CN100339047C - 磁共振成像设备和磁共振成像方法 - Google Patents

磁共振成像设备和磁共振成像方法 Download PDF

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Abstract

为了精确计算接收线圈(214)的灵敏度分布，并精确获得受检对象的层析图像，基于以具有参考扫描中的多个不同回波时间TE1和TE2的成像序列、通过表面线圈(214b)接收的磁共振信号，通过第一参考图像产生部分(231)产生多个参考图像；并基于多个参考图像，通过T2驰豫时间计算部分(232)计算T2驰豫时间。然后，基于计算的T2驰豫时间，通过T2-加权图像计算部分(234)计算回波时间TE2处的T2-加权图像，并在之后，基于回波时间TE2处的参考图像和T2-加权图像，通过灵敏度分布计算部分(235)计算灵敏度分布。基于灵敏度分布，通过校正部分(236)校正通过实际扫描的层析图像。

Description

磁共振成像设备和磁共振成像方法
技术领域
本发明涉及一种磁共振成像设备和磁共振成像方法，并且更具体地涉及一种用于根据在参考扫描中产生的成像区域中的接收线圈的灵敏度分布，校正基于实际扫描中从成像区域发射和通过接收线圈接收的磁共振信号产生的受检对象中的成像区域的层析图像的磁共振成像设备和磁共振成像方法。
背景技术
由于磁共振成像设备(MRI)利用核磁共振(NMR)现象捕获受检对象的层析图像的能力，磁共振成像设备(MRI)特别广泛地用于医学应用。
在磁共振成像设备中，将受检对象放置于静态磁场中，因此受检对象中质子的自旋方向与静态磁场的方向对准以产生磁化向量，然后施加共振频率的电磁波以引起其中质子的磁化向量变化的核磁共振现象。之后，当质子恢复它们的初始磁化向量时，磁共振成像设备接收产生的磁共振(MR)信号，并基于接收的磁共振信号产生受检对象的层析图像。
用于接收在这种磁共振成像设备中的磁共振信号的接收线圈包括表面线圈，由于它的高S/N比和高灵敏度、以及避免混淆伪影的能力，其被常常使用。然而，表面线圈具有随着离受检对象中磁共振信号的距离的增加减小接收灵敏度的特性，并且在整个成像区域之上它的灵敏度分布是不均匀的。这样，就出现了基于通过表面线圈接收的磁共振信号产生的层析图像变得不均匀的问题。
在现有技术中，提出了解决该问题的多种方法(例如，见专利文献1)。
[专利文献1]美国专利No.4812753，说明书
在用于解决由于表面线圈的灵敏度不均匀性引起的问题的传统技术中，除了实际扫描之外，还进行参考扫描以计算成像区域中的表面线圈的灵敏度分布，并基于计算的灵敏度分布校正通过实际扫描产生的层析图像。
在这种传统技术的一种中，利用作为接收线圈的表面线圈首先进行参考扫描以依据预定成像序列成像受检对象中的成像区域，并对应于像素位置(x，y)产生第一参考图像Is(x，y)。此外，利用作为接收线圈、具有在整个成像区域之上的均匀灵敏度的体积线圈(volumecoil)类似地进行另一参考扫描，以依据预定成像序列成像受检对象中的成像区域，并产生第二参考图像Ib(x，y)。然后对第一参考图像Is(x，y)和第二参考图像Ib(x，y)进行处理以去除噪声。
下面，如下面的方程(1)给出的，第一参考图像Is(x，y)和第二参考图像Ib(x，y)用于计算表面线圈的灵敏度分布Hs(x，y)。对计算的灵敏度分布H(x，y)进行外插或内插以及在其中通过低频分量的低通滤波。
Hs(x，y)＝Is(x，y)/Ib(x，y)                     (1)
下面，如下面的方程(2)给出的，通过灵敏度分布Hs(x，y)校正利用表面线圈在实际扫描中产生的层析图像Isa(x，y)，以获得校正的层析图像Isa′(x，y)。
Isa′(x，y)＝Isa(x，y)/Hs(x，y)                 (2)
基于校正的层析图像Isa′(x，y)，在包括比如图形显示器的显示装置的显示部分上显示图像。
在如上面所述的传统技术中，在实际扫描之前，利用表面线圈和体积线圈捕获多个参考图像，并通过体积线圈利用参考图像计算在整个成像区域之上的表面线圈的灵敏度分布。计算的灵敏度分布然后用于校正通过表面线圈产生的层析图像，从而获得均匀的层析图像。
然而，由于特别是在3特斯拉或更大的过高磁场中使用时的介电常数效应，体积线圈有时具有明显不均匀的灵敏度分布，而且此时它不能产生充分均匀的图像。这样，当通过体积线圈利用图像计算表面线圈的灵敏度分布时，有时不精确地计算表面线圈的灵敏度分布。
此外，例如开放的磁共振成像设备有时不能装配具有体积线圈等的高灵敏度均匀性的接收线圈。在这种情况下，由于没有具有均匀灵敏度的接收线圈，所以不能预先计算如上面所述的整个成像区域之上的表面线圈的灵敏度分布。
在传统的技术中，如上面所述，有时不精确地计算表面线圈的灵敏度分布，并且捕获受检对象的精确层析图像有时也是困难的。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种有助于接收线圈的灵敏度分布的精确计算并有助于对受检对象的精确层析成像的磁共振成像设备和磁共振成像方法。
为了获得前述目的，本发明的磁共振成像设备用于根据在参考扫描中产生的所述成像区域中的所述接收线圈的灵敏度分布，校正基于在实际扫描中通过接收线圈接收的磁共振信号产生的受检对象的成像区域的层析图像，并且所述设备包括：第一参考图像产生装置，其基于以具有所述参考扫描中的多个不同回波时间的预定成像序列、来自通过所述接收线圈接收的所述成像区域的所述磁共振信号，用于在所述多个不同回波时间处分别产生参考图像；T2驰豫时间(relaxationtime)计算装置，其基于通过所述第一参考图像产生装置产生的多个参考图像，用于计算T2驰豫时间；T2-加权图像计算装置，其基于通过所述T2驰豫时间计算装置计算的T2驰豫时间，用于计算在所述多个不同回波时间其中之一处的T2-加权图像；以及灵敏度分布计算装置，其基于在所述T2-加权图像计算装置计算所述T2-加权图像时利用的回波时间处通过所述第一参考图像产生装置产生的参考图像，并基于通过所述T2-加权图像计算装置计算的所述T2-加权图像，用于计算所述灵敏度分布。
依据本发明的磁共振成像设备，基于以具有参考扫描中的多个不同回波时间的预定成像序列、来自通过接收线圈接收的成像区域的磁共振信号，第一参考图像产生装置在多个不同回波时间处分别产生参考图像。然后，基于通过第一参考图像产生装置产生的多个参考图像，T2驰豫时间计算装置计算T2驰豫时间。基于通过T2驰豫时间计算装置计算的T2驰豫时间，T2-加权图像计算装置然后计算在多个不同回波时间其中之一处的T2-加权图像。最后，基于在T2-加权图像计算装置计算T2-加权图像时利用的回波时间处的参考图像，并基于通过T2-加权图像计算装置计算的T2-加权图像，灵敏度分布计算装置计算灵敏度分布。
为了获得前述目的，本发明的磁共振成像方法根据参考扫描中产生的所述成像区域中的所述接收线圈的灵敏度分布，校正基于在实际扫描中通过接收线圈接收的磁共振信号产生的受检对象的成像区域的层析图像，并且所述方法包括：第一参考图像产生步骤，其基于以具有所述参考扫描中的多个不同回波时间的预定成像序列、来自通过所述接收线圈接收的所述成像区域的所述磁共振信号，用于在所述多个不同回波时间处分别产生参考图像；T2驰豫时间计算步骤，其基于通过所述第一参考图像产生步骤产生的多个参考图像，用于计算T2驰豫时间；T2-加权图像计算步骤，其基于通过所述T2驰豫时间计算步骤计算的T2驰豫时间，用于计算在所述多个不同回波时间其中之一处的T2-加权图像；以及灵敏度分布计算步骤，其基于在所述T2-加权图像计算步骤计算所述T2-加权图像时利用的回波时间处通过所述第一参考图像产生步骤产生的参考图像，并基于通过T2-加权图像计算步骤计算的T2-加权图像，用于计算所述灵敏度分布。
依据本发明的磁共振成像方法，在第一参考图像产生步骤处，基于以具有参考扫描中的多个不同回波时间的预定成像序列、来自通过接收线圈接收的成像区域的磁共振信号，在多个不同回波时间处分别产生参考图像。然后，在T2驰豫时间计算步骤处，基于通过第一参考图像产生步骤产生的多个参考图像，计算T2驰豫时间。在T2-加权图像计算步骤处，基于通过T2驰豫时间计算步骤计算的T2驰豫时间，计算在多个不同回波时间其中之一处的T2-加权图像。最后，在灵敏度分布计算步骤处，基于在T2-加权图像计算步骤计算T2-加权图像时利用的回波时间处的参考图像，并基于通过T2-加权图像计算步骤计算的T2-加权图像，计算灵敏度分布。
依据本发明，提出一种有助于接收线圈的灵敏度分布的精确计算、并有助于对受检对象的精确层析成像的磁共振成像设备和磁共振成像方法。
从如附图所示的本发明的优选实施例的下面描述，本发明进一步的目的和优点将变得明显。
附图说明
图1是示出了依据本发明的实施例1的磁共振成像设备的结构的框图。
图2是示出了在依据本发明的实施例1中的数据处理部分中执行图像处理的部件的框图。
图3是示出了依据本发明的实施例1的磁共振成像方法的流程图。
圈4是参考扫描的成像序列图，其中通过在依据本发明的实施例1中为表面线圈的第二RF线圈接收被输出至第一参考图像产生部分的磁共振信号。
