專利名稱：磁共振成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使體液成像的MRI (磁共振成像)設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為一種用于成像動(dòng)脈血液的方法，迄今已知一種方法，其注意 到動(dòng)脈血液的Tl值和諸如肌肉的背景組織的Tl值彼此不同(參考專 利文件1 )。美國(guó)專利No. 5842989的說明書
在專利文件1中，縱向磁化通過每個(gè)反轉(zhuǎn)脈沖被反轉(zhuǎn)，并且當(dāng)抑 制信號(hào)強(qiáng)度分別所需的背景組織的縱向磁化分量已經(jīng)達(dá)到零點(diǎn)時(shí)，采 集關(guān)于動(dòng)脈血液的數(shù)據(jù)。然而，背景組織包括，例如，脂肪、腎臟、 肝臟、肌肉和腸內(nèi)物質(zhì)(食物、水分、脂肪、消化液、糞便等)，并 且縱向磁化分量達(dá)到零點(diǎn)所需的時(shí)間間隔根據(jù)背景組織的類型而有所 區(qū)別。因而，專利文件1的方法包括一種情況，在該情況中限制在信 號(hào)強(qiáng)度方面可以被抑制的背景組織，并且不能獲得高質(zhì)量的血流圖像。

發(fā)明內(nèi)容
需要解決前述的問題。
本發(fā)明是一種MRI設(shè)備，其以如下方式使對(duì)象成像，即流入對(duì)象 的成像區(qū)域中的體液與成像區(qū)域中存在的多個(gè)背景組織相比被強(qiáng)調(diào)， 該設(shè)備包括用于向?qū)ο蟀l(fā)射RF脈沖的發(fā)射線團(tuán)；用于向?qū)ο笫┘犹?度脈沖的梯度線團(tuán)；用于以如下方式控制發(fā)射線團(tuán)和梯度線圏的第一 線圈控制裝置，即執(zhí)行用于使背景組織的縱向磁化分量的值與體液的 縱向磁化分量的值不同的第一脈沖序列；用于以如下方式控制發(fā)射線 圏和梯度線圏的第二線圏控制裝置，即在執(zhí)行第一脈沖序列之后執(zhí)行 用于多次反轉(zhuǎn)體液和背景組織的縱向磁化分量的第二脈沖序列；以及 用于以如下方式控制發(fā)射線圈和梯度線圏的第三線圏控制裝置，即在 執(zhí)行第二脈沖序列之后執(zhí)行用于采集體液的每個(gè)MR信號(hào)的第三脈沖序 列，其中笫三線圏控制裝置以如下方式控制發(fā)射線圏，即從發(fā)射線團(tuán) 發(fā)射激勵(lì)脈沖，同時(shí)流過成像區(qū)域的體液的縱向磁化分量的絕對(duì)值大 于背景組織的縱向磁化分量中的每一個(gè)的絕對(duì)值。在本發(fā)明中，笫一線團(tuán)控制裝置執(zhí)行第一脈沖序列，由此使多個(gè) 背景組織的縱向磁化分量的值與體液的縱向磁化分量的值不同。之后， 第二線圏控制裝置執(zhí)行第二脈沖序列，由此多次反轉(zhuǎn)體液和背景組織
的縱向磁化分量。利用第二脈沖序列的執(zhí)行，即使背景組織的T1值是 不同的值，也可以使背景組織的縱向磁化分量基本上同時(shí)達(dá)到零點(diǎn)。
利用笫一脈沖序列的執(zhí)行，背景組織的縱向磁化分量的值變成與 體液的縱向磁化分量的值不同的值。因而，雖然背景組織的縱向磁化 分量在執(zhí)行第二脈沖序列的給定的時(shí)間變?yōu)榻咏泓c(diǎn)的值，但是可以 設(shè)置體液的縱向磁化分量為與零點(diǎn)充分分離的值。因而可以采集與背 景組織相比更強(qiáng)調(diào)體液的圖像。
附帶地，每個(gè)背景組織是指示不作為成像目標(biāo)的組織的概念。


根據(jù)如在隨附附圖中所示的對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的下列描述，本
發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。 圖1是MRI設(shè)備1的結(jié)構(gòu)圖。 圖2是示意性示出對(duì)象10的視野FOV的圖。
圖3是用于描述用于成像動(dòng)脈血液AR的脈沖序列并且執(zhí)行對(duì)脈沖 序列的定時(shí)的一個(gè)實(shí)例的圖。
圖4是用于描述被提供用于發(fā)射兩個(gè)非選擇性反轉(zhuǎn)脈沖IR1和IR2 的圖。
圖5是控制器10的功能結(jié)構(gòu)圖的一個(gè)實(shí)例。
圖6是示出MRI設(shè)備1的處理流程的圖。
圖7示出圖4中所示的RF脈沖以及兩條縱向磁化恢復(fù)曲線。
圖8示出視野FOV中包含的體液和靜態(tài)組織的Tl值的一般值。
圖9是示出通過關(guān)于在時(shí)間t3時(shí)的縱向磁化分量Mz的值如何根 據(jù)背景組織的Tl值改變的模擬的計(jì)算結(jié)果的圖。
圖IO是示出通過關(guān)于在時(shí)間t3時(shí)的縱向磁化分量Mz的值如何根 據(jù)背景組織的Tl值改變的模擬的計(jì)算結(jié)果的圖。
圖ll是示出通過關(guān)于在時(shí)間t3時(shí)的縱向磁化分量Mz的值如何根 據(jù)背景組織的Tl值改變的模擬的計(jì)算結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考隨附附圖詳細(xì)說明用于實(shí)施本發(fā)明的最優(yōu)模式。附帶地，本發(fā)明不局限于用于實(shí)施本發(fā)明的最優(yōu)模式。
圖1是MRI設(shè)備1的結(jié)構(gòu)圖。MRI設(shè)備1是用于實(shí)施本發(fā)明的最優(yōu)
模式的一個(gè)實(shí)例。
MRI設(shè)備1具有磁體組件2。磁體組件2具有孔3,用于將對(duì)象13 插入其中。磁體組件2包括靜磁場(chǎng)發(fā)生裝置4、梯度線圏5和發(fā)射線圏 6。
靜磁場(chǎng)發(fā)生裝置4在孔3中產(chǎn)生預(yù)定靜磁場(chǎng)。梯度線圏5在孔3 中產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)。發(fā)射線圏6將RF脈沖發(fā)射到孔3中。 MRI設(shè)備1具有波紋管7和心跳傳感器8。
