專利名稱：Mri中的基于rf的空間選擇性激發(fā)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及使用RF脈沖的磁共振成像(MRI)中的空間選 擇性激發(fā)(spatially selective excitation ),特別是涉及在不使用常規(guī) 的頻率梯度場的情況下使用RF脈沖的層面(slice)(或其它)選擇 的方法。
背景技術(shù)：
以空間選擇的方式在樣品體積(Sample Volume)內(nèi)激發(fā)樣品的 能力是用于MRI成像的基本技術(shù)，并且大多數(shù)MRI設(shè)備能夠這樣做。 例如，大多數(shù)普通的空間選擇性激發(fā)包含選擇性激發(fā)樣品內(nèi)的層面同 時(shí)保持樣品的其余部分不受干擾。在多層面模式中， 一系列的(通常 為平行的)層面被迅速連續(xù)地激發(fā)。出于不同的原因使用空間選擇的 其它軌跡(locus)，包括與樣品體積的笛卡爾坐標(biāo)、極坐標(biāo)、圓柱坐 標(biāo)或其它坐標(biāo)的軸對(duì)應(yīng)的那些軌跡和諸如2D方格圖案(checkerboard pattern)的包含斷續(xù)選擇的其它軌跡。
在常規(guī)的MRI設(shè)備中，常規(guī)上通過使用與磁梯度強(qiáng)度中的梯度同 時(shí)施加的成形射頻(RF)脈沖實(shí)現(xiàn)層面選擇，該梯度與共振頻率中的 梯度場等效。申請(qǐng)人的美國專利7141973教導(dǎo)了實(shí)現(xiàn)磁共振實(shí)驗(yàn)的方法，其中 作為磁場梯度施加步進(jìn)的替代或補(bǔ)充，使用RF發(fā)射線圏來對(duì)信號(hào)進(jìn) 行空間編碼。沒有教導(dǎo)在樣品體積內(nèi)進(jìn)行空間選擇性激發(fā)的方法，并 且沒有方法可望用于在專利'973中展示的具有有限分辨率的NMR裝 置。
希望改善在不使用梯度線圏的情況下進(jìn)行磁共振成像的系統(tǒng)，以 提供空間選擇性激發(fā)。優(yōu)選地，首選高度專一性的空間選擇。

發(fā)明內(nèi)容
申請(qǐng)人最近發(fā)明了對(duì)于專利'973的改進(jìn)，特別地提供遍歷由優(yōu)選 允許受控步長(step size)的圖像變換核心(image transformation kernel)限定的k空間的方法，并且進(jìn)一步有利地限制實(shí)現(xiàn)遍歷
(traversal)所需要的Bl場的數(shù)量。Bl場是在MRI設(shè)備的樣品體積 上振幅基本上均勻的射頻(RF)場，并且沿一個(gè)(編碼)方向具有相 位梯度?；旧希景l(fā)明利用這樣一種事實(shí)，即，樣品體積中的自旋
(spin)磁化相位在每個(gè)步中累積，以在MRI過程中提供有序的k空 間遍歷(traversal)。由于相位梯度之間的差確定由用于交替產(chǎn)生Bl 場的連續(xù)重聚焦脈沖施加的k空間中的步長，因此，對(duì)于步長的控制
(并因此累積地控制分辨率和視場)由選擇Bl場的各相位分布提供。 因此，通過使用相位自旋的累積并通過該臨時(shí)申請(qǐng)的教導(dǎo)提供更高分 辨率圖像，以通過步的迭代提供允許較大距離的跨度的均勻步長。 該較高分辨率能力導(dǎo)致執(zhí)行層面選擇的可能性。 因此，提供一種用于均勻磁場中的樣品體積的選擇性空間激發(fā)的 磁共振方法，該方法包括控制適于在樣品體積內(nèi)產(chǎn)生多個(gè)Bl場的 RF線圏陣列，用所述多個(gè)B1場中的n個(gè)施加重聚焦脈沖序列，其中 n嚴(yán)格大于采樣體積的空間選擇區(qū)域被劃界的維度的數(shù)量。n個(gè)Bl場 中的每一個(gè)在樣品體積上具有基本上均勻的振幅和各自不同的相位梯 度，并因此具有各自不同的k空間中心。相位累積導(dǎo)致各重聚焦脈沖 關(guān)于用于發(fā)出重聚焦脈沖的各Bl場的k空間中心反映k空間加權(quán)函數(shù)，并因此相對(duì)于k空間中心中的n-l個(gè)改變k空間加權(quán)函數(shù)。RF線圏陣列還被控制為用在重聚焦脈沖之間散布的至少一個(gè)Bl場施加小翻轉(zhuǎn)角脈沖序列。小翻轉(zhuǎn)角脈沖具有被調(diào)制為根據(jù)希望的選擇性空間激發(fā)在k空間加權(quán)函數(shù)中分布能量沉積的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。
RF線圏陣列可包含與多個(gè)RF線圏選擇性耦合的電源，使得可以在每次可激勵(lì)至多一個(gè)RF線圏，并且可包含用于將RF線圏迅速切換到電源的編程控制器。作為替代方案，RF線圏陣列可以是具有受控相位和功率的多個(gè)陣列元件，使得多個(gè)元件被同時(shí)供電，以產(chǎn)生單一B1場。在一些實(shí)施例中，對(duì)于發(fā)射和檢測均使用RF線圏陣列的相同的n個(gè)Bl場中的一個(gè)或多個(gè)。
雖然在原理上可以使用任意的Bl場以選擇性地在給定點(diǎn)上在k空間加權(quán)函數(shù)上沉積能量，并且在某些情況下可實(shí)際上優(yōu)選在樣品體積上振幅不均勻的場，但應(yīng)理解，可優(yōu)選通過使用n個(gè)Bl場中的一個(gè)或多個(gè)施加小翻轉(zhuǎn)角脈沖。這可減少所需要的線圏的數(shù)量，或者降低線圏元件的編程的復(fù)雜性。如果多個(gè)Bl場在k空間加權(quán)函數(shù)上具有不同的點(diǎn)，那么它還可減少在k空間加權(quán)函數(shù)上沉積給定數(shù)量的激勵(lì)點(diǎn)所需要的脈沖串(pulse train )的長度。
可以在兩個(gè)階段中施加重聚焦脈沖用n個(gè)Bl場發(fā)射的重聚焦脈沖單調(diào)地移動(dòng)k空間加權(quán)函數(shù)以使其離開k空間的原點(diǎn)的擴(kuò)展階段(spreading phase );和隨后的k空間加權(quán)函數(shù)單調(diào)地向k空間的原點(diǎn)移動(dòng)的重定中心階段(recentering phase)。重定中心階段將k-空間加權(quán)函數(shù)自然向原點(diǎn)移動(dòng)擴(kuò)展階段移出的距離的一半，使得k空間加權(quán)函數(shù)以原點(diǎn)為中心。
各重聚焦步進(jìn)關(guān)于用于重聚焦的Bl場的k空間焦點(diǎn)翻轉(zhuǎn)k空間加權(quán)函數(shù)?？梢栽趦蓚€(gè)連續(xù)重聚焦脈沖之間的各間隔中用n個(gè)Bl場中的每一個(gè)發(fā)射至多 一個(gè)小翻轉(zhuǎn)角脈沖，以提供無冗余的能量沉積。雖然可以在任何其它間隔中使用Bl場，但是，為了避免冗余的能量沉積，可僅在緊挨著重聚焦脈沖或前或后、但不是前和后的間隔中使用用于重聚焦的Bl場。
8如果各重聚焦步進(jìn)將k空間跡線移動(dòng)到先前未訪問的k空間管區(qū)中，那么將不出現(xiàn)冗余的能量沉積。如果在單調(diào)向外或向內(nèi)的一組步進(jìn)中，采取的步進(jìn)是最大的，那么各步將k空間移動(dòng)到先前未訪問的k空間。自然，向內(nèi)的軌道(trajectory)必須遵循向外的軌道，因此，在大多數(shù)的情況下，將k空間加權(quán)函數(shù)翻轉(zhuǎn)回到在相同的回波串中訪問的先前的點(diǎn)，因此， 一些或所有的點(diǎn)可能不是唯一的。
原理上，由于將導(dǎo)致能量的簡單疊加，因此，沒有在加權(quán)函數(shù)中避免能量的冗余沉積的需要。給定重聚焦脈沖的數(shù)量和用于小翻轉(zhuǎn)角脈沖的B1場，存在有效數(shù)目的沉積點(diǎn)，并且這可以被優(yōu)化。
對(duì)于成像的每個(gè)方向，可優(yōu)選限定至少2個(gè)B1場的各組。至少2個(gè)Bl場的每個(gè)組優(yōu)選具有共線的k空間焦點(diǎn)。在某些實(shí)施例中，優(yōu)選具有穿過k空間焦點(diǎn)并且還穿過k空間的原點(diǎn)(或接收線圏的k空間中心)的線。恒定相位B1場(即，零相位梯度)可以是多組B1場中的每一組的成員?？蓛?yōu)選使用沿編碼方向分別具有g(shù)。/mm和-g。/mm相位梯度的兩個(gè)Bl場，原因是這種線圏是對(duì)稱的，因此兩者可被設(shè)計(jì)和制造為具有相同的公差和效率，并且，原因是2g梯度差提供比當(dāng)對(duì)于高分辨率k空間遍歷使用Bl場時(shí)有用的替代方案大的步長。
編碼方向可優(yōu)選為正交的和/或線性的。當(dāng)然，根據(jù)可用相位梯度線圏實(shí)現(xiàn)的希望的樣品體積的任何坐標(biāo)，可以使用徑向和方位或其它弓形編碼方向。
如果編碼方向是線性的并且空間選擇是由與線性編碼方向正交的平行平面劃界的至少一個(gè)層面或其它區(qū)域的空間選擇，那么，在擴(kuò)展階段和重定中心階段中的至少一個(gè)中，施加小翻轉(zhuǎn)角脈沖序列可包含在后跟一個(gè)或多個(gè)小翻轉(zhuǎn)角脈沖的一個(gè)或多個(gè)重聚焦脈沖的重復(fù)圖案中施加n個(gè)Bl場，該圖案具有2個(gè)連續(xù)重聚焦脈沖的周期。例如，可在連續(xù)重聚焦脈沖之間存在固定數(shù)量的小翻轉(zhuǎn)角脈沖。除了用于產(chǎn)生最后的重聚焦脈沖的Bl場以外，如果重聚焦脈沖序列在各步中給予至少兩個(gè)Bl場中的每一個(gè)k空間加權(quán)函數(shù)的不同部分，那么固定數(shù)量可優(yōu)選在小于1個(gè)的組中為至少兩個(gè)Bl場的數(shù)量。在重定中心階段中，k空間行走(walk)可以與在擴(kuò)展階段中采取的不同，以給予至少兩個(gè)B1場k空間加權(quán)函數(shù)上的新點(diǎn)，使得在重定中心階段中施加小傾斜角脈沖提高k空間加權(quán)函數(shù)上的點(diǎn)的密度?？梢栽谛凶哐刂c線性編碼方向傾斜的路徑時(shí)或者在擴(kuò)展階段和重聚焦階段之間采取更小的步進(jìn)時(shí)執(zhí)行這一點(diǎn)。
