专利名称：磁共振成像方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁共振成像方法和装置，更具体的说，该设备可以消除因切片倾斜度而引起的核磁共振信号的衰减。
图1表示的是采用常规回旋回波方式来产生脉冲序列SQ’的一个例子。
如图1(a)所示，首先，一个用于激发所期望切片的90°射频脉冲R被用来完成有效的激励；接着采用激发同一切片的180°射频脉冲P来倒转该切片；其次，可观察到一个如图1(b)所示的回旋回波信号E51。
如图1(c)所示当应用上述的90°射频脉冲R和180°射频脉冲P时，在沿切片厚度方向上磁场强度相对于位置以一个倾角G1的斜率变化的地方，增加切片梯度Bg1。
如图示2(a)所示，上述90°射频脉冲R的包络图A具有用点划线表示的近似于理想矩形波的形状；另一方面，上述180°射频脉冲P的包络图Ap51具有用点划线表示的双肩圆弧的非理想矩形波的形状，顺便说一下，每一个包络图的半功率宽度被设为激励宽度τ。
因此，如图2(b)所示，切片包络图F’是由上述的包络图Ar和上述的包络图Ap51共同作用决定的。其形状是一个双肩倾斜的圆弧形，由此便形成了所谓的“切片倾斜度”。
然而，如果上述切片倾斜度增大，则在包络图和在用点划线所表示理想矩形之间的阴影区U部分将出现无核磁共振信号被捕获的问题，从而导致磁共振成像质量的衰退。
本发明的目的是提供一种磁共振成像方法和装置，用于消除因切片倾斜度而引起的核磁共振信号的衰减。
第一方面，本发明提出了一种磁共振成像的方法，就是在通过采用90°射频脉冲作用于样本以后，再采用180°射频脉冲作用于样本，其特征在于180°射频脉冲的激励宽度要比90°射频脉冲的激励宽度更宽。
根据上述磁共振成像方法，由于180°射频脉冲的激励宽度要比90°射频脉冲的激励宽度更宽，所以180°射频脉冲的包络图宽度在切片径向厚度上将增大。
由此便可能使切片包络图不落入切片倾斜度区域中，从而阻止发生磁共振成像信号质量的衰减。
由于切片包络图的切片厚度受到90°射频脉冲包络的限制，因此切片厚度将不能过度的扩大。
第二方面，本发明提出了一种具有上述所描述构型的磁共振成像方法，其特征在于，在切片厚度方向的位置上，采用180°射频脉冲时的梯度磁场倾角要比采用90°射频脉冲时的梯度磁场倾角小，从而使激励宽度增大。
根据第二方面中磁共振成像的方法，因为采用180°射频脉冲时的梯度磁场倾角比较小，所以不需要改变180°射频脉冲，就可以通过操作梯度磁场的倾角来使激励宽度增大，这一点在射频脉冲频率分量带宽扩展受到限制的情况下特别有用。
第三方面，本发明提出了一种具有上述所描述构型的磁共振成像方法，其特征在于，在时间轴上通过减小180°射频脉冲的宽度便可增大激励的宽度。
根据上述第三方面的磁共振成像的方法，在关于切片厚度方向的位置上，甚至采用180°射频脉冲的梯度磁场的倾角等于90°射频脉冲的倾角时，激励宽度仍能扩大，因为在时间轴上，通过减小180°射频脉冲宽度可以扩大激励宽度，从而使频率分量带宽变得更宽。将此方法与减少180°射频脉冲梯度磁场倾角使其不同于90°射频脉冲梯度磁场的方法相结合，就可使梯度磁场的控制更容易、更精确。
第四方面，本发明提出了一种上述所描述构造的磁共振成像方法。其特征在于，在连续采用多个180°射频脉冲实现多切片成像的情况下，180°射频脉冲的激励宽度比90°射频脉冲的激励宽度更宽，不小于0.4倍但不大于0.6倍的切片间隔。
根据第四方面中磁共振成像的方法，因为180°射频脉冲的激励宽度扩展的下限是0.4倍的切片间隔，所以激励宽度的扩展能被成功的完成，以至使核磁共振信号强度得以改善。此外，当180°射频脉冲的激励宽度扩展的上限是0.6倍的切片间隔时，在相邻切片包络之间的干涉能被减小。
因此，甚至在实现多切片成像的情况下，通过限制切片倾斜度的发生，能防止核磁共振信号衰减。
第五方面，本发明提出了一种上述所描述构造的磁共振成像方法。其特征在于，首先采用在脉冲序列以外的反相脉冲，其激励宽度要比90°射频脉冲的激励宽度更宽。
根据第五方面中磁共振成像的方法，甚至在序列的开始时采用反相复原方式的脉冲序列的条件下，反相脉冲使核磁矢量方向反转180°，通过限制切片倾斜度的发生来防止核磁共振信号的衰减。
第六方面，本发明提出了一种上述所描述构造的磁共振成像方法，其特征在于，扩展180°射频脉冲的激励宽度，以便使所有被90°射频脉冲激发的部分被180°射频脉冲所激发。
