CN1194231C - 磁共振成像方法,剩磁量测量方法以及磁共振成像装置 - Google Patents

Abstract

一种磁共振成像方法，剩磁量测量方法以及磁共振成像装置，为了抑制前一个MR成像脉冲序列造成的剩磁对一个MR图像的影响，在一个MR成像脉冲序列之前施加一个消磁梯度脉冲序列RS1-RS4，以消除前一个MR成像脉冲序列造成的剩磁，并且减少剩磁量。

Description

磁共振成像方法，剩磁量测 量方法以及磁共振成像装置

技术领域

本发明涉及到磁共振(MR)成像方法，剩磁量测量方法以及磁共振成像(MRI)装置，特别涉及到能够抑制前面的脉冲序列造成的剩磁对当前脉冲序列的影响的一种MR成像方法，用于检验消磁效果的一种剩磁量测量方法，以及用来实现这些方法的一种MRI装置。

背景技术

在日本专利申请公开号H8-322817和H10-75940中公开了MR成像方法，在相位编码器或重绕梯度上附加一个矫正分量，用来抑制一个相位编码器梯度造成的剩磁对这一相位编码器梯度所对应的一个回波后面的那一个回波的影响。

在MR成像中，包括发射一种RF(射频)脉冲，施加一种相位编码器梯度，并且从一个源接收核磁共振(NMR)信号在内的脉冲序列是随着相位编码量的变化而重复的，从而用收集的数据填充k-空间。

上述常规技术能抑制剩磁量在一个脉冲序列内部的影响，但是不能抑制前一个脉冲序列造成的剩磁对当前脉冲序列的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够抑制前一个脉冲序列造成的剩磁对当前脉冲序列影响的MR成像方法，用于检验消磁效果的一种剩磁量测量方法，以及用来实现这些方法的一种MRI装置。

从第一方面来看，本发明提供了一种MR成像方法，包括以下步骤：发送一个RF脉冲，施加相位编码器梯度，从一个源接收NMR信号，并且根据所述NMR信号产生一个MR图像，其特征在于：在发送RF脉冲之前连续地施加具有交替反转极性并且脉冲高度依次递减的第一到第I个梯度脉冲，其中I≥2。

按照第一方面的MR成像方法，因为具有交替反转极性并且脉冲高度依次递减的第一到第I个梯度脉冲是在实际开始获得数据的一个脉冲序列之前连续地施加的，对先前脉冲序列的剩磁要消磁，然后才实际开始获得数据的脉冲序列。这样就能抑制先前脉冲序列造成的剩磁对当前脉冲序列的影响。

从第二方面，本发明提供的上述配置的MR成像方法的特征在于所述第一梯度脉冲具有和饱和剩磁一样高的脉冲高度。

按照第二方面的MR成像方法，因为施加了具有和饱和剩磁一样高的脉冲高度的第一梯度脉冲，即使在施加第I个梯度脉冲之后仍有剩磁，剩磁的量也总是恒定的。例如，在按照旋转回波技术的脉冲序列中，尽管剩磁量的变化会给MR图像带来人工产物(artifact)，而始终恒定的剩磁量不会在MR图像上产生人工产物。另一方面，在按照快速旋转回波技术的脉冲序列中，即使是始终恒定不变的剩磁量也会给MR图像造成人工产物，因为奇数回波中的偏移和偶数回波中的偏移是方向相反的；然而偏移量是恒定的，因而有可能校正数据。这样就能抑制抑制先前脉冲序列造成的剩磁对当前脉冲序列的影响。

从第三方面，本发明提供的上述配置的MR成像方法的特征在于I＝4。

如果增大I还能进一步减少剩磁，但是这种处理很费时间。另一方面，如果减小I就能缩短处理时间，但是减少剩磁的效果也会降低。

因此，按照第三方面的MR成像方法，I＝4。这样就能在减少剩磁的效果和处理时间之间达到一种优化的折衷。

从第四方面，本发明提供的上述配置的MR成像方法的特征在于第一到第I个梯度脉冲具有梯形脉冲波形。

从第四方面的MR成像方法，只要将脉冲波形整形成梯形，就能用硬件使梯形以最大的斜率上升。

从第五方面，本发明提供了一种剩磁量测量方法，其特征在于：连续地施加具有交替反转极性并且脉冲高度依次递减的第一到第I个梯度脉冲，其中I≥2；施加一个90°RF脉冲；施加一个180°RF脉冲；在施加一个读出梯度的同时观察第一回波；发送一个180°RF脉冲；在施加一个读出梯度的同时观察第二回波；并且根据上述第一和第二回波的回波尖峰的偏移来测量剩磁量。

