CN102481114A - 用于磁共振成像的信号获取与处理的方法和设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种使用专用信号获取和处理技术的、用于磁共振成像的方法和设备，用于利用一般非均匀静磁场进行图像重构。公开了用于图像重构并使移相影响最小的新颖的信号处理方法。提供了比利用均匀静磁场的情况要求较小静磁场强度和较小硬件的成像系统，因而与标准的MRI系统相比，显著减小了系统的尺寸和成本。该系统还利用了包括由碳纳米管导体制成的高信噪比成像线圈，因而进一步提高了成像系统的效率。

Description

用于磁共振成像的信号获取与处理的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请为在2007年3月4日提交的、序列号为11/713,957、发明名称为“用于磁共振成像的信号获取与处理的方法和设备”的美国专利申请的接续申请，该专利通过参考而并入本文。

美国专利申请11/713,957要求在2006年3月4日提交的、序列号为60/778,652、发明名称为“用于磁共振成像的信号获取与处理的方法和设备”的美国临时申请的优先权，该临时专利申请通过参考而并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及医学成像和图像重构，具体地说，涉及在具有固有磁场梯度的静磁场中进行磁共振成像。

背景技术

今天，磁共振成像技术在世界范围内，在更广大的医疗机构中被相当普遍地使用，并且已经在医疗实践中带来很大益处。影响这种多用途成像技术进一步使用的重要因素是与购买和维护这种系统有关的高成本。

与设计和制造这种系统有关的高成本主要是由于需要很强并且非常均匀的静磁场，还需要用于利用这种系统进行成像的梯度场产生设备。目前，为了获得高图像质量和高分辨力，要求这样的强静磁场。在这种系统中，高度均匀的磁场结合使用为了成像目的而应用的均匀梯度磁场允许通过对接收的信号进行直接傅里叶逆变换，直接复原已成像的样本中的质子或原子核密度分布。但是，对于磁共振成像系统有关的静磁场的均匀性的实质需要不利于减少系统尺寸和费用。

为了实现显著减少MR成像系统的尺寸和成本，能够利用非均匀静磁场进行成像是有益的。通常，断定现有的商业化方法使用非常均匀的静磁场，并且在出现非均匀磁场的情况下不能使用。

以前构成利用非均匀静磁场进行MR成像的方法的尝试已经假定静磁场的非均匀性大致沿着单一方向，例如，通过在与大小恒定的静磁场等值面对应的测量面或附近激发核自旋，此外，沿着称为z方向的、垂直于测量面的方向上，磁场梯度大致恒定。磁场梯度大致恒定的特性意味着测量面大致为平面。在这样的方案中，假定沿着z方向梯度很大，通常为400高斯/厘米或0.04特斯拉/厘米。这样大的梯度导致通过施加合适的射频(Radio Frequency，RF)脉冲之后的自旋迅速移相。但是，当以标准的90-180自旋回波脉冲序列(spin echo pulsesequence)的形式施加合适的射频脉冲序列时，这样大的梯度会使重聚(refocusing)时间很短，这里按照与z梯度成比例的速率施加180个重聚脉冲。因此，被重复的自旋回波产生了，并且用于在不太长的时间段内产生被平均的或被增强的信号。还使用了以施加x梯度和y梯度的形式进行编码的合适的内切片(intra-slice)三维像素，结合标准的MR成像和信号逆变换技术，重构测量面附近(很薄)的图像。

这些方法的拓展包括副切片(subslicing)，其中，通过将切片分切为若干副切片形成组织切片的图像，副切片数量取决于组织松弛时间(relaxation times of the tissue)T₁和T₂的比值。副切片图像被合成为切片图像。通过利用频率等于对应于副切片的拉莫尔频率(Larmorfrequency)的窄带宽射频脉冲对每个副切片进行成像。在不太长的时间段内，被重复的自旋回波(spin echoes)被用于产生被平均或被增强的信号。还可以结合标准的MR成像和信号逆变换技术，使用以施加x梯度和y梯度的形式进行编码的合适的内切片三维像素，构成副切片图像。相似的方法还用于在出现强z梯度的情况下对组织切片进行成像，利用扩展频谱的方法抑制静磁场中的微扰的影响。在不太长的时间段内，被重复的自旋回波被用于产生被平均或被增强的信号。还可以结合标准的MR成像和信号逆变换技术，使用以施加x梯度和y梯度的形式进行编码的合适的内切片三维像素，构成副切片图像。

上述方法使用了具有非均匀性场型(a pattern of inhomogeneity)或沿单一方向梯度的静磁场。用于通用成像系统，在患者体内的相当大的受关注区域中产生这种场型的磁体的体积将相当大。作为一种实施方式，尽管这些方法可以用于开发对手和足或者患者身体较小的外围部分进行成像的更小的成像系统，但是，它们不易对患者身体进行一般的内部成像。

以前有过一些开发类似导管的成像探头的尝试，其中，MR成像系统使用了安装在探头上的磁体。探头被用于“从内向外”成像，生成探头本身以外的，受关注的人体局部小区域的图像。它利用安装在导管中的磁体产生的静磁场，产生垂直于探头长轴的楔形区域的图像。在也被安装在探头上的发射线圈发射的射频信号在楔形区域中激发自旋之后，结合安装在导管内的产生圆周向梯度的梯度线圈，这些磁体产生的强径向梯度，用于对楔形区域中的核自旋进行相位编码(phaseencode)。如前所述的方法，经过重复的信号回波再被信号平均之后，用于消除移相影响，然后，用标准MR成像和信号逆变换技术重构薄楔形区域的图像。通过使探头纵向移动并围绕其轴线旋转，可以对探头周围的环形区域进行成像。磁体也可以安装在MR成像探头上，以便在出现由标准MR成像系统产生的静磁场的情况下，产生很强的非均匀局部梯度。本段落前面描述的局部成像技术能够产生围绕探头的局部区域的高分辨率局部图像，然后，可以将这些局部图像叠加在由标准MR成像系统生成的较大视野的图像上。

以上讨论的成像方法被特殊设计为在对围绕探头的局部区域中进行外部成像的过程中使用。它们依赖于利用重复的自旋回波以及在出现在局部产生的强梯度的情况下进行平均。此外，使用成像探头是有创伤的。因此，这种技术不允许在宽视野内进行一般的无创伤成像。

