磁共振技术中参数图的产生的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于产生参数图的方法，其对于检查对象中的目标体积，代表了 与磁共振断层成像系统（MR系统）中检查对象的检查组织的第一谱分量的共振频率的场偏 差。参数图在此在本发明的范围内理解为对特定参数的位置分辨的说明，即，取决于各自的 图像点或图的点，诸如像素或体素的说明。代表了运样的场偏差的参数图在此可W如后面 还要解释的是AB。图，即，与在测量参数图时在MR系统中设置的B。场的绝对B。场偏差的 直接说明，但是也可W是B。图（取决于位置的绝对场分布）、AO图（相位或相位改变或 偏差的位置分辨的说明，通常也称为"相位差图"或简称为"相位图"）、Af。图（与对于例 如水的共振频率的偏差的说明）或任何其他图，其值与该场偏差成比例和/或可W简单通 过已知恒定值的相减或相加而换算为运样的AB。图。W下由此特别地、只要没有另外明确 指出，具体提到的参数图（AB。图，A0图，Af。图）之一可W没有限制地也视为对于代表 了所述场偏差的其他参数图的同义词。运样的参数图可W是空间上二维或=维的。因为运 样的参数图，如后面解释的，用于对后面的（特别是诊断性）测量来调整MR系统，所W其也 可W称为"调整参数图"。但是为了简写，还保留简化的概念"参数图"。
[0002] 此外本发明还设及一种用于借助磁共振断层成像系统产生检查对象中的目标体 积的磁共振图像数据的方法，其中运样产生的参数图用于磁共振断层成像系统的B。场的匀 场和/或用于确定磁共振断层成像系统的当前工作频率。此外本发明设及一种脉冲序列和 一种用于执行运样的方法的用于磁共振断层成像系统的控制装置W及一种具有运样的控 制装置的磁共振断层成像系统。
【背景技术】
[0003] 在磁共振断层成像系统中通常借助基本场磁体系统将待检查的身体置于例如1. 5 特斯拉、3特斯拉或7特斯拉的相对高的基本场磁场中。在施加基本场之后检查对象中的核 W通常也称为自旋的、不消失的核磁偶极矩，沿着场对齐。自旋系统的该集体行为利用宏观 的"磁化"描述。宏观的磁化是在特定位置处对象中的所有微观磁矩的矢量和。除了基本 场之外，附加地借助梯度系统施加磁场梯度。在各自的位置处有效的磁共振频率（拉莫尔 频率）直接与在各自的位置处通过基本磁场和梯度磁场的叠加而呈现的总磁场（所谓的B。 场）成比例。通过高频发送系统，然后借助合适的天线装置发送高频激励信号（HF脉冲）， 运应当导致，特定的、通过该高频场共振地（即在各自的位置处呈现的拉莫尔频率下）激励 的核的核自旋相对于基本磁场的磁力线翻转了定义的翻转角。如果运样的HF脉冲作用于 已经被激励的自旋，则其可W被翻转到另一个角度位置或甚至翻转回平行于基本磁场的初 始状态。在激励的核自旋弛豫的情况下，共振地发射高频信号，所谓的磁共振信号，其借助 合适的接收天线被接收。接收的信号在解调和数字化和可能进一步处理步骤之后被称为复 数的"原始数据"或简称"原始数据"。磁共振信号的采集在位置频率空间，即所谓的"k空 间"中进行，其中在测量例如一层期间沿着通过接通梯度脉冲而定义的"梯度轨迹"（也称 为"k空间轨迹"）时间上遍历k空间。此外必须在时间上匹配地协调地发射HF脉冲。从 运样采集的"原始数据"中最后可W重建期望的图像数据（MR图像）。该图像重建在此通常 包含二维傅里叶变换。