波紋管7檢測(cè)對(duì)象13的呼吸，并且將呼吸信號(hào)7a發(fā)射至控制器 10。心跳傳感器8檢測(cè)對(duì)象13的心跳，并且將心電信號(hào)8a發(fā)射至控 制器IO。
控制器10基于呼吸信號(hào)7a和心電信號(hào)8a來計(jì)算對(duì)象13的呼吸 狀態(tài)及其心跳狀態(tài)，并且基于計(jì)算的結(jié)果產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)梯度線團(tuán)5的 梯度線圏驅(qū)動(dòng)信號(hào)5a以及用于驅(qū)動(dòng)發(fā)射線團(tuán)6的發(fā)射線團(tuán)驅(qū)動(dòng)信號(hào) 6a。梯度線圈5基于梯度線圈驅(qū)動(dòng)信號(hào)5a向?qū)ο?3施加梯度脈沖。 發(fā)射線圏6基于發(fā)射線團(tuán)驅(qū)動(dòng)信號(hào)6a向?qū)ο?3發(fā)射發(fā)射脈沖。
MRI設(shè)備1還具有接收線圏9。接收線圏9接收來自對(duì)象13的MR 信號(hào)9a。將接收到的MR信號(hào)9a提供至控制器10。
控制器IO基于從接收線圏9發(fā)送的MR信號(hào)重建圖像，并且產(chǎn)生 圖像信號(hào)lla。顯示單元11顯示對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)lla的圖像。
圖2是示意性示出對(duì)象13的視野的圖。
在圖2中示出了連接至對(duì)象13的心臟14的動(dòng)脈15和靜脈16,動(dòng) 脈血液AR從上游區(qū)域UP經(jīng)由視野F0V流向下游區(qū)域DW。靜脈血液VE 與動(dòng)脈血液AR相反地從下游區(qū)域DW經(jīng)由視野F0V流向上游區(qū)域UP。 本實(shí)施例將說明一種情況，在該情況中，采用包含腎臟17的區(qū)域作為 視野F0V，并且采集流過視野F0V的動(dòng)脈血液AR的MR圖像。
附帶地，除了作為成像目標(biāo)的動(dòng)脈血液AR之外，視野F0V包含不 作為成像目標(biāo)的多個(gè)背景組織(諸如腎臟17、肌肉、脂肪)等，由于 認(rèn)為在本實(shí)施例中提取動(dòng)脈血液AR，所以難以在視覺上識(shí)別動(dòng)脈血液 AR的血流狀態(tài)，其中與動(dòng)脈血液AR —同提取了不作為成像目標(biāo)的背景 組織。因而有必要盡可能避免提取這種背景組織。如有可能的話，也有必要減少由于對(duì)象13的身體運(yùn)動(dòng)造成的偽影。因此，在本實(shí)施例中， 利用隨后的定時(shí)來執(zhí)行脈沖序列，其中使動(dòng)脈血液AR成像。
圖3是用于描述用于成像動(dòng)脈血液AR的脈沖序列并且其中應(yīng)當(dāng)執(zhí)
行對(duì)脈沖序列的定時(shí)的一個(gè)實(shí)例的圖。
圖3 (a)是示出對(duì)象13的呼吸波形Wresp的圖，圖3 (b)是示 出對(duì)象的心電波形或心電圖ECG的圖，而圖3 (c)是用于成像動(dòng)脈血 液AR的脈沖序列PS。
對(duì)象13的呼吸周期或循環(huán)包括基于對(duì)象13的呼吸的身體運(yùn)動(dòng)大 的周期Tlarge和身體運(yùn)動(dòng)小的周期Tsmall (參考圖3(a))。在本 實(shí)施例中，基于對(duì)象13的呼吸，在身體運(yùn)動(dòng)小的周期Tsmall期間執(zhí) 行脈沖序列PS，以減少由于對(duì)象13的呼吸造成的身體運(yùn)動(dòng)偽影。
在圖3 (c)的脈沖序列PS中示出了三個(gè)脈沖序列21、 22和23。
脈沖序列21是用于使多個(gè)背景組織的縱向磁化分量的值與動(dòng)脈血 液AR的縱向磁化分量的值不同的脈沖序列。在例如日本未審專利公開 No. 2007-190362中已經(jīng)描述了說明用于執(zhí)行這種縱向磁化調(diào)整的脈沖 序列21的數(shù)個(gè)實(shí)例。日本未審專利^^開No. 2007-190362中所述的多 個(gè)縱向磁化調(diào)整脈沖序列之一在圖3(c)中被示為縱向磁化調(diào)整脈沖 序列21。脈沖序列21具有四種類型的RF脈沖(45° RF脈沖P45x一l， 180° RF脈沖P180xy， -180。 RF脈沖P-180xy以及45。 RF脈沖 P45x_2)、速度編碼梯度脈沖Gvenc和抑制脈沖Gkill。四種類型的 RF脈沖是用于使多個(gè)背景組織(諸如腎臟17、肌肉和脂肪)的縱向磁 化分量的絕對(duì)值小于動(dòng)脈血液AR的磁化分量的絕對(duì)值的縱向磁化調(diào)整 RF脈沖。由于已經(jīng)在日本未審專利公開No. 2007-190362中描述了這些 脈沖的細(xì)節(jié)，在此將省略對(duì)它們的詳細(xì)iJL明。
優(yōu)選地在心臟收縮周期Tsy期間執(zhí)行縱向磁化調(diào)整脈沖序列21 (參考圖3 (b))。通過在心臟收縮周期Tsy期間執(zhí)行縱向磁化調(diào)整 脈沖序列21，相對(duì)于每個(gè)靜態(tài)組織的縱向磁化分量，可以更強(qiáng)調(diào)動(dòng)脈 血液AR的縱向磁化分量。在執(zhí)行縱向磁化調(diào)整脈沖序列21之后，執(zhí) 行縱向磁化反轉(zhuǎn)脈沖序列22。
縱向磁化反轉(zhuǎn)脈沖序列22是用于多次反轉(zhuǎn)動(dòng)脈血液AR和背景組 織的縱向磁化分量的脈沖序列。雖然在本實(shí)施例中縱向磁化反轉(zhuǎn)脈沖 序列22具有兩個(gè)非選擇性反轉(zhuǎn)脈沖IR1和IR2，可以使用選擇性反轉(zhuǎn)脈沖代替非選擇性反轉(zhuǎn)脈沖?？v向磁化反轉(zhuǎn)脈沖序列22可以使用三個(gè) 或更多個(gè)非選擇性反轉(zhuǎn)脈沖和/或選擇性反轉(zhuǎn)脈沖。在執(zhí)行縱向磁化反 轉(zhuǎn)脈沖序列22之后，執(zhí)行用于數(shù)據(jù)采集的脈沖序列23。