图5是示出了在依据本发明的实施例2中的数据处理部分中执行图像处理的部件的框图。
图6是示出了依据本发明的实施例2的磁共振成像方法的流程图。
图7是示出了在依据本发明的实施例3中的数据处理部分中执行图像处理的部件的框图。
图8是示出了依据本发明的实施例3的磁共振成像方法的流程图。
图9是示出了在依据本发明的实施例4中的数据处理部分中执行图像处理的部件的框图。
图10是示出了依据本发明的实施例4的磁共振成像方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图描述依据本发明的示例性实施例。
《实施例1》
下面描述依据本发明的实施例1的磁共振成像设备的结构。
图1是示出了依据本发明的实施例1的磁共振成像设备1的结构的框图。
如图1所示，磁共振成像设备1包括磁体系统21、RF(射频)驱动部分22、梯度驱动部分23、数据收集部分24、控制部分25、支架26、数据处理部分31、操作部分32和显示部分33。
在下文中依次描述这些部件。
磁体系统21包括静态磁场磁体部分212、梯度线圈部分213和RF线圈部分214。在为成像空间的圆柱形孔211周围设置静态磁场磁体部分212和梯度线圈部分213。在搁在支架26上的受检对象40的头部之上提供RF线圈部分214。将在其上放置受检对象40的支架26传送进孔211。
尽管为了清楚描述，在图1的孔211外部示出了受检对象40的头部和RF线圈部分214，但是受检对象40的头部和RF线圈部分214也可位于孔211的中心部分。
例如，静态磁场磁体部分212由超导磁体制成，并在孔211内部产生静态磁场。对于静态磁场磁体部分212，可以使用比如永磁体或正常导磁体的磁场产生磁体以取代超导磁体。构造静态磁场磁体部分212以使其具有与受检对象40的身体轴线方向Z对准的静态磁场方向。
梯度线圈部分213产生梯度磁场，以用于给出对通过静态磁场磁体部分212产生的静态磁场的强度的梯度，从而将三维定位信息合并入由RF线圈部分214接收的磁共振信号。由梯度线圈部分213产生的梯度磁场包括三种类型的磁场：切片(slice)选择梯度磁场、读出梯度磁场和相位编码梯度磁场。为产生这三种梯度磁场，梯度线圈部分213包括对应于梯度磁场的三个梯度线圈。
RF线圈部分214传送电磁波以产生用于在由静态磁场磁体部分212产生的静态磁场空间内部激励受检对象40中的成像区域中的质子自旋的高频磁场，并接收由在受检对象40中的成像区域中激励的质子产生的电磁波作为磁共振信号。在本实施例中，RF线圈部分214包括第一RF线圈214a和第二RF线圈214b。
第一RF线圈214a由体积线圈制成，并且设置该线圈以包围为受检对象40中的成像区域的整个头部。设置第二RF线圈214b以覆盖为成像区域的一部分的受检对象的颈部。在本实施例中，第一RF线圈214a首先被用作发射线圈，并在通过第五参考图像产生部分261产生多个参考图像时被用作接收线圈，这将在稍后进行描述。
另一方面，第二RF线圈214b被用作接收线圈。然而如第一RF线圈一样，第二RF线圈214b也可以用于发射和接收。
RF驱动部分22包括门调制器(未示出)、RF功率放大器(未示出)和RF振荡器(未示出)。基于来自控制部分25的指令，RF驱动部分22产生驱动信号，并驱动门调制器以将来自RF振荡器的高频输出信号调制成预定计时和预定包络(envelope)的脉冲信号。然后通过RF功率放大器在功率上放大由门调制器调制的RF信号，并将其施加至作为发射线圈的第一RF线圈214a，并发射至在受检对象40中的成像区域以激励受检对象40中的成像区域中的自旋。
基于来自控制部分25的指令，梯度驱动部分23供给驱动信号至梯度线圈部分213，以产生孔211中的梯度磁场。梯度驱动部分23具有未示出的三个驱动电路，其对应于在梯度线圈部分213中的三个梯度线圈。
数据收集部分24包括前置放大器(未示出)、相位检测器(未示出)和模拟-数字转换器(未示出)。数据收集部分24获得来自作为接收线圈的第二RF线圈214b的磁共振信号，通过前置放大器对它们放大，并将它们输出至相位检测器。根据来自RF驱动部分22中的RF振荡器的输出，然后通过相位检测器相位检测由前置放大器放大的磁共振信号，并输出至模拟-数字转换器。通过模拟-数字转换器将为由相位检测器相位检测的模拟信号的磁共振信号转换成数字信号，并输出至数字处理部分31。
基于来自操作部分32的命令信号，控制部分25依据预定脉冲序列控制RF驱动部分22、梯度驱动部分23和数据收集部分24。基于供给至操作部分32的几种命令信号，控制部分25也控制数据处理部分31，以用于获得理想的图像。
支架26是用于在其上停放受检对象40的工作台，并且通过支架驱动部分(未示出)，其能够被插进孔211或成像空间，或者从孔211或成像空间中移走。
数据处理部分31连接至控制部分25，并响应从操作部分32供给的操作命令控制控制部分25。数据处理部分31也连接至数据收集部分24，并对从数据收集部分24输出的磁共振信号实施几种图像处理，以在显示部分33上显示图像。
图2是示出了在数据处理部分31中执行图像处理的部件的框图。
如图2所示，数据处理部分31包括第一参考图像产生部分231、T2驰豫时间计算部分232、自旋密度分布计算部分233、T2-加权图像计算部分234、灵敏度分布计算部分235、校正部分236和实际扫描图像产生部分271。
本实施例的第一参考图像产生部分231对应于本发明的第一参考图像产生装置。本实施例的T2驰豫时间计算部分232对应于本发明的T2驰豫时间计算装置。本实施例的自旋密度分布计算部分233对应于本发明的自旋密度分布计算装置。本实施例的T2-加权图像计算部分234对应于本发明的T2-加权图像计算装置。本实施例的灵敏度分布计算部分235对应于本发明的灵敏度分布计算装置。
第一参考图像产生部分231基于在预定成像序列中的多个不同回波时间处通过第二RF线圈214b接收的成像区域的磁共振信号，在用于产生用于作为表面线圈的第二RF线圈214b的接收灵敏性分布的参考扫描中产生多个参考图像。第一参考图像产生部分231对从数据收集部分24输出的磁共振信号实施傅立叶变换作为数字信号以形成k-空间，并实施傅立叶逆变换以重构和产生在受检对象40中的成像区域的层析图像。例如，第一参考图像产生部分231基于在第一回波时间TE1处通过第二RF线圈214b接收的磁共振信号，在依据快速自旋回波技术的参考扫描中产生第一参考图像Is1(x，y)；以及基于在不同于第一回波时间TE1的第二回波时间TE2处接收的磁共振信号产生第二参考图像Is2(x，y)，两个参考图像都对应于像素位置(x，y)。除了第一回波时间TE1和第二回波时间TE2是不同的之外，通过类似的成像序列产生第一参考图像Is1(x，y)和第二参考图像Is2(x，y)。通过进行依据基于快速自旋回波技术的脉冲序列的参考扫描，减少了参考扫描花费的时间。优选地，第一参考图像产生部分231利用通过T2-加权脉冲序列接收的磁共振信号产生多个参考图像，从而可以在T2驰豫时间计算部分232中计算T2驰豫时间T2(x，y)。
T2驰豫时间计算部分232基于通过第一参考图像产生部分231产生的多个参考图像计算自旋-自旋驰豫时间，也就是T2驰豫时间。例如，T2驰豫时间计算部分232基于通过第一参考图像产生部分231产生的第一参考图像Is1(x，y)和第二参考图像Is2(x，y)计算T2驰豫时间T2(x，y)。
自旋密度分布计算部分233基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)计算自旋密度分布N(x，y)。
T2-加权图像计算部分234基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)和通过自旋密度分布计算部分233计算的自旋密度分布N(x，y)，计算在多个不同回波时间处的T2-加权图像。例如，T2-加权图像计算部分234在第二回波时间TE2处产生T2-加权图像Ie2(x，y)。T2-加权图像计算部分234可以在第一回波时间TE1处产生T2-加权图像Ie1(x，y)。
灵敏度分布计算部分235基于在T2-加权图像计算部分234计算T2-加权图像时使用的回波时间处的参考图像，并基于通过T2-加权图像计算部分234计算的T2-加权图像，计算在受检对象40中的成像区域中的第二RF线圈214b的灵敏度分布。例如，灵敏度分布计算部分235基于均在第二回波时间TE2处的T2-加权图像Ie2(x，y)和通过第一参考图像产生部分231产生的第二参考图像Is2(x，y)的组合，计算第二RF线圈214b的灵敏度分布H(x，y)。灵敏度分布计算部分235基于均在第一回波时间TE1处的T2-加权图像Ie2(x，y)和第一参考图像Is1(x，y)的组合，可以计算第二RF线圈214b的灵敏度分布H(x，y)。
基于通过灵敏度分布计算部分235计算的灵敏度分布H(x，y)，校正部分236通过由下面将描述的实际扫描图像产生部分271产生的实际扫描来校正层析图像Isa(x，y)。
