专利名称：0阶相位检测方法和mri系统的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种0阶相位检测方法和一种磁共振成像(MRI)系统。具体而言，本发明涉及能够正确地检测MR信号0阶相位的一种0阶相位检测方法和MRI系统。
图5画出了用于多次拍摄扩散增强回波平面成像(EPI)方法的成像脉冲序列的一个实例。
在这个成像脉冲序列中，采用了一个激励脉冲RF90和一个切片选择磁场梯度SG90。然后，采用一个运动检测梯度(MPG)脉冲MPG。按下来采用一个反相RF脉冲RF180和一个反相切片选择磁场梯度SG180。然后采用一个MPG脉冲MPG。在那以后，采用一个相位编码磁场梯度pdn。连续地采用极性交替变化的数据捕获读出磁场梯度的脉冲r1～rm。除此以外，在读出极性相反的磁场梯度的时候采用相位编码磁场梯度的脉冲p2～pM。在按顺序重新聚焦的时候对第一个到第M个回波e1到eM进行采样，在这些回波e1～eM的基础之上获得成像数据项F(n，1)～F(n，M)。通过改变相位编码磁场梯度pdn的幅度，将这些脉冲重复n次(其中n＝1～N)。这样就获得k空间里要记录的成像数据项F(1，1)～F(N，M)。这一成像技术叫做N次拍摄M回波技术。除此以外，按顺序分配给时间上按顺序排列的这些照片的编号叫做照片编号。更进一步，按顺序分配给回波的编号，在响应某个照片返回以后按时间顺序重新聚焦，将被叫做回波编号。
图6说明一些轨迹，沿着这些轨迹获得k空间里的成像数据项F(1，1)～F(N，M)。在这里，N等于4，M等于4。
假设k空间KS在相位编码轴的方向上被划分成第一到第N×M(在图6中是第16)行。在这种情况下，采用相位编码磁场梯度pdn的脉冲p2～pM，从而在响应第n个照片返回的第m个回波的基础之上获得第(n+(m-1)N)行记录的成像数据F(n，M)。
这种回波平面成像(EPI)方法对相位误差非常敏感。因此需要检测MR信号的相位，并且对相位进行校正。
图7画出了相位检测脉冲序列的一个实例。
这个相位检测脉冲序列与图5所示成像脉冲序列的不同之处在于去掉了相位编码磁场梯度。
在按顺序重新聚焦的第一个相位检测回波E1到第M个相位检测回波EM的基础之上，获得第一个相位检测数据D_1到第M个相位检测数据D_M。
此后，对第m个相位检测数据D_m进行傅里叶变换，计算出复矢量Z(n)。在这里，1≤m≤M，并且1≤n≤M。
然后，按照如下公式计算第m个相位检测数据D_m表示的一阶相位φ1_mφ1_m=arg{Σn=1N-1(Z(n+1)Z(n))}---(1)]]>其中{}表示提取复数相位的函数。按照以下表达式修正一阶相位Zcorl(n)＝Z(n)·exp{-i·φ1_m·(n-1)} (2)在这里{}表示一个指数函数。
然后按照以下公式计算第m个相位检测数据D_m表示的一个0阶相位φ0_mφ0_m=arg{Σn=1N(Zcor1(n))}---(3)]]>在成像数据修正和其它各种处理中采用一阶相位φ1_m和0阶相位φ0_m。
更进一步，按照如下表达式计算第m个相位检测数据D_m表示的0阶相位φ0_m与第(m+1)个相位检测数据D_m+1表示的0阶相位φ0_m+1之间的0阶相位差Δφ0_mΔφ0_m＝φ0_m+1-φ0_m (5)这个0阶相位差Δφ0_m也被用于各种处理。
图8说明复矢量Z(n)、Zcor1(n)和Zcor(n)的相位。
通过修正一阶相位和0阶相位，可以消除第一到第M个相位检测数据项D_1～D_M的相位误差带来的不利影响。
只要使用表达式(3)提供的0阶相位φ0_m以及表达式(1)表示的一阶相位φ1_m来修正一阶相位和0阶相位，就不会发生任何问题。
