专利名称:减小傅利叶轭式图示法成象误差的方法
本发明涉及一种方法，用以确定一个物体某部位的核磁共振分布，该物体处于磁场方向为第一方向的一个稳定的、均匀的磁场之中，本方法包括下列步骤a)产生一个高频电磁脉冲，它的磁场方向与稳定的、均匀的磁场方向垂直，以使物体中的核子磁化产生相对于第一磁场方向的进动，这样产生共振信号。
b)然后，在准备周期，至少施加一个梯度磁场，其磁场方向与第一磁场方向相一致。
c)然后，在测量周期内，取一组(n个)信号采样值。
d)然后，经过一个等待周期，重复包括a)、b)和c)项的测量循环，以取得多组(n′)数据，至少对一个梯度磁场的强度在准备周期内积分，在不同的重复次中有不同的值，这是为了取得n个信号的n′组采样值，将数值以矩阵的形式存起来，经过傅利叶变换，就可以确定核子磁化的分布象。
本发明还涉及一种装置，用来确定一个物体某部位的核磁共振分布，装置包括a)产生稳定的、均匀的磁场的设备。
b)产生高频电磁辐射的设备。
c)产生至少两个(第一和第二)梯度磁场的设。其梯度方向互相正交。
d)采样设备。在测量周期内，对a)、b)段所定义设备产生的共振信号进行采样。在采样之前的准备周期内，共振信号被c)段定义设备产生的至少一个梯度磁场所调节。
e)处理设备。用来处理采样设备所取得的信号。
f)控制设备。用来控制至少b)到e)段所定义的设备，以产生、调节采样及处理多个共振信号，在准备周期，对每个共振信号分别进行调节，控制设备给c)段所定义之设备提供控制信号，以调整至少一个梯度磁场的强度和(或)持续时间，对至少一个梯度磁场的强度在持续时间内的积分来说，在经过每个等待周期后是不同的。
在本文中核磁共振分布可理解为核磁场强度分布。流速分布，张弛时间T1，T2分布或者核磁共振频谱分布(核磁共振频谱与位置的关系)，等等。
还有，在本文中，共振信号可理解为，与共振激励的自施核子总数及因而产生的自由感应衰减(FID)信号二者有关。
这样一种方法(也称作傅利叶轭式图解法)及设备见于德国专利申请DE-O S26.11.497。按照这样的方法，被检查的物体要承受一个稳定的、均匀的强磁场Bo，其磁场方向，比如，与直角作标系(X、Y、Z)的Z轴相一致。此稳定磁场Bo引起物体中核自旋的轻微极化，并使核自旋能够产生对磁场Bo方向的进动。在施加Bo磁场之后，最好产生90°高频电磁辐射脉冲(角频率W＝γ.Bo，这里γ为旋磁比，Bo是磁通密度)，以将物体中的自旋核磁化方向旋转90°角。90°脉冲结束以后，核自旋将开始相对磁场方向Bo进动，这样就激励了共振信号(自由感应衰减信号)。利用与磁场Bo方向完全一致的梯度磁场GX，GY，GZ，可以产生一个磁场B＝Bo+GX.X+GY.Y+GZ.Z，其磁通密度是与位置相关的，因为每一个梯度磁场GX，GY和GZ的强度在X，Y和Z方向有各自的梯度。
90°脉冲之后，在tY期间内加磁场Gx，然后，在ty期间内加磁场GY，因而被激励的核自旋的进动按位置相关方式变化。经过这个准备周期(即经过tx+ty)之后，加磁场Gz，在tz期间内Nz个测量时刻采样自由感应衰减信号(实际上是核子的全部磁化之和)。上述测量过程接着重复进行1×m次，在每种情况下使用不同的tx和(或)ty值。这样，得到了(Nz×m×1)个信号采样值，其中包含着X，Y，Z空间中一个物体的某个部位的磁化分布信息。将这1×m被测组的Nz个信号采样值存入存贮器中(在Nz×m×1个存贮单元中)，以后，对自由感应衰减(FID)信号的采样值进行三维傅利叶变换，就可以得到核磁共振的分布象。很明显，也可以用选择的激励，由只在二维空间内的核自旋自由感应衰减(FID)信号，这样，(例如)，FID信号只需产生m次，就可借助二维傅利叶变换得到在选定的二维空间中m×Nz个点的磁化分布象。
用所描述的方法，可以在二维或三维空间中确定核自旋磁通密度分布。用相似的办法，对二维或三维空间中每个象元素确定一个频谱，是可能的(该频谱代表相应象元区域中物质的化学状态)。要作到这一点，比如，在测量周期内不施加梯度磁场，而是在准备周期中施加1，2或者3梯度磁场。用这样的方法，信号采样值可组成2维，3维或者4维矩阵，经过2维，3维或者4维傅利叶变换可转换为位置相关的频谱，其位置相关性是1，2或者3维(例如X，或者X，Y，或者X，Y，Z)。
