方向(z方向)上施加的磁 場梯度。這樣的層選擇梯度例如可以與AFP脈衝這樣共同起作用，使得磁化僅 僅在待檢查的對象的層中以基本上180°偏轉。由此，可以進行對磁共振信號的 層選擇的記錄。
根據本發明的一種實施方式，該方法還包括如下步驟入射另一個調頻 HF脈衝並記錄第三磁共振信號。於是，第一和第二相位的計算可以基於第一、 第二和第三磁共振信號來進行。替代該另一個調頻HF脈沖，例如還可以入射 第一種類的HF脈衝。記錄由類似的激勵脈衝引起的兩個磁共振信號具有如下 優點，由此可以確定一個基於共振頻率偏移的附加的相位偏移。這樣的共振頻 率偏移例如可以通過^^茲場非均勻性引起。
根據本發明的另一方面，這樣安排所述調頻脈沖，使得產生自旋迴波信號。 也就是說，調頻脈沖例如可以是包括一個AHP和兩個AFP脈衝的組合的調頻 脈沖。然而，也可以考慮其它可以引起自旋迴波信號的組合的調頻脈衝。這樣 的脈沖允許在同時的層選擇性情況下的Bl場不敏感的激勵。在利用產生自旋 回波信號的調頻HF脈衝激勵的情況下，例如可以用不同的回波時間記錄第二 和第三磁共振信號。在不同的回波時間情況下共振頻率偏移可以引起一個不同 的附加的相位，由此可以進行對共振頻率偏移的確定。第一和第二相位的計算 優選地包括基於不同的回波時間和所記錄的第二和第三磁共振信號的相位來計 算共振頻率偏移。由此，還可以在存在磁場非均勻性的情況下可靠地確定相位。 由此，例如可以計算在所記錄的磁共振信號的相位和通過HF脈衝感應的磁化 的相位之間的差別。
根據本發明的 一 個實施方式，第 一相位和/或第二相位的計算包括相位重 建。這優選地在如下的區域中進行在該區域中在兩個相鄰數據點之間找到預 定大小的相位突變。在記錄頻率編碼的磁共振信號情況下，例如可以對圖像空 間中的每個點計算一個相位，其中對該相位的值域基本上在-180。至+180°的範 圍上延伸。如果相位偏移超過了該值域，則所計算的相位由於周期性在該位置上產生跳變，該跳變可以被發現並通過重建來消除。這樣的相位重建、或者相
位展開(Unwrapping),對專業人員是公知的並且對此不需進一步解釋。相位重 建優選地僅在圖像空間中具有預定的信號強度的區域內進行。通過傅裡化變換 可將所記錄的^f茲共振信號作為圖像數據顯示，其中圖像點的強度值與所記錄的 磁共振信號的信號振幅相關聯。對於相位重建例如僅考慮其信號強度位於預定 的閾值之上的區域。這是具有優勢的，因為來自其它區域的圖像數據點通常相 應於檢查對象的這樣的區域，在該區域中只發生了不重要的磁化。因此在該區 域中磁化相位基本上是不確定的，並且因此相位重建在該區域中不太有意義。
根據本發明的一種實施方式，在軸向方向上施加梯度的期間記錄^f茲共振信 號。例如，在梯度施加期間記錄第一、第二和第三^茲共振信號。由此4lo磁共振 信號的頻率編碼，從而可以進行軸向位置的重建。優選地，在此不施加其它石茲 場梯度。在這種情況下，在橫向方向上、也就是說x和y方向上的投影數據保 持為垂直於軸向B場方向，其中，在軸向方向(z方向)上進行位置分辯 (Ortsaufl6sung )。
根據另一個實施方式，在從中記錄磁共振信號的層中對於不同的軸向位置 確定相位。例如，如果隨後入射用於重新聚焦的HF脈衝，則這些HF脈衝通常 具有多個頻率，以便在預定的層厚上獲得儘可能同樣的激勵。相應地，具有優 勢的是，對於不同的軸向位置確定相位，這些位置例如在施加層探測梯度的情 況下對應於不同的HF序列。
根據本發明的另 一方面，在記錄第一》茲共振信號之前在軸向方向上施加相 位重聚梯度和相位預聚梯度(Vorphasienmgsgradient )。由此確保了 ，由優選地 在入射HF脈衝期間這樣施加的層探測梯度在^茲化上銘刻(aufgeprSgte )的相位 藉助相位重聚梯度來補償。通過使用相位預聚梯度，在記錄第一磁共振信號時 在層厚上的磁化基本上同相，在此期間層選擇梯度優選地施加於軸向方向上。 優選地，隨後根據梯度回波序列記錄第一磁共振信號。通過這樣的過程基本上 通過激勵脈衝(第一種類的HF脈衝)確定磁化的相位。上面已經提到的共振 頻率偏移會對磁化的相位具有另r個影響。
根據本發明的一個實施方式，隨後根據相位的確定而實施至少包括一個調 頻HF脈衝的多回波石茲共振序列。例如，為了產生橫向磁化使用由一個AHP脈 沖和兩個AFP脈衝組成的調頻HF脈衝。在此，可以在考慮所確定的相位的條 件下確定多回波磁共振序列的重新聚焦脈沖的相位。此外，在此具有優勢的是，依賴於頻率地進行相位的確定。由此，在檢查對象的層中可以進行核自旋的B1
