用于控制磁共振成像系统的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于控制用于产生检查对象的磁共振图像数据的磁共振成像系 统的方法，其中采集磁共振原始数据。产生具有分别一个激励过程和一个随后的读出过程 的多个脉冲序列片段。在激励过程中产生在选层方向上的第一选层梯度脉冲。此外产生激 励HF脉冲，其为了激励N个同时待激励的层而包括相应N个激励频率。在随后的读出过程 中，产生在选层方向上的重聚相位（Rephasierer)梯度脉冲并且接收用于采集磁共振原始 数据的HF信号。在接收前面的脉冲序列片段的HF信号之后和在产生随后的脉冲序列片段 的激励HF脉冲之前，产生在选层方向上的预定相（Prephasierer)梯度脉冲，其设计为，梯 度矩关于从一个激励HF脉冲的中心到随后的激励HF脉冲的中心、在选层方向上的所有梯 度脉冲的积分具有值0。
[0002] 换言之，作为对于稳态自由进动自旋（SSFP)的必要条件，梯度脉冲在选层方向以 及在两个其他方向上必须是平衡的。
[0003] 此外，本发明还涉及一种用于控制磁共振成像系统的控制序列。控制序列具有多 个分别带有一个激励片段和一个读出片段的脉冲序列片段。激励片段包括在选层方向上的 第一选层梯度脉冲、激励HF脉冲，后者对于同时激励N个层而相应包括了 N个激励频率。随 后的读出片段包括在选层方向上的重聚相位梯度脉冲和用于读出用于采集磁共振原始数 据的HF信号的读出窗，其中在前面的脉冲序列片段的读出窗和随后的脉冲序列片段的激 励HF脉冲之间布置在选层方向上的预定相梯度脉冲，其设计为，梯度矩关于从一个激励HF 脉冲的中心到随后的激励HF脉冲的中心、在选层方向上的所有梯度脉冲的积分，具有值0。
[0004] 此外，本发明还涉及一种控制序列确定系统。此外，本发明还涉及一种磁共振成像 系统。最后，本发明涉及一种计算机程序产品，其可以直接加载到磁共振成像系统的控制装 置的存储器中。
【背景技术】
[0005] 基于特别是核自旋的磁共振测量的方法的成像系统，即所谓的磁共振断层成像 仪，通过多种应用已经被成功建立和证明。在这种图像采集中，为了成像信号的位置分辨， 通常将用于将待检查的磁偶极子进行初始对齐和均匀化的稳态基本磁场BO与快速接通的 磁场即所谓的梯度场叠加。为了确定待成像的检查对象的物质特征，确定在磁化从初始对 齐偏转之后的散相或弛豫时间，从而可以识别不同的、物质典型的弛豫机制或弛豫时间。偏 转通常通过多个HF脉冲进行并且位置分辨在此基于借助梯度场在所谓的测量序列或控制 序列中对偏转的磁化的时间上确定的操纵，所述测量序列或控制序列确定HF脉冲的精确 时间序列、梯度场（通过读出梯度脉冲的接通顺序）的改变以及测量值的采集。
[0006] 典型地，借助中间步骤，进行在测量的磁化（从所述磁化中可以导出提到的物质 特征）和测量的磁化在检查对象所布置于的位置空间中的位置坐标之间的对应。在该中间 步骤中将采集的磁共振原始数据布置在所谓的"k空间"中的读出点上，其中k空间的坐标 作为梯度场的函数被编码。在检查对象的确定的位置处的磁化（特别是在与前面描述的基 本磁场垂直的平面中确定的横向磁化）的绝对值可以从读出点的数据借助傅里叶变换来 确定，所述傅里叶变换从与确定的频率（位置频率的）或相位对应的信号强度（磁化的绝 对值），计算在位置空间中的信号的信号强度。
[0007] 磁共振断层成像是一种相对缓慢工作的成像方法，因为数据沿着在傅里叶空间或 在k空间中的行被顺序地记录并且对于激励的自旋的自旋弛豫会不低于一定的时间。按照 二维层的图像拍摄的方法与在三维中的拍摄相比明显更不易出错，因为编码步骤的数量少 于在三维方法情况下。由此在许多应用中不是使用唯一的三维拍摄，而是使用具有二维层 的堆叠的图像体积。然而图像拍摄时间由于自旋的长的弛豫时间而非常长，这例如对于待 检查的患者意味着舒适性降低。患者在拍摄期间也不能短暂离开磁共振断层成像仪或也不 能即使仅仅是改变其位置，因为这由于位置改变会毁掉图像拍摄过程并且必须从头开始整 个过程。由此重要的目的在于，加速二维层堆的拍摄。
