专利名称：磁共振成像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用核磁共振(简称为NMR)的磁共振(简称MR)成像装置，更确切地说，用一种被称作为混合扫描的技术获得图像的MR成像装置。
普通的MR成像装置所采用的一种基本方法是重复执行一个脉冲序列。在此脉序列中，先用一个激励RF(射频)脉冲(因为质子的自旋相位旋转90°，所以也称为90°脉冲)、然后再用一个再聚焦脉冲(因为质子的自旋相位旋转180°，所述也称为180°脉冲)投射到一个受试者上，产生一个回波信号(主回波)。随后，此脉冲序列以可变相位编码量重复。从一个脉冲序列中产生的回波信号获得的数据被排列在原始数据空间(也称作K空间)中的一条线上。例如，为了获得具有256线的原始数据空间，必须按照本基本方法以不同的相位编码量重复此脉冲序列256次。因此，数据收集相当费时。
鉴于上述情况，发展了一种称作单冲扫描(single-shotscan)的技术，在这种单冲扫描中，受试者只要用一个激励RF脉冲(也称为一个单冲，singleshot)照射，就能用这个单冲获得原始数据空间中所有线的数据。此单训方法包括一个快速自旋回波方法以及EPI(回波平面成像)。此快速自旋回波方法用一个叫作RARE(驰预加强快速获取，RapidAcquisitionWithRelaxationEnhancement)的脉冲序列，来产生经过各种相位编码的回波信号，称作RARE的脉冲序列中，一个激励RF脉冲后跟有多个(例如256个)再聚焦RF脉冲。此回波平面成像使用一种叫做倾斜转换(gradientswitching)的技术，这种技术中，一个激励脉冲后跟随着极性交替反转多次的(例如256次)倾斜磁场脉冲，从而产生经过不同相位编码的回波信号。然而，这种方法产生的多个回波信号随时间而衰减，越往后的回波信号，其强度越弱。排列原始数据空间中多条线上这些回波信号的数据，使质量较差的局部图像得以重新构造。
于是，就发展起来一起将上述基本方法和单冲扫描方法组合起来而成的混合扫描方法。本文将以组合上述基本方法和快速自旋回波方法为例，描述这种混合扫描方法。在这种方法中，用一个激励RF脉冲和四个再聚焦RF脉冲投射到一个受试者上，连接产生四个回波信号。每一个回波信号经受四种不同类型的相位编码，从而一次收集原始数据空间中256线中的四条线代表的数据。这一脉冲序列重复64次，从而获得原始数据空间中所有线包含的数据。
采用这种混合扫描方法，可以减少脉冲序列重复的次数，从而在大体不损坏图像质量的情况下，获得一个原始数据空间的必要数据。因此，可以简化一个图像的拾取过程。
但是，混合扫描方法存在下述缺陷。
特别是，在上述将基本方法和快速自旋回波方法组合而成的混合扫描方法中，即，在采用多个再聚焦RF脉冲来获取多个回波信号中以及在采用交替转换再聚焦RF脉冲的相位极性的CPFH(Carr-Purcell-Freeman-Hill)(也称为改进型CP)脉冲序列的方法中，质子的自旋相位受一个激励RF脉冲的激励而旋转90°，接着，质子的自旋相位受第一个再聚焦脉冲激励而旋转180°，随后，质子的自旋相位受第二个再聚焦RF脉冲的激励再旋转-180°。这样，相位极性交替地以第奇数个再聚焦RF脉冲和第偶数个再聚焦RF脉冲的顺序而转变预定次数。由此产生的每一个回波信号经受不同的、连续的相位编码。回波信号产生的数据沿邻近线(即原始数据空间中的、具有连续相位编码量的线)排列。再在此原始数据空间进行富立叶变换而重新构成一个图像。由于回波信号之间的相位差(180°)，使应该连续的相邻线的相位编码量成为不连续。由对具有这种不连续相位编码量的原始数据空间进行富立叶变换而重新构造的图像就会出现一种人为的模糊。