剩磁在施加梯度脉冲之后的作用体现为回波尖峰与回波中心的偏移。然而，回波尖峰与回波中心的偏移是难以测量的，因为对单个回波难以识别其回波中心。

因此，按照第五方面的剩磁量测量方法，要比较第一回波的回波尖峰和第二回波的回波尖峰。因为回波尖峰与第一回波的回波中心的偏移和回波尖峰与第二回波的回波中心的偏移是反方向的，第一和第二回波的回波尖峰的偏移量的一半就是一个回波尖峰与回波中心的偏移量。这样就能根据偏移量确定剩磁量。也就能据此来评价施加梯度脉冲的效果。

从第六方面，本发明提供的上述配置的MR成像方法的特征在于，根据所述配置的剩磁量测量方法测得的剩磁量来调节第二到第I个梯度脉冲的至少一个脉冲的脉冲高度和脉冲宽度。

按照第六方面的MR成像方法，能够使梯度脉冲的脉冲宽度和脉冲高度得到优化。

从第七方面，本发明提供的上述配置的MR成像方法的特征在于，第i个梯度脉冲的脉冲高度是第(i-1)个梯度脉冲的脉冲高度的一半。

按照第七方面的MR成像方法，因为梯度脉冲的脉冲高度是依次减半的，处理可以简化。

从第八方面，本发明提供的上述配置的MR成像方法的特征在于，第一到第I个梯度脉冲的脉冲宽度基本上相等。

按照第八方面的MR成像方法，因为梯度脉冲的脉冲宽度不变，处理可以简化。

从第九方面，本发明提供的上述配置的MR成像方法的特征在于，对采用相位编码器梯度的一个梯度轴施加第一到第I个梯度脉冲。

在MR成像中，由相位编码器梯度造成的剩磁是一个关键问题。

因此，按照第九方面的MR成像方法，通过对采用相位编码器梯度的一个梯度轴施加上述梯度脉冲来减少相位编码器梯度造成的剩磁的影响。在某些采用相位编码器梯度的具有多个梯度轴的脉冲序列中，对这些梯度轴都施加上述梯度脉冲。

从第十方面，本发明提供的一种MRI装置包括RF脉冲发送装置、梯度脉冲施加装置和NMR信号接收装置，所述MRI装置控制上述各装置发送一个RF脉冲、施加一种相位编码器梯度、从一个源接收NMR信号，并且根据所述NMR信号产生一个MR图像，其特征在于包括：剩磁消磁装置，用于在发送RF脉冲之前连续地施加具有交替反转极性并且脉冲高度依次递减的第一到第I个梯度脉冲，其中I≥2。

按照第十方面的MRI装置适合用来实现第一方面的MR成像方法。

从第十一方面，本发明提供的上述配置的MRI装置的特征在于所述第一梯度脉冲具有和饱和剩磁一样高的脉冲高度。

按照第十一方面的MRI装置适合用来实现第二方面的MR成像方法。

从第十二方面，本发明提供的上述配置的MRI装置的特征在于I＝4。

按照第十二方面的MRI装置适合用来实现第三方面的MR成像方法。

从第十三方面，本发明提供的上述配置的MRI装置的特征在于第一到第I个梯度脉冲具有梯形脉冲波形。

按照第十三方面的MRI装置适合用来实现第四方面的MR成像方法。

从第十四方面，本方面提供了一种MRI装置包括RF脉冲发送装置、梯度脉冲施加装置和NMR信号接收装置，所述MRI装置控制上述各装置发送RF脉冲、施加一种相位编码器梯度、从一个源接收NMR信号，并且根据所述NMR信号产生一个MR图像，其特征在于包括：剩磁量测量装置，用于连续地施加具有交替反转极性并且脉冲高度依次递减的第一到第1个梯度脉冲，其中I≥2；施加一个90°RF脉冲；施加一个180°RF脉冲；在施加一个读出梯度的同时观察第一回波；发过一个180°RF脉冲；在施加一个读出梯度的同时观察第二回波；并且根据所述第一和第二回波的回波尖峰的偏移来测量剩磁量。

