CN107607896A - 在磁共振技术中减少伪影 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的用于避免借助自旋回波序列记录的测量数据中的伪影的方法，包括步骤：‑入射激励脉冲，‑入射至少一个重聚焦脉冲，‑读出至少一个回波信号，‑在入射激励脉冲之后，并且在读出至少一个回波信号之前，接通具有不同的幅值的至少两个伪影避免梯度，其中，伪影避免梯度的矩彼此进行补偿。通过在否则编码不唯一的方向上接通具有不同幅值的至少两个不同极性的伪影避免梯度，根据本发明的方法使得能够分离否则混淆的编码。

Description

在磁共振技术中减少伪影
技术领域
本发明涉及一种用于减少伪影、特别是用于减少在磁共振技术中由于相位编码中的错误而出现的伪影的方法、磁共振装置、计算机程序以及电子可读数据载体。
背景技术
磁共振技术(下面缩写MR代表磁共振)是可以用来产生检查对象的内部的图像的已知技术。简单来说，为此将检查对象放置在磁共振设备中的具有0.2特斯拉至7特斯拉或者更大的场强的、也称为B0场的相对强的静态均匀基本磁场中，使得其核自旋沿着基本磁场定向。为了触发核磁共振，向检查对象射入高频脉冲(HF脉冲，英语“radio frequency(RF)pulses”)，例如以激励或者重聚焦核自旋，作为所谓的k空间数据测量所触发的核磁共振，并且基于其重建MR图像或者确定谱数据。将所记录的测量数据数字化，并且作为复数数值存储在k空间矩阵中。根据存储有值的k空间矩阵，例如借助多维傅立叶变换，可以重建所属的MR图像。为了对测量数据进行位置编码，将基本磁场与快速切换的梯度磁场叠加。
由于技术上的限制，在进行位置编码时可能在梯度系统中导致混淆。因为在对信号进行位置编码时施加的每一个磁场梯度(例如用于进行层选择、相位编码或者频率编码)由于梯度系统(特别是在z方向上)有限的长度而不一直是线性的，而通常仅在定义的关注的测量区域中是线性的。所施加的磁场梯度是线性的该测量区域也称为“视场”(FOV)。在FOV外部磁场梯度会“拐弯”，即磁场梯度G的幅值的量值又会减小，直至其最终完全消失。这在图1中示出，其中，虚线给出了磁场梯度G在一个空间方向上(例如在x、y或者z方向上)的理想走向，而粗实线示出了磁场梯度G的实际走向，其仅在FOV区域中线性地延伸，并且在点N1和N2又减小到零。
通常，仅FOV的空间区域对于磁共振测量、特别是在成像中是有用的，然而在进行测量时也一起记录来自该FOV区域外部的附加信号，然后由于磁场梯度G的幅值与沿着空间方向(x,y,z)的位置的关联不再是唯一的，因此对附加信号进行错误的位置编码。借助点P1和P2示出了这种情况。虽然点P1和P2沿着方向(x,y,z)位于不同的位置处，但是磁场梯度G在点P1和P2中的每一个处具有相同的幅值，由此将进行相同的编码。即，这两个位置P1和P2的信号被登记为两者都处于点P1的位置，从而不再能够在空间上分离这些信号。
位置编码中的这种混淆可能在最终重建的图像中导致图像伪影。在基于TSE(Turbo-Spin-Echo(快速自旋回波))的序列中，例如当由于层选择中的这种混淆，同时激励和/或重聚焦两个不同层时，这种效果也作为所谓的“3.Arm Artefakt(臂状伪影)”已知。
在进行相位编码时，这种混淆也导致伪影，伪影可能使重建的图像的质量明显降低，甚至可能产生错误的诊断。这些伪影特别是在使用并行获取技术、例如iPAT(integrated Parallel Acquisition Techniques，集成并行获取技术)时出现，因为这种混淆通常在FOV的边缘区域的信号中导致高强度。然后，通过iPAT，具有非常高的强度的这些区域经常至少部分地作为干扰被包含到FOV的中心区域中。并行获取技术在相同的图像分辨率下允许较高的速度，或者在相同的测量时间下允许较高的分辨率，因此原则上是具有吸引力的。缩短的测量时间在时间关键的检查中是特别有价值的(例如在实时心脏成像、对比度增强的血管造影或者灌注测量中)。
