CN103048633A - 用于磁共振成像的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在一种用于磁共振（MR）成像的方法中，在拍摄序列（20）的多个准备模块（21-23,31-33)中准备磁化。在至少一个成像模块（24-26,34-36）中拍摄MR信号。在多个准备模块（21-23,31-33）中产生扰相梯度场，以便影响横向磁化。在至少两个不同的准备模块（21-23,31-33）中施加的扰相梯度场沿着不同的方向空间地改变。这样选择扰相梯度场的扰相梯度矩，使得对于三个正交的空间方向中的至少一个空间方向，沿着该空间方向施加的扰相梯度矩的加权和满足阈值条件。

Description

用于磁共振成像的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于磁共振成像的方法和装置。特别地，本发明涉及一种在使用一个或多个梯度脉冲的情况下在磁化的准备时对横向磁化有针对地去相位的这样的方法和这样的装置。

背景技术

磁共振（MR）成像是在医学的许多领域中用于检查和诊断而采用的成像方法。原理基于核自旋共振的物理效果。为了拍摄MR信号，在一个准备模块或多个准备模块中产生或抑制定义的纵向磁化。在入射高频脉冲之后可以观察核自旋的动力学。

抑制不期望的信号份额在MR成像中具有重要意义。例如在临床例程中常规地抑制来自于特定区域的信号份额，以降低例如由于呼吸或特别是动脉中的血流引起的运动或脉动伪影。替换地或附加地，由此应当加速成像，例如通过减少观察区域（“Field of View”，FOV）或者通过抑制外部的图像区域（“OuterVolume Suppression”，OVS）。此外还应当采用如下方法，在所述方法中可以选择性地抑制具有突出的化学位移的特定自旋种类。以这种方式例如实现了对脂肪、水或硅的信号分量的抑制。

为了抑制信号，可以采用一个或多个高频（HF）激励脉冲，利用所述高频激励脉冲有针对地激励待抑制的信号，即，从纵向转换到横向磁化。替换地或附加地，可以使用一个梯度脉冲或多个梯度脉冲，利用所述梯度脉冲对横向磁化这样去相位，使得其在后面的成像模块中提供强烈降低的份额或不提供份额。这一点也称为所谓的“梯度扰相”或“扰相”。

但是在顺序地在不同的准备模块中采用用于抑制特定信号份额的措施的成像序列的情况下会导致不期望的相干路径

在此，在不同的准备模块中采用的扰相梯度场或扰相HF场的共同作用导致本来应当被抑制的信号份额被不期望地重聚相位。对于在仅一个预先给出的空间方向上空间地变化的并且在成像期间被产生的梯度场的这样的不期望的重聚相位的半经典的理论描述由K.Scheffler,“A Pictorial Description of Steady-States in Rapid MagneticResonance Imaging”,Concepts in Magnetic Resonance 11,291-304(1999)给出。不期望的信号份额还可以由于在对比准备

中的非理想的条件而产生。例如一些成像方法使用用于准备饱和对比或反转对比的HF脉冲。在此，对于成像使用的纵向磁化首先被饱和或反转并且在定义的等待时间之后利用一个或多个成像模块拍摄。所述饱和可以通过借助HF脉冲的激励和去相位来进行。所述反转可以通过使用HF反转脉冲来进行。在这样的方法中也值得期望的是抑制不期望的信号相干路径。

为了抑制不期望的相干路径可以采用不同的技术。例如提供所谓的HF扰相。用于通过HF扰相抑制不期望的信号相干的示例方法在Y.Zur,“Spoiling ofTransverse Magnetization in Steady-State Sequences”,MRM 21,251-263(1991)中描述。HF扰相适合于有效抑制在短的和恒定的时间间隔中产生的HF脉冲的不期望的相干。但是，HF扰相在方法中难以应用或者对不期望的相干路径提供不足够的抑制，其中仅使用少数的准备模块。这样的方法的例子是饱和准备或对比准备方法。

替换地或附加地，可以采用梯度扰相。梯度扰相很好地适合于选择性对产生的横向磁化去相位。但是在不同的准备模块中总是使用扰相梯度场的相同的梯度矩的常规的梯度扰相如上所述会导致不期望的相干路径。用于抑制通过梯度扰相产生的不期望的信号相干的示例方法在H.Z.Wang和S.J.Riederer,“ASpoiling Sequence for Suppression of Residual Transverse Magnetization”,MRM 15,175-191(1990)中描述。这样的半经验方法虽然抑制不期望的信号相干，但是会导致所需要的梯度矩快速增长。例如在H.Z.Wang和S.J.Riederer,“A SpoilingSequence for Suppression of Residual Transverse Magnetization”,MRM 15,175-191(1990)中分别对于特定的给定方向进行梯度的加倍。在大量准备模块的情况下可能的是，不再能够产生所要求的大的梯度矩或者在测量序列的时间流程中伴随强烈限制。

DE 102009019895B4描述了用于扩散加权地拍摄MR信号的一种方法和一种装置，其中采用梯度扰相。扰相梯度场沿着一个方向空间地改变。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，实现用于磁共振成像的改进的方法和装置。特别地，本发明要解决的技术问题是提出用于磁共振成像的方法和装置，利用所述方法和装置可以利用更小的梯度矩实现有效的梯度扰相。

按照一个方面，提供一种利用拍摄序列进行磁共振（MR）成像的方法。拍摄序列包括多个准备模块和至少一个成像模块。该方法包括在多个准备模块中磁化的准备和在至少一个成像模块中MR信号的拍摄。在多个准备模块中产生扰相梯度场，以影响横向磁化。在一个准备模块中产生沿着一个方向空间地改变的扰相梯度场，并且在另一个准备模块中产生沿着与之不同的方向空间地改变的扰相梯度场。这样选择扰相梯度场的扰相梯度矩，使得对于三个正交的空间方向中的至少一个空间方向，沿着该空间方向施加的扰相梯度矩的加权和满足阈值条件。

在该方法中在至少两个准备模块中产生在不同的方向上取决于位置改变的扰相梯度场。通过使用多个空间维度可以减慢扰相梯度场的所需的扰相梯度矩的增长。通过要求对于三个正交的空间方向中的至少一个空间方向满足阈值条件，可以可靠抑制不期望的相干路径并且系统地选择扰相梯度场的扰相梯度矩。

该方法可以包括对于多个准备模块确定扰相梯度矩，其中该确定包括迭代的方法。由此可以这样系统地选择扰相梯度矩，使得可靠抑制不期望的相干路径。

在迭代方法的迭代中对于三个正交的空间方向中的第一空间方向的扰相梯度矩根据对于三个正交的空间方向的与之不同的第二空间方向的扰相梯度矩的第二最大值来确定。在此，第二最大值是对于沿着第二空间方向施加的扰相梯度矩的扰相梯度矩的最大值，其在迭代方法的前面的迭代中被确定。以这种方式可以系统地确定，扰相梯度场应当在哪个方向上空间地改变，以避免所需的扰相梯度矩的强烈增长。

在迭代中对于第一空间方向的扰相梯度矩还可以根据对于第一空间方向的扰相梯度矩的第一最大值来确定，所述第一最大值在迭代方法的前面的迭代中被确定。以这种方式可以确定，在相应的迭代中确定的扰相梯度场应当在哪个方向上空间地改变，从而满足阈值条件。

在迭代中对于第一空间方向的扰相梯度矩还可以根据对于第三空间方向的扰相梯度矩的第三最大值来确定，所述第三最大值在迭代方法的前面的迭代中被确定。第三空间方向与第一空间方向和与第二空间方向正交。以这种方式在确定扰相梯度矩时可以考虑所有三个空间方向，扰相梯度矩可以在所述三个空间方向上改变。

所述迭代可以包括第一最大值的两倍与第二最大值的比较。所述迭代可以包括根据比较的结果确定对于第一空间方向的扰相梯度矩。由此可以系统地产生扰相梯度矩的几何顺序，其中选择性地对于三个空间方向中的一个空间方向这样进行扰相梯度矩的加倍，使得所需的扰相梯度矩的最大振幅保持尽可能小。

该方法可以包括对在扰相梯度矩的一个空间中定义的多维布局矩阵（Belegungsmatrix）的顺序填充。以这种方式可以简单并系统地确定对于扰相梯度场的扰相梯度矩。当在一个准备模块中对于三个正交的空间轴中的多个空间轴产生扰相梯度矩时，即，当扰相梯度场在准备模块中沿着一个与三个空间方向中都不平行的方向空间地改变时，这一点也是可能的。

迭代的方法可以包括根据阈值条件排除布局矩阵的区域。在此可以在后面的迭代中对于扰相梯度矩的选择排除区域，即使在至此的迭代中尚没有选择相应于布局矩阵的相应区域的扰相梯度矩。对于三个正交的空间方向中的至少一个的阈值条件的遵守由此可以得到确保。

在至少一个准备模块中可以产生第一扰相梯度场，其在三个正交的空间方向中的一个方向上空间地改变。在至少另一个准备模块中可以产生第二扰相梯度场，其在三个正交的空间方向中的另一个方向上空间地改变。第一扰相梯度场的扰相梯度矩可以是第一阈值的整数倍。第二扰相梯度场的扰相梯度矩可以是第二阈值的整数倍。以这种方式在系统地确定扰相梯度矩的情况下在使用多维的条件下考虑成像体素在三个空间方向上的不同伸展。