实际扫描图像产生部分271基于从依据预定成像序列在实际扫描中发射和从受检对象40的成像区域接收的磁共振信号，产生在受检对象40中的成像区域的层析图像Isa(x，y)。实际扫描图像产生部分271基于依据基于比如自旋回波技术或梯度回波技术的成像方法的成像序列通过实际扫描获得的磁共振信号，产生在受检对象40中的成像区域的层析图像Isa(x，y)。如上面描述的，基于灵敏度分布H(x，y)，通过校正部分236校正通过实际扫描图像产生部分271产生的层析图像Isa(x，y)，并将其显示于显示部分33上。
操作部分32由比如键盘和鼠标的操作装置构成，并响应操作者的操作输出操作信号至控制部分25。
显示部分33包括比如图形显示器的显示装置，并基于从数据处理部分31输出的层析图像进行显示。
现在描述使用本实施例的磁共振成像设备1、用于捕获在受检对象40中的成像区域的层析图像的磁共振成像方法。
图3是示出了本实施例的磁共振成像方法的流程图。
如图3所示，本实施例的磁共振成像方法顺序地执行图像产生步骤ST21、T2驰豫时间计算步骤ST22、自旋密度分布计算步骤ST25、T2-加权图像计算步骤ST26、灵敏度分布计算步骤ST27、校正步骤ST28和显示步骤ST29。本实施例的磁共振成像方法通过参考扫描计算在成像区域中的第二RF线圈214b的灵敏度分布，以用于校正基于在实际扫描中通过第二RF线圈214b接收的磁共振信号产生的在受检对象40中的成像区域的层析图像。然后利用第二RF线圈214b的灵敏度分布来校正通过实际扫描产生的在受检对象40中的成像区域的层析图像。
现在在下文中依次描述这些步骤。
在前述步骤之前，首先将受检对象40放置在支架26上。之后将RF线圈部分214固定在受检对象40的头部上。通过支架驱动部分驱动受检对象40躺在其上的支架26，并将其插进其中通过静态磁场磁体部分212产生静态磁场的孔211中；因此在孔211的中心部分中定位受检对象40中的成像区域。
然后，由操作者将用于成像的信息输入至操作部分32。在本实施例中，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收在图像产生步骤ST21处被输出至第一参考图像产生部分231的磁共振信号(下面将对其进行描述)，由操作者将对应的成像序列指定为参考扫描。
具体地，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收被输出至第一参考图像产生部分231的磁共振信号，例如，由操作者将具有基于快速自旋回波技术的多个不同回波时间的成像序列指定为参考扫描。
此外，对于实际扫描，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收被输出至实际扫描图像产生部分271的磁共振信号，例如，由操作者指定基于自旋回波技术的成像序列。此时，操作部分32输出基于操作者的操作的操作信号至控制部分25。
然后，在图像产生步骤ST21处，控制部分25控制RF驱动部分22、梯度驱动部分23和数据收集部分24，并基于操作信号驱动在磁体系统21中的RF线圈部分214和梯度线圈部分213，以顺序地进行参考扫描和实际扫描。通过第二RF线圈214b然后接收来自受检对象40的磁共振信号，并对应地输出接收的磁共振信号至第一参考图像产生部分231和实际扫描图像产生部分271，然后其产生各自的图像。然后对参考图像进行处理以用于基于预定阀值去除噪声。
图4是参考扫描中的成像序列图，其中通过第二RF线圈214b(表面线圈)接收被输出至第一参考图像产生部分231的磁共振信号。在图4中，图(a)示出了来自作为发射线圈的第一RF线圈214a的、施加至受检对象40中的成像区域的RF脉冲。图(b)示出了通过梯度线圈部分213产生的切片选择梯度磁场Gz，图(c)示出了通过梯度线圈部分213产生的相位编码梯度磁场Gy，而图(d)示出了通过梯度线圈部分213产生的读出梯度磁场Gx。图(e)示出了通过作为接收线圈的第二RF线圈214B接收的磁共振信号MR。
如图4所示，在其中接收被输出至第一参考图像产生部分231的磁共振信号的参考扫描中，采用依据快速自旋回波技术的成像序列。在本实施例中，例如，将重复时间限定为3000ms，并且每个重复时间周期在回波列中的回波个数是8。此外，在本实施例中，使用单独的回波列，并将最先四个回波的回波列分配给第一回波时间TE，并且将最后四个回波的回波列分配给第二回波时间TE2。此外，将回波间隔限定为16ms，将第一回波时间TE1的有效回波时间限定为16ms，而将第二回波时间TE2的有效回波时间限定为96ms。
如图4所示，在其中接收被输出至第一参考图像产生部分231的磁共振信号的参考扫描中，RF驱动部分22首先施加驱动信号至RF线圈部分214中的第一RF线圈214a以发射90°RF脉冲至受检对象40，并且梯度驱动部分23驱动梯度线圈213以施加正方向上的切片梯度磁场Gz至受检对象40，从而选择性地激励预定的切片。之后，施加负方向上的切片梯度磁场Gz以重新聚焦切片选择方向上的自旋的相位，从而校正由于相位偏移造成的信号衰减。
在应用90°RF脉冲的预定时间之后，将负方向上的读出梯度磁场Gx施加至受检对象40。此时，施加随后进行描述的在一回波时间处施加的具有读出梯度磁场Gx的面积的一半面积的梯度磁场以预先使自旋失相(dephase)，从而协调自旋以在回波时间处重新调整相位(rephase)，这样能够以高信号强度获得磁共振信号。
在应用90°RF脉冲的预定时间之后，RF驱动部分22施加驱动信号至RF线圈部分214中的第一RF线圈214a，以施加180°RF脉冲至受检对象40，而且梯度驱动部分23驱动梯度线圈213以施加正方向上的切片梯度磁场Gz至受检对象40，这样选择性地激励预定切片以用于自旋反转。此时，在应用180°RF脉冲下的切片梯度磁场Gz之前和之后施加碾压(crusher)梯度磁场，从而在回波时间处精确地重新聚焦自旋。
在应用180°RF脉冲的预定时间之后，梯度驱动部分23驱动梯度线圈213以施加正方向上的相位编码梯度磁场Gy至受检对象40，这样相位编码被选择性激励的切片。
梯度驱动部分23然后驱动梯度线圈213以依照预定采样时间施加正方向上的读出梯度磁场Gz至受检对象40，从而频率编码被选择性激励的切片；并因此通过作为接收线圈的第二RF线圈214B接收第一磁共振信号M11。
然后通过数据收集部分24对接收的磁共振信号进行预定处理，将其转换为数字信号，并对其进行傅立叶转换以形成k-空间。
如上面所述，在本实施例中，重复时间TR中的回波列中的回波个数是8，并将最先四个回波的回波列分配给第一回波时间TE，而将最后四个回波的回波列分配给第二回波时间TE2。这样，在本实施例中，以重复时间TR重复预定相位编码和频率编码，以在两个分别的k-空间插入第一至第四磁共振信号M11-M14和第五至第八磁共振信号M15-M18。
例如，如果将每个k-空间中的相位编码的个数限定为64，则16次重复在重复时间TR中的步骤以填满k-空间。然后对进行过傅立叶变换的磁共振信号进行傅立叶逆变换以通过图像产生部分231重构，因此，对应于像素位置(x，y)在第一回波时间TE1处产生第一参考图像Is1(x，y)和在第二回波时间TE2处产生第二参考图像Is2(x，y)。
下面，在T2驰豫时间计算步骤ST22处，基于通过第一参考图像产生部分231产生的第一参考图像Is1(x，y)和第二参考图像Is2(x，y)，T2驰豫时间计算部分232计算对应于像素位置(x，y)的T2驰豫时间T2(x，y)。此时，T2-加权图像中的信号强度I(x，y)具有与自旋密度N(x，y)、灵敏度分布H(x，y)、回波时间TE和T2驰豫时间T2(x，y)的关系，该关系由方程(3)给出。因此，T2驰豫时间计算部分232利用在多个不同回波时间TE1和TE2处产生的第一参考图像Is1(x，y)和第二参考图像Is2(x，y)，以依据方程(4)计算对应于像素位置(x，y)的T2驰豫时间T2(x，y)。
I(x，y)＝N(x，y)·H(x，y)·exp{-TE/T2(x，y)}         (3)
T2(x，y)＝-(TE1-TE2)/Log{Is1(x，y)/Is2(x，y)}        (4)
下面，在自旋密度分布计算步骤ST25处，例如假定在具有1.5特斯拉的强度的静态磁场中脑脊髓液的自旋密度是1.00，自旋密度分布计算部分233用于基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)计算自旋强度分布N(x，y)。例如，如果T2(x，y)＝50-小于80ms，在像素位置(x，y)处的组织被确定为白质，并限定为0.61的值，其是在文献中找到的白质的自旋密度的值。例如，如果T2(x，y)＝80-小于200ms，在像素位置(x，y)处的组织被确定为灰质，并限定为0.69的值，其是在文献中找到的灰质的自旋密度的值。例如，如果T2(x，y)＝200ms或更大，在像素位置(x，y)处的组织被确定为脑脊髓液，并限定为1.00的值，其是在文献中找到的脑脊髓液的自旋密度的值。
