CN1192245C - 磁共振成象方法和装置 - Google Patents

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Abstract

为了减少在使用FSE方法的MR成象中由于在回波链中提高回波信号强度的降落而带来的重影，本发明把回波链中的各个回波分配给各个分段来获得数据F(S1-S3)，然后把以相反的顺序设置的各个回波分配给各个分段，使得在数据F中的信号强度值的顺序被反向来获取数据R(S4-S5)，相加每个视图的数据F和R，并从该相加数据产生图象。在回波链中的回波数目优选地选为偶数。

Description

磁共振成象方法和装置
本发明涉及一种能减少由于在回波链中提高回波信号强度的降落而带来的和/或由于相位误差而带来的重影的MR(磁共振)成象方法和装置。
FSE(快速自旋回波)方法是一种数据获取方法，其应用每次激发脉冲的m(≥2)个反向脉冲来产生第一到第m次回波，从该回波中获得k-空间中的m个视图的数据，并重复这些步骤M/m次来得到k-空间中的所有视图的数据，这里M是在k-空间中的视图总数(在相位轴方向上的数据集总数)。
这种方法能通过一个连续过程(sequential process)或一个中心过程(centric process)来实现，这取决于通过哪个回波获取哪个视图数据的确定方式。
连续过程把k-空间分为沿相位轴方向的第一到第m分段，把第一到第m次回波连续分配给第一到第m分段，并且从分配给数据所属分段的回波中得到某视图的数据。
中心过程把k-空间中所有视图分为沿相位轴方向的第一到第2m分段，把第一到第m回波连续分配给第一到第m分段并把第m到第一回波连续分配给第(m+1)到第2m分段，并且，当到一个第α回波的时间周期为一有效的TE时，循环地对各个分段移位使得第α回波的分段中心被放置在k-空间中心，并且从分配给数据所属分段的回波中得到某视图的数据。
其它的数据获取方法包括SSFSE(单点快速自旋回波)方法，其应用每激发脉冲的M个反向脉冲来产生第一到第M回波，并从该回波中获得k-空间中的所有视图的数据。
图1是表示根据连续过程在k-空间中基于回波到视图(echo-to-view)分配来应用相位编码时所获得的数据的信号强度分布的示意图。
图2是表示根据中心过程在k-空间中基于回波到视图(echo-to-view)分配来应用相位编码时所获得的数据的信号强度分布的示意图。
如图1和2所示，在这些分段中信号强度存在着分段差。这是由在回波链中提高回波信号强度的降落而带来的。这导致在图象中有重影出现的问题。
图3是表示根据FSE或SSFSE方法在回波链中的每个回波中的相位误差的示意图。
所产生的相位误差在奇次回波中和在偶次回波中具有相反的方向(符号)。这也导致在图象中有重影出现的问题。
本发明的一个目的是提供一种能减少由于在回波链中提高回波信号强度的降落而带来的重影的MR成象方法和装置。
本发明的另一个目的是提供一种能减少由于相位误差而带来的重影的MR成象方法和装置。
根据本发明的第一方面，提供一种MR成象方法，用来反复地每一RF脉冲产生第一到第m(≥2)回波和从这些回波获得k-空间中的m个视图的数据来得到k-空间中的所有视图的数据，其中该方法包括步骤：把k-空间分为沿相位轴方向的第一到第m分段，把第一到第m回波连续分配给第一到第m分段，并且在基于分配应用相位编码时获得数据F；把第m到第一回波连续分配给第一到第m分段，并在基于分配应用相位编码时获得数据R；以及对于每个视图相加数据F和R，并基于相加数据产生图象。