第一阈值和第二阈值可以不同。由此即使对于非长方体形状的成像体素也实现了更大的灵活性和对不期望的相干的可靠抑制。

第一阈值可以根据成像体素在三个正交的空间方向中的一个方向上的伸展来确定。第二阈值可以根据三个正交的空间方向中的另一个方向上的伸展来确定。由此系统地考虑成像体素的尺寸。

在至少一个准备模块中可以产生在三个正交的空间方向中的第一空间方向上空间地改变的第一扰相梯度场以及在三个正交的空间方向中的与之不同的第二空间方向上空间地改变的第二扰相梯度场。提供的自由度在确定扰相梯度矩时由此可以被用来延缓随着准备模块的数量增加所需的扰相梯度矩的增长。

三个正交的空间方向可以相应于相位编码方向、频率编码方向和层选择方向。用于MR成像的装置按照标准具有对于该空间方向的相应的梯度线圈。所述梯度线圈可以被用来产生具有确定的扰相梯度矩的扰相梯度场。

在必须满足阈值条件的加权和的情况下，扰相梯度矩与之相乘的加权系数可以分别从组{-1;0;1}中被选出。可以这样确定扰相梯度矩，使得多个加权和（其中扰相梯度矩与之相乘的加权系数分别从组{-1;0;1}中被选出）满足多个阈值条件中的一个。以这种方式可以实现，不管HF脉冲例如是否对横向磁化重聚焦，而实现对特定信号的期望的抑制。

在该方法中可以这样选择扰相梯度场的扰相梯度矩，使得对于每个N元组系数{f₁,f₂，...,f_N}，该元组不等于{0,0，...,0}并且在所述元组的情况下从组{-1;0;1}中选择每个系数f_i，其中1≤i≤N，其中N表示准备模块的数量，满足对于三个正交的空间方向中的至少一个空间方向（用“Dir”表示）的以下条件：

|∑_i=1…N f_i·M_i ^Dir|≥M_S ^Dir                    （1）

在此，i表示用于准备模块的下标。方向Dir从相位编码方向、频率编码方向和层选择方向中选出。M_i ^Dir是在第i个准备模块中对于相应的空间方向的扰相梯度矩。M_S ^Dir是与相应的空间方向对应的阈值。通过条件：分别对于至少一个空间方向必须满足对于每个提到的N元组系数{f₁,f₂，...,f_N}的等式（1），考虑可能的自旋动力学的复杂性。例如新的HF脉冲可以产生激励，即，从纵向到横向磁化的转换，和/或导致重聚相位和/或导致另一个去相位。HF脉冲还可以不影响自旋的分量，例如当B场平行于进动的自旋取向时。通过加权和的系数的不同的元组考虑不同的可能性。因此可以实现对不期望的相干信号的可靠抑制。

阈值M_S ^Dir可以是常数。在其他构造中对于三个空间方向中的至少一个方向的阈值M_S ^Dir可以根据N元组系数{f₁,f₂，...,f_N}来选择。由此可以考虑，不同的相干路径被不同强地占据，即，提供不同强的信号份额。通过根据各自的N元组来选择阈值可以根据该信号强度来确定阈值。由此可以进一步提高在选择扰相梯度矩时的灵活性并且延缓扰相梯度矩的增长。

当对于三个正交的空间方向中的一个方向满足条件（1）时，可以实现抑制。即，扰相梯度矩可以这样来选择，使得对于每个系数元组可选地满足至少一个以下条件：

|∑_i=1...N f_i·M_i ^PE|≥M_S ^PE和/或             (1a)

|∑_i=1...N f_i·M_i ^RO|≥M_S ^RO和/或             (1b)

|∑_i=1...N f_i·M_i ^SL|≥M_S ^SL。                (1c)

在此，“PE”表示相位编码方向，“RO”表示频率编码方向并且“SL”表示层选择方向。在等式(1a)-(1c)的右边的阈值不必都相同。可以这样选择扰相梯度矩，使得至少一个扰相梯度矩M_i ^PE不等于零，并且此外至少一个扰相梯度矩M_i ^RO和/或扰相梯度矩M_i ^SL不等于零。可以这样选择扰相梯度矩，使得至少一个扰相梯度矩M_i ^PE不等于零，此外至少一个扰相梯度矩M_i ^RO不等于零，并且此外至少一个扰相梯度矩M_i ^SL不等于零。对于不同组的系数f_i可以满足等式(1a)-(1c)的不同条件。例如对于一组系数可以满足等式(1a)，而对于另一组系数可以满足等式(1b)。

扰相梯度矩还可以这样来确定，使得满足对于三个空间方向中的至少两个方向的阈值条件，即，满足等式(1a)-(1c)中的至少两个。还可以这样确定扰相梯度矩，使得满足对于所有三个空间方向的阈值条件。由此在任意取向的饱和区域中可以特别可靠地获得梯度扰相的效率。

扰相梯度场的扰相梯度矩可以根据在至少一个成像模块中产生的成像梯度矩来确定。由此考虑，在准备模块中的扰相梯度场和在至少一个成像模块中的成像梯度矩的共同作用可以导致不期望的信号相干。读出序列可以包含多个成像模块。在这种情况下可以根据在成像模块中产生的成像梯度矩来确定扰相梯度场。在不同的成像模块中可以采用相同的成像梯度矩。

扰相梯度场的扰相梯度矩可以这样来选择，使得

-对于每个N元组系数{f₁,f₂，...,f_N}，所述元组不等于{0,0，...,0}并且在所述元组情况下从组{-1;0;1}中选择每个系数f_i，其中1≤i≤N，其中N表示准备模块的数量，并且

-对于每个K元组系数{g₁,g₂，...,g_K}，在所述元组的情况下从组{-1;0;1}中选择每个系数g_j，其中1≤j≤K，其中K表示成像模块的数量，

满足对于三个正交的空间方向中的至少一个空间方向（在此称为“Dir”）的以下条件：

|(∑_i=1...N f_i·M_i ^Dir)+(∑_j=1...K g_j·M_B ^Dir)|≥M_S ^Dir。        (2)

在此，i是准备模块的下标。下标j是用于成像模块的下标。方向Dir从相位编码方向、频率编码方向和层选择方向中选出。M_i ^Dir是在第i个准备模块中对于相应的空间方向的扰相梯度矩。M_B ^Dir是在多个成像模块中对于相应的空间方向的成像梯度矩。M_S ^Dir是与相应的空间方向对应的阈值。通过条件：必须满足对于不同的系数元组的等式（2），考虑可能的自旋动力学的复杂性，如结合等式（1）所解释的。等式（2）适用于如下情况，即，成像梯度矩在不同的测量模块中相同。对于不同的成像模块中的不同的成像梯度矩可以这样选择扰相梯度矩，使得

|(∑_i=1...N f_i·M_i ^Dir)+(∑_j=1...K g_j·M_B,j ^Dir)|≥M_S ^Dir。    (3)

在此，是在第j个成像模块中的成像梯度矩。

当对于三个正交的空间方向中的至少一个满足条件（2）或（3）时，可以实现对通过扰相梯度矩和成像梯度矩的共同作用产生的信号相干的抑制。即，可以这样选择扰相梯度矩，使得可选地满足以下条件中的至少一个：

|(∑_i=1...N f_i·M_i ^PE)+(∑_j＝1...K g_j·M_B ^PE)|≥M_S ^PE和/或    (2a)

|(∑_i=1...N f_i·M_i ^RO)+(∑_j＝1...K g_j·M_B ^RO)|≥M_S ^RO和/或    (2b)

|(∑_i=1...N f_i·M_i ^SL)+(∑_j＝1...K g_j·M_B ^SL)|≥M_S ^SL。       (2c)

这相应地对于按照等式（3）的条件成立。

可以这样选择扰相梯度矩，使得对于三个正交的空间方向中的多于一个，例如对于两个或三个空间方向满足等式（2）或等式（3）的条件。

在等式(1),(1a)-(1c),(2),(2a)-(2c)和(3)中N是大于1的整数。下标i不一定必须表示准备模块在准备模块的顺序中的位置。事实上，确定的N个不同的扰相梯度矩以任意方式可以分配给产生扰相梯度场的那些准备模块。

在等式(1),(1a)-(1c),(2),(2a)-(2c)和(3)中下标i不一定遍历读出序列的所有准备模块。足够的是，对于准备模块满足在可以取决于弛豫时间T1的预定的时间段中满足的相应条件。此外也不必在等式(1),(1a)-(1c),(2),(2a)-(2c)和(3)的条件中考虑所有的准备模块，例如当两个或三个准备模块由于物理的原因互相不能相互作用时。当具有多个饱和区域时例如就是这样一种情况，所述多个饱和区域不重叠，如例如在平行的六面体形状的区域中的情况那样。在这样的情况下足够的是，在计算扰相梯度矩时，例如按照提到的条件之一，考虑多个准备模块中的仅一个，并且在互相不能相互作用的不同的准备模块中使用该确定的扰相梯度矩。该措施也有助于延缓所需的梯度矩的增长。

