專利名稱：磁共振方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于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(tài)的和基本上均勻的主磁場中，該方法包括下面步驟a)將所述部分置于包括初始RF脈沖和至少一個彌散梯度脈沖的彌散加權(quán)序列(diffusion-weighting sequence)中；b)通過將所述部分置于包括讀出梯度脈沖和相位譯碼梯度脈沖的成像序列中，產(chǎn)生一序列MR回波；c)測量所述序列MR回波；d)重復(fù)步驟a)至c)直到具有足夠數(shù)量的相位譯碼步驟的全部成像數(shù)據(jù)集被測量；e)通過各個序列MR回波的單獨(dú)相位校正，校正的所述成像數(shù)據(jù)集用于所述部分宏觀運(yùn)動；f)根據(jù)所述成像數(shù)據(jù)集重構(gòu)圖像。
進(jìn)一步，本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)這個方法的用于磁共振成像的設(shè)備和用于磁共振成像設(shè)備的計(jì)算機(jī)程序。
在磁共振成像(MRI)中，由RF和磁場梯度脈沖組成的脈沖序列被應(yīng)用至目標(biāo)(病人)，以產(chǎn)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(gòu)目標(biāo)圖像。自從開始開發(fā)以來，MRI應(yīng)用的臨床相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)量已增長的非常大。MRI可被應(yīng)用至身體的幾乎每一部分，并被用于獲得關(guān)于人身體的大量重要功能的信息。在MRI掃描期間被應(yīng)用的脈沖序列完整確定重構(gòu)圖象的特征，譬如在目標(biāo)中的位置和方位、尺寸、分辨率、信噪比、對比度、運(yùn)動的敏感度等等。MRI設(shè)備的操作者不得不選擇適當(dāng)序列和調(diào)整并優(yōu)化用于各個應(yīng)用的它的參數(shù)。
上面已詳細(xì)說明類型的已知方法被應(yīng)用在醫(yī)療診斷，用于獲得在被檢查目標(biāo)的組織中彌散現(xiàn)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(quán)MRI過程被說明在US6076006中。依據(jù)這個已知方法，初始薄片選擇激勵RF脈沖被產(chǎn)生，其后面有彌散梯度脈沖，為了獲得被激勵核磁的彌散加權(quán)。隨后，引導(dǎo)梯度脈沖被產(chǎn)生用于測量MR引導(dǎo)信號。這個引導(dǎo)梯度脈沖后面有薄片選擇激勵RF脈沖，是為了避免由于局部磁場不均勻而導(dǎo)致的信號損失。此后，通過包括一序列交變讀出梯度和相位譯碼梯度的類似EPI成像序列產(chǎn)生一序列MR回波。通過測量MR信號獲得成像數(shù)據(jù)集，該MR信號是在已說明的過程的多重循環(huán)中產(chǎn)生的。通過相位校正來校正測得的MR信號，用于宏觀運(yùn)動。根據(jù)MR引導(dǎo)信號的相位確定這個相位校正，其在實(shí)際MR成像信號之外被單獨(dú)測量。在這個校正后，重構(gòu)病人身體的被檢查部分的圖像，例如通過計(jì)算成像數(shù)據(jù)集的二維傅立葉變換。
這個已知方法的主要缺陷是MR引導(dǎo)信號根據(jù)實(shí)際成像數(shù)據(jù)被單獨(dú)測量。這導(dǎo)致相當(dāng)長的測量時間，并且因上面提到的重新聚焦RF脈沖而使病人承受額外RF能量，該RF脈沖需要在實(shí)際成像序列之前被立即應(yīng)用。又一個缺陷是因MR引導(dǎo)信號測量和成像數(shù)據(jù)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(yùn)動的影響。
因此，容易理解，需要一種提高的MRI方法，其尤其是能快速并準(zhǔn)確彌散加權(quán)成像。所以，本發(fā)明主要目的是提供一種用于彌散加權(quán)成像的方法，該方法要求用于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(yùn)動導(dǎo)致的圖像偽影的強(qiáng)大補(bǔ)償。