在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集脈沖序列23是基于SSFP(穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng) (Steady-state free precession))方法的脈沖序列。數(shù)據(jù)采集脈 沖序列23具有斜升(ramp-up ) RF脈沖Pramp。在斜升RF脈沖Pramp 之后，提供用于采集來自對(duì)象13的數(shù)據(jù)的激勵(lì)脈沖Pda。優(yōu)選地在心 臟舒張周期Tdi期間執(zhí)行數(shù)據(jù)采集脈沖序列23 (參考圖3(b))。在 心臟舒張周期Tdi期間執(zhí)行數(shù)據(jù)采集脈沖序列23使得能夠減少流空效 應(yīng)(FLOW VOID)。
下面將描述縱向磁化反轉(zhuǎn)脈沖序列22的兩個(gè)非選擇性反轉(zhuǎn)RF脈 沖IR1和IR2以何種定時(shí)被發(fā)射。
圖4是用于描述被提供用于發(fā)射兩個(gè)非選擇性反轉(zhuǎn)RF脈沖IR1和 IR2的圖。
雖然在日本未審專利公開No. 2007 - 190362中所述的縱向磁化調(diào) 整脈沖序列21中可以充分強(qiáng)調(diào)在縱向SI(參考圖2)上流動(dòng)的體液(動(dòng) 脈血液AR等)的縱向磁化分量，但是在橫向RL和垂直方向AP (參考 圖2)上流動(dòng)的體液不能得到充分地強(qiáng)調(diào)。因而，在縱向磁化調(diào)整脈沖 序列21和數(shù)據(jù)采集脈沖序列23之間提供預(yù)定反轉(zhuǎn)時(shí)間TItotal,以充 分地散布體液，該體液的縱向磁化分量已經(jīng)相對(duì)于縱向SI、甚至在橫 向RL和垂直方向AP上被強(qiáng)調(diào)(參考圖2 )。
在反轉(zhuǎn)時(shí)間TItotal期間發(fā)射多個(gè)非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖。在本實(shí) 施例中，發(fā)射兩個(gè)非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖IR1和IR2。當(dāng)從縱向磁化調(diào) 整脈沖序列21的45。 RF脈沖P45x-2起已經(jīng)過去第一等待時(shí)間Twl時(shí)， 發(fā)射非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖IR1。當(dāng)從非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖IRl起已經(jīng) 過去第二等待時(shí)間Tw2時(shí)，發(fā)射非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖IR2。
當(dāng)從非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖IR2起已經(jīng)過去第三等待時(shí)間Tw2時(shí)， 發(fā)射數(shù)據(jù)采集脈沖序列23的第一激勵(lì)脈沖Pda。
在圖4中，分別地，45° RF反轉(zhuǎn)脈沖P45x-2和相應(yīng)的激勵(lì)脈沖 Pda之間的反轉(zhuǎn)時(shí)間以TItotal表示，非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖IR1和激 勵(lì)脈沖Pda之間的反轉(zhuǎn)時(shí)間以TIa表示，而非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖IR2 和激勵(lì)脈沖Pda之間的反轉(zhuǎn)時(shí)間以TIb表示。因而，可以使用反轉(zhuǎn)時(shí)
8間TItotal、 TIa和TIb如下表示等待時(shí)間Twl、 Tw2和Tw3: Twl-TItotal-TIa …(1)
Tw2-TIa-TIb …(2)
Tw3-TIb …(3)
在本實(shí)施例中，設(shè)置第一、第二和第三等待時(shí)間Twl、 Tw2和Tw3 以便滿足關(guān)于反轉(zhuǎn)時(shí)間TItotal的下列關(guān)系式 Twl/TItotal = 0.35 …(4 )
Tw2/TItotal = 0. 5 …(5 )
Tw3/TItotal = 0. 15 …(6)為了執(zhí)行圖3中所示的脈沖序列21、 22和23，如下所示 配置控制器10。
圖5是控制器IO的功能結(jié)構(gòu)圖的一個(gè)實(shí)例。
控制器10具有呼吸信號(hào)分析單元101、心電信號(hào)分析單元102、 第一線圏控制單元103、第二線團(tuán)控制單元104、第三線圈控制單元105 和圖像重建單元106。
呼吸信號(hào)分析單元101根據(jù)呼吸信號(hào)7a計(jì)算由于對(duì)象13的呼吸 造成的身體運(yùn)動(dòng)大的周期Tlarge以及由于對(duì)象13的呼吸而引起的身 體運(yùn)動(dòng)小的周期Tsmall'
心電信號(hào)分析單元102根據(jù)心電信號(hào)8a計(jì)算對(duì)象13的心臟收縮 周期Tsy和對(duì)象13的心臟舒張周期Tdi。
笫一線圏控制單元103以如下方式控制發(fā)射線圏6和梯度線圍5， 即在由于呼吸造成的身體運(yùn)動(dòng)小的周期Tsmall和心臟收縮周期Tsy (參考圖3)期間執(zhí)行縱向磁化調(diào)整脈沖序列21。