在使用再聚焦RF脉冲以及CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)脉冲序列的地方(其中，所发射的再聚焦RF脉冲的相位与激励RF脉冲的相位相差90°)，由于再聚焦RF脉冲之间没有相位差，所以回波信号之间不会有相位差。因此，从一个原始数据空间，即一个重新构造的部分图像(sliceimage)将不会出现模糊。然当当为多个原始数据空间(即多重部分)收集数据时，由于下述原因，中央部分以外的其他部分(即周边部分)的原始数据空间中相邻线之间将出现相位差。
为了获得多重部分，通常使部分选择倾斜磁场脉冲作用于这些部分的厚度方向。使用部分选择倾斜磁脉冲将使这些部分中的中央部分的强度为零。激励RF脉冲和再聚焦RF脉冲的载波频率从选定的倾斜磁场脉冲强度为零的中央部分的频率，偏移一个相应于一个部分位置的量。当用这种方法选择多个部分时，激励RF脉冲和再聚焦RF脉冲的载波频率对于中央部分和周边部分是不同的。然而，用一个数值与用作选择和激励中央部分的载波频率相同的参考频率，对从多个部分收集的回波信号进行相位检测，作为数据。因为用来把RF脉冲发射到周边部分的载波频率与用来检测由RF脉冲产生的回波信号的参考频率不同，所以，沿周边部分的原始数据空间的那些线排列的相位编码量移动一个相位差，其移动量相应于上述频率差。这就是说，因为载波频率的旋转座标系统相对于作为观察系统的参考频率的旋转座标系统旋转，所以周边部分出现相位差。这些相位差导致上述再构造图像出现模糊点。
由基本方法和回波平面方法组合起来的混合扫描方法有下述缺陷。
在这种情况下，回波信号产生于倾斜磁场脉冲的极性反转时，回波峰值的产生时间将由于倾斜磁场脉冲的极性反转的计时差异与静磁场的非均匀性而产生时间差。即，回波信号之间出现相位差。这也会引起图像模糊。
可以设想用改变再聚焦RF脉冲发射，从而控制每一回波信号的峰值时间来避免回波信号之间的相位差。然而，为此要求诸如RF发射机一类的控制系统对再聚焦RF脉冲的频率和发射时间进行有效的高速控制，这样，就加重了控制系统的负荷。这种措施的不切实际之处在于高速控制将导致精度不够，并要求控制系统有一定的稳定性。
本发明的目的在于，当用混合扫描方法获取图像时，提供一种能修正回波信号之间的相位差、从而在不加重控制系统负荷的情况下抑制图像模糊的MR成像装置。
按照本发明，上述目的是由一个使用NMR现象的MR成像装置来完成的。这一装置包括在一个成像空间产生均匀静磁场的主磁铁;
产生三种类型的倾斜磁场脉冲(即，部分选择倾斜磁场脉冲、相位编码倾斜磁场脉冲以及阅读倾斜磁场脉冲)的第一、第二和第三倾斜磁场线圈，其磁场强度沿线像空间中的三个正交方向变化;
-发射一个激励RF脉冲和多个再聚焦RF脉冲、并检测回波信号的RF线圈;
-以一预定载波频率进行调制、并随后通过RF线圈以预定时间逐个发射激励RF脉冲和再聚焦RF脉冲的RF发射器;
-以与激励RF脉冲和再聚焦RF脉冲成一定时间关系、通过选择部分平面的第一倾斜磁场线圈产生部分选择倾斜磁场脉冲的部分选择倾斜磁场脉冲发生器;
-以与回波信号成一定的时间关系、通过第二倾斜磁场线圈产生相位编码倾斜磁场脉冲的相位编码倾斜磁场脉冲发生器，相位编码倾斜磁场脉冲随各回波信号而变;
-以与回波信号成一定时间关系、通过第三倾斜磁场线圈产生阅读倾斜磁场脉冲的阅读倾斜磁场脉冲发生器;
-以一预定频率(参考频率)对由RF线圈检测的回波信号进行检测并收集数据的数据收集器;
-对回波信号中的各个回波峰中相对于参考频率分别确定相位差的相位检测器;
-根据相位差轮换从回波信号收集的数据、从而连接回波信号的相位使之连续的轮换装置(rotatingdevice);
-根据轮换的数据对局部图像进行重新构造的数据处理器。