等式(1),(1a)-(1c),(2),(2a)-(2c)和(3)中的阈值可以根据成像体素的尺寸来确定。例如可以将阈值确定为，

M_S ^Dir=C·2·π/(γ·d^Dir)                (4)

其中C是比例常数，γ是核的回磁比并且d^Dir是成像体素在相应的方向Dir上的伸展。在此Dir可以相应于相位编码方向（PE）、频率编码方向（RO）或层选择方向（SL）。常数C例如可以置为等于1，从而

M_S ^Dir=2·π/(γ·d^Dir),            (5)

可以选择其他合适的值C>0和特别是C>1。通过根据成像体素在相应的方向上的伸展来选择阈值可以考虑，对于在相应方向上的小的伸展需要更大的梯度矩，以实现成像体素内部2·π的去相位。

如果在一个或多个准备模块中使用不是用于梯度扰相的梯度脉冲，则可以分别对这些梯度脉冲重聚相位。因此可以减小或者抑制所述梯度脉冲的梯度矩与扰相梯度矩的干涉，该干涉可能导致不期望的相干路径。

可以限制扰相梯度矩的最大振幅。该限制可以特定于轴来进行。以这种方式可以防止，确定扰相梯度矩的在技术上不可实现或者仅很难实现或仅以在测量序列的时间流程中的强的限制可以实现的值。如果其中施加了扰相梯度场的准备模块的数量大于在考虑最大值的限制的条件下可以获得的扰相梯度矩的数量，则例如可以周期地应用满足阈值条件的确定的扰相梯度矩。

确定的扰相梯度矩可以按照不同的顺序对应不同的准备模块。例如可以这样进行扰相梯度矩与准备模块的对应，使得包含对于三个正交的空间方向的相应的扰相梯度矩作为矢量分量的矢量的矢量绝对量值单调下降或单调增加。也可以这样进行对应，使得扰相梯度矩的最大振幅在成像模块之前的最后的准备模块中被施加。

所确定的扰相梯度矩的极性可以任意选择。可以这样选择所述极性，使得所有的扰相梯度矩位于一个半平面中或半空间中。以这种方式可以强烈抑制初级的信号相干路径。

除了梯度扰相之外还可以使用HF扰相。为此，这样选择在成像序列的不同准备模块中被入射的HF脉冲的相位，使得相位对于先后的准备模块分别不同。可以选择合适的增量，例如平方递增的HF扰相。通过组合梯度扰相和HF扰相可以实现对不期望的相干路径的特别有效的抑制。

按照本发明的另一方面，提供了一种计算机程序，其包括命令序列，该命令序列在通过用于MR成像的装置的电子计算装置运行时使得该装置执行按照本发明的一个方面或实施例的方法。该计算机程序例如可以被加载到用于MR成像的该装置的分析和控制计算机的存储器中。该计算机程序可以作为源代码或作为编译的命令序列呈现。通过该计算机程序，电子计算装置可以构造为按照程序用于执行所述方法。

按照本发明的另一方面，提出了一种数据载体，在所述数据载体上存储了包括了命令序列的计算机程序，所述计算机程序在通过用于MR成像的装置的电子计算装置运行时使得该装置执行按照本发明的一个方面或实施例的方法。所述数据载体例如可以是CD-ROM、磁带、闪存或USB棒，在其上存储了计算机程序作为电子可读的控制信息。当该控制信息由数据载体读出并且由用于MR成像的装置的计算装置运行时，可以由计算装置执行按照不同方面或实施方式的方法。

按照另一方面，提供了一种用于磁共振（MR）成像的装置。该装置包括用于在拍摄序列的至少一个成像模块中拍摄MR信号的接收装置。该装置包括用于在拍摄序列的多个准备模块中产生扰相梯度场的梯度场产生装置。该装置包括与梯度场产生装置耦合的控制器。该控制器构造为用于这样来确定扰相梯度场的扰相梯度矩，使得对于三个正交的空间方向中的至少一个，沿着该空间方向施加的扰相梯度矩的加权和满足阈值条件。该控制器构造为用于控制在多个准备模块中的梯度场产生装置以产生扰相梯度场，以便影响横向磁化，从而在一个准备模块中产生在一个方向上空间地改变的扰相梯度场和在另一个准备模块中在与之不同的方向上空间地改变的扰相梯度场。

该装置构造为在至少两个准备模块中产生沿着不同的方向取决于位置地改变的扰相梯度场。通过使用多个空间维度可以延缓扰相梯度场的所需的扰相梯度矩的增长。通过这样选择扰相梯度矩，使得对于三个正交的空间方向中的至少一个满足阈值条件，可以可靠抑制不期望的相干路径并且系统地选择扰相梯度场的扰相梯度矩。

该装置可以构造为用于执行按照一个方面或实施例的方法。控制器特别地可以构造为用于执行对扰相梯度矩的确定，如结合方法的实施方式和实施例所描述的那样。

该装置的构造以及由此分别实现的作用相应于所述方法的构造及其作用。

附图说明

本发明的上述特征、特点和优点以及如何实现这些优点的方式通过结合以下对实施例的描述将变得更清楚和容易理解，结合附图详细解释所述实施例。

图1示出了按照一种实施例的用于MR成像的装置的示意图，

图2示出了拍摄序列的示意图，

图3和图4示出了在按照实施例的方法和装置中在不同的准备模块中产生的梯度场，

图5示出了在按照实施例的方法和装置中在不同的准备模块中产生的梯度场，

图6示出了在按照实施例的方法和装置中在不同的准备模块中产生的梯度场，

图7示出了按照一种实施例的方法的流程图，

图8示出了按照另一种实施例的方法的流程图，

图9示出了在图8的方法中顺序确定的扰相梯度矩，

图10示出了按照另一种实施例的方法的流程图，

图11示出了在图10的方法中顺序确定的扰相梯度矩，

图12和图13示出了按照另一个实施例的方法的流程图，

图14示出了用于解释图12和13的方法的布局矩阵，

图15示出了按照另一个实施例的方法的流程图，

图16示出了在图15的方法中可以采用的过程的流程图，

图17示出了在图15的方法中可以采用的另一个过程的流程图，

图18示出了按照图17的过程的高频扰相，

图19示出了与利用按照一种实施例的方法拍摄的图像的比较，利用常规的MR方法拍摄的图像。

具体实施方式

图1是用于MR成像的装置1的示意图。装置1包括断层造影仪2。检查对象P可以在断层造影仪2的空腔2′中被移动。通过支撑装置6的合适的定位可以在对称中心5定位检查对象P的感兴趣区域。断层造影仪2具有多个线圈装置，用于产生对齐核自旋的基本场（B0场）、产生梯度场和高频（HF）脉冲。断层造影仪的运行由电子计算装置3控制。电子计算装置3可以具有控制器7、用于接收利用接收线圈采集的自旋信号的拍摄单元8和用于处理所采集的自旋信号的分析计算机9。可以设置合适的用户接口或另一计算机4，以便控制断层造影仪的功能和/或进一步处理所采集的数据。

断层造影仪2除了用于产生基本场的装置之外还具有用于产生梯度场的一个或多个装置12、13。用于产生梯度场的装置12、13可以包括梯度线圈。可以这样构造用于产生梯度场的装置12、13，使得可以产生沿着三个正交的空间方向17、18、19空间地改变的梯度场。

断层造影仪2还具有用于产生HF脉冲的HF发送装置15，例如线圈或线圈装置，利用所述HF发送装置可以将基本场中对齐的核自旋翻转。HF接收装置16，例如线圈或线圈装置，采集磁共振信号并且将其提供到拍摄单元8。

数据拍摄利用拍摄序列进行，其中断层造影仪的不同单元由控制器7控制。在拍摄序列的多个准备模块中进行磁化的准备。在至少一个成像模块中采集MR信号。可以采用不同的拍摄序列，例如饱和方法、对比准备方法或使用k空间的欠扫描的拍摄序列。

在多个准备模块中产生扰相梯度场。扰相梯度场的目的是，将特定的核自旋这样去相位，使得成像模块中对应的信号被抑制。如后面还要描述的，在按照实施例的方法和装置中这样接通扰相梯度场，使得在多个不同的准备模块中产生的扰相梯度场沿着不同的空间方向空间地改变。扰相梯度场的扰相梯度矩这样来选择，使得其满足预先给出的标准，从而不出现不期望的相干路径。这样选择扰相梯度场的扰相梯度矩，使得其在如下意义上是不可通约的，即，对于三个空间方向中的至少一个空间方向，沿着该空间方向施加的扰相梯度矩的以特定的加权系数的加权和不小于阈值。

图2是拍摄序列20的示意图，如在装置1中可以采用的那样。拍摄序列20具有一个系列L个准备模块21-23和一个系列M个成像模块24-26。这样的序列可以利用准备模块31-33和成像模块34-36重复，例如以便成像检查对象的其他层或拍摄其他k空间行。准备模块的数量L和/或成像模块的数量M可以在重复之间改变。

根据成像方法的不同，准备模块的作用在于产生沿着基本场的定义的纵向磁化，如对于对比准备，或在于对纵向磁化的抑制。这样的抑制可以是特定于化学或区域的。以这种方式例如可以抑制检查对象P的特定区域或特定自旋种类的信号。相应地每个准备模块例如可以包括区域的饱和、化学位移-饱和或对比准备。