第二線圏控制單元104以如下方式控制發(fā)射線圍6和梯度線圈5, 即在執(zhí)行縱向磁化調(diào)整脈沖序列21之后，在執(zhí)行數(shù)據(jù)采集脈沖序列23 之前實(shí)施縱向磁化反轉(zhuǎn)脈沖序列22。第二線圏控制單元104以如下方 式控制發(fā)射線圏6和梯度線圍5，即在由于呼吸造成的身體運(yùn)動(dòng)小的周 期Tsmall期間執(zhí)行縱向磁化反轉(zhuǎn)脈沖序列22。
第三線團(tuán)控制單元105以如下方式控制發(fā)射線圏6和梯度線團(tuán)5， 即在執(zhí)行縱向磁化反轉(zhuǎn)脈沖序列22之后執(zhí)行數(shù)據(jù)采集脈沖序列23。笫 三線圍控制單元105還以如下方式控制發(fā)射線圈6和梯度線圏5，即在 由于呼吸造成的身體運(yùn)動(dòng)小的周期Tsmall和心臟舒張周期Tdi期間執(zhí)行數(shù)據(jù)采集脈沖序列23,此外，笫三線圍控制單元105以如下方式控 制發(fā)射線圏6，即在流過視野F0V的動(dòng)脈血液AR的磁化分量Mz大于多 個(gè)背景組織(諸如腎臟17、肌肉、脂肪)的磁化分量Mz的周期期間， 從發(fā)射線團(tuán)6發(fā)射多個(gè)激勵(lì)脈沖Pda。
圖像重建單元lla基于MR信號(hào)9a重建圖像，并且產(chǎn)生圖像信號(hào)
lla。
下面將描述MRI設(shè)備1執(zhí)行何種處理。 圖6是示出MRI設(shè)備1的處理流程的圖.
在步驟Sll，呼吸信號(hào)分析單元101首先計(jì)算身體運(yùn)動(dòng)大的周期 Tlarge和身體運(yùn)動(dòng)小的周期Tsmall。心電信號(hào)分析單元102計(jì)算心臟 收縮周期Tsy和心臟舒張周期Tdi。根據(jù)上面提及的計(jì)算的結(jié)果，確定 被提供用于執(zhí)行脈沖序列21、22和23(參考圖3)的定時(shí)。在步驟S11， 處理流程行進(jìn)至步驟S12。
在步驟S12,第一線圏控制單元103執(zhí)行縱向磁化調(diào)整脈沖序列 21 (參考圖3(c))。
在步驟S13，由第二線圈控制單元104從45。 RF脈沖P45x-2(參 考圖3 (c))被發(fā)射的時(shí)間起提供第一等待時(shí)間Twl。
在步驟S14，第二線團(tuán)控制單元104在已經(jīng)過去第一等待時(shí)間Twl 時(shí)發(fā)射非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖IR1。
在步驟S15,由第二線團(tuán)控制單元104從非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖IR1 被發(fā)射的時(shí)間起提供第二等待時(shí)間Tw2。
在步驟S16，第二線圏控制單元104在已經(jīng)過去第二等待時(shí)間Tw2 時(shí)發(fā)射非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖IR2。
在步驟S17,第三線圏控制單元105執(zhí)行數(shù)據(jù)采集脈沖序列23， 以執(zhí)行動(dòng)脈血液AR的數(shù)據(jù)采集。
在步驟S18，進(jìn)一步確定是否應(yīng)當(dāng)繼續(xù)數(shù)據(jù)采集。當(dāng)繼續(xù)數(shù)據(jù)采集 時(shí)，處理流程返回到步驟Sll。當(dāng)在步驟S18確定不繼續(xù)數(shù)據(jù)采集時(shí)， 終止循環(huán)。
在本實(shí)施例中，根據(jù)圖6的流程的動(dòng)脈血液AR的成像使得與以低 速度在對(duì)象13中流動(dòng)的體液(例如，靜脈血液VE)和靜態(tài)組織(例如， 肌肉和脂肪)相比，可以充分強(qiáng)調(diào)地繪制或創(chuàng)建以高速度在對(duì)象13中 流動(dòng)的體液(例如，動(dòng)脈血液AR)。下面將參考圖7說明該理由。圖7示出圖4中所示的RF脈沖和兩個(gè)縱向磁化恢復(fù)曲線。
圖7 (a)示出圖4的RF脈沖，圖7 (b)示出在執(zhí)行關(guān)于縱向磁
化分量如何改變的模擬之時(shí)四個(gè)縱向磁化恢復(fù)曲線Cl至C4，其中將圖
7 (a)的RR脈沖發(fā)射至彼此具有不同Tl值的組織。
縱向磁化恢復(fù)曲線Cl至C3是三個(gè)靜態(tài)組織ST1、 ST2和ST3的縱
向磁化恢復(fù)曲線?？v向磁化恢復(fù)曲線C4是以預(yù)定速度在對(duì)象中流動(dòng)的
體液BF的縱向磁化曲線。
模擬條件(Sl)至(S4)如下
(51) 通過執(zhí)行縱向磁化調(diào)整脈沖序列21，在時(shí)間t0，靜態(tài)組織 ST1、 ST2和ST3在縱向磁化分量Mz上變?yōu)榱恪?br> (52) 通過執(zhí)行縱向磁化調(diào)整脈沖序列21，在時(shí)間t0，體液BF 在縱向磁化分量Mz上變?yōu)镸z = 1。
(53) 采用下列值作為靜態(tài)組織ST1、 ST2和ST3以及體液BF的 Tl值。
靜態(tài)組織ST1的Tl值=100ms 靜態(tài)組織ST2的Tl值=200ms 靜態(tài)組織ST3的Tl值=400ms 體液BF的Tl值=1000ms
(54) 反轉(zhuǎn)時(shí)間TItotal = 300ms。相應(yīng)地，如下從等式(4)至(6) 給出笫一、第二和第三等待時(shí)間Twl、 Tw2和Tw3:
Twl=105ms Tw2=150ms Tw3 = 45ms
下面將說明縱向磁化恢復(fù)曲線Cl至C4。 (1)關(guān)于縱向磁化恢復(fù)曲線C1、 C2和C3:
在時(shí)間t0，靜態(tài)組織ST1、 ST2和ST3的縱向磁化分量Mz為Mz = 0 (參考模擬條件(Sl))。
在時(shí)間t0過去之后，靜態(tài)組織ST1、 ST2和ST3的縱向磁化分量 Mz通過縱向馳豫逐漸從Mz: O增加至Mz: 1。