关于第一方面所描述的MR成象方法中，分配给在获取数据R时的分段的回波顺序是与分配给在获取数据F时的分段的回波顺序相反的。即对于数据R的信号强度数值的次序是相反于数据F的信号强度数值的次序的，所以数据F的信号强度最大的分段对于数据R则具有最小的信号强度。因此通过相加每个视图的数据F和R，信号强度是均等的并且信号强度的分段差被减少了。相应地，通过应用这种相加数据来产生图象重影能被减少。
如果m选择为偶数，数据F和R的相加等于奇次回波与偶次回波的和。由于奇次回波与偶次回波中的相位误差有相反的方向(符号)，相位误差相互抵消从而被减少。相应地，在该方案中重影也被减少。
根据本发明的第二方面，提供一种MR成象方法，用来反复地每一RF脉冲产生第一到第m(≥2)回波和从这些回波获得k-空间中的m个视图的数据来得到k-空间中的所有视图的数据，其中该方法包括步骤：把k-空间分为沿相位轴方向的第一到第2m分段，把第一到第m回波连续分配给第一到第m分段，并把第m到第一回波连续分配给第(m+1)到第2m分段，并且在基于分配应用相位编码时获得数据F；把第m到第一回波连续分配给第一到第m分段，并把第一到第m回波连续分配给第(m+1)到第2m分段，而且在基于分配应用相位编码时获得数据R；以及对于每个视图相加数据F和R，并基于相加数据产生图象。
关于第二方面所描述的MR成象方法中，分配给在获取数据R时的分段的回波顺序是与分配给在获取数据F时的分段的回波顺序相反的。即，对于数据R的信号强度数值的次序是相反于数据F的信号强度数值的次序的，所以数据F的信号强度最大的视图对于数据R则具有最小的信号强度。因此通过相加每个视图的数据F和R，信号强度是均等的并且信号强度的分段差被减少了。相应地，通过应用这种相加数据来产生图象重影能被减少。
如果m选择为偶数，数据F和R的相加等于奇次回波与偶次回波的和。由于奇次回波与偶次回波中的相位误差有相反的方向(符号)，相位误差相互抵消从而被减少。相应地，在该方案中重影也被减少。
根据本发明的第三方面，提供一种MR成象方法，用来每一RF脉冲产生多个回波和获得k-空间中的所有视图的数据，其中该方法包括步骤：每一RF脉冲产生第一到第M回波，其中M是k-空间中的视图总数，和获得k-空间中的所有视图的数据F；每一RF脉冲产生第一到第(M+1)回波，并从其中的第二到第(M+1)回波获得k-空间中的所有视图的数据R；以及对于每个视图相加数据F和R，并基于相加数据产生图象。
关于第三方面所描述的MR成象方法中，分配给在获取数据R时的视图的回波相对于分配给在获取数据F时的视图的回波被移动了一位。因此在获取数据R时偶次回波被分配给在获取数据F时被分配了奇次回波的一视图，奇次回波被分配给在获取数据F时被分配了偶次回波的一视图。奇次回波与偶次回波中的相位误差有相反的方向(符号)。因此对于每幅视图通过数据F和R的相加，相位误差相互抵消从而被减少。相应地，通过应用这种相加数据来产生图象重影能被减少。
根据本发明的第四方面，提供一种MR成象方法，用来每一RF脉冲产生大量回波和获得k-空间中的大量视图数据，其中该方法包括步骤：给奇次视图分配奇次回波并给偶次视图分配偶次回波，并且在基于分配应用相位编码时获得数据F；分配偶次回波给奇次视图并分配奇次回波给偶次视图，并且在基于分配应用相位编码时获得数据R；以及对于每个视图相加数据F和R，并基于相加数据产生图象。
关于第四方面所描述的MR成象方法中，奇次回波和偶次回波在分配给获取数据F时的视图的回波链中和在分配给获取数据R时的视图的回波链中被改换顺序。即，在获取数据R时，偶次回波被分配给在获取数据F时被分配了奇次回波的一视图，而且奇次回波被分配给在获取数据F时被分配了偶次回波的一视图。奇次回波与偶次回波中的相位误差有相反的方向(符号)。因此对于每幅视图通过数据F和R的相加，相位误差相互抵消从而被减少。相应地，通过应用这种相加数据来产生图象重影能被减少。