雖然原理上可以使用任何用于單步調(diào)試(step through) k空間的方法，但實(shí)際上對(duì)于k空間遍歷和k空間加權(quán)函數(shù)中的能量沉積使用相同的Bl場。也可對(duì)于在產(chǎn)生希望的k空間加權(quán)函數(shù)之后的讀出過程中對(duì)于k空間遍歷并且還對(duì)于讀出使用它們。由此有利地可僅通過使用靜止磁體和RF Bl場陣列執(zhí)行空間選擇MRI。使用用于激發(fā)和重聚焦的單獨(dú)的線圏或多個(gè)線圏也是有益的。激發(fā)線圏的振幅可以在樣品體積上是局部(local)的或非均勻的。
還能夠交錯(cuò)激發(fā)步驟，其中用于激發(fā)的空間選擇區(qū)域是樣品體積的分開區(qū)域(disjoint region)。這允許在完成+>馳(relaxation)之前加速多個(gè)層面的獲取或其它空間選擇。
在以下的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的其它特征將被說明并將變得明顯。


為了能夠更清楚地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參照附圖作為例子詳細(xì)說明
其實(shí)施例，其中
圖la-c是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的設(shè)備的示意圖2是適于產(chǎn)生相位分布Bl場的RF發(fā)射器陣列的示意圖3是適于產(chǎn)生相位分布Bl場的螺旋鳥籠式(spiral birdcage)
RF發(fā)射器陣列的圖像；
圖4a是能夠沿兩個(gè)正交方向產(chǎn)生相位梯度場的2D RF發(fā)射陣列
的示意圖4b是利用被通電以分別產(chǎn)生沿x方向產(chǎn)生相位梯度的同向和異向電流的多對(duì)回路的RF發(fā)射陣列設(shè)計(jì)的示意圖4c是利用被通電以分別產(chǎn)生沿y方向產(chǎn)生相位梯度的同向和異向電流的多對(duì)回路的RF發(fā)射陣列設(shè)計(jì)的示意圖4d是用于2D空間編碼的發(fā)射陣列的圖像，該發(fā)射陣列適于通 過使用螺旋鳥籠式陣列元件以及用于同向和異向電流的多對(duì)回路沿z 方向(垂直)和x方向產(chǎn)生相位梯度。
圖5a是用于層面選擇的脈沖序列的示意圖5b是在擴(kuò)展階段中使用圖5a所示的最大k空間步進(jìn)(stepping)
的k空間加權(quán)函數(shù)的示意圖，能量的沉積來自均勻場；
圖5c是根據(jù)圖5a的脈沖序列方案的脈沖序列的顯式列表；
圖5d g是特別顧及橫向和縱向磁化的大小及相位和翻轉(zhuǎn)角的層 面選擇模擬的理想和實(shí)際結(jié)果的示圖6a、b示意性地示出具有3個(gè)Bl場的1D激發(fā)脈沖串和通過使 用激發(fā)脈沖串產(chǎn)生的k空間加權(quán)函數(shù)；
圖7示意性地示出通過使用具有2個(gè)Bl場的1D激發(fā)脈沖串產(chǎn)生 的k空間加權(quán)函數(shù)；
圖8示意性地示出通過使用具有含共線、非均勻分開的k空間焦 點(diǎn)的3個(gè)B1場的1D激發(fā)脈沖串產(chǎn)生的k空間加權(quán)函數(shù)；
圖9a、圖9b是表示通過調(diào)制3半周(lobe)正弦函數(shù)進(jìn)行的層 面寬度選擇和空間偏移的層面選擇的測量結(jié)果；
圖9c、圖9d是表示使用常規(guī)的梯度場的1D模擬獲取和2D模擬 獲取中的多層面交錯(cuò)獲取(multi-slice interleaved acquisition )的才莫擬 多層面實(shí)驗(yàn)的圖像輸出；
圖9e是表示具有更加清楚的能量沉積點(diǎn)的改進(jìn)k空間跡線混疊 (aliasing )的模擬圖像輸出;
圖10示意性地示出ID k空間的軸上(on-axis)遍歷，與在kx 和ky方向之間的傾角上激發(fā)層面所需要的傾斜k空間線相比，該軸 上遍歷后跟前面的激發(fā)脈沖串；
圖11是5個(gè)線圏的k空間焦點(diǎn)的示意性圖例，表示k空間中的 多對(duì)步進(jìn)如何影響在k空間加權(quán)函數(shù)上沉積的任何能量點(diǎn)；
圖12a、圖12b、圖12c是沿斜線在2D中產(chǎn)生的三個(gè)示例性k空間加權(quán)函數(shù)；
圖12d是選擇通過使用圖12b、12c的重聚焦步進(jìn)給出的不同的小 翻轉(zhuǎn)角脈沖如何允許在不同線的范圍上沉積能量的示意圖13a、圖13b是在2D中產(chǎn)生以覆蓋允許沿兩個(gè)維度的激發(fā)空間 局部化的矩形區(qū)域的兩個(gè)示例性k空間加權(quán)函數(shù)；
圖14是展示在用于產(chǎn)生層面選擇和k空間遍歷的整個(gè)樣品體積上 具有非線性相位分布的Bl場的適用性的模擬示意圖15是表示可如何在沒有具有線性相位分布的各單個(gè)場的情況 下產(chǎn)生沿1軸的2個(gè)場之間的線性相位差的示意圖；以及
圖16是表示可通過使用在使用多層面選擇的樣品體積上即不是 相位梯度也不是均勻振幅的Bl場施加小翻轉(zhuǎn)角脈沖的模擬。
具體實(shí)施例方式
在此，在MRI處理中提供用于層面選擇的方法，該方法包含通過 添加在用于相對(duì)于用于根據(jù)希望的k空間加權(quán)函數(shù)沉積能量的一個(gè)或 多個(gè)Bl場移動(dòng)k空間加權(quán)函數(shù)的重聚焦脈沖之間散布的低翻轉(zhuǎn)角RF 脈沖控制發(fā)射陣列。低翻轉(zhuǎn)角脈沖沉積能量，使得如果相位編碼方向 為將樣品體積坐標(biāo)化的線性軸并且Bl場具有線性相位梯度，那么例 如通過傅立葉變換，由k空間加權(quán)函數(shù)中的低翻轉(zhuǎn)角脈沖描繪的包絡(luò) 線與樣品體積的希望的空間激發(fā)區(qū)域有關(guān)。
在此，使用數(shù)學(xué)理想化的術(shù)語來表示場的取向和性能(恒定的、 線性、均勻的)以及用于產(chǎn)生它們的線圏或元件陣列。本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以理解，在實(shí)施例的上下文中，任何理想化意圖在于傳達(dá)對(duì)得益 于術(shù)語的理想化的合理范圍或近似。
圖la是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的MRI設(shè)備10的示意圖。MRI設(shè) 備10包含用于從MRI設(shè)備10的樣品體積14內(nèi)的物體產(chǎn)生磁化信號(hào) 的靜止磁體12。在該實(shí)施例中，不需要梯度線圏或相關(guān)的電子器件， 并且包含兩個(gè)發(fā)射線圏元件18 (Tx線圏A和Tx線圏B)的單一RF 發(fā)射器陣列16通過雙向開關(guān)22選擇性地與電源20耦合。雙向開關(guān)22適于從電源20向Tx線圈A或Tx線圏B傳送RF脈沖，該Tx線 圏A或Tx線圏B如下面進(jìn)一步"i兌明的那樣產(chǎn)生需要的Bl場Bla和 Blb。雖然可同樣使用其它的檢測方案，包含使用由Tx線圏A、 B18 產(chǎn)生的相同的Bl場的那些檢測方案，但是，作為測量來自物體的響 應(yīng)/回波的檢測手段的例子，對(duì)于信號(hào)接收示出M通道接收相控陣列 (phased array ) 24。
圖lb是本發(fā)明的替代性實(shí)施例。所示的MRI設(shè)備30與圖la的 不同之處在于包含常規(guī)的梯度線圏31和相關(guān)的電子器件32,并且在 于RF發(fā)射器陣列16的構(gòu)成。MRI設(shè)備30與MRI設(shè)備10相同的特 征不再說明。在替代磁場梯度脈沖中的一些的發(fā)射TRAE實(shí)施例中， 與本發(fā)明結(jié)合使用常規(guī)的梯度線圏31會(huì)是有利的。例如，可對(duì)于沿一 個(gè)空間方向進(jìn)行空間編碼使用發(fā)射TRASE實(shí)施例，并且，可沿另一 空間方向使用常規(guī)的磁場梯度編碼。作為替代方案，可對(duì)于層面選擇 執(zhí)行TRACE編碼，并且可對(duì)于讀出(read out )使用常規(guī)的梯度振幅 磁場。
圖lb所示的RF發(fā)射器陣列16包含具有許多空間配置的發(fā)射元 件的多通道發(fā)射器34，并且對(duì)于其各元件，相應(yīng)的RF電源36被獨(dú) 立耦合。各元件接收相位和大小被獨(dú)立控制的RF脈沖，使得由經(jīng)受 單獨(dú)相位和振幅調(diào)整的RF脈沖的元件產(chǎn)生的場的迭加在樣品體積14 內(nèi)產(chǎn)生希望的Bla或Blb。自然，需要控制和定時(shí)信號(hào)以實(shí)現(xiàn)RF脈沖 的并行調(diào)制，并且可以以現(xiàn)有技術(shù)已知的方式使RF脈沖成形。在該 實(shí)施例中，通過改變對(duì)于Tx陣列的元件施加的RF發(fā)射信號(hào)的相位和 大小產(chǎn)生Bla或BU場。
在本實(shí)施例中，可例如通過使元件與接收器通道和相應(yīng)的RF電 源切換耦合來對(duì)于發(fā)射和接收使用相同的元件，或者，可如所示的那 樣對(duì)于發(fā)射和接收使用單獨(dú)的元件。
圖lc是根據(jù)本發(fā)明另 一 實(shí)施例的MRI設(shè)備40的示意圖，其中多 通道發(fā)射(Tx)相控陣列34經(jīng)由相位和大小可控的RF信號(hào)分離器 42-皮單一RF電源41驅(qū)動(dòng)，以交替產(chǎn)生需要的Bla或BU場。本實(shí)施例的其余部分與圖lb相同，并且將不再說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理 解，RF電源的數(shù)量和發(fā)射陣列的元件可根據(jù)系統(tǒng)需要改變，并且存 在用于使一個(gè)或多個(gè)RF電源與兩個(gè)或更多個(gè)發(fā)射陣列元件互連的大 量的等效電子控制機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)。