當(dāng)從時(shí)間tO起已經(jīng)過去第一等待時(shí)間Twl (時(shí)間tl)時(shí)，靜態(tài)組 織ST1、 ST2和ST3的縱向磁化分量Mz分別被恢復(fù)至Mll、 M12和M13。 由于靜態(tài)組織ST1、 ST2和ST3的Tl值分別是100ms、 200ms和400ms，因此Mll、 M12和M13滿足下列關(guān)系式。 M11>M12>M13 …(7 )
當(dāng)靜態(tài)組織ST1、ST2和ST3的縱向磁化分量Mz分別被恢復(fù)至Mll、 M12和M13時(shí)(時(shí)間tl)，發(fā)射非選擇性反轉(zhuǎn)RF脈沖IR1。因而，靜 態(tài)組織ST1、 ST2和ST3的縱向磁化分量Mz分別被反轉(zhuǎn)為-Mll、 -M12 和-M13。
在時(shí)間tl，在時(shí)間tl時(shí)已經(jīng)被反轉(zhuǎn)為負(fù)值的靜態(tài)組織ST1、 ST2 和ST3的縱向磁化分量Mz從時(shí)間tl起再次在縱向馳豫方面被增加。 當(dāng)從時(shí)間tl起已經(jīng)過去第二等待時(shí)間Tw2時(shí)(時(shí)間t2)，靜態(tài)組織 ST1、 ST2、 ST3的縱向磁化分量Mz被恢復(fù)至它們相應(yīng)的M21、 M22和 M23。 M21、 M22和M23滿足下列關(guān)系式。
M21>M22>M23>0 …(8 )
因而，在時(shí)間t2，靜態(tài)組織ST1、 ST2和ST3的縱向磁化分量Mz 中的任何一個(gè)被恢復(fù)至位置值。
當(dāng)靜態(tài)組織ST1、ST2和ST3的縱向磁化分量Mz分別被恢復(fù)到M21、 M22和M23時(shí)(時(shí)間t2)，發(fā)射非選擇性反轉(zhuǎn)RF脈沖IR2。因此，靜 態(tài)組織ST1、 ST2和ST3的縱向磁化分量Mz分別被反轉(zhuǎn)為-M21、 -M22 和-M23。
在時(shí)間t2已經(jīng)被反轉(zhuǎn)為負(fù)值的靜態(tài)組織ST1、 ST2和ST3的縱向 磁化分量Mz再次在縱向馳豫方面被增加.當(dāng)從時(shí)間t2起已經(jīng)過去笫 三等待時(shí)間Tw3時(shí)(時(shí)間t3),靜態(tài)組織ST1、 ST2和ST3的縱向磁化 分量Mz分別被恢復(fù)至M31、 M32和M33。 M31、 M32和M33滿足下列關(guān) 系式。
-O. 1<M31， M32， M33<0. 1 …(9)
因此，在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3時(shí)，靜態(tài)組織ST1、 ST2和ST3的 縱向磁化分量Mz分別變成充分接近零的值。 (2)關(guān)于縱向磁化恢復(fù)曲線C4:
在時(shí)間t0,體液BF的縱向磁化分量Mz為Mz = 1 (參考模擬條件 (S2))。因而，體液BF的縱向磁化分量Mz保持為Mz-l，直到發(fā)射 非選擇性反轉(zhuǎn)RF脈沖IR1。
當(dāng)已經(jīng)過去第一等待時(shí)間Twl時(shí)(時(shí)間tl)，發(fā)射非選擇性反轉(zhuǎn) RF脈沖IR1。因而，體液BF的縱向磁化分量Mz被反轉(zhuǎn)為Mz= - 1。已經(jīng)被反轉(zhuǎn)為負(fù)值的體液BF的縱向磁化分壹Mz在時(shí)間tl在縱向 馳豫方面被增加。在時(shí)間t2，使體液BF的縱向磁化分量Mz為-MBF。 由于體液BF的Tl值是1000ms (參考模擬條件(S3))，充分長(zhǎng)于第 二等待時(shí)間Tw2-150ms (參考模擬條件(S4))。因而，即使已經(jīng)過 去第二等待時(shí)間Tw2，可以以下列等式表示體液BF的縱向磁化分量Mz =-MBF:—MBF三一1 …(10 )由于在時(shí)間t2發(fā)射非選擇性反轉(zhuǎn)RF脈沖IR2，體液BF的縱向磁 化分量Mz從-MBF被反轉(zhuǎn)為+MBF,由于-MBF具有充分接近"-1" 的值(參考等式(10))，可以以下列等式表示MBF:十MBF三+1 …(11 )已經(jīng)在時(shí)間t2被反轉(zhuǎn)為正值的體液BF的縱向磁化分量Mz再次在 縱向馳豫方面被增加。由于MBF在時(shí)間t2具有充分接近"1"的值， 所以當(dāng)從時(shí)間t2起已經(jīng)過去第三等待時(shí)間Tw3時(shí)(時(shí)間t3)，使體液 BF的縱向磁化分量Mz充分接近"1"。因此，在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3, 體液BF的縱向磁化分量Mz為Mzs 1 。雖然如上所述在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3，體液BF的縱向磁化分量 Mz為Mzsl，但靜態(tài)組織ST1、 ST2和ST3的縱向磁化分量Mz分別為 Mz50。因而應(yīng)當(dāng)理解，通過采集數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3強(qiáng)調(diào)體 液BF,并且獲得已經(jīng)抑制靜態(tài)組織ST1、 ST2和ST3的MR圖像。在上 面的描述中，靜態(tài)組織ST1、 ST2和ST3的Tl值分別是100ms、 200ms 和400ms。然而，通常即使在靜態(tài)組織具有小于100ms的Tl值以及靜 態(tài)組織具有大于400ms的Tl值的情況下，也可以使在數(shù)據(jù)采集開始時(shí) 間t3的縱向磁化分量Mz接近零。如果即使在體液在對(duì)象中流動(dòng)的情 況下采用以充分低的速度在對(duì)象中流動(dòng)的體液，那么在時(shí)間to時(shí)的縱 向磁化分量Mz變?yōu)榻咏愕闹?。