不敏感的激勵。利用這樣的激勵可以實現;險查的體積的均勻的照射，其中由於 已知所產生的磁化的相位可以在隨後這樣入射重新聚焦脈沖，使得滿足多回波 成像序列的相位條件。例如，使用確定的相位來滿足多回波成像序列的CPMG 條件。在此，多回波磁共振序列例如是用於成像的快速自旋迴波序列。為了滿 足CPMG條件，入射的HF重新聚焦脈沖的石茲場向量例如應該與激勵後的自旋 方向一致。這可以通過如下實現通過用調頻HF脈沖產生的相位，在入射HF 重新聚焦脈衝時被補償。由此，在多回波成像中也可以利用調頻選擇性激勵的 優點，例如Bl不敏感性。該方法還可以被用於需要補償由調頻激勵產生的相 位的其它的應用中。
此外，提供一種被構造來用於確定》茲化的相位的磁共振設備，該磁化是對 於從檢查對象的層中記錄磁共振信號由於入射調頻HF脈衝引起的。磁共振設 備具有以下組件記錄單元，用於將HF脈沖入射到檢查對象的區域中和用於 從該區域中記錄磁共振信號；控制單元，被構造來這樣控制記錄單元，使得該 記錄單元實施以下步驟入射第一種類的HF脈衝並記錄第一磁共振信號以及 入射調頻HF脈衝並記錄第二磁共振信號；計算單元，被這樣構造，使得其實 施以下步驟計算通過第一種類的HF脈衝感應的磁化的相位作為第一相位和 計算通過調頻HF脈衝感應的磁化的相位作為第二相位，以及確定第二相位關 於第一相位的相位。利用這樣的磁共振設備例如可以確定在調頻激勵之後的相 位，其中，在利用具有調頻激勵的多回波磁共振序列成像情況下對於所確定的 相位的補償是特別具有優勢的。由此，即使對多回波成像序列也可以實現均勻 的照射以及由此均勻的對比度。
此外，控制單元可以這樣構造，使得其這樣控制記錄單元，使得該記錄單 元入射另一個調頻HF脈衝並且記錄第三磁共振信號，其中，計算單元被構造 來基於第一、第二和第三磁共振信號計算第一和第二相位。此外，利用這樣構 造的磁共振設備可以確定例如通過非均勻的磁場導致的共振頻率偏移。由此可 以精確計算相位。
此外，磁共振設備可以被構造來實施上面描述的方法之一。磁共振設備例
加磁場梯度。其特別是可以被構造來計算共振頻率偏移以及實施用於成像的多 回波i茲共振序列。此外，提供了具有電腦程式的電腦程式產品，該電腦程式在與磁共 振設備功能上相連的計算機系統中的實施中實施上面描述的方法之一 。例如，
電腦程式啟動第一種類的HF脈衝和調頻HF脈衝的入射，以及第一和第二磁 共振信號的記錄，和通過調頻HF脈沖感應的》茲化的相位的確定。此外，提供 具有在其上存儲了電子可讀的控制信息的電子可讀的數據載體，這樣安排該控 制信息，使得其在與磁共振設備在功能上序列的計算機系統中使用該數據載體 時實施上面描述的方法之一。計算機系統例如可以是磁共振設備的一部分，例 如，以上面提到的計算單元的形式，不過也可以例如經過網絡連接與》茲共振設 備相連。


下面，參照附圖詳細描述本發明的其它優點和特徵。 圖1按照本發明的一種實施方式示出了磁共振設備的示意圖， 圖2示出了由一個調頻半通過脈沖和兩個調頻全通過脈衝組成的調頻HF 脈衝的示意圖，
圖3示出了按照本發明的用於確定相位的方法的一種實施方式的流程圖， 圖4示出了對於相位校準用於記錄磁共振信號的方法的流程圖， 圖5示出了在4姿照本發明的方法的一種實施方式中入射HF脈沖和施加J茲 場梯度的順序的示意圖，
圖6示出了示意性表示從所記錄的磁共振信號中確定感應的相位的流程
具體實施例方式
圖1示意性示出了磁共振設備100,利用該/磁共振設備100可以確定通過 調頻射頻脈衝感應的^茲化的相位，例如用於在後面利用多回波磁共振序列記錄 圖像數據。這樣的磁共振設備具有用於產生極化場Bo的磁鐵101。在此處示出 的例子中檢查對象是位於臥榻103上的受檢人102。如示意性通過箭頭示出的， 臥榻可以被駛入磁鐵101中，並且在該磁鐵101中被移動(verfahren)。此外， 磁共振設備還具有用於產生被用來成像和位置編碼的磁場梯度的梯度系統 104。為了激勵在主磁場中產生的極化，設置了射頻脈衝裝置105，其將射頻場 入射到受檢人102中，使得磁化從平衡位置偏轉。為了控制磁場梯度設置了梯度單元106，而為了控制入射的HF脈衝設置了 HF單元107。控制單元108中 央地控制磁共振設備，對成像序列的選擇同樣在控制單元108中進行。通過輸 入單元109,操作人員可以選擇序列方案並且在磁共振設備上進行其它設置， 例如成像參數的預先給定。顯示單元110用於顯示所記錄的磁共振信號或者重 建的圖像數據以及設置的參數和其它對磁共振設備的運行來說是必要的顯示。 此外，設置了計算單元111,該計算單元例如用於從所記錄的磁共振信號中重 建圖像數據，或者如以下詳細解釋的那樣用於計算相位。磁共振設備的一般的 工作原理對專業人員是公知的，從而不需對一般的組件進行詳細的描述。
