CN1011546B - 在偏心图象中减少磁共振图象干扰因素的方法以及实现该方法的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于消除相干干涉信号影响的方法，为了得到正确的图象，在偏心成象中，通常需要作滚动修正，而这种相干干涉信号，在偏心成象中产生了干扰图象因素。为此，相对于干扰因素信号，将图象独立地移动一段与等中心点位移有关的距离，这种方法，对于通常使用表面线圈的偏心成象是有益的，这样，在相位编码方向上，干涉信号的频带就有可能移动到图象的边缘。

Description

本发明涉及一种，以一个物体在一些周期内产生的磁共振信号，来确定核磁分布的方法。所述物体处于稳定的均匀磁场中。首先，在施加至少一个射频脉冲的周期中，激发该物体中的自旋核子，随后施加一个予定的磁场梯度，使其叠加在上述均匀磁场上。用于对在至少一个方向上，被激发的自旋核子进行相位编码。其后，通过施加进一步的射频脉冲，和/或进一步的磁场梯度，从被激发的自旋核子产生共振信号。采集所说共振信号，以便获得采样信号。储存该采样信号，在数据矩阵的第一维中。数据矩阵至少有一个第二维，是由至少一个予定的磁场梯度的强度所确定。在自旋核子激发时的周期内，导致附加的相位差。

本发明还涉及为实现该方法的装置。

在本发明的上、下文中，术语“核磁分布”，应理解为具有更广泛的含义;特别应该认为，包括诸如这样一些术语：自旋密度分布，纵向弛豫时间分布，横向弛豫时间分布，和自旋共振频谱分布（核磁共振位置相关谱仪）。

由欧洲专利申请EPO155052的说明书中，可了解这种方法和装置。为了获得二维或三维的核磁共振图象，本文特别对所谓自旋回波测量作了阐述。在二维自旋回波测量方案中，通过所谓90°激发脉冲，在各个周期中，激发自旋核子。自旋核子按所施加的予定磁场梯度，在一个方向上被相位编码。因此，作为进一步的射频脉冲，而施加一个180°回波脉冲，以便通过激发使磁化反向并使自旋核 子倒相。然后，对出现的自旋回波信号进行采样。予定的磁场梯度，包括多个阶跃。按照已知的方法，在予定的磁场梯度，逐次阶跃的激发过程中，导出附加的相位差。在逐次周期过程中，一个交变相位，加到激发脉冲上。对自旋回波信号采样，而获得的采样信号，储存到数据矩阵中。当实施本方法时，在予定的磁场梯度方向上，存在着干涉信号，该干涉信号与予定的磁场梯度，不是关联的。这些所谓相干干涉信号，尤其指的是装置中放大器的直流偏置，或直流偏置移位，或者是由于不完全的180°回波脉冲，产生的不需要的共振信号。按照已知的方法可知，对采样信号进行付里叶变换之后，由于在未修正的自旋回波测量中，存在着相干干涉信号而出现的干扰因素，向图象的边缘移动。对于自旋回波测量和磁共振装置的更详细的描述，可参考P.R，洛奇（Locher）的文章“Proton    NMR    Tomography”Philips    Technical    Review，Vol41，No    3    1983/84，Pages    73-88。在此，假定本发明说明书中，包含了洛奇文章中有关装置，脉冲序列和图象重现方法的阐述。