发明内容

本发明的一个方面是一种信号获取和重构方法，其可利用总体上非均匀的静磁场用于有效的MR成像。

本发明的另一个方面是一种通用MR成像方法，其利用总体上非均匀的静磁场，可以构成成本最低、尺寸相对小的MR成像系统。

本发明的另一个方面是一种磁共振成像方法和设备，用于在出现已知固有磁场梯度的空间分布的静磁场的情况下进行磁共振成像。该方法包括在某些实施例中，使用高信噪比(Signal-to-Noise-Ratio，SNR)的专用成像线圈。在这些实施例中，用导电体，如碳纳米管形式的碳，制成成像或接收线圈。在一个实施例中，这种导体的电阻不随长度显著增加，一种称为弹道电荷传导(ballistic charge transport)的现象。线圈用于获取由在成像样本中的旋进质子自旋所发射的射频(RF)信号。此外，相似的线圈还被用作发射器线圈，用于发射使样本中在质子自旋旋转或转动所需的RF信号，使它们开始旋进。在另一个实施例中，可以在接收器或发射器线圈中使用高电导率金属，如铜或银。

在优选实施例中，本发明的方法从已知由成像系统的磁体产生的静磁场分布开始。本发明的方法将成像范围(imaging volume)划分成被等值界面分开的多个区域。每个区域足够薄，使得区域内的磁场大小实质上线性变化。根据定义，磁场大小变化的方向垂直于等值边界，因而每个区域各处的局部磁场梯度方向已知。

按照这里描述的方法，通过在每个区域中RF激发自旋，并且，在随后自旋变化到与本地静磁场对齐时，对由自旋旋进发射的信号进行分析，可以在每个区域内重构本地空间自旋密度，由此产生关注的范围或人体的图像。按照本发明的信号逆变换方法包含对一定的方程系统进行求解，而非由标准MR成像系统使用的傅里叶逆变换，后面对此进行详述。

在本发明的优选实施例中，具有有趣电特性如完全或部分弹道传导的导电材料被用于制作成像线圈。这种材料的例子是由碳纳米管拉伸成的薄膜。与这种导体相关的相对低的电气噪声水平使得能够构成高品质因数的RF接收电子电路，得到最大的功率接收，并且由此为高选择性成像和最优区域选择提供高质量信号和窄带宽。由此得到的窄带宽可以用于在非均匀静磁场的情况下有效成像，由此提高了成像切片的选择性。

本发明教导了用于制作重量相对低的高质量集成成像系统的方法，某些情况下，重量低得成为便携式的。

在优选实施例中，本发明的成像线圈利用弹道传导特性来优化流过成像线圈的每单位电流在成像范围内产生的磁场B₁。在本发明的优选实施例中，碳纳米管导体在不增加电阻的情况下制成厚度极小的薄膜，并且形成在成像范围内产生相对大的磁场B₁的几何形状，同时电阻很小，由此获得极高的SNR值。

因此，本发明的一个基本方面是一种用于磁共振成像的设备。该设备包括：至少一个磁体，用于在成像范围内产生外加静磁场；在成像范围内的，具有非平面等值界面的空间非均匀分布静磁场；至少一个梯度场生成线圈，能够在成像范围内，产生沿着已知空间方向的磁场梯度；射频电子电路和发射装置，用于生成具有已知脉冲参数的射频脉冲，并且将它发射到成像范围内；至少一个接收线圈，用于接收由成像范围内的核自旋发射的射频信号；以及一个处理器，用于对接收的射频信号进行计算处理，从而对代表至少一部分成像范围内的核自旋密度分布的图像进行重构。

在优选实施例中，至少一个梯度场生成线圈是一组线圈的一部分。

在优选实施例中，射频电子电路能够生成一定范围的射频脉冲，每个脉冲以多个频率中的一个频率为中心，多个频率在最小频率到最大频率的频率范围内。

在优选实施例中，最大频率与最小频率之间的差异在最大频率的大约0.01％到10％之间。

在优选实施例中，最大频率与最小频率之间的差异在最大频率的大约10％到90％之间。

在优选实施例中，成像范围内的静磁场为外加静磁场。

在优选实施例中，射频电子电路和发射装置是可编程的。

在优选实施例中，在覆盖整个成像范围的多个空间区域当中的一个空间区域内，每个以多个频率中的一个频率为中心的射频脉冲激发核自旋。

在优选实施例中，射频电子电路接收来自成像范围内的第一空间区域的射频信号，同时发射至少一个射频脉冲，用于在不同于第一空间区域的第二空间区域中激发核自旋。

在优选实施例中，射频电子电路顺序进行射频脉冲发射，在激发第二空间区域中的核自旋之前，激发第一空间区域中的核自旋。

在优选实施例中，接收成像范围中的核自旋发射的射频信号的至少一个接收线圈包括：排列为接收线圈相控阵的多个接收线圈。

在优选实施例中，射频电子电路能够产生一定范围的射频脉冲，其中，每个射频脉冲在频域内与不同的射频脉冲重叠，每个以多个频率中的一个频率为中心的射频脉冲的频率在最小频率到最大频率频率范围内。

在优选实施例中，每个射频脉冲在覆盖整个成像范围的多个空间区域当中的不止一个空间区域内同时激发核自旋。

在优选实施例中，射频电子电路接收来自成像范围内的第一组空间区域的至少一个空间区域的射频信号，同时发射至少一个射频脉冲，用于在不同于第一组空间区域的第二组空间区域的至少一个空间区域中激发核自旋。