雖然以上的例子表示多通道接收相控陣列，但應(yīng)理解，在簡化的 實(shí)施例中，可以使用單一通道接收器，并且使用用于接收的多個(gè)不同 相位分布BI場會(huì)是有利的。
發(fā)射線圏陣列
可以以幾種方式產(chǎn)生穿過樣品體積并具有特定相位分布和均勻振 幅的Bl場。 一般地，可以使用在圖lb、圖lc中的任一個(gè)中示意性地 示出的多發(fā)射器34，其中RF脈沖在相同的時(shí)間被發(fā)射到陣列的多個(gè) 或所有元件中，但是向各陣列元件傳送的RF信號(hào)振幅和相位被獨(dú)立 控制，使得單純?yōu)閺母麝嚵性a(chǎn)生的各單個(gè)場的迭加的所得到的Bl 場(假定沒有線圏耦合)是諸如Bla的希望的場。對(duì)于下一重聚焦脈 沖，向各元件傳送的RF傳送信號(hào)的振幅和相位被調(diào)整，使得所得到 的由Tx陣列產(chǎn)生的總場現(xiàn)在是BU場。
圖2是可被用于沿標(biāo)為相位編碼方向52的特定線產(chǎn)生特定的Bi 場相位分布的8元件陣列50的例子的示意圖。如果示出的陣列的所有 元件具有基本上類似的電氣性能并且通過具有特定振幅和相位的普通 RF電壓被驅(qū)動(dòng)，那么會(huì)分別沿編碼方向在不同的空間區(qū)域上產(chǎn)生具 有相同振幅和相位的場。對(duì)于元件中的任一個(gè)改變?cè)撌┘与妷旱南辔?導(dǎo)致該元件的Bl場相對(duì)于其它的Bl場具有例如相對(duì)于B0方向以順 時(shí)針或逆時(shí)針方式旋轉(zhuǎn)的不同的相位。因此，通過用相對(duì)于沿編碼方 向移動(dòng)的先前的元件電壓順時(shí)針偏移tt/4的電壓相位，對(duì)于各單個(gè)元 件施加RF電壓，最后的元件相對(duì)于第一元件會(huì)產(chǎn)生具有2tt順時(shí)針相 位的B1場。當(dāng)以這種方式驅(qū)動(dòng)時(shí)，得到的迭加Bl場會(huì)沿編碼方向具 有以零開始并且達(dá)到2;r的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的相位。如果改變對(duì)于各元件施 加的電壓相位以^使以逆時(shí)針方式產(chǎn)生連續(xù)的；r/4偏移，那么得到的Bl場現(xiàn)在會(huì)沿編碼方向具有以零開始并且達(dá)到2tt的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的相位。 因此，如果第一B1場(Bla)具有+2;r相位梯度并且笫二Bl場(Blb ) 具有-2;t相位梯度，那么通過交替Bla和Blb脈沖產(chǎn)生陣列長度上的4tt 的差值。
圖3A表示二元件陣列60,其中各元件62、 64具有物理幾何尺寸 和導(dǎo)體布局，使得當(dāng)對(duì)于任意元件傳送RF脈沖時(shí)，元件分別固有地 產(chǎn)生所需要的BL或BU場的相位分布。例如，在二元件陣列60中， 第一元件62包括沿其+2;r軸具有順時(shí)針纏繞的第一螺旋鳥籠式線圏， 這導(dǎo)致具有+7t的線性Bla相位分布的基本上均勻的振幅場區(qū)域68，而 第二元件64包括沿其-2;r軸具有逆時(shí)針纏繞的第二螺旋鳥籠式線圈，
這導(dǎo)致具有-;r的線性Blb相位區(qū)域分布的基本上均勻的振幅場區(qū)域。
圖3B畫出隨陣列60內(nèi)的軸向位置而變的兩個(gè)鳥籠式線圏元件 62、 64的相位梯度(在右邊縱軸上列出相位的度數(shù))，以及隨軸向位 置而變的線圏內(nèi)的場振幅的均勻性(左邊縱軸表示dB損失)。注意， 至少在5 20cm的范圍內(nèi)損失是基本上均勻的(-48 -52dB)，并且該 范圍內(nèi)的基本上呈線性的相位梯度分別改變約180和-180度。
圖4a是用于在通過向各元件傳送的受控選擇RF脈沖激勵(lì)時(shí)在樣 品體積上產(chǎn)生恒定振幅和線性相位分布的兩個(gè)Bl場的2元件陣列80 的示意圖。對(duì)于相應(yīng)元件傳送兩組不同的RF脈沖，這些RF脈沖具 有選擇的振幅、相位和波形，使得實(shí)現(xiàn)特定的相位分布。
圖4b、圖4c是在通過向各元件傳送的受控選擇RF脈沖激勵(lì)使 得可實(shí)現(xiàn)受控的相位分布時(shí)，沿樣品體積的x方向(圖4b)和y方向 (圖4c)產(chǎn)生恒定振幅和線性相位分布的Bl場的4元件陣列的示意 圖。4元件陣列包含兩對(duì)線圏，這些成對(duì)的線圏相互平行并相對(duì)，使 得在其間具有樣品體積。兩個(gè)對(duì)的平行面相互正交以圍住樣品體積。
其中的一對(duì)(稱為Helmholtz (赫爾姆霍茨)對(duì))具有被驅(qū)動(dòng)使 得電流沿與4皮此相同的方向流動(dòng)的線圏(同向旋轉(zhuǎn)線圏(co-rotating coil))。在另一對(duì)(Maxwell (麥克斯韋)對(duì))中，具有被驅(qū)動(dòng)使得 電流沿相反方向流動(dòng)的線圏(異向旋轉(zhuǎn)線圏(counter-rotating coils))。
15在提出的實(shí)施例中，Helmholtz對(duì)具有3圏，而Maxwell對(duì)具有 l圏，使得對(duì)于均分給各對(duì)的電力，Helmholtz Bl場的大小將強(qiáng)約三 倍，當(dāng)與Maxwell對(duì)Bl場組合時(shí)，該Helmholtz Bl場大小將產(chǎn)生基 本上均勻的振幅相位梯度場。
可以理解，可對(duì)于相應(yīng)對(duì)傳送不同的兩組RF脈沖，這些RF脈 沖具有選擇的振幅、相位和波形，使得可以實(shí)現(xiàn)特定的相位分布，并 且，可對(duì)于各線圏供給4種不同的RF脈沖。這可允許對(duì)于x和y編 碼以及對(duì)于對(duì)0相位梯度場編碼使用相同的線圈。
圖4d是用于2D成像的Tx陣列線圏的圖#>，該Tx陣列線圏包
含用于Z方向相位編碼(垂直)的+27C和-27t螺旋鳥籠式線圈和同向旋
轉(zhuǎn)的3圏回路對(duì)以及異向旋轉(zhuǎn)的單圏回路對(duì)，當(dāng)在并聯(lián)使用中凈皮通電 時(shí)(在這種情況下，單一的發(fā)射器具有電力分離器)，這些線圏沿x 方向產(chǎn)生兩個(gè)更大的相位梯度(+3/4tt和-3/4tt )。通過如圖4b所示的 那樣僅對(duì)陣列的同向旋轉(zhuǎn)電流Helmholtz場部分通電，還實(shí)現(xiàn)具有零 相位梯度的第五場(稱為均勻場)。
在基于傅立葉的MRI中，圖像變換核心是包含變量k和r(位置) 的復(fù)指數(shù)。由此，核心中的相位項(xiàng)取決于位置。由于磁化還關(guān)于B0 磁場進(jìn)動(dòng)(precess)，其中橫向磁化在橫切B0場方向的平面中的相 位角取決于進(jìn)動(dòng)頻率，因此這很好適于MRI。在標(biāo)準(zhǔn)MRI編碼中， 使用隨沿編碼方向的位置呈線性的振幅梯度磁場。因此，橫向磁化的 相位將對(duì)于沿梯度編碼方向的位置具有線性依賴性。在TRASE MRI 方法中，使用具有隨編碼方向的位置線性改變的相位的至少一個(gè)Bl 場。雖然線性變換是已知的，但是如果Bl場的相位分布隨沿編碼方 向的位置不是線性的，那么可進(jìn)行校正以重新構(gòu)建。作為替代方案， 可通過使用需要Bl場的相位分布的子波變換實(shí)現(xiàn)完全不同的圖像變 換以滿足使用的特定子波變換的相位基本需要。
Bl場相位分布
在MRI靜止磁體的樣品體積內(nèi)的物體內(nèi)，樣品的激發(fā)將導(dǎo)致核子關(guān)于B0場進(jìn)動(dòng)，其中進(jìn)動(dòng)的頻率與B0場強(qiáng)度成比例。因此，對(duì)于均 勻的B0場，在沒有任何磁場振幅梯度的情況下，來自不同空間位置 的磁化信號(hào)貢獻(xiàn)的相位是恒定的。為了在常規(guī)的MRI中提供空間編 碼，使得不同空間位置上的該橫向磁化信號(hào)的相位取決于沿選擇的編 碼方向的空間位置。由對(duì)于進(jìn)動(dòng)橫向磁化敏感的檢測線圏接收的信號(hào) 如下
關(guān)注的未知量是與橫向磁化Mxy (r)成比例的特定位置上的原子 密度，并且可通過使用傅立葉變換計(jì)算它。在典型的傅立葉編碼MRI 中，通過使用用于隨距離線性改變進(jìn)動(dòng)頻率的磁場梯度完成這一點(diǎn)， 使得沿編碼方向的相位變化可被描述為磁化在不同位置上的橫向平面 中的方位4t轉(zhuǎn)(azimuthal rotation )，該方位旋轉(zhuǎn)一般是在編碼方向 上橫向磁化信號(hào)在不同位置上的相位角的線性變化。因此，在編碼方 向上，磁化相位沿該編碼方向相對(duì)于基準(zhǔn)位置上的相位遵從圓形/方位 旋轉(zhuǎn)。對(duì)于固定的時(shí)間T,隨著多次施加振幅的梯度脈沖"AG,在施 加恒定梯度(頻率編碼)或替代性使用相位編碼的同時(shí)，隨等時(shí)間步 幅，可以等步長Ak進(jìn)行k空間遍歷。在該相位編碼技術(shù)中，k空間中 的信號(hào)由下式給出
基于傅立葉的TRAE方法的目的是，在不使用B0場的變化的情 況下(即，沒有磁場梯度)，產(chǎn)生隨位置而變的等效磁化相位。其實(shí) 現(xiàn)方法可以是，施加激發(fā)和重聚焦脈沖以產(chǎn)生具有Bl場的相位的Bl 場，該Bl場具有沿由于施加的磁場梯度的一個(gè)這種脈沖而使磁化會(huì) 具有的編碼方向(即沿樣品體積坐標(biāo)的坐標(biāo)方向)隨位置而變的不同 相位。