根据本发明的第五方面，提供一种MR成象装置包括：把k-空间分为沿相位轴方向的第一到第m分段并把第一到第m回波连续分配给第一到第m分段的第一分配装置；把第m到第一回波连续分配给第一到第m分段的第二分配装置；反复地每一RF脉冲产生第一到第m(≥2)回波和从这些回波获得k-空间中的m个视图的数据来得到k-空间中的所有视图数据的数据获取装置，该数据获取装置在基于第一分配装置进行的分配应用相位编码时获得数据F，并在基于第二分配装置进行的分配应用相位编码时获得数据R；对于每个视图进行数据F和R相加的数据相加装置；和基于数据相加装置的相加数据产生图象的图象产生装置。
关于第五方面所描述的MR成象装置适合于执行第一方面中的MR成象方法。
根据本发明的第六方面，提供一种MR成象装置包括：把k-空间分为沿相位轴方向的第一到第2m分段并把第一到第m回波连续分配给第一到第m分段、把第m到第一回波连续分配给第(m+1)到第2m分段的第一分配装置；把第m到第一回波连续分配给第一到第m分段、把第一到第m回波连续分配给第(m+1)到第2m分段的第二分配装置；反复地每一RF脉冲产生第一到第m(≥2)回波和从这些回波获得k-空间中的m个视图的数据来得到k-空间中的所有视图数据的数据获取装置，该数据获取装置在基于第一分配装置进行的分配应用相位编码时获得数据F，并在基于第二分配装置进行的分配应用相位编码时获得数据R；对于每个视图进行数据F和R相加的数据相加装置；和基于数据相加装置的相加数据产生图象的图象产生装置。
关于第六方面所描述的MR成象装置适合于执行第二方面中的MR成象方法。
根据本发明的第七方面，提供一种MR成象装置包括：用来每一RF脉冲产生第一到第M回波并获得k-空间中的所有视图数据F的第一数据获取装置，其中M是k-空间中的视图总数；用来每一RF脉冲产生第一到第(M+1)回波并从其第二到第(M+1)回波获得k-空间中所有视图数据R的第二数据获取装置；对于每个视图相加数据F和R的数据相加装置；以及基于数据相加装置的相加数据产生图象的图象产生装置。
关于第七方面所描述的MR成象装置适合于执行第三方面中的MR成象方法。
根据本发明的第八方面，提供一种MR成象装置包括：用来每一RF脉冲产生大量回波来获得k-空间中大量视图数据的数据获取装置，其给奇次视图分配奇次回波并给偶次视图分配偶次回波，并且在基于分配应用相位编码时获得数据F，以及分配偶次回波给奇次视图并分配奇次回波给偶次视图，并且在基于分配应用相位编码时获得数据R；对于每个视图相加数据F和R的数据相加装置；以及基于相加数据产生图象的图象产生装置。
关于第八方面所描述的MR成象装置适合于执行第四方面中的MR成象方法。
本发明一般应用于FSE-型连续方法中如FSE、SSFSE和FSEIR方法。
根据本发明的MR成象方法和装置，由于回波链中的回波强度降落提高而引起的重影能被减少。而且，由于相位误差引起的重影能被减少。
本发明进一步的目的和优点从下面参考附图所示对本发明的优选实施例的描述中变得更加明显。
图1表示根据应用连续过程的FSE方法在传统的MR成象过程中的每个分段的信号强度。
图2表示根据应用中心过程的FSE方法在传统的MR成象过程中的每个分段的信号强度。
图3表示根据SSFSE方法在传统的MR成象过程中每个图象的相位误差。
图4是表示根据本发明的一个实施例的MR成象装置的方块图。
图5是表示根据使用图4中的MR成象装置所执行的连续过程的FSE方法的MR成象过程的流程图。
图6表示在图5示出的过程中获取数据F的每个分段的信号强度。
图7表示在图5示出的过程中获取数据R的每个分段的信号强度。
图8表示应用在图5示出的过程中相加数据F和数据R所得到的相加数据的每个分段的信号强度。
图9是表示根据使用图4中的MR成象装置所执行的中心过程的FSE方法的MR成象过程的流程图。