按照第十四方面的MRI装置适合用来实现第五方面的MR成像方法。

从第十五方面，本发明提供的上述配置的MRI装置的特征在于：根据所述配置的剩磁量测量装置测得的剩磁量来调节第二到第I个梯度脉冲的至少一个脉冲的脉冲高度和脉冲宽度。

按照第十五方面的MRI装置适合用来实现第六方面的MR成像方法。

从第十六方面，本发明提供的上述配置的MRI装置的特征在于第i个梯度脉冲的脉冲高度是第(i-1)个梯度脉冲的脉冲高度的一半。

按照第十六方面的MRI装置适合用来实现第七方面的MR成像方法。

从第十七方面，本发明提供的上述配置的MRI装置的特征在于第一到第I个梯度脉冲的脉冲宽度基本上相同。

按照第十七方面的MRI装置适合用来实现第八方面的MR成像方法。

从第十八方面，本发明提供的上述配置的MRI装置的特征在于对采用相位编码器梯度的一个梯度轴施加第一到第I个梯度脉冲。

按照第十八方面的MRI装置适合用来实现第九方面的MR成像方法。

按照本发明的MR成像方法和MRI装置，在MR成像脉冲序列之前施加消磁梯度脉冲序列，消除前面的MR成像脉冲序列造成的剩磁并且减少剩磁量。这样就能抑制前面的MR成像脉冲序列造成的剩磁对一个MR图像的影响，并且能够改善MR成像的图像质量。

另外，按照本发明的MR成像方法和MRI装置，由消磁梯度脉冲序列造成的剩磁量是可以测量的。这样就能对消磁梯度脉冲序列的消磁效果进行评估。

根据以下参照附图对本发明最佳实施例的说明可以看出本发明的其他目的及优点。

附图说明

图1的方框图表示按照本发明一个实施例的MRI装置。

图2的流程图表示按照本发明的剩磁量测量程序。

图3的示意图表示按照本发明的一种剩磁量测量脉冲序列。

图4的流程图表示按照本发明一个实施例的MR成像扫描程序。

图5的示意图表示按照本发明的一例MR成像脉冲序列。

具体实施方式

以下要参照附图所示的实施例具体解释本发明。应该意识到本发明并非仅限于这些实施例。

图1是按照本发明一个实施例的MRI装置的方框图。

在MRI装置100中，磁部件1具有一个空心部分(膛)，可以在其中插入一个源，围绕着空心部分设有一个永磁体1p，用来对源施加一个恒定的磁场；用来沿着X-，Y-和Z-轴产生梯度磁场的一个梯度磁场线圈1g；一个发射线圈1t，用来施加一个RF脉冲以激励源内的原子核旋转；以及一个接收线圈1r，用于检测来自源的一个NMR信号。梯度磁场线圈1g，发射线圈1t，和接收线圈1r分别被连接到梯度磁场驱动电路3，RF功率放大器4和一个前置放大器5。

值得注意的是，可以采用超导磁铁来代替永磁体1p。

一个序列存储电路8响应来自计算机7的指令根据存储的脉冲序列来操作梯度磁场驱动电路3，由磁部件1中的梯度磁场线圈1g产生梯度磁场。序列存储电路8还操作一个选通调制电路9，将来自一个RF振荡电路10的载波输出信号调制成具有预定定时和包络线形状的脉冲信号。该脉冲信号被作为RF脉冲施加给RF功率放大器4，在RF功率放大器4中被功率放大，并且提供给磁部件1中的发射线圈1g有选择地激励一个要求的成像平面。

用前置放大器5放大由磁部件1的接收线圈1r所检测的来自源的一个NMR信号，并且将该信号输入到一个相位检测器12。相位检测器12参照RF振荡电路10的载波输出信号来检测来自前置放大器5的NMR信号的相位，并且向A/D转换器11提供相位检测信号。A/D转换器11将相位检测模拟信号转换成数字数据并且输入到计算机7。

计算机7从A/D转换器11读取数字数据，执行一种图像重组操作以产生成像平面的MR图像。计算机7还可以响应全面的控制，例如是从一个操作控制台13接收信息输入。

用一个显示装置6显示MR图像。

图2是按照本发明的剩磁量测量程序的流程图。

在步骤E1，用图3所示的剩磁量测量脉冲序列收集第一和第二回波即回波1和回波2的数据。

在图3所示的剩磁量测量脉冲序列中，第一到第四梯度脉冲RS1-RS4被连续施加到相位轴上。第一到第四梯度脉冲RS1-RS4具有梯形波形，交替反转的极性和依次减半的脉冲高度。第一梯度脉冲RS1的脉冲高度使剩磁饱和。另外，第一到第四梯度脉冲RS1-RS4的脉冲宽度基本上是相同的。

