CN1961826A - 获得扩散加权的图像的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在磁共振设备中获得检查对象的扩散加权的图像的方法，包括以下步骤：拍摄一个扩散加权的数据组，其中接通磁扩散梯度(15－18)，借助该扩散加权的数据组计算检查对象的扩散加权的图像，接通移相梯度(35－38)，以减少由于附加的信号回波而在扩散加权的图像中产生的伪影，其中，根据扩散梯度来选择移相梯度(35－38)的位置、振幅和/或极性。

Description

获得扩散加权的图像的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在磁共振设备中获得检查对象的扩散加权的图像的方法和一种采用该方法的磁共振设备。本发明尤其是涉及一种借助双自旋回波成像序列拍摄扩散加权的图像的方法。
背景技术
在磁共振断层造影中建立了可以可视化人体内水分子的扩散的成像方法。尤其是在判断例如人脑内的病理生理学过程时，磁共振断层造影借助扩散成像提供了很有价值的认识。尤其是可以找到大脑内的中风区域。
扩散是由于分子的热平移运动而形成的。该运动是一种随机过程，也称为布朗分子运动。扩散加权的磁共振断层造影所基于的扩散分子所行经的距离很短。为了进行扩散加权的成像采用强的磁场梯度、即所谓的扩散梯度，在成像序列中除了位置编码所必需的梯度场之外还采用该扩散梯度。在扩散成像时人们利用在分子扩散运动时由于磁场梯度的引入而导致磁共振信号下降的物理效应。磁共振信号的相位与施加的磁场梯度成正比地变化。如果接通双极性的扩散磁场梯度，则相位展开由于该双极性的梯度而对静态的自旋来说相互抵消，在由于扩散而运动的自旋中运动的自旋经过另一个磁场。在双极性扩散梯度的情况下，对于扩散的自旋来说在两个扩散梯度末端的信号不再像对于静态的自旋那样是相位连贯的，而是分布式的。这意味着信号的下降。如果现在记录一个非扩散加权的数据组和一个扩散加权的数据组，在记录该扩散加权的数据组时接通了额外的扩散梯度，则通过这两个数据组之差可以给出该扩散。
该扩散通常是一个取决于空间方向的扩散张量。该扩散张量是具有六个系数的对称张量。为了确定该扩散张量，记录非扩散加权的数据组和至少六个、例如20-60个扩散加权的数据组，以计算该扩散张量。
扩散加权的成像技术对梯度感生的涡流效应非常敏感。为了避免涡流效应例如在Society of Magnetic Resonance in Medicine的2000年会议文献799页建议，采用具有4个扩散梯度、即两个扩散梯度对的双自旋回波序列。
此外在这种双自旋回波序列中施加所谓的扰流器或移相梯度场以避免不期望的副回波。尽管如此在这种扩散加权的成像序列中在特定情况下会在磁共振图像中出现条纹伪影。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，产生其中可以可靠地抑制这种条纹伪影的扩散加权的磁共振图像。
本发明的用于获得扩散加权的图像的方法包括以下步骤：拍摄一个扩散加权的数据组，其中在拍摄该扩散加权的数据组期间接通磁扩散梯度。然后基于该扩散加权的数据组可以计算检查对象的扩散加权的图像。此外还接通移相梯度或扰流梯度(Spoilergradient)，以减少由于附加的信号回波而在扩散加权的图像中产生的伪影。根据本发明的另一步骤，根据扩散梯度来选择移相梯度的位置、振幅和/或极性。在现有技术中在成像序列中采用的是恒定和对称的移相梯度以减少图像中的伪影。但这种恒定的预编程的移相梯度或扰流梯度可能无法可靠地防止在图像中产生伪影。本发明基于以下认识：如果移相梯度的振幅和极性与当前扩散梯度匹配，则可以可靠方式防止伪影。扩散加权的图像还可以包含扩散张量的显示。
根据本发明的优选实施方式，针对每个成像序列在该成像序列运行过程中根据当前成像序列变化和/或施加的扩散梯度的方向来选择移相梯度的振幅、位置和/或极性。迄今为止是将移相梯度固定地编程到序列变化过程中。按照本发明，在计划该序列变化过程时——如果该序列变化过程是固定的——或者在运行时根据所施加的扩散梯度的方向计算移相梯度，并补充到该序列变化过程中。
此外可以拍摄一个扩散加权的数据组和一个非扩散加权的数据组，或者可以拍摄具有不同扩散方向的数据组，其中可以基于所拍摄的数据组的不同扩散权重产生扩散加权的图像。