需要沿編碼方向具有與第一 Bl場不同的相位梯度的空間分布的 第二B1場。這意味著，對(duì)于兩個(gè)B1場中的任一個(gè)來說，只要另一個(gè) 具有相位分布，那么會(huì)沿編碼方向具有恒定的相位分布，使得對(duì)于沿 空間編碼方向的不同位置，相位在橫向平面中偏移或旋轉(zhuǎn)。對(duì)于該技術(shù)來說，重要的是相位差梯度。
示意性地沿一維(圖la、 lb、 lc)表示這些Bl場中的每一個(gè)的 示例性空間相位分布，這些空間相位分布是線性的，從而產(chǎn)生恒定的 梯度場并由此限定樣品體積的坐標(biāo)方向(笛卡爾軸)。雖然在這里說 明的例子中編碼方向是線性軸，但是可以理解，與樣品體積的不同坐 標(biāo)對(duì)應(yīng)的徑向或方位軸同樣可能引起編碼方向。兩個(gè)Bl場沿相同坐 標(biāo)方向(沿符號(hào)相反的同一軸)均具有相位梯度場，因此，沿坐標(biāo)方 向的相位梯度場之間的差被均勻限定。在本例子中，樣品體積上的這 些相位分布中的差等于7T。因而，所需要的各B1場必須具有以下形式<formula>formula see original document page 18</formula>
其中作為沿編碼方向的位置的函數(shù)的大小是基本上恒定的，但是場的 相位在空間上改變，使得橫向相位角隨沿空間編碼方向的位置線性改 變。在2008年5月1日提交的發(fā)明名稱為METHOD FOR RADIO-FREQUENCY NUCLEAR MAGNETIC RESONANACE IMAGING的申請(qǐng)人的共同未決的申請(qǐng)中，可以找到關(guān)于Bl場和其 產(chǎn)生方法的進(jìn)一步的討論，在此加入其內(nèi)容作為參考。
選擇性空間激發(fā)
在TRASE MRI中利用的優(yōu)點(diǎn)是能量沉積的持續(xù)性，該持續(xù)性使 得能夠?qū)崿F(xiàn)相位累積，以允許k空間加權(quán)函數(shù)移動(dòng)在重聚焦脈沖之間 的先前間隔中沉積的能量，這些重聚焦脈沖相對(duì)于用于重聚焦的Bl 場的k空間焦點(diǎn)翻轉(zhuǎn)k空間加權(quán)函數(shù)。這允許可用于實(shí)現(xiàn)由可用步進(jìn) 數(shù)量限定的空間選擇的k空間加權(quán)函數(shù)清晰度和分辨率以及Bl場的 相位梯度的差值(步長)的步進(jìn)的累積通過用最小步長(FOV)覆 蓋最大面積的k空間(高分辨率)，提供k空間加權(quán)函數(shù)和視場(FOV) 的最佳清晰度。給定在單一射擊(shot)內(nèi)允許有限數(shù)量的步長，可 通過增加步長提供較高的k空間加權(quán)函數(shù)的清晰度(較高的空間分辨 率)但較低的FOV。 一般地，希望均勻的k空間覆蓋，使得存在很好 定義的視場。通過控制發(fā)射陣列以添加在重聚焦脈沖之間散布的低翻轉(zhuǎn)角RF脈沖，可以累積可用于選擇性激發(fā)樣品體積內(nèi)的區(qū)域的k空間加權(quán)函數(shù)中的沉積能量。k空間加權(quán)函數(shù)中的沉積能量的密度與視場內(nèi)的混疊偽影(aliasing artifact)成正比。
使用2個(gè)Bl場和均勻場的ID選擇性激發(fā)脈沖串
選擇性激發(fā)脈沖串是具有位于重聚焦脈沖之間的添加脈沖的重聚焦脈沖串。這些添加脈沖將單獨(dú)地具有低翻轉(zhuǎn)角。本發(fā)明的第一裝置包含靜止磁體，并且，對(duì)于單一維度，具有相反的線性相位梯度的一對(duì)Bl場以及具有均勻相位的RFB1場。
圖5a示意性地示出使用該裝置的截短lD脈沖序列。截短的脈沖序列包含在各間隔中通過一個(gè)小翻轉(zhuǎn)角脈沖散布的交替的Bla和Blb重聚焦脈沖。通過使用均勻(零)梯度場產(chǎn)生小翻轉(zhuǎn)角脈沖。圖5a表示示意性地具有[低翻轉(zhuǎn)角脈沖1-重聚焦脈沖A-低翻轉(zhuǎn)角脈沖2-重聚焦脈沖B-等等]的重復(fù)圖案的脈沖序列。
圖5b示意性地示出圖5a的實(shí)施例中的連續(xù)能量沉積。自旋相位累積由在用關(guān)于A和B的重聚焦脈沖(即，Bla和BU的k空間焦點(diǎn))反映的步進(jìn)Pi中沉積的能量表示，由此，通過第三重聚焦，(第4個(gè)小翻轉(zhuǎn)角脈沖)通過第一小翻轉(zhuǎn)角脈沖沉積的能量將移動(dòng)到6倍于A(或B)到原點(diǎn)的距離的位置6。這是非自然短脈沖串，但是表明在激發(fā)序列的初始擴(kuò)展階段中如何出現(xiàn)隨k空間加權(quán)函數(shù)的各k空間點(diǎn)上的能量沉積的k空間遍歷。應(yīng)注意，k空間加權(quán)函數(shù)點(diǎn)的數(shù)量隨在各重聚焦步進(jìn)之間插入的各小翻轉(zhuǎn)角脈沖增長。脈沖串中的隨后脈沖遵從相同的圖案。使用'A，發(fā)射場的重聚焦脈沖的效果是關(guān)于標(biāo)有'A，的線上的軸上點(diǎn)將自旋重聚焦，并且對(duì)于'B，，情況類似。
圖5c是詳細(xì)列出用于圖5b所示的激發(fā)過程的模擬的脈沖序列的表格。它包含29個(gè)交錯(cuò)的小翻轉(zhuǎn)角脈沖10和14對(duì)180度重聚焦脈沖3、 4 (脈沖1~57)，之后僅是7對(duì)交替的重聚焦脈沖58-71 (使用倒轉(zhuǎn)圖案-BA)系列，以在原點(diǎn)上使k空間加權(quán)函數(shù)回到中心，這導(dǎo)致在激發(fā)的層面上重新調(diào)整相位。應(yīng)當(dāng)注意，各點(diǎn)上的小翻轉(zhuǎn)角脈沖具有不同的振幅和符號(hào)，以將在k空間加權(quán)函數(shù)上沉積的能量調(diào)制為用
這些離散的點(diǎn)近似正弦波形。另夕卜，由于180度脈沖的相位反轉(zhuǎn)效果，因此必須逆轉(zhuǎn)交替的小翻轉(zhuǎn)角脈沖的相位。
圖5d表示用于層面選擇的目標(biāo)(設(shè)計(jì))輪廓。它近似地為正弦激發(fā)包絡(luò)線的傅立葉變換?？赏ㄟ^控制波形的形狀(即，小翻轉(zhuǎn)角脈沖的振幅和相位)選擇層面輪廓(厚度)和層面偏移。正弦(sin ( x) /x)函數(shù)的傅立葉變換是矩形函數(shù)。正弦波形的寬度與層面寬度成反比。在標(biāo)有"MTZ，，的所有曲線上，跡線1是橫向磁化(Mxy)的大小，而跡線2是縱向磁化(Mz)。
圖5e表示模擬的層面選擇結(jié)果。這與指示該方法是成功的目標(biāo)響應(yīng)類似(但不完全相同)。作為在圖5e的邊緣激發(fā)的額外層面，混疊也是可見的。
圖5f表示導(dǎo)致層面偏移的模擬層面選擇。除了各小翻轉(zhuǎn)角脈沖的相位而不是大小被修改為k空間內(nèi)的位置的線性函數(shù)以外，脈沖的列表與圖5c所示的相同。因此，標(biāo)題為軟脈沖波形相位的列中的各條目相對(duì)于前一行的值增加固定的角度。這構(gòu)成具有3000Hz的相應(yīng)傅立葉響應(yīng)(即，在頻域中)的復(fù)相偏移。這與樣品體積的空間激發(fā)中的層面偏移對(duì)應(yīng)。注意，層面輪廓事實(shí)上不是如期望的那樣偏移。還應(yīng)注意，混疊的層面?zhèn)斡芭c中心層面一起移動(dòng)。在標(biāo)有"FP"的曲線中，跡線l是實(shí)現(xiàn)的翻轉(zhuǎn)角，跡線2是相位。
實(shí)現(xiàn)層面偏移的替代性方式("第2層面偏移方法")是，修改序列中的所有脈沖的相位，包括激發(fā)和重聚焦。對(duì)于各相位梯度場(A、B)的脈沖被施加相應(yīng)相位(A、 的1D實(shí)驗(yàn)，我們可識(shí)別兩個(gè)場之間的相位差為零的空間中的明確的點(diǎn)，該點(diǎn)被稱為(任意地)視場的中心(或默認(rèn)中心層面位置)r0，該r0由條件27ck1B'r0+^=27ik1/4.r0+A給出，因此，r(p(^-^)/27i(k『kL4)。
除了代替簡單正方形重聚焦脈沖使用復(fù)合重聚焦脈沖(90x-180y-90x)以外，圖5g表示在圖5c中列出的實(shí)驗(yàn)的模擬輸出。模擬輸出表明改進(jìn)的性能。
可通過該方法實(shí)現(xiàn)許多成形的射頻脈沖類型(Bernstein 2004,第2章)。這些脈沖形狀包含矩形脈沖、正弦脈沖、高斯脈沖、SLR脈沖和可變速率脈沖。它們還包含所有脈沖類型激發(fā)、反轉(zhuǎn)、重聚焦
(Handbook of MRI Pulse Sequences - Bernstein 2004，第3章)。它還包含空間射頻脈沖(Bernstein第5章)，包含多維度脈沖、Ramp
(TONE)脈沖、空間飽和脈沖和標(biāo)記(tagging)脈沖。它還包含絕熱激發(fā)(adiabatic excitation)、反轉(zhuǎn)和重聚焦脈沖(Bernstein第6章)。
減少或消除層面選擇中的混疊效應(yīng)的方法
Bla場和Blb場均在樣品體積中的視場(FOV)的相反側(cè)之間具有相位差。該相位差被稱為FOV上的總相位變化。如果Bla和Blb的總相位變化之間的差值是至多為Ti，那么如由每次射擊的FOV(FOVsh。t)表示的那樣，可以在不校正混疊效應(yīng)的條件下在單一射擊中對(duì)樣品體積中的物體進(jìn)行空間編碼?；殳B是公知的導(dǎo)致圖像偽影的
現(xiàn)象。使用具有大于7t的差值的相位梯度的層面選擇可導(dǎo)致混疊(參
見圖lle、圖llf、圖llg)-即，添加的不希望的選擇層面。當(dāng)在Bla和Blb之間的總相位變化中使用大于TT的差值時(shí)，可以使用許多方法來避免或消除該混疊。
抗混疊的一種方法使用兩個(gè)回波串(也被稱為"射擊")，使得僅有兩個(gè)不同的Tx(Bl)相位梯度場Bla和BU在長度X上表現(xiàn)出(|)的相位纏繞差(plase twist differnce )。通過連續(xù)用諸如下式的兩個(gè)Bl場中的每一個(gè)施加重聚焦脈沖，沿該相位差的方向的完整的k空間遍歷是可能的(對(duì)于1-D):
1. ( A激發(fā))ABAB…(卯1)-180、180、180、1802或
2. ( B激發(fā))BABA…(9()2)-1802-180、1802-1801或...