但是，当表达式(3)给出的0阶相位φ0_m只是被用作进行修正之类的时候，会发生修正结果不正确的问题。这是因为表达式(3)提供的0阶相位φ0_m就是第一个采样点的复矢量Z(1)的相位，但是一点也不能代表第一个到第N个采样点的复矢量Z(1)到Z(N)的0阶相位中的任何一个。
除此以外，根据这个回波平面成像(EPI)方法或者梯度和旋转回波(GRASE)方法，读出来用来获得第m个相位检测数据的磁场梯度脉冲的极性与读出来用来获得第(m+1)个相位检测数据D_m+1的磁场梯度脉冲的极性相反。在这种情况下，如图9所示，按照表达式(5)计算出来的0阶相位差Δφ0_m不代表正确的0阶相位差。参考图9，“读出的正极性的磁场梯度脉冲”指的是编号为奇数的读出的磁场梯度脉冲r1，r3等等，如图7所示。“读出的负极性的磁场梯度脉冲”指的是编号为偶数的读出的磁场梯度脉冲r2，r4等等，如图7所示。
发明简述因此，本发明的第一个目的是提供一种0阶相位检测方法以及能够检测0阶相位的磁共振成像(MRI)系统，它在第一个到第N个采样点能够正确地代表复矢量Z(1)～Z(N)的0阶相位。
本发明的第二个目的是提供一种0阶相位检测方法和能够计算正确的0阶相位差的磁共振成像(MRI)系统，即使是读出的磁场梯度相对于连续的相位检测回波极性发生了翻转。
根据本发明的第一个方面，提供一种0阶相位检测方法，用于检测0阶相位φ0。在这里，在相位检测回波的基础之上获得相位检测数据，这里的相位检测回波不象成像脉冲序列一样，按照不包括相位编码磁场梯度脉冲的相位检测脉冲序列重新聚焦。对相位检测数据进行傅里叶变换来计算第n个采样点上的复矢量Z(n)，用如下公式表示Z(n)＝x(n)+i·y(n) (6)按照以下表达式计算复矢量ZsumZsum=Σn=1N{x(n)}+i·Σn=1N{y(n)}---(7)]]>用如下表达式表示的复矢量Zsum检测0阶相位φ0。
φ0＝arg{Zsum} (8)在第一个方面中的0阶相位检测方法里，用第一个到第N个采样点的复矢量Z(1)～Z(N)计算出来的复矢量Zsum被用作MR信号的0阶相位。与第一个采样点上的复矢量Z(1)的相位被用作MR信号的0阶相位的情况相比，就象现有技术中一样，能够检测正确地代表第一到第N个采样点上复矢量Z(1)～Z(N)的0阶相位中任意一个的0阶相位。
根据本发明的第二个方面，在前面提到的0阶相位检测方法中，假设第一个时间段内重新聚焦的相位检测回波基础之上计算出来的复矢量是Zsum_1，在第二个时间段内重新聚焦的相位检测回波的基础之上计算出来的复矢量是Zsum_2，按照如下表达式计算0阶相位差Δφ0Δφ0＝arg{Zsum_1}-arg{Zsum_2) (9)在第二个方面中的0阶相位检测方法中，用第一个相位检测回波基础之上获得的复矢量计算出来的复矢量Zsum的相位arg{Zsum_1}与利用第二个相位检测回波基础之上获得的复矢量计算出来的复矢量Zsum的相位arg{Zsum_2}之间的差被用作MR信号呈现出来的0阶相位差Δφ0。即使是读出来的磁场梯度脉冲相对于第一个相位检测回波与读出的磁场梯度脉冲相对于第二个相位检测回波的相位相反，仍然可以计算出正确的0阶相位差。
根据本发明的第三个方面，在前面提到的0阶相位检测方法中，假设在第一个时间段内重新聚焦的相位检测回波的基础之上计算出来的复矢量是Zsum_1，在第二个时间段内重新聚焦的相位检测回波的基础之上计算出来的复矢量是Zsum_2，就按照如下表达式计算一个0阶相位差Δφ0。
Δφ0＝arg{Zsum_1/Zsum_2} (10)本发明第三个方面中的0阶相位检测方法等价于第二个方面中的0阶相位检测方法，在这里可以计算出正确的0阶相位差。