在优选实施例中，最大频率与最小频率之间的差异在最大频率的大约10％到90％之间。

在优选实施例中，最大频率与最小频率之间的差异在最大频率的大约0.01％到10％之间。

在优选实施例中，在覆盖整个成像范围的多个空间区域当中的一个空间区域内，以多个频率中的一个频率为中心的每个射频脉冲激发核自旋。

在优选实施例中，射频电子电路顺序进行射频脉冲发射，在激发第二组空间区域中的核自旋之前，激发第一组空间区域中的核自旋。

在优选实施例中，其中，射频电子电路能够生成射频脉冲，射频脉冲以多个频率中的每一个频率为中心，多个频率在最小频率到最大频率的频率范围内。

在优选实施例中，最大频率与最小频率之间的差异在最大频率的大约0.01％到10％之间。

在优选实施例中，其中，最大频率与最小频率之间的差异在最大频率的大约10％到90％之间。

在优选实施例中，每个射频脉冲在覆盖整个成像范围的多个空间区域当中的一个空间区域内激发核自旋。

在优选实施例中，射频电子电路接收来自成像范围内的第一区域的射频信号，同时发射至少一个射频脉冲，用于在不同于第一空间区域的第二空间区域中激发核自旋。

在优选实施例中，射频电子电路顺序进行射频脉冲发射，在激发第二空间区域中的核自旋之前，激发第一空间区域中的核自旋。

在优选实施例中，至少一个接收线圈包括由碳纳米管材料制成的导体。

在优选实施例中，至少一个接收线圈由电气上并联的多层结构的碳纳米管纸制成。

在优选实施例中，大致仅沿着成像范围内的单一已知空间方向产生磁场梯度。

在优选实施例中，至少一个接收线圈包括由碳纳米管材料制成的导体。

在优选实施例中，至少一个接收线圈由电气上并联的多层结构的碳纳米管纸制成。

在优选实施例中，大致仅沿着成像范围内的单一已知空间方向产生磁场梯度。

本发明的另一个方面是一种用于磁共振成像的方法，该方法利用了在成像范围内出现的空间上非均匀的静磁场。该方法包括：借助于产生和发射射频脉冲，在覆盖成像范围的一组空间区域当中的至少一个空间区域内激发核自旋；接收来自至少一个空间区域的，由核自旋发射的射频信号；对接收的射频信号进行计算处理，从而重构代表至少一个空间区域内的核自旋密度空间分布的图像。

在优选实施例中，空间上非均匀静磁场在成像范围内具有非平面等值界面。

在优选实施例中，通过对覆盖图像范围的一组空间区域中的每个空间区域的核自旋密度重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度空间分布。

在优选实施例中，激发核自旋之后有一个相位编码时间，其中，在沿着至少一个空间方向出现由至少一个梯度场生成线圈产生的磁场梯度的情况下，出现自旋旋进。

在优选实施例中，在沿着至少一个空间方向出现由至少一个梯度场生成线圈产生的磁场梯度的情况下，发生接收由核自旋从至少一个空间区域发射的射频信号。

在优选实施例中，通过对覆盖各个空间区域中的核自旋密度重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度空间分布。

在优选实施例中，通过对覆盖各个空间区域中的核自旋密度重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度空间分布。

在优选实施例中，发射至少一个自旋重聚射频脉冲序列，使得至少一个空间区域中的核自旋随后发射一系列自旋回波信号，这个自旋回波信号被进一步处理，产生信噪比增强的平均信号，用于在对接收的射频信号进行的计算处理中使用，从而重构代表至少一个空间区域内的核自旋密度空间分布的图像。

在优选实施例中，计算处理包括对接收的信号进行傅里叶变换，并且进一步求解积分方程系统，从而重构代表至少一个空间区域内的核自旋密度空间分布的图像。

在优选实施例中，通过对整个成像范围内的各个空间区域中的核自旋密度的重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度的空间分布。

在优选实施例中，在激发核自旋之后有一个相位编码时间段，其中，在出现由至少一个梯度场生成线圈沿着至少一个空间方向产生的磁场梯度的情况下，发生自旋旋进。

在优选实施例中，在出现由至少一个梯度场生成线圈沿着至少一个空间方向产生的磁场梯度的情况下，接收来自至少一个空间区域中的核自旋的射频信号。

在优选实施例中，在大致仅沿着单一的已知的空间方向，出现由至少一个梯度场生成线圈在成像范围内产生的磁场梯度的情况下，接收射频信号。

在优选实施例中，在激发至少一个空间区域内的核自旋之后，有一个相位编码时间段，其中，在出现由至少一个梯度场生成线圈在成像范围内大致仅沿着单一的已知空间方向产生的磁场梯度的情况下，发生自旋旋进。

在优选实施例中，通过对各个空间区域中的核自旋密度的重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度的空间分布。

在优选实施例中，通过对各个空间区域中的核自旋密度的重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度的空间分布。

在优选实施例中，发射至少一个自旋重聚射频脉冲序列，使得至少一个空间区域中的核自旋随后发射一系列自旋回波信号，再对这些回波信号进行处理，产生在对整个成像范围进行重构中使用的、信噪比增强的平均信号。

在优选实施例中，对接收的射频信号进行计算处理从而重构图像需要对不能利用直接傅里叶逆变换技术求解的方程系统进行求解。

在优选实施例中，通过对各个空间区域中的核自旋密度的重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度的空间分布。

在优选实施例中，在激发至少一个空间区域内的核自旋之后，有一个相位编码时间段，其中，在由至少一个梯度场生成线圈沿着至少一个空间方向产生的磁场梯度内，发生自旋旋进。

在优选实施例中，在由至少一个梯度场生成线圈沿着至少一个空间方向产生的磁场梯度内，接收来自核自旋的射频信号。

在优选实施例中，通过对各个空间区域中的核自旋密度的重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度的空间分布。

在优选实施例中，通过对各个空间区域中的核自旋密度的重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度的空间分布。

在优选实施例中，发射至少一个自旋重聚射频脉冲序列，使得至少一个空间区域中的核自旋随后发射一系列自旋回波信号，再对这些回波信号进行处理，产生信噪比增强的平均信号。

在优选实施例中，计算处理使用了用于求解关于自旋密度分布的方程系统的迭代技术。

在优选实施例中，通过对各个空间区域中的核自旋密度的重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度的空间分布。

在优选实施例中，在激发至少一个空间区域内的核自旋之后，有一个相位编码时间段，其中，在由至少一个梯度场生成线圈沿着至少一个空间方向产生的磁场梯度内，发生自旋旋进。

在优选实施例中，在由至少一个梯度场生成线圈沿着至少一个空间方向产生的磁场梯度内，接收来自核自旋的射频信号。

在优选实施例中，通过对各个空间区域中的核自旋密度的重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度的空间分布。

在优选实施例中，通过对各个空间区域中的核自旋密度的重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度的空间分布。

在优选实施例中，发射至少一个自旋重聚射频脉冲序列，使得至少一个空间区域中的核自旋随后发射一系列自旋回波信号，再对这些回波信号进行处理，产生信噪比增强的平均信号。

在优选实施例中，接收来自至少一个空间区域的，由核自旋发射的射频信号包括：使用至少一个接收器线圈，接收器线圈使用了由碳纳米管材料制成的导体。

在优选实施例中，至少一个接收器线圈由电气上并联的多层结构的碳纳米管纸制成。

在优选实施例中，发射至少一个自旋重聚射频脉冲序列，使得至少一个空间区域中的核自旋随后发射一系列自旋回波信号，再对这些回波信号进行处理，产生信噪比增强的平均信号。

在优选实施例中，通过对各个空间区域中的核自旋密度的重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度的空间分布。

在优选实施例中，在激发至少一个空间区域内的核自旋之后，有一个相位编码时间段，其中，在由至少一个梯度场生成线圈沿着至少一个空间方向产生的磁场梯度内，发生自旋旋进。

在优选实施例中，在由至少一个梯度场生成线圈沿着至少一个空间方向产生的磁场梯度内，接收来自核自旋的射频信号。

在优选实施例中，通过对各个空间区域中的核自旋密度的重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度的空间分布。