21其中可以用任意的線圏施加小翻轉(zhuǎn)角脈沖，但是如果用與第一 (180度)重聚焦脈沖相同的線圏完成(90度)總激發(fā)，那么效果會(huì)很好。通過施加在以上的(1.)中給出的脈沖序列、然后施加以上的脈沖序列(2.)并將數(shù)據(jù)組合在一起，F(xiàn)OV (在第2次射擊之后)將為僅施加兩個(gè)脈沖序列中的一個(gè)的情況的兩倍。
使用TRASE的空間分辨率受限于單步調(diào)試(st印through) k空間的兩個(gè)相位梯度(Gl )之間的差值和在單一射擊中收集的回波數(shù)量，并因此最終受限于橫向磁化的有效橫向衰減率。并且，F(xiàn)OV也被Gl限制，因此如果沒有收集(通過用偏移的k空間遍歷網(wǎng)格使用多次射擊)或計(jì)算(半傅立葉)另外的k空間點(diǎn)，那么會(huì)看到折疊偽影(wrapping artifact)。因此，并行成像可望被用于去除折疊偽影或增加重建的空間分辨率。
雖然TRASE是新方法，但最終結(jié)果是k空間加權(quán)函數(shù)，因此，如果通過使用TRASE而不是常規(guī)的使用磁場梯度的k空間數(shù)據(jù)收集方法獲得k空間數(shù)據(jù)，那么對(duì)于使用并行成像的解開和分辨率的改進(jìn)不變。這是由于并行MRI方法通過使用用于接收的相控陣列的陣列元件靈敏度信息對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，這一般與對(duì)于TRASE MRI k空間遍歷使用的Tx陣列不同。
在另一抗混疊的方法中，易于出現(xiàn)混疊的區(qū)域可飽和(例如，90度脈沖被事先施加以影響該區(qū)域)，使得不存在剩余的NMR信號(hào)。
在另一方案中，激發(fā)線圈場可被布置為不激發(fā)易于發(fā)生混疊的區(qū)域?？赏ㄟ^使用足夠小的發(fā)射器線圏實(shí)現(xiàn)該方案?？梢允褂糜邢蕹潭鹊募ぐl(fā)線圏來避免激發(fā)混疊響應(yīng)。
另一方案是使用有限程度的Rx線圏來避免檢測混疊響應(yīng)。這是使用足夠小使得檢測不到來自混疊層面的信號(hào)的接收器線圏。
在另一方案中，可以使用在并行成像模式中使用的多個(gè)接收線圏(Top Magn. Reson. Imaging 2004;15:223-236， M Blaimer, F Breuer，M Mueler， Robin M. Heidemann， M A. Griswold and Peter M. Jakob，SMASH, SENSE, PILS， GRAPPA )以區(qū)分并由此分出來自混疊層面的信號(hào)。
圖6a示意性地示出使用圖5a的裝置的改進(jìn)的脈沖串。本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解，該例子被人工簡化，僅具有6個(gè)重聚焦脈沖擴(kuò)展階段中的2對(duì)和再定中心階段中的l對(duì)。由于BL和BU場具有與均勻RFB1場不同的k空間焦點(diǎn)，因此在重聚焦脈沖之間的每個(gè)間隔中，Bla和Blb場的小翻轉(zhuǎn)角脈沖與k空間加壽又函數(shù)的與均勻RF Bl場不同的部分對(duì)準(zhǔn)。這增加k空間加權(quán)函數(shù)的清晰度，并因此減少混疊效應(yīng)，并且由于小翻轉(zhuǎn)角脈沖的持續(xù)時(shí)間比重聚焦脈沖短得多，因此有利地在不明顯延長激發(fā)串的持續(xù)時(shí)間的情況下完成這一點(diǎn)。
隨著通過Bla和Blb場產(chǎn)生重聚焦脈沖，k空間加權(quán)函數(shù)在k空間焦點(diǎn)A和B上翻轉(zhuǎn)，并因此在用Bla/BU場重聚焦前后對(duì)于A/B給出k空間加權(quán)函數(shù)的相同部分。因此，只有在用場中的一個(gè)重聚焦前后的間隔中的一個(gè)或另 一個(gè)中，才可唯一地施加該相同場的小翻轉(zhuǎn)角脈沖。出于這種原因，使用Bla或Blb場的小翻轉(zhuǎn)角脈沖僅遵從使用它的重聚焦脈沖?？梢允褂镁鶆驁鲆栽跊]有冗余的每個(gè)間隔中沉積能量。
該脈沖串可被表達(dá)為[低翻轉(zhuǎn)角Blb-低翻轉(zhuǎn)角U-重聚焦脈沖A -低翻轉(zhuǎn)角Blb -低翻轉(zhuǎn)角U -重聚焦脈沖Blb -等等。
從圖6b可以清楚地看出與圖5a相比較使用該激發(fā)串的k空間加權(quán)函數(shù)中的能量沉積點(diǎn)的密度的增加。在擴(kuò)展階段(前4步)中，更早沉積的小翻轉(zhuǎn)角脈沖隨著A和B上的交替翻轉(zhuǎn)單調(diào)向外擴(kuò)展。在隨后的階段中，通過縮回移動(dòng)的重聚焦脈沖使k空間加權(quán)函數(shù)重新回到中心。應(yīng)當(dāng)注意，與圖5a的例子相比，通過使用本例子提供k空間跡線上的雙倍數(shù)量的沉積能量點(diǎn)。
應(yīng)當(dāng)理解，任何間隔內(nèi)的小翻轉(zhuǎn)角脈沖的次序與k空間加權(quán)函數(shù)無關(guān)。由于重聚焦脈沖具有與它們相關(guān)的誤差，因此在讀出和沉積能量之間存在用最少數(shù)量的重聚焦脈沖沉積能量的一點(diǎn)優(yōu)先考慮。因此，僅對(duì)于將在隨后的間隔中不給予Bl場中的一個(gè)的k空間焦點(diǎn)的k空間加權(quán)函數(shù)上的所有點(diǎn)，諸如圖6a所示的 一些優(yōu)化方案將包含在第一重聚焦脈沖之前沉積的能量。但是，可以理解，該優(yōu)化僅基于k空間
加權(quán)函數(shù)的理想清晰度而不考慮Bl場的不完整性，以及會(huì)導(dǎo)致在各實(shí)施例中優(yōu)選的其它序列的實(shí)驗(yàn)考慮。
雖然這些實(shí)施例通過以連續(xù)(時(shí)間序列)方式在重聚焦脈沖之間傳送多于一個(gè)的小翻轉(zhuǎn)角脈沖利用能量沉積以允許利用單一發(fā)射器系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)激發(fā)過程的某種程度的加速，但還應(yīng)注意，也可使用包含多個(gè)發(fā)射器的系統(tǒng)，以并行向許多單個(gè)的局部發(fā)射陣列元件傳送小翻轉(zhuǎn)角脈沖，以通過各陣列元件的優(yōu)化加權(quán)函數(shù)加速激發(fā)沉積。以與發(fā)射SENSE類似的方式，但是作為常規(guī)的梯度k空間遍歷的替代，使用TRASE k空間遍歷。
圖7是通過僅使用具有+Ag相位梯度的Bla和Blb線圈產(chǎn)生k空間加權(quán)函數(shù)的迭代步進(jìn)的示意圖。應(yīng)當(dāng)注意，它與沒有零梯度u場的圖6b的k空間加權(quán)函數(shù)完全相同。對(duì)于相同數(shù)量的重聚焦脈沖，在k空間加權(quán)函數(shù)中僅提供一半數(shù)量的能量沉積點(diǎn)。
雖然可以理解以上的例子均提供兩個(gè)Bl場或三個(gè)Bl場，但是在每種情況下，Bl場的k空間焦點(diǎn)是共線的，并且穿過k空間焦點(diǎn)的線也穿過k空間的原點(diǎn)。自然， 一旦均勻振幅的相位梯度和恒定相位梯度被識(shí)別，就會(huì)將該相位梯度與其孿生相位梯度(相反方向的相位梯度) 一起使用以允許最高的相位梯度步進(jìn)，這不是必需的。當(dāng)僅使用兩個(gè)線性相位梯度Bl場時(shí)，每個(gè)重聚焦步進(jìn)一步或在一步中將k空間加權(quán)函數(shù)移出。同樣，當(dāng)使用均勻振幅場時(shí)，在各點(diǎn)上存在三個(gè)選項(xiàng)關(guān)于原點(diǎn)或者關(guān)于正或負(fù)k空間焦點(diǎn)翻轉(zhuǎn)k空間加權(quán)函數(shù)。由于雖然可事先切換使用的場但是它們中的每一個(gè)將k空間加權(quán)函數(shù)取為長度A (從原點(diǎn)到Bla的k空間焦點(diǎn)的距離)的整數(shù)倍，因此不存在通過移動(dòng)k空間加權(quán)函數(shù)以給出A長度步進(jìn)中間的點(diǎn)來改善FOV的方式。
圖8是可如何使用三個(gè)線圏以在k空間加權(quán)函數(shù)內(nèi)產(chǎn)生希望的密度的點(diǎn)的示意圖。例如，可以使用均勻梯度線圈、具有1/2;r纏繞的線圏和具有2TT纏繞的線圏以分別提供長度0 、 1/2和2的k空間焦點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)注意，可通過這三個(gè)Bl場的不同組合提供三個(gè)不同長度的k空 間步進(jìn)，而可通過使用均勻和+/-梯度場提供僅僅兩個(gè)不同長度的k空 間步進(jìn)。
在例子中，在第一對(duì)步進(jìn)中，通過在最強(qiáng)相位梯度線圏和零梯度 常數(shù)相位線圏之間交替使用最大步長。這允許在擴(kuò)展階段的初始部分 中進(jìn)行相對(duì)迅速的擴(kuò)展，但是在具有明顯的間隙的k空間加權(quán)函數(shù)內(nèi) 提供圖案。 一旦通過如需要的那樣在k空間中盡可能地向外延伸獲得 希望的分辨率，使用 一個(gè)或多個(gè)較小的步長就可允許這些間隙中的一 個(gè)或多個(gè)的填充。如所示的那樣，在沉積最大程度的k空間加權(quán)函數(shù) 之前，尋求較小的步長(次最大)。這允許在沒有縮回步進(jìn)的情況下 實(shí)現(xiàn)較致密的沉積。注意，交替的A和B而不是A和U提供較小的 步長和步進(jìn)內(nèi)的較小間隙。給定A和B和U之間的間隔本質(zhì)，不存 在當(dāng)在A和B之間交替時(shí)遇到的冗余點(diǎn)。交替的A和U將提供最小 的步長，并且還對(duì)于各k空間焦點(diǎn)給出k空間加權(quán)函數(shù)的新點(diǎn)。在這 三個(gè)步長和方向(+/-)之間切換不保證不提供k空間點(diǎn)的重訪。
在一些實(shí)施例中，k空間加權(quán)函數(shù)可包含從原點(diǎn)到后跟例如較小 的步進(jìn)和較大步進(jìn)序列的k空間中的點(diǎn)的最大擴(kuò)展，以允許完成由所 有的第一道次(pass)產(chǎn)生的間隙。根據(jù)線圏的k空間焦點(diǎn)之間的間 隔，這會(huì)重復(fù)，每次添加不同并且交錯(cuò)的一組k空間點(diǎn)。
在示出的實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)注意，使用非自然地較小數(shù)量的脈沖， 并且重定中心不留下以k空間的原點(diǎn)為中心的k空間加權(quán)函數(shù)；而是 在較小的線性相位梯度的Bl場的k空間焦點(diǎn)上。如果用該梯度執(zhí)行 檢測，那么這會(huì)是優(yōu)選的。