根据本发明的第四个方面，在前面提到的0阶相位检测方法中，通过翻转读出的磁场梯度的极性，故意利用成像脉冲序列重新聚焦回波。
在第四个方面的0阶相位检测方法中，通过翻转读出的磁场梯度用一个脉冲序列来重新聚焦回波。由于这个脉冲序列对相位误差敏感，因此它能够正确地检测0阶相位和0阶相位差。
根据本发明的第五个方面，在前面提到的0阶相位检测方法中，将成像脉冲序列用于EPI方法或者GRASE方法。
在第五个方面的0阶相位检测方法中，将脉冲序列用于EPI方法或者GRASE方法。由于脉冲序列对相位误差敏感，因此能够正确地检测0阶相位和0阶相位差。
根据本发明的第六个方面，在前面提到的0阶相位检测方法中，在第一个时间段内重新聚焦的相位检测回波以及在第二个时间段内重新聚焦的相位检测回波是连续回波。
在第六个方面的0阶相位检测方法中，由于处理了连续回波，因此读出的磁场梯度的极性翻转。不过，可以正确地检测0阶相位和0阶相位差。
根据本发明的第七个方面，在前面提到的0阶相位检测方法中，在不同于利用成像脉冲序列或者成像数据的扫描的一次参考扫描中利用相位检测脉冲序列获得相位检测数据。
在第七个方面的0阶相位检测方法中，在不同于采用成像脉冲序列的一次扫描的一次参考扫描中获得相位检测数据。获得数据而没有多少时间限制。
根据本发明的第八个方面，在前面提到的0阶相位检测方法中，在按照成像脉冲序列之前按照相位检测脉冲序列应用脉冲。
在第八个方面的0阶相位检测方法中，在按照成像脉冲序列之前按照相位检测脉冲序列利用脉冲。因此，利用相位检测脉冲序列检测到的0阶相位和0阶相位差可以在利用成像脉冲序列进行的数据捕获过程中使用。
根据本发明的第九个方面，提供了一种磁共振成像(MRI)系统，主要包括一个射频(RF)脉冲发射装置，一个梯度脉冲提供装置，一个MR信号接收装置，一个相位检测数据获得装置，一个傅里叶变换装置，以及一个0阶相位计算装置。这个相位检测数据获得装置控制RF脉冲发射装置，梯度脉冲应用装置，以及MR信号接收装置。这个相位检测数据获得装置在利用脉冲序列收到的相位检测回波的基础之上获得相位检测数据，这个脉冲序列不象成像脉冲包括一个相位编码磁场梯度一样。傅里叶变换装置对相位检测数据进行傅里叶变换来计算一个复矢量。假设第n个采样点的复矢量Z(n)表示为Z(n)＝x(n)+i·y(n) (6)按照以下表达式计算复矢量ZsumZsum=Σn=1N{x(n)}+i·Σn=1N{y(n)}---(7)]]>用下式表示的复矢量Zsum检测0阶相位φ0φ0＝arg{Zsum}(8)在第九个方面的MRI系统中，采用第一个方面中的0阶相位检测方法。
根据本发明的第十个方面，前面提到的MRI系统还包括一个0阶相位差计算装置。假设利用第一个时间段内重新聚焦的相位检测回波计算出来一个复矢量Zsum_1，利用第二个时间段内重新聚焦的相位检测器计算出来的一个复矢量是Zsum_2，这个0阶相位差计算装置按照如下公式计算一个0阶相位差Δφ0Δφ0＝arg{Zsum_1}-arg{Zsum_2}(9)在第十个方面的MRI系统中，采用第二个方面的0阶相位检测方法。
根据本发明的第十一个方面，前面提到的MRI系统还包括一个0阶相位差计算装置。假设利用第一个时间段内重新聚焦的相位差回波计算出来的一个复矢量是Zsum_1，利用第二个时间段内重新聚焦的相位检测回波计算出来的复矢量是Zsum_2，那么这个0阶相位差计算装置按照如下公式计算0阶相位差Δφ0Δφ0＝arg{Zsum_1/Zsum_2} (10)在第十一个方面中的MRI系统里，最好采用第三个方面中的0阶相位检测方法。
根据本发明的第十二个方面，在前面提到的MRI系统里，通过翻转读出的磁场梯度的极性将成像脉冲序列用来进行重新聚焦。