然而，用上述二维或者三维核磁共振傅利叶轭式图解法得到的核磁共振分布图，包含误差因素，它影响核磁共振(NMR)象中的信息，甚至(部分地)抵消这种信息。对测得的，经过解调的共振信号进行2维或3维傅利叶变换，可以得到核磁共振象，而解调的共振信号中包含频率为f的范围为0≤f≤fmax的低频信号。象误差通常就是由此频率范围内不希望有的信号造成的。第一类误差当象元位于象中心时是很明显的，它有不同的强度，是由偏置电压等因素造成的。另一类误关差是由第二个象叠加在第一象上造成的，当采用所谓自旋回波技术，使用不理想的180°脉冲，就产生这类误差。这类误差被认为是由相关干扰信号引起的。由于这些相关干扰信号，实际上两类信息混在一起了，当然是很烦人的，也是我们所不希望的。取消这些误差的一个途径是，对矩阵中的每个信号采样值进行两次测量，第一次测量与第二次测量期间的共振信号激励相位相反，此两个信号采样相加，以补偿误差，即减小了误差，然而，此法中，一个测量要占用二倍长的时间，因而是不方便的。
本发明的目的是为提供一种方法及装置，用来形成不受误差干扰的核磁共振象(甚至，当采用自旋回波核磁共振技术的情况下)，它所需要的信号采样时间并不比已知的方法与设备所需要的时间长，而对后者，误差的出现是不可避免的。
为了达到这个目的，本发明方法的特点是，在一个接着一个按照梯度磁场强度在准备周期中积分，值次序的测量循环中，这样激励共振信号，以使与接续的行相关联的共振信号之间引入一个附加的相位差角Δφ，由于对矩阵中的各列进行傅利叶变换，这个附加的相位差角被抵消了。
本发明方法的第一种方案的特点是相位差Δφ等于π弧度/秒或者(n′-1).π/n′弧度/秒(n′是行号)。
本发明方法的另一种方案的特点是，当行号n′是偶数时，附加相位差等于π弧度/秒，这是由于，在测量周期中，对接续的行采用交替反相激励共振信号，对矩阵中各列或者偶数行或者奇数行被反相的现时值进行傅利叶变换。
使用所建议的结果可达到在多次测量周期中得到的信号采样值被存贮在以矩阵形式构成的存贮器中，在各接续的测量周期中，对梯度磁场强度在准备周期中积分，该积分值的序列决定了要以引为单位存贮的相应信号采样(n)的行位(行标号)。一个相关干扰信号，例如，检测和采样共振信号所要求的电子线路所产生的偏差信号，对每次信号采样以同样Y别力出现。然而，交替反相激励的共振信号采样值的集合存在矩阵贮存器中，当信号样本是从此矩阵中每隔一行抽取时，则隔行反相以后，对相关干扰信号的影响从一行到另一行得反号。因而，经过对矩阵中各行进行傅利叶变换后，这种影响将只在象矩阵各行的边缘象元中出现，因为干扰信号的符号一行一变，所以将只包括出现在矩阵中的最高频率。作为使用交替激励相法的结果，偏差电压对中心象素元(0频)的影响将移至象的边缘。即实际上减小了干扰影响要注意的是，交替相关干扰信号通过傅利叶变换，转换为大家知道的点扩展函数，此函数的极大值位置被各行中数值的数目所决定。当此数是偶数，点扩展函数的极大值将出现在最高列元素的一侧。所有其他列元素中，点扩展函数(P.S.f.)的值将为零。当一列包含奇数个值，处于该列两侧的最外侧元素将从P.S.f.取得甚大的份额。相邻的元素取得越来越小的份额距最大元素愈远，份额愈小。(列的中心元素为零)。
当使用自旋回波核磁共振技术时，为了产生自旋回波信号，要施加180°激励脉冲。这个180°脉冲使自旋相位移180°。然而，若使用了不理想的180°脉冲，自旋反转也不会是理想的，某些自旋将取与予定的180°旋转相位不同的相位。此外，不希望的自旋也将被加入180°予定的旋转相位，因为180°激励脉冲与90°激励脉冲是相关的。不希望激励的核自旋所产生的信号组分被叠加在所希望的共振信号上，经过傅利叶变换，导致在这样产生的象中，不希望的信息与所希望的信息交织在一起。