下面，在T2-加权图像计算步骤ST26处，基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)和通过自旋密度分布计算部分233计算的自旋强度N(x，y)，如通过方程(5)给出的，T2-加权图像计算部分233用于产生第二回波时间TE2处的T2-加权图像Ie2(x，y)。需要注意，可以产生取代第二回波时间TE2的第一回波时间TE1处的T2-加权图像Ie1(x，y)。如从方程(5)可见，T2-加权图像独立于灵敏度分布H(x，y)。
Ie2(x，y)＝N(x，y)·exp{-TE2/T2(x，y)}               (5)
下面，在灵敏度分布计算步骤ST27处，基于第二回波时间TE2处的T2-加权图像Ie2(x，y)和第二参考图像Is2(x，y)的组合，灵敏度分布计算部分235用于依照方程(6)计算第二RF线圈214b(表面线圈)的灵敏度分布H(x，y)。之后，对灵敏度分布H(x，y)进行外插或内插以及在其中通过低频分量的低通滤波。
H(x，y)＝Is2(x，y)/Ie2(x，y)                           (6)
如果在先前的T2-加权图像计算步骤ST26处产生第一回波时间TE1处的T2-加权图像Ie1(x，y)，而不是在第二回波时间TE2处的T2-加权图像，则基于与第一回波时间TE1处的T2-加权图像Ie1(x，y)的组合类似地计算灵敏度分布H(x，y)。
下面，在校正步骤ST28处，基于通过灵敏度分布计算部分235计算的灵敏度分布H(x，y)，通过校正部分236校正由实际扫描产生的层析图像Isa(x，y)。校正部分236依据下面的方程(7)校正通过实际扫描产生的层析图像Isa(x，y)，并输出校正的层析图像Isa′(x，y)至显示部分33。
Isa′(x，y)＝Isa(x，y)/H(x，y)                     (7)
下面，在显示步骤ST29处，基于校正的层析图像Isa′(x，y)，在显示部分33上显示受检对象40的层析图像。以这种方式，本实施例的磁共振成像方法通过参考扫描计算用作接收线圈的第二RF线圈214B的灵敏度分布，并利用计算的灵敏度分布校正实际扫描的层析图像的不均匀性以用于显示。
如上面所述，依据本实施例，基于以具有参考扫描中的多个不同回波时间TE1和TE2的预定成像序列、来自通过第二RF线圈214b(表面线圈)接收的成像区域的磁共振信号，第一参考图像产生部分231产生为在多个不同回波时间TE1和TE2处的成像区域的T2-加权图像的参考图像Is1(x，y)和Is2(x，y)。基于通过第一参考图像产生部分231产生的多个参考图像Is1(x，y)和Is2(x，y)，T2驰豫时间计算部分232然后计算T2驰豫时间T2(x，y)。基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)，T2-加权图像计算部分234然后计算回波时间TE2处的T2-加权图像Ie2(x，y)。基于在T2-加权图像计算部分234计算T2-加权图像Ie2(x，y)时使用的回波时间TE2处的参考图像Is2(x，y)，并基于通过T2-加权图像计算部分234计算的T2-加权图像Ie2(x，y)，两个图像都在回波时间TE2处，灵敏度分布计算部分235然后计算灵敏度分布H(x，y)。基于通过灵敏度分布计算部分235计算的灵敏度分布H(x，y)，然后校正通过实际扫描的层析图像Isa(x，y)。然后输出校正的层析图像Isa′(x，y)至显示部分33以用于显示。即，在本实施例中，多个不同回波时间TE1和TE2处的多个参考图像Is1(x，y)和Is2(x，y)用于计算T2驰豫时间T2(x，y)，然后计算其中灵敏度不起作用的T2-加权图像Ie2(x，y)，并基于T2-加权图像Ie2(x，y)，产生成像区域中的第二RF线圈214b(表面线圈)的灵敏度分布H(x，y)。这样，依据本实施例，不同于传统技术，除了要计算其灵敏度分布的接收线圈之外，无需使用具有均匀灵敏度分布的接收线圈(比如体积线圈)，，并因此容易地计算精确的灵敏度分布，从而有助于对受检对象的精确层析成像。
此外，在本实施例中，基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)，通过自旋密度分布计算部分233计算自旋密度分布N(x，y)。基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)，并基于通过自旋密度分布计算部分233计算自旋密度分布N(x，y)，T2-加权图像计算部分234然后计算T2-加权图像Ie2(x，y)。由于在本实施例中，除了T2驰豫时间T2(x，y)之外，还基于自旋密度分布N(x，y)计算灵敏度分布H(x，y)，所以容易地计算精确的灵敏度分布H(x，y)，从而有助于对受检对象的精确层析成像。
《实施例2》
下文中将描述依据本发明的实施例2的磁共振成像设备的结构。
图5是示出了在实施例2中的数据处理部分31中执行图像处理的部件的框图。
如图5所示，实施例2的数据处理部分31包括第一参考图像产生部分231、T2驰豫时间计算部分232、自旋密度分布计算部分233、T2-加权图像计算部分234、灵敏度分布计算部分235、校正部分236、第二参考图像产生部分241a、第三参考图像产生部分241b、T1驰豫时间计算部分242和实际扫描图像产生部分271。
除了它具有第二参考图像产生部分241a、第三参考图像产生部分241b和T1驰豫时间计算部分242，实施例2的磁共振成像设备与实施例1中的类似。因此，将省略对重复部分的说明。
本实施例的第二参考图像产生部分241a对应于本发明的第二参考图像产生装置。本实施例的第三参考图像产生部分241b对应于本发明的第三参考图像产生装置。本实施例的T1驰豫时间计算部分242对应于本发明的T1驰豫时间计算装置。
下文中将依次描述这些部件。
基于在参考扫描中依据饱和恢复方法、以具有多个不同重复时间的成像序列、来自通过第二RF线圈214b接收的成像区域的磁共振信号，第二参考图像产生部分241a产生多个参考图像。例如，第二参考图像产生部分241a依据自旋回波技术限定参考扫描中的重复时间TR，从而完全恢复自旋的纵向磁化向量，并基于在第一重复时间TR1中通过第二RF线圈214b接收的磁共振信号产生第三参考图像Is3(x，y)，以及基于在不同于第一重复时间TR1的第二重复时间TR2中接收的磁共振信号产生第四参考图像Is4(x，y)，两个图像都对应于像素位置(x，y)。除了第一重复时间TR1和第二重复时间TR2是不同的之外，通过类似的成像序列产生第三参考图像Is3(x，y)和第四参考图像Is4(x，y)。
依据参考扫描中的反转恢复方法，基于以成像序列中的多个不同反转时间、来自通过第二RF线圈214b接收的成像区域的磁共振信号，第三参考图像产生部分241b产生多个参考图像。例如，第三参考图像产生部分241b首先施加180°反转脉冲至参考扫描中的受检对象40以反转自旋，并在用于自旋恢复的反转时间TI之后，基于依据自旋回波技术的脉冲序列进行扫描。此时，基于例如在第一反转时间TI1中通过第二RF线圈214b接收的磁共振信号，第三参考图像产生部分241a产生第五参考图像Is5(x，y)，并基于在不同于第一反转时间TI1的第二反转时间TI2中接收的磁共振信号产生第六参考图像Is6(x，y)。除了第一反转时间TI1和第二反转时间TI2是不同地的之外，通过类似的成像序列产生第五参考图像Is5(x，y)和第六参考图像Is6(x，y)。优选地，利用通过T1-加权脉冲序列接收的磁共振信号，第二参考图像产生部分241a和第三参考图像产生部分241b产生多个参考图像，从而使T1驰豫时间计算部分242能够计算T1驰豫时间T1(x，y)。
基于通过第二参考图像产生部分241a产生的多个参考图像，T1驰豫时间计算部分242计算自旋-点阵(spin-lattice)驰豫时间，也就是T1驰豫时间T1(x，y)。例如，基于通过第二参考图像产生部分241a产生的第三参考图像Is3(x，y)和第四参考图像Is4(x，y)，T1驰豫时间计算部分242计算T1驰豫时间T1(x，y)。此外，基于通过第三参考图像产生部分241b产生多个参考图像，T1驰豫时间计算部分242也计算T1驰豫时间T1(x，y)。例如，基于通过第三参考图像产生部分241b产生的第五参考图像Is5(x，y)和第六参考图像Is6(x，y)，T1驰豫时间计算部分242计算T1驰豫时间T1(x，y)。
不同于实施例1，基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)和通过T1驰豫时间计算部分242计算的T1驰豫时间T1(x，y)的组合，自旋密度分布计算部分233计算自旋密度分布N(x，y)。
现在描述利用本实施例的磁共振成像设备1用于捕获在受检对象40中的成像区域的层析图像的磁共振成像方法。
图6是示出了本实施例的磁共振成像方法的流程图。
如图6所示，本实施例的磁共振成像方法顺序地执行图像产生步骤ST21、T2驰豫时间计算步骤ST22、T1驰豫时间计算步骤ST23、自旋密度分布计算步骤ST25、T2-加权图像计算步骤ST26、灵敏度分布计算步骤ST27、校正步骤ST28和显示步骤ST29。本实施例的磁共振成像方法对应于将T1驰豫时间计算步骤ST23添加入实施例1的方法。
现在在下文中依次描述这些步骤。