在本发明第十二个方面的MRI系统中，最好是采用第四个方面中的0阶相位检测方法。
根据本发明的第十三个实施方案，在前面提到的MRI系统中，将成像脉冲序列用于EPI或者GRASE方法。
在第十三个方面中的MRI系统里，最好是采用第五个方面中的0阶相位检测方法。
根据本发明的第十四个方面，在前面提到的MRI系统里，在第一个时间段内重新聚焦的相位检测回波以及在第二个时间段内重新聚焦的相位检测回波都是连续回波。
在第十四个方面中的MRI系统里，最好是采用第六个方面中的0阶相位检测方法。
根据本发明的第十五个方面，在前面提到的MRI系统里，在不同于利用成像脉冲序列获得成像数据的一次扫描的一次参考扫描中利用相位检测脉冲序列获得相位检测数据。
在第十五个方面中的MRI系统里，最好是采用第七个方面中的0阶相位检测方法。
根据本发明的第十六个方面，在前面提到的MRI系统里，在按照成像脉冲序列之前按照相位检测脉冲序列使用脉冲。
在第十六个方面中的MRI系统里，最好是采用第八个方面中的0阶相位检测方法。
按照这个0阶相位检测方法和采用本发明的MRI系统，利用所有采样点上从MR信号的傅里叶变换获得的复矢量计算出来的复矢量的相位被用作0阶相位。与采用第一个采样点的复矢量的相位用作0阶相位的现有技术相比，检测出来的0阶相位能够正确地代表MR信号的0阶相位。
从下面对本发明优选实施方案的详细描述，同时参考附图，能够获得对本发明的目的和优点更好的了解。
附图描述
图1是本发明一个实施方案中MRI系统的一个框图。
图2说明一个相位检测脉冲序列。
图3是描述本发明的实施方案的0阶相位检测方法的一个流程图。
图4是说明与本发明有关的0阶相位和0阶相位差的一个概念图。
图5说明用于多次拍摄扩散增强EPI方法的一个成像脉冲序列。
图6是说明沿着它获得成像数据的轨迹的一个概念图。
图7说明一个相位检测脉冲序列。
图8是传统一阶相位修正和0阶相位修正的一个示意图。
图9是说明传统0阶相位和0阶相位差的一个概念图。
发明详述下面将参考附图所说明的实施方案描述本发明。
图1是本发明一个实施方案中磁共振成像(MRI)系统的一个框图。
在MRI系统100中，磁铁装置1有一个洞，将物体插入其中。永久磁铁1p、梯度线圈1g、发射器线圈1t和接收器线圈1r放置在这个洞的周围。永久磁铁1p给物体施加一个恒定的主磁场。梯度线圈1g包括x轴、y轴和z轴线圈(按照线圈是如何组合的来确定切片选择轴、读出轴和相位编码轴)，产生磁场梯度。发射器线圈1t发射一个射频(RF)脉冲，利用它来激励物体中原子核旋转。接收器线圈1r接收在物体中产生的MR信号。这个梯度线圈1g、发射器线圈1t和接收器线圈1r分别与磁场梯度驱动电路3、射频(RF)功率放大器4和前端放大器5连接。顺便说一说，可以用一个超导磁铁来替换永久磁铁1p。
计算机7产生一个脉冲序列，将它交给一个序列存储器电路8。
序列存储器电路8保存一个脉冲序列。磁场梯度驱动电路3按照这个脉冲序列进行工作。包括在磁铁装置1中的梯度线圈1g产生磁场梯度。此外，栅极调制电路9将射频(RF)振荡器电路10的载波输出信号调制成一个脉动信号，它具有预先确定的时序和预先确定的包络，并且将这个脉动信号作为RF脉冲提供给RF功率放大器4。这个RF功率放大器4放大这些RF脉冲，并且将得到的脉冲提供给磁铁装置1中包括的发射器线圈1t。
前端放大器5放大磁铁装置1中包括的接收器线圈1r收到的MR信号，将得到的信号传递给相位检测器12。相位检测器12将RF振荡器电路10的载波输出信号用作参考信号来检测MR信号的相位，将这个MR信号传递给模数(A/D)转换器11。这个模数转换器11将模拟MR信号转换成数字信号，并且将数字信号传递给计算机7。