图10表示在图9示出的过程中获取数据F的每个分段的信号强度。
图11表示在图9示出的过程中获取数据R的每个分段的信号强度。
图12表示应用在图9示出的过程中相加数据F和数据R所得到的相加数据的每个分段的信号强度。
图13是表示根据图4中的MR成象装置所执行的SSFSE方法的MR成象过程的流程图。
图14表示在图13示出的过程中获取数据F的每个视图的相位误差。
图15表示在图13示出的过程中获取数据R的每个视图的相位误差。
图16表示应用在图13示出的过程中相加数据F和数据R所得到的相加数据的每个视图的相位误差。
以下参考附图所示实施例对本发明作具体叙述。
图4是本发明一个实施例的MR成象装置100的方块图。
在MR成象装置100中，磁体组件1有一个其中***物体的空间(孔)。围绕空间配置一主磁场线圈用来对物体应用恒定的主磁场，一个梯度磁场线圈用来产生梯度磁场(其由x轴、y轴和z轴线圈组成)，一个发射线圈用来应用RF脉冲来激励物体内的原子核中的自旋，和一个接收线圈用来探测来自物体的NMR(核磁共振)信号。主磁场线圈、梯度磁场线圈、发射线圈和接收线圈分别连接到一个主磁场电源2、一个梯度磁场驱动电路3、一个RF功率放大器4和一个前置放大器5。
响应于来自计算机7的命令，序列存储器电路8基于如在FSE方法中的脉冲序列操作梯度磁场驱动电路3来从磁体组件1的梯度磁场线圈产生梯度磁场。序列存储器电路8还操作门调制电路9以将来自RF振荡电路10的高频输出信号调制成具有预定时序和包络线的脉冲状信号。脉冲状信号作为RF脉冲被提供给RF功率放大器4并在RF功率放大器4中进行功率放大。功率放大的信号然后被应用到磁体组件1的发射线圈来选择性地激励所需切片区。
前置放大器5放大从磁体组件1中接收线圈处的物体探测到的NMR信号并把它提供给相位探测器12。相位探测器12以RF振荡电路10的输出作为参考信号对提供自前置放大器5的NMR信号进行相位探测，并提供该NMR信号给一个A/D(模数)转换器11。A/D转换器11把相位探测到的模拟信号转换为数字信号并提供给计算机7。
计算机7对从A/D转换器11以数字信号形式得到的数据执行如后面将叙述的数据处理，并产生k-空间中所有视图的数据，即M视图。而且计算机7对k-空间中所有视图的数据进行图象重组操作来产生MR图象。MR图象在显示设备6上显示出来。
计算机执行全部的控制，包括接收来自操作员控制台13的信息输入。
图5是表示根据使用MR成象装置100所执行的连续过程的FSE方法的MR成象过程的流程图。
在步骤S1，k-空间被分为沿相位轴方向的m分段，其中m代表将要产生的回波数目以在每次励磁时获得数据。当m＝6时，例如如图6所示，k-空间从k-空间的上侧开始被连续分为沿相位轴方向的1到6分段(图中从左到右)。图6也表示了沿相位轴方向的分段索引。
在步骤S2，第一到第m回波被连续分配给从k-空间的上侧开始(图中从左到右)的各个分段。如图6中所例示的一样，第一到第六回波被分别分配给第一到第六分段。图6还在信号强度特性曲线的上部示出了分配给各个分段的回波索引。从图6中可看到，信号强度从第一分段开始连续减低。
在步骤S3，数据F通过相应于分配的相位编码来获得。
在步骤S4，第m到第一回波被连续分配给从k-空间的上侧开始(图中从左到右)的各个分段。如图7中所例示的一样，第六到第一回波被分别分配给第一到第六分段。图7还在信号强度特性曲线的上部示出了分配给各个分段的回波索引。从图7中可看到，信号强度从第一分段开始连续提高。
在步骤S5，数据R通过相应于分配的相位编码来获得。
在步骤S6，获得的数据R和数据F相加一起并基于相加数据产生图象。
图8表示相加数据的信号强度分布。
比较图8和图6可看到，示于图8的相加数据与图6所示数据相比在分段中具有较小的信号强度的分段差。因此，由于在回波链中提高回波信号强度的降落而带来的重影可被减少。