迄今为止，通过以不同的基准线多次记录测量数据，可以至少减少这些伪影。然而，这不能完全解决问题并且使测量时间增加，这是不希望的。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，使得能够避免所提及的基于位置编码中的混淆的伪影，特别是不增加获得数据所需的测量时间。
上述技术问题通过根据本发明的用于在借助磁共振装置借助自旋回波序列记录的测量数据中避免伪影的方法、根据本发明的对应的磁共振装置、根据本发明的对应的计算机程序以及根据本发明的对应的电子可读数据载体来解决。
根据本发明的用于避免借助自旋回波序列记录的测量数据中的伪影的方法，包括步骤：
-入射激励脉冲，
-入射至少一个重聚焦脉冲，
-读出至少一个回波信号，
-在入射激励脉冲之后，并且在读出至少一个回波信号之前，接通具有不同的幅值的至少两个伪影避免梯度，其中，伪影避免梯度的矩彼此进行补偿。
通过在否则编码不唯一的方向上接通具有不同幅值的至少两个不同极性的伪影避免梯度，根据本发明的方法使得能够分离否则混淆的编码。这种伪影避免梯度的接通可以集成在脉冲序列的通常的走向中，而不影响时间顺序。利用根据本发明的伪影避免梯度，能够抑制或者至少明显地减少由在没有这些附加梯度的情况下存在的混淆产生的伪影。在此，可以接通伪影避免梯度，而不改变测量的时间走向。图像质量由此提高，而测量时间不必延长。
本发明基于如下认识：FOV区域外部的场梯度的走向很大程度上与幅值有关。这也在图2中示出，其中，以不同的线型绘制了具有不同的幅值的不同的场梯度的走向。在图2中，仅以简化的方式示出了场梯度G在正方向x,y,z上的走向。如所看到的，在FOV外部的区域中，以不同的线型示出的场梯度G的拐点以及还有各个准确的值在不同的幅值(即FOV区域中的不同的斜度)下是不同的。由此，伪影避免梯度的矩仅在FOV区域内部彼此进行补偿，即其仅在那里相加为零。在FOV区域外部，其虽然对矩进行补偿，但是由于幅值不同，仍然对信号有贡献。由此，FOV区域外部的信号分量去相位，但是又不重聚相，由此不再对图像有贡献。
根据本发明的磁共振装置包括磁体单元、梯度单元、高频单元和被构造为用于执行根据本发明的方法的控制装置。
当在控制装置上执行根据本发明的计算机程序时，根据本发明的计算机程序在控制装置上实现根据本发明的方法。
计算机程序在此也可以以计算机程序产品的形式存在，其可以直接加载到控制装置的存储器中，具有程序代码部件，用于当在计算系统的计算单元中执行计算机程序产品时，执行根据本发明的方法。
根据本发明的电子可读数据载体包括其上存储的电子可读的控制信息，电子可读的控制信息至少包括根据本发明的计算机程序并且被设计为在磁共振装置的控制装置中使用所述数据载体时，电子可读的控制信息执行根据本发明的方法。
参考方法给出的优点和实施方式也类似地适用于磁共振装置、计算机程序产品和电子可读载体。
附图说明
本发明的其它优点和细节从下面描述的实施例中以及根据附图得到。所描述的示例不是对本发明的限制。
图1示出了编码方向上的场梯度的一般走向的示意性图示，
图2示出了在FOV区域的外部场梯度的幅值对走向的影响的示例性图示，
图3示出了示意性示出的脉冲序列图与伪影避免梯度的示例，
图4示出了根据本发明的方法的示意性流程图，
图5示出了根据本发明的磁共振装置的示意性图示。
具体实施方式
图3是自旋回波序列的示意性脉冲序列图。在此，在第一行中示出了读出动作ADC，其中，测量(RO)通过脉冲序列的高频脉冲RF触发的信号。