主磁铁在成像空间形成一静磁场，然后，第一倾斜磁场线圈将一部分选择倾斜磁场脉冲施加到此成像空间。从而沿这一部分厚度的方向上的不同位置处产生不同的谐振频率。随后，RF发射器连续发送一个激励RF脉冲和多个再聚焦RF脉冲。RF脉冲的载波频率适用于在所要求的部分位置激励质子。第二倾斜磁场线圈对这些RF脉冲产生的各回波信号进行各不相同的编码。第三倾斜磁场线圈以与回波信号的产生成一定的时间关系施加阅读磁场脉冲。数据收集器以一预定频率(参考频率)，用检测回波信号的方法收集数据。由于回波信号是以预定载波频率调制的，所以回波信号之间会由于这两个频率不同而产生相位差。回波信号具有相位差还由于采用了由发射器发射的再聚焦RF脉冲的方法的缘故。相位检测器用确定各回波信号中的各个回波峰相对于参考频率的相位差的方法，检测回波信号之间的相位差。轮换装置根据这些相位差，轮换这些从回波信号中收集的数据。轮换的结果使回波信号的相位相互连接而连接。数据处理器根据轮换的数据(即根据具有连续相位编码量的原始数据空间)对局部图像进行重新构造。
这样，在回波信号中检测并修正相位差的同时，混合扫描的方法提高了拾取局部图像的速度。原始数据空间中各相应线上的相位被连接起来而成连续，从而抑制了原始数据空间再构造图像的模糊。
本发明装置中的RF发射器最好能够发射再聚焦RF脉冲，且其相位极性交替转换。
RF发射器发送激励RF脉冲，使质子的自旋相位旋转某一预定角度，然后发送多个再聚焦RF脉冲，使质子的自旋相位旋转某一预定角度，从而产生多个回波信号。一般情况下，激励RF脉冲是一个90°脉冲，而再聚焦RF脉冲为180°脉冲。质子的自旋相位以这些角度旋转。这些角度通过控制这些脉冲的发送时序和场强而得到调整。由于发送的时间不对、场强的不精确等原因，再聚焦RF脉冲不可能是很精确的180°脉冲。例如，180°脉冲可能变成175°脉冲。当质子的自旋相位由于多个这种不合要求的175°再聚焦RF脉冲而连续旋转时，相位误差5°就会累积起来。例如，四个180°的再聚焦脉冲，可以由初始相位导出相位180°×4＝720°。但是，四个不合要求的脉冲得到的相位是175°×4＝700°，从而累积相位误差为20°(5°×4次)。如果再聚焦RF脉冲的相位极性交替转换，例如交替施加180°脉冲和-180°脉冲，那么第一个再聚焦RF脉冲使质子的自旋角度旋转175°，第二个再聚焦RF脉冲使自旋角度旋转-175°，从而累积相位误差为0°。这样，连续施加一个激励脉冲及多个再聚焦RF脉冲，可以在很长一段时间内产生回波信号。
本发明的装置中，相位检测器最好能根据下式产生相位差φ＝(ωc-ωR)K·Tes+(1+(-1)K)π/2(rad)式中，K是一个正整数，代表以发送顺序发送的回波信号数，ωc是载波频率，ωR为参考频率;而Tes为一回波间隔。
相位检测器根据回波数K和回波间隔Tes，测出由于载波频率ωC和参考频率ωR之间的差而导致的每一回波信号的相位差(上式中的第一项)。如果RF发射器发送相位极性交替转换的再聚焦RF脉冲，则在奇数排列的回波信号和偶数排列的回波信号之间产生一个180°的相位差。这一相位差可从上面等式中的第二项导出。第一项和第二项之和给出所产生的每一回波信号的相位差。
这样，在采用CPFH脉冲序列的混合扫描方法中，根据上式导出的第一回波信号相位差，可以抑制图像模糊。
本发明装置中，发射机可以在不转换相位极性的情况下，以与激励RF脉冲相差的90°的相位发送再聚焦RF脉冲。
于是，这种装置也可以用于在脉冲序列中采用CPMG脉冲串的混合扫描方法。
在本发明的装置中，相位检测器最好能够检测出下式表述的相位差;
φ＝(ωc-ωR)K·Tes(rad)其中，K是一个正整数，代表以发送顺序发送的回波信号数，ωc是载波频率，ωR为参考频率，Tes为一回波间隔。
相位检测器根据回波数K和回波间隔Tes，导出由于载波频率ωc和参考频率ωR之间的差异而产生的每一回波信号的相位差。
这样，可以根据上式而得到的每一回波信号的相位差，抑制采用CPMG脉冲序列的混合扫描方法中的图像模糊。
在本发明的装置中，相位检测器最好能够在摄取局部图像前，停止相位编码倾斜磁场脉冲发生器，随后，执行相应于一摄像脉冲序列的相位差测量脉冲序列，并分别测量相对于参考频率的回波信号中的各个回波峰值的相位差。