已知方法的一个缺点，在于它在所谓“偏心成象”情况下失效。这是一种磁共振成象方法，其中，例如用一个表面线圈来激发物体的局部区域，和/或接收共振信号。所说线圈的灵敏中心，与磁共振装置激发等中心点不重合。激发等中心点，是指磁共振装置的这样一个点：在该点上全部施加的磁场梯度的数值为零。用表面线圈进行“偏心成象”通常是很需要的，例如，用于要求高信-噪比测量物体局部区域的场合。当加上予定的磁场梯度时，对于在予定的磁场梯度方向上，予定梯度的磁场强度，超过一个梯度阶跃时，在给定的距离上，相对于等中心点，将对称地出现2π相位移。这个距离称为视场。在 更大的距离上，此相位移不再是确定的。相位移围绕2π循环，视场成周期性。这对于相位编码，和由共振信号的采样信号，而形成图象是重要的。一个物体，当其中的自旋核子在视场范围外被激发时，将产生一个图象，该图象需要作滚动修正，以便获得正确的图象。这种滚动修正，是把处于相应视场内部图象线的视场外部图象线，再进行组合。在用表面线圈进行偏心成象情况下，需要作滚动修正，干涉线通常将延伸而穿过图象信息，这时在有相干干涉信号存在时，就完成了自旋回波测量。在用已有的方法时，干涉线将不会移到边缘，而是停留在图象内。

本发明的目的，是给出一种没有上述缺点的方法。所提出的该种方法，其特征在于共振信号是由自旋核子发出的，这些自旋核子是以相对于一个激发等中点移位方式被激发的，并且至少有一部分，处于一个予定的磁场梯度的视场外面。这样来选择附加的相位差：使得在进行滚动修正后，在上述周期内，通过付里叶变换，而从数据矩阵获得的图象中，出现的相干干涉信号，移位到图象的边缘。本方法是基于这样的认识：由付里叶磁共振成象产生的图象，能移到任意的位置，而无信息损失。这种想法是以付里叶位移原理，和该移位是周期性的事实为依据的。因此，相应于等中心点出现的干涉线图象总是能移位的，使得干涉线从图象中消失。在三维方案情况下，干涉线将移位到一个外部平面的边缘，或者以不同的方式，移位到被测量体积的边界，这有赖于付里叶运算程序。该运算程序的其余部分，类似于欧洲专利申请EP0155052说明书中所作的描述。

还应注意到，欧洲专利申请EP0145277和EP0182267说明书中还包含激发时的相位变化。然而，同样的缺点，在前述专利 申请EP0155052中也存在。

按照本发明方法的方案，其特征在于，在图象中有限带宽相干干涉信号的情况下，相对于该物体，视场是成比例的，因而使图象中的有限带宽相干干涉信号，移位到物体的核磁分布之外的位置上。当在相位编码方向上的视场复盖的距离，大于物体在激发区域在相位编码方向上的大小时，就存在着可供隐藏多于一条图象干涉线的范围。当相干干涉信号的带宽已知时，这种因素可用来估计同激发有关的成比例的视场。但是，必须满足这一条件：即图象信息和干涉信号，必须一起都处于数据采集带宽中。实际上，干涉因素信号的带宽，必须小于相位编码信号（所需的图象信号）的带宽。因此，在相位编码方向上，为干扰因素保留一部分图象范围，几乎不会导致采集时间延长，或降低图象的清晰度。

例如，本方法可用已有的核磁共振仪器件中的程序运算装置1来完成。

以下结合附图，对本发明作更详细的描述。其中：

图1表示在予定磁场梯度方向上，激发自旋核子的相位移，与从等中心点算起的距离之间的函数关系;

图2表示出，图象频率范围中的多条图象频率线;

图3表示按照本发明，视场已经移位的，相应于图1的再现图。

图1表明，在予定磁场梯度方向上，激发自旋核子的相位移，与从等中心点算起的距离之间的函数关系，它处于0°相位移。假定涉及的是二维自旋回波测量。对于此种测量的阐述，可再次参见上述洛奇的文章。图中画出了相位移φ，作为予定磁场梯度方向上距离y的函数曲线。参数FOV表示，在予定磁场梯度方向上的视场。对于图 象频率Ky＝1（一个予定磁场梯度阶跃）。这是一个360°相位范围：从-180°到+180°，经过0°的等中心点。图中还画出了，对于Ky＝0和Ky＝2时，相位移φ的变化曲线。距离AD表示在y方向上物体的激发区域，相位移可由图1中导出。在距离AB范围上激发的自旋核子处于视场之外，但是可以当作处于A′开始的位置来看待，因为相位移有周期性的特点。为了获得正确的图象，在图象频率范围内进行滚动修正是必要的。所示位置，在偏心成象的情况下将明显的出现，测量目标AD的位置，对于视场是不对称的。