在多个准备模块21-23和31-33中进行梯度扰相。为此接通扰相梯度场。所述扰相梯度场的任务是，影响同时产生的横向磁化分量（与基本场横切）和纵向的磁化分量（与基本场平行），以便抑制成像模块中的相应信号。

在其中接通梯度场和入射HF脉冲的序列的情况中，可以产生新的不期望的相干。对于成像模块，这一点在半经典的考察中例如在K.Scheffler,“A PictorialDescription of Steady-States in Rapid Magnetic Resonance Imaging”,Concepts inMagnetic Resonance 11,291-304(1999)中解释。这样的不期望的相干可以归因于，HF脉冲可以导致纵向磁化的激励、导致重聚焦、导致另一个去相位或导致相干的存储。

类似的效果可以在常规的梯度扰相中出现。例如在不同的准备模块中相同扰相梯度矩的接通，可能与一个或多个HF脉冲结合，可以导致，通过梯度扰相本来应当被去相位的自旋被重聚相位。

可以实现在特定成像体素中对一种类型的自旋的抑制，如果该成像体素内部的自旋在成像模块中具有足够大的相位离差（Phasendispersion）的话。例如，在成像体素内部以2·π的线性相位离差可以看作是足够的。

为了在在相位编码方向上具有伸展d^PE、在拍摄编码方向上具有伸展d^RO和在层选择方向上具有伸展d^SL的成像体素中可以实现这样的相位离差，需要有效的扰相梯度矩

M_S ^Dir=2·π/(γ·d^Dir),            (5)

其中Dir∈{PE;RO;SL}规定一个方向。

在按照本发明的实施例中在多个不同的方向上接通扰相梯度场。例如沿着相位编码方向空间地改变的扰相梯度场可以在一个准备模块中而沿着频率编码方向或层选择方向空间地改变的扰相梯度场在另一个准备模块中被接通。也可以在一个准备模块中同时接通沿着相位编码方向空间地改变的扰相梯度场和沿着频率编码方向或层选择方向空间地改变的扰相梯度场。

图3和4示出了在读出序列的不同的准备模块中被接通的扰相梯度场45和46。扰相梯度场45、46达到在三个正交的空间方向上具有尺寸42-44的成像体素41。扰相梯度场45沿着空间方向18改变。扰相梯度场46沿着空间方向19改变。在不同的准备模块中被产生的扰相梯度场的磁场的方向例如可以平行于基本场的方向。

为了确保在准备模块之后的期望的相位离差，这样选择扰相梯度矩，使得扰相梯度矩的加权和对于至少一个空间方向具有至少等于与该空间方向对应的阈值的绝对值。作为扰相梯度矩，在此以通常方式表示扰相梯度场的磁场梯度上的时间积分。对于恒定的扰相梯度场，扰相梯度矩例如通过磁场梯度和持续时间的乘积来给出，在该持续时间期间在相应的备模块中产生该扰相梯度场。

这样确定扰相梯度矩，使得满足至少一个以下条件：

|∑_i=1...N f_i·M_i ^PE|≥M_S ^PE和/或        (1a)

|∑_i=1...N f_i·M_i ^RO|≥M_S ^RO和/或        (1b)

|∑_i=1...N f_i·M_i ^SL|≥M_S ^SL。           (1c)

等式的右边的阈值可以按照等式（5）或等式（4）来选择并且不必都相同。在此，M_i ^PE表示在利用下标i表示的准备模块中在相位编码方向上空间地改变的扰相梯度场的扰相梯度矩。M_i ^RO表示在利用下标i表示的准备模块中在频率编码方向上空间地改变的扰相梯度场的扰相梯度矩。M_i ^SL表示在利用下标i表示的准备模块中在层选择方向上空间地改变的扰相梯度场的扰相梯度矩。如果在准备模块中在相应的方向上不施加扰相梯度场，则相应的扰相梯度矩等于零。

等式(1a)-(1c)中的和分别遍历所有相关的准备模块，即，遍历所有准备模块，在所述准备模块中产生扰相梯度场并且所述准备模块处于通过弛豫时间T₁定义的时间间隔内部。例如，相应的时间间隔可以具有在第一成像模块之前的3·T₁的持续时间。在加权和中考虑的准备模块的数量N大于1。在等式(1a)-(1c)中的下标i不一定必须反映准备模块在准备模块序列中的实际位置。例如被确定为使得其分别满足至少一个等式(1a)-(1c)的扰相梯度矩，然后可以按照任意顺序与其中应当产生扰相梯度场的不同的准备模块对应。

等式(1a)-(1c)中的加权系数f_i分别从组{-1;0;1}中选择。可以这样选择扰相梯度矩，使得对于加权和的每组系数{f₁,f₂，...f_N}（在该组中不是所有系数等于0），分别满足三个等式(1a)-(1c)中的至少一个。对于不同组的系数{f₁,f₂,...f_N}（在该组中不是所有系数等于0），可以满足不同的条件(1a)-(1c)。例如对于一组系数可以满足等式(1a)，而对于另一种系数可以满足等式(1b)或(1c)。

如果将扰相梯度矩选择为使得对于加权和的每组系数{f₁,f₂，...f_N}（在该组中分别从{-1;0;1}中选择系数并且在所述组中不是所有系数等于0），分别满足三个等式中的至少一个时，可以实现足够的相位离差，尽管在扰相梯度场和HF脉冲之间存在复杂的共同作用。在成像体素中不管HF脉冲是否导致激励、重聚焦、另一个去相位还是相干的存储，都呈现足够的相位离差。由此可以实现足够的相位离差，而不管是否在K.Scheffler,“A Pictorial Description of Steady-Statesin Rapid Magnetic Resonance Imaging”,Concepts in Magnetic Resonance 11,291-304(1999)的注释中HF脉冲是否导致从状态Z₀到状态F₀ ⁺的过渡（激励）、从状态Z_n/F_n到状态F^* _-n ⁺的过渡（重聚焦）、从状态Z_n/F^* _-n到状态F_n ⁺的过渡（另一个去相位）还是从状态F_n/F^* _-n到状态Z_n ⁺的过渡（存储）。

在等式(1a)-(1c)的条件中在不同的准备模块中相同地定义三个空间轴PE,RO和SL或相应的扰相梯度矩。即使在各个准备模块中采用另外的坐标系，这一点本身仍成立。由此可以在多个准备模块上实现有效的梯度扰相。空间轴可以通过成像模块来定义，在所述成像模块中进行相应的编码和数据拍摄。

参考图5和图6详细解释按照等式(1a)-(1c)的条件对扰相梯度矩的选择。

图5示出了沿着三个空间方向的扰相梯度场51的图。按照时间间隔52-57顺序地执行准备模块。在时间间隔52中在PE方向接通扰相梯度场。这样确定该梯度，使得扰相梯度矩等于M_S ^PE，其中M_S ^PE可以如在等式（4）或等式（5）中说明的那样定义。扰相梯度场的时间积分47由此等于阈值M_S ^PE。在时间间隔53中接通RO方向上的扰相梯度场。这样确定梯度，使得扰相梯度矩等于M_S ^RO，其中M_S ^RO可以如在等式（4）或等式（5）中说明的那样定义。在时间间隔54中接通SL方向上的扰相梯度场。这样确定梯度，使得扰相梯度矩等于M_S ^SL，其中M_S ^SL可以如在等式（4）或等式（5）中说明的那样定义。扰相梯度场的时间积分48由此等于阈值M_S ^SL。如示意性示出的，M_S ^PE、M_S ^RO和M_S ^SL中的至少两个可以不同，例如当成像体素不是长方体时。在时间间隔55中接通PE方向上的扰相梯度场。这样确定梯度，使得扰相梯度矩等于2·M_S ^PE。在时间间隔56中接通SL方向上的扰相梯度场。这样确定梯度，使得扰相梯度矩等于2·M_S ^SL。在时间间隔57中接通SL方向上的扰相梯度场，。这样确定梯度，使得扰相梯度矩等于2·M_S ^SL。与前面的扰相梯度矩的至此的最大值相比，对于该方向可以重复对扰相梯度场的方向和加倍的选择。通过产生这样的几何顺序，但是利用扰相梯度场甚至可以确保，对于每组系数满足所有三个条件(1a)-(1c)。通过接通在不同的空间方向上的扰相梯度场可以防止所需的扰相梯度矩的过强的增长。

图6示出了沿着三个空间方向的扰相梯度场59的图。按照时间间隔52-54顺序地执行准备模块。在时间间隔52中在PE方向接通扰相梯度场。这样确定该梯度，使得扰相梯度矩等于-M_S ^PE，其中M_S ^PE可以如在等式（4）或等式（5）中说明的那样定义。在时间间隔52中接通RO方向上的扰相梯度场。这样确定梯度，使得扰相梯度矩等于M_S ^RO，其中M_S ^RO可以如在等式（4）或等式（5）中说明的那样定义。

在时间间隔53中在PE方向接通扰相梯度场。这样确定该梯度，使得扰相梯度矩等于-M_S ^PE。在同一个时间间隔53中接通RO方向上的扰相梯度场。这样确定梯度，使得扰相梯度矩等于-M_S ^RO。