与实施例1类似，在前述步骤之前，首先将受检对象放置在支架26上。之后将RF线圈部分214固定在受检对象40的头部上。通过支架驱动部分驱动受检对象40躺在其上的支架26，并将其插进其中通过静态磁场磁体部分212产生静态磁场的孔211中；这样在孔211的中心部分中定位在受检对象40中的成像区域。
然后，由操作者将用于成像的信息输入至操作部分32。在本实施例中，在图像产生步骤ST21处，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收要被输出至第一参考图像产生部分231和第二参考图像产生部分241a的磁共振信号，下面将对其进行描述，通过操作者将对应的成像序列指定为参考扫描。
具体地，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收要被输出至第一参考图像产生部分231的磁共振信号，例如，通过操作者将具有基于快速自旋回波技术的多个不同回波时间的成像序列指定为参考扫描。此外，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收要被输出至第二参考图像产生部分241a的磁共振信号，例如，通过操作者将具有依据基于自旋回波技术的饱和恢复方法的多个不同重复时间的成像序列指定为参考扫描。
取代用于接收要被指引至第二参考图像产生部分241a的磁共振信号的成像序列，例如，可以将具有依据基于自旋回波技术的反转恢复方法的多个不同反转时间的成像序列指定为参考扫描，以在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收要被输出至第三参考图像产生部分231b的磁共振信号。
此外，对于实际扫描，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收要被输出至实际扫描图像产生部分271的磁共振信号，例如，通过操作者指定基于自旋回波技术的成像序列。此时，操作部分32输出基于操作者的操作的操作信号至控制部分25。
然后，如实施例1，在图像产生步骤ST21处，控制部分25基于操作信号控制RF驱动部分22、梯度驱动部分23和数据收集部分24，并驱动磁体系统21中的RF线圈部分214和梯度线圈部分213，以便顺序地进行参考扫描和实际扫描。然后通过第二RF线圈214b接收来自受检对象40的磁共振信号，并对应地输出接收的磁共振信号至第一参考图像产生部分231、第二参考图像产生部分241a和实际扫描图像产生部分271，然后其产生各自的图像。然后基于预定阀值对参考图像进行处理以用于去除噪声。
首先，如实施例1，在图像产生步骤ST21处，对应于像素位置(x，y)在第一回波时间TE1处产生第一参考图像Is1(x，y)和在第二回波时间TE2处产生第二参考图像Is2(x，y)。
此外，在图像产生步骤ST21处，在参考扫描中执行依据具有多个重复时间(也就是第一重复时间TR1和不同于第一重复时间TR1的第二重复时间TR2)的饱和恢复方法的成像序列，并输出在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收的磁共振信号至第二参考图像产生部分241a。第二参考图像产生部分241a然后用于基于在第一重复时间TR1中接收的磁共振信号，产生对应于像素位置(x，y)的第三参考图像Is3(x，y)，并基于在第二重复时间TR2中接收的磁共振信号，产生对应于像素位置(x，y)的第四参考图像Is4(x，y)。
如先前讨论的，在图像产生步骤ST21处，可以取代用于接收被指引至第二参考图像产生部分241a的磁共振信号的成像序列，执行用于接收被指引至第三参考图像产生部分241b的磁共振信号的成像序列。在这种情况下，控制部分25可以执行依据具有参考扫描中的多个反转时间(也就是例如第一反转时间TI1和不同于第一反转时间TI1的第二反转时间TI2)的反转恢复方法的成像序列，并可将在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收的磁共振信号输出至第三参考图像产生部分241a。在这种情况下，第三参考图像产生部分241用于基于在第一反转时间TI1中接收的磁共振信号，产生对应于像素位置(x，y)的第五参考图像Is5(x，y)，并基于在第二反转时间TI2中接收的磁共振信号，产生对应于像素位置(x，y)的第六参考图像Is6(x，y)。
下面，如实施例1，在T2驰豫时间计算步骤ST22处，基于通过第一参考图像产生部分231产生的第一参考图像Is1(x，y)和第二参考图像Is2(x，y)，T2驰豫时间计算部分232计算对应于像素位置(x，y)的T2驰豫时间T2(x，y)。
下面，在T1驰豫时间计算步骤ST23处，通过T1驰豫时间计算部分242，对应于重复时间TR1和TR2，对通过第二参考图像产生部分241a产生的第三参考图像Is3(x，y)和第四参考图像Is4(x，y)进行拟合(fitting)，以计算对应于像素位置(x，y)的T1驰豫时间T1(x，y)。当取代通过第二参考图像产生部分241a产生的第三参考图像Is3(x，y)和第四参考图像Is4(x，y)，而是基于通过第三参考图像产生部分241b产生的第五参考图像Is5(x，y)和第六参考图像Is6(x，y)计算T1驰豫时间T1(x，y)时，执行对应于反转时间TI1和TI2的拟合以计算对应于像素位置(x，y)的T1驰豫时间T1(x，y)。
下面，在自旋密度分布计算步骤ST25处，自旋密度分布计算部分233用于基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)和通过T1驰豫时间计算部分242计算的T1驰豫时间T1(x，y)的组合，计算自旋密度分布N(x，y)，其基于例如在具有1.5特斯拉的强度的静态磁场中脑脊髓液的自旋密度是1.00的假定。例如，如果T1(x，y)∶T2(x，y)属于(450-小于550ms)∶(50-小于80ms)，则在像素位置(x，y)处的组织被确定为白质并被限定为0.61的值，其是在文献中找到的白质的自旋密度的值。例如，如果T1(x，y)∶T2(x，y)属于(550-小于2000ms)∶(80-小于200ms)，则在像素位置(x，y)处的组织被确定为灰质并被限定为0.69的值，其是在文献中找到的灰质的自旋密度的值。例如，如果T1(x，y)∶T2(x，y)属于(2000ms或更大)∶(200ms或更大)，则在像素位置(x，y)处的组织被确定为脑脊髓液，并被限定为1.00的值，其是在文献中找到的脑脊髓液的自旋密度的值。
下面，如实施例1，在T2-加权图像计算步骤ST26中，基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)和通过自旋密度分布计算部分233计算的自旋密度分布N(x，y)，T2-加权图像计算部分233用于产生在第二回波时间TE2处的T2-加权图像Ie2(x，y)。
下面，如实施例1，在灵敏度分布计算步骤ST27中，基于第二回波时间TE2处的T2-加权图像Ie2(x，y)和第二参考图像Is2(x，y)的组合，灵敏度分布计算部分235用于计算第二RF线圈214b(表面线圈)的灵敏度分布H(x，y)。之后，对灵敏度分布H(x，y)进行外插或内插以及在其中通过低频分量的低通滤波。
下面，如实施例1，在校正步骤ST28处，基于通过灵敏度分布计算部分235计算的灵敏度分布H(x，y)，通过校正部分236校正通过实际扫描产生的层析图像Isa(x，y)。校正部分236校正通过实际扫描产生的层析图像Isa(x，y)，并输出校正的层析图像Isa′(x，y)至显示部分33。
下面，如实施例1，在显示步骤ST29处，基于校正的层析图像Isa′(x，y)，在显示部分33上显示受检对象40的层析图像。以这种方式，本实施例的磁共振成像方法通过参考扫描计算用作接收线圈的第二RF线圈214B的灵敏度分布，并利用计算的灵敏度分布来校正通过实际扫描的层析图像的不均匀性以用于显示。
如上面所述，依据本实施例，基于依据参考扫描中的饱和恢复方法、以具有多个不同重复时间TR1和TR2的成像序列、来自通过第二RF线圈214b接收的成像区域的磁共振信号，第二参考图像产生部分241a产生作为多个不同重复时间TR1和TR2中的T2-加权图像的参考图像Is3(x，y)和Is4(x，y)。基于通过第二参考图像产生部分241a产生的多个参考图像Is3(x，y)和Is4(x，y)，T1驰豫时间计算部分242然后计算T1驰豫时间T1(x，y)。基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)和通过T1驰豫时间计算部分242计算的T1驰豫时间T1(x，y)，自旋密度分布计算部分233然后计算自旋密度分布N(x，y)。依据本实施例，由于除了T2驰豫时间T2(x，y)之外，还基于T1驰豫时间T1(x，y)计算自旋密度分布N(x，y)，所以可以计算精确的自旋密度分布N(x，y)，并因此容易地计算精确的灵敏度分布H(x，y)，从而有助于对受检对象的精确层析成像。需要注意，当基于依据参考扫描中的反转恢复方法、以具有多个不同反转时间的成像序列、来自通过第二RF线圈214b接收的成像区域的磁共振信号，第三参考图像产生部分241产生多个不同反转时间中的参考图像Is5(x，y)和Is6(x，y)，从而以类似的方式计算T1驰豫时间T1(x，y)时，可以获得类似的效果，并且然后计算自旋密度分布N(x，y)。