为了拍摄扩散加权的数据组和非扩散加权的数据组，例如可以采用具有双自旋回波的成像序列，其中该成像序列具有一个90°高频脉冲和两个180°高频脉冲。该作为双自旋回波序列公知的成像序列可用于扩散加权。在具有两个180°高频脉冲的双自旋回波序列中，根据本发明可以分别在每个180°脉冲之前和之后很短的时间内接通移相梯度，其中该移相梯度的振幅和极性取决于扩散梯度的选择和参数。
按照本发明的优选实施方式，确定扩散梯度的振幅、极性、长度和/或位置。从这些确定的参数中可以计算出移相梯度的振幅和极性。如在说明书开始所提到的，扩散常量是一个在不同空间方向上具有分量的张量。为了计算该张量拍摄不同的扩散加权的数据组，其中在不同的三个空间方向上采用具有不同强度的扩散梯度。扩散梯度的位置和存在性因此对不同的成像序列来说是不同的。
优选确定扩散梯度的梯度矩，即梯度振幅和接通时间的乘积，确切地说是接通的梯度在时间轴上的面积积分。
按照优选实施方式，在第一180°脉冲之前和之后接通的移相梯度的梯度矩的绝对值不同于在第二180°脉冲之前和之后接通的移相梯度的梯度矩。其原因是：
优选在扩散加权的双自旋回波序列中针对一个空间方向使用4个极性交替变化的扩散梯度，即两个双极性扩散梯度对。在此第一扩散梯度对包括第二扩散梯度对。这意味着第一扩散梯度对是第一和第四梯度，其按照时间顺序包括第二扩散梯度对、第二扩散梯度和第三扩散梯度。在此第一扩散梯度对的整个梯度矩是不同的。这意味着第一扩散梯度的面积不同于第四扩散梯度的面积。这种梯度矩的差异对应于像一个额外的移相或扰流梯度发挥作用的净梯度矩。两个180°脉冲之间施加的移相梯度必须这样选择，使得该净梯度矩加强而且不消失。
优选的，第一扩散梯度对的梯度矩之差确定在180°脉冲两旁的移相梯度的极性。
按照本发明的另一方面，在180°脉冲两旁接通具有较大梯度矩的移相梯度，其更接近第一扩散梯度对的一个具有比其另一个扩散梯度更大的梯度矩的扩散梯度。由此保证上述扩散梯度的净矩加强并且不会衰减。该加强是必须的，由此才能避免图像中出现的伪影。如稍后在实施例中要解释的，由此可以有效防止形成其它不期望的回波，这些回波会在图像中导致不期望的伪影。
此外确定读取梯度的梯度矩。在选择在180°脉冲附近接通的移相梯度时，按照本发明的优选实施方式，该移相梯度的梯度矩至少与信号读取梯度的梯度矩一样大。移相梯度的振幅可根据信号读取梯度的梯度矩来选择。优选地，移相梯度的梯度矩是读取梯度的梯度矩的1.3-1.7倍。此外优选移相梯度的梯度矩是信号读取梯度的梯度矩的1.5倍。
为了拍摄扩散加权的数据组和非扩散加权的数据组，例如可以采用回波平面技术，以减少扩散加权图像的拍摄时间。当然还可以采用任何其它成像序列。
附图说明
下面借助附图详细解释本发明。在此示出：
图1举例示出按照现有技术的扩散加权的双自旋回波序列的脉冲序列，
图2示出用以解释本发明的物理背景的高频脉冲和梯度接通的示意图，
图3示出附加了按照现有技术的移相梯度的图2的接通，
图4示出引入本发明的移相梯度的图2的接通，
图5示出接通按照本发明的移相梯度的序列。
具体实施方式
在图1中示例性示出未接通按照现有技术的扩散梯度的双自旋回波平面序列的脉冲序列。在这种双自旋回波成像序列中先将90°高频脉冲11入射到(未示出的)检查对象体内，然后是两个180°脉冲12、13。与90°脉冲同时接通用于选择断层的磁场梯度GS(梯度14)。在断层方向上接通该断层选择梯度之后在该断层方向上接通附加的扩散梯度15-18。
此外在相位编码方向上接通相位编码梯度GP。该梯度19相当于一个回波平面成像序列的相位编码梯度。同样在信号读取方向上接通一个读取梯度GA(梯度20和21)。其中在接通该梯度21期间读取信号。通过接通90°脉冲和两个180°脉冲12、13产生了一个中心的自旋回波22，该回波在接通梯度21进行信号读取期间被读取出来。在图1所示的序列中还没有附加的扰流或移相梯度用以避免不期望的回波。