按照本发明，进行90°交替反相激励共振信号，信号样本在矩阵中每隔一行反相后，由不正确地激励核自旋产生的相关干扰信号，被傅利叶变换移过多列，移至这样计算的象的边缘。要注意，为了最有效地减小由不理想的180°脉冲造成的象误差，在90°激励脉冲与180°脉冲之间的周期内加入准备好的梯度磁场是更可取的。
根据本发明方法的一个最佳方案，对每个接续的测量循环，梯度磁场在整个准备周期内的积分值等量增加，其特征在于在接续的测量周期中，共振信号被交替反相激励，如此测得的信号采样值每隔一值反相，以对各列中的值进行傅利叶变换。
本发明也可以用来进行三维傅利叶轭式图解。作为确定一个物体在三维区域中的核磁共振分布方法的一种方案，该物体处于一个被激励的、稳定的，均匀的磁场之中。该方案包括下列步骤a)产生一个高频电磁脉冲，以便引起物体内核子的磁化进动，由此产生共振信号。
b)然后，在准备周期中，至少施加第一与第二梯度磁场，它们的梯度方向相互正交。
c)然后，在测量周期内，对共振信号取一组(n个)样本信号。
d)然后，每经一个等待周期，重复包括a)、b)和c)项的测量循环，经多次(m×n′)次重复，第一个积分包括第一梯度磁场强度在准备周期内的积分，具有第一变值数(m)，而第二积分包括第二梯度磁场强度在准备周期内的积分，有变值数(n′)，以对平面提供第一个数(m)，在一个三维矩阵中，每个平面有(n)个采样信号的行数第二个数(n′)，对三维矩阵即傅利叶变换后，可以确定在一个物体的三维区域中感生的核磁化分布图。
其特征在于，在一个接着一个的测量循环中，对第一梯度磁场强度在准备周期内积分，根据对应的逐次积分值，如此激励共共振信号在上面所说的每两次连续测量循环的共振信号之间，引入一个附加的相位差Δφ，(它等于π弧度/秒或者等于(m-1).π/m弧度/秒，其中m为平面数)，由于对m个平面的值进行傅利叶变换，这个附加的相位差被抵消了。
为了确定一个物体的三维区域中核磁共振分布，根据本发明方法的另一个方案的特点是，其中平面数m是偶数，附加相位差为π弧度/秒。是通过逐个测量循环中交替激励反相共振信号而得到的，每隔一个平面的数值要被反相，以便对表示在矩阵平面中第一个数(m)中的信号采样值进行傅利叶变换。这样，叠式存贮器的二维矩阵组充满信号采样值。一个二维矩阵的每行都充满了信号采值样，其每个信号采样值都是在相同的激励相位下取得的。逐个矩阵都被在间隔相位的共振信号激励下取得的信号采样值所充满。经过三维傅利叶变换之后，误差或者被移至与在象频矩阵中出现最高频率相应的象平面(在偶数平面的情况下)，或者散布在两个最外的平面上和直接邸邻的对应于已知的点扩展函数的平面之间(在奇数平面的情况下)。
在以信号采样值填充一个矩阵的过程中，当该信号采样值是取自逐行反相交替激励的共振信号时，则经过三维傅利叶变换之后，误差将被移至最处侧平面的边缘(在平面数与行数都是偶数的情况下)，或者散布到最外侧平面两侧的最外行(在平面数为偶数，行数为奇数的情况下)。
进一步来说，也可以只减小由不理想的180°脉冲产生的伪象(由于例如偏差电压等产生的伪象必须分别避免或消除)。
根据本发明方法的一种方案，该方法用来确定一个物体区域中的核磁化分布(该物体处于一个稳定的、均匀的磁场之中，磁场方向为第一方向)。包括下列步骤a)产生一个高频电磁脉冲，以使物体中的核磁化产生相对于第一方向的旋进，从而产生激发共振信号。
b)然后，在准备周期中，至少加一个梯度磁场。
c)然后，产生一个180°高频电磁脉冲，至少一次，以使核磁化方向反转，这样就产生了核自旋回波信号，在跟着180°脉冲的测量周期中信号被采样，取得一组(n个)信号采样值。为了周期性地采得核自旋回波信号的一组(n个)采样值，测量周期被分割为采样间隔。
d)每经过一个等待周期后，就重复进行步骤a)，b)和c)，取得(n′)次数据，对每次重复，至少一个梯度磁场的强度积分具有不同的值。以便得到一族信号采样值，对其进行傅利叶变换后，可以确定产生的核磁化分布。
特点是在一个接着一个的不同测量周期中，180°电磁脉冲按梯度磁场强度在准备周期内积分值的对应顺序。一个接一个交替反相地产生。