相位编码倾斜磁场脉冲发射器在局部图像的摄取之前停止运行。然后，(用CPFH或CPMG脉冲串)，执行相应于摄像脉冲序列的相位差测量脉冲序列。磁场不受相位编码参考频率脉冲的干扰，所以产生用于测量的强回波信号。即，获得具有清晰波峰值的回波信号。各回波信号中的回波峰值被确定，由这些回波峰值，各回波信号的、相对于此参考频率的相位差也被确定。
上述由测量确定的相位差不含有由于偏离于载波频率与参考频率的设计值而产生的计算误差。从而获得精确的相位差。
RF发射机最好能够控制第n(n为整数)个再聚焦RF脉冲的发送时间，从而建立{2(n-1)+1}τ这里，激励RF脉冲的发送时刻为时间原点，τ为发送第一个再聚焦RF脉冲的时间。
如果以上述时序发送再聚焦RF脉冲，则产生各回波信号的时间周期对应于产生第一个回波信号的时间周期的整数倍。因此，在产生适当的回波信号的同一时间点会产生由于再聚焦RF脉冲不完整而导致的假回波信号。这样，假回波信号也会被用作图像形成的受激回波信号。
相位编码倾斜磁场脉冲发生器最好能够分别在回波信号中心附近，对称于相位编码倾斜磁场脉冲产生反绕脉冲(rewindingpulse)，这些脉冲具有与相位编码倾斜磁场脉冲相同的强度和脉宽，以及与相位编码倾斜磁场脉冲相反的极性。
施加的反绕脉冲具有与相对于回波信号的中心的相位编码倾斜磁场脉冲相同的强度和脉冲宽度、和相反的极性。因此，回波信号接收分立的、独立的相位编码时，具有相同的初始条件，不会受前面的相位编码的直接影响。这就抑制了相位漂移，在重新构造的图像中减小了前面相位的直接影响。
本发明装置中的数据收集器最好还能以一偏离参考频率的预定量，采用检测回波信号的方法来收集数据。
原始数据空间是一个由相位编码和频率编码形成的空间。零频率编码位置中的数据对应于重新构造图像的中心位置。当信号检测中数据收集器所使用的参考频率偏离某一预定量时，相应于重新构造图像的中心位置的原始数据空间中的数据就偏移这个预定量。再构造图像也作相应移动。这样，既使当MR成像装置中的受试者位置不是所要求的位置时，可以在不移动受试者的情况下，使参考频率中偏移一预定量来移动再构造图像。
为了描述本发明，附图中描绘了目前最受欢迎的几种形式，然而应该理解的是，本发明并不仅局限于所描述的这些精确结构和仪器。
图1是本发明MR成像装置的方框图;
图2是使用CPFH脉冲串的脉冲序列时序图;
图3是由产生的回波信号中推出的数据进行排列的原始数据空间图;
图4a至4c是描述中心部分加磁化向量特征的示意图;
图5A至5C是描述周边部分磁化向量特征的示意图;
图6是从实际测量数据获取某一相位差的程序流程图。
下面参照附图详细描述本发明的几种最佳实施例。
第一种实施例首先描述图1所示的MR成像装置。此装置包括-用来形成一静磁场的主磁铁1，以及三个用来在静磁场上迭加倾斜磁场的倾斜磁场线圈(即2X、2Y及2Z)。这三个倾斜磁场线圈2X、2Y和2Z把三个倾斜磁场脉冲Gx、Gy和Gz(即一个部分选择倾斜磁场脉冲、一个相位编码倾斜磁场脉冲和一个阅读倾斜磁场脉冲)叠架到主磁铁1形成的均匀静磁场上，倾斜磁场Gx、Gy和Gz中的每一个的场强沿三个正交方向(X、Y和Z)而变。一受试者(病人)被置于形成静磁场和倾斜磁场的地方，-RF线圈(射频线圈)3附着在受试者的身上。
倾斜磁场的电源4与倾斜磁场线圈2相连，用来提供产生倾斜磁场Gx、Gy和Gz的电能。倾斜磁场电源4接收来自波形发生器5的波形信号，从而控制倾斜磁场Gx、Gy和Gz的波形。RF线圈3接收来自RF功率放大器6的RF信号，并将RF信号投射到受试者身上。此RF信号产生于调制器8进行的幅度调制，此幅度调制由调制器8按照接收到的来自波形发生器5的波形，在由RF信号发生器7产生的具有预定载波频率ωc的RF信号上进行调制而成。
RF线圈3接收受试者处产生的NMR信号，并通过一前置放大器将信号传送到相位检测器10。相位检测器10用来自RF信号发生器7的RF信号作为参考频率ωR，检测所接收的信号的相位。检测结果被输出到一个模一数(A/D)转换器11。A/D转换器11也接收来自取样脉冲发生器12的取样脉冲，用来将检测结果转换成数字数据。此数字数据被送至-主计算机20。