[0004] 通常为了控制磁共振断层成像系统，在测量时使用特定预先给出的脉冲序列，即， 定义的HF脉冲W及在不同方向上的梯度脉冲和读出窗的序列，而接收天线切换为接收并 且接收和处理磁共振信号。借助所谓的测量协议，将该序列对于期望的检查，例如计算的图 像的特定对比度，事先参数化。测量协议也可W包含用于测量的其他控制数据。在此有多 种磁共振序列技术，按照其可W构建脉冲序列。 阳00引许多磁共振技术或测量方法，诸如谱抑脂（FeltumenJmckung')，或快速成像方 法，诸如EPI(回波平面成像）或螺旋形技术，对B。场的均匀性提出高要求。然而每个患者 的个体身体使得局部磁场变形。为了尽管如此还能够应用提到的方法，在实践中通常患者 个性化地进行所谓"活体匀场（in-vivo-shimming)"(与在设备中安置的患者的场匹配）。 在该匀场中，首先测量在检查区域中局部的（也就是在各自的图像点处呈现的）B。场W建 立已经在开头提到的所谓B。图（英语"Bn-map")。从B。图中然后计算对于S个梯度线圈 的DC偏置电流（也就是线性匀场项或场偏差项）W及对于高阶的特殊的匀场通道的电流 (或匀场线圈），其尽可能最好地补偿局部的场失真。在设置该电流之后通常在频率调整中 确定对于被检查的组织（通常与水结合的质子）的期望的谱分量的HF共振频率，其然后作 为工作频率向系统的部件预先给出，特别是HF发送系统和HF接收系统，W便发送具有匹配 的载波频率f。的HF脉冲和接收磁共振信号。
[0006] 在从实践中公知的用于建立B。图的测量中W双回波梯度序列或DESS序列值ESS 是英语"DoubleEchoSteadyState"的缩略语）在不同的回波时间Ti和T2测量两个复数 的MR图像，W便从在位置（X，y，Z)处的差图像的相位（即相位差图A〇H(x，y，Z))中如下 计算局部的偏振频率（Off-Resonanz-Frequenz)Af(X，y,z)(也就是与共振频率的偏差）：
[0007]
( 1 )
[0008] 该方法基于如下假设，即，在两个回波时间之间的相位累加仅是与HF共振频率 (HF中频）的局部偏差。在呈现多个谱分量（也就是在具有不同的共振频率的检查组织中 的分量）的情况下，该假设仅当设及的谱分量的相对相位在两个回波时间之间不变时是正 确的。在仅两个主导的谱分量的情况下运一点可W通过如下实现，即，运样选择回波时间 差，使得在两个回波时间之间一个分量相对于另一个分量的相位演变是2n的倍数。在实 践中通常使用的质子成像中两个主导的谱分量是与水和与脂肪结合的质子。其共振频率相 对彼此移动了大约3. 2至3. 4ppm(英语："pa;rtspermillion(百万分之几）"），在1. 5T 的磁场的情况下也就是移动了大约Afc= 204化并且在3T的情况下移动了大约Afc= 408Hz( "c"表示"chemischeVerschiebung(化学位移）"或英语："chemicalshift")。 运又相应于在1. 5T情况下4. 86ms和在3T情况下2. 43ms的最小回波时间差。
[0009] 由于可W用来从复数的差图像中确定相位的atan2函数的2 31周期性，按照 等式（1)回波时间的该选择不可避免地将利用该方法可W唯一被确定的最大偏振频率 Af(x，y，z)限制到±Afc/2,也就是限制到在1.5T情况下的大约±102化和在3T情况下 的+204HZ。更高的偏振（即，与共振频率的偏差）导致在计算的B。图中的所谓的相位缠 绕（英语："地asewraps")。
[0010] 实际上出现的偏振通常更高。也就是利用该方法确定的B。图通常示出相位缠绕。 在实践中，由此目前从B。图中仅确定对于梯度线圈的DC偏置电流和更高的匀场电流。为 此在实践中公知在呈现相位缠绕情况下也稳健地工作的方法。相反，在实践中大多在设置 该匀场电流之后利用频谱学方法，即，MR信号的傅里叶分析，确定新的共振频率，其在无需 同时接通梯度的情况下被接收。该单独的调整步骤也被称为"频率调整"。在此通常对于整 个测量体积仅确定一个频率。位置分辨的频率调整，由于对于频谱学方法使用的序列的长 的重复时间，诸如STEAM(英语："stimulatedechoacquisitionmode")而在时间上是开 销非常大的。