依据本发明的一种装置的特点是，控制设备中包括可编程序计算机，用来给产生高频电磁辐射的设备提供控制信号，所述控制信号适于按照一个予定程序来产生，在一个测量循环中，一个90°激励脉冲或者有第一相位，或者有第二相位，第二相位相对第一相位移了180°。用这样一个装置，所描述的方法可以在不增加所述误差的情况下实现，正如已说明的那样。
下文将参照附图中的具体例子详细描述本发明。附图中图1，为实现本发明方法的一种装置的线圈系统配置图示。
图2，为实现本发明中方法的一种装置的方块图。
图3，表明依据现有技术水平方法的一种简单形式。
图4和图5分别表示依据本发明方法的相应最佳形式。
图6，显示为了实现依据本发明方法的一种装置的一部分。
图1显示了一个线圈系统10，它是装置15(图2)的一部分，用来确定物体20的一个部位中的自旋核子的核磁共振分布，这部位有厚度(比如说)，ΔZ，位于图中所示的X-Y-Z座标系的X-Y平面内。其Y轴与图纸平面正交。线圈系统10产生均匀稳定磁场Bo，其磁场方面与Z轴平行，三个梯度磁场Gx，Gy和Gz的磁场方向平行于Z轴，梯度方向分别与X，Y和Z轴平行，线圈系统还产生一个高频磁场。为此，线圈系统10包括一组主线圈1，用来产生稳定磁场B°，其密度从0.3到1.5泰斯拉。主线圈1可以安置于(例如)球2的表面上，球2的中心位于直角座标系X，Y，Z的原点，主线圈1的轴线与Z轴相一致。
线圈系统10还包括(比如说)，四个线圈3a，3b，它们被置于同一球面并产生梯度磁场Gz。为达到这个目的，第一组3a的激励电流与第二组3b的激励电流方向相反，图中以符号
和⊙来表示，图中⊙代表电流进入线圈3的某部分，
表示电流离开线圈的某部分。
线圈系统10包括，比如说，四个矩形线圈5(只图示出其中两个)或者四个其他线圈，例如“戈利线圈”，用来产生梯度磁场Gy为产生梯度磁场Gx，用了四个线圈7，它们与线圈5形状相同，相对于线圈5绕Z轴旋转了90°角。图1也表示出线圈11，用来产生和检测高频电磁场。
图2显示了一种装置装置15，用来实现依据本发明的一种方法。装置15包括线圈1，3，5，7，11，他们已对照图1被说明过了;电流发生器17，19，21，23分别用于激励线圈1，3，5和7;和一个用于激励线圈11的高频信号发生器25。此装置15还包括一个高频信号检测器27，一个解调器28，一个采样线路29，信号处理设备，例如，一个模拟一数字转换器31，一个存贮器33和一个用来进行傅利叶变换的运算电路35，一个用来控制采样时刻的控制单元37，还有一个显示装置43和中央控制设备45，其作用及联结关系将在以后详细说明。
装置15实现测定物体20中自旋核子的核磁共振分布的方法如下文所述。此方法包括快速重复测量循环，而测量循环本身又分为几步。在一个测量循环中，物体中的一些自旋核子被共振激励，为了自旋核子的共振激励，中央控制设备45首先接通电流发生器17，因而线圈被激励并在接续的测量循环中保持被激励状态，这样就产生了一个稳定和均匀的磁场Bo。然后，高频发生器25被接通一个短暂的时间，以使线圈11产生一个高频电磁场(参考磁场)。物体20中的一定自旋核子能够被施加的磁场所激励，合成的进动的核磁化将相对于均匀磁场Bo取一定的角度，比如90°(90°参考脉冲)。物体部位的定位及其自旋核子被这样共振所激励的元素，除了其他因素外，将取决于磁场Bo的密度、所加的任何梯度磁场、高频电磁场的角频率wo，因为，为了共振必须满足方程wo＝γ.Bo(1)，这里γ是旋磁比(对自由质子，例如HzO质子，γ/2.π＝42.576MHz/T)。经过一个激励周期，高频信号发生器25被中央控制设备45关断。共振激励总是在每个测量循环的开始时进行。对某些操作方法，在测量循环中，参考脉冲也被感应入物体。这些参考脉冲可能是，例如180°参考脉冲或者是由180°参考脉冲所组成的序列，这些脉冲被周期性地感应入物体。后者产生一个叫做“多自旋回波”的响应。自旋回波技术在I.L.Pykett的文章中有所描述，该文章题为“核磁共振在医疗上的应用”，发表在1985年5月的“科学的美国人”上。