主计算机20对数据进行处理，对图像重新构造，并通过-序列发生器23判定整个序列的时序。即，序列发生器23在主计算机20的控制下，将时序信号传送到波形发生器5、RF信号发生器7以及取样脉冲发生器12，判定从波形发生器5输出的波形信号的时序、RF信号发生器7产生的RF信号的时序以及取样脉冲发生器12产生的取样信号的时序。另外，主计算机20将波形信号传送到波形发生器5，控制倾斜磁场Gx、Gy和Gz的脉冲的波形、强度和形状，并确定从RF线圈3发送到受试者的RF信号的包络。主计算机还向RF信号发生器7发送一信号，控制RF信号的载波频率。从而主计算机20根据混合扫描方法等的成像序列，控制整个脉冲序列，并且检测和修正所产生的回波信号的相位差。
上述MR成像装置在计算机20和序列发生器23的控制下，执行图2所示的脉冲序列。图2中所示的脉冲序列基于多部分混合扫描方法(multipleslicehybridscanmethod)，这种方法应用了具有CPFH(也称作改进型CP)脉冲串的快速自旋回波方法。
首先，施加一个90°脉冲(激励RF脉冲)30，并且同时通过倾斜磁场线圈2Z施加一部分选择倾斜磁场脉冲40。然后，在施加90°脉冲30起的驰豫时间τ以后，施加一个180°脉冲(再聚焦RF脉冲)31，以及在施加180°脉冲引起的时间2τ以后，施加一-180°脉冲(再聚焦RF脉冲)32。这样，当相位极性在正极性和负极性之间转换时，连同部分选择磁场脉冲41、42、43和44一起，连续施加四个180°脉冲31、32、33和34。
在这种情况下，在再聚焦RF脉冲31后延迟时间的某一点附近，产生一个第一回波信号71，延迟的时间对应于激励RF脉冲(90°脉冲)30和再聚焦RF脉冲(180°脉冲)31之间的时间τ。这里，从激励RF脉冲(90°脉冲)30到回波中心(回波延迟时间2τ)的时间记作时间t1假定从激励RF脉冲(90°脉冲)30到回波中心的回波延迟时间如上所述为t1，则第一再聚焦RF脉冲31的时间被设定为t＝(1/2)t1＝τ，其中，激励RF脉冲(90°脉冲)30被视作时间原点(t＝0)。这样，第n个再聚焦RF脉冲(n为正整数)的发送时间被设定为{2(n-1)+1}τ。即，把再聚焦RF脉冲32、33和34的发送时间分别设定为t＝(3/2)t1＝3τ、t＝(5/2)t1＝5τ和t＝(7/2)t1＝7τ，则分别在时间t1、t2、t3和t4产生回波信号。这样，从激励RF脉冲30到产生第二个以及后续的回波信号的时间t2、t3和t4等于从激励RF脉冲30到产生第一个回波信号的时间的整数倍，即t2＝2t1、t3＝3t1和t4＝4t1。
用前述方法控制再聚焦RF脉冲的发送时间，由于再聚焦RF脉冲的不完善而产生的假回波信号也被用作抑制相位漂移并与适当回波信号一样在同一时刻产生。这样，这些假回波信号也会被用作图像形成的受激回波信号。
在第一180°脉冲31之前，通过倾斜磁场线圈2X施加一相位后移倾斜脉冲60(用来搅乱质子的自旋相位)。在各个再聚焦RF脉冲31、32、33和34以后，施加用作一频率编码的阅读倾斜磁场脉冲61、62、63和64，从而调整质子的自旋相位并产生回波信号。
另外，在各个再聚焦RF脉冲31、32、33和34之后并且在回波信号71、72、73和74的产生之前，通过倾斜磁场线圈2y，施加相位编码倾斜磁场脉冲50、52、54和56，使这些回波信号经受不同量的相位编码。在回波信号71、72、73和74的产生以后，通过倾斜磁场线圈2y施加的脉冲51、53和55用作反绕。反绕脉冲51、53和55相对回波信号71、72和73的中心具有与相位编码倾斜磁场50、52和54相同的强度、脉冲宽度，和相反的极性。结果，回波信号72、73和74具有接收分立并且独立的相位编码的相同初始条件而不受前一个相位编码的影响。在产生回波信号74以后不再施加反绕脉冲。这是因为上述相移倾斜脉冲60在下一个脉冲序列开始时搅乱了质子的自旋相位，并且同时消除了前面一个相位编码的直接影响。