根据第六方面中磁共振成像的方式，可以得到最好的SNR信号。
第七方面，本发明提供了一种磁共振成像装置，它提供了一个梯度磁场生成单元以产生梯度磁场；一个射频脉冲发射单元以发射射频脉冲；一个核磁共振信号接收单元以接收核磁共振信号；其特征在于，还提供了一个激励宽度校正单元以使180°射频脉冲的激励宽度宽于90°射频脉冲的激励宽度。
在第七方面中所述的磁共振成像装置可以正确地实施第一方面中所述的磁共振成像方法。
第八方面，本发明提供了一种具有上述所描述构造的磁共振成像装置，其特征在于，激励宽度校正单元控制磁场梯度生成单元的操作，使得在切片厚度方向的位置上，采用180°射频脉冲时的梯度磁场的倾角远小于采用90°射频脉冲时的倾角。
在第八方面中所述的磁共振成像装置可以正确地实施第二方面中所述的磁共振成像方法。
第九方面，本发明提供了一种具有上述所描述构造的磁共振成像装置，其特征在于，上述激励宽度校正单元控制射频脉冲发射单元的操作，使得在时间轴方向上减小了180°射频脉冲的宽度。
在第九方面中所述的磁共振成像装置可以正确地实施第三方面中所述的磁共振成像方法。
第十方面，本发明提供了一种具有上述所描述构造的磁共振成像装置，其特征在于，在通过接连采用多个180°射频脉冲，完成多切片成像的条件下，激励宽度校正单元使180°射频脉冲具有比90°射频脉冲的激励宽度要宽不小于0.4倍但不大于0.6倍切片间隔的的激励宽度。
在第十方面中所述的磁共振成像装置可以正确地实施第四方面中所述的磁共振成像方法。
第十一方面，本发明提供了一种具有上述所描述构造的磁共振成像装置，其特征在于，上述的激励宽度校正单元使首先采用在脉冲序列以外的反相脉冲的激励宽度要比90°射频脉冲的激励宽度更宽。
在第十一方面中所述的磁共振成像装置可以正确地实施第五方面中所述的磁共振成像方法。
第十二方面，本发明提供了一种具有上述所描述构造的磁共振成像装置，其特征在于，上述激励宽度校正单元扩展了180°射频脉冲的激励宽度，以便使90°射频脉冲激发的所有部分都能受到180°射频脉冲的激发。
在第十二方面中所述的磁共振成像装置可以正确地实施第六方面中所述的磁共振成像方法。
因此，根据本发明中所述磁共振成像方法及其装置是通过在激发出一个具有规定激励宽度的90°射频脉冲后，再激发出一个具有更宽范围激励宽度的180°射频脉冲，从而使切片包络图更近似于理想矩形，由此便可产生高质量的磁共振图像。
下面将结合附图对本发明中的优选实施例进行描述，从中可看出本发明还具有其他优点。
图1表示的是现有的回旋回波信号方式中所采用的脉冲序列。
图2是由图1所示的脉冲序列产生切片倾斜度的原理示意图。
图3是本发明所述实施例中磁共振成像装置的方框图。
图4是由图3中所示的磁共振成像装置100采用回旋回波信号方式所产生的脉冲序列示意图。
图5是图4所示脉冲序列的射频脉冲的包络图和切片包络图。
图6表示的是实施单切片成像时信号强度变化的特性图。
图7表示的实施单切片成像时次SNR变化的特性图。
图8表示的是在如图3所示的磁共振成像装置进行多切片成像时所采用的脉冲序列SQ1。
图9表示的是实施多切片成像时信号强度变化的特性图。
图10是在本发明的另一个实施例中运用反相复原方式的脉冲序列的示意图。
图11是在本发明的另一个实施例中采用回旋回波信号方式的脉冲序列的示意图。
下文将结合附图通过实施例对本发明进行详细描述。
图3表示的是本发明所述一个实例中的磁共振成像设备的方框图。
磁共振成像设备100包含一个磁组件1，该磁组件1具有一个中空部分(腔体)用以输入样本。围绕着中空部分还有一个永磁体1P，用以产生对样本有一定强度HO的静态磁场；梯度磁场线圈1g对切片梯度轴、相位梯度轴和读取梯度轴施加梯度脉冲；发送线圈1t用以发射射频脉冲来激发样本内原子核的自旋；一个接收线圈1r用以检测来自样本的核磁共振信号。梯度磁场线圈1g、发送线圈1t和接收线圈1r分别与梯度磁场驱动电路3、射频功率放大器4、前置放大器5相连接。
顺便要提一下的是，可以用超导磁体或一般导性磁体来代替永磁体，那样将更便于使用。
一个序列存储电路8与指令计算机7相连接，按照该序列存储中存储的序列来使梯度磁场驱动电路3工作，使磁组件1中梯度磁场线圈1g产生梯度脉冲。序列存储电路8还操作门调制电路9，使射频振荡电路10输出的载波信号调制成具有特定时间和包络形状的脉冲信号。该脉冲信号作为射频脉冲输入射频功率放大器4，放大功率后输入磁组件1中发射线圈1t，以激发一个所期望的切片区域。