f茲共振設備100的記錄單元例如可以包括梯度單元106、梯度系統104、 HF單元107、射頻脈沖裝置105和磁鐵101。當然，也可以考慮記錄單元的其 它實施方式，例如使用特殊的頭線圈、胸部線圈和用於射頻發送和接收運行的 其它局部線圈裝置、對於梯度系統使用不同的梯度線圈組以及使用不同磁鐵 101，例如永久磁鐵、正常導電或超導磁鐵。控制單元108這樣控制梯度單元 106和HF單元107，使得產生具有已知相位的f茲化的第 一射頻激勵脈沖被入射 到檢查區域中。然後，同樣藉助於射頻脈沖裝置105以及HF單元107記錄通 過激勵產生的^f茲化的衰變。通過對梯度單元106的控制可以在該過程期間，例 如在入射HF脈衝期間或者在記錄磁共振信號期間施加^f茲場梯度。在此，利用 梯度系統104可以在不同方向上施加》茲場梯度，例如用於層選擇、相位編;馬或 者頻率編碼，還有用於破壞保留的磁化和與此相連的衰變信號(自由感應衰減， FID)的所謂的Spoiler或Cruscher梯度。例如，^:測到的感應信號可以通過才莫 數轉換器(未示出)被數位化，並且接著由計算單元111處理。此外，控制單 元108這樣控制HF單元107,使得將由一個調頻半通過脈衝和兩個調頻全通過 脈衝組成的調頻射頻脈衝，入射到檢查區域中。接著又利用射頻脈衝裝置105 和HF單元107記錄石茲共振信號，其中藉助梯度單元106在軸向方向施加梯度 (層選擇梯度)。於是，所記錄的磁共振信號可以在計算單元111中被處理。這 樣構造計算單元111,使得其可以從所記錄的磁共振信號中計算在由第一激勵 脈沖感應的磁化和由入射的調頻激勵脈衝感應的磁化之間的相對相位。然後， 控制單元108可以將該信息用於確定在待入射的激勵脈衝之間的相對相位。例 如，控制單元108可以在實施快速回波序列時啟動具有預定相位的組合的調頻 激勵脈衝的入射，並且控制預定數量的具有同樣預定相位的重新聚焦脈衝的隨 後的入射，以及對感應的自旋迴波信號的記錄。在確定重新聚焦脈衝的相位時控制單元108使用由計算單元111計算的相對相位，以i更補償通過調頻激勵脈 衝所感應的相位。
在多回波^磁共振序列中，例如快速自旋迴波序列中，通常使用用於重新聚
焦的180。脈衝。如果磁化的偏轉不是整個180° (這很少能達到)，則該偏差是 累積的，這會導致在快速自旋迴波序列情況下所記錄的磁共振信號的振幅的極 大改變。這點可以通過Car-Purcell-Meiboom-Gil ( GPMG )條件的滿足來避免。 在此180°重新聚焦脈沖的相位相對90。激勵脈衝偏移90°。由此可以避免累積 的偏差。在該條件下入射HF脈沖時所有偶數回波顯示正確的振幅，而奇數回 波具有稍減少的振幅。在此處描述的磁共振設備100中，這樣構造計算單元111 和控制單元108，使得激勵後的磁化的相位被確定，並且由此在入射重新聚焦 脈衝時可以滿足CPMG條件。由此，可以由磁共振設備101記錄具有正確振幅 的磁共振信號。此外，通過使用組合的調頻激勵脈沖，對磁共振數據的記錄是 B,不敏感的。由此，此處描述的;茲共振設備可以記錄具有改進的質量的和均勻 的對比度的圖像數據。
圖2示意性示出了組合的調頻激勵脈衝。調頻射頻脈衝通常是具有振幅調 制和頻率(或相位)調製的脈衝。調頻脈沖通常被構造為用於激勵受檢者(Probe ) 的所有氫自旋的共同進動(Prazision)。
在此，對核自旋的激勵在超過場強B,的一定閾值時基本上是B，不敏感的， 由此即使在存在磁場不均勻性情況下也能達到核自旋的共同激勵。
在軸201上示出了 HF脈衝的順序。圖2的組合的調頻脈衝由一個調頻半 通過(AHP )脈衝202，接著由兩個調頻全通過(AFP )脈衝203和204組成。 AHP脈衝203使得一磁化轉動90°。在入射AHP脈衝202時不施加梯度，並且非 層選擇地進行激勵。在入射AFP脈沖203和204期間施加軸向梯度205和206。 它們在軸207上示出並且通常也稱為層選擇梯度。調頻全通過脈衝使得磁化基 本上轉動180°。磁化的該激勵在此是層選擇地進行。頻率選擇的調頻脈衝例如 可以通過限制脈沖帶寬來獲得。作為層選擇的AFP反轉脈沖可以使用Secans hyperbolicus ( sech )脈衝(~l/cosh x )。層選擇梯度205和206的施加導致所激 勵的自旋的不同Lamor頻率，由此由於調頻脈衝203和204的頻率選擇性又只 激勵來自預定的層的自旋。180°AFP脈衝203和204例如在一個時間段ESP,+ ESP2之後導致自旋迴波信號。通常自旋迴波可以被觀察到的時刻取決於在激勵 脈沖(AHP)和重新聚焦脈衝(此處的AFP 203以及204)之間的時間間隔。在此示出的組合的調頻HF脈衝是B,不敏感的。此外，利用這樣的脈衝使得具