在与图2的关联中将详细解释不期望的回波是如何产生的，以了解基于什么可以避免这些不期望的回波。原则上要区分三类不同的回波，在接通90°和180°脉冲时出现的自旋回波、由哈恩发现的回波。此外还会出现所谓的受激回波和反受激回波。反受激回波由Society of Magnetic Resonance in Medicine的1995年会议文献670页公开。为了理解受激回波和反受激回波，将图1和图2的180°脉冲12、13作为90°脉冲12’和13’来观察。其基于这样一个事实：没有任何高频脉冲可以理想到不会在180°脉冲中出现90°信号分量。此外示例性示出扩散加权的梯度接通的第一扩散脉冲15和第四扩散脉冲18。在第一90°脉冲11之后自旋翻转到横截面中，并在横截面中经过磁场梯度15。通过第二90°脉冲12’自旋翻转到竖直平面内，从而在此没有横向分量。由于这个原因可以忽略两次梯度接通16和17，或者不必加以考虑。在第三90°脉冲13’之后自旋又翻转到横截面中，在此自旋服从扩散梯度18。扩散梯度15、18形成第一双极性扩散梯度对，其包括图1的第二双极性扩散梯度对16、17。
如从图2可以看出，针对梯度15的梯度矩、也就是接通的梯度的面积大于针对梯度18的梯度矩。设置该净梯度矩是为了避免不期望的回波，并防止由于涡流而导致的失真。但梯度15、18的梯度矩之差不是非要特别大，从而不能可靠地避免反受激回波。如果两个矩一样大，也就是其和抵消，则在k域中心产生反受激回波。如果这两个矩不相同，但其差异不是特别大，则该信号记录的反受激回波在k域或傅立叶域中偏移了中心，这将在图像中导致不期望的条纹伪影。
在图3中示出目前现有技术是如何避免该回波的。除了扩散梯度15、16之外还在脉冲12’和13’两旁接通两个移相梯度或扰流梯度23、24。梯度对23在脉冲12’两旁接通，梯度对24在高频脉冲13’两旁接通。如图3所示，根据现有技术采用具有相同振幅的对称梯度。但该对称梯度可能无法可靠地防止反受激回波的出现，因此也无法可靠地防止在图像中出现条纹伪影。扰流梯度23、24必须在180°脉冲两旁接通，以得到自旋回波。此外必须尽可能短时地接通移相梯度，以便将回波时间降至最低。
在图4中示出为了可靠防止在图像中出现条纹伪影必须如何设置移相梯度。如结合图2解释的，扩散梯度15、18的梯度矩是不同的，其中在所示例中扩散梯度15的梯度矩大于梯度18的梯度矩。此外在图4中还示出扰流梯度25和26。该扰流梯度25、26按照本发明具有不同的梯度矩，而对梯度23和24的梯度矩来说就不是这样。
由于针对扰流梯度25、26的接通时间应尽可能地短并因此相等，因此扰流梯度25、26的振幅不同。这样选择扰流梯度25、26的振幅，使得来自梯度25和26的梯度矩之差至少等于读取梯度的梯度矩。优选梯度25和26的梯度矩之差是读取梯度的梯度矩的1.5倍。
为了放大两个扩散梯度15、18的净梯度矩，这样选择两个扰流梯度中具有较大振幅的那一个25的位置，使其更为接近具有较大梯度矩的扩散梯度。由此可以放大扩散梯度15和18之间的梯度矩的净差。
在现有技术中图3的扰流梯度23和24为常量。但在产生不同的扩散加权的数据组时扩散梯度的振幅和极性是不同的，以便能总体上计算出扩散张量。出于这个原因图3所示的接通不能有效避免受激或反受激回波的出现。按照本发明，扰流梯度的极性和振幅取决于扩散梯度。但由于扩散梯度不是对所有扩散加权的数据组都是相同的，因此在每次拍摄一个数据组时都必须在成像序列运行过程中计算出极性。在成像序列运行过程中必须计算第一扩散梯度15和第四扩散梯度18的净梯度矩。必须根据哪个矩更大来选择扰流梯度25和26的极性。扰流梯度25和26的振幅取决于读取梯度的梯度矩等等。
在图5中示出按照本发明的用于产生扩散加权图像的成像序列。在所示实施方式中在相位编码方向和断层选择方向上接通扩散梯度。如图1的实施例那样这是具有一个90°脉冲11和两个180°脉冲12、13的双自旋回波序列。在相位编码方向上接通第一扩散梯度对31和32，其在时间上包括具有梯度33和34的第二扩散梯度对。此外在第一180°脉冲12两旁接通移相梯度35，并在第二180°脉冲13两旁接通移相梯度36。如图5所示，这两个移相梯度35和36的振幅是不同的。这同样适用于两个在读取方向上接通的移相梯度37和38。在断层选择方向上，在接通由梯度39和40组成的扩散梯度对的第一梯度39之前在90°脉冲11期间接通梯度14。在两个180°脉冲12和13之间，在断层选择方向上同样接通另外两个扩散梯度41和42。在断层选择方向上移相梯度43和44的振幅又互不相同。