前置放大器5对磁组件1中接收线圈1r所接收的核磁共振信号进行放大，并将其输入到相位检测器12。相位检测器12以射频振荡电路10输出的载波信号为参考，对核磁共振信号进行相位检测，并将检测的信号输入模拟/数字转换器11。模拟/数字转换器11将模拟的核磁共振信号转换为数字信号，并输入计算机7。
计算机7从模拟数字转换器11读取数据，并进行图象重建以产生所需滑动区域的图象。由显示设备6显示图象。计算机7还负责全面控制，包括从操作控制台13接收信息等。
图4表示的是由图3中所示的磁共振成像装置100采用回旋回波信号方式所产生的脉冲序列SQ示意图。
如图4(a)所示，首先采用90°射频脉冲R激发所期望的切片来产生激励，接着采用180°射频脉冲P激发上述切片以反转此激励，然后，如图4(b)所示，观察到一个回旋回波信号E。
如图4(c)所示，当上述90°射频脉冲R被采用时，在切片厚度方向的位置上，磁场强度以倾角G1的斜率变化，切片梯度Bg1随之增加。或者说当采用180°射频脉冲P时，在切片厚度方向的位置上，磁场强度以倾角G2(G2＜G1)变化，切片梯度Bg2随之增加。
如图5(a)所示，在切片厚度方向上，180°射频脉冲P的包络图Ap1比常规脉冲序列SQ’(参看图2)要宽。因此，激励宽度τ1比包络图Ap51的激励宽度τ要宽一个附加激励宽度Sp。
因此，如图5(b)所示，阻止切片包络图F落入切片倾斜度区域是可能的，从而便可防止回旋回波信号E在强度上发生衰减。另外，切片包络F的切片厚度SL由于被上述的包络图Ap1所限制，所以不能过度扩大。
图6表示的是采用图4中所示的脉冲序列SQ进行单切片成像时，与[附加激励宽度Sp/切片厚度SL]有关的回旋回波信号E(附加激励宽度Sp为0时，以信号强度百分比做参考)的强度变化的特性图。图7是与[Sp/SL]有关的次SNR(在观察到回旋回波信号E两次以后，SNR可从它的分布和信号强度中捕获)变化特性图，切片厚度SL是5[mm]。响应时间TE是最小(当没有回波分量时TE可以被设置为最小)，重复时间TR是500ms。
上述信号强度及次SNR随Sp/SL的增加而变大。
图8是采用图3所示的磁共振成像装置100进行多切片成像时，脉冲序列SQ1的组成图。
在序列开始的位置，采用90°射频脉冲以后，又采用了多个180°射频脉冲P1,P2,P3,…，接着出现了响应信号E1,E2,E3,…。
在采用90°射频脉冲R的时候，在切片厚度方向的位置上，磁场强度以倾角E1的斜率变化，切片梯度Bg1随之增加，或者当采用180°射频脉冲P1,P2,P3,…时，在切片厚度方向的位置上，磁场强度以倾角G2(G2＜G1)变化，切片梯度Bg2随之增加。另外，为了改变切片位置，需要针对每个180°射频脉冲P1,P2,P3,…的响应轻微改变切片梯度Bg2的D.C.分量。
图9是由图8所示的脉冲序列SQ1进行多切片成像时，响应信号在强度上的变化与[附加激励宽度Sp/切片厚度SL]有关的特性图。切片厚度设为5[mm]，切片间隔为5[mm]，响应时间TE为最小，重复时间TR为500ms。
当上述[Sp/SL]不小于0.4倍但不大于0.6倍的切片间隔时，上述信号强度可被更好地改善(当SP=0时，10％较好，超过10％更好)。因此，当上述的[Sp/SL]小于0.4时，180°射频脉冲P1,P2,P3,…的包络的扩展宽度量相对较小，不足以防止切片倾斜度，或者当上述的[Sp/SL]大于0.6时，在每个切片包络的波纹分量的影响下，将产生邻接切片包络间的干涉。
就对磁共振成像装置100的描述来说，由于切片倾斜度所引起的回旋回波信号衰减可被阻止，使高质量磁共振图像的产生和显示成为可能。另外，上述磁共振成像装置100经过以下修改可以更好。
(1)同样，在采用90°射频脉冲之后，可连续采用多个180°射频脉冲；同时，通过在相位编码轴方向上，梯度磁场对每个响应信号起变化的快速回旋回波信号(FSE)方式就可产生所需脉冲序列，正是通过扩展180°射频脉冲的激励宽度来实施本发明的。在这个例子中，对第一个180°射频脉冲之后所立刻观察到的首个回旋回波信号来说，因为它是回旋回波，扩展180°射频脉冲的激励宽度，可使信号强度性能的改善得以实现；相对照的，对于第二个和接下来的响应信号来说，由于它们激发了回波分量，所以信号强度在某些方面性能的改善较差。引用量化的例子，大约改善后信号强度的10％是由第一个回旋回波信号实现的，仅有大约改善后信号强度的5％是由第三个回旋回波信号实现的。