在第二行中示出了高频脉冲RF，在此示例性地示出了激励脉冲RF1和重聚焦脉冲RF2，例如其在自旋回波序列中用于激励信号以及用于在回波时间TE又重聚焦为回波信号E。因此，所述方法可以包括在入射激励脉冲RF1之后并且在读出RO至少一个回波信号E之前，入射至少一个重聚焦脉冲RF2。
为了清楚起见，在所选择的示例中，仅示出了一个重聚焦脉冲RF2和一个回波信号E。这里进行的实现类似地适用于本身已知的具有多个重聚焦脉冲RF2和回波信号E的序列，例如TSE序列。
在第三行中示出了层选择梯度GS的示例性走向。通过在通过激励脉冲RF1进行激励期间并且在借助重聚焦脉冲RF2进行重聚焦期间接通层选择梯度GS，可以使激励和重聚焦局限于特定的层。
在第四行中示出了读出梯度GRO的示例性走向。在读出梯度方向上，可以在读出(测量)回波信号E期间接通读出梯度GR，以对测量的信号进行频率编码。此外，可以接通去相位梯度GD，以补偿自旋由于读出梯度GR而产生的不希望的去相位。在所示出的示例中，去相位梯度GD处于重聚焦脉冲RF2前面，因此具有与读出梯度GR相同的极性。
在接下来的第五至第七行中，示出了相位编码梯度GPH,GPH'和GPH″的不同的示例，其分别具有根据本发明的伪影避免梯度GA1,GA2,GA1',GA2',GA1″和GA2″。
所示出的示例不应当视为是最终的，而仅示出了可能的根据本发明的伪影避免梯度的一个选择。然而，伪影避免梯度总是位于激励脉冲RF1和激励脉冲RF1之后的读出过程RO之间。如已经描述的，伪影避免梯度被设计为所接通的伪影避免梯度的零阶矩相加为零，并且其具有不同的幅值。为了清楚起见，仅示出了在相位编码方向GPH,GPH'和GPH″上具有伪影避免梯度的示例。然而，也可以类似地在其它编码方向上接通伪影避免梯度。
在第五行中，给出了在激励脉冲RF1和至少一个重聚焦脉冲RF2之间接通两个伪影避免梯度GA1和GA2的示例。
通过使用这种零阶矩可以彼此进行补偿的、形成具有不同的幅值的双极的双梯度的伪影避免梯度，如上面所描述的，抑制或者至少明显地减小FOV的梯度系统的技术工作区域外部的不希望的信号分量。
在激励脉冲RF1和重聚焦脉冲RF2之间射入伪影避免梯度具有如下优点：序列在重聚焦脉冲RF2之后的过程不发生改变。当射入多个重聚焦脉冲RF2时，这是特别有利的，因为在这种情况下，否则特别是在读出范围中需要进行其它调整，这可能使所述接通明显复杂化，特别是例如在已经包括双极读出梯度的快速DIXON测量中。此外，当已经必须接通例如用于进行通量补偿(Flusskompensation)的附加梯度，因此在重聚焦脉冲RF2之后存在很少的余地用于放置伪影避免梯度时，在激励脉冲RF1和重聚焦脉冲RF2之间接通伪影避免梯度可以是有利的。
在第六和第七行中，示出了伪影避免梯度的其它示例(又在相位编码方向GPH',GPH″上)，其中，在至少一个重聚焦脉冲RF2之前接通至少一个伪影避免梯度GA1',GA1″,GA2″，并且在该至少一个重聚焦脉冲RF2之后接通至少一个伪影避免梯度GA2',GA3″。在第六行中的示例的情况下，伪影避免梯度GA1'和GA2'具有相同的极性，以使得能够补偿各自的零阶矩，因为重聚焦脉冲RF2使自旋的相位顺序反转。此外，在第七行的示例中，由于相同的原因，伪影避免梯度GA3″必须具有与伪影避免梯度GA1″和GA2″的总和相同的符号。这种分配对于伪影避免梯度GA1'；GA2'；GA1″；GA2″；GA3″在预先给定的自旋回波序列中的嵌入提供更大的自由度。特别是，当激励脉冲RF1和重聚焦脉冲RF2之间的序列过程已经在时间上受到限制，和/或激励脉冲RF1和重聚焦脉冲RF2之间的区域已经另作他用时，仍然还可以在重聚焦脉冲RF2之后布置伪影避免梯度GA2',GA3″是有利的。例如，当希望特别短的回波时间时，可以在序列过程中在重聚焦脉冲RF2之后针对伪影避免梯度GA2',GA3″规划在时间上更大的区域。