如图5所示，在相位编码方向上选择梯度32的梯度矩大于梯度31的梯度矩，从而移相梯度36的梯度矩大于移相梯度35的梯度矩。这同样适用于断层选择梯度，其中梯度40的梯度矩大于扩散梯度39的梯度矩。为了放大净矩相应选择移相梯度43和44的振幅，以放大净矩。
综上所述，移相梯度的振幅和极性与当前成像序列的匹配可以避免在扩散加权的图像中产生不期望的伪影。

Claims (15)

1.一种用于在磁共振设备中获得检查对象的扩散加权的图像的方法，包括以下步骤：
拍摄一个扩散加权的数据组，其中接通磁扩散梯度(15-18)，
借助该扩散加权的数据组计算检查对象的扩散加权的图像，
接通移相梯度(35-38)，以减少由于附加的信号回波而在扩散加权的图像中产生的伪影，
其特征在于，根据扩散梯度来选择移相梯度(35-38)的位置、振幅和/或极性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，此外还拍摄一个非扩散加权的数据组，并借助所述扩散加权的数据组和该非扩散加权的数据组来拍摄扩散加权的图像。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了拍摄扩散加权的数据组和非扩散加权的数据组，采用具有双自旋回波的成像序列，即具有一个90°高频脉冲(11)和两个180°高频脉冲(12，13)的成像序列。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在时间上在一个180°脉冲的两旁分别接通一个移相梯度。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，确定所述扩散梯度(15-18)的振幅、极性、长度和/或位置，并根据所确定的扩散梯度的振幅、极性、长度和/或位置选择移相梯度(35-38)的振幅和极性。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述扩散加权的数据组和非扩散加权的数据组是利用回波平面技术拍摄的。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述移相梯度的梯度矩等于该梯度的梯度振幅和接通时间的乘积，其至少与信号读取梯度的梯度矩一样大。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述移相梯度的梯度矩的绝对值是读取梯度的梯度矩的1.0倍，优选是1.5倍。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，确定信号读取梯度的梯度矩，其中根据该梯度矩确定移相梯度的振幅。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的方法，其特征在于，在第一180°脉冲之前和之后接通的移相梯度(35，37，43)的梯度矩不同于在第二180°脉冲之前和之后接通的移相梯度(36，38，44)的梯度矩。
11.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，针对一个空间方向使用两个双极性扩散梯度对，其中第一扩散梯度对(15，18)包括第二扩散梯度对(16，17)，其中第一扩散梯度对(15，18)的梯度矩的绝对值互不相同。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，第一扩散梯度对(15，18)的梯度矩之差确定180°脉冲两旁的移相梯度的极性。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在180°脉冲两旁接通具有较大梯度矩的移相梯度，该移相梯度比更接近第一扩散梯度对的一个具有比其另一个扩散梯度更大的梯度矩的扩散梯度。
14.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，针对每一个成像序列都在该成像序列运行期间根据当前的成像序列变化和/或施加的扩散梯度的方向选择移相梯度的振幅、位置和/或极性。
15.一种用于借助磁核共振产生扩散加权的图像的磁共振设备，其中根据权利要求1至14中任一项所述方法拍摄该扩散加权的图像。
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