因而可以使在?shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3 時(shí)的縱向磁化分量Mz接近零。因而，雖然通過在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3開始數(shù)據(jù)采集來強(qiáng)調(diào)以高 速度流過對(duì)象13的體液，但是可以獲得每個(gè)靜態(tài)組織和以充分低的速 度在對(duì)象中流動(dòng)的體液的MR圖像。在本實(shí)施例中，認(rèn)為下列值是包含 在對(duì)象的視野FOV (參考圖2)中的體液和每個(gè)靜態(tài)組織的Tl值。圖8示出包含在視野FOV中的體液和靜態(tài)組織的Tl值的一般值。除了需要被強(qiáng)調(diào)和創(chuàng)建的動(dòng)脈血液AR之外，視野F0V還包含不需 要被繪制或創(chuàng)建的背景組織(諸如脂肪、腎臟14、肝臟、肌肉、腸內(nèi) 物質(zhì)等)。背景組織中Tl值最小的是腸內(nèi)物質(zhì)，而其中T1值最大的 是水分。根據(jù)本實(shí)施例，雖然背景組織的Tl值這樣寬地分布，但是可 以在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3使這些背景組織的縱向磁化分量Mz盡可能 接近零，并且可以獲得強(qiáng)調(diào)動(dòng)脈血液AR的MR圖像。附帶地，在本實(shí)施例中，在等待時(shí)間Tw2和反轉(zhuǎn)時(shí)間TItotal之 間存在等式(5)的關(guān)系式，即Tw2/TItotal = 0. 5的關(guān)系式。因而， 等待時(shí)間Tw2等于反轉(zhuǎn)時(shí)間TItotal的一半。當(dāng)建立了 Tw2/TItotal =0.5的關(guān)系式時(shí)，即使背景組織的Tl值在寬范圍上改變(例如，范 圍從0ms至2000邁s)，也可以在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3使多個(gè)背景組織 的縱向磁化分量接近零點(diǎn)。因而，優(yōu)選地以如下方式設(shè)置等待時(shí)間Tw2 和反轉(zhuǎn)時(shí)間TItotal，即建立Tw2/TItotal = 0. 5的關(guān)系式。如果在時(shí) 間t3時(shí)可以使動(dòng)脈血液AR的縱向磁化分量充分大于背景組織的縱向 磁化分量，那么不總是必須采用Tw2/TItotal = 0. 5。 Tw2/TItotal的 值可以大于或小于0，5。然而，由于難以使T1值大的每個(gè)背景組織的 縱向磁化分量都接近零點(diǎn)，其中Tw2/TItotal的值過度地小于或大于 0. 5，所以優(yōu)選地設(shè)置Tw2/TItotal的值為接近0. 5的值。當(dāng)如在本實(shí)施例中設(shè)置Tw2/TItotal的值為0,5時(shí)，理想的是 Tw3/TItotal滿足下列等式0. 15 = <Tw3/TItotal<0. 25 ... ( 12 )在本實(shí)施例中，設(shè)置Tw3/TItotal等于0. 15，以便滿足等式(12 ) (參考等式(6))。設(shè)置第三等待時(shí)間TwS以便滿足等式(l2)，使 得即使背景組織(諸如腎臟17、肌肉、脂肪)的T1值大大地改變也可 以在時(shí)間t3使多個(gè)背景組織的縱向磁化分量接近零點(diǎn)。下面將參考圖 9至ll說明該理由。圖9至11分別是示出通過關(guān)于在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3時(shí)的縱向 磁化分量Mz的值如何根據(jù)背景組織的Tl值改變的模擬的計(jì)算結(jié)果的 圖.每幅圖的水平軸指示每個(gè)背景組織的Tl值，并且其垂直軸指示在 數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3時(shí)背景組織的縱向磁化分量Mz。在該圖的水平軸 中典型地示出脂肪、腎臟和肌肉的Tl值作為背景組織的Tl值。分別14由五條曲線Ml至M5表示模擬結(jié)果。曲線Ml至M5分別指示模擬結(jié)果， 其中設(shè)置Tw3/TItotal的值為0.35、 0.30、 0,25、 0. 20和0. 15。附 帶地，分別地，圖9是TItotal = 100ms，圖10是TItotal = 300ms， 而圖11是TItotal = 500ms。應(yīng)當(dāng)理解，參考圖9，不考慮Tw3/TItotal的值，脂肪、腎臟和肌 肉的縱向磁化分量Mz落入-0. l<Mz<0. 1的范圍中，并且充分接近零 點(diǎn)。參考圖10，如果Tw3/TItotal-0. 15、 0.20、 0. 25或0. 30，那么 在數(shù)據(jù)采集時(shí)間t3時(shí)脂肪、腎臟和肌肉的縱向磁化分量Mz落入-0. l<Mz<0. 1的范圍中。最后，縱向磁化分量Mz充分接近零點(diǎn)。進(jìn)一步 參考圖11，如果Tw3/TItotal-0, 15、 0. 20或0.25，那么在數(shù)據(jù)采集 時(shí)間t3時(shí)脂肪、腎臟和肌肉的縱向磁化分量Mz落入-0. l<Mz<0. 1的 范圍中。最后，縱向磁化分量Mz充分接近零點(diǎn)。因而從圖9至11中應(yīng)當(dāng)理解，如果Tw3/TI total - 0. 15、 0. 20或 0.25，那么不考慮TItotal的值，在數(shù)據(jù)采集時(shí)間t3時(shí)脂肪、腎臟和 肌肉的縱向磁化分量Mz充分接近零點(diǎn)。根據(jù)上述考慮，Tw3/TItotal 優(yōu)選地在0. 15至0. 25的范圍中。附帶地，如果在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間 t3時(shí)可以使動(dòng)脈血液AR的縱向磁化分量充分大于每個(gè)背景組織的縱 向磁化分量，那么不總是必須將Tw3/TItotal包含在0. 