在时间间隔54中接通PE方向上的扰相梯度场。这样确定梯度，使得扰相梯度矩等于-M_S ^PE。在同一个时间间隔54中不接通RO方向上的扰相梯度场。

在如图6中示出的接通的扰相梯度场的情况下，在不同的空间方向上同时接通扰相梯度场。因此例如在时间间隔53中产生有效的扰相梯度场，其不是沿着空间方向PE或RO，而是例如沿着通过在PE或RO轴之间的角平分线定义的方向空间地改变。所需的扰相梯度矩可以由此在数值上被减小。

图6的扰相梯度矩也满足如下要求：每个系数元组{f₁,f₂,f₃}（在所述元组中不是所有系数等于0）分别满足至少一个条件(1a)-(1c)。对于{f₁,f₂,f₃}={1,1,0}虽然例如不满足等式(1b)，但是满足等式(1a)。对于{f₁,f₂,f₃}={1,-1,0}虽然例如不满足等式(1a)，但是满足等式(1b)。由此确保，在成像体素中呈现足够的相位离差。

参考图7-14描述按照实施例的方法，其按照系统的方式这样允许扰相梯度矩的确定，使得抑制不期望的相干路径。为此这样确定扰相梯度矩，使得例如对于加权和的每组系数，即{f₁,f₂，...f_N}，其中系数从{-1;0;1}中被选择并且其中不是所有系数等于0，分别满足三个等式(1a)-(1c)中的至少一个等式。这在以下也称为“不可通约性条件

”，相应的扰相梯度矩称为“不可通约性（inkommensurable）扰相梯度矩”。即相应的扰相梯度矩正好防止了，加权和可以具有小于按照等式（5）期望的相位离差的值。在此意义上，所选择的扰相梯度矩是不可通约的。

参考图7-14描述的方法是迭代的方法。在该方法中分别选择一个方向，沿着该方向，在一个准备模块中扰相梯度场应当改变。该方向可以根据如下来选择，即，对于至少两个空间方向在迭代方法的前面的迭代中已经确定了哪个扰相梯度矩。由此可以这样确定扰相梯度矩，使得满足不可通约性条件，但是不必将扰相梯度矩的振幅选择为不必要地大。

图7是按照实施例的方法60的流程图。在方法60中接通扰相梯度场，其中B场分别沿着三个空间方向PE、RO、SL中的一个空间地改变。对于每个空间方向顺序确定的扰相梯度矩可以分别形成一个几何顺序。以这种方式确保，满足不可通约性条件。

在61中分别初始化与三个空间方向对应的FaktorPE,FaktorRO和FaktorSL。

在62中初始化关于下标i的迭代。

在63中确定对于三个空间方向为满足等式(1a)-(1c)所需的扰相梯度矩的第一迭代。为此确定

M_i ^PE=FaktorPE·M_S ^PE,            (6a)

M_i ^RO=FaktorRO·M_S ^RO,            (6b)

M_i ^SL=FaktorSL·M_S ^SL             (6c)

等式(6a)-(6c)右边的阈值M_S ^PE,M_S ^RO和M_S ^SL可以如在等式（4）或等式（5）中说明的那样定义。

在接下来的步骤64-71中确定，参数M_S ^PE,M_S ^RO和M_S ^SL中的哪个是该三个参数中的最小值。其定义方向（对于该方向，在迭代i中确定扰相梯度矩）和扰相梯度矩的相应的数值。为此首先在64中确定，是否M_i ^PE≤M_i ^RO和M_i ^PE≤M_i ^SL。如果是，则方法在65中继续。在65中确定，产生对于PE方向的第i个扰相梯度矩并且等于M_i ^PE。在66中将FaktorPE加倍。由此考虑，在下面的迭代中需要对于PE方向的更大的扰相梯度矩，以便例如避免通过对于PE方向的两个数值上相同的扰相梯度矩以及之间入射的HF脉冲产生的不期望的重聚相位。该方法在72继续。

如果在64中确定M_i ^PE>M_i ^RO或M_i ^PE>M_i ^SL，则方法在67继续。在67中可以确定，是否M_i ^RO≤M_i ^SL和M_i ^RO≤M_i ^PE。如果是，则方法在68继续。在68中确定，产生对于RO方向的第i个扰相梯度矩并且等于M_i ^RO。在69中将FaktorRO加倍。由此考虑，在下面的迭代中需要对于RO方向的更大的扰相梯度矩，以便例如避免通过对于RO方向的两个数值上相同的扰相梯度矩以及之间入射的HF脉冲产生的不期望的重聚相位。该方法在72继续。

如果在67中确定M_i ^RO>M_i ^SL或M_i ^RO>M_i ^PE，则方法在70继续。在70中确定，产生对于SL方向的第i个扰相梯度矩并且等于M_i ^SL。在71中将FaktorSL加倍。由此考虑，在下面的迭代中需要对于SL方向的更大的扰相梯度矩，以便例如避免通过对于SL方向的两个数值上相同的扰相梯度矩以及之间入射的HF脉冲产生的不期望的重聚相位。该方法在72继续。

在72中将下标i递增。

在73中检查，是否下标i小于或等于准备模块的数量N，所述准备模块应当位于相关的时间间隔内部并且对于所述准备模块应当产生扰相梯度场。如果下标i小于或等于准备模块的数量N，则方法返回到63。在63中按照等式(6a)-(6c)计算M_i ^PE,M_i ^RO和M_i ^SL。在此考虑，在前面的迭代中已经将系数FaktorPE,FaktorRO和FaktorSL之一加倍了。对于在前面的迭代中已经确定了扰相梯度矩的那个方向，此时必须相应地确定双倍大的扰相梯度矩，以便可靠抑制自旋的不期望的重聚相位。

如果在73中确定，下标i大于准备模块的数量N，则方法在74继续。

在74中将在步骤61-73中确定的N个扰相梯度矩和对应的方向与不同的准备模块对应。为此，可以按照任意方式重新安排扰相梯度矩。例如数值上更大的扰相梯度矩也可以在一个系列准备模块的第一准备模块中被产生。为了扰相梯度矩和准备模块的对应可以应用不同的标准。例如，在实施例中可以这样进行对应，使得所确定的扰相梯度矩

按照其矢量绝对量值

这样来对应，使得其在一个系列准备模块中单调下降或单调增加。可以这样进行所述对应，使得具有最大绝对值

的扰相梯度矩

直接在第一成像模块之前被施加。

在75中执行具有准备模块和至少一个成像模块的拍摄序列，其中使用所确定的扰相梯度矩。

虽然在方法60中可以确定对于所有三个空间方向PE,RO和SL的扰相梯度矩，但是不需要使用所有三个空间方向。

图8示出了按照另一个实施例的方法。在方法80中执行具有沿着PE或RO轴空间地改变的梯度场的梯度扰相。不使用沿着SL轴空间地改变的扰相梯度场。

方法80的不同步骤相应于参考图7描述的方法步骤，其中不使用SL方向。

在另一种变形中，可以使用两个另外的空间轴，例如PE和SL方向或RO和SL方向，以便产生对于不同方向的扰相梯度场。

图9示出了对于图7的方法和图8的方法的扰相梯度矩的选择。图9是在迭代方法期间在不同的阶段的布局矩阵90的示意图。布局矩阵的每个与(0,0)不同的格栅点首先表示对扰相梯度矩的允许的选择。扰相梯度矩在PE方向上利用M_S ^PE定刻度，即，在布局矩阵的点(1,0)上设置的扰相梯度场相应于沿着PE方向施加的扰相梯度矩M_S ^PE。在RO方向上的扰相梯度矩利用M_S ^RO定刻度，即，在布局矩阵的点(0,1)上设置的扰相梯度场相应于沿着RO方向施加的扰相梯度矩M_S ^RO。

在图7或图8的方法的执行中顺序地填充布局矩阵。所确定的扰相梯度矩利用填充的圆来标记。在第i个迭代中扰相梯度矩

的选择导致，不仅该扰相梯度矩，而且其他扰相梯度矩（例如-

）在下面的迭代中不再能够被选择，因为这会破坏不可通约性条件。这样的扰相梯度矩在下面的迭代中在如下意义上被“禁止”，即，对于至少一个N元组系数{f₁,f₂，...,f_N}不满足三个等式(1a)-(1c)中的任一个。这将影响对信号抑制的可靠性。这样的禁止的扰相梯度矩用空心圆表示。

在第一迭代中可以选择所有与(0,0)不同的扰相梯度矩，如通过布局矩阵91所示。

在第一迭代中，i=1，特别可以选择尽可能小的扰相梯度矩。例如可以选择扰相梯度矩(0,M_S ^RO)，如果M_S ^PE大于M_S ^RO的话。这在图9左栏示出。在对于i=1选择扰相梯度矩(0,M_S ^RO)之后，除了占据的区域92（实心圆）之外相应于扰相梯度矩-(0,M_S ^RO)的区域93被禁止，因为其会导致对不可通约性条件的破坏。

在第二迭代中，i=2，例如可以选择扰相梯度矩(M_S ^PE,0)，如果M_S ^PE小于2·M_S ^RO的话。相应地，此时扰相梯度矩(M_S ^PE,M_S ^RO),(M_S ^PE,-M_S ^RO),(-M_S ^PE,M_S ^RO),(-M_S ^PE,0)和(-M_S ^PE,-M_S ^RO)也变成“被禁止的”区域。该方法在下面的迭代i=3,4,5中相应地继续，如下面参考图7和8描述的。