有高的精度的層選擇是可能的，這樣的脈沖還負責將HF能量良好照射或者說 引入到待檢查的層，以及抑制具有在預定的層之外的起源的信號。然而，AHP 脈衝特別地感應出磁化的一個依賴於射頻的相位。這會破壞快速自旋迴波序列 的CPMG條件，其導致信號損失或圖像數據的偽影。可以利用按照本發明的方 法使用在此描述的組合的調頻HF脈衝。不過，清楚的是，可以構建多個其它 組合的調頻脈衝，並且可以利用所描述的發明使用它們。例如，可以使用具有 一個AHP脈衝和一個AFP脈沖的調頻脈衝，或者設置多於兩個AFP脈衝。此 外，還可以考慮常規的例如sinc脈沖與調頻脈衝的組合。這樣組合的調頻激勵 脈衝還可以包括一個或多個AHP脈衝，並且可以在入射脈衝時將^茲場梯度施加 到不同方向上。
圖3示出了按照本發明的方法的一種實施方式的流程圖。在第一步驟301 中，入射一個sine形狀的HF脈衝。sine形狀的HF脈沖對專業人員是公知的， 因此對其不作進一步解釋。sine脈衝在此不必是90。激勵脈衝，它也可以使得 磁化偏轉很小的角度。在磁化衰減時在步驟302中可以記錄第一磁共振信號。 所述入射和記錄例如由控制單元(如磁共振設備100的控制單元108)控制。 在下一步驟303中，入射組合的調頻HF脈衝。該HF脈沖可以與sine脈沖同 相。例如可以使用在圖2中描述的組合的調頻HF脈沖。利用該脈沖可以實現 檢查對象的選擇的層的均勻照射。在步驟304中，所感應的磁化的衰減通過記 錄第二磁共振信號被探測，例如以自旋迴波信號的形式。對入射和記錄的控制 可以再次利用類似於控制單元108的單元進行。基於所記錄的磁共振信號，在 步驟305中計算第一和第二相位。第一相位是由sine脈沖感應的磁化的相位。 第二脈衝是通過組合的調頻HF脈衝感應的磁化的相位。對磁共振信號的記錄 優選地在不施加垂直於軸向方向的方向上的磁場梯度的條件下進行。在此，在 軸向方向上施加磁場梯度，從而利用對應於在探測的層內部的不同軸向位置的 不同的頻率來記錄^f茲共振信號。通過比較-磁化的所確定的第一和第二相位，此 時在步驟306中可以確定通過組合的調頻HF脈沖感應的磁化的相位。相位的 確定優選地依賴於頻率進行。這特別是藉助於在軸向方向上的磁場梯度通過頻 率編碼實現的。
在考慮所確定的相位的條件下，在步驟307中確定用於重新聚焦脈衝的相 位。為了滿足CPMG條件，特別是重新聚焦脈衝的B,場的軸應該與激勵後的f茲化的方向 一致。通過對利用組合的調頻HF脈衝激勵後的相位的認知，由此
可以確定用於後面的重新聚焦脈沖的相位。在步驟308中，接著進行利用多回 波成像序列進行對磁共振信號的記錄，在該多回波成像序列中優選地入射用於 激勵的組合的調頻HF脈衝，並且接著入射具有在步驟307中確定的相位的用 於產生自旋迴波磁共振信號的重新聚焦脈衝。所描述的方法例如可以利用在圖 1中示出的磁共振設備來實施。由於藉助調頻激勵脈衝的良好的照射可以用該 方法記錄具有均勻的對比度的圖像數據，其中通過考慮所確定的相位可以避免 信號惡化以及偽影。
圖4示出了按照本發明的方法的另一個實施方式的流程圖。圖4特別更詳 細地描述了入射HF脈衝和記錄磁共振信號的方法步驟。在圖4中描述的方法 的方法步驟示意性地以隨時間變化的圖的形式在圖5中示出。HF脈沖軸501 示出了 HF脈衝的入射的時間上的順序。在z梯度軸502上示意性示出，在哪 個時刻在軸向方向上施加梯度。在Crusher梯度軸503上示意性示出了 Crusher 梯度的施加。在ADC軸504上示出了，在哪個時刻進行模數轉換，即，在哪 個時刻記錄磁共振信號。清楚的是，圖5隻是示意性圖。在時間軸方向上的比 例和HF脈沖和梯度的振幅的比例僅僅是示例性方式並且可能與用於確定相位 的實際的序列有極大偏差。在圖5中示出的序列還可以被稱為"預掃描 (Prescan)"，因為其通常在成像的序列、例如快速自旋迴波序列之前進行並且 基本上只用於確定相位。