通过这一脉冲序列，产生了第一个回波信号71至第四个回波信号74。这些回波信号给出了如图3所示的、原始数据空间中沿水平方向(即Kx方向)每一线的数据。各线上的数据在原始数据空间沿纵向排列(即Ky方向)。本例中，从第一回波信号71得到的数据排列在第一线L1上，从第二回波信号72得到的数据排列在第二线L2上，从第三回波信号73得到的数据排列在第三线L3上，从第四回波信号74得到的数据排列在第四线L4上。需要指出的是，第一至第四个回波信号71-74按照图2中虚线所示的驰豫曲线T2而衰减，越靠后的信号，其信号强度越小。
为了得到临床上实用的T2增强信号，上述脉冲序列以设定为2至3秒的重复时间TR而重复。因为直至产生第四个回波信号74的回波时间TE可以被设置为约90毫秒，后续等待时间(1.91至2.91秒)可被用来收集来自众多沿部分选择倾斜磁场的其他部分的数据。即，在产生第四个回波信号74以后，主计算机20指示RF信号发生器7改变前一脉冲序列中的RF信号的载波频率ωc。即，为执行一类似的脉冲序列而选择并激励一个不同的部分平面。这样，以不同编码量执行四个脉冲序列。在执行期望个数的脉冲序列以后，运行返回到对第一部分平面的处理过程。例如，在对第一部分平面的处理过程中，通过改变更多的相位编码量就可对诸如第五至第八线上的数据进行收集和排列。这一脉冲序列在改变相位编码量时被重复。假定共需要256线如图3所示，脉冲序列对于一个部分平面被重复64次(＝256/4)。
现在考虑在每一脉冲序列中应用90°脉冲30和180°脉冲31、32、33和34时磁化向量M的特性。在处于多个部分之间的中央部分的情况下，即ωc＝ωR，向量M的特性如图4A至4C所示。这里，ωc是激励RF脉冲30的载波频率，即从RF信号发生器7传送到调制器8的RF信号的频率。ωR是从RF信号发送器7送至相位检测器10的参考信号的频率。当施加90°脉冲30时，所形成的磁场H1沿X轴方向。因此，如图4A所示，沿Z轴方向的磁化矢量M将倾斜90°而沿(-)Y轴方向。随后，当相位经过一段时间而被扰乱后，施加的180°脉冲形成沿X轴方向的磁场H1。随后，如图4B所示，磁化矢量M旋转180°，而沿(+)Y方向，从而产生第一回波信号71。再过了一段时间以后，施加极性反转的180°脉冲32，而形成沿(-)X方向的磁场H1。随后，如图4C所示，磁化矢量M旋转而再次沿(-)Y方向，从而产生第二回波信号72。这样在原则上，CPFH脉冲串在奇数回波信号71和偶数回波信号72之间依次产生-180°相位差。
在远离中央部分的周边部分，即ωC≠ωR处，矢量M的特性如图5A至5C所示。这里，Z-X-Y座标轴是一个基于参考频率为ωR的旋转座标系统，而Z-X′-Y′座标轴是一个基于载波频率为ωc的旋转座标系统。周边部分离开中央部分的距离越远(ωc与ωR之间的差增大)，X与X′之间以及Y与Y′之间的相移就越大。磁化矢量M倾斜而沿基于载波频率为ωc和Z-X′-Y′座标系统。当施加第一个90°脉冲30时，所形成的磁场H1沿X′轴方向。这样，如图5A所示，沿Z轴方向的磁化矢量M倾斜而沿(-)Y′轴方向。随后，当施加180°脉冲31时，形成的磁场H1沿X′轴方向。因此，如图5B所示，磁化矢量M旋转而沿(+)Y′方向，从而产生第一回波信号70。再经过一段时间以后，施加极性反转的180°脉冲32，而形成沿(-)X′方向的磁场H1。然后，如图5C所示，磁化矢量M再次沿(-)Y′方向，而产生第二回波信号72。这样，当从作为观察座标系的、基于参考频率为ωR的座标系观察时，每一回波信号按照它与载波频率ωc的偏离而产生一个相位差。
当根据CPFH脉冲串用混合扫描方法获得的数据沿图3所示的线排列时，相位编码是在这些线之间不连续，即产生了相位误差。再对这些数据进行一个二维富立叶变换，一模糊图像将被重新构造。对每一部分和第一回波信号的相位差作如下修正。
第一回波信号的相位差ψ用下述等式(1)表述φ＝(ωC－ωR)K·Tes＋ (1＋(－1)K)/2 π(rad)……(1)其中K回波数(1，2，3，……;正整数);