(2)如图10所示，即使在采用脉冲序列SQ2中的反相脉冲Pa时，切片梯度的倾角G2小于采用90°射频脉冲R时的切片梯度的倾角G1的情况下，采用反相恢复方式的脉冲序列也可应用于本发明。
(3)另外，尽管采用反向脉冲Pa时的切片梯度的倾角G2小于采用90°射频脉冲R(见图4)时的切片梯度的倾角G1，但如图11中的脉冲序列SQ3所示，相当于180°射频脉冲P的半功率宽度的180°射频脉冲P11被减小到1/k倍(k＞1)，而幅度扩大为k倍，其可被很好的应用。这使上述180°射频脉冲P11的频率分量被扩展为宽带，180°射频脉冲P11的激励宽度被扩大。
在不背离本发明的精神和范围的情况下，本发明可以存在许多不同的实施例。应当理解为本发明不仅仅局限于本文所具体描述的实施例，而应当由所附的权利要求书来确定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种磁共振成像方法，包括以下步骤采用90°射频脉冲作用于样本，接着采用180°射频脉冲作用于上述样本，使180°射频脉冲的激励宽度比90°射频脉冲的激励宽度更宽。
2.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于在切片厚度方向的位置上，采用180°射频脉冲时的梯度磁场的倾角要比采用90°射频脉冲时的梯度磁场的倾角小，从而使激励宽度增大。
3.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于通过在时间轴方向上减小180°射频脉冲的宽度来使激励宽度增大。
4.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于在连续采用多个180°射频脉冲来进行多切片成像的情况下，180°射频脉冲的激励宽度比90°射频脉冲的激励宽度更宽，不小于0.4倍但不大于0.6倍的切片间隔。
5.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于在脉冲序列外，首先采用的反向脉冲激励宽度要比90°射频脉冲激励宽度更宽。
6.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于增大180°射频脉冲的激励宽度，以便使采用90°射频脉冲激发的整个部分也能由180°射频脉冲来激发。
7.一种磁共振成像装置，包括-梯度磁场生成单元，用以产生梯度磁场-射频脉冲发射单元，用以发射射频脉冲；-核磁共振信号接收单元，用以接收核磁共振信号；其特征在于，设置激励宽度校正单元，以使180°射频脉冲的激励宽度比90°射频脉冲的激励宽度更宽。
8.如权利要求7所述的磁共振成像装置，其特征在于所述激励宽度校正单元用于控制梯度磁场生成单元的工作，以使在切片厚度方向的位置上，采用180°射频脉冲时的梯度磁场的倾角小于采用90°射频脉冲时梯度磁场的倾角。
9.如权利要求7所述的磁共振成像装置，其特征在于所述激励宽度校正单元用于控制射频脉冲发射单元，以减小在时间轴方向上180°射频脉冲的宽度。
10.如权利要求7所述的磁共振成像装置，其特征在于在连续采用多个180°射频脉冲的基础上进行多切片成像时，所述激励宽度校正单元使180°射频脉冲的激励宽度比90°射频脉冲的激励宽度要宽，不小于0.4倍但不大于0.6倍的切片间隔。
11.如权利要求7所述的磁共振成像装置，其特征在于所述激励宽度校正单元使在脉冲序列以外首先采用反向脉冲的激励宽度比90°射频脉冲的激励宽度更宽。
12.如权利要求7所述的磁共振成像装置，其特征在于所述激励宽度校正单元增大了180°射频脉冲的激励宽度，以使采用90°射频脉冲激发的所有部分均由180°射频脉冲来激发。
全文摘要
为了防止由切片斜倾度而引起核磁共振信号衰减,在应用回旋回波方式的脉冲序列时,采用180°射频脉冲P时的切片梯度的倾角G2要比采用90°射频脉冲R时的切片梯度的倾角G1小。
文档编号G01R33/48GK1313067SQ01117318
公开日2001年9月19日 申请日期2001年3月10日 优先权日2000年3月10日
发明者山崎亚纪, 池崎吉和 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司