在优选实施例中，通过对各个空间区域中的核自旋密度的重构进行合成，重构整个成像范围内的核自旋密度的空间分布。

本发明的另一个总体方面是一种用于磁共振成像的设备。该设备包括：至少一个磁体，用于在成像范围内产生静磁场；至少一个梯度场生成线圈，能够在成像范围内，沿着已知空间方向产生磁场梯度；可编程射频电子电路和发射装置，用于生成具有已知脉冲参数的射频脉冲，并且将它发射到成像范围内；至少一个接收线圈，用于接收由成像范围内的核自旋发射的射频信号，其中，接收线圈用多层碳纳米管纸形式的导电体构成；以及用于对接收的射频信号进行计算处理的装置，从而对代表至少一部分成像范围内的核自旋密度分布的图像进行重构。

在优选实施例中，至少一个射频接收器线圈由套装的多层用纳米管纸形式的导电体构成。

附图说明

通过结合附图参阅详细说明，将更全面地理解本发明，其中：

图1为示出了由磁铁产生的静磁场的磁场大小状况的二维场图，示出了按照恒定场强线划分磁场大小区域的二维等值(isomagnitude)面(也称等高面)；

图2为三维场图，示出了两个三维等值面，它们确定了这两个等值面之间的空间区域，该图还示出了固有静磁场梯度的状态；

图3为三维场图，示出了三维等值面上的参数化等梯度线；

图4为三维场图，示出了等值面上的参数化等梯度线，以及由固有磁场梯度确定的区域厚度；

图5为三维场图，描绘了由相邻等值面上的两条等梯度线的间条形成的“平截头体壳”形式的一部分空间区域；

图6为三维场图，示出了等梯度线上借助于角度变量的参数化位置；

图7为按照本发明的三维场图，示出了局部并且提供了可视化的三维像素，这个三维像素定义在由相邻等值面上的两条等梯度线的间条形成的“平截头体壳”上；并且

图8为按照本发明的信号生成、信号获取以及图像重构的方法的流程图。

详细说明

参照图1，在优选实施例中，在关注的区域中产生(通常为非均匀)磁场的单个永久磁铁201(它本身可以是由许多可能具有不同磁化方向的小磁铁组成的复合结构)产生静磁场。

标准磁共振信号处理技术受在静磁场中出现非均匀性导致旋转移相的影响，导致大量信号去相干或丢失，于是图像重构变得很困难或不可能。本发明的思路提供了一种方法，通过考虑静磁场的空间变化，结合适当的三维像素形状选择和信号处理方法，避免或大大减小移相的影响。

如图1所示，合成磁场的分布可以被分为由标号分别为1、2、3、4的等值面S₁、S₂、S₃和S₄分开的区域203、205和207。等值面上各处的磁场强度不变。因此，这种面附近的磁场强度的变化方向为该面的法向(垂直于该面)。在图1中，图中分别标号为1、2、3和4的面S₁、S₂、S₃和S₄将磁体201产生的磁场分布划分为区域Z₁、Z₂和Z₃，分别称为207、205和203。每个等值面S_i具有与其相关的对应磁场值。例如，面S₁为该面上指定点的场强值仅沿着在该点处的面的法向变化的等值面。我们假设对指定磁体，已知场型并且它被细分为等值面。例如，可以根据对该磁体空间磁场分布进行计算仿真得到这些信息。

对于足够薄的区域，区域中的磁场大小的变化是线性的，并且随着与磁体的距离的增加，磁场大小由沿着最靠近磁体的等值面法线所确定的梯度方向减小。场强减小的速率或梯度值为面上的位置的函数，如图2所示。图2中示出了等值面301和303。按照梯度的函数特性，在图2中，(在面301上)靠近由305表示的点P的位置，场梯度为最大，而该面上远离此点的位置，磁场梯度较小。

当适当选择等值界面时，在每个区域内，磁场大小沿着面的法线方向线性变化。每个这样的区域都有一个参考场强(不丢失一般性的情况下，区域的场强被选择为确定该区域的两个等值面之间的“中心等值面”的场强)，以及一个相对于参考场强定义的场强变化。例如，参照图1，区域Z₂的参考场强对应于面S₁的场强与面S₂的场强之间的场强中间值。对应于参考场强的是其相关的射频中心旋进频率(centralprecession frequency)。这个频率为在通过施RF场已经使核自旋排成直线之后，核自旋以与静磁场重新对齐的旋进的固有频率。若场强为B₀，则氢原子核的相关旋进频率(它决定了成像样本中水分子的反应)为

ω＝γB₀                           (1)

式中，γ＝2.68×10⁸弧度/秒/特斯拉，为质子回旋比。

在RF传播阶段，以合适的中心频率以及足够的带宽，通过RF传播激发特定区域，从而激发整个区域。对区域本身的厚度进行选择，以保证满足该带宽要求。在图3中，标志为400的等值面将两个区域分开。尽管在这个面上场强本身为恒值，但梯度大小沿该面变化。在这个等值面上，有一些彼此靠近、梯度值相等的曲线，沿着这样的曲线，梯度值为恒值。图3中用阴影表示的带401就是这种靠近的、等梯度曲线的例子。可以用参数s对面上的这些等梯度曲线进行参数化。对于在一定范围内的参数s，这些曲线在有成像兴趣的区域内形成一族。在这个范围内的每个s值，对应于一个已知的梯度值f(s)。当然，每条等梯度线上的梯度方向沿该曲线变化并且与面垂直。图3中的带401和402示出了等值面400上的两条这样的等梯度曲线或边界。

在通过施加或发射RF激发了指定区域中的自旋之后，自旋旋回成与本地静磁场对齐。在有静磁场梯度的地方就会发生旋进。静磁场的这种内在梯度可以被用作固有读出梯度。在不失一般性的情况下，我们将考虑等值面旋转对称的情况。结论不难推广到非对称情况。

由于在等梯度环上各处梯度值相同，因此有一个与指定等梯度参数值s对应的区域厚度值。图4中示出了等梯度环或带503。对于下标为i的指定区域501，图4中如505所示，设R_i(s)为对应参数值s的区域的厚度。M_i(s)ds设为图4所示带503的几何面积；这是带的宽度为ds的带面积。由于假设旋转对称，因此带上的局部面积是均匀的。设r为从中心面到面S_i的垂直距离参数，则r按照参数值s从-R_i(s)/2变到R_i(s)/2。