ωc载波频率;
ωR参考频率;
Tes回波间隔。
基于载波频率为ωc，参考频率为ωR的每一回波信号的相位差可以从上述等式(1)的第一项导出。第二项给出由发送时相位极性交替转换的再聚焦RF脉冲产生的180°相位差。
计算机20根据等式(1)确定相位差ψ，并对于从每一回波信号收集的数据，通过计算由下述方程(2)表述的逆轮换矩阵，对每一回波信号进行轮换相位修正 上述处理给出回波信号的连续相位，这些回波信号形成中央部分或偏离中央部分的周边部分的每一原始数据空间中每相应线上的数据。从而消除了再构造图像的模糊问题。
上文对基于CPFH(也称改进型CP)脉冲串的混合扫描方法这一实施例作了描述和证实。但是，本发明也可以用于基于CPMC脉冲串的混合扫描方法，其中，CPMC脉冲串在不交替转换相位极性的情况下发送再聚焦RF脉冲。
在后一种情况下，每一回波信号的相位差ψ可以从下面的等式(3)(而不是上述等式(1))得出。仍然采用与等式(1)相同的符号。基于载波频率ωc和参考频率ωR的每一回波信号的相位差从等式(3)的第一项得出。
φ＝(ωc-ωR)K·Tes(rad) ……(3)第二种实施例在第一种实施例中，相位差ψ是从等式(1)或等式(3)得到的。这也可以从实际测量数据中得到。下面结合流程图6描述获得测量数据的过程。
在步骤S1，倾斜磁场线圈2Y停止发送相位编码倾斜磁场脉冲。
在步骤S2，把图2中所示的脉冲序列作为相位差测量脉冲序列(也可以使用CPMC脉冲串)。因为相位编码倾斜磁场脉冲被中止，所以这一脉冲序列不会干扰对各个信号所施加的磁场。因此，与施加此相位编码倾斜磁场脉冲的情况相比，每一回波信号具有更大的信号强度，并包含清晰的回波峰值。
在步骤S3，对每一部分和每一回波信号，判定其实部和虚部的回波峰值。
在步骤S4，根据在步骤S3判定的实部回波峰值处的信号值SR和虚部回波峰值处的信号值SI，从下述等式(4)导出相位差ψ;
相位差φ＝Tan-1(SI/SR) ……(4)将对每一部分和每一回波信号获得的相位差ψ储存在主计算机20内。
然后，当相位编码倾斜磁场脉冲被施加时由执行图2所示的脉冲序列，拾取截面图像。下一步，根据从等式(4)导出并存储在主计算机20内的相位差φ和等式(2)的轮换矩阵对每一回波信号的相位进行旋转修正。从这一过程可以精确地得到相位差，因为此相位差不包含由于偏离载波频率ωc和参考频率ωR的设计值而产生的计算误差。因此，尽管一台装置不同于另一台装置在RF信号发生器7的振荡频率方面)，都可以抑制图像模糊。
本发明还可以用于一种称作为偏心成像的技术，在这种偏心成像技术中，截面图像的拾取，通过使其相位检测器10的参考频率ωR故意偏移了一预置量。原始数据空间是一个由相位编码和频率编码(由阅读倾斜磁场脉冲进行)形成的空间。零频率编码量的位置对应于再构造图像的中央位置。当参考频率ωR偏移一预置量时，对应于再构造图像中央位置的原始数据空间中的数据漂移此预置量。再构造图像也作相应的移动。这样，既使当MR成像装置中受试者的位置不是所要求的位置时，可以用使参考频率ωR偏移一预置量的方法来移动再构造图像，而无需移动受试者。在这种情况下，图像模糊也可以用上述修正相位差的方法得到抑制。
在不偏离本发明精神和基本特征的情况下，本发明也可以用其他特定形式来实施，因此，本发明范围应以后文的权利要求书为准，而不是前述的说明。
权利要求