接着发射一个激励脉冲R并且对切片轴施加一个切片梯度ss1。接下来发射第一反相脉冲P1并且对切片轴施加一个切片梯度ss2，并且在第一反相脉冲P1前、后对读出轴施加另外的第一破碎(crusher)梯度cr1。接着对相位轴施加一个相移(dephaser)梯度dp1，然后在对相位轴施加一个读出梯度RD1的同时接收第一回波即回波1的NMR信号，然后对相位轴施加一个与相移梯度dp1相等的回相(rephaser)梯度rp1。

接着发射第二反相脉冲P2并且对切片轴施加一个切片梯度ss3，并且在第二反相脉冲P2前、后对读出轴施加另外的第二破碎梯度cr2。接着对相位轴施加一个相移梯度dp2，然后在对相位轴施加一个读出梯度RD2的同时接收第二回波即回波2的NMR信号，然后对相位轴施加一个与相移梯度dp2相等的回相梯度rp2。

尽管为了消除激励回波和FID(无感应衰减)信号二施加了破碎梯度cr1和cr2，这样会干扰对相位误差的测量，可以省略。

回到图2，在步骤E2中根据第一和第二回波即回波1和回波2的数据确定一个回波尖峰的偏移，并且根据回波尖峰的偏移确定剩磁量Δ。

用上述程序测量的剩磁量Δ代表了由第一到第四梯度脉冲RS1-RS4造成的剩磁的量值。

然后规定一个适当的允许值，如果剩磁量Δ大于这一允许值，就在修改了第而到第四梯度脉冲RS2-RS4的脉冲高度之后重复测量剩磁量Δ。当剩磁量Δ变得比允许值小时，就将此时的第一到第四梯度脉冲RS1-RS4确定为消磁梯度脉冲序列。

从缩短处理时间的角度来看，脉冲宽度最好是小一点。然二，由于脉冲宽度过小会导致消磁效果不足，最好还是按照与上述类似的程序来优化这一脉冲宽度。

图4是MR成像扫描程序的流程图。

在步骤Q1中，首先施加按上文所述确定的第一到第四梯度脉冲RS1-RS4的消磁梯度脉冲序列，并且用执行普通的MR成像脉冲序列的一个MR成像脉冲序列来收集连续的MR成像数据。

然后结束这一程序。

图5的例子表示一种MR成像脉冲序列，在其中对快速旋转回波技术采用了本发明。

在这一MR成像脉冲序列中，对相位轴连续地施加第一到第四梯度脉冲RS1-RS4。

接着按照快速旋转回波技术执行普通的MR成像脉冲序列。具体地说就是施加一个激励脉冲R和一个切片梯度ss1。接着施加第一反相脉冲P1和一个切片梯度ss2。接着对相位轴施加一个相位编码器梯度pe。接下来在对相位轴施加一个读出梯度rd的同时接收第一回波即回波1的NMR信号。接着对相位轴施加一个重绕梯度rw。接下来施加第而反相脉冲P2和一个切片梯度ss3。接着对相位轴施加一个相位编码器梯度pe。接下来在对相位轴施加一个读出梯度rd的同时接收第二回波即回波2的NMR信号。接着对相位轴施加一个重绕梯度rw。然后随着相位编码量的变化用类似的方式接收NMR信号。重复这一MR成像脉冲序列以收集填满k-空间的数据。

按照MRI装置100，因为第一到第四梯度脉冲RS1-RS4的消磁梯度脉冲序列是在一个MR成像脉冲序列的开头连续施加的，就能够消除由于前一个MR成像脉冲序列造成的剩磁。然后执行普通的MR成像脉冲序列，这样就能收集到不受前一个MR成像脉冲序列的剩磁以下对象数据，从而改善MR成像的图像质量。

尽管在上文中I＝4，I也可以等于5。或者是I也可以等于2或等于3。

本发明并非仅限于按照快速旋转回波技术的MR成像脉冲序列，也可以应用于任何MR成像脉冲序列。

无需脱离本发明的原理和范围还可以构筑成本发明的许多不同实施例。应该认识到本发明并非仅限于上文所述的具体实施例，而是由权利要求书来限定的。

Claims (18)

