在磁共振光谱学试验中动态检测磁共振频率的方法技术

本发明专利技术一般地涉及磁共振光谱学ＭＲＳ（英文为：Ｎｕｃｌｅａｒ　　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　　ＮＭＲＳ），正如其目前应用在医学中来检查人体中的生物化学以及物质转换过程的那样。在此，本发明专利技术尤其涉及一种用于在磁共振光谱学试验中对磁共振频率进行动态频率检测的方法，其特征在于，通过在多个依次进行的序列流程的每一个序列流程中在分别相同的时刻测量导航信号，并且通过对这些导航信号的比较确定磁共振频率的频率漂移，在此基础上针对所测量的频率漂移校正从每个序列流程中得到的相应各个频谱。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及磁共振光谱学MRS(英文为Nuclear MagneticResonance Spectroscopy NMRS)，正如其目前也应用在医学中来检查人体中的生物化学以及物质转换过程的那样。在此，本专利技术尤其涉及一种新型的方法，用于在获取单频谱的图像序列期间确定并校正磁共振频率的频率漂移。
技术介绍
磁共振光谱学(MRS)和磁共振断层造影(MRT)一样，是基于在1946年发现的核自旋共振效应，该效应首先在基础研究中用来测量核子的磁特性。直到在六十年代观察到核子的核共振信号(NMR)还受到了其化学环境的影响，并且可以将该“化学漂移”用来表征化学物质，才在试管中建立了所谓的“高分辨率NMR”。其至今成功地应用在物理、化学、生物化学和医药的研究和开发中，来对复杂的大分子进行分析或结构分析。在八十年代的早期发现，核共振信号由于其对化学环境(含水的组织或者脂肪组织)的依赖性形成非侵入成像技术的基础，该基础至今在医学中作为磁共振断层造影(MRT)是一种最重要的放射学检查方法。不过，不曾忽视的是，在磁共振断层造影中的成像信号还包含化学信息，这些信息可以被分析用来检查生命体上的生物化学反应以及物质交换过程。这种在生命组织或者生命器官上的空间分辨的光谱学被称为“体内光谱学”(MRS)或者“医疗磁共振光谱学”(MRS)，以区别于通常在实验室中进行的试管中“高分辨NMR”，以及区别于单纯的成像磁共振造影(MRT)。下面，简单解释核共振的物理基础在MRS以及MRT中都是将一个强的恒定磁场施加到待检查的对象(患者或者器官)。由此，对象中此前无规则取向的原子的核自旋被定向。高频波此时能够将该“有序的”原子核自旋激励成特定的振荡(作为宏观量的磁化的Lamor运动)。这种振荡既在MRT又在MRS中产生可借助于适当的接收线圈接收的实际测量信号。在此，通过使用由梯度线圈产生的非均匀磁场，可以在所有三个空间方向上对测量物体进行空间编码，这通常在MRT中被称为“位置编码”以及在MRS中被称为“体积激励”。在MRS/MRT中，数据的获取在所谓的k域(同义词频域)中进行。在所谓的图像域中，MR频谱以及MRT图像借助于傅立叶变换与测量的k域数据相关联。对象的体积激励借助于在所有三个空间方向上的选择断层的高频激励脉冲进行。这通常是利用矩形或者梯形的梯度脉冲同时被辐射到待检查对象中的三个正弦型、高斯型或者双曲线型的HF脉冲。HF脉冲的辐射通过HF天线实现。通过组合上述脉冲，一个在特定于核类型的共振频率范围内的频谱被辐射到待检查对象的一个定义的、通常六面体型的区域中。在所选出的区域(英文为Voxel of Interest，感兴趣的体素，VOI)中的相应核，本身以电磁回答信号对该激励作出反应，该回答信号按照和信号(FID信号)的形式在所述HF天线的专门接收模式下被检测到。