仅接通零阶矩彼此进行补偿的两个伪影避免梯度GA1,GA2,GA1',GA2'就足够了。具有最小数量的伪影避免梯度的伪影避免梯度的这种接通减少了所需要的切换，由此减轻了梯度系统的负担。此外，当仅接通小数量的梯度时，序列的实现变得容易。
在选择伪影避免梯度GA1,GA2,GA1',GA2'；GA1″；GA2″；GA3″时，推荐将在激励脉冲RF1之后并且在激励脉冲RF1之后的读出过程RO之前接通的伪影避免梯度GA1和GA2与GA1'和GA2'与GA1″和GA2″和GA3″的幅值选择为最大地不同。如上面已经参考图2所描述的，于是否则混淆的信号的分离特别明显。在此，例如可以依据时间关系(附加梯度在序列中的“位置”有多大？)以及考虑硬件限制(最大压摆率(Slewrate)和幅值)，或者需要时还考虑SAR极限值(SAR：spezifische Absorptionsrate(比吸收率))，并且当然考虑如下条件，即，必须补偿伪影避免梯度的矩，来选择实际幅值。
图4是根据本发明的方法的示意性流程图。在此，借助自旋回波测量401记录测量数据RD，其中，在每一个重复时间TR中射入激励脉冲(块401.1)，射入至少一个重聚焦脉冲(块401.2)，并且在射入激励脉冲之后并且在随后读出所产生的回波信号(块401.4)之前，接通矩彼此进行补偿的、具有不同的幅值的至少两个不同极性的伪影避免梯度(块401.3)。
作为测量数据RD存储所读出的回波信号，并且现在可以在进一步的步骤403中将其重建为图像数据BD。
图5示意性地示出了根据本发明的磁共振装置1。其包括用于产生基本磁场的磁体单元3、用于产生梯度场的梯度单元5、用于入射并且用于接收高频信号的高频单元7以及被构造为用于执行根据本发明的方法的控制装置9。在图5中仅粗略地示意性地示出了磁共振装置1的这些子单元。例如，高频单元7可以由多个分单元、特别是由可以被设计为仅用于发送高频信号或者仅用于接收触发的高频信号或者用于两者的多个线圈构成。
为了对检查对象U、例如患者或者还有被试体(Phantom)进行检查，可以将其在磁共振装置1中的卧榻L上引入其测量体积中。
控制装置9用于控制磁共振装置，并且特别是可以借助梯度控制装置5'控制梯度单元5，并且借助高频发送/接收控制装置7'控制高频单元7。在此，高频单元7可以包括多个通道，借助其可以发送或者接收信号。
高频单元7与其高频发送/接收控制装置7'一起负责产生并且入射(发送)用于操控检查对象U中的自旋的高频交变场。在此，也称为B1场的高频交变场的中心频率必须接近要操控的自旋的共振频率。为了产生B1场，在高频单元7中对HF线圈施加借助高频发送/接收控制装置7'控制的电流。
此外，控制装置9包括伪影避免单元15并且被构造为用于执行根据本发明的用于避免由于位置编码中的混淆而产生的伪影的方法，特别是确定要入射的伪影避免梯度在自旋回波序列中的各自的时间长度和各自的幅值以及各自的定位。控制装置9所包括的计算单元13被构造为用于执行必须的测量和确定必须的全部计算操作。为此，可以将所需的或者在此确定的中间结果和结果存储在控制装置9的存储单元S中。所示出的单元在此不一定理解为物理上分离的单元，而仅表示划分为功能单元，其例如也可以在几个物理单元中或者也可以仅在单个物理单元中实现。
通过磁共振装置1的输入/输出装置E/A，例如用户可以向磁共振装置输入控制命令，和/或显示控制装置9的结果，例如也可以显示图像数据或者也可以显示所确定的去相位因数。