1.一种应用核磁共振现象的磁共振成像装置，其特征在于，它包含一在成像空间产生均匀静磁场的主磁铁；一产生三种类型的倾斜磁场脉冲(即，部分选择倾斜磁场脉冲、脉冲编码倾斜磁场脉冲和阅读倾斜磁场脉冲)的第一、第二和第三倾斜磁场线圈，磁场强度在所述成像空间中沿三个正交方向而变；一发送一个激励射频脉冲和多个再聚焦射频脉冲、并检测回波信号的射频线圈；射频发送装置，它能以预定载波频率进行调制，并通过所述射频线圈以预定时间逐个发送所述激励射频脉冲和所述再聚焦射频脉冲；部分选择倾斜场脉冲产生装置，通过所述第一倾斜场线圈产生所述部分选择倾斜场脉冲供选择部分平面，这些脉冲与所述射频脉冲和再聚焦射频脉冲成一定的时间关系；相位编码倾斜场脉冲的产生装置，通过所述第二倾斜磁场线圈产生所述相位编码倾斜磁场脉冲，它与所述回波信号成一时间关系，所述相位编码倾斜磁场脉冲随各回波信号而变；阅读倾斜场脉冲的产生手段装置，通过所述第三倾斜磁场线圈产生所述阅读倾斜磁场脉冲，它与所述回波信号成一时间关系；数据收集装置，以一预定频率(参考频率)对用所述射频线圈探测的所述回波信号进行检测、并从中收集数据；相位检测装置，对所述回波信号中回波峰值分别以相对于所述参考频率的相位差进行判定；根据所述相位差、轮换从所述回波信号收集的所述数据、从而连接所述回波信号的相位使之连续的轮换装置；以及根据所述旋转数据再构造截面图像的数据处理装置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射频发送装置能够发送所述再聚焦射频脉冲，且交替转换所述再聚焦射频脉冲的相位极性。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述相位检测装置能够从下式导出所述相位差φ＝(ωc-ωR)K·Tes+(1+(-1)K)π/2(rad)其中，K是一个代表以发送为顺序的回波信号数的正整数，ωc是所述载波频率，ωR是所述参考频率，Tes是一个回波间隔。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射频发送装置能够发送相位与所述激励射频脉冲成90°而不改变相位极性的所述再聚焦射频脉冲。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述相位检测装置能够从下式导出所述相位差φ＝(ωc-ωR)K·Tes(rad)其中，K是一个代表以发送为顺序的回波信号数的正整数，ωc是所述载波频率，ωR是所述参考频率，Tes是一个回波间隔。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相位检测装置能够在摄取所述截面图像之前，停止所述相位编码倾斜磁场脉冲发生装置，随后，执行相应于摄像脉冲序列的相位差测量脉冲序列，并分别测量相对于所述参考频率的所述回波信号中所述回波峰值的所述相位差。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述射频发送装置能够控制第n个再聚焦射频脉冲(n为正整数)的发送时间，从而建立{2(n+1)+1}τ其中，所述激励射频脉冲的发送取作时间原点，τ为发送第一个所述再聚焦射频脉冲的时刻。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相位编码倾斜磁场脉冲发生装置能够在所述回波信号的中心附近，分别产生对称于所述相位编码倾斜磁场脉冲，且与所述相位编码倾斜磁场脉冲具有相同的强度和脉冲宽度但极性相反的反绕脉冲。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据收集装置能够以一偏离于所述参考频率的预定量、用检测所述回波信号的方法收集所述数据。
全文摘要
一种应用NMR现象的磁共振成像装置，它包括一主磁铁；第一至第三倾斜磁场线圈；一射频线圈；一射频发送装置；一部分选择倾斜磁场脉冲发送装置；一相位编码倾斜磁场脉冲发生装置；一阅读倾斜磁场脉冲发生装置；一数据收集装置；一相位检测装置；一轮换装置以及一数据处理装置，这种装置当采用混合扫描方法摄取图像时，能够修正回波信号之间的相位差，从而在不加重控制系统负荷的情况下抑制图像模糊。
文档编号G01R33/561GK1104883SQ9411670
公开日1995年7月12日 申请日期1994年9月30日 优先权日1993年9月30日
发明者河野理, 饭∴直人, 石川亮宏 申请人:株式会社岛津制作所