设ρ_i(s，r)为参数值为s、距离中心面的距离为r的环形带的总自旋密度。这个带如图5中的603所示。于是，在进行了与去除了该区域的中心频率对应的适当的信号解调之后，由在图5中601所示的环形平截头体内的自旋引起的、在时刻t(自RF脉冲发射结束开始测量的时间)的总信号可以写成

$d{S}_i=M_i\left(s\right)\mathrm{ds}\underset{-R_i\left(s\right)/2}{\overset{R_i\left(s\right)/2}{\∫}}\mathrm{dr}{\mathrm{\ρ}}_i(s,r)e^{j{k}_{s}r}---\left(2\right)$

式中，k_s＝kf(s)≡k₁tf(s)，k₁为归一化常数。公式(2)中，按照参数值s对区域的厚度进行积分。

参数r变化范围的积分限，-R_i(s)/2和R_i(s)/2，由图5中的605和607表示。那么，来自整个区域的信号为

$S_i^{\mathrm{tot}}\left(k_s\right)=\∫\mathrm{ds}{M}_i\left(s\right)\underset{-R_i\left(s\right)/2}{\overset{R_i\left(s\right)/2}{\∫}}\mathrm{dr}{\mathrm{\ρ}}_i(s,r)e^{j{k}_{s}r}---\left(3\right)$

尽管根据静磁场空间分布情况可以有其他合适的值，然而典型区域厚度(在区域的最薄部分)范围可以为1-20mm。

如果只有区域i被激活(在频率为ω_i＝γB_i的RF脉冲下，其中，γ为质子回旋磁比，B_i为区域i中的中心场强)，那么，公式(3)代表来自成像样本的所有后续生成信号。在优选实施例中，尽管根据针对系统中具体使用的磁体的静磁场空间分布情况，磁场强度B_i可以是其他合适值，但是，其典型值范围为0.02特斯拉到0.2特斯拉。不同的磁体结构以及相关的磁场分布可以适合于不同的成像应用。可以对公式(3)进行逆变换，以获得如下关于自旋密度的信息。

定义该量

$P(s^{\′},r^{\′})\≡{\∫\mathrm{dke}}^{-\mathrm{jkf}\left(s^{\′}\right)r^{\′}}{S}_i^{\mathrm{tot}}\left(k\right)=\∫\mathrm{ds}{M}_i\left(s\right)\underset{-R_i\left(s\right)/2}{\overset{R_i\left(s\right)/2}{\∫}}\mathrm{dr}{\mathrm{\ρ}}_i(s,r)\∫{\mathrm{dke}}^{\mathrm{jk}(\mathrm{rf}\left(s\right)-r^{\′}f\left(s^{\′}\right))}$

$=\∫\mathrm{ds}{M}_i\left(s\right)\underset{-R_i\left(s\right)/2}{\overset{R_i\left(s\right)/2}{\∫}}\mathrm{dr}{\mathrm{\ρ}}_i(s,r)\mathrm{\δ}[\mathrm{rf}\left(s\right)-r^{\′}f\left(s^{\′}\right)]---\left(4\right)$

在-∞到∞的范围内对k进行积分，若只利用信号的实数部分，则范围为0到∞。以上公式(4)中以恒等式的形式写出德尔塔函数

$\mathrm{\δ}[\mathrm{rf}\left(s\right)-r^{\′}f\left(s^{\′}\right)]=\mathrm{\δ}(r-r^{\′})\mathrm{\δ}(f\left(s\right)-f\left(s^{\′}\right))+\mathrm{\δ}\left[f\left(s\right)(r-r^{\′}\frac{f\left(s^{\′}\right)}{f\left(s\right)})\right]---\left(5\right)$

得到结果，

$P(s^{\′},r^{\′})=\frac{M_i\left(s^{\′}\right){\mathrm{\ρ}}_i(s^{\′},r^{\′})}{|\mathrm{df}\left(s^{\′}\right)/d{s}^{\′}|}+\∫\mathrm{ds}\frac{M_i\left(s\right)}{\left|f\left(s\right)\right|}{\mathrm{\ρ}}_i(s,\frac{r^{\′}f\left(s^{\′}\right)}{f\left(s\right)})---\left(6\right)$

公式(6)为费雷德霍姆积分公式，用于环形自旋密度ρ_i(s，r)。实际上，根据在不同k值的信号

以离散求和的形式构成左侧，每个k对应于特定时间值t(通过关系k＝k₁t定义了k值)。由于P(s′，r′)已知，因此可以通过将右侧第二项的积分离散为求和，对该公式进行逆变换，并且求出ρ(s，r)在s和r的不同值的线性方程的最终系统。例如，可以有效利用迭代求解方法，即通过忽略右侧的第二项并且对ρ求解，首先得到ρ，随后将这些值代入右侧的第二项并且进行对ρ求解过程的后续迭代，求出总环形自旋密度ρ(s，r)。这样可以得到对指定s和r值的自旋密度的积分“环”。

在上例中，对指定环上的指定位置的自旋密度的识别，除了需要在对相位进行读出中使用的固有磁场梯度以外，还需要利用外加磁场梯度进行相位编码的步骤。以下对这个过程进行描述。

我们假设外加磁场梯度为单一的线性磁场梯度(对应于在关注区域内的线性变化外部磁场)，它是在时间段T当中，在关注区域中各处，沿着特定已知方向施加的(相位编码步骤)。在不失一般性的情况下，我们假设通过RF发射对核自旋进行后续激发，按着y方向施加均匀磁场梯度G_y，对应于大小按着梯度G_y沿着y方向线性变化的所加磁场。现在，读出信号取决于在相位编码步骤中所用的时间T以及所加梯度G_y的大小。将来自标示为i的区域的读出信号写成S_i(k，T，G_y)。

用参数θ表示指定环周围的不同位置(例如，它可以是从0到2θ的角度参数)。作为参数化的例子，图7示出了具有被所示的703所参数化的等梯度带的等值面701。虚构平面705在极值点706与面703相切，直线713通过点706与正则坐标方向中的一个方向平行。在等值梯度带703上指定一个位置709，可以利用709与其在平面705上关于通过极值点706的直线707的投影711的相对角度定义709的圆周位置或参数θ。

现在我们放弃空间磁场分布情况的旋转对称的假设。一般而言，在指定边界/环上的局部面积M_i(s，θ)(用于刻划指定等梯度边界/环特征的指定参数值s)也取决于θ。例如，可以是静磁场的空间分布不具有任何具体的旋转对称的情况。通过三个变量s，r，θ对关注的体积内的空间位置进行参数化。这里，r对区域的“厚度”尺寸中的位置进行参数化，并且其值的范围为-R_i(S)/2到R_i(S)/2，其中，Ri(S)为在被s参数化的等梯度环的所有位置的区域厚度。设x(s，r，θ)，y(s，r，θ)，z(s，r，θ)为笛卡尔空间坐标，它们对应于被s，r，θ参数化的三维空间中的三维像素。