依據(jù)本發(fā)明，披露了用于上面已詳細(xì)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譯碼表實(shí)現(xiàn)前述目的，以使每個序列MR回波包括至少一個形成成像數(shù)據(jù)集的整數(shù)部分的初始MR引導(dǎo)回波，其中從各自序列MR回波的MR引導(dǎo)回波中得到相位校正。
本發(fā)明使能實(shí)施具有彌散加權(quán)的快速斷層掃描，緣于MR引導(dǎo)回波作為成像數(shù)據(jù)的整數(shù)部分被測量。不需要額外測量時間來確定由宏觀運(yùn)動引起的MR回波的相位誤差。依據(jù)本發(fā)明，因?yàn)镸R引導(dǎo)回波的測量體現(xiàn)在成像序列中，所以在引導(dǎo)信號的測量和成像信號的測量之間事實(shí)上沒有時間延遲。因此，實(shí)現(xiàn)了特別的穩(wěn)定運(yùn)動補(bǔ)償。依據(jù)該發(fā)明，MR引導(dǎo)回波是部分成像數(shù)據(jù)集，并且與剩余成像信號一起被用于在步驟f)中圖像的重構(gòu)。從而，該發(fā)明提供了一種用于具有自引導(dǎo)性能的彌散加權(quán)成像的MRI方法。
依據(jù)該發(fā)明的方法，優(yōu)點(diǎn)在于可使用每個序列MR回波的僅一個、兩個或更多MR引導(dǎo)回波，其全部形成成像數(shù)據(jù)的整數(shù)部分。通過更多于僅一個MR引導(dǎo)回波中的相位信息可獲得更穩(wěn)定且精確相位校正，也就是從被相位譯碼回波，還有從具有零相位譯碼的MR引導(dǎo)回波中。
使用本發(fā)明的方法，若產(chǎn)生一個沒有相位譯碼的初始MR引導(dǎo)回波，其中每個MR引導(dǎo)回波后面有一系列被相位譯碼的MR回波是有用的。這樣，每個序列MR回波開始于沒有被相位譯碼的信號。這個信號被用作用于得到以已知形式的相位校正的引導(dǎo)，如例如在上面提到的US6076006中說明的。緣于MR引導(dǎo)回波是圖像數(shù)據(jù)的整數(shù)，與分離的已知引導(dǎo)表相時，以及MR引導(dǎo)回波是回波序列的初始回波的事實(shí)，因此MR引導(dǎo)回波總是具有最大信號振幅的回波。所以，依據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)是特別穩(wěn)定和準(zhǔn)確的。
優(yōu)點(diǎn)在于，假如產(chǎn)生具有不變地增加或減少相位譯碼的每個序列MR回波，依據(jù)本發(fā)明可獲得短的回波時間。假如使用包括一個可變相位譯碼步驟和隨后的系列固定相位譯碼步驟的成像序列，步驟a)至c)被重復(fù)，這是特別有效的，以獲得隔行相位譯碼表。這樣，用于每個隔行的數(shù)據(jù)采集開始于沒有被相位譯碼的MR回波信號，并繼續(xù)更多正的或更多負(fù)的相位譯碼值，直至達(dá)到最大或最小相位譯碼值。這意味著具有零相位譯碼的MR引導(dǎo)回波在每個重復(fù)期間被測量。這些引導(dǎo)信號之間的相位差異緣于宏觀運(yùn)動，并能容易地被用于校正各自隔行的剩余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(zhí)行，其根據(jù)各自序列MR回波的一個或多個MR引導(dǎo)回波被計(jì)算，并與參考MR引導(dǎo)回波相對應(yīng)。這樣，對于在由成像數(shù)據(jù)集覆蓋空間中的各個單獨(dú)點(diǎn)，執(zhí)行相位校正，從而獲得特別有效的宏觀運(yùn)動的補(bǔ)償。實(shí)際上選擇成像數(shù)據(jù)集的第一MR引導(dǎo)回波作為參考MR引導(dǎo)回波。
可容易地將本發(fā)明的方法結(jié)合進(jìn)專用設(shè)備中，該專用設(shè)備用于被放置在靜態(tài)的和基本上均勻的主磁場中物體的磁共振成像。這種MRI掃描器包括用于建立主磁場的裝置，用于產(chǎn)生疊加在主磁場上的磁場梯度的裝置，用于向物體輻射RF脈沖的裝置，用于控制磁場梯度和RF脈沖產(chǎn)生的控制裝置，用于接收和采樣通過序列RF脈沖和開關(guān)磁場梯度產(chǎn)生的磁共振信號的裝置，用于根據(jù)所述信號采樣形成圖像的重構(gòu)裝置。依據(jù)該發(fā)明，通常是具有存儲器和程序控制的微計(jì)算機(jī)的控制裝置包括使用依據(jù)上述該發(fā)明方法的成像過程說明的程序設(shè)計(jì)。