图2表示，在图象频率范围中，多条图象频率线，图中画出了核磁分布的图象。其中，参照相应于图1的Ky＝1和Ky＝2表示出该图象频率线。因为干涉信号与予定磁场梯度，是不关联的，因此相干干涉信号的贡献，将位于图象频率范围的中心（0°）。当用到欧洲专利申请EPO155052说明书中所示方法，进行相位变化时，由于为了获得正确的图象，而需要作滚动修正，这时干涉线将不移到图象之外，而是出现在图象内的另外地方。滚动修正，指的是对图象频率线进行再组合。位于P点右边的图象频率线，将处于q点的左面。

图3与图1相似，表示出按照本发明所移位的视场。在本实施例中，假设等中心点的移位量为1/4视场（FOV）（模数为2π）。通过给予附加的相位移，而使之出现1/4视场（FOV）移位，因此在进行滚动修正后，干涉线被移位到图象的边缘。在核磁共振成象装置中，包括一个合成器（未画出），它装有一个限相调制器，用以产生射频脉冲。这一情况，在偏心成象中，应予考虑。表面线圈的中心，应处于带有π/2调制阶跃的合成器的1/4视场（FOV）的距离上。具有一个准连续相位调制器的合成器，不受此种限制。但是， 测量前的等中心点相位移，至少应当大致是已知的。这可用估计以及随后输入到核磁共振设备中的计算机内完成，或者利用测距传感器自动地完成。1/4视场（FOV），相当于随后的π/2周期内的附加相位差△φ。通常，在使用本发明的方法时，可利用下面的关系式：

φ＝Ky·△φ+φ₀

其中ψ是激发相位，φ₀是合成器的起始相位;

Gy＝Ky·△Gy

其中Gy是予定磁场梯度的强度，△Gy是其增量。Ky代表图象频率，为一整数。可求得图象相移δ为：

δ＝FOV·（△ψ/2π）

上式可由付里叶位移原理和相位编码，是循环的这一事实简单地推导出。

本方法不限于上述的实施例，对于熟悉本领域技术人员，许多变通将是明显的。例如，本方法不限于上述实施例方法，所给出的自旋回波测量，而对于任何适合的多维测量，如“自旋卷曲”，“受激回波”“反向恢复”等等，也能实施。

Claims (2)

1、一种根据安置在恒定而均匀的磁场中的物体在测量周期内产生的射频磁共振信号确定核磁分布图象的方法，该方法包括下列步骤：先有各周期期间施加至少一个射频脉冲来激发物体中的自旋核子，然后施加至少一预定磁场梯度，使其叠加到该均匀磁场上，该一预定磁场梯度的强度每周期发生变化，以便在所述一预定磁场梯度的方向对受激发的自旋核子进行相位编码，这之后，通过施加另一些射频脉冲和/或另一些磁场梯度从受激发的自旋核子产生共振信号，该共振信号经过取样，以获取存储在一数据矩阵中的第一维上的信号样品，所述数据矩阵的至少第二维取决于上述至少一预定磁场梯度的强度，且除上述相位编码外，还在射频灵敏度中心在所述一预定磁场梯度的方向相对于一激发等中心点偏移、且该受激发的自旋核子因而至少一部分处在一预定磁场梯度视场外侧时，在所述自旋核子受激发的过程中包括处在所述核子自旋中的相位差，其特征在于，该附加相位差是在各周期正比于所述预定磁场梯度的所述周期内的强度的不同等级引发的，从而在纠正所述偏移之后，使得图象中因各周期期间产生相干性的相干信号而引起的从数据矩阵通过傅里叶变换获得的人为图形移到图象的边缘，该图象不包含物体的磁化分布图象。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在有限带宽相干干涉信号的情况下，根据物体的尺寸以确定视场的大小，因而使图象中的有限带宽相干干涉信号，被移位到物体的核磁分布图象外面的该图象边缘位置上。

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