图7示出了由等值面(没有示出)上的等梯度环801形成的“平截头体”，等值面定义了如前面所定义的空间区域的一个边界，等梯度环801连接到相同区域的另一个边界上的其伙伴等梯度环803。图7中示出了被s，r，θ参数化的三维空间中的三维像素805，其中，明确示出了r表示沿着平截头体801的侧壁的距离807。

如前所述，通过设计，已知指定区域内各处静磁场的梯度，并且其大小被固定在由其s值标记的指定等梯度环的大小。相应地，用于每个等梯度参数值s的函数f(s)对垂直于界定标记为i的区域的等值面的梯度进行定义。设x_o(s，θ)，y_o(s，θ)，z_o(s，θ)为对应于一个参考位置的笛卡尔空间坐标，这个参考位置在被s参数化的、具有三维像素参数s，θ和r＝-R_i(S)/2的环上。

设在该区域内的(由s，r，θ参数化的)空间三维像素的自旋密度为ρ_i(s，r，θ)。

定义

$F(s^{\′},r^{\′},T,G_y)\≡\∫\mathrm{dk}{e}^{-\mathrm{jk}{r}^{\′}f\left(s^{\′}\right)}{S}_i(k,T,G_y)---\left(7\right)$

与推导公式(6)的过程相似，可以得到以下形式的、包含三维像素自旋密度的关系。

$F(s^{\′},r^{\′},T,G_y)=\frac{1}{|\mathrm{df}\left(s^{\′}\right)/d{s}^{\′}|}\∫\mathrm{d\θ}{K}_{1,i}(s^{\′},r^{\′},T,G_y,\mathrm{\θ}){\mathrm{\ρ}}_i(s^{\′},r^{\′},\mathrm{\θ})$

$+\∫\mathrm{ds}\∫\mathrm{d\θ}{K}_{2,i}(s,\mathrm{\θ}){\mathrm{\ρ}}_i(s,\frac{r^{\′}f\left(s^{\′}\right)}{f\left(s\right)},\mathrm{\θ})---\left(8\right)$

这里，K_1，i和K_2，i为卷积内核。核取决于固有梯度的空间分布以及外加磁场梯度。公式(8)为用于三维像素自旋密度ρ_i(s，r，θ)的费雷德霍姆积分公式。实际上，根据不同k值和不同外加梯度值G_y的信号

以离散求和的形式构成并已知左侧，每个k对应于特定时间值t(通过关系k＝k₁t定义了k值)。为了保证辨别出来自固有梯度值关于y轴对称的三维像素的贡献，需要至少两个相位编码时间T的值。由于因此已知用于不同G_y和T值的F(s′，r′，T，G_y)，因此，可以通过将右侧第二项的积分离散为求和，对该公式进行逆变换，并且求出ρ_i(s，r，θ)在s、r和θ的不同值的线性方程的最终系统。例如，可以有效利用迭代求解方法，即通过忽略右侧的第二项并且求解用于ρ_i的线性系统(通过对第一项中的θ离散求和得到)，首先得到ρ_i，随后将这些值代入右侧的第二项并且进行对ρ_i求解过程的后续迭代，求出三维像素自旋密度ρ_i(s，r，θ)。实际上，区域厚度尺寸的离散量比沿着环的周围的元素数少得多。仅出于说明的目的，沿着s、r和θ的典型离散值分别为200×5×400。这里描述的迭代求解技术构成了根据公式(8)确定三维像素自旋密度的快速并且有效的方法。

能够利用单一外加梯度场进行三维成像是本发明方法的新颖特性之一。这有助于使与这样的MR成像系统的结构有关的硬件最小，同时使相关设备的成本最低。尽管本发明的方法是一般化的，但是，它可以用于利用不止一个外加梯度场进行成像，事实上，可以由本领域的技术人员按照此中的思路进行这样的实施，并且忠实于本发明的原理和范围，然而，利用单一外加梯度场进行成像的可能性是本发明的诱人特性。

同样，与利用外加RF脉冲发射激发核自旋，然后在有外加磁场梯度的情况下对自旋进行相位编码相似，在另一个实施例中，也可以在除了有由系统产生的静磁场的固有磁场梯度以外，还有外加磁场梯度的情况下，接收由核自旋发射的RF信号。

由于这里描述的信号获取和处理技术明确说明了(其实是利用了)静磁场的非均匀性以及适当的三维像素结构，因而很大程度上避免了移相问题，而移相问题通常在标准MR成像技术中，对静磁场的非均匀性的允许程度有很大限制。利用专门的射频脉冲序列，如本领域的技术人员熟悉的自旋回聚自旋回波(spin refocusing spin echo)序列可以进一步减小移相作用。在一个优选实施例中，可以在空间区域宽度与为了信号平均并且增强所得到的自旋回波的数量之间进行选择。

值得注意的是，成像时获得的分辨率和三维像素大小主要取决于等值面的形状和间隔。反过来，它又由固有磁场梯度的空间变化决定。因此，固有磁场梯度高的区域，如等值面上极点附近，将有最高相关空间分辨率。不同区域中的固有磁场梯度还清楚地决定了成像所需的相关RF脉冲的带宽。

可以利用具有不同的适当中心RF频率的单独的RF脉冲激发静磁场分布中的不同区域。也可以同时发射对应于不止一个区域的脉冲内容或携带RF的激发频率。因此，在一个优选实施例中，利用不同的、分开的RF脉冲激发静磁场中的每个区域。在一个实施例中，发射对应于激发一个区域的RF脉冲可以与接收来自在第二区域前面被激发的自旋的RF同时进行。在另一个优选实施例中，RF激发/发射脉冲可以同时激发不止一个区域，同样，可以同时接收来自不止一个前面激发的区域的RF信号。在另一个优选实施例中，对第一组区域的多样RF激发与接收来自第二组区域的多样RF信号同时进行。

所关注的成像范围内的静磁场强度决定了需要的RF的范围。负责对RF激发/发射和接收进行控制的系统中的电子电路可以有为了在有功率损耗的情况下运行于不同的RF频率范围而优化的不同的子系统。这样，可以覆盖对关注的范围进行适当成像所需的全部频率范围。在优选实施例中，在信号获取和/或处理参数可编程的情况下，RF电子学基于数字电子系统。在另一个优选实施例中，模拟设计的电子电路可以与数字前端接口，数字前端可用于对一组或一个分组的信号获取和/或处理参数进行可编程定义。