[0008] 为了加速图像拍摄，例如应用并行图像拍摄技术。在一些图像拍摄技术中，由 于欠采样会出现伪影。这些伪影可以通过应用重建算法来消除。消除伪影的另一种可 能性在于，应用 CAIPIRINHA(Controlled aliasing in parallel imaging results in higher acceleration,参见文章 BREUER, FELIX A. ET AL.，''Controlled aliasing in parallel imaging results in higher acceleration(CAIPIRINHA)for multi-slice imaging",in:Magnetic Resonance in Medicine,2005, Vol. 53, No. 3, pp. 684-691, D OI 10. 1002/mrm. 20401.)。CAIPIRINHA修改出现的伪影，以改善随后的图像重建。由此 CAIPIRINHA与一些其他并行图像拍摄方案（其中仅进行具有伪影的图像的随后后处理）相 比是占优势的。在CAIPIRINHA中在使用多带RF脉冲的条件下同时激励具有任意厚度和任 意距离的多个层。数据然后被欠采样，其中产生具有互相错移地出现的重叠的层的图像。在 层之间的错移可以通过在多带RF脉冲中调制各个层的相位来产生。
[0009] 用于以高的信噪比快速成像的技术是TrueFISP(True Fast Imaging with Steady State Precession)，也称为 Trufi 或 bSSFP(balanced free precession),参见 OPPELT A. ET AL.，"FISP:eine neue schnelle Pulssequenz filr die Kernspintomographie"，in :electromedica, Vol. 54, 1986, Issue 1，pp. 15-18。在此应用相干的图像拍摄技术，其中 使用平衡的梯度脉冲形状。采用在自由进动的自旋的稳态均衡中具有平衡状态的技术。 TrueFISP在短的重复时间TR情况下以平衡的梯度矩特别好地工作，其中通过短的重复时 间可以降低在拍摄的图像中由于B tl不均勾性带来的阻带伪影（banding artefacts)。尽 管TrueFISP是快速的图像拍摄方法，但是还存在更快的图像拍摄的需求。例如可以通过更 快的图像拍摄方法改善实时拍摄。也可以改善对于待检查的人的舒适度，待检查的人可以 不用长时间地屏气或可以运动。由此可以将TrueFISP与同时采样多个层的并行图像采样 组合。然而在常规的TrueFISP中重复时间短，使得在所有时刻呈现梯度活动。由此不能将 TrueFISP序列嵌套以同时拍摄多个欠采样的层。一方面并行图像拍摄会通过对自由进动 的自旋的稳态的要求而被限制。另一方面在如在CAIPIRINHA中那样减少相位编码行和拍 摄具有小间隔的层时，使得信噪比明显变差。在使用常规的CAIPIRINHA时由于使用用来激 励多个层的相位调制的RF脉冲，会降低TrueFISP序列相对于B tl不均匀性的鲁棒性（参见 STAB D. ET AL.，"Mit CAIPIRINHA beschleunigte Mehrschicht-TrueFISP-MR-Herzperf usionsbildgebung mit VOllstandiger Herzabdeckung^, in:Fortschr Roiltgenstr 2009 ； 181:V0319_6，D0I:10. 1055/s-0029-1221517)，由此会出现信号和对比度改变和更多的阻 带伪影。
[0010] 由此在US 2013/0271128中描述了一种方法，利用所述方法实现按照SSFP技术 (SSFP = steady state free precession = Trufi)同时拍摄多个层，但是其中在不同层中 激励的自旋的不同相位不再通过RF脉冲的调制产生，而是通过梯度脉冲的变化产生。更确 切说，TrueFISP方法的范围中使用的、与各个层对应的重聚相位梯度脉冲被周期性地修改 (例如改变其幅度），从而对不同层的自由进动的自旋施加不同的相位，而不会由于在常规 的CAIPIRINHA方法中使用的、RF脉冲的相位调制而发生对比度改变。在US 2013/0271128 中描述的方法也可以称为multi-slice blipped TrueFISP_CAIPIRINHA(具有标记的层 的 TRUEFISP-CAIPIRINHA)。然而在特别有效的构造 bSSFP (balanced steady state free precession,平衡式稳态自由进动，相应于在US 2013/0271128中描述的方法）中由于磁场 的不均匀性以及涡流而容易发生干扰或伪影。特别地，当同时拍摄的层互相间隔非常紧密 时，在 SSFP-SAMS 拍摄（SAMS = simultaneous acquisition of multiple slices)时发生 图像质量的变差。例如当在对于临床应用典型的参数或边界条件情况下在各自的层的中心 之间的间隔与涉及的层的层厚之比小于2时，出现图像质量的极大变差。对于该伪影的原 因在于，为了实现在紧密相邻的层之间的足够相位改变而所需的层预定相和重聚相位的强 烈改变。该强烈改变导致更强作用的涡流。因为在US 2013/0271128中