CN101002677A - 射频脉冲应用方法和核磁共振成像设备 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于以相对较高的电平接收长T2组织信号并抑制噪声。当待测试成分的磁共振频率假定为Ω且相应于重复时间TR的频率假定为ωo时，通过用cos(ωo·t)调制一个用于减小频率为Ω的信号的化学位移SAT脉冲而获得的射频脉冲作为主要信号Po被应用，并随后平衡稳态自由进动的脉冲序列被应用。由于主要脉冲的作用，导致噪声产生的信号被减弱，从而噪声可以被抑制。由于如通常方式一样瞬态是长时间，长T2组织信号可以以相当高的电平被接收，并且通过在瞬态执行获取数据，对比可保持在高水平。

Description

射频脉冲应用方法和核磁共振成像设备
技术领域
本发明涉及一种射频(RF)脉冲应用方法和核磁共振成像(MRI)设备，更具体地涉及能以相对较高的电平接收长T2组织信号(signal of tissue long inT2)并抑制噪声的射频脉冲应用方法和核磁共振成像设备。
背景技术
迄今已知有平衡稳态自由进动(SSFP)的脉冲序列，其中在成像脉冲的应用之前(例如参考专利文献1)插入用于增大翻转角的脉冲列。
进一步提出了用于抑制平衡稳态自由进动(SSFP)的干扰信号的脉冲序列(例如参考非专利文献1)。
专利文献1：日本未审查专利，公开号No.2004-329268(权利要求1和图3)。
非专利文献1：D.L.Foxall的“用于稳态自由进动成像的起动器序列”，医用核磁共振(Megnetic Resonance in Medicine)53：919-929(2005)。
通常地，在平衡稳态自由进动中，从过渡状态(瞬态)到稳态时长T2组织信号相对较高，并在稳态时变低。
由于专利文献1中描述的现有技术中瞬态时间长，可以以相对较高的电平接收长T2组织信号，并通过执行瞬态的数据获取使得对比保持在高水平。
但问题是，由于瞬态时信号的变化，会发生例如“聚束噪声(bandingartifact)”等噪声。
在另一方面，非专利文献1中描述的现有技术限定了瞬态时信号的变化和抑制了噪声。
但是，现有技术伴有这样的问题：由于稳态建立很快和瞬态很短，长T2组织信号难于在相当高的电平接收并且对比不能保持在高水平。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供能以相对较高的电平接收长T2组织信号并抑制噪声的射频脉冲应用方法和核磁共振成像设备。
在第一方面，本申请提供一种射频脉冲应用方法，包括下面的步骤：应用一个用于减少具有频率为Ω+ωo和Ω-ωo的成分的信号的主要脉冲，该频率Ω+ωo和Ω-ωo由一个对应于重复时间TR的频率ωo彼此分离，其中待测量成分的磁共振频率假定为Ω；并随后应用平衡稳态自由进动的脉冲序列。
作为本发明的发明人广泛调查的结果，发明人已经发现，在平衡稳态自由进动时出现噪声的原因在于：当待测量成分的频率假定为Ω时，具有由相应于重复时间TR的频率ωo彼此分离的频率Ω+ωo和Ω-ωo的成分的信号是变化的。
因此，在依据第一方面的射频脉冲应用方法中，用于减弱具有频率为Ω+ωo和Ω-ωo的成分的信号的主要脉冲，在平衡稳态自由进动的脉冲序列之前被应用。从而，由于导致噪声产生的信号变小，噪声可以被抑制。由于如通常方式一样瞬态是长时间，可以以相当高的电平接收长T2组织信号，并且通过执行在瞬态获取数据，可将对比保持在高水平。
在第二方面，本发明提供一种射频脉冲应用方法，其中在依据第一方面的射频脉冲应用方法中，该主要脉冲是一个用cos(ωo·t)调制一个用于减少频率为Ω的信号的化学位移SAT脉冲(化学位移饱和脉冲)而得到的射频脉冲。
因为通过用cos(ωo·t)调制所述用于减少频率为Ω的信号的化学位移SAT脉冲而得到的射频脉冲，被限定为根据第二方面的射频脉冲应用方法中的主要脉冲，所以应用主要脉冲所需的时间会变短。
顺便提及，应用化学位移SAT脉冲的技术已经在例如日本未审查专利No.特开平5(1993)-64635中描述过。
在第三方面，本发明提供了一种射频脉冲应用方法，其中在依据第一方面的射频脉冲应用方法中，该主要脉冲是包括两个射频脉冲的一个脉冲列，该两个射频脉冲对应于一个用于减小具有频率为Ω+ωo的成分的信号的化学位移SAT脉冲和一个用于减小具有频率为Ω-ωo的成分的信号的化学位移SAT脉冲。
在依据第三方面的射频脉冲应用方法中，用于减小具有频率为Ω+ωo的成分的信号的化学位移SAT脉冲和用于减小具有频率为Ω-ωo的成分的信号的化学位移SAT脉冲被定义为主要脉冲。因此，用于应用化学位移SAT脉冲的常规算法可以被改向。
在第四方面，本发明提供了一种射频脉冲应用方法，其中在依据第一至第三方面中的任意一个的射频脉冲应用方法中，当TR＝5ms时，ωo＝100Hz。
作为本发明的发明人广泛调查的结果，已发现如果ωo＝100Hz且TR＝5ms，噪声可以被抑制。
在第五方面，本发明提供了一种射频脉冲应用方法，其中在依据第一至第四方面中的任意一个的射频脉冲应用方法中，待测试的成分为水。
在依据第五方面的射频脉冲应用方法中，由水产生的信号可以以相对较高的电平被接收，且噪声可以被抑制。
在第六方面，本发明提供了一种核磁共振成像(MRI)设备，其包括用于应用主要脉冲的主要脉冲应用装置，和用于应用平衡稳态自由进动的脉冲序列的成像脉冲应用装置，其中该主要脉冲应用装置应用主要脉冲，用于减少具有频率为Ω+ωo和Ω-ωo的成分的信号，该频率Ω+ωo和Ω-ωo由相应于重复时间TR的频率ωo彼此分离，其中待测量成分的磁共振频率假定为Ω。
在依据第六方面的核磁共振成像(MRI)设备中，可适当地实施依据第一方面的射频脉冲应用方法。
在第七方面，本发明提供了一种核磁共振成像(MRI)设备，其中在依据第六方面的射频核磁共振成像(MRI)设备中，该主要脉冲是通过用cos(ωo·t)调制一个用于减少频率为Ω的信号的化学位移SAT脉冲所得到的射频脉冲。
依据第七方面的核磁共振成像(MRI)设备中，可适当地实施依据第二方面的射频脉冲应用方法。
在第八方面，本发明提供了一种核磁共振成像(MRI)设备，其中在依据第六方面的射频核磁共振成像(MRI)设备中，该主要脉冲是包括两个射频脉冲的一个脉冲列，该两个射频脉冲对应于一个用于减小具有频率为Ω+ωo的成分的信号的化学位移SAT脉冲和一个用于减小具有频率为Ω-ωo的成分的信号的化学位移SAT脉冲。
在依据第八方面的核磁共振成像(MRI)设备中，适于实施依据第三方面的射频脉冲应用方法。
在第九方面，本发明提供了一种核磁共振成像(MRI)设备，其中在依据第六至第八方面中的任意一个的核磁共振成像(MRI)设备中，当TR＝5ms时，ωo＝100Hz。
在依据第九方面的核磁共振成像(MRI)设备中，适于实施依据第四方面的射频脉冲应用方法。
在第十方面，本发明提供了一种核磁共振成像(MRI)设备，其中在依据第六至第九方面中的任意一个的核磁共振成像(MRI)设备中，待测试的成分为水。
依据第十方面的核磁共振成像(MRI)设备中，适于实施依据第五方面的射频脉冲应用方法。
依据本发明的射频脉冲应用方法和核磁共振成像(MRI)设备，长T2组织信号可以以相对较高的电平上被接收，且噪声可以被抑制。
本发明的射频脉冲应用方法和核磁共振成像(MRI)设备可以用于基于平衡稳态自由进动的成像。