下一步骤，采集有用的信号采样值。为此目的使用了梯度磁波，各梯度磁场由发生器19，21和23分别在中央控制设备45的控制下产生。检测共振信号(称为自由感应衰减(或FID)信号是通过接通高频检测器27、解调器28、采样线路29、模拟一数字转换器31和控制单元37来实现的。这个FID信号的出现是核磁化相对于磁场方向Bo进动的结果，进动是由参考激励脉冲所产生的激励引起的。这种核磁化进动效应在检测线圈中感应出一个感应电压，其幅值是衡量核磁化量的尺度)。
来源于采样线路29的模拟的、采样的FID信号被变换器31数字化并存在存贮器33中。在最后一个采样信号在时刻te被采得之后，中央控制设备45断开发生器19，21和23、采样线路29、控制单元37和模一数转换器31。
已被采样的自由感应衰减(FID)信号存入并保持在存贮器33中。接着，进行下一个测量循环，FID信号又被激励、被采样和被存入存贮器33。当足够数目的FID信号被测得(要测的FID信号数目取决于，例如，所希望的分辨率)，经过2维或者3维傅利叶变换成象(这取决于梯度磁场的应用，在它的作用下FID信被产生和被采样)。
图3给出了一个按目前技术水平进行的测量循环例子，其说明可参考图2所示的装置15。利用高频线圈11，在接通主线圈1以后产生90°相位的脉冲P1，该脉冲产生了稳定均匀磁场Bo。当利用自旋回波技术时可使合成的共振信号(即FID信号)F1衰减。在时间间隔tv1以后，高频线圈11产生180°相位的脉冲P2。在tv1间隔的部分时间内产生梯度场Gx(用曲线G1表示)，其原因将在下文中说明。在经过与tv1时间相等的tv2时间以后，由180°脉冲P2产生的回波共振信号(自旋回波FID信号)F2将达到峰值。所谓自旋回波技术(180°脉冲P2)的采用可防止核自旋引起的共振信号出现相角误差;该误差是由于稳定磁场Bo的非均匀性而引起的。在曲线G2所表示的梯度磁场Gx存在的时间内，按tm的采样间隔对回波共振信号采样。
众所周知，在梯度磁场Gx内，点x处的磁化强度的相角由下式确定∫tγ·Gx(τ)x·dτ这样，象频率Kx定义为kx＝γ∫tGx(τ)·dτ
因此，每次采样周期tm以后将得到一个相应的信号采样值，从而相应的产生一个不同的象频率Kx。相邻的象频率将存在象频率差显然，当重复上述的测量循环时，若在采样前是施加另一个梯度场Gy，则得到信号的采样值，伴随着产生象频率对(Kx，Ky)。在无梯度场Gy时，所得到的信号采样值伴随产生象频率(Kx，O)。可以证明，当采集得到一组信号采样值伴随产生象频率对(Kx，Ky)矩阵，即在此矩阵内象频率是在一Kx到+Kx和-Ky到+Ky的范围内时，则利用2维傅里叶变换可以从这一组信号采样值求出磁化强度在XY平面的分布。当包括用脉冲P1开始的测量循环在内的时间周期T结束以后，具有相似的测量脉冲P1的下一个测量循环开始，其目的是取得一列伴随着产生象频率对(Kx，Ky)的新的信号采样值，Ky是常数并且是预先规定的，在脉冲P1′和P2′之间的tv1时间内除梯度场G1外，还有梯度场Gy(图中未画出)。根据现有技术所采用的方法，相邻二次测量循环的起点之间的时间T为0.5秒到1秒。进一步减少这一时间间隔将使在下一测量循环中产生的FID信号幅度降低，因为大部分被激励的自旋核子，相对于这样一个较短的时间间隔而言，有一个比较长的松驰时间，而仅是那些自旋轴已恢复到主磁场B0方向的自旋核子才对下一个自旋回波信号有影响。
图4介绍了一个按照本发明方法的测量循环。这一测量循环与图3所示的测量循环有许多共同之处。为了清楚起见，图4没有画出梯度场而仅仅画出这样一些有关信号激励脉冲P1，P1′，180°脉冲P2P2′，和共振信号F1F1′F2F2′。此外，在接续的测量循环内(每一个的周期为T)，不同的(预定的)梯度磁场G1G1′G1″…也被示出。接续的测量循环相互之间存在如下的不同接续的90°激励脉冲P1′P1′P1″…等其相位是交替反相的(这就意味着高频脉冲P1′相对于高频脉冲P1和P1″有180°的相移。并且接续的梯度场G1，G1′G1″…的强度是按步进方式增加的。由于在每个测量周期T内其梯度场G1是步进增加的，因此，从接续产生的自旋回波信号F2，F2′，F2″中可给出(Kx，Ky)象频率矩阵内相邻二行的信号采样值。