15至0. 25的 范圍中。雖然在本實(shí)施例中已經(jīng)使用圖3中所示的脈沖序列作為縱向磁化 調(diào)整脈沖序列21，但如果可以根據(jù)每個(gè)組織的流速調(diào)整縱向磁化分量 的大小，那么可以使用其它脈沖序列。雖然在本實(shí)施例中縱向磁化反轉(zhuǎn)脈沖序列22具有兩個(gè)RF反轉(zhuǎn)脈 沖IR1和IR2，但其可以包括三個(gè)或更多個(gè)RF反轉(zhuǎn)脈沖。然而，存在 一種擔(dān)心，即當(dāng)RF反轉(zhuǎn)脈沖的數(shù)量為奇數(shù)時(shí)，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集，同時(shí)將 作為成像目標(biāo)的動(dòng)脈血液AR的縱向磁化分量Mz以縱向磁化的形式從 負(fù)值恢復(fù)至零點(diǎn)，以便動(dòng)脈血液AR的MR信號(hào)的強(qiáng)度變小。因而，如 果需要增加動(dòng)脈血液AR的MR信號(hào)的強(qiáng)度，那么RF反轉(zhuǎn)脈沖的數(shù)量可 以優(yōu)選地是偶數(shù)。附帶地，如果可以充分地創(chuàng)建動(dòng)脈血液AR，那么RF反轉(zhuǎn)脈沖的數(shù)量可以是奇數(shù)。雖然在本實(shí)施例中縱向磁化反轉(zhuǎn)脈沖序列22具有兩個(gè)非選擇性反 轉(zhuǎn)脈沖IR1和IR2，但可以使用選擇性反轉(zhuǎn)脈沖代替非選擇性反轉(zhuǎn)脈沖.縱向磁化反轉(zhuǎn)脈沖序列22可以使用三個(gè)或更多個(gè)非選擇性反轉(zhuǎn)脈沖和/或選擇性反轉(zhuǎn)脈沖。雖然數(shù)據(jù)采集脈沖序列23是使用SSFP方法的脈沖序列，但可以 使用另一脈沖序列(例如，使用FSE方法的脈沖序列)。在本實(shí)施例中，已經(jīng)創(chuàng)建或繪制了動(dòng)脈血液AR。然而，還可以創(chuàng) 建或繪制靜脈血液VE和腦液，并且通過使用本發(fā)明抑制動(dòng)脈血液AR。在本實(shí)施例中，基于呼吸信號(hào)7a和心電信號(hào)8a來計(jì)算被提供用 于執(zhí)行脈沖序列21、 22和23 (參考圖3)的定時(shí)。然而，可以僅使用 呼吸信號(hào)7a和心電信號(hào)8a之一來計(jì)算被提供用于執(zhí)行脈沖序列21、 22和23的定時(shí)。還可以在不使用呼吸信號(hào)7a和心電信號(hào)8a的情況下 執(zhí)行脈沖序列21、 22和23。雖然在本實(shí)施例中已經(jīng)設(shè)置TItotal為300ms,但是可以采用其它值.在本實(shí)施例中，在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3,已經(jīng)設(shè)置動(dòng)脈血液AR的 縱向磁化分量Mz為Mzsl，并且已經(jīng)設(shè)置每個(gè)背景組織的縱向磁化分量 Mz為MzsO。然而，如果可以強(qiáng)調(diào)地創(chuàng)建動(dòng)脈血液AR，那么還可以例 如設(shè)置動(dòng)脈血液AR的縱向磁化分量Mz為MzE-1，并且設(shè)置每個(gè)背景 組織的縱向磁化分量Mz為Mz三O?？梢耘渲帽景l(fā)明的許多廣泛不同的實(shí)施例，而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于說明書中所述的特定實(shí)施例，除 非如隨附權(quán)利要求中所定義的。附圖清單 圖110:控制器 11:顯示單元圖3RF PULSE: RF脈沖 GRADIENT PULSE:梯度脈沖圖5101:呼吸信號(hào)分析單元 102:心電信號(hào)分析單元 103:第一線團(tuán)控制單元 104:第二線圏控制單元 105:第三線圏控制單元 106:圖像重建單元圖6START:開始Sll:計(jì)算Tlarge、 Tsmall、 Tsy和Tdi S12:執(zhí)行縱向磁化調(diào)整脈沖序列 SI3:提供第一等待時(shí)間(Twl) S14:發(fā)射第一非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖 S15:提供笫二等待時(shí)間(Tw2) S16:發(fā)射第二非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖 S17:采集數(shù)據(jù) S18:繼續(xù)數(shù)據(jù)采集 END:結(jié)束圖7CI:靜態(tài)組織 C2:靜態(tài)組織C3:靜態(tài)組織 C4:體液圖8TISSUE:組織 Tl VALUE: Tl值 ARTERY BLOOD:動(dòng)脈血液 MOISTURE:水分 MUSCLE:肌肉 KIDNEY:腎臟 LIVER:肝臟 FAT:脂肪INTESTINAL SUBSTANCE:腸內(nèi)物質(zhì) 圖9LONGITUDINAL MAGNETIZATION COMPONENT Mz AT DATA ACQUISITION START TIME t3:在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3時(shí)的縱向磁化分量Mz FAT, KIDNEY, MUSCLE:脂肪、腎臟、肌肉 Tl OF BACKGROUND TISSUE:背景組織的Tl圖10LONGITUDINAL MAGNETIZATION COMPONENT Mz AT DATA ACQUISITION START TIME t3:在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3時(shí)的縱向磁化分量Mz FAT, KIDNEY, MUSCLE:脂肪、腎臟、肌肉 Tl OF BACKGROUND TISSUE:背景組織的Tl圖11LONGITUDINAL MAGNETIZATION COMPONENT Mz AT DATA ACQUISITION START TIME t3:在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間t3時(shí)的縱向磁化分量Mz FAT， KIDNEY, MUSCLE:脂肪、腎臟、肌肉 Tl OF BACKGROUND TISSUE:背景組織的Tl 。