激发特定区域所需的信号带宽可以按照在典型MR成像系统中使用的标准方法进行计算。例如，要求对由区域代表的整个RF频率范围进行大小均匀的激发，导致用于时间的标准sinc函数，而时间依赖于单一RF脉冲。在一个优选实施例中，用于对关注的范围进行成像的场强范围大致在0.08到0.2特斯拉。在另一个优选实施例中，场强的范围在0.06到0.15特斯拉之间。在第三个优选实施例中，场强的范围在0.02到0.12特斯拉之间，在第四个优选实施例中，场强的范围在0.1到0.4特斯拉之间。在第五个优选实施例中，静磁场场强范围的上限可以是3特斯拉。这些范围只是作为例子提供，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以按照本发明的思路，基于便利和成像要求，使用其他的场强范围。

出于非限制性例子的目的，在关注的(成像)范围内，静磁场场强大小的变化(在最小与最大之间，相对于最大值而言)可以从0.01％到90％。再次作为非限制性典型例子，成像过程中使用的区域数量可以为1到60，而单个区域的最小厚度可以为1mm到30cm，最好在1mm到30mm的范围内。

在一个优选实施例中，静磁场由单个磁体产生，可以是永磁铁或电磁铁。在另一个优选实施例中，静磁场可以由不止一个磁体产生，其中的每一个可以是永磁铁或电磁铁。如前所述，认为成像范围内的净静磁场的空间分布已知。

图8为示出了按照本发明的信号获取与信号处理方法的流程图。从已知非均匀静磁场100的空间分布开始，在步骤102，如前所述，通过计算将成像范围划分为空间区域，其中，借助于等值面，磁场强度的变化大致是线性的。大致基于每个这样的空间区域内的平均场强，每个区域都有一个与其相关的对应中心频率。在步骤104中，对RF电子电路进行编程，以便按照一组预定发射序列中的某一个发射序列，发射对应于各个空间区域的RF脉冲。在步骤106中，发射RF脉冲，以在一个分组的空间区域中激发核自旋。在步骤108中，在进行相位编码期间，被激发的核自旋继续旋进，其中，在出现外加磁场梯度(除了与非均匀静磁场有关的固有就磁场梯度以外)的情况下发生旋进。在步骤110中，由成像或接收线圈接收来自一个分组空间区域内的正在旋进的核自旋的射频信号。在步骤112中，如果接收的信号信息很远，不足以重新构成一个分组区域内的核自旋密度分布或图像，则从步骤106开始，利用不同的相位编码时间和/或不同的外加磁场梯度，重新开始处理，以便积累更多数据。如果在步骤112中已经收集足够的信号数据，则在步骤114中，通过求解用于自旋密度分布的一组合适的方程式，在一个分布区域中通过计算重构三维自旋密度分布或图像。在步骤116中，确定在重构过程中是否已经覆盖了所有空间区域。如果没有，则处理从步骤106开始重复。如果已经重构了所有区域的图像数据，则在步骤118中，通过将来自所有不同相关区域的图像数据进行合成或者拼接处理，重构成像范围内的全部图像。合成处理可以包括图像处理技术，如本领域的技术人员所熟悉的求平均值、插值、设定阈值等，但不限于此。

图像重构质量和分辨率主要取决于接收的RF信号的信噪比SNR。而SNR又主要取决于在成像/接收线圈中使用的导体类型及其电性能。具体地说，与磁共振成像系统相关的SNR与在相关频率的总信号接收电阻的平方根成反比。在与最大约为0.2特斯拉的静磁场对应的频率(频率达8.7MHz)，信号接收电阻通常主要由接收线圈的电阻决定。减小后者的大小能够显著增加SNR。

在本文中，我们注意到，碳纳米管已经显示出拥有极好的导电性能。当形成肉眼可见的结构时，例如导电碳纳米管纸(如M.Zhang et al，Science，Aug.19，2005，p.1215所述)，在肉眼可见的长度规模下，优异的导电性能消失。但是，在散射极小的情况下，仅在显微镜可见的长度规模下出现的优异的导电性能仍然可以实现高效电荷传导，其中，散射主要出现在不同纳米管的接触点上。如果用在导电纸构造物中的碳纳米管长度相同是可行的，则可以使这样的接触点的数量最小；理想的平均长度为200微米或更长。通过形成复合导体，例如构成电气上并联的多层纸，可以进一步减小这种导体的电阻。因此，使SNR最大化的一个方法是用由多层复合纳米管纸构成的碳纳米管导体制成RF成像或接收器线圈。作为非限制性示例，通常这种分层结构可以由电气上相互并联的，5与500层之间的或不同的纳米管纸制成。在一个优选实施例中，将套装的多层纸结构用在接收器线圈中，而每层本身又由多层纸构成。在本发明的一个优选实施例中，在用于拾取由核自旋发射的射频信号的至少一个接收器线圈中，出现了至少一种类型的高SNR导体，如基于碳纳米管的导体，或其他形式的高SRN导体，如被冷却的低电阻金属或高温超导体。

连接接收线圈的RF电路被设计成使信号的功率损失最小。例如，将阻抗匹配技术设计到用于接收(以及发射，在一个实施例中，接收线圈还用作RF发射线圈)期间的信号功率最优化的电路中。同样，RF电路也被设计为使与信号接收电路相关的品质因数Q最大，以使来自每个区域的信号的灵敏度和特异性最大。根据在成像/接收线圈中使用的是良金属导体如铜或银，或者是低电阻的碳纳米管导体，RF接收电路的具体参数可以不同，并且可以按照在成像线圈中使用的导体的具体类型，为了优化接收而对这些参数进行适当设计。

在一个优选实施例中，为了进一步提高SNR，可以使用多样的接收器线圈。例如，可以以相控阵的形式使用两个或多个接收器线圈，使得来自这些接收器线圈的净噪声平均起来小于一个线圈的噪声。在一个优选实施例中，对每个接收器线圈进行定位，从而覆盖或者空间上封闭患者解剖学上的不同部位，使得各处的总体图像重构的质量大致均匀、良好。

按照本发明，也可以使用自旋回波或者梯度回波射频脉冲序列，以及与在标准MR成像中使用的信号相似的其他这类脉冲序列，例如，为了使接收的射频信号最大，以便实现对自旋的反复再现或重聚。在这种情况下，经过对反复重聚的脉冲求平均值之后的信号可以进一步提高SNR。