计算机读取模数转换器11产生的数字信号，进行相位检测、相位校正和图像重建，产生一幅图像。将图像显示在显示器6上。
除此以外，计算机7接收输入操作员控制台13的信息，负责全面控制。
图2说明本发明的实施方案中采用的相位检测脉冲序列。
这个相位检测脉冲序列不包括相位编码磁场梯度，不象图5所示多次拍摄扩散增强EPI方法的成像脉冲序列。
具体而言，采用一个激励脉冲RF90和一个切片选择磁场梯度SG90，然后采用一个运动检测梯度(MPG)脉冲MPG。在那以后，采用一个反相射频脉冲RF180和一个反相切片选择磁场梯度SG180，接下来采用另外一个MPG脉冲MPG。然后，连续采用极性交替翻转的数据捕获读出磁场梯度的脉冲r1～rM，但是不采用任何相位编码磁场梯度的脉冲。在按顺序重新聚焦的第一个到第M个脉冲检测回波E1～EM的基础之上获得第一个到第M个相位检测数据项D_1～D_M。
将相位检测脉冲序列用作一次参考扫描。完成参考扫描以后，按照成像脉冲序列进行一次扫描，以便获得成像数据。
图3是描述本发明中采用的0阶相位检测方法的一个流程图。
在步骤S1中，将回波数计数器m初始化成1。
在步骤S2中，在读出轴的方向上对第m个相位检测数据D_m进行傅里叶变换，以便获得一个复矢量Z(n)_m。在这里，n表示采样点数量，并且满足1≤n≤N。
在步骤S3中，第n个采样点上的复矢量Z(n)_m被表示为Z(n)_m＝x(n)_m+i·y(n)_m (6’)按照如下公式计算复矢量Zsum_mZsum_m=Σn=1N{x(n)_m}+i·Σn=1N{y(n)_m}---(7')]]>在步骤S4中，利用复矢量Zsum_m检测出如下表达式表示的0阶相位φ0_mφ0_m＝arg{Zsum_m} (8’)在步骤S5中，将回波数计数器增加1。
在步骤S6中，如果计数器的值m等于2，就返回步骤S2。如果计数器的值等于或者大于3，就进入步骤S7。
在步骤S7中，按照如下公式计算0阶相位差Δφ0_m-2Δφ0_m-2＝arg{Zsum_m-2}-arg{Zsum_m-1}(9’)在步骤S8中，如果计数器的值m在3～M之间，就返回步骤S2。如果计数器的值m等于M+1，就结束这一处理。
顺便提一句，在步骤S7中，可以按照如下公式计算0阶相位差Δφ0_m-2Δφ0_m-2＝arg{Zsum_m-1/Zsum_m-2} (10’)如图4所示，检测出来的0阶相位φ0代表所有采样点上复矢量的0阶相位中的任何一个。因此，即使要采用的读出的磁场梯度相对于连续的相位检测回波翻转极性，检测出来的0阶相位差Δφ0也是正确的。因此，成像数据的校正以及采用0阶相位差Δφ0的其它各种处理都能够得到正确的数据。
可以构成与本发明大不相同的实施方案，而不会偏离本发明的实质和范围。应当明白，本发明不限于这个说明书中描述的具体实施方案。
权利要求
1.用于检测0阶相位φ0的一种0阶相位检测方法，其中将按照一个相位检测脉冲序列重新聚焦的相位检测回波的基础之上获得的相位检测数据，它不包括不象成像脉冲序列的相位编码磁场梯度，进行傅里叶变换，以计算第n个采样点上的复矢量Z(n)，假设将第n个采样点上的复矢量Z(n)表示为Z(n)＝x(n)+i·y(n)按照以下表达式计算复矢量Zsum；和Zsum=Σn=1N{x(n)}+i]]>用如下表达式表示的复矢量Zsum检测0阶相位φ0。φ0＝arg{Zsum}
2.权利要求1的0阶相位检测方法，其中假设在第一个时间段重新聚焦的相位检测回波的基础之上计算出来的复矢量是Zsum_1，在第二个时间段内重新聚焦的相位检测回波的基础之上计算出来的复矢量是Zsum_2，按照以下表达式计算0阶相位差Δφ0。Δφ0＝arg{Zsum_1}-arg{Zsum_2}