《实施例3》
下文中将描述依据本发明的实施例3的磁共振成像设备的结构。
图7是示出了在实施例3中的数据处理部分31中执行图像处理的部件的框图。
如图7所示，数据处理部分31包括第一参考图像产生部分231、T2驰豫时间计算部分232、自旋密度分布计算部分233、T2-加权图像计算部分234、灵敏度分布计算部分235、校正部分236、第二参考图像产生部分241a、第三参考图像产生部分241b、T1驰豫时间计算部分242、第四参考图像产生部分251、表观扩散系数(ADC)计算部分252和实际扫描图像产生部分271。
除了它具有第四参考图像产生部分251和表观扩散系数计算部分252之外，实施例3的磁共振成像设备与实施例2中的类似。因此，将省略对重复部分的说明。
本实施例的第四参考图像产生部分251对应于本发明的第四参考图像产生装置。本实施例的表观扩散系数计算部分252对应于本发明的表观扩散系数计算装置。
下文中将依次描述这些部分。
基于以具有参考扫描中的多个不同b值的扩散-加权梯度磁场的预定成像序列、来自通过第二RF线圈214b接收的成像区域的磁共振信号，第四参考图像产生部分251产生多个参考图像。通过叠加具有b值的梯度磁场，第四参考图像产生部分251获得扩散加权，从而例如在参考扫描中，在依据自旋回波EPI(回波平面成像)的脉冲序列中的180°脉冲之前和之后使扩散的质子失相。基于在具有第一b值的梯度磁场b1中通过第二RF线圈214b接收的磁共振信号，第四参考图像产生部分251产生例如第七参考图像Is7(x，y)，并基于在具有不同于第一b值的第二b值的梯度磁场b2中接收的磁共振信号产生第八参考图像Is8(x，y)。除了第一b值b1和第二b值b2是不同的之外，通过类似的成像序列产生第七参考图像Is7(x，y)和第八参考图像Is8(x，y)。优选地，利用通过扩散加权脉冲序列的磁共振信号，第四参考图像产生部分251产生多个参考图像，从而使表观扩散系数计算部分252可以计算表观扩散系数D(x，y)。
基于通过第四参考图像产生部分251产生的多个参考图像，表观扩散系数计算部分252计算表观扩散系数。例如，基于通过第四参考图像产生部分251产生的第七参考图像Is7(x，y)和第八参考图像Is8(x，y)，表观扩散系数计算部分252计算表观扩散系数D(x，y)。
不同于实施例2，基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)、通过T1驰豫时间计算部分242计算的T1驰豫时间T1(x，y)，以及此外通过表观扩散系数计算部分252计算的表观扩散系数D(x，y)的组合，自旋密度分布计算部分233计算自旋密度分布N(x，y)，将在下面对其进行描述。
图8是示出了本实施例的磁共振成像方法的流程图。
如图8所示，本实施例的磁共振成像方法顺序地执行图像产生步骤ST21、T2驰豫时间计算步骤ST22、T1驰豫时间计算步骤ST23、表观扩散系数计算步骤ST24、自旋密度分布计算步骤ST25、T2-加权图像计算步骤ST26、灵敏度分布计算步骤ST27、校正步骤ST28和显示步骤ST29。本实施例的磁共振成像方法对应于将T1驰豫时间计算步骤ST23添加入实施例2的方法。
现在在下文中依次描述这些步骤。
与实施例2类似，在前述步骤之前，首先将受检对象放置在支架26上。之后将RF线圈部分214固定在受检对象40的头部上。通过支架驱动部分驱动受检对象40躺在其上的支架26，并将其插进其中通过静态磁场磁体部分212产生静态磁场的孔211中；这样在孔211的中心部分中定位在受检对象40中的成像区域。
然后，由操作者将用于成像的信息输入至操作部分32。在本实施例中，在图像产生步骤ST21处，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收被输出至第一参考图像产生部分231、第二参考图像产生部分241a和第四参考图像产生部分251的磁共振信号，通过操作者将对应的成像序列指定为参考扫描，下面将对其进行描述。
具体地，为了通过第二RF线圈214b(表面线圈)接收被输出至第一参考图像产生部分231的磁共振信号，例如，通过操作者将具有基于快速自旋回波技术的多个不同回波时间的成像序列指定为参考扫描。此外，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收被输出至第二参考图像产生部分241a的磁共振信号，例如，通过操作者将具有依据基于自旋回波技术的饱和恢复方法的多个不同重复时间的成像序列指定为参考扫描。此外，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收被输出至第四参考图像产生部分251的磁共振信号，例如，通过操作者将具有基于自旋回波EPI技术的多个不同b值的扩散-加权梯度磁场的成像序列指定为参考扫描。
此外，对于实际扫描，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收被输出至实际扫描图像产生部分271的磁共振信号，例如，通过操作者指定基于自旋回波技术的成像序列。此时，操作部分32输出基于操作者的操作的操作信号至控制部分25。
然后，在图像产生步骤ST21处，控制部分25基于操作信号控制RF驱动部分22、梯度驱动部分23和数据收集部分24，并驱动磁体系统21中的RF线圈部分214和梯度线圈部分213，以顺序地进行参考扫描和实际扫描。然后通过第二RF线圈214b接收来自受检对象40的磁共振信号，并对应地输出接收的磁共振信号至第一参考图像产生部分231、第二参考图像产生部分241a、第四参考图像产生部分251和实际扫描图像产生部分271，然后其产生各自的图像。然后基于预定阀值对参考图像进行处理以用于去除噪声。
首先，如实施例2，在图像产生步骤ST21处，对应于像素位置(x，y)产生第一回波时间TE1处的第一参考图像Is1(x，y)和第二回波时间TE2处的第二参考图像Is2(x，y)。
此外，如实施例2，在图像产生步骤ST21处，基于第一重复时间TR1中接收的磁共振信号产生对应于像素位置(x，y)的第三参考图像Is3(x，y)，并基于第二重复时间TR2中接收的磁共振信号产生对应于像素位置(x，y)的第四参考图像Is4(x，y)。
此外，在图像产生步骤ST21处，执行具有多个b值的梯度磁场的成像序列(也就是具有第一b值的梯度磁场b1和不同于具有第一b值的梯度磁场b1的具有第二b值的梯度磁场b2)作为参考扫描，并且输出在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收的磁共振信号至第四参考图像产生部分251。第四参考图像产生部分251然后用于基于在具有第一b值的梯度磁场b1中接收的磁共振信号，产生对应于像素位置(x，y)的第七参考图像Is7(x，y)，并基于在具有第二b值的梯度磁场b2中接收的磁共振信号，产生对应于像素位置(x，y)的第八参考图像Is8(x，y)。
下面，如实施例2，在T2驰豫时间计算步骤ST22处，基于通过第一参考图像产生部分231产生的第一参考图像Is1(x，y)和第二参考图像Is2(x，y)，T2驰豫时间计算部分232计算对应于像素位置(x，y)的T2驰豫时间T2(x，y)。
下面，如实施例2，在T1驰豫时间计算步骤ST23处，通过T1驰豫时间计算部分242，对应于重复时间TR1和TR2对通过第二参考图像产生部分241a产生的第三参考图像Is3(x，y)和第四参考图像Is4(x，y)进行拟合，以计算对应于像素位置(x，y)的T1驰豫时间T1(x，y)。
下面，在表观扩散系数计算步骤ST24处，依据方程(8)，基于通过第四参考图像产生部分251产生的第七参考图像Is7(x，y)和第八参考图像Is8(x，y)，表观扩散系数计算部分252计算对应于像素位置(x，y)的表观扩散系数D(x，y)：
D(x，y)＝-Log{Is7(x，y)/Is8(x，y)}/(b1-b2).            (8)
下面，在自旋密度分布计算步骤ST25处，基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)、通过T1驰豫时间计算部分242计算的T1驰豫时间T1(x，y)以及通过表观扩散系数计算部分252计算的表观扩散系数D(x，y)的组合，自旋密度分布计算部分233用于计算自旋强度N(x，y)，其基于例如在具有1.5特斯拉的强度的静态磁场中脑脊髓液的自旋密度是1.00的假定。例如，如果T1(x，y)∶T2(x，y)∶D(x，y)属于(450-小于550ms)∶(50-小于80ms)∶(0.6×10-3-小于0.8×10-3mm2/s)，则在像素位置(x，y)处的组织被确定为白质并被限定为0.61的值，其是在文献中找到的白质的自旋密度的值。例如，如果T1(x，y)∶T2(x，y)∶D(x，y)属于(550-小于2000ms)∶(80-小于200ms)∶(0.8×10-3-小于1.8×10-3mm2/s)，则在像素位置(x，y)处的组织被确定为灰质并被限定为0.69的值，其是在文献中找到的灰质的自旋密度的值。例如，如果T1(x，y)∶T2(x，y)∶D(x，y)属于(2000ms或更大)∶(200ms或更大)∶(1.8×10-3mm2/s或更大)，则在像素位置(x，y)处的组织被确定为脑脊髓液并被限定为1.00的值，其是在文献中找到的脑脊髓液的自旋密度的值。需要注意，由于在测量中通过静态磁场强度影响T2驰豫时间T2(x，y)和T1驰豫时间T1(x，y)，所以当静态磁场强度具有不同于1.5特斯拉的值时，应该使用在文献中找到的其他自旋密度值来限定自旋密度。