而且正如图8所示，由于相加数据代表具有相反相位误差方向(符号)的奇次回波和偶次回波的数据之和，因此奇次回波和偶次回波中的相位误差可相互抵消，由此减小相位误差。因此在该方案中也能减小重影。
图9是表示根据使用MR成象装置100所执行的中心过程的FSE方法的MR成象过程的流程图。
在步骤C1，k-空间被分为沿相位轴方向的2m个分段。例如当m＝6时，k-空间从k-空间的上侧开始被连续分为沿相位轴方向的1到12分段(图中从左到右)。
在步骤C2，第一到第m回波和第m到第一回波被连续分配给从k-空间的上侧开始(图中从左到右)的各个分段。
在步骤C3，各个分段被循环地移位使得一个分段或相应于一个有效TE的分段间界被放置在k-空间中心。例如，如果第三和第四的分段间界对应于有效TE，则第一到第十二分段被循环地移位使得第三和第四的分段间界被放置在k-空间中心。分段索引、移位后分配的回波索引和信号强度例示于图10中。
在步骤C4，数据F通过相应于分配的相位编码来获得。
在步骤C5，第(m+1-i)回波被分配给在步骤C4中被分配了第i回波(i＝1，...m)的一个分段。例如，如果分配按图10所示来进行，其将按图11改变。
在步骤C6，数据R通过相应于分配的相位编码来获得。
在步骤C7，获得的数据R和数据F相加一起并基于相加数据产生图象。
图12表示相加数据的信号强度分布。
比较图12和图10可看到，示于图12的相加数据与图10所示数据相比在分段中具有较小的信号强度的分段差。因此，由于在回波链中提高回波信号强度的降落而带来的重影可被减少。
而且，如图12所示，由于相加数据代表具有相反相位误差方向(符号)的奇次回波和偶次回波的数据相加，奇次回波和偶次回波中的相位误差互相抵消，从而减少相位误差。因此，该方案的重影也被减少。
图13是表示根据MR成象装置100所执行的SSFSE方法的MR成象过程的流程图。
在步骤SS1，第一到第M回波被分配给第一到第M视图。
在步骤SS2，数据F通过相应于分配的相位编码来获得。图14概括地表示这种情况下的每个视图的相位误差。在图14中，视图索引沿相位轴示出，并且分配的回波索引沿相位误差特性曲线被示出。
在步骤SS3，第二到第(M+1)回波被分配给第一到第M视图。
在步骤SS4，数据R通过相应于分配的相位编码来获得。图15概括地表示这种情况下的每个视图的相位误差。在图15中，视图索引沿相位轴示出，并且分配的回波索引沿相位误差特性曲线被示出。不从第一回波得到数据来产生图象。
在步骤SS5，获得的数据R和数据F相加一起并基于相加数据产生图象。
图16表示相加数据的相位误差分布。
比较图16和图14可看到，示于图16的相加数据与图14所示数据相比具有较小的相位误差。这是因为奇次回波和偶次回波中的相位误差互相抵消。相应地，由于相位误差而带来的重影可被减少。
本发明的各种极其不同的实施例可在不脱离本发明的精神和范围的情况下来构造。应理解本发明并非局限于在说明书中所描述的实施例而是由后附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用来反复地每一RF脉冲产生第一到第m(≥2)回波和从这些回波获得k-空间中的m个视图的数据来得到k-空间中的所有视图的数据的MR成象方法，包括步骤：
把k-空间分为沿相位轴方向的第一到第m分段，把第一到第m回波连续分配给第一到第m分段，并且在基于分配应用相位编码时获得数据F；
把第m到第一回波连续分配给第一到第m分段，并在基于分配应用相位编码时获得数据R；以及
对于每个视图相加数据F和R，并基于相加数据产生图象。