[0011] 在文献MRM38 第 477-483 页 1997 发表的GlenMorrell和DanielSpielman的 文章"DynamicShimmingforMulti-SliceMagneticResonanceImaging"中建议，利用 双回波-梯度回波序列测量B。图。脂肪-水误差在此通过合适选择回波时间差来避免并且 B〇图的谱范围通过相位解缠（英语："地aseunwrapping")来扩大。然而B。图总是还包含 未知的全局偏置。
[0012] 现有技术中双回波方法的另一个例子是具有程序号2689的DanXuetal.的 ISMRM2011摘要。在那里建议了，从在回波平面成像中被采集W用于相位校正的两个频率 扫描中确定局部频率。对于由检查组织中的不同谱分量的存在而形成的问题在DanXuet al.的文章中没有被讨论。
【发明内容】
[0013] 本发明要解决的技术问题是，提出一种合适的尽可能简单和快速的、用于产生开 头提到的参数图的方法W及一种用于磁共振断层成像系统的相应的控制装置，其中不再需 要单独的频率调整。
[0014] 上述技术问题一方面通过按照本发明的方法并且另一方面通过按照本发明的控 制装置来解决。 阳015] 在按照本发明的方法中执行至少W下方法步骤：
[0016] 首先激励检查对象的至少包括目标体积的空间区域，和通过接通合适的读取梯度 形成至少=个回波信号。在此按照本发明运样选择在至少=个回波信号中的两个之间的 第一回波时间差，使得检查对象的检查组织的第一谱分量与第二谱分量的信号的相位演变 在第一回波时间差期间基本上W2n相区别并且运样选择至少=个回波信号中的至少另 一个的回波时间，使得其处于具有第一回波时间差的两个回波信号的回波时间之间。"基本 上"在此理解为，谱分量的相位演变不是必须在其整个谱范围上精确W2n相区别，而是该 差也可W相应于设及的分量（例如在脂肪情况下）的谱分布在特定区域中W2 31移动。在 此从=个回波信号中分别采集原始数据。目P，W合适的方式发送至少一个、优选空间上选择 性的、激励脉冲并且与之匹配地施加合适的梯度脉冲并且设置读取窗（也就是激活HF接收 系统），W便在期望的回波时间产生回波信号并且读取原始数据。在使用所有=个回波信号 的原始数据的条件下然后产生参数图。目标体积在此可W是二维的层，但是也可W是=维 的体积。
[0017] 本发明的基本思路是，可W在具有预先给出的回波时间差的两个回波之间形成多 个中间回波并且扫描（采集原始数据）并且将该数据然后w巧妙的方式进行处理和组合， 使得从中可W确定不仅用于计算匀场电流，而且还可W用于确定磁共振断层成像系统的当 前工作频率的参数图。单独的频率调整由此是过时的。
[0018] 在此通过本发明，如后面还要结合例子解释的，提供一种方法，利用该方法借助参 数图（例如B。图）可W唯一分辨的、与共振频率的频率偏差的频率范围可整数系数提 高，而不增加参数图的采集时间，其中结果不会通过存在两个谱分量（例如脂肪和水）而被 歪曲。系数的大小在此反比于B。图的期望的空间分辨率并且例如在西口子MAG肥TOMSkyra 3T系统情况下在B。图的不变的分辨率的情况下例如为四。在具有相应的梯度系统的1.5T 系统的情况下其甚至双倍大。
[0019] W按照本发明的方式的快速和简单的测量具有W下其他优点：
[0020] 局部B。场不利地不仅特定于患者地，而且还动态地、特别是在运动的器官（例如 呼吸器官）的周围并且由于检查过程的发热而变化。该动态场变化的补偿将要求重复测量 B。图，然后重新计算匀场电流，设置其并且确定新的共振频率或工作频率。所有运些应当在 与B。图波动的典型时间常数（例如呼吸的例子中呼吸间隔）相比小的时间标尺上进行。与 活体匀场相反由此在目前商业上可用的临床MR设备中没有实现的运样的动态匀场，而利 用按照本发明的方法将会实现。
[0021] 此外已知，其中场分布应当被均匀化的目标体积越小，则局部场失真