通过使用不同的空间方向，可以延缓扰相梯度矩随着准备模块的数量的增长。例如，对于新的准备模块的扰相梯度矩和三个可用的空间方向如下选择，其中保持满足不可通约性条件：

(M_S ^PE;0;0)

(0;M_S ^RO;0)

(0;0;M_S ^SL)

(2·M_S ^PE;0;0)

(0;2·M_S ^RO;0)

(0;0;2·M_S ^SL)

(4·M_S ^PE;0;0)

(0;4·M_S ^RO;0)

(0;0;4·M_S ^SL)

如果扰相梯度矩在空间方向之一中被施加，则为了保持不可通约性条件相反相应地要求扰相梯度矩，其直到阈值M_S ^PE,M_S ^RO或M_S ^SL之一的256倍地增长。通过按照等式(1a)-(1c)的条件独立地考察不同的空间方向减小了对所需的扰相梯度矩的振幅的要求。

如参考图7-9所述的方法允许，即使在成像体素的伸展不是在所有三个空间方向上都相同的情况下也可以确定扰相梯度矩。不同的伸展和从中得到的在M_S ^PE,M_S ^RO和M_S ^SL中的区别在图7-9的方法中可以被用来将所需的扰相梯度矩的最大振幅保持为尽可能小。

如果允许在一个准备模块中同时沿着多个空间方向产生扰相梯度矩，则在大量情况下可以在数值上进一步减小最大的所需扰相梯度矩。例如在沿着PE和沿着RO方向产生扰相梯度矩的情况中以下扰相梯度矩也满足不可通约性条件：

(-M_S ^PE;M_S ^RO)

(-M_S ^PE;-M_S ^RO)

(-M_S ^PE;0)

由此对于每个轴在数值上仅需要M_S ^PE或M_S ^RO的一个扰相梯度矩。图7-9的方法则导致2·M_S ^PE或2·M_S ^RO的最大扰相梯度矩。

可以采用不同的方法来在允许沿着多个空间轴同时产生扰相梯度矩的情况中系统地确定扰相梯度矩。参考图10和11详细描述按照实施例的方法。

图10示出了按照实施例的方法100的流程图。在该方法中通过顺序填充布局矩阵对于准备模块进行扰相梯度矩的确定。

在101中利用图7的方法60的步骤61-73确定扰相梯度矩

，其中1≤i≤N。

在102中根据这样确定的扰相梯度矩确定布局矩阵的参数。为此按照以下等式计算参数MaxFaktorPE,MaxFaktorRO和MaxFaktorSL：

MaxFaktorPE=max_i=1...N(M_i ^PE/M_S ^PE)，    (7a)

MaxFaktorRO=max_i=1...N(M_i ^RO/M_S ^RO)，    (7b)

MaxFaktorSL=max_i=1...N(M_i ^SL/M_S ^SL)。    (7c)

这些参数说明在相应的方向上所需的、按照等式（4）或（5）按照与该方向对应的阈值为单位测量的最大的矩。

在103中产生三维布局矩阵，其尺寸取决于在102中确定的参数MaxFaktorPE,MaxFaktorRO和MaxFaktorSL。布局矩阵例如可以这样来产生，使得其在PE方向上具有离散的点（-MaxFaktorPE,-MaxFaktorPE+1，...,0,1，...,MaxFaktorPE-1,MaxFaktorPE），在RO方向上具有离散的点（-MaxFaktorRO,-MaxFaktorRO+1，...,0,1，...,MaxFaktorRO-1,MaxFaktorRO）并且在SL方向上具有离散的点（-MaxFaktorSL,-MaxFaktorSL+1,...,0,1,...,MaxFaktorSL-1,MaxFaktorSL）。在以下参考图11描述示例性的布局矩阵。

在104中将区域(0,0,0)作为禁止的区域标记。

在105中初始化关于下标i的迭代。

在106中检查，布局矩阵是否具有至少一个空闲的区域。如果否，则方法在107继续。在107中使用在101中确定的扰相梯度矩。为此可以设置在方法100中确定的扰相梯度矩该方法在113继续。

如果在106确定，布局矩阵具有至少一个空闲的区域，该方法在108继续。在108中选择布局矩阵的具有坐标(PE_i,RO_i,SL_i)的空闲区域。在此三个坐标中的至少两个可以不为0。

在109中将在该迭代中确定的扰相梯度矩的矢量

定义为。

${\stackrel{\→}{N}}_i=({\mathrm{PE}}_i\·{M_S}^{\mathrm{PE}},{\mathrm{RO}}_i\·{M_S}^{\mathrm{RO}},{\mathrm{SL}}_i\·{M_S}^{\mathrm{SL}}).---\left(8\right)$

在110中将布局矩阵的所有的、在与在109中确定的扰相梯度矩的矢量

共同作用中会导致破坏不可通约性条件的区域标记为禁止的。此外对于布局矩阵的每个具有坐标(PE_b,RO_b,SL_b)的被占据的区域将区域(PE_b+PE_i,RO_b+RO_i,SL_b+SL_i)和区域(PE_b+PE_i,RO_b+RO_i,SL_b+SL_i)标记为禁止的。

在111中将i递增。

在112中检查，i是否小于或等于N。如果确定i小于或等于N，则方法返回到106。否则该方法在113继续。

在113中将确定的扰相梯度矩与不同的准备模块对应。这一点可以如对于方法60的步骤74所描述的那样进行。

在114中执行拍摄序列，其中在准备模块中按照扰相梯度矩的确定的矢量

接通扰相梯度矩。

图10的方法可以相应地应用于如下情况，在所述情况下扰相梯度场应当仅沿着两个空间方向被接通。为此例如在步骤102中将相应的方向上的布局矩阵的参数，例如MaxFaktorSL置为0。

在该方法中在步骤108中原则上可以选择布局矩阵的每个空闲的区域，即，每个没有被占据的并且没有被另外禁止的区域。该方法可以扩展另一个循环，其中对于多个不同的在108中选择的扰相梯度矩重复步骤102-112。可以存储分别产生的扰相梯度矩

在多个解的条件下，可以选择具有扰相梯度矩的最小的最大振幅的一个解。

图11示出了图10的方法，如果沿着RO和SL轴接通扰相梯度矩的话。图11是迭代方法期间在不同阶段的布局矩阵120的示意图。布局矩阵的每个不为(0,0)的格栅点首先表示扰相梯度矩的允许选择，如通过初始的布局矩阵121所示。

在第一迭代中，i=1，可以选择任意的空闲的区域。合适地选择一个区域，该区域以小于阈值远离布局矩阵的中心。例如可以选择区域(-1,1)，该区域相应于扰相梯度矩(-M_S ^PE,M_S ^RO)。

如在图11的右栏所示，这导致，除了被占据的区域(-1,1)之外区域(0-(-1),0-1)=(1,-1)也被禁止。该方法以在下一个迭代中的另一个空闲的区域的选择继续。相应于图10的方法的步骤110，将会导致破坏不可通约性条件的区域标记为禁止的。

在参考图7-11已经详细解释了的方法中，为了抑制不期望的信号份额，确保满足按照等式(1a)-(1c)的不可通约性条件。

但是如果采用多个成像模块，例如在稳态方法（诸如PSIF或FISP方法）或在多梯度回波（诸如MPRAGE）中，在成像模块中也会产生新的相干路径。具有不同历史的信号相干在特定情形之下又对采集的信号提供份额。这一点对于来自于通过一个系列成像模块又会被重聚相位的准备模块的不期望的信号份额是特别的。为了避免这一点，可以根据在成像模块中被施加的成像梯度矩来选择扰相梯度矩。

通常在使用多个成像模块的情况下为了避免鬼影在每个成像模块中使用定义的恒定的成像梯度矩

${\stackrel{\→}{M}}_B=({M_B}^{\mathrm{PE}},{M_B}^{\mathrm{RO}},{M_B}^{\mathrm{SL}})---\left(9\right)$

为了避免在准备模块和多个成像模块之间的不期望的信号相干路径，可以根据成像梯度矩

来选择扰相梯度矩。

为此可以类似于等式(1a)-(1c)来建立条件，但是其考虑在成像模块中的其他自旋动力学。例如可以这样确定对于准备模块的扰相梯度矩，使得

-对于每个N元组系数{f₁,f₂，...,f_N}，所述元组不等于{0,0，...,0}并且在所述元组情况下从组{-1;0;1}中选择每个系数f_i，其中1≤i≤N，其中N表示准备模块的数量，并且

-对于每个K元组系数{g₁,g₂，...,g_K}，在所述元组的情况下从组{-1;0;1}中选择每个系数g_j，其中1≤j≤K，其中K表示成像模块的数量，

至少满足以下条件之一：

|(∑_i=1...N f_i·M_i ^PE)+(∑_j＝1...K g_j·M_B ^PE)|≥M_S ^PE和/或    (2a)

|(∑_i=1...N f_i·M_i ^RO)+(∑_j＝1...K g_j·M_B ^RO)|≥M_S ^RO和/或    (2b)

|(∑_i=1...N f_i·M_i ^SL)+(∑_j=1...K g_j·M_B ^SL)|≥M_S ^SL。    (2c)