還應(yīng)注意，盡管存在縮回步進(jìn)，但在該k空間加權(quán)函數(shù)中保持4 個(gè)間隙。它們關(guān)于k空間加權(quán)函數(shù)的中心被對(duì)稱設(shè)置，隨著激發(fā)空間 區(qū)域的清晰度將基本上是均勻的，這是有利的。并且，通過選擇正弦 函數(shù)的半周的數(shù)量，例如，這些點(diǎn)可被選擇為基本上不希望能量沉積 的k空間中的點(diǎn)。因此，這是在擴(kuò)展階段中執(zhí)行非單調(diào)步進(jìn)的例子。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，B1場k空間焦點(diǎn)之間的間隔的基本單
25位(在本例子中選擇單位4)的選擇保證k空間加權(quán)函數(shù)的重定中心 可更加有效，但是留下在單位步進(jìn)中間的點(diǎn)上沉積能量的同一問題。 通過改變A與B的長度比，可以如希望的那樣限定不同的單位。
圖9a b是實(shí)驗(yàn)的輸出；圖9d g是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表明層 面選擇的模擬輸出。
圖9a是通過使用在圖3所示的螺旋鳥籠式線圏在0.2T靜止磁體 上執(zhí)行的三個(gè)實(shí)驗(yàn)的輸出，該輸出表明可如何通過增加k空間中的步 進(jìn)的數(shù)量調(diào)制層面寬度。通過使用僅具有用于小翻轉(zhuǎn)角激發(fā)的BU場 (線圏B)的激發(fā)脈沖串實(shí)驗(yàn)測量這三個(gè)層面輪廓。脈沖序列基本上 如圖6a所示，其中從k空間加權(quán)函數(shù)去除所有的a和u小翻轉(zhuǎn)角脈 沖。32、 40和50重聚焦脈沖的激發(fā)串長度分別與16mm、 12.5mm和 10mm的層面寬度對(duì)應(yīng)。在各情況下，通過使用常規(guī)的梯度場執(zhí)行讀 出。
0.2T系統(tǒng)在室內(nèi)被制造，并且包含標(biāo)準(zhǔn)配置MRI系統(tǒng)以及控制 臺(tái)、梯度系統(tǒng)和RF系統(tǒng)。在脈沖序列控制下，RF系統(tǒng)得到增強(qiáng)以允 許通過使用PIN二極管在不同的RF線圏發(fā)射場之間切換。
在低場動(dòng)物研究系統(tǒng)上安裝使用在8.2MHz下操作的TMX控制 臺(tái)(NRC， Winnipeg, Manitoba, Canada )的系統(tǒng)。控制臺(tái)與0.2Tesla、 45cm自由間隙、4柱永磁體(AMAG， Poland) 、 3軸線性梯度放大 器(Techron， USA)和寸氐頻RF放大器(Tomco Technologies, AU) 對(duì)接。
控制臺(tái)硬件包含頻率基準(zhǔn)、波形產(chǎn)生、多通道數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)獲取、 模擬RF接收器前端和發(fā)射器系列、硬件接口和內(nèi)置試驗(yàn)設(shè)備。在使 用中，該硬件與包含功率放大器和墊片PSU的外設(shè)組件對(duì)接。
通過獨(dú)立的控制系統(tǒng)('異步系統(tǒng)，)執(zhí)行包含增益設(shè)置、填墊控 命J ( shimming control)、；咼: 充預(yù)力口重酉己置(eddy current pre畫emphasis configuration)、 回送控帝J (loopback control)和選通酉己置的各種'度 控制(slow control)功能。服務(wù)器通過TCP/IP連接與GUI PC通信。
控制臺(tái)序列發(fā)生器軟件在運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的高性能x86 PXI計(jì)算機(jī)(National Instrument, Austin, Texas )上執(zhí)行，并且在PCI總線 上產(chǎn)生同步波形和數(shù)字控制數(shù)據(jù)。PCI DAC卡產(chǎn)生以每秒100k釆樣 輸出的16位模擬波形的5個(gè)通道(RF發(fā)射I&Q包絡(luò)線，Gx、 Gy、 Gz)，而高速數(shù)字輸出卡(NIPXI-6534)產(chǎn)生頻率和其它控制信號(hào)。 脈沖序列發(fā)生器被修改以控制用于控制二極管電流驅(qū)動(dòng)器并激活 PIN 二極管開關(guān)的數(shù)字TTL輸出線。PIN 二極管是線圏陣列組件的一 部分。PIN 二極管被切換以選擇產(chǎn)生希望的相位梯度所需要的線圏或 線圏元件。
圖9b是在關(guān)于圖9a說明的裝置上執(zhí)行的三個(gè)實(shí)驗(yàn)的輸出，該輸 出表明可如何關(guān)于圖5f調(diào)制層面位置(通過使用第二層面偏移方法)。 在第一圖像中，相對(duì)于樣品體積的中心層面激發(fā)與-6mm cm偏移對(duì)應(yīng) 的A&B線圏的-Z+7.5度相位偏移。第二輸出具有與層面中的+1.25mm 偏移對(duì)應(yīng)的分別用于線圏A和B的-/+1.56度偏移。第三輸出具有與 層面中的+7.5mm偏移對(duì)應(yīng)的用于線圏A&B的+/-9.4度相位偏移。通 過另外使用圖9a所示的相同脈沖串獲得三個(gè)實(shí)驗(yàn)層面輪廓。
圖9c是表示5個(gè)層面的交錯(cuò)編碼和獲取的多層面成像的模擬輸 出。通過使用具有用于激發(fā)并且使用與圖5所示的類似的激發(fā)脈沖串 的均勻相位梯度RF線圈的TRASE設(shè)備的模擬執(zhí)行層面選擇。通過 使用前面說明的常規(guī)梯度成像模擬層面的檢測。脈沖串在擴(kuò)展階段中 包含50個(gè)脈沖，并且對(duì)于重定中心包含25個(gè)脈沖，并且使用180度 翻轉(zhuǎn)角脈沖。因此，在每個(gè)射擊中存在用于產(chǎn)生激發(fā)的50個(gè)小翻轉(zhuǎn)角 脈沖。
執(zhí)行交錯(cuò)的多重切割，使得當(dāng)選擇的層面外面的自旋返回平衡+z 軸時(shí)，其它的層面被選擇和測量。因此，當(dāng)對(duì)于選擇層面和重新選擇 層面之間的松馳時(shí)間需要0.8s時(shí)，在該時(shí)間中，另一層面可被激發(fā)， 并且由于各層面與頻率的獨(dú)立范圍對(duì)應(yīng)，因此可對(duì)于該層面讀出一行 數(shù)據(jù)。5個(gè)層面中的每一個(gè)在100ms間隔內(nèi)被z激發(fā)，并且在約 10ms 內(nèi)通過使用常規(guī)的梯度被立即讀出。給定激發(fā)脈沖序列之后的160ms 開始，隨后用于不同層面的激發(fā)脈沖序列開始，并由此在800ms松馳時(shí)間內(nèi)對(duì)5個(gè)層面進(jìn)行成像。應(yīng)當(dāng)注意，由于松馳效應(yīng)，對(duì)于后面獲 取的層面，層面具有較低的振幅。
圖9d是對(duì)于通過使用根據(jù)本發(fā)明的方法選擇的層面，用基于模擬 的常規(guī)梯度檢測模塊計(jì)算的模擬輸出。四個(gè)不同的層面由虛擬橢圓幻 像模擬。中心在原點(diǎn)上的橢圓在x軸上的+和-60mm以及在y和z軸 上的+和-15mm上具有極值。幻像被取向使得編碼方向?yàn)閤軸。最大 成像層面(左上平面)與穿過x--1.5mm (左上)的層面對(duì)應(yīng)。選擇 的3個(gè)其它層面處于x = 19.5mm (右上)、x = 40.5mm (左下)和x =61.5mm (右下)。各層面具有14.4mm的厚度。
用于選擇層面的激發(fā)脈沖串同樣包含50( 180度)重聚焦脈沖(Bla 和B1J，其中在擴(kuò)展階段中產(chǎn)生50個(gè)均勻Bl場小翻轉(zhuǎn)角脈沖，并 且執(zhí)行25個(gè)步進(jìn)，以使k空間加權(quán)函數(shù)返回中心。50個(gè)小翻轉(zhuǎn)角脈 沖的振幅和相位被調(diào)制以產(chǎn)生3半周正弦輪廓。
如同多層面成像例子的情況那樣，各層面被選擇并且圖像線是 800ms松馳時(shí)間的四分之一，并且在松馳時(shí)間的其它的四分之三中， 獲取其它3個(gè)層面中的相同的線。
根據(jù)r。=(^r^)/27t( k1B- k^)計(jì)算用于產(chǎn)生這些不同層面的附加相 位偏移，其中rO是層面位置。
沿y和z方向表示4圖像的輪廓。存在沿y方向的偽影，引起穿 過圖像的大圓的銳帶。如期望的那樣，在成像中表示幻像內(nèi)的受激發(fā) 區(qū)域的直徑，并且直徑隨層面的偏移改變。圖像(除層面基本上在幻 像外面的情況以外)表示均勻的強(qiáng)度。
圖9e表示通過將定義k空間加權(quán)函數(shù)的點(diǎn)的數(shù)量加倍提供的混疊 的改善。底面表示從與圖7 (20個(gè)重聚焦脈沖)類似的脈沖序列取得 的圖像，而頂面表示具有與底面相同的重聚焦脈沖串的圖像，但是僅 隨Bla場具有小翻轉(zhuǎn)角脈沖的沉積。用僅通過使用Bla場小翻轉(zhuǎn)角脈 沖的層面選擇的模擬產(chǎn)生的圖像(上圖像)與通過使用來自A&B線 圏的交替小翻轉(zhuǎn)激發(fā)產(chǎn)生的圖像(下圖像)相比較，從而表明混疊的 改善。相對(duì)于僅用A線圈的激發(fā)，k空間加權(quán)函數(shù)上的點(diǎn)的數(shù)量的加倍改善FOV (混疊周期)。第三(例如，均勻)線圏的添加導(dǎo)致k空間采樣密度的進(jìn)一步加倍。
傾斜層面(oblique slice )選擇
以上的例子均通過使用單一編碼(線性)方向執(zhí)行層面選擇，并因此通過與編碼方向正交的樣品體積產(chǎn)生層面的選擇。在一些情況下，可能希望產(chǎn)生具有處于兩個(gè)或更多個(gè)編碼方向之間的角的取向的層面。圖IO示出k空間中的這種線。
圖11表示k空間加權(quán)函數(shù)如何受多對(duì)重聚焦脈沖影響的圖例。一對(duì)重聚焦脈沖的效果是通過示出的矢量平移整個(gè)k空間激發(fā)圖案(在重聚焦脈沖之前給出)。這表示能夠沿k空間中的任意方向移動(dòng)激發(fā)。雖然該圖例表示這5個(gè)Bl場的效果，但是可以理解，可以使用其它的場，并且可類似地計(jì)算類似的圖例。
圖12a c示意性地示出用于產(chǎn)生傾斜層面的k空間加權(quán)函數(shù)中的能量沉積次序。