由于激励脉冲的相位是交替反相的，所以初始的FID信号F1，F1′，F1″…的相位和后面的自旋回波信号F2，F2′，F2″…的相位也是交替反相。交替激励脉冲对自旋回波信号的影响由于每隔一行采样值的反相而得到补偿。因为激励特性不影响相关干扰信号，所以由于每隔一行的采样值的反相使得这些干扰信号的影响也是隔行反相的。以失调信号为例，它的影响在一列内实际上是从0频率到采样原则所决定的最大允许频率而增大。因此，根据傅里叶变换，按照已介绍过的点扩展函数，它将被移到变换列的一个边缘(或二个边缘)。
图5给出了按照本发明方法的一个实例;本发明现在被用在所谓多重回波(multiple-echo)技术。在90°激励脉冲P1以后，藉助于180°反相脉冲P21，P22，P23间隔地产生许多核磁共振信号F21，F22，F23。事实上，高频电磁反相脉冲P21，P22，…并不是理想的，因此，共振信号F21，F22…将受到核自旋的影响。如果180°脉冲是理想的，则这一影响也就不存在。对共振信号采样，把第1个共振信号F21的采样值、第二个共振信号F22的采样值…分别存贮在第1象频率矩阵，第2象频率矩阵，第3象频率矩阵…的一行。在以tN时刻开始的测量循环结束以后，下一个测量循环在tN+1时刻开始，除预备梯度场(为清楚起见而被忽略)和180°高频反相脉冲P21，P22，…以外，这一测量循环和前一测量循环相同。它的反相脉冲P21，P22…与前一测量循环的180°高频反相脉冲P21，P22…有180°的相位差。所产生的共振信号F21′，F22′，F23′…也按上一个测量循环的方法被采样，采样值也以同一方式存贮在矩阵中。通过对预备梯度场的每一接续的测量循环作用一个步进增量，连续填充每一象频率矩阵的各行。由于180°反相脉冲P21，P22，P21′，P22′…的相位随着从一个测量循环进入另一个而交替反相，由非理想180°反相脉冲引起的相关干扰信号被存贮在矩阵内，其符号也随着行的变化而交替变化。因此在象频率矩阵经傅里况变换成为象矩阵后，干扰信号引起的伪象仅在一个边缘(或如前所述在二个边缘)。
至此，在我们所叙述的这些方法中，不希望的干扰信号的影响，在测量的象频率矩阵中，其符号按行而交变，其结果是使象矩阵中的伪象被移到边缘。但并不是在所有的情况下都需要交替反相的激励。在象频率矩阵中，与连续行(或平面有关的共振信号之间的附加相位差为△φ=(n′-1)· (π)/(n(1)) ,(在最佳情况下)，其中n′是行数(或平面数)。为了有一个正确的理解，现以一维的情况作一说明，其信号是按采样间隔tj等距及时采样。经傅里叶变换后，采样信号的带宽是Fw＝ 1/(tj) ，分辨率(频率间隔)是Δf＝1/(NS×tj)。其中NS是采样的个数。在频谱中的最高频率是Fmax。
当采样数为偶数时Fmax＝NS· (Δf)/2当采样数为奇数时Fmax＝(NS-1)· (Δf)/2两个接续的采样值之间的相差(在这一最高频率时)为Δφ＝2π·Fmax/tj。
将 1/(tj) ＝Δf·NS和Fmax公式代入上式后，则相差为当NS是偶数时Δφ＝π当NS是奇数时Δφ＝(NS-1)·π/NS。
为了选择和/或调整给定的脉冲次序和测量循环的时间间隔，最好使用可编程序计算机。在装置15(图2)的一个实施例中，中央控制装置45包括一个带有输入输出工作台52的用于数据控制的可编程计算机51和一个脉冲程序发生器53(看图6)。脉冲程序发生器53的输出55通过总线50(见图2)被连接到电流发生器17，19，21，23和25，实现发生器53对线圈3a，3b，5，7和11的控制。显然，输出55也可以直接连到上面所说的发生器。计算机(菲利浦型号P857)可按后面附录所给出的程序编程。根据由工作台52输入的程序和控制数据，计算机就可依靠这一程序控制脉冲程序发生器53(Nicolet型号293B)。在程序中采用的指令系统(程序中的第3列)是脉冲程序发生器53的指令(指令JSA例外，它使程序转移到起始地址)。