參照圖4,在第一步驟401中，用選擇性的sinc脈衝進行激勵。該用sine 脈衝的激勵基本上用於基準，因為在這樣的激勵情況下磁化的相位一般是已知 的。在這樣的激勵之後在B,場與橫向磁化之間的相位差通常為90°。因為此處 基本上取決於橫向磁化的相位，所以不需要sine脈衝將最初與Bo平行的磁化偏 轉整個卯。，小的翻轉角例如20。就夠了。在入射期間在軸向方向上施加用於層 選擇的梯度。在步驟402中，接著施加相位重聚和相位預聚梯度。它們基本上 用於再次平衡在沿著軸向方向進動的自旋之間的、通過施加層選擇梯度和讀出 梯度在軸向方向上感應的相位區別。在步驟403中，在z方向上施加讀出梯度。 在步驟404中，在讀出梯度存在期間讀出第一i茲共振信號。該讀出在入射sine 脈衝之後的時刻TE,進行。由步驟401-404組成的序列，例如可以對應於梯度 回波序列，其中此處在軸向方向上施加梯度。參照圖5,用附圖標記505表示 選擇性的sine脈衝。在入射sine脈衝505期間，施加層選擇梯度506。在用sine脈衝505和層選擇梯度506的磁化偏轉之前施加Crusher梯度507,該Crusher 梯度將可能還存在的磁化去相位，以便防止出現由此產生的自由感應衰減信號。 Crusher梯度軸503示出了其它Crusher梯度，對其不作重複描述。對》茲共振斷 層成像的專業人員來說Crusher梯度的使用是公知的，對此在以下不作詳細討 論。由於層選擇梯度506的施加，自旋在具有不同頻率的不同軸向位置上進動， 由此銘刻磁化的取決於軸向位置的相位。這點利用相位重聚梯度508來補償。 在此不同方向的陰影面積表示，梯度的矩(Moment)是相同的。因為在相反方 向上施加梯度508,所以自旋進行相位重聚。又施加相位預聚梯度509，以便對 i茲化銘刻相位對軸向位置的依賴性，從而在相反方向上施加讀出梯度510時自 旋又進行相位重聚。這樣在讀出過程期間獲得最大的磁共振信號。在DAC軸 504上用附圖標記511表示了磁共振信號的採集。 一般通過在接收線圈中感應 的信號的模數轉換來進行記錄。磁共振信號的記錄在入射sine脈衝505之後在 時刻TE,進行。在該時間段通過磁場非均勻性或類似的導致自旋的去相位。然 後，從所記錄的磁共振信號中不是精確地重建通過sine激勵脈衝感應的磁化的 相位。可以藉助於以下描述的方法來確定，由與此伴隨的共振頻率偏移/W。導 致的附加的相位。也就是說，即使在存在這樣的頻率偏移時也能藉助所記錄的 磁共振信號來確定通過sine脈衝505感應的磁化的相位。
仍然參照圖4,此時利用包括AHP和AFP脈衝的調頻脈沖進行激勵。在 步驟504中，首先用調頻半通過脈衝進行激勵。接著在步驟406中入射第一調 頻全通過脈沖，以及隨後在步驟407中入射第二調頻全通過脈衝。然後，在z 方向上施加讀出脈衝(步驟408)，與此同時在步驟409中讀出第二^f茲共振信號。 該讀出在入射調頻AHP脈衝(步驟406 )之後在時刻TE2進行。
在圖5中可以看出，在入射AHP脈沖512期間，在軸向方向上沒有施加 梯度。通過AHP脈衝512的激勵不是選擇性地進行，其中對磁化銘刻依賴於頻 率的相位。該相位一4義是未知的並且應該關於用sinc"永衝505激勵之後的》茲化 的相位來確定。層選擇通過在同時施加磁場梯度515情況下入射AFP脈衝513 來進行。在最初基本上平行於Bo對齊的磁化通過AHP脈衝512基本上以90。 翻轉到橫向平面中的期間，用入射HF脈衝513進行對磁化的基本上180°的偏 轉。由此，只在選擇的層中產生自旋迴波，而橫向的磁化在檢查對象的其它區 域中衰減。類似地，在入射AFP脈沖514期間施加層選擇梯度516。優選地， 利用層選擇梯度515和516選出如利用層選擇梯度506選出的同 一層。此外施加相位預聚梯度517。該相位預聚梯度517又用於補償在軸向方向上通過讀出 梯度518引起的去相位。特別是通過相位預聚梯度517實現在軸向方向上的自 旋在記錄^f茲共振信號的時刻進行相位重聚，從而可以記錄最大信號。再次用相 反的陰影面積表示反向抵消的梯度矩(Gradientenmoment)。基於反向脈衝514 在與讀出梯度518相同的方向上施加相位預聚梯度517。如提到的那樣在入射 AHP脈沖512之後在時刻TE2進行對磁共振信號519的記錄。對於層選擇梯度 515和516,重新聚焦梯度不是必須的，因為脈沖是自重新聚焦的。在時刻TE2 記錄自旋迴波信號。因為在x或y方向上既不進行相位編碼也不進行頻率編碼， 所以對於這兩個方向記錄投影數據。如已經提到的那樣在軸向方向上進行頻率 編碼。此時，從所記錄的》茲共振信號可以確定通過組合的調頻HF脈衝感應的 磁化的相位。然而又會出現附加的相位，例如由於在磁場中的非均勻性和由此 產生的共振頻率的偏移。不過，該附加的去相位僅僅在時間Tahp/2期間進行， 因為該去相位在其餘的時間由於180。AFP脈衝的去相位特徵而被消除。