本发明其它的目的和优点通过如相应附图所示的本发明的优选实施例的如下描述将变得显而易见。
附图说明
图1为示出了根据第一实施例的核磁共振成像(MRI)设备的结构方框图。
图2为示出了根据第一实施例的射频脉冲应用方法的流程图。
图3为示出了根据第一实施例的主要脉冲和平衡稳态自由进动序列的时序图。
图4为示出了依据本发明的基于化学位移SAT脉冲的来自垂直磁化的信号强度抑制特性和基于主要脉冲的来自垂直磁化的信号强度抑制特性的频率特性图。
图5为示出了根据第二实施例的主要脉冲和平衡稳态自由进动序列的时序图。
图6为示出了依据第二实施例的、基于主要脉冲的来自垂直磁化的信号强度抑制特性的频率特性图。
图7为示出了依据第二实施例的、基于主要脉冲的垂直磁化的信号强度衰减特性的频率特性图。
具体实施方式
随后将通过附图所示的实施例对本发明进一步详细地描述。顺便提及，本发明不限于实施例或由实施例限制。
第一实施例
图1为示出了根据第一实施例的核磁共振成像(MRI)设备100的方框图。
在当前的核磁共振成像(MRI)设备100中，磁铁部件101具有一个中空部分(孔)，用于在其中插入样品或实验对象。静态磁场线圈101C用于将预定的静态磁场应用于实验对象，梯度线圈101G用于产生X轴、Y轴和Z轴上的梯度磁场，发送线圈101T用于提供射频脉冲以激励实验对象中核子的旋转，以及接收线圈101R用于从实验对象中接收NMR信号，它们被布置在磁铁部件101上以环绕中空部分。
目前，发送线圈101T和接收线圈101R可以均作为主体线圈使用。可选地，发送线圈101T可以作为主体线圈而接收线圈101R可以用作表层线圈。
静态磁场线圈101C连接到静态磁场源102。梯度线圈101G连接到梯度线圈驱动电路103。发送线圈101T连接到射频功率放大器104。此外，接收线圈101R连接到前置放大器105。
顺便提及，永久磁铁可以代替静态磁场线圈101C使用。
依据计算机7给出的程序，序列存储电路108基于存储在其中的脉冲序列控制和操作梯度线圈驱动电路103，从而产生来自梯度线圈101G的梯度磁场。此外，序列存储电路108操作门调制器109以调制从射频振荡器110产生的载波输出信号成具有预定时间、预定包络线、预定相位形式的脉动信号，和作为射频脉冲的形式将其加入射频功率放大器104，其中该脉动信号被脉冲放大。此后，射频功率放大器104将该脉冲施加到发送线圈101T。
接收器112将NMR信号转换为数字信号，并将其输入到计算机107中。
计算机107读取来自接收器112的数字信号，实现其上的流程以产生一个MR图像。此外，计算机107负责总体控制，例如接收从操作控制台113输入的信息。
显示单元106显示图像和其上的消息。
图2为示出了根据第一实施例的射频脉冲应用方法的流程图。
在步骤J1，主要脉冲Po如图3所示被施加。
当相应于待测量成分的水的磁共振频率假定为Ω时，图3所示的主要脉冲Po是通过由cos(ωo·t)调制一个用于降低频率为Ω的信号的化学位移SAT脉冲而得到的射频脉冲，例如其中TR＝5ms，ωo＝100Hz。
即，用于减少频率为Ω的信号的化学位移SAT脉冲是一种用于可选择地将相应于频率Ω的垂直磁化Mz变成如图4(a)所示的接近0的射频脉冲，射频脉冲乘以cos(ωo·t)变为用于可选择地将相应于频率Ω+ωo和Ω-ωo的垂直磁化Mz变成如图4(b)所示的接近0的射频脉冲。
顺便提及，抑制器脉冲K在主要脉冲Po后应用在任意轴上。
返回来参考图2，平衡稳态自由进动序列的脉冲列Ps如图3所示的步骤J2应用。然后图像数据被获取。平衡稳态自由进动序列的脉冲列Ps是已知的。
根据第一实施例的核磁共振成像(MRI)设备100，可以得到下述的有利的作用。