圖12a是用于具有-4斜率的斜線的k空間加權(quán)函數(shù)。重聚焦脈沖序列是(A，B，A，C)x4，(C，A，B，A)x2。在該例子中使用最小數(shù)量的場(3 )。在向前部分中的每個(gè)脈沖之前，使用U脈沖(均勻場)小翻轉(zhuǎn)角脈沖。這種情況下的重定中心階段是向前部分的第2半，但是次序被反轉(zhuǎn)。在重聚焦階段中(在本例子中)沒有使用小翻轉(zhuǎn)角脈沖。
圖12a表示僅使用U場以產(chǎn)生小翻轉(zhuǎn)角脈沖并且在各步中包含一個(gè)時(shí)的k空間加權(quán)函數(shù)。這產(chǎn)生沉積能量的點(diǎn)的多少參差不齊的線?？梢岳斫?，通過根據(jù)對(duì)于希望的線的接近度選擇多于一個(gè)的點(diǎn)并因此對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)，可以計(jì)算修改的正弦函數(shù)，以產(chǎn)生可更加類似于層面的激發(fā)。
圖12b是用于具有-5斜率的斜線的k空間加權(quán)函數(shù)。重聚焦脈沖序列是((A，B)2，C，(B,A)2，D)2，D，(A，B)2，C，(B，A)2。本例子4吏用5個(gè)場，并且僅表示均勻相位場的激發(fā)。
由于路徑基本上限定k空間內(nèi)的帶，圖12c表示可被用于斜線的范圍的兩個(gè)k空間加權(quán)函數(shù)。同樣，在這兩個(gè)例子中均使用s個(gè)場。 在兩個(gè)例子中均使用如下重聚焦脈沖序列
((A，B)2，C，(B，A)2,D)2，D，(A，B)2，C，(B，A)2。在左側(cè)面上，k空間加權(quán)函 數(shù)形成僅用用D Bl場發(fā)射的小翻轉(zhuǎn)角脈沖限定的帶。右側(cè)面僅使用 用CB1場發(fā)射的小翻轉(zhuǎn)角脈沖。
假定該帶由這種序列中列出的重聚焦脈沖限定，那么應(yīng)當(dāng)注意， 可以在給定步進(jìn)中從相應(yīng)Bl場選擇特定小翻轉(zhuǎn)角脈沖，以沿不同角 度的不同線沉積能量。圖12d示意性地示出這種能力。
左側(cè)圖像(I)表示可用于在遵從在圖12b、圖12c說明的重聚焦 序列的2Dk空間加權(quán)函數(shù)中沉積能量的所有點(diǎn)。因此，在I中表示容 易得到的k空間點(diǎn)的完整集合。這些點(diǎn)分布于覆蓋k空間中的傾斜塊 或帶的區(qū)域中。
左邊第二圖像(II)示意性地示出可用于通過容易得到的k空間 點(diǎn)的完整集合識(shí)別線以選出從k空間的軸偏移給定角度的線的窄帶。 窄帶內(nèi)的k空間點(diǎn)可被用于識(shí)別所使用的特定線的點(diǎn)和與正弦(例如， 3半周)或其它包絡(luò)線對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的加權(quán)。為了選擇傾斜層面，所需的k 空間加權(quán)函數(shù)以相同的角度沿著k空間的斜線。用于1D層面的典型 加權(quán)函數(shù)是正弦函數(shù)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，為了激發(fā)使用的帶越窄，則可用的k 空間跡線中的點(diǎn)的數(shù)量越少，并且限定的k空間加權(quán)函數(shù)將因此越小。 相反，該線越寬，則在FOV邊緣上層面選擇將越不均勻。很顯然， 可以使用在與到中心線的距離成比例的點(diǎn)上沉積的激勵(lì)平均，以如希 望的那樣在點(diǎn)的線性度和k空間加權(quán)函數(shù)的清晰度之間折衷。
例子11I-V表示影響通過選擇5個(gè)Bl場提供的靈活度和它們激發(fā) 以微調(diào)層面角度的程度的傾斜層面選擇的改善。對(duì)于III-V所示的例 子中的每一個(gè)，線圏D是激發(fā)圖案的中心，因此可^^用作接收線圏。
在圖12d部分(III)中，示出角度72。的窄帶。通過選擇位于方 框內(nèi)、在方框邊緣上或在方框外但接近方框的一組點(diǎn)并且施加給出希 望的k空間功率分布所需要的加權(quán)的激發(fā)，選擇72。的傾斜層面。在圖12d部分(IV)中，通過使用來自相同分布的不同點(diǎn)(即， 相同的重聚焦脈沖序列，但是小翻轉(zhuǎn)角脈沖的選擇不同并且權(quán)重不 同)，選擇76。角度層面。
在圖12d部分(V)中，通過重新使用來自相同分布的不同點(diǎn)選 擇80。層面。
例子III-V表示，給定從該實(shí)驗(yàn)可用的一組點(diǎn)，可通過選擇最接 近希望的斜線的點(diǎn)實(shí)現(xiàn)傾角的范圍。對(duì)于范圍72...80。外面的層面角 度，該序列應(yīng)被修改以提供位于k空間中不同角度上的點(diǎn)。
2D空間選擇
為選擇1D層面說明的所有方法具有類似的2D和3D等同物。例 如，2D情況包含穿過2D k空間移動(dòng)并因此包含沉積到平面2D k空間 加權(quán)函數(shù)中的RF能量。這允許選擇諸如盤或正方形的2D形狀。類似 的3D實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致選擇諸如球體或立方體的3D形狀。自然，可以使用 3D中的線來限定對(duì)于由3個(gè)編碼方向限定的笛卡爾坐標(biāo)空間的所有 軸傾斜的平面。
圖13a、圖13b是提供用于能量沉積以空間選擇盤或正方形.或另 外描繪激發(fā)區(qū)域的k空間行走的兩個(gè)例子。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解， 在希望的點(diǎn)上截短的正弦函數(shù)的旋轉(zhuǎn)可產(chǎn)生盤，并且，兩個(gè)正弦函數(shù) 的積將選擇正方形。因此，給予小翻轉(zhuǎn)角脈沖的權(quán)重將確定對(duì)于與編 碼方向kx和ky對(duì)應(yīng)的方向的激發(fā)程度提供怎樣的限制。存在可被遵 循以覆蓋2D k空間區(qū)域的路徑，并且其它的是同樣可能的并且可在某 些實(shí)施例中被優(yōu)選。
圖13a是2D選擇性激發(fā)序列的最終k空間坐標(biāo)的例子，該激發(fā) 序列包含擴(kuò)展階段中的((A，B)4，C，(A，B)4，D)2，(A，B)4，C和重定中心階 段中的(A，D)4，A。在擴(kuò)展階段中的每次重聚焦脈沖之前，使用均勻場 小翻轉(zhuǎn)角脈沖。這形成之字形(EPI型)軌跡。
圖13b示意性地示出繪出k空間中的2D區(qū)域的單一回波串的例 子。該特定序列使用4個(gè)在平面中具有k空間焦點(diǎn)的線圏。它是正方形-螺旋軌跡的形式。只示出擴(kuò)展階段。重聚焦步進(jìn)序列是
A，B，D，C，(B，A)2，(C，D)3,(A，B)3，(D，C)5，(B,A)4。
圖14表示具有均勻振幅和非線性相位分布的場。左上圖表示對(duì)稱
Bl場的二相位分布，這些分布在中間部分具有基本上呈線性的段并在
接近零相位梯度的端部具有衰減的相位分布。在下面的圖中對(duì)于Bl 場中的一個(gè)示出這一點(diǎn)。第二場看起來好象關(guān)于x軸反射的同一梯形。
當(dāng)這些Bl場在TRASE模擬中交替時(shí)，對(duì)于相位梯度的線性部分露出 的樣品體積的中心操作起來好象這些線圏是線性相位梯度線圏，但是 相位梯度較弱的樣品體積的部分將在k空間中移動(dòng)到相同度，因此， 將在這些部分中出現(xiàn)很少的相干相位累積。給定這些持續(xù)時(shí)間，假定 在這些區(qū)域之間存在很少的偶極子移動(dòng)一般是安全的。在重聚焦的各 迭代中，樣品體積的相同分?jǐn)?shù)將暴露于不同的有效相位梯度步進(jìn)，因 此樣品體積的各段的k空間位置的差將不斷發(fā)散。
在右邊表示的模擬輸出表明，在樣品體積的中心附近，選擇的層 面具有與其它例子一致的強(qiáng)度和清晰度，并且，在基本上處于相位分
布的線性部分的邊緣上的位置上選擇的層面的下部圖像已表明由使用 這些場的小翻轉(zhuǎn)角脈沖的分化效果(differentiated effect)導(dǎo)致的明顯模糊。
圖15表示可代替線性改變相位B1場使用以實(shí)現(xiàn)等同結(jié)果的互補(bǔ) 相位分布。由于作為互補(bǔ)Bl場位置的函數(shù)的相位的第一導(dǎo)數(shù)是相同 的，因此， 一個(gè)接一個(gè)的施加互補(bǔ)Bl場(在靜止場內(nèi))，在樣品體 積中的所有點(diǎn)上產(chǎn)生均勻k空間步進(jìn)。
這兩個(gè)Bl場的奇數(shù)次施加將產(chǎn)生所有的點(diǎn)在樣品體積內(nèi)分叉的 分布式k空間。在樣品體積的一個(gè)區(qū)域中，多個(gè)點(diǎn)將在與第一線段的 斜率相關(guān)的k空間焦點(diǎn)上被有效翻轉(zhuǎn)，并且樣品體積的其余部分將在 第二線段的斜率的k空間焦點(diǎn)上被翻轉(zhuǎn)。其它Bl場的隨后施加將出 現(xiàn)交叉的重新結(jié)合的點(diǎn)。該圖表示可如何在不具有均勻相位的各單個(gè) 場內(nèi)產(chǎn)生沿l個(gè)軸的2個(gè)場之間的線性相位差。
雖然用具有單一不連續(xù)性的相位分布表示這一點(diǎn)，但應(yīng)理解，同樣設(shè)想還在兩個(gè)線圏之間的樣品體積內(nèi)空間匹配的2個(gè)或更多個(gè)不連 續(xù)性。并且，可同樣使用隨具有總計(jì)為線性函數(shù)的第一導(dǎo)數(shù)的距離改 變的多對(duì)平滑改變的相位。
圖16表示使用具有常規(guī)的讀出和相位編碼的TRASE層面選擇但 使用在樣品體積上具有高斯振幅分布并具有用于激發(fā)脈沖的均勻相位 分布的RF場的兩個(gè)模擬多層面圖像數(shù)據(jù)集。為了比較，下部切面表 示用于激發(fā)的均勻振幅RF線圏。應(yīng)當(dāng)注意，獲取的圖像的強(qiáng)度降離 RF場的強(qiáng)度較弱的圖像的各邊(x方向)。應(yīng)當(dāng)注意，為了使得層面 選擇有效，小翻轉(zhuǎn)角脈沖不必在樣品體積上具有均勻的振幅。
應(yīng)當(dāng)理解，可以使用激發(fā)場的該局部靈敏度來限制沿任意軸的混 疊。特別地，如果對(duì)于沿激發(fā)編碼方向的激發(fā)使用高斯分布，那么遠(yuǎn) 離選擇層面的樣品區(qū)域?qū)⒉槐患?lì)。這可節(jié)能并減少發(fā)射到樣品中的 放射量，并且會(huì)進(jìn)一步減少混疊效應(yīng)。
提供通過一 系列交錯(cuò)的層面選擇序列激發(fā)樣品中平行層面特有的 一系列NMR信號(hào)的方法。這提供與常規(guī)的頻率選擇層面選擇中的多 層面方法類似的操作。