按照本发明的描述和思路，可以对构成的并且定制了功能的磁共振成像系统的磁场强度的大小和范围进行调整，以适用于用户需要的成像应用，或者，可以将它设计为通用系统。在通用系统的情况下，产生静磁场的磁体组或磁体被设计为容纳典型身材患者的身体的主要部分。在其他实施例中，为了生成最优图像，为了便于容纳，以定制的方式构成产生静磁场的磁体，例如，神经解剖学、外围人体、心脏病学、肝脏成像应用或其他医学应用。

此外，本发明的思路可以用于制成给患者提供更大或更多开放通道的MR成像系统(“介入MR”)，这对结合磁共振成像进行介入医疗应用来说尤其重要。在这些应用中，对用于产生静磁场的磁体的形状和尺寸进行优化，以便容纳人体以及患者附近的医生是有益的。

本发明的成像方法和设备的其他医学应用包括功能性MR成像，它用于对与各种认知任务有关的脑力活动所对应的血流进行研究和监控，其他医学应用还包括MR分光镜或化学位移成像(chemical shiftimaging)，在这些应用中，对某些类型的生物相关分子的出现或浓聚物进行测量。

通过在成像线圈中使用低电阻导体，例如由碳纳米管制成的导体，进一步增强了这里讨论的以及按照本发明开发的所有医学应用。在某些实施例中，在显微镜可见或肉眼可见的长度下，包括碳纳米管的导体表现出优异的电荷传导。

重要的是注意，对这里给出的描述、具体例子以及实施例进行了讨论，从而给本领域的技术人员提供足以构成有效的磁共振成像系统的启示。出于非限制性例子的目的，根据便于系统实施或者将来的特殊应用，或在不脱离本发明的精神和范围的情况下，其他实施例可以在各种细节上有所不同，如RF脉冲发射序列、所加的磁场梯度、信号处理细节、射频电路的详细情况、接收器线圈设计以及材料等。

在不脱离如权利要求所述的本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员将进行其他修改和实施。因此，除了以下权利要求中说明的以外，以上描述并非要对本发明进行限制。

Claims (20)

1.一种用于获得至少一部分成像范围的磁共振图像的方法，成像范围位于空间上非均匀的静磁场之中，这种静磁场的特征在于，具有非平面等值界面，所述方法包括：

对成像范围施加选择性的射频辐射，所述选择性的射频辐射被设计为对成像范围的至少一个空间区域内的核自旋选择性地进行激发，每个空间区域被两个所述非平面等值界面所界定，这两个非平面等值界面相互足够靠近，以保证包含在其间的非均匀静磁场具有大致线性的静磁场梯度；

在多个相位编码时间段期间，使被激发的核自旋旋进，从而将空间信息编码到被激发的核自旋中，空间信息被编码到每个核自旋中，利用的是：被激发的核自旋的局部的线性静磁场梯度的大小；被激发的核自旋的位置，其沿着与被激发的核自旋所在位置的线性静磁场梯度的方向平行的轴线；以及加在被激发的核自旋局部的磁场的大小，其由在至少一个相位编码时间段期间所加的至少一个外部磁场梯度产生；

接收由被激发的核自旋所产生的射频信号；

通过计算对接收的射频信号进行处理，从而重构至少一个空间区域的图像，并且

对多个空间区域重复上述步骤。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述非平面等值界面具有旋转对称性。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述选择性射频辐射被设计为在成像范围的多个空间区域内有选择地激发核自旋。

4.如权利要求1所述的方法，还包括对成像范围施加至少一个自旋重聚射频脉冲序列，使得被激发的核自旋重聚，并由此产生自旋回波信号，对这个自旋回波信号进一步处理，从而产生在计算处理中使用的、信噪比被增强的被平均信号。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述在至少一个相位编码时间段期间施加的至少一个外部磁场梯度仅沿着成像范围内的单一已知的空间方向施加。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述计算处理包括求解积分方程系统，以便重构至少一个空间区域的图像。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述计算处理还包括对接收的信号进行傅里叶变换。

8.如权利要求6所述的方法，其中，在出现由至少一个梯度场生成线圈产生的、沿着至少一个空间方向的磁场梯度的情况下，接收射频信号。

9.如权利要求6所述的方法，其中，在有选择地激发核自旋之后，有一个相位编码时间段，在此期间，在出现由至少一个梯度场生成线圈在成像范围内大致仅沿着单一已知的空间方向产生的磁场梯度的情况下，发生自旋旋进。

10.如权利要求6所述的方法，其中，在出现由至少一个梯度场生成线圈在成像范围内大致仅沿着单一已知的空间方向产生的磁场梯度的情况下，接收射频信号。

11.如权利要求6所述的方法，其中，通过对各个空间区域的被重构图像进行合成，得到磁共振图像。

12.如权利要求6所述的方法，还包括对成像范围施加至少一个自旋重聚射频脉冲序列，使得被激发的核自旋重聚，并由此产生自旋回波信号，对这个自旋回波信号进一步处理，从而产生在计算处理中使用的、信噪比被增强的被平均信号。

13.如权利要求1所述的方法，其中，所述计算处理包括对不能利用直接傅里叶逆变换技术求解的方程系统进行求解，以便重构至少一个空间区域的图像。

14.如权利要求13所述的方法，其中，在由至少一个梯度场生成线圈产生的沿着至少一个空间方向的磁场梯度内，接收射频信号。

15.如权利要求13所述的方法，还包括对成像范围施加至少一个自旋重聚射频脉冲序列，使得被激发的核自旋重聚，并由此产生自旋回波信号，对这个自旋回波信号进一步处理，从而产生在计算处理中使用的、信噪比被增强的被平均信号。

16.如权利要求1所述的方法，其中，所述计算处理使用用于求解方程系统的迭代技术，以便重构至少一个空间区域的图像。

17.如权利要求16所述的方法，其中，通过对各个空间区域的被重构图像进行合成，得到磁共振图像。

18.如权利要求16所述的方法，其中，在有选择地激发核自旋之后，有一个相位编码时间段，在此期间，在出现由至少一个梯度场生成线圈在成像范围内大致仅沿着单一已知的空间方向产生的磁场梯度的情况下，发生自旋旋进。

19.如权利要求16所述的方法，其中，在由至少一个梯度场生成线圈产生的沿着至少一个空间方向的磁场梯度内，接收射频信号。

20.如权利要求16所述的方法，还包括对成像范围施加至少一个自旋重聚射频脉冲序列，使得被激发的核自旋重聚，并由此产生自旋回波信号，对这个自旋回波信号进一步处理，从而产生在计算处理中使用的、信噪比被增强的被平均信号。

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