(1)由于通过在平衡稳态自由进动的脉冲序列Ps之前施加主要脉冲Po以减小具有频率为Ω+ωo和Ω-ωo的成分的信号，导致噪声出现的信号被设置得很小，因此噪声可以被控制。
(2)由于如通常一样瞬态是长时间，通过在瞬态实行获取数据，长T2组织信号可以以相当高的电平被接收，而对比可保持在高水平。
(3)应用主要脉冲Po所需的时间不长。
第二实施例
如图5所示的主要脉冲P1和P2可以使用。
如图5所示的主要脉冲P1是一种用于可选择地将相应于频率为Ω+ωo的垂直磁化Mz变成如图6所示的接近0的射频脉冲。此外，射频脉冲P2是用于可选择地将相应于频率为Ω-ωo的垂直磁化Mz变成如图7所示的接近0的射频脉冲。
顺便提及，抑制器脉冲K在主要脉冲P1和P2后应用在任意轴上。
根据第二实施例的核磁共振成像(MRI)设备，可以得到下述的有利的作用。
(1)由于通过在平衡稳态自由进动的脉冲序列Ps前施加用于减少具有频率为Ω+ωo的成分的信号的主要脉冲P1和用于减少具有频率为Ω-ωo的成分的信号的主要脉冲P2，导致噪声出现的信号被设置得很小，因此噪声可以被控制。
(2)由于如通常方式一样瞬态是长时间，长T2组织信号可以以相当高的电平被接收，而对比可保持在高水平。
(3)可使用用于应用化学位移SAT脉冲的常规算法。
在不背离本发明主旨和范围的情况下，可构造本发明许多不同的实施例。应当理解，除所附权利要求定义内容外，本发明不局限于说明书中描述的特定实施例。

Claims (10)

1.一种射频脉冲应用方法，包括步骤：
应用主要脉冲以减少具有频率为Ω+ωo和Ω-ωo的成分的信号，频率Ω+ωo和Ω-ωo由相应于重复时间TR的频率ωo彼此分离，其中待测量成分的磁共振频率假定为Ω；以及
随后应用平衡稳态自由进动的脉冲序列。
2.如权利要求1所述的射频脉冲应用方法，其中主要脉冲是射频脉冲，其通过用cos(ωo·t)调制一个用于减少频率为Ω的信号化学位移SAT脉冲而被获得。
3.如权利要求1所述的射频脉冲应用方法，其中主要脉冲是包括两个射频脉冲的一个脉冲列，该两个射频脉冲对应于一个用于减小具有频率为Ω+ωo的成分的信号的化学位移SAT脉冲和一个用于减小具有频率为Ω-ωo的成分的信号的化学位移SAT脉冲。
4.如权利要求1至3任一项所述的射频脉冲应用方法，其中当所述TR＝5ms时，所述ωo＝100Hz。
5.如权利要求1至4任一项所述的射频脉冲应用方法，其中待测试的成分为水。
6.一种核磁共振成像设备(100)，包括
主要脉冲应用设备(101T)，用于应用主要脉冲；和
成像脉冲应用设备(101T)，用于应用平衡稳态自由进动的脉冲序列，其中该主要脉冲应用设备(101T)应用主要脉冲用于减小具有频率为Ω+ωo和Ω-ωo的成分的信号，频率Ω+ωo和Ω-ωo由相应于重复时间TR的频率ωo彼此分离，其中待测量成分的磁共振频率假定为Ω。
7.如权利要求6所述的核磁共振成像设备(100)，其中主要脉冲是射频脉冲，其通过用cos(ωo·t)调制一个用于减少频率为Ω的信号的化学位移SAT脉冲而被获得。
8.如权利要求6所述的核磁共振成像设备(100)，其中该主要脉冲是包括两个射频脉冲的一个脉冲列，该两个射频脉冲对应于一个用于减小具有频率为Ω+ωo的成分的信号的学位移SAT脉冲和一个用于减小具有频率为Ω-ωo的成分的信号的化学位移SAT脉冲。
9.如权利要求6至8任一项所述的核磁共振成像设备(100)，其中当所述TR＝5ms时，所述ωo＝100Hz。
10.如权利要求6至9任一项所述的核磁共振成像设备(100)，其中待测试的成分为水。
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