本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易想到該結(jié)構(gòu)固有的其它優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例在這 里被解釋性地說明，并且不意味著限制要求權(quán)利的本發(fā)明的范圍。以 上的實(shí)施例的變更方式對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是十分明顯的， 并且本發(fā)明的發(fā)明人意圖是要由以下的權(quán)利要求包含這些變更方式。
權(quán)利要求
1.一種用于均勻磁場中的樣品體積的選擇性空間激發(fā)的磁共振方法，該方法包括控制適于在樣品體積內(nèi)產(chǎn)生多個(gè)B1場的RF線圈陣列；用所述多個(gè)B1場中的n個(gè)施加重聚焦脈沖序列，其中n嚴(yán)格大于空間區(qū)域被劃界的維度的數(shù)量，并且，n個(gè)B1場中的每一個(gè)在樣品體積上具有基本上均勻的振幅和各自不同的相位梯度，并因此具有各自不同的k空間焦點(diǎn)，使得每個(gè)重聚焦脈沖關(guān)于各B1場的k空間焦點(diǎn)反映k空間加權(quán)函數(shù)，以相對(duì)于k空間焦點(diǎn)中的n-1個(gè)改變k空間加權(quán)函數(shù)；和用散布在重聚焦脈沖之間的至少一個(gè)B1場施加小翻轉(zhuǎn)角脈沖序列，所述小翻轉(zhuǎn)角脈沖具有被調(diào)制為根據(jù)希望的選擇性空間激發(fā)在k空間加權(quán)函數(shù)中分布能量沉積的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，n個(gè)Bl場包含具有線性 相位梯度差但是各相位梯度不是線性的Bl場對(duì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，Bl場在樣品體積上具有 基本上線性的相位梯度，并且因此k空間焦點(diǎn)基本上是k空間中的點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，用散布在重聚焦脈沖之間 的至少一個(gè)Bl場施加小翻轉(zhuǎn)角脈沖序列包含使用n個(gè)Bl場中的一個(gè) 或多個(gè)施加小翻轉(zhuǎn)角脈沖。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，施加重聚焦脈沖序列包含 在重聚焦序列的擴(kuò)展階段中，用n個(gè)Bl場發(fā)射重聚焦脈沖以在k空間加權(quán)函數(shù)上沉積能量，并且單調(diào)地移動(dòng)k空間加權(quán)函數(shù)以使其離 開k空間的原點(diǎn)；和在擴(kuò)展階段隨后的重聚焦序列的重定中心階段中，用n個(gè)Bl場 發(fā)射重聚焦脈沖，以單調(diào)地移動(dòng)k空間加權(quán)函數(shù)以使k空間加權(quán)函數(shù) 居于中間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在兩個(gè)連續(xù)重聚焦脈沖之間的各間隔中，除了在緊挨著使用給定的Bl場發(fā)射重聚焦脈沖前后 的間隔中該給定的Bl場僅被用于產(chǎn)生一個(gè)小翻轉(zhuǎn)角脈沖以外，用n 個(gè)Bl場中的每一個(gè)發(fā)射至多 一個(gè)小翻轉(zhuǎn)角脈沖。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在兩個(gè)連續(xù)重聚焦脈沖之 間的各間隔中，除了僅在用n個(gè)Bl場中的一個(gè)發(fā)射重聚焦脈沖前后 的間隔中的一個(gè)中用n個(gè)Bl場中的一個(gè)發(fā)射單個(gè)小翻轉(zhuǎn)角脈沖以夕卜， 用n個(gè)Bl場中的每一個(gè)發(fā)射一個(gè)小翻轉(zhuǎn)角脈沖。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，對(duì)于每個(gè)成像維度，n個(gè) Bl場包含在與該維度相關(guān)的樣品體積內(nèi)沿編碼方向具有基本上線性 的相位梯度的至少兩個(gè)Bl場的相應(yīng)組。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，至少兩個(gè)B1場的相應(yīng)組 中的任意一個(gè)的k空間的原點(diǎn)和k空間焦點(diǎn)是共線的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，具有基本上恒定的相位 的均勻Bl場是至少兩個(gè)Bl場的各組中的成員。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，至少兩個(gè)B1場的各組 包含沿編碼方向分別具有g(shù)。/mm和-g。/mm相位梯度的一對(duì)Bl場。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，編碼方向是正交的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，編碼方向中的每一個(gè)處 于樣品體積中的相應(yīng)線上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，空間選擇處于由與包含兩個(gè)最大程度分開的k空間焦點(diǎn)的至少兩 個(gè)Bl場中的組中的一個(gè)的編碼方向正交的平行平面劃界的區(qū)域中； 在擴(kuò)展階段中，交替用兩個(gè)Bl場復(fù)發(fā)射重聚焦脈沖2m次；和 在重定中心階段中，交替用兩個(gè)最大程度分開的Bl場重復(fù)發(fā)射 重聚焦脈沖m次。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在擴(kuò)展階段中，施加小 翻轉(zhuǎn)角脈沖序列包含在后跟一個(gè)或多個(gè)小翻轉(zhuǎn)角脈沖的一個(gè)或多個(gè)重 聚焦脈沖的重復(fù)圖案中施加n個(gè)Bl場，該圖案具有兩個(gè)連續(xù)重聚焦 脈沖的周期。
16. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，施加在重聚焦脈沖之間 散布的小翻轉(zhuǎn)角脈沖序列包含使用重復(fù)圖案在連續(xù)的重聚焦脈沖之 間施加固定數(shù)量的小翻轉(zhuǎn)角脈沖。
17. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，施加在重聚焦脈沖之間 散布的小翻轉(zhuǎn)角脈沖序列包含在擴(kuò)展階段期間施加重聚焦脈沖序列， 除了用于施加最后的重聚焦脈沖的Bl場以外，這些重聚焦脈沖在各 步進(jìn)中給予至少兩個(gè)Bl場k空間加權(quán)函數(shù)的不同部分。
18. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，重定中心階段和擴(kuò)展階 段遵循穿過k空間的不同行走，使得給予至少兩個(gè)Bl場的一個(gè)或多 個(gè)k空間加權(quán)函數(shù)上的新點(diǎn)，并且重定中心階段包含施加小翻轉(zhuǎn)角脈 沖以在這些點(diǎn)在k空間加權(quán)函數(shù)上沉積能量。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制RF線圏陣列包含 切換對(duì)于多個(gè)RF線圏的受控電源，使得在每次可激勵(lì)至多一個(gè)RF 線圏。
20. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，切換包含迅速連續(xù)地從 各自RF線圏到用于產(chǎn)生脈沖的多個(gè)RF線圏的受控電源的迅速編程 切換。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制RF線圏陣列包含 向多個(gè)陣列元件傳送選擇的功率和相位的電力，使得在每次激勵(lì)至多 一個(gè)Bl場。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在通過選擇性切換接收 通道和受控電源之間的RF線圏陣列來進(jìn)行空間選擇性激發(fā)之后使用 n個(gè)Bl場中的至少一個(gè)用于隨后的檢測。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過使用施加重聚焦和 小翻轉(zhuǎn)角脈沖的第二迭代在樣品體積的不相交區(qū)域中選擇樣品體積中 的第二空間激發(fā)，以限定第二k空間加權(quán)函數(shù)，以在空間激發(fā)松馳之 前實(shí)現(xiàn)第二空間激發(fā)，以交錯(cuò)多個(gè)空間激發(fā)序列。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過橫穿傾斜軌跡并沉 積RF能量而沿傾斜軸選擇層面，以使用由具有位于單個(gè)2D k空間平面內(nèi)的k空間原點(diǎn)的n個(gè)Bl場中的三個(gè)或更多個(gè)產(chǎn)生的重聚焦脈沖 產(chǎn)生傾斜k空間加權(quán)函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及MRI中的基于RF的空間選擇性激發(fā)。在此在MRI處理中提供用于層面選擇的方法，該方法包含通過添加在用于相對(duì)于用于根據(jù)希望的k空間加權(quán)函數(shù)沉積能量的一個(gè)或多個(gè)B1場移動(dòng)k空間加權(quán)函數(shù)的重聚焦脈沖之間散布的低翻轉(zhuǎn)角RF脈沖控制發(fā)射陣列。低翻轉(zhuǎn)角脈沖沉積能量，使得如果相位編碼方向?yàn)閷悠敷w積坐標(biāo)化的線性軸并且B1場具有線性相位梯度，那么例如通過傅立葉變換，由k空間加權(quán)函數(shù)中的低翻轉(zhuǎn)角脈沖描繪的包絡(luò)線與樣品體積的希望的空間激發(fā)區(qū)域有關(guān)。
文檔編號(hào)G01R33/32GK101688909SQ200880007819
公開日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月3日
發(fā)明者J·沙而普, S·金 申請(qǐng)人:加拿大國家研究委員會(huì)