下面，如实施例2，在T2-加权图像计算步骤ST26处，基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)和通过自旋密度分布计算部分233计算的自旋密度分布N(x，y)，T2-加权图像计算部分233用于产生第二回波时间TE2处的T2-加权图像Ie2(x，y)。
下面，如实施例2，在灵敏度分布计算步骤ST27处，基于第二回波时间TE2处的T2-加权图像Ie2(x，y)和第二参考图像Is2(x，y)的组合，灵敏度分布计算部分235用于计算第二RF线圈214b(表面线圈)的灵敏度分布H(x，y)。之后，对灵敏度分布H(x，y)进行外插或内插以及在其中通过低频分量的低通滤波。
下面，如实施例2，在校正步骤ST28处，基于通过灵敏度分布计算部分235计算的灵敏度分布H(x，y)，通过校正部分236校正通过实际扫描产生的层析图像Isa(x，y)。校正部分236校正通过实际扫描产生的层析图像Isa(x，y)，并输出校正的层析图像Isa′(x，y)至显示部分33。
下面，如实施例1，在显示步骤ST29处，基于校正的层析图像Isa′(x，y)，在显示部分33上显示受检对象40的层析图像。以这种方式，本实施例的磁共振成像方法通过参考扫描计算用作接收线圈的第二RF线圈214B的灵敏度分布，并利用计算的灵敏度分布校正通过实际扫描的层析图像的不均匀性以用于显示。
如上面所述，依据本实施例，基于以具有参考扫描中的多个不同b值的扩散-加权梯度磁场b1和b2的预定成像序列、来自通过第二RF线圈214b接收的成像区域的磁共振信号，第四参考图像产生部分251产生对应于具有多个不同b值的扩散-加权梯度磁场中的扩散-加权图像的参考图像Is7(x，y)和Is8(x，y)。基于通过第四参考图像产生部分251产生的多个参考图像Is7(x，y)和Is8(x，y)，表观扩散系数计算部分252计算表观扩散系数D(x，y)。基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)、通过T1驰豫时间计算部分242计算的T1驰豫时间T1(x，y)、以及此外通过表观扩散系数计算部分252计算的表观扩散系数D(x，y)，自旋密度分布计算部分233然后计算自旋密度分布。依据本实施例，由于除了T2驰豫时间T2(x，y)和T1驰豫时间T1(x，y)之外，还基于表观扩散系数D(x，y)计算自旋密度分布N(x，y)，所以可以计算精确的自旋密度分布N(x，y)，并因此容易地计算精确的灵敏度分布H(x，y)，从而有助于对受检对象的精确层析成像。
《实施例4》
下文中将描述依据本发明的实施例4的磁共振成像设备的结构。
图9是示出了在实施例4中的数据处理部分31中执行图像处理的部件的框图。
如图9所示，数据处理部分31包括第一参考图像产生部分231、T2驰豫时间计算部分232、自旋密度分布计算部分233、T2-加权图像计算部分234、灵敏度分布计算部分235、校正部分236、第五参考图像产生部分261和实际扫描图像产生部分271。
除了它具有第五参考图像产生部分261之外，实施例4的磁共振成像设备与实施例1中的类似。因此，将省略对重复部分的说明。
本实施例的第五参考图像产生部分261对应于本发明的第五参考图像产生装置。
下文中将依次描述这些部件。
基于以具有参考扫描中的多个不同回波时间的预定成像序列、来自通过为体积线圈的第一RF线圈接收的成像区域的磁共振信号，第五参考图像产生部分261产生多个参考图像。例如，第五参考图像产生部分261基于依据快速自旋回波技术在参考扫描中的第三回波时间TE3处通过第二RF线圈214b接收的磁共振信号，产生第九参考图像Is9(x，y)，并基于在不同于第三回波时间TE3的第四回波时间TE4处接收的磁共振信号产生第十参考图像Is10(x，y)。除了第三回波时间TE3和第四回波时间TE4是不同的之外，通过类似的成像序列产生第九参考图像Is9(x，y)和第十参考图像Is10(x，y)。优选地，第五参考图像产生部分261产生参考图像，以利用在具有比前述第一参考图像产生部分231中的回波时间短的回波时间的脉冲序列中接收的磁共振信号来加权自旋密度(加权质子密度)，从而使自旋密度分布计算部分233可以计算自旋密度N(x，y)。
与实施例1不同，基于通过第五参考图像产生部分261产生的多个参考图像，自旋密度分布计算部分233计算受检对象40中的成像区域的自旋密度N(x，y)。
现在描述利用本实施例的磁共振设备1用于捕获在受检对象40中的成像区域的层析图像的磁共振成像方法。
图10是示出了本实施例的磁共振成像方法的流程图。
如图10所示，本实施例的磁共振成像方法顺序地执行图像产生步骤ST21、T2驰豫时间计算步骤ST22、自旋密度分布计算步骤ST25、T2-加权图像计算步骤ST26、灵敏度分布计算步骤ST27、校正步骤ST28和显示步骤ST29。本实施例的磁共振成像方法包括类似于实施例1的方法的步骤。
现在在下文中依次描述这些步骤。
与实施例1类似，在前述步骤之前，首先将受检对象放置在支架26上。之后将RF线圈部分214固定在受检对象40的头部上。通过支架驱动部分驱动受检对象40躺在其上的支架26，并将其插进其中通过静态磁场磁体部分212产生静态磁场的孔211中；这样在孔211的中心部分中定位在受检对象40中的成像区域。
然后，由操作者将用于成像的信息输入至操作部分32。在本实施例中，在图像产生步骤ST21处，为了通过第二RF线圈214b(表面线圈)接收被输出至第一参考图像产生部分231和第二参考图像产生部分241a的磁共振信号，通过操作者将对应的成像序列指定为参考扫描，下面将对其进行描述。
具体地，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收被输出至第一参考图像产生部分231的磁共振信号，例如，通过操作者将具有基于快速自旋回波技术的多个不同回波时间的成像序列指定为参考扫描。
此外，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收被输出至第五参考图像产生部分261的磁共振信号，例如，通过操作者将具有基于自旋回波技术的多个不同回波时间的成像序列指定为参考扫描。
此外，对于实际扫描，为了在第二RF线圈214b(表面线圈)处接收被输出至实际扫描图像产生部分271的磁共振信号，例如，通过操作者指定基于自旋回波技术的成像序列。此时，操作部分32输出基于操作者的操作的操作信号至控制部分25。
然后，如实施例1，在图像产生步骤ST21处，控制部分25基于操作信号控制RF驱动部分22、梯度驱动部分23和数据收集部分24，并驱动磁体系统21中的RF线圈部分214和梯度线圈部分213，以顺序地进行参考扫描和实际扫描。然后通过第二RF线圈214b接收来自受检对象40的磁共振信号，并对应地输出接收的磁共振信号至第一参考图像产生部分231、第二参考图像产生部分241a和实际扫描图像产生部分271，然后其产生各自的图像。然后基于预定阀值对参考图像进行处理以用于去除噪声。
首先，如实施例1，在图像产生步骤ST21处，对应于像素位置(x，y)产生第一回波时间TE1处的第一参考图像Is1(x，y)和第二回波时间TE2处的第二参考图像Is2(x，y)。
此外，在图像产生步骤ST21处，执行用于接收被指引至第五参考图像产生部分261的磁共振信号的成像序列。在这种情况下，例如在参考扫描中，依据具有多个回波时间(也就是第三回波时间TE3和不同于第三回波时间TE3的第四回波时间TE4)的快速自旋回波技术，控制部分25执行成像序列，并输出在第一RF线圈214a(体积线圈)处接收的磁共振信号至第五参考图像产生部分261。第五参考图像产生部分261然后用于基于在第三回波时间TE3处接收的磁共振信号产生对应于像素位置(x，y)的第九参考图像Is9(x，y)，并基于在第四回波时间TE4处接收的磁共振信号产生对应于像素位置(x，y)的第十参考图像Is10(x，y)。
下面，如实施例1，在T2驰豫时间计算步骤ST22处，基于通过第一参考图像产生部分231产生的第一参考图像Is1(x，y)和第二参考图像Is2(x，y)，T2驰豫时间计算部分232计算对应于像素位置(x，y)的T2驰豫时间T2(x，y)。
