专利名称：用于磁共振成像的方法和装置的制作方法
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 ofView”, F0V)或者通过抑制外部的图像区域(“Outer Volume 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(Koharenzpfaden )。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 PictorialDescription of Steady-States in Rapid Magnetic Resonance Imaging”，Concepts inMagnetic 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(Kontrastpraparation)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 of TransverseMagnetization 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不例方法在 H. Z. Wang 和 S. J. Riederer, “A Spoiling Sequence for Suppression ofResidual 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 Spoiling Sequence for Suppression of Residual TransverseMagnetization”, 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{f\，f2，...，fN}，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fi，其中I ( i SN，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
权利要求
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 -对于姆个N元组系数{も，f2,. . .，fN},该元组不等于{O，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fi，其中I≤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ー个空间方向Dir的以下条件
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{f\，f2，...，fN}，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}中选择每个系数も，其中I < 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{gl，g2，...，gK}，在所述元组的情况下从组{-1;0;1}中选择每个系数gp其中I≤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ー个空间方向Dir的以下条件
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ー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
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。
全文摘要
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。
文档编号G01R33/54GK103048633SQ20121038322
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者T.费威尔, B.库恩 申请人:西门子公司