在第4列每一项均定义了一个时间周期，在这一周期内发生器53有信号输出。程序的第4列是用16进制码表示的发生器53的输出55的状态(定母S例外)。第5列表示地址或存贮器地址。第6列的符号I表示出现中断，它和发生器53的输出55上的输出码(一部分)一起完成一些附加功能，如a 用一个新的波形“装入”发生器25(用180°脉冲代替90°脉冲)。b 激励脉冲反相。或c 显示一个新的脉冲序列的开始。在附录中所给出的程序对90°激励脉冲仅使用+或-y脉冲，对180°脉冲仅使用+X脉冲。
权利要求
1.用来测定物体某一部位的核磁共振分布的方法，该物体置于一个所产生的稳定的均匀磁场之中。该方法包括下列步骤a)产生一个高频电磁脉冲，使被测物体的核磁化强度围绕稳定磁场的方向产生运动，从而产生共振信号，b)然后，在准备周期里，至少施加以一个梯度磁场，c)然后，在测量周期里取一组n个共振信号的采样值，d)然后，在每经过一个等待周期之后重复由步骤a)，b)和c)组成的测量循环，重复n′次，每次重复，在等待周期里对至少一个梯度磁场的强度进行积分，每次所得结果是不同的。目的是要得到n′行有n个信号采样值，将这些数值以矩阵结构形式存贮起来。就可以确定感应核磁化的象分布。本方法的特点是，在一个接一个的不同测量循环中对应于在准备周期里对梯度场强进行逐次积分，积分值顺序，这样激励共振信号，使其在相邻的行与行之间引入一个附加的相位差△φ，而且通过对矩阵各列的采样值进行傅利叶变换，而将此附加相位差抵消掉。
2.根据权利要求
1所述的方法其特征是，相位差Δφ等于π弧度/秒或等予(n′-1).π/n′弧度/秒，这里n′是行数。
3.根据权利要求
2所述的方法，其特征是，如果行数n′是偶数时，附加相位差Δφ等于π弧度/秒，这是通过在测量循环中，对相邻的行交替地反相激励共振信号。然后或是偶数行或是奇数行的信号值反相，再对矩阵各列的值进行傅利叶变换来实现的。
4.根据权利要求
3所述的方法，在准备周期内梯度磁场强度的积分值相对每个相接续的测量循环等值增加，本方法的特点是在接续的测量循环中，共振信号被交替反相激励，这样测得的信号采样值，每隔一组反一次相，再对矩阵列中的值进行傅利叶变换。
5.根据权利要求
3或4所述方法的特征是在进行傅利叶变换时，先对矩阵的行进行一维傅利叶变换，此后，对每隔一行的变换结果反相，然后对各列进行傅利叶变换。
6.用来确定物体在三维区域中的核磁共振分布的方法，该物体置于一个形成的稳定均匀磁场里，这个方法包括下列步骤a)产生一个高频电磁脉冲，使得物体中核子磁化强度绕稳定磁场的方向产生运动。这样就产生了共振信号，b)然后，在准备周期中至少加第一和第二两个梯度磁场，这两个磁场方向互相垂直，c)然后，在测量周期中，对共振信号取一组(n个)采样值，d)然后，经过一个等待周期之后，重复包括a)，b)和c)步骤的测量循环，取得多组(m×n′组)数据，第一个积分包括第一梯度磁场在准备周期里的积分，它具m个不同的积分值，m是第一个数，而第二个积分值包括第二梯度磁场在准备周期里的积分，它有n′个不同的积分值，n′是第二个数，这样则提供了第一个数m这么多个平面，每个平面具有第二数n′这么多行，每行有n个采样数据，构成一个三维数据矩阵的形式，对它进行傅利叶变换可以确定一个物体在三维区域中产生核磁化分布象，这个方法特点是，在一个接一个的测量循环中，相应于第一梯度磁场强度在准备周期内积分的顺序，交替地反相激励共振信号，使得在上面所述相继的测量循环的共振信号之间，引入一个附加的相位差Δφ，而且当对m个平面的采样值进行傅利叶变换时，这个附加的相位差被抵消了。
7.根据权利要求
6所述方法的特征是，这个附加相位差Δφ等于π弧度/秒或等于(m-1).π/m弧度/秒，这里m是平面的数目。
8.根据权利要求
7所确定的用以确定物体在三维区域中核磁共振方法的特点是，如果平面数m是偶数，则附加相位差为π弧度/秒，它是通过在相继的测量循环中，交替地反相激励共振信号而获得的，将所测得的采样数据每隔一个平面反一次相，然后对用第一数m所表示的矩阵平面里的信号采样值进行傅利叶变换。