这里描述的方法也可以以计算机程序的形式存在，当在控制装置9上执行计算机程序时，计算机程序在控制装置9上实现相应的方法。还可以存在其上存储有电子可读的控制信息的电子可读数据载体26，电子可读的控制信息至少包括刚刚描述的这种计算机程序，并且被设计为在磁共振装置1的控制装置9中使用数据载体26时，电子可读的控制信息执行所描述的方法。

Claims (10)

1.一种用于避免借助自旋回波序列记录的测量数据中的伪影的方法，包括步骤：
-入射激励脉冲(RF1)，
-入射至少一个重聚焦脉冲(RF2)，
-读出至少一个回波信号(E)，
-在入射激励脉冲(RF1)之后，并且在读出至少一个回波信号(E)之前，接通具有不同的幅值的至少两个伪影避免梯度(GA1,GA2,GA1',GA2',GA1”,GA2”,GA3”)，其中，伪影避免梯度(GA1,GA2,GA1',GA2',GA1”,GA2”,GA3”)的矩彼此进行补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在激励脉冲(RF1)和至少一个重聚焦脉冲(RF2)之间接通伪影避免梯度(GA1,GA2,GA1',GA2',GA1”,GA2”,GA3”)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在至少一个重聚焦脉冲(RF2)之前接通至少一个伪影避免梯度(GA1,GA2,GA1',GA2',GA1”,GA2”,GA3”)，并且在至少一个重聚焦脉冲(RF2)之后接通至少一个伪影避免梯度(GA1,GA2,GA1',GA2',GA1”,GA2”,GA3”)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，正好接通一个具有正极性的伪影避免梯度(GA1,GA2,GA1',GA2',GA1”,GA2”,GA3”)和一个具有负极性的伪影避免梯度(GA1,GA2,GA1',GA2',GA1”,GA2”,GA3”)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在相位编码方向(GPH,GPH',GPH”)上接通伪影避免梯度(GA1,GA2,GA1',GA2',GA1”,GA2”,GA3”)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，最大地不同地选择所接通的伪影避免梯度(GA1,GA2,GA1',GA2',GA1”,GA2”,GA3”)的幅值。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在读出回波信号时，使用并行获取技术。
8.一种磁共振装置(1)，包括磁体单元(3)、梯度单元(5)、高频单元(7)和控制装置(9)，其中，控制装置(9)被构造为用于在磁共振装置(1)上执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
9.一种计算机程序产品，其包括程序并且能够直接加载到磁共振装置(1)的控制装置(9)的存储器中，具有程序部件，用于当在磁共振装置(1)的控制装置(9)中执行所述程序时，执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种电子可读数据载体，其上存储有电子可读的控制信息，电子可读的控制信息至少包括根据权利要求9所述的计算机程序并且被设计为在磁共振装置(1)的控制装置(9)中使用所述数据载体时，电子可读的控制信息执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
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