AFP脈 衝513和514的時間上的順序相應地被確定，從而通過Aco進行去相位的消除。 例如，可以如以下描述的通過入射另一個組合的調頻激勵脈沖和通過記錄 另一個磁共振信號，來確定由於頻率偏移的相位分量。參照圖4,在步驟410 中用調頻半通過脈衝進行另 一個激勵，以及進行第一 AFP脈衝(步驟411 )和 第二AFP脈衝(步驟412)的入射。在步驟413中在z方向上施加讀出梯度， 其中在施加讀出梯度期間在步驟414中又進行第三磁共振信號的讀出。不過， 此時在步驟410中在用AHP脈沖激勵之後的時刻TE3進行該讀出。在圖5中示 出了 AHP脈衝520和AFP脈衝512和522的入射。不過，這些脈衝在時間上 的排列與脈衝512-514的不同。特別是這樣排列脈衝，使得由於共振頻率偏移 的去相位不是完全被補償。例如通過在這些脈衝之間的附加的時間段產生一個 附加的去相位。在用脈衝512-514和520-522的激勵之後呈現的相位由於該附 加的相位而不同。從該相位差中可以確定由共振頻率偏移AWo所感應的相位。 此外，第一和第二調頻激勵的序列相似。特別是又施加層選擇梯度523和524 以及相位預聚梯度525。在讀出梯度526存在期間進行對磁共振信號527的採 集。在sinc激勵、第一調頻激勵和第二調頻激勵之間可以分別設置弛豫時間。 此外，可以同相地入射這三個激勵脈衝。利用這樣的記錄序列記錄的磁共振設 備可以確定通過調頻激勵脈衝在磁化上銘刻的相位。又可以理解的是，這樣的 預掃描還可以包括另 一個或其它種類的激勵。例如可以包含兩個sine激勵和對》茲共振信號的隨後的記錄，以便例如確定通過共振頻率偏移所感應的相位。下 面，參照圖6詳細解釋相位的確定。
在圖6中在第一步驟601中，訪問所記錄的投影數據。該投影數據例如是
如在圖5中解釋的那樣在三個不同的回波時間TE, 、 TE2和TE3之後被記錄的在 k空間中的磁共振信號(在圖5中用附圖標記511、 519以及527表示)。所記 錄的磁共振信號例如可以被存儲在數據載體上用於後面的處理，不過它們還可 以直接在其記錄之後被處理。在此處提到的例子中只是在軸向(z)方向上進行 了頻率編碼，也就是呈現為關於x和y方向的投影數據。在步驟602中接著進 行在圖像空間中的對數據的傅立葉變換。也就是例如在讀出方向上進行一維的 傅立葉變換，據此在圖像空間中存在三個數據組in。在該例子中圖像空間一維 地沿著z軸延伸。下標n可以取值1 、 2和3，並且表示在sine激勵、第 一調頻 激勵以及第二調頻激勵之後被記錄的磁共振信號。
在步驟603中，計算在圖像空間中的振幅。在圖像空間中的振幅通過/ =|/ | 給出。在下一步驟604中，計算在圖像空間中的所記錄的磁共振信號的相位。 這例如可以利用以下/>式進4亍。
% = a tan 2(/ ) ( 1 )
由此，所記錄的磁共振信號的相位p,、 ^和化是已知的。要指出的是，振 幅I和相位p依賴於軸向位置z,其中，為了清楚起見在此沒有在公式中詳細示 出該依賴性。在下一步驟605中，找到被激勵的區域。在入射用於翻轉磁化的 激勵脈沖時，通常不是均勻地激勵一層的所有區域。通常，只有被激勵的區域 提供可探測的磁共振信號。也就是說，例如可以通過找到超過一個預定的閾值 的信號強度而找到被激勵的區域。優選地在使用信號強度的條件下在圖像數據 b或i3中找到被激勵的區域。這是特別具有優勢的，因為對於未被激勵的區域， 磁共振信號的相位通常是不可確定的或者說是無意義的。
在下一步驟606中，進行在被激勵的區域中的相位重建。特別具有優勢的 是，在被激勵的區域中進行該也稱為"相位展開，，的相位重建，因為在那裡磁 共振信號的相位是確定是。如果計算所記錄的磁共振信號的相位，則相位的值 域僅僅在0。和360°或者-180°和+180°之間延伸。在較大的相位角情況下，例 如發生從+180°到-180°的跳變。在相位重建中，找出這樣的例如超過預定的角 度差(例如100。)的跳變，並且然後必要時在該跳變處將360。加到相位上或者 從該相位減去360。。相位展開方法對專業人員來i兌是公知的，因此此處不作詳細描述。
在步驟606之後出現"測量的"相位^、 a和a。所記錄的;茲共振數據的
這些相位分別是通過各個射頻激勵脈衝感應的相位以及通過共振頻率偏移產生 的附加的相位的總和。相位的該附加的偏移通常從激勵脈衝的入射到磁共振信
號的記錄都起作用。如已經根據圖5解釋的那樣，該附加的轉動由於自重新聚 焦的AFP脈沖被補償。由此，相位的該附加的轉動在第一調頻激勵脈沖情況下 只是在時間段TAHP/2期間進行，其中Tahp表示AHP激勵脈沖的持續時間。由 於第 一調頻以及第二調頻激勵脈沖的不同回波時間TE2和TE3，對於記錄的第 三磁共振信號，也就是對於相位化，由於共振頻率偏移而形成相位的另一個轉 動。相應地可以如下給出測量的相位