关于i和j的和在此遍历准备和成像模块，其处于通过相应的自旋种类的弛豫时间T1定义的时间间隔（例如具有长度3·T1）内部。在等式(2a)-(2c)中系数也可以都为0。即，等式(2a)-(2c)中的至少一个对于{g₁,g₂，...,g_K}={0,0，...,0}也是必须满足的。

参考图12-14详细解释可以用来系统地执行扰相梯度矩的相应选择的方法。这样的方法例如可以基于参考图7-9描述的方法或基于参考图10和11描述的方法。

图12和13组合地示出按照实施例的方法130的流程图。方法130基于参考图7描述的方法60。成像梯度矩可以通过根据成像梯度矩选择对于FaktorPE,FaktorRO和FaktorSL的起始值而被考虑，该选择在步骤131-137中进行。

在131中确定三个空间方向中的、在梯度矩的抽象空间中与具有实参数m（该参数对直线参数化）的直线

$m\·{\stackrel{\→}{M}}_B---\left(10\right)$

具有最小角度的那个方向。

在132中将FaktorPE,FaktorRO和FaktorSL分别置为等于1。

在133中将与轴A（该轴包括与按照等式（10）的直线的最小角度）对应的系数置为一个大的值，例如无穷大。

在步骤134-139中然后将对于与另外两个空间方向对应的参数FaktorPE,FaktorRO和FaktorSL的值选择性地加倍，以便产生与通过等式（10）给出的直线的足够距离。换言之，这样就可以排除布局矩阵如下的点：对于所述点，不能确保遵守按照等式(2a)-(2c)的不可通约性条件。

在134中检查，是否，

|FaktorPE·M_S ^PE-M_B ^PE|<M_S ^PE,        (11)

其中可以通过等式（4）或（5）定义M_S ^PE。如果是，则在135中将参数FaktorPE加倍。该方法返回到134。继续该选择性的加倍，直到建立了与M_B ^PE的足够距离。如果不满足等式（11），则方法在136继续。

在136中可以检查，是否，

|FaktorPE·M_S ^RO-M_B ^RO|<M_S ^RO,        (12)

其中可以通过等式（4）或（5）来定义M_S ^RO。如果是，则在137中将参数FaktorRO加倍。该方法返回到136。该选择性的加倍继续，直到建立了与M_B ^RO的足够距离。如果不满足等式（12），则方法在138继续。

在138中检查，是否，

|FaktorPE·M_S ^SL-M_B ^SL|<M_S ^SL,        (13)

其中可以通过等式（4）或（5）来定义M_S ^SL。如果是，则在139中将参数FaktorSL加倍。该方法返回到138。该选择性的加倍继续，直到建立了与M_B ^SL的足够距离。如果不满足等式（13），则方法以在图13中示出的步骤继续。

方法130的后面的步骤63-75相应于图7的方法60的步骤63-75。根据前面的步骤131-139，对于参数FaktorPE,FaktorRO和FaktorSL的一个或多个初始值可以分别大于1。这一点可以导致相应的更大扰相梯度矩。

步骤131-139的作用可以直观地这样来理解，即，由此建立与通过等式（10）定义的直线的足够距离，以避免破坏按照等式(2a)-(2c)的不可通约性条件。这一点在图14中示出。

图14示出PE和RO平面中的布局矩阵140。必须确保与通过等式（10）定义的直线141的足够距离，该直线的方向相应于成像梯度矩。否则会破坏按照等式(2a)-(2c)的不可通约性条件。该距离可以通过如下来实现，即，排除与直线141相邻的区域，其与直线141的距离PE方向上小于M_S ^PE并且在RO方向上小于M_S ^RO并且在SL方向上小于M_S ^SL。

顺序地填充布局矩阵并且可以同时应用沿着多个空间轴的扰相梯度矩的方法，也可以根据成像梯度矩来匹配。例如可以如下执行图10的方法。

在步骤101中利用图12和13的方法130确定扰相梯度矩

在步骤104中将与通过等式（10）定义的直线在PE方向上小于M_S ^PE并且在RO方向上小于M_S ^RO并且在SL方向上小于M_S ^SL的距离中的所有区域标记为禁止的，所述直线的方向通过成像梯度矩定义。

详细描述的装置和方法的大量变形和扩展可以在其他实施例中实现。

如果在一些准备模块中使用不是用于梯度扰相的梯度脉冲，则可以将所述梯度脉冲重聚相位。这样可以防止，该梯度脉冲的梯度矩与扰相梯度矩干扰。

扰相梯度矩的最大振幅可以特定于应用来限制。例如可以定义特定于轴的边界值。图7的方法60的或图8的方法80的步骤73中的中断条件可以相应地调整，使得如果i>N或如果M_i ^PE>M_L ^PE或如果M_i ^RO>M_L ^RO或如果M_i ^SL>M_L ^SL则进行中断。在如图10中那样填充布局矩阵的方法中，可以在产生布局矩阵时就考虑特定于轴的边界值M_L ^PE,M_L ^RO和M_L ^SL。

如果扰相梯度矩的数量N′（即在中断时刻的i-1）小于准备模块的数量N，对于所述准备模块应当接通扰相梯度矩，则可以按照周期的方式对于不同的准备模块使用扰相梯度矩：

等等。替换地，可以使用在每个系列的准备模块P_j ¹,P_j ²，..,P_j ^N内部确定的扰相梯度矩。即，相同的扰相梯度矩可以对于每个不同系列的准备模块被使用。如果可以确定足够多的满足不可通约性条件的扰相梯度矩，则所述扰相梯度矩也可以覆盖多个系列的准备模块，而无需在每个系列的准备模块中重复扰相梯度矩。

所确定的扰相梯度矩与不同的准备模块的对应可以按照不同的合适方式进行。例如，具有最大振幅

的扰相梯度矩可以直接在分别第一成像模块B_j ¹之前被施加，以便将最后产生的横向磁化最大地去相位。

扰相梯度矩的极性可以任意选择。例如可以这样选择该极性，使得所有扰相梯度矩位于扰相梯度矩的空间的半平面或半空间内部。以这种方式可以实现对主要地导致重聚相位的信号路径的强烈抑制。

按照实施例的方法和装置可以将梯度扰相与HF扰相进行组合。在此，例如可以这样采用HF扰相，使得相位递增不仅在不同系列准备模块的分别第一准备模块P₁ ¹,P₂ ¹,等之间，而且还在每个系列的准备模块P₁ ¹,P₁ ²，...,P₁ ^L内部进行。例如可以相应地调整在Y.Zur,“Spoiling of Transverse Magnetization inSteady-State Sequences”,MRM 21,251-263(1991)中描述的平方递增规则。参考图15-18详细描述实施例。

图15示出了按照实施例的方法150的流程图。该方法组合了梯度扰相和HF扰相。

在151中确定扰相梯度矩。扰相梯度矩的该确定例如可以按照参考图7-14中描述的任意方法进行。

在152中对不同系列的先后的准备模块的每个第一准备模块P₁ ¹,P₂ ¹,等等确定HF脉冲的相位。相位可以定义在（围绕B0场旋转的）旋转的坐标系中入射的HF脉冲的相位角或角度。如在Y.Zur,“Spoiling of Transverse Magnetization inSteady-State Sequences”,MRM 21,251-263(1991)中描述的平方的递增规则可以用于确定相位。

在153中对于不同系列的后面的准备模块，即，对于第一系列的准备模块的准备模块P₁ ²,P₁ ³，...,P₁ ^N，对于第二系列的准备模块的准备模块P₂ ²,P₂ ³，...,P₂ ^N等，确定分别施加的HF脉冲的相位。如参考图17还要详细描述的，同样按照平方的递增规则进行所述确定。在这种情况下，通过步骤152和153实现交错的平方递增方法。

在154中执行拍摄序列，其中使用所确定的扰相梯度矩和对于HF脉冲的所确定的相位。

图16示出了在方法150的步骤152中可以采用以确定HF脉冲的相位的过程160的流程图。在此使用平方的递增规则。可以使用该过程来确定对于准备模块P_j ¹中的HF脉冲的相位Φ_j ⁽¹⁾。

在161中将相位置为

此外将另一个相位置为并且将角度增量

置为预定的固定值Δψ。值Δψ例如可以等于117°,50°,84°或另一个合适的值。下标i被置为1。

在162中将

以递增。

在163中将Φ以

递增。

在164中检查，i是否等于j。如果否，则在165中将i递增。该方法返回到162。

如果i＝j，则在166中确定准备模块P_j ¹中的HF脉冲的相位Φ_j ⁽¹⁾。通过在步骤162和163中的不同角度的递增，呈现平方的递增规则。

图17示出了在方法150的步骤153中可以采用以用于确定HF脉冲的相位的过程170的流程图。在此又使用平方的递增规则。但是此时对准备模块序列的在成像模块之前执行的不同准备模块应用所述递增规则。可以使用该过程来确定第j个系列的准备模块的第二、第三或一般地第l个准备模块P_j ¹中的HF脉冲的相位Φ_j ⁽¹⁾。