1.一种磁共振成像方法，包括以下步骤：

发送一个射频脉冲，施加相位编码器梯度，从一个源接收核磁共振信号，并且根据所述核磁共振信号产生一个磁共振图像；

还包括以下步骤：

在发送射频脉冲之前连续地施加具有交替反转极性并且脉冲高度依次递减的第一到第I个梯度脉冲，其中I≥2。

2.按照权利要求1的磁共振成像方法，其特征在于，上述第一梯度脉冲具有和饱和剩磁一样高的脉冲高度。

3.按照权利要求1的磁共振成像方法，其特征在于，I＝4。

4.按照权利要求1的磁共振成像方法，其特征在于，第一到第I个梯度脉冲具有梯形脉冲波形。

5.按照权利要求1的磁共振成像方法，其特征在于，第I个梯度脉冲的脉冲高度是第I-1个梯度脉冲的脉冲高度的一半。

6.按照权利要求1或5的磁共振成像方法，其特征在于，第一到第I个梯度脉冲的脉冲宽度相同。

7.按照权利要求1或5的磁共振成像方法，其特征在于，还包括以下步骤：对采用相位编码器梯度的一个梯度轴施加第一到第I个梯度脉冲。

8.一种剩磁量测量方法，包括以下步骤：

在发送射频脉冲之前连续地施加具有交替反转极性并且脉冲高度依次递减的第一到第I个梯度脉冲，其中I≥2；

施加一个90°射频脉冲；

施加一个180°射频脉冲；

在施加一个读出梯度的同时观察第一回波；

发送一个180°射频脉冲；

在施加一个读出梯度的同时观察第二回波；和

根据上述第一和第二回波的回波尖峰的偏移来测量剩磁量。

9.按照权利要求8的剩磁量测量方法，其特征在于还包括以下步骤：根据所测得的剩磁量来调节第二到第I个梯度脉冲的脉冲高度或脉冲宽度。

10.一种磁共振成像装置，包括射频脉冲发送装置、梯度脉冲施加装置和核磁共振信号接收装置，所述磁共振成像装置控制所述射频脉冲发送装置发送射频脉冲，施加相位编码器梯度，从一个源接收核磁共振信号，并且根据所述核磁共振信号产生一个磁共振图像，其特征在于还包括：剩磁消磁装置，用于在发送射频脉冲之前连续地施加具有交替反转极性并且脉冲高度依次递减的第一到第I个梯度脉冲，其中I≥2。

11.按照权利要求10的磁共振成像装置，其特征在于，上述第一梯度脉冲具有和饱和剩磁一阵高的脉冲高度。

12.按照权利要求10的磁共振成像装置，其特征在于，I＝4。

13.按照权利要求10的磁共振成像装置，其特征在于，第一到第I个梯度脉冲具有梯形脉冲波形。

14.按照权利要求10的磁共振成像装置，其特征在于，第I个梯度脉冲的脉冲高度是第I-1个梯度脉冲的脉冲高度的一半。

15.按照权利要求10或14的磁共振成像装置，其特征在于，第一到第I个梯度脉冲的脉冲宽度相同。

16.按照权利要求10或14的磁共振成像装置，其特征在于，对采用相位编码器梯度的一个梯度轴施加第一到第I个梯度脉冲。

17.一种磁共振成像装置，包括射频脉冲发送装置、梯度脉冲施加装置和核磁共振信号接收装置，所述磁共振成像装置控制所述射频脉冲发送装置发送射频脉冲，施加相位编码器梯度，从一个源接收核磁共振信号，并且根据所述核磁共振信号产生一个磁共振图像，还包括：

剩磁量测量装置，在发送射频脉冲之前连续地施加具有交替反转极性并且脉冲高度依次递减的第一到第I个梯度脉冲；其中I≥2；

施加一个90°射频脉冲；

施加一个180°射频脉冲；

在施加一个读出梯度的同时观察第一回波；

发送一个180°射频脉冲；

在施加一个读出梯度的同时观察第二回波；和

根据上述第一和第二回波的回波尖峰的偏移来测量剩磁量。

18按照权利要求17的磁共振成像装置，其特征在于：根据上述剩磁量测量装置测得的剩磁量来调节第二到第I个梯度脉冲的脉冲高度或脉冲宽度。

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