權(quán)利要求
1、一種MRI設(shè)備，其以如下方式使對(duì)象成像，即流入對(duì)象的成像區(qū)域中的體液與成像區(qū)域中存在的多個(gè)背景組織相比被強(qiáng)調(diào)，該設(shè)備包括用于向?qū)ο蟀l(fā)射RF脈沖的發(fā)射線圈；用于向?qū)ο笫┘犹荻让}沖的梯度線圈；用于以如下方式控制發(fā)射線圈和梯度線圈的第一線圈控制裝置，即執(zhí)行用于使背景組織的縱向磁化分量的值與體液的縱向磁化分量的值不同的第一脈沖序列；用于以如下方式控制發(fā)射線圈和梯度線圈的第二線圈控制裝置，即在執(zhí)行第一脈沖序列之后執(zhí)行用于多次反轉(zhuǎn)體液和背景組織的縱向磁化分量的第二脈沖序列；以及用于以如下方式控制發(fā)射線圈和梯度線圈的第三線圈控制裝置，即在執(zhí)行第二脈沖序列之后執(zhí)行用于采集體液的每個(gè)MR信號(hào)的第三脈沖序列，其中第三線圈控制裝置以如下方式控制發(fā)射線圈，即從發(fā)射線圈發(fā)射激勵(lì)脈沖，同時(shí)流過成像區(qū)域的體液的縱向磁化分量的絕對(duì)值大于背景組織的縱向磁化分量中的每一個(gè)的絕對(duì)值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MRI設(shè)備，其中第二線圏控制裝置以如 下方式控制發(fā)射線團(tuán)，即從發(fā)射線圏發(fā)射用于多次反轉(zhuǎn)流過成像區(qū)域 的體液和背景組織的縱向磁化分量的多個(gè)反轉(zhuǎn)脈沖。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的MRI設(shè)備，其中第二線圏控制裝置以如 下方式控制發(fā)射線圏，即從發(fā)射線圈發(fā)射用于偶數(shù)次反轉(zhuǎn)體液和背景 組織的縱向磁化分量的偶數(shù)個(gè)反轉(zhuǎn)脈沖。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的MRI設(shè)備，其中第二線圏控制裝置以如 下方式控制發(fā)射線圈，即從發(fā)射線團(tuán)發(fā)射用于兩次反轉(zhuǎn)體液和背景組 織的縱向磁化分量的兩個(gè)反轉(zhuǎn)脈沖。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的MRI設(shè)備，其中兩個(gè)反轉(zhuǎn)脈沖中的第一反轉(zhuǎn)脈沖是用于將體液和背景組織的 縱向磁化分量從正值反轉(zhuǎn)為負(fù)值的反轉(zhuǎn)脈沖，其中兩個(gè)反轉(zhuǎn)脈沖中的第二反轉(zhuǎn)脈沖是用于在已經(jīng)分別被反轉(zhuǎn)為 負(fù)值的體液和背景組織的縱向磁化分量通過縱向馳豫而已經(jīng)被恢復(fù)成大于零的值之后將體液和背景組織的縱向磁化分量再次反轉(zhuǎn)為負(fù)值的 反轉(zhuǎn)脈沖。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的MRI設(shè)備，還包括心跳傳 感器，用于檢測(cè)對(duì)象的心跳并且輸出心電信號(hào)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的MRI設(shè)備，還包括心電信號(hào)分析裝置， 用于分析心電信號(hào)，并且確定對(duì)象的心臟收縮周期和對(duì)象的心臟舒張 周期。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的MRI設(shè)備，其中反轉(zhuǎn)脈沖 是非選擇性RF反轉(zhuǎn)脈沖。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的MRI設(shè)備，還包括用于檢測(cè)對(duì)象的呼吸并且輸出呼吸信號(hào)的呼吸檢測(cè)裝置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的MRI設(shè)備，其中體液是動(dòng)脈血液，并且其中背景組織是脂肪、腎臟、肝臟、肌肉、腸內(nèi)物質(zhì)和靜脈血液 中的至少兩個(gè)。
全文摘要
一種MRI設(shè)備，通過體液與多個(gè)背景組織相比被強(qiáng)調(diào)來使對(duì)象成像，即，該設(shè)備包括用于通過執(zhí)行用于使背景組織與體液的縱向磁化分量的值不同的第一脈沖序列來控制發(fā)射線圈和梯度線圈的第一線圈控制裝置；用于通過在執(zhí)行第一脈沖序列之后執(zhí)行用于多次反轉(zhuǎn)體液和背景組織的縱向磁化分量的第二脈沖序列來控制發(fā)射線圈和梯度線圈的第二線圈控制裝置；以及用于通過在執(zhí)行第二脈沖序列之后執(zhí)行用于采集體液的每個(gè)MR信號(hào)的第三脈沖序列來控制發(fā)射線圈和梯度線圈的第三線圈控制裝置。第三線圈控制裝置以如下方式控制發(fā)射線圈，即從發(fā)射線圈發(fā)射激勵(lì)脈沖，同時(shí)流過成像區(qū)域的體液的縱向磁化分量的絕對(duì)值大于背景組織的每個(gè)縱向磁化分量的絕對(duì)值。
文檔編號(hào)A61B5/0265GK101564297SQ200910132168
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
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