在图17的流程图中j表示相应系列的准备模块，并且l表示下标，该下标表示在该序列内部的不同准备模块。

在171中读出该系列的第一准备模块P_j ¹的HF脉冲的相位。该值可以如参考图16描述的那样来确定。

在172中将相位设置为

并且将角度增量

设置为预定的固定值Δψ。该值Δψ例如可以等于117°,50°,84°或另一个合适的值。下标l被置为2。

在173中将

以

以递增。

在174中按照

计算Φ_j ⁽¹⁾。

在175中检查，下标l是否相应于该系列的最后的准备模块，即，是否l=L。如果否，则在176中将l递增。方法返回到173。

如果在175中确定，l=L，则过程在177结束。该过程可以对于不同系列的准备模块重复。

通过在步骤173和174中不同角度的递增，呈现平方的递增规则，但是此时在在成像模块之前应用的准备模块的系列内部呈现。

通过图15和16的过程既可以随着j增加，即，从系列到系列，也可以随着l增加，即，在一个系列准备模块内部，实现了有效的HF扰相。按照图17的过程170的第二递增规则也可以扩展到后面的成像模块。

图18示出了按照交错的平方递增规则的HF扰相。在一个系列的第一准备模块P_j ¹中被施加的HF脉冲的磁场181的具有相位角182。该相位角可以在围绕基本场旋转的参考系中被定义。

在一个系列的第二准备模块P_j ²中被施加的HF脉冲的磁场183具有相对于第一HF脉冲的相位角184。在一个系列的第三准备模块P_j ³中被施加的HF脉冲的磁场183具有相对于第一HF脉冲的相位角186。相位角184、186在准备模块的系列内部按照图17的过程170的平方的递增规则来确定。

利用按照实施例的方法和装置可以抑制不期望的相干，所述相干通过在多个准备和成像模块中磁化的操纵的历史所产生。由此例如可以减小伪影。

图19示出了与相同对象的利用按照实施例的方法采集的MR图像192相比，利用常规的方法采集的MR图像191。按照实施例的梯度扰相的采用和HF扰相的采用导致伪影降低并且导致图像质量改善。

尽管通过优选实施例详细示出并描述了本发明，但是本发明不受公开的例子限制并且可以由专业人员从中导出其他变形，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种用于利用拍摄序列（20）进行磁共振（MR）成像的方法，所述拍摄序列包括多个准备模块（21-23,31-33）和至少一个成像模块（24-26,34-36），其中，该方法包括：

-在多个准备模块（21-23,31-33）中准备磁化，和

-在至少一个成像模块（24-26,34-36）中拍摄MR信号，

其中，

-在多个准备模块（21-23,31-33）中产生扰相梯度场（45,46;51,59），以便影响横向磁化，其中，在一个准备模块（21,31）中产生沿着一个方向（19）空间地改变的扰相梯度场（45,46;51,59），并且在另一个准备模块（22,23,32,33）中产生沿着与该方向（19）不同的方向（17,18）空间地改变的扰相梯度场（45,46;51,59），并且

-这样选择扰相梯度场（45,46;51,59）的扰相梯度矩（92），使得对于三个正交的空间方向（17-19）中的至少一个空间方向，沿着该空间方向（19）施加的扰相梯度矩（92）的加权和满足阈值条件。

2.根据权利要求1所述的方法，包括

对于多个准备模块（21-23,31-33）确定扰相梯度矩（92），其中该确定包括迭代方法。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在迭代方法的迭代中沿着三个正交的空间（17-19）方向中的第一空间方向（19）被施加的扰相梯度矩根据沿着三个正交的空间方向的与之不同的第二空间方向（17,18）被施加的扰相梯度矩的第二最大值来确定，其中，所述第二最大值是在迭代方法的前面的迭代中确定的扰相梯度矩的最大值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述迭代中沿着第一空间方向（19）的扰相梯度矩还根据沿着第一空间方向（19）的扰相梯度矩的第一最大值来确定，所述第一最大值在迭代方法的前面的迭代中被确定。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述迭代包括：

-比较第一最大值的两倍与第二最大值，和

-根据比较的结果确定沿着第一空间方向（19）被施加的扰相梯度矩（92）。

6.根据上述权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，该迭代方法包括：

-顺序填充在扰相梯度矩的一个空间中定义的多维的布局矩阵（90,91;120,121）。

7.根据上述权利要求6所述的方法，其中，所述迭代的方法包括：

-根据阈值条件排除所述布局矩阵（90,91;120,121）的区域（93;142,143）。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在至少一个准备模块（21,31）中产生第一扰相梯度场（45），其沿着三个正交的空间方向（17-19）中的一个方向（19）空间地改变，并且在至少另一个准备模块（22,23,32,33）中产生第二扰相梯度场（46），其沿着三个正交的空间方向（17-19）中的另一个方向（18）空间地改变，其中，第一扰相梯度场（45）的扰相梯度矩是第一阈值的整数倍并且第二扰相梯度场（46）的扰相梯度矩是第二阈值的整数倍。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一阈值和第二阈值不同。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述第一阈值根据成像体素（41）在三个正交的空间方向（17-19）中的一个方向（19）上的伸展（44）来确定，并且第二阈值根据三个正交的空间方向（17-19）中的另一个方向（18）上的伸展（43）来确定。

11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在至少一个准备模块（21-23,31-33）中产生在三个正交的空间方向（17-19）中的第一空间方向（17）上空间地改变的第一扰相梯度场以及在三个正交的空间方向（17-19）中的第二空间方向（18,19）上空间地改变的第二扰相梯度场。

12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述三个正交的空间方向（17-19）相应于相位编码方向、频率编码方向和层选择方向。

13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，这样选择扰相梯度场（45,46;51,59）的扰相梯度矩，使得

-对于每个N元组系数{f₁,f₂，...,f_N}，该元组不等于{0,0，...,0}并且在所述元组的情况下从组{-1;0;1}中选择每个系数f_i，其中1≤i≤N，其中N表示准备模块的数量，

满足对于三个正交的空间方向中的至少一个空间方向Dir的以下条件：

|∑_i=1…N f_i·M_i ^Dir|≥M_S ^Dir

其中

-i表示用于准备模块（21-23,31-33）的下标，

-从相位编码方向、频率编码方向和层选择方向中选出Dir，

-M_i ^Dir是在第i个准备模块中沿着相应的空间方向的扰相梯度矩，并且

-M_S ^Dir是与相应的空间方向对应的阈值。

14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，扰相梯度场（45,46;51,59）的扰相梯度矩根据在成像模块（24-26,34-36）中产生的成像梯度矩来确定。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，这样来选择扰相梯度场（45,46;51,59）的扰相梯度矩，使得

-对于每个N元组系数{f₁,f₂，...,f_N}，所述元组不等于{0,0，...,0}并且在所述元组情况下从组{-1;0;1}中选择每个系数f_i，其中1≤i≤N，其中N表示准备模块的数量，并且

-对于每个K元组系数{g₁,g₂，...,g_K}，在所述元组的情况下从组{-1;0;1}中选择每个系数g_j，其中1≤j≤K，其中K表示成像模块的数量，

满足对于三个正交的空间方向中的至少一个空间方向Dir的以下条件：

|(∑_i=1...N f_i·M_i ^Dir)+(∑_j=1...K g_j·M_B ^Dir)|≥M_S ^Dir，

其中

-i是准备模块（21-23,31-33）的下标，

-j是成像模块（24-26,34-36）的下标，

-Dir从相位编码方向、频率编码方向和层选择方向中选出，

-M_i ^Dir是在第i个准备模块（21-23,31-33）中沿着相应的空间方向的扰相梯度矩，

-M_B ^Dir是在成像模块（24-26,34-36）中沿着相应的空间方向的成像梯度矩，并且

-M_S ^Dir是与相应的空间方向对应的阈值。

16.根据权利要求13或15所述的方法，其中，这样选择扰相梯度矩（92），使得对于三个正交的空间方向中的多于一个空间方向满足所述条件。

17.根据权利要求13、15或16所述的方法，其中，阈值通过下式给出：

M_S ^Dir=2·π/(γ·d^Dir)

其中，γ是核的回磁比并且d^Dir是成像体素（41）在方向Dir上的伸展（42-44）。

18.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，还采用HF扰相。

19.一种用于磁共振（MR）成像的装置，包括：

-用于在拍摄序列（20）的至少一个成像模块（24-26,34-36）中拍摄MR信号的接收装置（16），

-用于在拍摄序列的多个准备模块（21-23,31-33）中产生扰相梯度场的梯度场产生装置（12,13），和

-与梯度场产生装置（12,13）耦合的控制器（7），

其中，所述控制器（7）构造为

-用于这样来确定扰相梯度场（45,46;51,59）的扰相梯度矩（92），使得对于三个正交的空间方向中的至少一个，沿着该空间方向施加的扰相梯度矩（92）的加权和满足阈值条件，和

-用于在多个准备模块（21-23,31-33）中控制梯度场产生装置（12,13）以产生扰相梯度场（45,46;51,59），以便影响横向磁化，从而在一个准备模块（21,31）中产生沿着一个方向（19）空间地改变的扰相梯度场（45）和在另一个准备模块（22,23,32,33）中沿着与所述方向（19）不同的方向（18）空间地改变的扰相梯度场（46）。

20.根据权利要求19所述的装置，其构造为用于执行权利要求2-18中任一项所述的方法。

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