3.权利要求1的0阶相位检测方法，其中假设在第一个时间段内重新聚焦的相位检测回波的基础之上计算出来的复矢量是Zsum_1，在第二个时间段内重新聚焦的相位检测回波的基础之上计算出来的复矢量是Zsum_2，按照以下表达式计算0阶相位差Δφ0。Δφ0＝arg{Zsum_1/Zsum_2}
4.权利要求1的0阶相位检测方法，其中的成像脉冲序列用于通过翻转读出磁场梯度的极性重新聚焦回波。
5.权利要求1的0阶相位检测方法，其中的成像脉冲序列用于回波平面成像(EPI)方法或者梯度和旋转回波(GRASE)成像方法。
6.权利要求1的0阶相位检测方法，其中在第一个时间段内重新聚焦的相位检测回波以及在第二个时间段内重新聚焦的相位检测回波是连续回波。
7.权利要求1的0阶相位检测方法，其中的相位检测数据是在不同于利用成像脉冲序列获得成像数据的扫描的一次参考扫描中利用相位检测脉冲序列获得的。
8.权利要求1的0阶相位检测方法，其中的脉冲是在按照成像脉冲序列之前按照相位检测脉冲序列应用的。
9.一种磁共振成像(MRI)系统，包括一个射频(RF)脉冲发射装置，一个梯度脉冲施加装置；一个MR信号接收装置，一个相位检测数据获得装置，用于控制所述RF脉冲发射装置，梯度脉冲施加装置，和MR信号接收装置，同时用于在不包括不象成像脉冲序列的相位编码磁场梯度的相位检测脉冲序列收到的相位检测回波的基础之上获得相位检测数据；一个傅里叶变换装置，用于对相位检测数据进行傅里叶变换，计算一个复矢量；和一个0阶相位计算装置，用于将第n个采样点的复矢量Z(n)表示为Z(n)＝x(n)+i·y(n)按照以下表达式计算复矢量Zsum，和Zsum=Σn=1N{x(n)}+i·Σn=1N{y(n)}]]>利用以下复矢量Zsum检测0阶相位φ0。φ0＝arg{Zsum}
10.权利要求9的MRI系统，还包括一个0阶相位差计算装置，它假设在第一个时间段内重新聚焦的相位检测回波的基础之上计算出来的复矢量是Zsum_1，在第二个时间段内重新聚焦的相位检测回波的基础之上计算出来的复矢量是Zsum_2，按照以下表达式计算一个0阶相位差Δφ0。Δφ0＝arg{Zsum_1}-arg{Zsum_2}
11.权利要求9的MRI系统，还包括一个0阶相位差计算装置，它假设在第一个时间段内重新聚焦的相位检测回波的基础之上计算出来的复矢量是Zsum_1，在第二个时间段内重新聚焦的相位检测回波的基础之上计算出来的复矢量是Zsum_2，按照以下表达式计算一个0阶相位差Δφ0。Δφ0＝arg{Zsum_1/Zsum_2}
12.权利要求9的MRI系统，其中的成像脉冲序列用于通过翻转读出磁场梯度的极性重新聚焦回波。
13.权利要求9的MRI系统，其中的成像脉冲序列用于回波平面成像(EPI)方法或者梯度和旋转回波(GRASE)成像方法。
14.权利要求9的MRI系统，其中在第一个时间段内重新聚焦的相位检测回波，以及在第二个时间段内重新聚焦的相位检测回波是连续回波。
15.权利要求9的MRI系统，其中的相位检测数据是利用不同于利用成像脉冲序列获得成像数据的扫描的一次参考扫描中利用相位检测脉冲序列获得的。
16.权利要求9的MRI系统，其中的脉冲是在按照成像脉冲序列之前按照相位检测脉冲序列施加的。
全文摘要
本发明的目的是检测正确地代表MR信号0阶相位的0阶相位。将通过傅里叶变换获得的所有采样点上利用复矢量计算出来的复矢量的相位作为0阶相位。
文档编号G01R33/561GK1413555SQ0214705
公开日2003年4月30日 申请日期2002年10月25日 优先权日2001年10月26日
发明者池崎吉和 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司