2.一种用来反复地每一RF脉冲产生第一到第m(≥2)回波和从这些回波获得k-空间中的m个视图的数据来得到k-空间中的所有视图的数据的MR成象方法，包括步骤：
把k-空间分为沿相位轴方向的第一到第2m分段，把第一到第m回波连续分配给第一到第m分段，并把第m到第一回波连续分配给第(m+1)到第2m分段，并且在基于分配应用相位编码时获得数据F；
把第m到第一回波连续分配给第一到第m分段，并把第一到第m回波连续分配给第(m+1到第2m分段，而且在基于分配应用相位编码时获得数据R；以及
对于每个视图相加数据F和R，并基于相加数据产生图象。
3.一种用来每一RF脉冲产生多个回波和获得k-空间中的所有视图的数据的MR成象方法，包括步骤：
每一RF脉冲产生第一到第M回波，其中M是k-空间中的视图总数，和获得k-空间中的所有视图的数据F；
每一RF脉冲产生第一到第(M+1)回波，并从其中的第二到第(M+1)回波获得k-空间中的所有视图的数据R；以及
对于每个视图相加数据F和R，并基于相加数据产生图象。
4.一种用来每一RF脉冲产生大量回波和获得k-空间中的大量视图数据的MR成象方法，包括步骤：
给奇次视图分配奇次回波并给偶次视图分配偶次回波，并且在基于分配应用相位编码时获得数据F；
分配偶次回波给奇次视图并分配奇次回波给偶次视图，并且在基于分配应用相位编码时获得数据R；以及
对于每个视图相加数据F和R，并基于相加数据产生图象。
5.一种MR成象装置包括：
把k-空间分为沿相位轴方向的第一到第m分段并把第一到第m回波连续分配给第一到第m分段的第一分配装置；
把第m到第一回波连续分配给第一到第m分段的第二分配装置；
反复地每一RF脉冲产生第一到第m(≥2)回波和从这些回波获得k-空间中的m个视图的数据来得到k-空间中的所有视图数据的数据获取装置，该数据获取装置在基于第一分配装置进行的分配应用相位编码时获得数据F，并在基于第二分配装置进行的分配应用相位编码时获得数据R；
对于每个视图进行数据F和R相加的数据相加装置；和
基于数据相加装置的相加数据产生图象的图象产生装置。
6.一种MR成象装置包括：
把k-空间分为沿相位轴方向的第一到第2m分段并把第一到第m回波连续分配给第一到第m分段、把第m到第一回波连续分配给第(m+1)到第2m分段的第一分配装置；
把第m到第一回波连续分配给第一到第m分段、把第一到第m回波连续分配给第(m+1)到第2m分段的第二分配装置；
反复地每一RF脉冲产生第一到第m(≥2)回波和从这些回波获得k-空间中的m个视图的数据来得到k-空间中的所有视图的数据数据获取装置，该数据获取装置在基于第一分配装置进行的分配应用相位编码时获得数据F，并在基于第二分配装置进行的分配应用相位编码时获得数据R；
对于每个视图进行数据F和R相加的数据相加装置；和
基于数据相加装置的相加数据产生图象的图象产生装置。
7.一种MR成象装置包括：
用来每一RF脉冲产生第一到第M回波并获得k-空间中的所有视图数据F的第一数据获取装置，其中M是k-空间中的视图总数；
用来每一RF脉冲产生第一到第(M+1)回波并从其第二到第(M+1)回波获得k-空间中所有视图数据R的第二数据获取装置；
对于每个视图相加数据F和R的数据相加装置；以及
基于数据相加装置的相加数据产生图象的图象产生装置。
8.一种MR成象装置包括：
用来每一RF脉冲产生大量回波来获得k-空间中大量视图数据的数据获取装置，其给奇次视图分配奇次回波并给偶次视图分配偶次回波，并且在基于分配应用相位编码时获得数据F，以及分配偶次回波给奇次视图并分配奇次回波给偶次视图，并且在基于分配应用相位编码时获得数据R；
对于每个视图相加数据F和R的数据相加装置；以及
基于相加数据产生图象的图象产生装置。
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