一種計(jì)算機(jī)程序，適用于實(shí)現(xiàn)該發(fā)明的成像過程，可方便地被在任何普通計(jì)算機(jī)硬件上執(zhí)行，其目前在臨床上被用于MRI掃描器的控制。該計(jì)算機(jī)程序可被提供在適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)載體，譬如CD-ROM或磁盤?？蛇x擇的，也可由用戶從因特網(wǎng)(Internet)服務(wù)器上下載。
下面附圖披露了本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施例?？梢岳斫?，附圖被設(shè)計(jì)僅僅用于說明目的，然而不作為該發(fā)明的限定的說明。
在附圖中

圖1顯示MRI掃描裝置的具體實(shí)施例；圖2顯示依據(jù)本發(fā)明的方法的彌散加權(quán)EPI脈沖序列；
圖3說明依據(jù)本發(fā)明的隔行相位譯碼圖解的k空間軌跡；圖4說明每隔行使用兩個MR引導(dǎo)回波的交變相位譯碼圖解。
在圖1中，圖解顯示磁共振成像裝置1。裝置1包括一套用于產(chǎn)生靜態(tài)和均勻主磁場的主磁線圈2和三套梯度線圈3、4和5，該梯度線圈用于在選擇的方向上疊加具有可控制強(qiáng)度并具有梯度的額外磁場。按照慣例，主磁場的方向被標(biāo)示為z方向，與之垂直的兩個方向?yàn)閤和y方向。梯度線圈通過電源11提供能量。裝置1進(jìn)一步包括用于向物體7發(fā)射射頻(RF)脈沖的輻射發(fā)射器6(天線和線圈)，該輻射發(fā)射器6連接調(diào)制器8，用于產(chǎn)生和調(diào)節(jié)RF脈沖。還提供用于接收MR信號的接收器，該接收器可與發(fā)射器6是相同的或單獨(dú)的。假如發(fā)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(shè)置發(fā)送-接收開關(guān)9以分離接收的信號和被發(fā)射信號。接收的MR信號被輸入給解調(diào)器10。調(diào)制器8、發(fā)射器6和用于梯度線圈的電源11被控制系統(tǒng)12控制以產(chǎn)生上述序列的RF脈沖和相應(yīng)序列的磁場梯度脈沖?？刂葡到y(tǒng)通常是使用存儲器和程序控制的微計(jì)算機(jī)。為發(fā)明的實(shí)際實(shí)施，其包括使用依據(jù)上述已說明方法的成像過程說明的程序序設(shè)計(jì)。解調(diào)器10被連接至數(shù)據(jù)處理單元14，例如計(jì)算機(jī)，用于將已接收回波信號向可視圖像的轉(zhuǎn)換，例如在可視顯示單元15上。輸入裝置16，例如適當(dāng)?shù)逆I盤，被連接至控制系統(tǒng)12，其使該設(shè)備的操作者能交互地調(diào)整成像過程的參數(shù)。
依據(jù)本發(fā)明方法的序列設(shè)計(jì)被圖解說明在圖2中。圖表顯示了時間連續(xù)(temporal succession)的射頻脈沖RF和在三個正交方向上的時間連續(xù)的磁場梯度脈沖GX、GY、GZ。被放置在靜態(tài)和基本上均勻的主磁場中的病人在該發(fā)明的MRI處理期間受到這些脈沖影響。顯示過程開始于包括初始激勵RF脈沖αX和重新聚焦RF脈沖180°Y的第一彌散加權(quán)序列DW1。在z方向的薄片選擇梯度脈沖GSEL與RF脈沖同時被產(chǎn)生。在核磁的薄片選擇激勵后和重新聚焦后，為了獲得彌散加權(quán)，產(chǎn)生彌散梯度GSEL。通過包括交變讀出梯度GREAD和相位譯碼梯度脈沖GPHASE的第一成像序列BPI1產(chǎn)生一序列MR回波E1、E2、E3、E4、E5。該成像序列EPI1后面有第二彌散加權(quán)序列DW2和隨后的第二成像序列BPI2，以使實(shí)現(xiàn)“多次拍照(multi shot)”彌散加權(quán)EPI序列，其中產(chǎn)生交變序列彌散加權(quán)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，重復(fù)這些步驟直至獲得具有足夠數(shù)量的相位譯碼步驟的全部成像數(shù)據(jù)集。相位譯碼梯度脈沖GPHASE被產(chǎn)生，以使各個序列MR回波包括沒有相位譯碼并形成成像數(shù)據(jù)集的整數(shù)部分的初始引導(dǎo)回波E1或E6。