下面，在自旋密度分布计算步骤ST25处，基于多个参考图像，也就是通过第五参考图像产生部分261产生的第九参考图像Is9(x，y)和第十参考图像Is10(x，y)，自旋密度计算分布计算部分233用于计算受检对象40中的成像区域的自旋密度分布N(x，y)。例如，对应于回波时间TE3和TE4，自旋密度计算分布计算部分233对通过第五参考图像产生部分261产生的第九参考图像Is9(x，y)和第十参考图像Is10(x，y)进行拟合，并计算对应于像素位置(x，y)的自旋密度分布N(x，y)。
下面，如实施例1，在T2-加权图像计算步骤ST26处，基于通过T2驰豫时间计算部分232计算的T2驰豫时间T2(x，y)和通过自旋密度分布计算部分233计算的自旋密度分布N(x，y)，T2-加权图像计算部分233用于产生第二回波时间TE2处的T2-加权图像Ie2(x，y)。
下面，如实施例1，在灵敏度分布计算步骤ST27处，基于在第二回波时间TE2处的T2-加权图像Ie2(x，y)和第二参考图像Is2(x，y)的组合，灵敏度分布计算部分235用于计算第二RF线圈214b(表面线圈)的灵敏度分布H(x，y)。之后，对灵敏度分布H(x，y)进行外插或内插以及在其中通过低频分量的低通滤波。
下面，如实施例1，在校正步骤ST28处，基于通过灵敏度分布计算部分235计算的灵敏度分布H(x，y)，通过校正部分236校正通过实际扫描产生的层析图像Isa(x，y)。校正部分236校正通过实际扫描产生的层析图像Isa(x，y)，并输出校正的层析图像Isa′(x，y)至显示部分33。
下面，如实施例1，在显示步骤ST29处，基于校正的层析图像Isa′(x，y)，在显示部分33上显示受检对象40的层析图像。以这种方式，本实施例的磁共振成像方法通过参考扫描计算用作接收线圈的第二RF线圈214B的灵敏度分布，并利用计算的灵敏度分布来校正实际扫描的层析图像的不均匀性以用于显示。
如上面所述，依据本实施例，基于以具有参考扫描中的多个不同回波时间的预定成像序列、来自通过第一RF线圈214a(体积线圈)接收的成像区域的磁共振信号，第五参考图像产生部分261产生对应于在多个不同回波时间处的自旋密度加权图像的参考图像Is9(x，y)和Is10(x，y)。然后，基于通过第五参考图像产生部分261产生的多个参考图像Is9(x，y)和Is10(x，y)，自旋密度分布计算部分233然后计算受检对象中的成像区域中的自旋密度。由于在本实施例中，基于对应于自旋密度加权图像的参考图像Is9(x，y)和Is10(x，y)直接计算自旋密度分布N(x，y)，所以容易地计算精确的灵敏度分布H(x，y)，从而有助于对受检对象的精确层析成像。
需要注意，本发明不局限于依据前述实施例的实践，可以采用几种变形。
例如，虽然在实施例中，T2-加权图像产生装置基于两个因数来计算T2-加权图像，即来自T2驰豫时间计算装置的T2驰豫时间和来自自旋密度分布计算装置的自旋密度分布，但是如果在受检对象中的成像区域中的自旋密度是均匀分布的，则优选地仅基于T2驰豫时间计算T2-加权图像。这减少了用于计算自旋密度分布所需要的参考扫描的数量和用于计算T2-加权图像的计算体积，并因此容易地计算接收线圈的精确灵敏度分布，从而有助于对受检对象的精确层析成像。
可以构造本发明的多种广泛不同的实施例而不脱离本发明的精神和范围。需要注意，本发明不局限于在说明书中描述的具体实施例，仅由所附的权利要求对其进行限定。

Claims (10)

1、一种磁共振成像设备，其用于根据参考扫描中产生的成像区域中的接收线圈(214)的灵敏度分布，校正受检对象的所述成像区域的层析图像，该层析图像是基于在实际扫描中通过所述接收线圈(214)接收的磁共振信号产生的，所述设备包括：
第一参考图像产生装置(231)，其基于以具有所述参考扫描中的多个不同回波时间的预定成像序列、来自通过所述接收线圈(214)接收的所述成像区域的所述磁共振信号，用于分别产生所述多个不同回波时间处的参考图像；
T2驰豫时间计算装置(232)，其基于通过所述第一参考图像产生装置(231)产生的多个参考图像，用于计算T2驰豫时间；
T2-加权图像计算装置(232)，其基于通过所述T2驰豫时间计算装置(232)计算的T2驰豫时间，用于计算所述多个不同回波时间其中之一处的T2-加权图像；以及
灵敏度分布计算装置(235)，其基于在所述T2-加权图像计算装置(232)计算所述T2-加权图像时利用的回波时间处通过所述第一参考图像产生装置(231)产生的参考图像，并基于通过所述T2-加权图像计算装置(232)计算的所述T2-加权图像，用于计算所述灵敏度分布。
2、权利要求1的磁共振成像设备，其中：
所述第一参考图像产生装置(231)利用快速自旋回波技术作为所述预定成像序列。
3、权利要求2的磁共振成像设备，进一步包括：
自旋密度分布计算装置(233)，其基于通过所述T2驰豫时间计算装置(232)计算的T2驰豫时间，用于计算自旋密度分布，
其中进一步基于通过所述自旋密度分布计算装置(233)计算的自旋密度分布，所述T2-加权图像计算装置(232)产生所述T2-加权图像。
4、权利要求3的磁共振成像设备，进一步包括：
第二参考图像产生装置(241a)，其基于依据所述参考扫描中的饱和恢复方法、以具有多个不同重复次数的成像序列、来自通过所述接收线圈(214)接收的所述成像区域的所述磁共振信号，用于分别产生所述多个不同重复时间中的参考图像；以及
T1驰豫时间计算装置(242)，其基于通过所述第二参考图像产生装置(241a)产生的多个参考图像，用于计算T1驰豫时间，
其中进一步基于通过所述T1驰豫时间计算装置(242)计算的T1驰豫时间，所述自旋密度分布计算装置(233)计算自旋密度分布。
5、权利要求3的磁共振成像设备，进一步包括：
第三参考图像产生装置(241b)，其基于依据所述参考扫描中的反转恢复方法、以具有多个不同反转时间的成像序列、来自通过所述接收线圈(214)接收的所述成像区域的所述磁共振信号，用于分别产生所述多个不同反转时间中的参考图像；以及
T1驰豫时间计算装置(242)，其基于通过所述第三参考图像产生装置(241b)产生的多个参考图像，用于计算T1驰豫时间，
其中进一步基于通过T1驰豫时间计算装置(242)计算的T1驰豫时间，所述自旋密度分布计算装置(233)计算自旋密度分布。
6、权利要求5的磁共振成像设备，进一步包括：
第四参考图像产生装置(251)，其基于以具有所述参考扫描中多个不同b值的扩散加权梯度磁场的预定成像序列、来自通过所述接收线圈(214)接收的所述成像区域的所述磁共振信号，用于分别产生具有多个不同b值的所述扩散加权梯度磁场中的参考图像；以及
表观扩散系数计算装置(252)，其基于通过所述第四参考图像产生装置(251)产生的多个参考图像，用于计算表观扩散系数，
其中进一步基于通过所述表观扩散系数计算装置(252)计算的表观扩散系数，所述自旋密度分布计算装置(233)计算自旋密度分布。
7、权利要求6的磁共振成像设备，其中：
采用表面线圈作为所述接收线圈(214)。
8、权利要求1的磁共振成像设备，进一步包括：第五参考图像产生装置(261)，其基于以具有所述参考扫描中多个不同回波时间的预定成像序列、来自通过所述接收线圈(214)接收的所述成像区域的所述磁共振信号，用于分别产生所述多个不同回波时间处的参考图像；以及
自旋密度分布计算装置(233)，其基于通过第五参考图像产生装置(261)产生的多个参考图像，用于计算所述受检对象的所述成像区域中的自旋密度，
其中进一步基于通过所述自旋密度分布计算装置(233)计算的自旋密度分布，所述T2-加权图像计算装置(232)产生所述T2-加权图像。
9、权利要求8的磁共振成像设备，进一步包括：
作为所述接收线圈(214)的第一接收线圈和第二接收线圈，该第二接收线圈在所述成像区域中具有比所述第一接收线圈更均匀的灵敏度分布，
其中在所述实际扫描中，基于通过所述第一接收线圈接收的所述磁共振信号产生所述层析图像；
基于通过所述第一接收线圈接收的所述磁共振信号，所述第一参考图像产生装置(231)产生多个参考图像；以及
基于利用所述第二接收线圈接收的所述磁共振信号，所述第五参考图像产生装置(261)产生多个参考图像。
10、一种磁共振成像方法，其用于根据参考扫描中产生的成像区域中的接收线圈(214)的灵敏度分布，校正受检对象的所述成像区域的层析图像，该层析图像是基于在实际扫描中通过所述接收线圈(214)接收的磁共振信号产生的，所述方法包括：
第一参考图像产生步骤，其基于以具有所述参考扫描中的多个不同回波时间的预定成像序列、来自通过所述接收线圈(214)接收的所述成像区域的所述磁共振信号，分别产生所述多个不同回波时间处的参考图像；
T2驰豫时间计算步骤，其基于通过所述第一参考图像产生步骤产生的多个参考图像，计算T2驰豫时间；
T2-加权图像计算步骤，其基于通过所述T2驰豫时间计算步骤计算的T2驰豫时间，计算所述多个不同回波时间其中之一处的T2-加权图像；以及
灵敏度分布计算步骤，其基于在通过所述T2-加权图像计算步骤计算所述T2-加权图像时利用的回波时间处通过所述第一参考图像产生步骤产生的参考图像，并基于通过所述T2-加权图像计算步骤计算的所述T2-加权图像，计算所述灵敏度分布。
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