formula see original document page 18在此，a虹表示通過sinc激勵脈沖感應的相位，而p，表示通過調頻半通過激
勵脈衝感應的相位。在步驟607中，/人公式(4)中計算共振頻率偏移zw。。這
/人以下給出
formula see original document page 18
在已知了Aw。之後，在下一步驟608中在使用Aw。和TE的條件下，計算相 位&ac ，例如根據公式(2 )。此外，在下一步驟609中，可以在使用A叫和TEAHP 的條件下計算第二相位^w,例如根據公式(3)。
此時可以在步驟610中，作為關於由sinc激勵脈衝感應的相位的相對相位 計算由調頻激勵脈衝所感應的相位。例如，可以通過^ = a,wc-p，來確定該相 位。在此，由sine形狀的激勵脈衝所感應的磁化的相位對應於後面的多回波成 像序列的重新聚焦脈衝應該具有的相位。因為通過AHP脈沖感應的相位相對於 前面提到的相位是已知的，所以可以補償該相對相位，以便在用AHP和AFP 脈沖激勵的情況下也滿足在後面的多回波成像序列的CPMG條件。也就是說， 在調頻激勵之後的重新聚焦脈衝的相位例如可以關於在通常的sine激勵情況下 重新聚焦脈衝的相位偏移該相對相位。即，通過所描述的方法可以在多回波成 像序列中使用調頻激勵脈沖。特別是可以將B,不敏感性和層的均勻照射的優點 與多回波成像序列的優點(例如快速記錄義茲共振信號)相結合。
然而，為了實施該方法，不必進行^和^朋的顯式計算，而是也可以直接從公式(2)和(3)中計算相對相位^:
A = W _ P， = A - △&。.巧- (A - Aw。. f蕭/ 2) (6) 此外，要注意的是，在圖6中描述的許多步驟是可選的，例如步驟603和 605 。可以組合關於不同的實施方式描述的特徵以便形成包含在本發明的範圍內 的新的實施方式。也可以考慮其它修改，而不脫離本發明的範圍。例如可以改 變激勵脈衝的順序，如在使用兩個sine形狀的激勵脈衝的情況下或改變時間順 序的情況下。還可以使用包括AHP和AFP的不同組合的調頻激勵脈沖。此處 解釋的通過在x和y方向上記錄投影數據的相位確定具有如下優點，該相位確 定可以快速地進行，不過也可以考慮頻率或相位編碼，以便確定在x和/或y方 向上分辯的相4立。
總之，提供了一種方法和一種磁共振設備，利用它們可以在使用調頻激勵 脈衝的情況下補償由這些脈衝感應的磁化的相位。由此，這種類型的激勵可以 與多回波序列一起被使用。因此，對於多回波成像可以利用調頻層選擇的激勵 的1尤點,例^口 B i不壽文感寸生。
權利要求
1. 一種確定磁化的相位的方法，該磁化是對於從檢查對象的層中記錄磁共振信號由於入射調頻HF脈衝而引起的，該方法具有以下步驟-入射第一種類的HF脈衝並且記錄第一磁共振信號，-入射調頻HF脈衝並且記錄第二磁共振信號，-計算通過第一種類的HF脈衝感應的磁化的相位作為第一相位並且計算通過調頻HF脈衝感應的磁化的相位作為第二相位，以及-確定第二相位關於第一相位的相位。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中 狀的HF脈沖(505 )。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中 通過(AHP)脈沖。
4. 根據權利要求3所述的方法，其中 的HF脈沖被入射。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中 通過脈衝。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中 述調頻全通過脈沖。
7. 根據權利要求1所述的方法，此外還包括如下步驟 -入射另一個調頻HF脈衝，以及-記錄第三磁共振信號，其中，基於所述第一、第二和第三磁共振信號進行所述第一和第二相位的 計算。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中，這樣構造所述調頻脈沖，使得產生 自旋迴波信號。
9. 根據權利要求7所述的方法，其中，利用不同的回波時間記錄所述第二 和第三磁共振信號。
10. 根據權利要求9所述的方法，其中，所述第一和第二相位的計算包括 基於不同的回波時間以及所記錄的第二和第三磁共振信號的相位來計算共振頻率偏移。
11. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一和/或第二相位的計算包括在如下區域中的相位重建在該區域中在相鄰的數據點之間找到預定大小的相位跳變。
12. 根據權利要求11所述的方法，其中，所述相位重建只在圖像空間中具 有預定的信號強度的區域中進行。
13. 根據權利要求1所述的方法，其中，在梯度在軸向方向上存在的期間， 記錄所述磁共振信號。
14. 根據權利要求13所述的方法，其中，在從中記錄所述磁共振信號的層 中對於不同軸向位置確定所述相位。
15. 根據權利要求1所述的方法，其中，在記錄所述第一磁共振信號之前 在軸向方向上施加相位重聚梯度和相位預聚梯度。
16. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一磁共振信號是梯度回波-磁共振信號。
17. 根據權利要求1所述的方法，其中，在確定所述相位之後接著實施包 括至少一個調頻HF脈衝的多回波一磁共振序列。
18. 根據權利要求17所述的方法，其中，在考慮所確定的相位的條件下確 定多回波f茲共振序列的重新聚焦^脈衝的相位。
19. 根據權利要求18所述的方法，其中，依賴於頻率地進行所述相位的確定。
20. 根據權利要求17所述的方法，其中，所述多回波磁共振序列是用於成 像的快速自旋迴波序列。
21. 根據權利要求1所述的方法，其中，所確定的相位被用來滿足多回波 成像序列的CPMG條件。
22. —種磁共振設備，其被構造來用於確定磁化的相位，該磁化是對於從 檢查對象的層中記錄磁共振信號由於入射調頻HF脈衝而引起的，其中所述磁 共振設備具有-記錄單元，用於將HF脈衝入射到檢查對象的範圍中並且用於從該範圍 中記錄磁共振信號，-控制單元，被構造來如下控制記錄單元，使得該記錄單元實施以下步驟 入射第一種類的HF脈沖並且記錄第一磁共振信號， 入射調頻HF脈衝並且記錄第二^茲共振信號，以及-計算單元，其被如下構造，使得其實施以下步驟 計算通過第一種類的HF脈沖感應的磁化的相位作為第一相位並且 計算通過調頻HF脈衝感應的磁化的相位作為第二相位，以及 確定第二相位關於第一相位的相位。
23. 根據權利要求22所迷的磁共振設備，其中，所述控制單元此外還被構 造來如下控制所述記錄單元，使得該記錄單元入射另一個調頻HF脈沖並且記 錄第三磁共振信號，其中，所述計算單元被構造為基於所述第一、第二和第三 ^磁共振信號計算第 一和第二相位。
24. 根據權利要求22或23所述的磁共振設備，其中，所述磁共振設備被 構造為用於實施根據權利要求1-21中任一項所述的方法。
25. —種具有電腦程式的電腦程式產品，該電腦程式在與磁共振設 備在功能上相連的計算機系統中的實施中執行一種用於確定磁化的相位的方 法，該磁化是對於從檢查對象的層中記錄磁共振信號由於入射調頻HF脈衝而 引起的，其中所述方法包括以下步驟-入射第一種類的HF脈沖並且記錄第一磁共振信號， 國入射調頻HF脈衝並且記錄第二磁共振信號，-計算通過第一種類的HF脈衝感應的^f茲化的相位作為第一相位並且計算 通過調頻HF脈衝感應的磁化的相位作為第二相位，以及 -確定第二相位關於第一相位的相位。
26. —種具有在其上存儲的電子可讀的控制信息的電子可讀的數據載體， 該控制信息被構造為，在與磁共振設備在功能上相連的計算機系統中使用數據 載體時執行一種用於確定磁化的相位的方法，該磁化是對於從檢查對象的層中 記錄磁共振信號由於入射調頻HF脈衝而51起的，其中所述方法包括以下步驟-入射第一種類的HF脈沖並且記錄第一磁共振信號， -入射調頻HF脈沖並且記錄第二》茲共振信號，-計算通過第一種類的HF脈沖感應的^Ht的相位作為第一相位並且計算 通過調頻HF脈衝感應的磁化的相位作為第二相位，以及 -確定第二相位關於第一相位的相位。
全文摘要
本發明涉及一種確定磁化的相位的方法，該磁化是對於從檢查對象的層中記錄磁共振信號由於入射調頻HF脈衝而引起的，該方法具有以下步驟入射第一種類的HF脈衝並且記錄第一磁共振信號；入射調頻HF脈衝並且記錄第二磁共振信號；計算通過第一種類的HF脈衝感應的磁化的相位作為第一相位並且計算通過調頻HF脈衝感應的磁化的相位作為第二相位，以及確定第二相位關於第一相位的相位。
文檔編號G01R33/565GK101533079SQ20091011848
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月13日 優先權日2008年3月13日
發明者樸宰奭 申請人:西門子公司