依據(jù)該發(fā)明，根據(jù)MR引導(dǎo)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(shù)據(jù)集被校正用于被檢查病人的宏觀運(yùn)動。最后，根據(jù)相位已校正的成像數(shù)據(jù)集重構(gòu)圖像。如進(jìn)一步在圖2中看到的，初始引導(dǎo)回波E1或E6后面分別有一序列相位譯碼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沖GPHASE的成像序列EPI1，一序列具有不變地增加相位譯碼的MR回波被產(chǎn)生，同時通過在負(fù)y方向上使用磁場梯度脈沖GPHASE的第二成像序列BPI2，一序列具有不變地減少相位譯碼的MR回波被產(chǎn)生。成像序列EPI1和EPI2兩者包括具有可變梯度強(qiáng)度的初始相位譯碼梯度和隨后系列具有固定梯度強(qiáng)度的梯度脈沖，以使通過圖解說明的“多次拍照(multi shot)”成像表獲得隔行相位譯碼表。
顯示在圖3中的圖表說明上述的隔行相位譯碼表。依據(jù)該發(fā)明方法的k空間軌跡被圖解說明在圖表中。對于k空間的全部采樣，應(yīng)用8個彌散加權(quán)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，其用于取得相位校正數(shù)據(jù)。為了獲得足夠數(shù)量相位譯碼步驟，kY的“從中心出發(fā)(centre-out)”增量被交替向兩個正、負(fù)實(shí)施，kY值分別從kY＝0起始，直至kY＝kYmax和kY＝kYmin。從而獲得穩(wěn)定且準(zhǔn)確的引導(dǎo)和特別短的回波時間。每個回波S1、S2、...開始于可變相位譯碼步驟和隨后的系列固定相位譯碼步驟，以使如圖3所示實(shí)現(xiàn)在kY方向上隔行k空間采樣。
圖4顯示圖3的相位譯碼表的改進(jìn)。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(dǎo)信號。因此，依據(jù)發(fā)明的方法，多于一個回波、甚至3個或更多回波可被從中心k空間獲得用于引導(dǎo)目的。獲得沒有相位校正的回波信號E1，同時，獲得的信號E2具有最小的相位譯碼值。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(yīng)?？赏ㄟ^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(dǎo)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(biāo)稱k空間距離處的初始相位譯碼步驟。在大于標(biāo)稱k空間距離處，這個初始相位譯碼步驟后面有可變相位譯碼步驟和隨后的系列的固定相位譯碼步驟。從而，獲得隔行相位譯碼表，以通過組合單獨(dú)掃描S1、S2、...的信號來成像全部FOV。
權(quán)利要求
1.一種用于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(tài)的和基本上均勻的主磁場中，該方法包括下面步驟a)將所述部分置于包括初始RF脈沖和至少一個彌散梯度脈沖的彌散加權(quán)序列中；b)通過將所述部分置于包括讀出梯度脈沖和相位譯碼梯度脈沖的成像序列中，產(chǎn)生一序列MR回波；c)測量所述序列MR回波；d)重復(fù)步驟a)至c)直到具有足夠數(shù)量的相位譯碼步驟的全部成像數(shù)據(jù)集被測量；e)通過各個序列MR回波的單獨(dú)相位校正，校正所述成像數(shù)據(jù)集用于所述部分宏觀運(yùn)動；f)根據(jù)所述成像數(shù)據(jù)集重構(gòu)圖像；其特征在于所述成像序列的相位譯碼表被選擇，以使每個序列MR回波包括至少一個初始MR引導(dǎo)回波，其形成成像數(shù)據(jù)集的整數(shù)部分，其中所述相位校正從各自序列MR回波的所述MR引導(dǎo)回波中得到。
2.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于一個沒有相位譯碼的初始MR引導(dǎo)回波被產(chǎn)生。
3.依據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于具有不變地增加或減少相位譯碼的每個序列MR回波被產(chǎn)生。
4.依據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于具有包括一個可變相位譯碼步驟和隨后的系列固定相位譯碼步驟的成像序列，步驟a)至c)被重復(fù)，以獲得隔行相位譯碼表。
5.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于每個序列MR回波的非線性相位校正被在步驟e)實(shí)施，其被計(jì)算根據(jù)各自序列MR回波的所述至少一個MR引導(dǎo)回波和至少一個參考MR引導(dǎo)回波。
6.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述彌散加權(quán)序列包括RF重新聚焦脈沖。
7.依據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述成像序列是EPI(回波平面成像)序列，其不包括任何RF脈沖。
8.用于物體的磁共振成像的設(shè)備，該物體被放置在靜態(tài)的和基本上均勻的主磁場中，該設(shè)備包括用于建立所述主磁場的裝置、用于產(chǎn)生疊加在所述主磁場上的磁場梯度的裝置、用于向所述物體輻射RF脈沖的裝置、用于控制所述磁場梯度和所述RF脈沖產(chǎn)生的控制裝置、用于接收和采樣由序列RF脈沖和開關(guān)磁場梯度產(chǎn)生的磁共振信號的裝置、以及用于根據(jù)所述信號采樣形成圖像的重構(gòu)裝置，其特征在于所述控制裝置包括使用依據(jù)權(quán)利要求1方法的成像過程的說明的程序設(shè)計(jì)。
9.具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，其使成像過程能被在磁共振成像設(shè)備上被實(shí)施，其特征在于所述成像過程包括下列步驟a)將所述部分置于包括初始RF脈沖和至少一個彌散梯度脈沖的彌散加權(quán)序列中；b)通過將所述部分置于包括讀出梯度脈沖和相位譯碼梯度脈沖的成像序列中，產(chǎn)生一序列MR回波；c)測量所述序列MR回波；d)重復(fù)步驟a)至c)直到具有足夠數(shù)量的相位譯碼步驟的全部成像數(shù)據(jù)集被測量；e)通過各個序列MR回波的單獨(dú)相位校正，校正所述成像數(shù)據(jù)集用于所述部分宏觀運(yùn)動；f)依據(jù)所述成像數(shù)據(jù)集重構(gòu)圖像；其中所述成像序列的相位譯碼表被選擇，以使每個序列MR回波包括至少一個初始MR引導(dǎo)回波，其形成成像數(shù)據(jù)集的整數(shù)部分，其中所述相位校正根據(jù)各自序列MR回波的所述MR引導(dǎo)回波中得到。
10.依據(jù)權(quán)利要求9的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于產(chǎn)生具有不變地增加或減少相位譯碼的每個序列MR回波，其中具有包括一個可變相位譯碼步驟和隨后的系列固定相位譯碼步驟的成像序列，步驟a)至c)被重復(fù)，以獲得隔行相位譯碼表。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于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(tài)的和基本上均勻的主磁場中。該方法包括步驟將物體置于彌散加權(quán)序列(DW1)中，通過成像序列(EPI1)產(chǎn)生一序列MR回波(E1、E2、E3、E4、E5)，和測量該序列MR回波。這些步驟被重復(fù)直到具有足夠數(shù)量的相位譯碼步驟的全部成像數(shù)據(jù)集被測量。此后，通過各個序列MR回波的單獨(dú)相位校正，所述成像數(shù)據(jù)集被校正以用于宏觀運(yùn)動。最后，根據(jù)成像數(shù)據(jù)重構(gòu)圖像。為了提供用于彌散加權(quán)成像的方法，其需要用于確定成像信號的相位誤差的一個最小額外測量時間，并且也保證對由被檢查病人身體的宏觀運(yùn)動導(dǎo)致的圖形偽影的穩(wěn)定補(bǔ)償，發(fā)明推薦選擇成像序列的相位譯碼表，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(dǎo)回波，其形成成像數(shù)據(jù)集的整數(shù)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(yōu)先權(quán)日2002年11月18日
發(fā)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