9.根据权利要求
7所述方法的特征是，每隔一个平面所有的采样值要反一次相。
10.根据权利要求
8所述的方法，其所述第二个数(n′)，个积分值以等量增加，在变化n′次过程里，第一个积分值每次都保持不变，而且每次二个积分值可取n′个不同数值，这些积分值界于两个极值之间，在n′次测量循环中，它从一个极值阶梯似地增加到另一个极值，这个方法特点是，在每隔一个n′次测量循环里面，交替地产生共振信号，它的相位与一列对应的交替变化相位的激励信号反相，该激励信号在n′次连续测量循环中每当第一积分改变时，其相位反相一次，或是将奇数平面的奇数行和偶数平面的偶数行或是将奇数平面的偶数行或偶数平面的奇数行里的采样数值反号。
11.确定一个物体某一区域里核磁共振分布的方法，该物体置于一个稳定的均匀磁场中，该磁场的方向叫做第一磁场方向，该方法包括下列步骤a)产生一个高频电磁脉冲，以使物体的核磁化强度围绕第一磁场方向产生运动，从而产生共振信号，b)然后，在准备周期里至少施加一个梯度磁场，c)然后，再产生一个180°的高频电磁脉冲至少一次，以使核磁化方向反转，于是就产生了一个核子自旋回波信号，在紧接着180°脉冲的测量周期中，对信号采样，取得一组(n个)采样信号，为了周期性地采得n个为一组的核自旋回波信号的采样值，将测量周期分为许多采样间隔，d)然后，每经一个等待周期后，即重复进行步骤a)，b)和c)，取得(n′)次数据，每次重复，在准备周期里至少对一个梯度磁场强度进行积分，所得的积分值每次重复部分都不同，这样就得到一族信号采样值，对其进行傅利叶变换，可以确定感应核磁化强度的分布，本方法的特点是，在一个接着一个的测量循环中，与在准备周期内对梯度磁场强度积分值次序相对应，180°的电磁脉冲交替地反其相位。
12.确定物体区域核磁共振分布的装置，包括a)产生稳定均匀磁场的设备，b)产生高频电磁辐射的设备，c)产生至少一个梯度磁场的设备，d)对由a)和b)项所确定装置产生的共振信号取样的采样装置，该共振信号采样前先经过由c)项所确定装置所产生的至少一维梯度磁场调整，e)用来处理采样设备提供的采样信息的设备，f)控制设备，至少要控制由b)至e)项中所规定设备，使之产生、调整、采样和处理许多共振信号，每个共振信号在等待周期里分别被调整、控制设备能给c)项所述的设备提供控制信号，用来调节至少一个梯度磁场的强度和/或工作时间，在每个等待周期之后，在至少一个梯度磁场的工作周期内对磁场强度的积分，各个积分值是不同的，这个装置的特征在于，控制设备包括一个可编程序计算机，用来产生控制信号控制产生高频电磁辐射的设备，所述控制信号是按照编排的程序产生适宜的激励脉冲相位，这个相位分成第一相位和第二相位，第二相位相对第一相位的差是180°。
13.根据权利要求
12的设备，其中的控制装置在每个等待周期以后发出控制信号控制产生梯度磁场的设备，使得前面所述积分在每个等待周期之后按相同的阶梯值变化，由此这个设备的特点是，用以控制产生高频辐射装置的控制信号，能够在相邻的测量循环中交替地产生具有第一相位的激励脉冲或第二相位的激励脉冲，所述处理设备能适当地将第一或第二个磁场积分数据每隔n个相邻的采样数值反向一次。
专利摘要
用傅利叶轭式图示法生成的核磁共振象包含有扰动误差，这个误差主要由固有干涉信号所引起的(例如，常值误差，180°反转脉冲不理想)。根据本发明，在相邻的测量循环中应用交替的90°相位差的激励脉冲，在测量周期中取得的信号采样值存在象频矩阵中相邻的行里，矩阵中每隔一行的采样值反一次相，因此使得固有干扰信号引起的误差分量沿着列的方向每隔一行改变一次符号，对列进行傅利叶变换时，由干涉信号引起的误差则被移到象的边缘部分。
文档编号G01R33/20GK85101765SQ85101765
公开日1987年1月31日 申请日期1985年4月1日
发明者博夫 申请人:菲利浦光灯制造公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan