磁共振成像装置和磁共振成像方法

专利名称：磁共振成像装置和磁共振成像方法
技术领域：
本发明涉及磁共振成像装置和磁共振成像方法，通过具有拉尔莫频率的RF(射频)信号，磁性地激励对象的核自旋，以及基于由于激励生成的MR(磁共振)信号，重构图像，以及更具体地说，涉及使得由于通过频率偏移，激励脉冲的频率校正，来降低图像的位置移动成为可能的磁共振成像装置和磁共振成像方法。
背景技术：
MRI(磁共振成像)是通过具有拉尔莫频率的RF信号，磁性地激励处于静磁场中的对象的原子核自旋，以及由通过该激励产生的MR信号，重构图像的成像方法。
迄今为止，在该MRI领域中，执行调整静磁场的均匀性的匀场(shimming)以便降低由于静磁场不均匀性的影响引起的图像质量的恶化。同时，获得包括在通过预扫描，获得通过匀场调整的静磁场中的成像截面以及根据成像截面将RF激励脉冲的先前调整的中心频率设置到共振频率的频率偏移的质子的共振频率。另外，在用于在预扫描后执行的成像的扫描时，使中心频率移动频率偏移的RF激励脉冲用于激励质子。(例如，参见日本专利申请(公开)No.7-327960)。
另一方面，作为磁共振成像的其他技术，通过在成像或步进的同时，连续地移动床台，在移动的方向中获得大的FOV(视场)的移动台方法-设计通过一次注入造影剂，使床台移动每一位置一步，执行3D(维)成像的台方法(例如，参见日本专利申请(公开)No.8-71056和日本专利申请(公开)No.2002-95646)。这些技术用于成像不能一次成像的宽区域，如成像整个身体的情形。通过合成处理，使通过移动床收集的多个图像彼此组合。通过此操作，能获得宽区域的图像。
近年来，有关磁共振成像的领域，执行通过在一次激励核磁性后，顺序地高速反转梯度磁场，顺序地收集多个回波信号的EPI(回波平面成像)下的扫描方法。然而，在该EPI扫描方法，如果通过使用通过匀场获得并为了激励传送的梯度磁场偏移和频率偏移，调频该激励脉冲，然后，在每一收集的回波数据上，在读出回波的同时，产生根据调频的类似相移。因此，如果由基于EPI方法的扫描以及通过使用频率偏移的频率校正获得的回波数据，重构图像，获得受相移影响的图像。也就是说，通过梯度磁场偏移，使用通过匀场获得的频率偏移。此外，频率偏移不仅用于调制激励脉冲，而且作为用于当读出回波时需要的调频的频率。
特别地，在通过SS SE_EPI(单次发射自旋回波平面成像)方法扫描的情况下，存在相移对回波数据的影响显著地出现在图像上。在SS SE EPI方法下成像中，在激励脉冲施加后，施加重调焦脉冲，以及在通过梯度磁场的反转，收集回波数据的收集SE(自旋回波)方法的数据的部分上，顺序地收集大量回波数据，从而通过一次激励，成像一个图像。由于此，在SS SE EPI方法的成像中，每次收集回波数据时，与激励脉冲的频移的一个相同的偏移量变为相移以及当读出回波时，重叠到回波数据上。因此，收集后一回波数据，在其上存在更大相移。此外，重叠回波数据的相移在傅立叶变换后，在图像数据上出现为位置移动。
图16是表示通过传统SS SE EPI方法下的扫描获得的图像的一个例子的图。
图16是硫酸铜瓶剖视图的柱面的径向截面图像。通过由SS SEEPI序列，获得在轴向中，包括在约15cm宽的区域中的多个轴向截面图像的方法，创建该径向截面图像，以及对所获得的轴向截面图像，执行MPR(多平面重构)处理。
在图9所示的图像上，观察到由于调频对激励脉冲的影响，图像数据的位置偏移的图像失真。即，硫酸铜瓶剖视图的横向端向上移动。
当以对应于用于频率校正的激励脉冲的频率偏移的频率发生的读出回波数据时，诸如此类的图像位置移动导致相移，其是会发生在激励后，顺序地收集多个回波数据的所有成像方法以及SS SE EPI方法上的现象。
此外，在类似通过移动床成像，组合多个图像，生成单一图像的情况下，存在在彼此连接的图像的连接部上产生步进以及如果在用作待组合的对象的每一图像上存在位置移动，图像产生间断的情形。

发明内容
鉴于传统情形，做出了本发明，以及本发明的目的是提供磁共振成像装置和磁共振成像方法，使得通过频率偏移和在读出回波数据期间以类似频率出现的相移降低由于激励脉冲的频率校正的图像的位置移动成为可能。
本发明提供一种磁共振成像装置，包括数据采集单元，配置成在应用激励脉冲后，采集由于核磁共振的回波数据条；频率偏移采集单元，配置成采集频率偏移；调频单元，配置成根据频率偏移，调频该激励脉冲；以及相移校正单元，配置成根据在读出回波数据条期间的频率偏移，消除由于调频，在每一回波数据条上出现的相移。
本发明还提供一种磁共振成像方法，包括步骤在应用激励脉冲后，采集由于核磁共振的回波数据条；采集频率偏移；根据频率偏移，调频该激励脉冲；以及根据在读出回波数据条期间的频率偏移，消除由于调频，在每一回波数据条上出现的相移。
如上所述的磁共振成像装置和磁共振成像方法使得以通过频率偏移在读出回波数据期间类似的频率出现和相移，降低由于激励脉冲的频率校正的图像的位置移动成为可能。


在附图中，图1是表示根据本发明的实施例的磁共振成像装置的框图；图2是表示图1中所示的RF线圈单元的详细结构的例子的图；
图3是表示安放在图2中所示的对象的体表侧上的表面线圈的示例性排列的图；图4是表示安装在图2中所示的对象的背面侧的表面线圈的示例性排列的图；图5是表示安放在图2所示的对象的背面侧的表面线圈的另一示例性排列的图；图6是表示安放在图2所示的对象的背面侧的表面线圈的另一示例性排列的图；图7是图1中所示的磁共振成像装置的功能框图；图8是说明在图1所示的磁共振成像装置中，通过体积匀场(volume shimming)，获得偏移数据的情况下的优点的图；图9是表示图1中所示的接收机的详细结构的例子的图；图10是表示通过图1所示的磁共振成像装置，成像对象的过程的流程图；图11是表示通过图7所示的频率偏移采集单元获得的频率偏移的例子的图；图12是说明在图7所示的成像条件设定单元中，通过频率偏移和梯度偏移的校正方法的原理图；图13是表示由图7所示的成像条件设定单元设置的脉冲序列的例子的图；图14是表示通过在图13所示的脉冲序列下，执行扫描，移动回波数据的接收相位获得的k-空间数据的排列的图；图15是表示通过图1所示的磁共振成像装置，在SS SE EPI方法下，执行扫描获得的图像的例子的图；以及图16是表示在传统的SS SE EPI方法下，通过扫描获得的图像的一个例子的图。
具体实施例方式
将参考附图，描述根据本发明的实施例的磁共振成像装置和磁共振成像方法。
图1是表示根据本发明的实施例的磁共振成像装置的框图。
磁共振成像装置20包括静场磁体21，用于生成静磁场，排列在静场磁体21内部的匀场线圈22，其为圆柱形，梯度线圈单元23和RF线圈单元24。静场磁体21、匀场线圈22、梯度线圈单元23和RF线圈单元24装入机架中(未示出)。
磁共振成像装置20还包括控制系统25。控制系统25包括静磁场电源26、梯度电源27、匀场线圈电源28、发射机29、接收机30、顺序控制器31和计算机32。控制系统25的梯度电源27包括X轴梯度电源27x、Y轴梯度电源27y和Z轴梯度电源27z。计算机32包括输入设备33、监视器34、操作单元35和存储单元36。
静场磁体21与静磁场电源26连通。静磁场电源26为静场磁体21提供电流以便获得在成像区中产生静磁场的作用。静场磁体21在许多情况下包括超导线圈。静场磁体21在激励时，从与静场磁体21连通的静磁场电源26获得电流。然而，只要已经激励，静场磁体21通常与静磁场电源26隔离。静场磁体21可以包括永磁体，使得静磁场电源26不必要。
静场磁体21具有在其本身内部同轴的圆柱形匀场线圈22。匀场线圈22与匀场线圈电源28连通。匀场线圈电源28向匀场线圈22提供电流，以便静磁场变为均匀。
梯度线圈单元23包括X轴梯度线圈单元23x、Y轴梯度线圈单元23y以及Z轴梯度线圈单元23z。为圆柱形的X轴梯度线圈单元23x、Y轴梯度线圈单元23y以及Z轴梯度线圈单元23z的每一个排列在静场磁体21内部。梯度线圈单元23在是成像区的内部形成的区域中，还具有床37。床37支撑对象P。在床37或对象P周围，可以安置RF线圈单元24，而不是装入机架内。
梯度线圈单元23与梯度电源27连通。梯度线圈单元23的X轴梯度线圈单元23x、Y轴梯度线圈单元23y以及Z轴梯度线圈单元23z分别与梯度电源27的X轴梯度电源27x、Y轴梯度电源27y以及Z轴梯度电源27z连通。
X轴梯度电源27x、Y轴梯度电源27y以及Z轴梯度电源27z分别向X轴梯度线圈单元23x、Y轴梯度线圈单元23y以及Z轴梯度线圈单元23z提供电流以便在成像区中，在X，Y和Z方向中生成梯度磁场Gx，Gy和Gz。
RF线圈单元24与发射机29和接收机30连通。RF线圈单元24具有传送由发射机29提供给对象P的射频信号以及接收由于受提供给接收机30的射频信号激励，在对象P内部的核自旋产生的NMR信号的功能。
图2是表示如图1中所示的RF线圈单元24的详细结构的例子的图。图3是表示安放在图2所示的对象P的体表侧上的表面线圈24c的示例性排列的图。图4是表示安放在图2中所示的对象的背面侧的表面线圈24c的示例性排列的图。
如图2所示，RF线圈单元24包括圆柱形WB(整个身体)线圈24a，以及相控阵线圈24b。相控阵线圈24b包括多个表面线圈24c，以及多个表面线圈24c排列在对象P的体表侧和背面侧中的每一侧上。
例如，如图3所示，在对象P的体表侧，在X方向中提供四行表面线圈24c以及在z轴方向中，排列它们中的八列，即，总共三十二个线圈24c以便覆盖宽范围的成像区。同样地，如图4所示，在对象的背面侧，在x轴方向中提供四行表面线圈24c，以及在z轴方向中，排列八列它们，即总共32个表面线圈24c，以便覆盖宽范围的成像区。在背面侧，考虑对象P的脊骨的存在，从灵敏度改进的观点看，在身体轴的附近中，排列具有比其他表面线圈24c更小尺寸的表面线圈24。
另一方面，接收机30包括双工器30a、放大器30b、开关组成单元30c和接收电路30d。双工器30a与发射机29、WB线圈24a和用于WB线圈24a的放大器30b相连。通过表面线圈24c和WB线圈24a的总数，提供放大器30b，以及每一个与表面线圈24c和WB线圈24a中的各自的一个相连。开关组成单元30c由单个或多个组成。开关组成单元30c的输入端通过多个放大器30b与多个表面线圈单元24c或WB线圈24a相连。通过所需数，诸如小于或等于表面线圈24c和WB线圈24a的总数，提供接收电路30d，并安置在开关组成单元30c的输出端。
WB线圈24a能用作用于传送射频信号的线圈。作为接收NMR信号的线圈，能使用表面线圈24c中的每一个。此外，WB线圈24a也能用作接收线圈。
因此，双工器30a构造成为WB线圈24a提供从发射机29输出的射频信号，以便传送，同时为开关组成单元30c提供经接收机30中的放大器30b，在WB线圈24a中接收的NMR信号。在表面线圈24c中的每一个中接收的NMR信号经放大器30b的各自的一个输出到开关组成单元30c。
将开关组成单元30c配置成相对于从表面线圈24c或WB线圈24a接收的NMR信号，执行组成处理和开关，以及将它们输出到相应的接收电路30d。换句话说，将开关组成单元30c配置成根据接收电路30d的数量，在开关组成单元30c中执行相对于从表面线圈24c或WB线圈24a接收的NMR信号的组成处理和开关，以及通过使用多个所需表面线圈24c，响应成像区，形成灵敏度分布，从各个成像区接收NMR信号。
然而，可以单独由WB线圈24a接收NMR信号，而不提供表面线圈24c。同时，可以将在表面线圈24c或WB线圈24a中接收的NMR信号直接输出到接收电路30d，而不提供开关组成单元30c。此外，可扩展地排列更多表面线圈24c。
图5是表示安置在图2中所示的对象P的体表侧上的表面线圈24c的另一示例性排列的图。图6是表示安放在图2中所示的对象P的后面侧上的表面线圈24c的另一示例性排列的图。
如图5和6所示，可以在对象P周围，排列更多表面线圈24c。在图5所示的例子中，在z方向中，排列三个线圈单元24d，分别由在x方向中的四列表面线圈24c和z方向中四行表面线圈24c构成的16个元件组成，即，在对象P的体表侧上排列总共四十八个表面线圈24c的元件。另一方面，在图6所示的例子中，在对象P的脊骨侧上，排列线圈单元24e，其由在x方向中的四列表面线圈24c和在z方向中的八行表面线圈24c构成的三十二个元件组成；在下颌附近，排列具有由二个元件(未示出)组成的表面线圈24c的线圈单元24f，以及在头下，排列具有由十二个元件(未示出)组成的表面线圈24c的线圈单元24g，即，在对象P的背面侧，排列表面线圈24c的总共四十六个元件。将表面线圈24c放置在对象P体表侧和背面侧上，如图5和6所示，导致在对象P周围，排列表面线圈24c的总共九十四个元件。表面线圈24c中的每一个经线圈部(未示出)连接到放大器30b的各自专用的一个。
将多个表面线圈24c安置在对象P的周围使得形成用于整个身体的相控阵线圈24b成为可能，能从多个成像区接收数据，而不移动线圈或对象P的位置。尽管WB线圈24a也能从多个成像区接收数据，而不移动线圈或对象P的位置，但将相控阵线圈24b用作接收线圈允许通过更适合于成像区的灵敏度和通过更好信噪比(SNR)来接收数据。
控制系统25的顺序控制器31与梯度电源27、发射机29和接收机30通信。顺序控制器31具有存储描述所需的控制信息的顺序信息的功能，其是通过根据所存储的预定顺序，驱动梯度电源27、发射机29和接收机30，使梯度电源27、发射机29和接收机30驱动和生成X、Y和Z方向中的梯度磁场Gx、Gy和Gz，以及射频信号所需要的。上述控制信息包括运动控制信息，诸如强度，应当施加到梯度电源27的施加周期和施加时间。
还将顺序控制器31配置成将原始数据提供给计算机32。原始数据是通过检测NMR信号以及在接收机30中检测的NMR信号的A/D转换获得的复数数据。
发射机29具有根据由顺序控制器31提供的控制信息，将射频信号提供给RF线圈单元24的功能。接收机30具有通过检测由RF线圈单元24提供的NMR信号以及执行预定信号处理和所检测的NRM信号的A/D转换，生成数字化复数数据的原始数据的功能。接收机30还具有将所生成的原始数据提供给顺序控制器31的功能。
此外，床37具有台驱动单元38。台驱动单元38与计算机32相连。台驱动单元38配置成通过由计算机32控制，移动床37的台，以便在移动台方法或步进台方法下执行成像。
计算机32通过执行在计算机32的存储单元36中存储的一些程序的操作单元35，获得各种功能。计算机32可以包括一些具体电路，代替使用一些程序。
图7是图1所示的磁共振成像装置20的功能框图。
计算机32充当以程序方式的顺序控制器控制单元40、k-空间数据库41、匀场方向单元42、偏移数据采集单元43、成像条件设置单元44、台控制单元45、图像重构单元46、图像数据库47和图像显示处理单元48。偏移数据采集单元43包括频率偏移采集单元49和梯度偏移采集单元50。此外，成像条件设置单元44包括接收相位校正单元51以及图像重构单元46包括数据相位校正单元52。
顺序控制器控制单元40具有用于基于来自输入设备33或另一元件的信息，通过将由图像条件设置单元44获得的脉冲序列提供给顺序控制器31，控制顺序控制器31的驱动的功能。另外，顺序控制器控制单元40具有用于从顺序控制器31接收为k-空间(傅里叶空间)数据的原始数据，以及将原始数据排列到k-空间数据库41中k空间的功能。此外，顺序控制器控制单元40配置成为台控制单元45提供有关床37的位置控制的信息，以便当通过移动床37采集图像时，在通过脉冲序列的扫描中，在适当定时移动床37。
k-空间数据库41将由接收机30生成的每一原始数据条存储为k-空间数据。
匀场方向单元42具有根据来自输入设备33的指令信息，通过为匀场线圈电源28提供用于执行匀场的控制信息，使匀场线圈电源28执行用于匀场所需的静磁场的调整的功能。
偏移数据采集单元43具有通过从顺序控制器控制单元40获得通过匀场而执行的预扫描所获得的数据，确定用于设置用于成像的脉冲顺序所需的偏移数据的功能，以及将所确定的偏移数据提供给成像条件设置单元44的功能。顺序偏移采集单元49配置成采集频率偏移，而梯度偏移采集单元50配置成采集梯度磁场偏移。这里，还将频率偏移提供给图像重构单元46。
即，在匀场中，在已经调整静磁场的情况下，通过预扫描获得回波数据，以及基于所获得的回波数据，确定偏移数据，诸如频率偏移或梯度磁场偏移。这里，期望匀场是所谓的体积匀场，其是三维匀场。在体积匀场中，通过具有编码的三维预扫描，获得回波数据，以及基于所获得的三维回波数据，确定偏移数据，诸如频率偏移或梯度磁场偏移。
图8是说明在图1所示的磁共振成像装置20中，在通过体积匀场，获得偏移数据的情况下，解释优点的图。
如图8所示，假定对象P中的结构O是例如不连续，当尝试获得匀场中的二维数据D1时，存在不能正确地计算偏移数据的可能性，因为在对应于没有组织的部分的切片上，没有信息，其中结构O不连续。另外，当从二维数据D1获得偏移数据时，对应于相互不同切片的数据间的间隙也影响偏移数据的精确性。
相反，通过体积匀场，获得三维数据D2，由此从三维数据D2获得偏移数据使得消除数据间的间隙，以及即使当结构O不连续时，也能计算偏移数据。
成像条件设置单元44具有根据来自输入设备33的指令信息，设置成像条件，诸如脉冲序列或数据的接收相位的功能，以及具有使用从偏移数据采集单元43获得的频率偏移和梯度磁场偏移，执行脉冲序列中，激励脉冲的频率校正和梯度磁场脉冲的校正的功能。在成像条件设置单元44中，将已经最终生成的成像条件，诸如脉冲序列，和已经在此设置的数据接收相位的成像条件提供给顺序控制器控制单元40。
由成像条件设置单元44设置的脉冲序列包括EPI序列，诸如SSSE EPI序列、SS FE EPI(单次发射自旋回波平面成像)序列、MS SEEPI(多次发射自旋回波平面成像)序列、MS FE EPI(多次发射场回波平面成像序列、FFE EPI(快场回波平面成像序列)和HY EPI(混合回波平面成像)序列(在激励后，采集多个回波信号)，以及用于预扫描的脉冲序列，以便采集偏移数据。
在成像条件设置单元44中，能将是否将执行用于使用多个表面线圈24c获得回波数据的并行成像(PI)设置成成像条件。PI是使用多个表面线圈24c接收回波数据，以及将相位编码的数量降低到通过将用于图像重构所需的相位编码数除以表面线圈24c的数量，通过忽略相位编码获得的值的成像。在许多情况下，通过该PI，执行在EPI方法下扫描，通过该方法，连续地获得多个回波信号。当执行PI时，用于PI所需的信息，包括用于回波数据采集的表面线圈24c的数量，以及将每个表面线圈24c与成像区关联的信息设置成成像条件。
成像条件设置单元44中的接收相位校正单元51具有通过移动回波数据的接收相位，以便在已经消除接收相位的移动的情况下，接收由执行脉冲序列所获得的回波数据的功能。能通过相对于输入设备33的操作，执行接收相位校正单元51的相位设置功能的活动性的开/关切换。通过控制接收机30，以具体条件，执行接收相位的移动。
图9是表示图1中所示的接收机30的详细结构的例子的图。
图9表示当接收机30是数字接收机时的结构例子。当如图2中构造接收机30时，图9对应于接收电路30d的结构图。
接收机30包括滤波器30e、检测电路30f、A/D转换器30g、相位转换器30h以及控制电路30i。在RF线圈单元24中接收的MR信号通过接收机30中的滤波器30e，已经去除不必要的分量，然后输出到检测电路30f。在检测电路30f中，检测信号，以及通过检测获得的信号输出到A/D转换器30g。然后，将在A/D转换器30g中数字化的MR信号输出到相位转换器30h。在相位转换器30h中，使充当回波信号的MR信号的接收相位移动预定值。具有由此移动的接收相位的回波数据通过序列控制器31输出到计算机32。
根据来自控制电路30i的控制信号，控制相位转换器30h中的接收相位的移动量。即，控制电路30i，具有来自经顺序控制器31的计算机32中的接收相位校正单元51的接收相位的偏移量，以及控制相位转换器30h，以便相位转换器30h中的接收相位的移动量变为从接收相位校正单元51所获得的接收相位的移动量。
同时，当接收机30是模拟接收机时，将A/D转换器30g放在相位转换器30h随后的级上，以及低通滤波器(LPF)用作滤波器30e。
台控制单元45具有基于从顺序控制器控制单元40获得的脉冲序列信息，控制台驱动单元38，以便与执行脉冲序列一致，将床37的台的位置移动到适当位置的功能，以及将有关床37的位置信息提供给图像显示处理单元48的功能。
图像重构单元46具有通过从k空间数据库41捕获k-空间数据，由k-空间数据产生图像数据，以及执行所需图像处理，诸如图像重构处理，包括二维或三维傅里叶变换处理，或其他MPR处理或最大强度投影(MIP)处理的功能，以及将所产生的图像数据写入图像数据库47的功能。特别地，当通过PI采集回波数据时，基于PI条件，相对于对应于表面线圈24c中的每一个的图像数据，通过执行展开处理，其是PI中的后处理，产生展开图像数据。对展开处理，使用表面线圈24c中的每一个的灵敏度分布。
图像重构单元46中的数据相位校正单元52具有用于进行使相反方向中的k-空间数据移动相移量的校正，以便当已经获得k空间数据时，而没有在图像条件设置单元44的接收相位校正单元51中校正的回波数据的接收相位时，消除k-空间数据的相移，以致在已经消除回波数据中的接收相位的移动的情况下，接收回波数据的功能。即，将数据相位校正单元52配置成响应频率偏移，通过相移，使k-空间数据的相位移动。能相对于输入设备33，通过操作，执行数据相位校正单元52的相位校正功能的活动性的开/关切换。
图像数据库47具有存储由图像重构单元46产生的图像数据的功能。
图像显示处理单元48具有对从图像数据库47读取的图像数据执行必要显示处理，然后，将所处理的数据提供给显示单元34，从而显示它的功能。当通过移动床37采集的多个图像将显示为单一图像时，图像显示处理单元48配置成从图像数据库47读取多个相应的图像数据条，以执行用于基于从台控制单元45获得的床37的位置信息，将相应条接合在一起的合成处理。
接着，将描述磁共振成像装置20的操作和效果。
图10是表示用于通过图1所示的磁共振成像装置20，成像对象P的过程的流程图。包括图10中的S和数字的符号表示流程图的每一步骤。
在步骤S1，通过匀场，确定频率偏移和梯度磁场偏移。即，当将执行匀场的方向从输入设备提供给匀场方向单元42时，匀场方向单元42为匀场线圈电源28提供用于执行匀场的控制信息。因此，将电流从匀场线圈电源28提供给匀场线圈22，导致非正式静磁场。
此外，通过序列控制器控制单元40，将用于获得偏移数据的目的的预扫描的脉冲序列从成像条件设置单元44提供给顺序控制器31。基于用于预扫描的脉冲序列，序列控制器31驱动梯度电源27、发射机29和接收机30以便生成x轴梯度磁场Gx、y轴梯度磁场Gy、Z轴梯度磁场Gz，以及RF信号。通过RF线圈单元24，接收通过对象P内的质子自旋的核磁共振生成的MR信号，以及通过接收机30、顺序控制器31，以及顺序控制器控制单元40，将它们提供给偏移数据采集单元43。即，通过执行预扫描采集的数据提供给偏移数据采集单元43。
偏移数据采集单元43中的频率偏移采集单元49从由预扫描获得的数据采集信号的频谱。然后，频率偏移采集单元49由频谱，确定成像部分的共振频率，以及由参考频率，确定移动量，作为频率偏移。
图11是表示通过图7所示的频率偏移采集单元49获得的频率偏移的例子的图。
图11(a)表示将成像的多个切片S1、S2，…Sn的z方向中的位置。图11(b)表示在每个切片的位置获得的信号的频谱，其中，横坐标表示频率F，以及纵坐标表示信号强度。如图11所示，在信号的每一频谱中，出现包括在水区中的质子的共振频率的峰值Cw，以及包括在脂肪区中的质子的共振频率的峰值Cf，以及这些峰值Cw和Cf分别逐切片变化。因此，为将应用于每个切片的激励脉冲的中心频率调整到包括在成像目标中的水区中的共振频率fw，将对应于每一切片的共振频率和参考频率f0间的差值确定为频率偏移Δf。因此，将所确定的频率偏移从偏移数据采集单元43提供给成像条件设置单元44和图像重构单元46。
梯度偏移采集单元50确定梯度磁场偏移。特别地，由于在切片区中的共振频率彼此不同，将用于充分地激励每一切片中的区域的梯度磁场和参考梯度磁场间的差值确定为梯度磁场偏移。将所确定的梯度磁场偏移从偏移数据采集单元43提供给成像条件设置单元44。
接着，在步骤2，相对于输入设备33，通过操作设置成像条件。相对于输入设备33，通过操作，指定用于由于在读出回波数据期间出现的调频，在回波数据中出现的相移的校正方法。例如，通过从输入设备33提供给成像条件设置单元44的指令信息，指定SS SE EPI顺序，以及指定通过移动床37的台在移动台方法下的成像条件。
用于在回波数据中出现的相移的校正方法包括消除回波数据的接收相位的相移的方法，以及在所获得的k-空间数据的图像重构处理中校正相移的方法。因此，操作者相对于输入设备33，通过操作，开启相移的校正功能的操作模式，以及选择校正接收相位还是校正k空间数据的相位。即，将操作指令从输入设备33提供给成像条件设置单元44中的接收相位校正单元51和图像重构单元46中的数据相位校正单元52中的任何一个。
其中，可以在步骤S1中的匀场前，分别执行成像条件的指定、用于相移的校正功能的操作指令以及用于相移的校正方法。
接着，在步骤S3，如果将回波数据的接收相位指定为校正目标，那么在步骤S4，在成像条件设置单元44中，设置成像条件以便消除回波数据的接收相移。同时，在成像条件设置单元44中，使用频率偏移和梯度磁场偏移，执行校正。
图12是说明在图7所示的成像条件设置单元44中，具有频率偏移和梯度偏移的校正方法的原理图。
如图12所示，将多个切片S1，S2，…Sn设置在成像区A中。使应用在切片S1，S2，…Sn中的激励脉冲的中心频率分别从参考频率f0移动对应于各个切片S1，S2，…Sn的偏移频率Δf1，Δf2，…Δfn。同时，应用到切片S1，S2，…Sn中的梯度磁场脉冲具有分别从参考梯度磁场脉冲的强度G0增量对应于各个切片S1，S2，…Sn的梯度磁场偏移ΔG1，ΔG2，…ΔGn的强度。
例如，如果切片中的频率偏移为Δf＝20Hz，激励脉冲的中心频率具有20Hz的频率偏移。在这种情况下，当读出时，通过对应于频率偏移的量，调频该回波信号。如果在相位编码(PE)方向、读出(RO)方向以及切片选择(SS)方向中的对应切片中的梯度磁场偏移为ΔG(PE，RO，SS)＝(5，-2，7)，那么，使各个梯度磁场脉冲的控制值增量梯度磁场偏移ΔG(PE，RO，SS)＝(5，-2，7)。
图13是表示通过图7所示的成像条件设置单元44设置的脉冲序列的例子的图。
在图13中，RF表示从RF线圈单元24传送的RF信号，ECHO表示将接收的回波信号，Gss表示用于切片选择的梯度磁场，Gro表示用于读出的梯度磁场，Gpe表示用于相位编码的梯度磁场，以及RECEPTION PHASE表示回波数据的接收相位。
如图13所示，在SS SE EPI序列中，在应用90°激励脉冲后，应用180。重聚焦脉冲。同时，通过将梯度磁场Gss应用于切片选择，选择待激励的切片。在通过180°重聚焦脉冲，重聚焦切片中的质子后，在多个时间，分别连续地应用用于读出的梯度磁场Gro和用于相位编码的梯度磁场Gpe。因此，单次激励允许在恒定回波空间(ES)连续地采集对应于一个切片图像的回波数据。
如果使用90°激励脉冲，执行激励，其中，通过频率偏移，调制频率，以及回波数据的接收相位彼此相同，那么，响应数据量，将相移叠加到算术级数中的回波数据上。例如，如果频率偏移为Δf＝20Hz，以及回波空间为ES＝1ms，那么，相互相邻的回波数据间的相移ΔΦ能通过下述表达式(1)计算。
ΔΦ＝Δf×ES×360＝20(Hz)×1/1000(s)×360°＝7.2°....(1)这是为了消除对应于相互相邻回波数据间的调频的相移，预置回波数据的接收相位，以便由于回波数据的调频，在与相移相反的方向中偏移。例如，如果相移为ΔΦ＝7.2°，以及在重聚焦脉冲应用后直接获得的回波数据的接收相位为0°，那么将第二次获得的回波数据的接收相位设置成-ΔΦ＝-7.2°。此外，将第三次获得的回波数据的接收相位设置成-2ΔΦ＝-14.4°。用这种方式，将回波数据的接收相位设置为算术级数，以便相对于前一回波数据，使相邻回波数据的接收相位移动-7.2°。
即，使接收相位移动通过根据PE方向中的每一读出位置，将由于在读出回波数据时的调频的相移与等效于用于激励脉冲的调频叠加获得的量。例如，当具有等效于激励脉冲的调频的回波数据的相移ΔΦ为7.2°时，使在PE方向中，在每一读出位置设置的接收相位改变7.2°。
通过消除回波数据的相移，可以抑制使用k-空间数据重构的图像数据的由于调频的位置偏移。
用这种方式，先前移动回波数据的接收相位允许在更短处理时间中抑制通过等效于激励脉冲的调频引起的k空间数据的图像位置移动和移相，而不需要新的相位校正处理。此外，由于基于成像部分确定的频率偏移，移动回波数据的接收相位，所以与成像部分无关的接收相位移动是可行的。
接着，在步骤S5，执行成像的数据采集。特别地，成像条件设置单元44经顺序控制器控制单元40，为顺序控制器31提供已经移动回波数据后的SS SE EPI序列和接收相位信息，作为成像条件。顺序控制器31在SS SE EPI序列下，驱动梯度磁场电源27、发射机29和接收机30，以便生成x轴梯度磁场Gx，y轴梯度磁场Gy，z轴梯度磁场Gz以及RF信号。然后，由RF线圈单元24接收通过对象P内的质子自旋的核磁共振生成的MR信号，并通过接收机30、顺序控制器31和顺序控制器控制单元40将其放在k空间数据库40中。
图14是表示通过在图13所示的脉冲序列下执行扫描，偏移回波数据的接收相位获得的k-空间数据的排列的图。
在图14中，横坐标表示RO方向，以及纵坐标表示PE方向。另外，图14中每一箭头表示用于采集k空间数据的方向。如图14所示，在PE方向的k空间数据的相邻位置间，对应于回波空间ES的时间流逝。由于已经设置每偏移RO的接收相位，消除经受激励脉冲的调频影响的相移。如果未消除由经受激励脉冲的调频影响产生的相移，那么在PE方向中，将重叠地偏移k空间数据。然而，实际上，如上所述，由于预置回波数据的接收相位，以便在与相移相反的方向中移动，因此，校正k空间数据的PE方向上的相位信息。
当将在移动台方法下的成像条件从成像条件设置单元44提供给顺序控制器控制单元40时，将脉冲序列信息从顺序控制器控制单元40提供给台控制单元45。由此，基于序列序列信息，台控制单元45控制台驱动单元38以便与执行脉冲序列一致，床37的台位置移动到适当的位置。这使得执行如上所述的k空间数据的采集，同时移动床37的台位置成为可能。在当采集数据时的时间，台控制单元45还为图像显示处理单元48提供床37的位置信息。
接着，在步骤S6，图像重构单元46从k空间数据库41读取k空间数据，以及使所读入的k空间数据经受图像重构处理，以及其他必要的图像处理，诸如MPR处理和MIP处理，由此由k空间数据产生图像数据。图像重构单元46将重构图像数据写入图像数据库47中。
另一方面，如果在步骤S3确定已经做出用于在k空间数据的图像重构处理中执行相移的校正的指示，那么在步骤S7中，在图像条件设置单元44中，设置诸如脉冲序列的成像条件。同时，使用频率偏移和梯度磁场偏移，校正激励脉冲和梯度磁场脉冲的中心频率。然而，不执行回波数据的接收相位的偏移。
接着，在步骤S8中，如在步骤S5的情形中，通过执行脉冲序列，获得用于成像的数据。
然后，在步骤S9中，图像重构单元46从k空间数据库41读取k空间数据。这里，在由图像重构单元46读取的k空间数据中，存在由于激励脉冲的调频的影响的相移。因此，数据相位校正单元52校正k空间数据以便消除k空间数据的相移。即，数据相位校正单元52响应如表达式(1)中所示的频率偏移，使k空间数据的相位移动相移ΔΦ。
图像重构单元46使其相移由于通过移动相位已经消除调频的影响的k空间数据经受图像重构处理，以及其他必要图像处理，诸如MPR处理和MIP处理，由此，将所产生的图像数据写入图像数据库47中。
接着，在步骤S10，图像显示处理单元48从图像数据库47读取图像数据，以及在已经执行必要的显示处理后，将处理数据提供给显示单元34用于显示。特别地，当通过移动床37，从许多宽范围切片获取多个图像数据时，将对应于每个切片的图像数据从图像数据库47读取到图像显示处理单元48中。基于从台控制单元45获得的床37的位置信息，图像显示处理单元48执行用于将单个图像放在适当位置以及将它们结合成单一图像的合成处理。由该合成处理产生的宽范围图像数据显示在显示单元34上。
其中，有关在显示单元34上显示的图像，由于已经通过回波数据的接收相位的移动或k空间数据的相移，消除由激励脉冲的调频引起的回波数据相移，因此所显示的图像变为无位置偏移的图像。特别地，通过结合多个图像产生的图像变为在接合位置无步进的图像。
图15是表示通过图1所示的磁共振成像装置20，在SS SE EPI方法下，执行扫描获得的图像的例子的图。
图15表示椭圆柱形硫酸铜瓶模型的矢状断面图。通过SS SE EPI序列，成像包括在具有在轴向中，15cm的水平面上的宽度的区域中的多个轴向剖面图，以及通过使所获得的轴向剖面图像经受MPR处理，产生该矢形图像。
获得图15中所示的图像以便防止受激励脉冲中的调频的影响，即，从所获得的数据获得该图像，以便消除相移，因此，能由图15中的图像断言已经抑制图像的位置移动。
如上所述，磁共振成像装置20进行相位校正，以便通过使用根据成像部分，通过匀场确定的激励脉冲的各自一个的频率偏移，与成像部分无关，消除接收数据或接收后的数据的相移。这允许磁共振成像装置20获得已经抑制由于k空间数据的相移，编码方向的位置移动的图像。
此外，当通过结合通过移动床37成像获得的多个图像，获得单一宽范围图像时，通过相位校正，抑制待接合的图像的位置移动，因此，能平滑地接合图像。换句话说，可以实现在接合部具有很少步进的宽测距图像。
权利要求
1.一种磁共振成像装置，包括数据采集单元，配置成在应用激励脉冲后，采集由于核磁共振的回波数据条；频率偏移采集单元，配置成采集频率偏移；调频单元，配置成根据频率偏移，调频该激励脉冲；以及相移校正单元，配置成根据在读出回波数据条期间的频率偏移，消除由于调频，在每一回波数据条上出现的相移。
2.如权利要求1所述的磁共振成像装置，其中，所述相移校正单元配置成通过在反方向中的相移，移动回波数据条的每一个的接收相位，消除相移。
3.如权利要求1所述的磁共振成像装置，其中，所述相移校正单元配置成通过反方向中的相移，移动采集后的回波数据条的每一个的相位，消除相移。
4.如权利要求1所述的磁共振成像装置，其中，所述数据采集单元配置成根据在回波平面成像方法下的顺序，采集回波数据条。
5.如权利要求1所述的磁共振成像装置，进一步包括台驱动单元，配置成移动用于安放对象的床；图像产生单元，配置成由分别消除相移后的回波数据条，产生对应于床的各个位置的图像，通过所述数据采集单元，在床的各个位置采集回波数据条；以及图像结合单元，配置成使图像彼此结合。
6.如权利要求1所述的磁共振成像装置，其中，所述频率偏移采集单元配置成由三维数据采集频率偏移。
7.如权利要求4所述的磁共振成像装置，其中，所述数据采集单元配置成通过并行成像，采集回波数据条，其中，将相位编码的数量降低到通过忽略用于图像重构所需的相位编码以及表面线圈，通过将表面线圈数的倒数乘以用于图像重构所需的相位编码的数量获得的值。
8.一种磁共振成像方法，包括步骤在应用激励脉冲后，采集由于核磁共振的回波数据条；采集频率偏移；根据频率偏移，调频该激励脉冲；以及根据在读出回波数据条期间的频率偏移，消除由于调频在每一回波数据条上出现的相移。
全文摘要
本发明涉及磁共振成像装置和磁共振成像方法，其中的磁共振成像装置包括数据采集单元、频率偏移采集单元、频率调制单元和相移校正单元。数据采集单采集在应用激励脉冲后，由于核磁共振的回波数据条。频率偏移采集单元采集频率偏移。调频单元根据频率偏移，调频该激励脉冲。相移校正单元根据在读出回波数据条期间的频率偏移，消除由于调频，在每一回波数据条上出现的相移。
文档编号A61B5/055GK101051074SQ20071009201
公开日2007年10月10日 申请日期2007年4月4日 优先权日2006年4月4日
发明者大川真史, 金泽仁 申请人:株式会社东芝, 东芝医疗系统株式会社