该模拟信号通过接通一ADC(模数转换器)扫描、数字化以及在计算机单元中进行存储或者傅立叶变换，由此可以将所谓的“频谱”显示在可视化单元(显示器)上。每个原子核类型具有一个特殊的常数(旋磁系数γ)，其按照如下关系式定义了该核子类型在给定磁场下的共振频率，并且因此可以在给定磁场中加以识别 在医疗技术中通常产生0.5至3.0特斯拉的基本磁场，而解析NMR使用直到19特斯拉的磁场(且利用小得多的磁铁)。这样，在1.5T的强磁场下质子(即，各个未被束缚的氢核子，1H)发出63.8MHz的信号，而碳13核子(13C)在16.1MHz下以及磷31核子(31P)在26MHz下显示出共振。因此，可以清楚地区分不同核类型的信号，并且将该试验称为质子光谱学、13C光谱学或者磷光谱学是有意义的。原子核的化学环境、特别是键合电子导致分子内部磁场强度的变化最小(已经被进一步上位为“化学信息”)，并因此导致相同的原子核的共振频率在Hz范围内出现极小但可以测量到的变化。如果将处于外部均匀的磁场内的物质的回答信号按照频率分类和描绘，则在横坐标上形成不同“化学偏移δ”的频谱以及由此不同分子的频谱。该偏移δ按照下列公式以共振频率的百万分数(ppm＝百万分之)给出δ=vSubstanz-v0v0.]]>因此该偏移是独立于磁场强度的。但磁共振频谱与基本磁场的磁场强度有关，因为较高的场强更好地区分各个共振并带来更好的信噪比(SNR)。多数在医院范围中可以进行光谱学的MR系统利用1.5至3.0特斯拉工作。与磁场强度的大小一样重要的是其均匀性和稳定性，以便也能够最终在63.8Hz的基本频率(1H或者说氢)下实际测量1Hz的频率差。如已经提到的那样，医疗MR光谱学理解为有生命患者的MR光谱学，通常作为对MR断层造影的补充，其提供更多的关于待检查组织的新陈代谢关联的信息，并且允许在人体中对物质交换过程进行体内检查。在医疗MR光谱学中证实不同的新陈代谢(从物质交换中产生的或者在物质交换中转换的产物)的存在和浓度可以得出关于在大脑、肌肉组织和其它器官中的神经元功能、物质交换变化以及病变的结论。由于新陈代谢的浓度极低，因此根据不同的核子类型、拍摄持续时间和器官为体积激励设定界限。在1H-MRS中典型的测量体积为约2cm3、在31P-MRS中为约30cm3以及在13C-MRS中甚至大于30cm3。为了拍摄出具有对应高SNR的、可以分析出结论的频谱，经常要求多个顺序过程、即多个连续的并随后相加的单个测量。通常有多达500个测量，可以总共持续数分钟。在该比较长的、多达数分钟的拍摄时间期间，待拍摄的各频谱蒙受到外界影响(例如，硬件缺陷、有关电子部件的温度变化)，这些影响可能造成磁共振频率改变多达每秒钟数赫兹，因此作为各频谱平均值的总频谱在质量上明显地受到影响。此外，特别是在质子光谱学(1H-MRS)中，为了看出分布在几个ppm范围上的、明显更弱(低一至两个数量级)的信号(例如，肌氨酸、胆碱、肉碱等)，随处可见的具有较高浓度的细胞组织的、主要的水信号被特殊的拍摄序列抑制。一种用于所谓水抑制的常见方法是CHESS技术(英文为CHEmical Shift Selective Saturation，化学偏移选择性饱和，也称为3脉冲抑制)，其中，首先对水分子的核自旋通过90°HF脉冲选择性地进行激励，然后将其横向磁化通过闭合磁场梯度(在所有三个空间方向上的x、y、z梯度)而进行移相。对于直接随后的光谱学方法(例如通过直接随后的体积激励)，在理想情况下，水分子不再存在可以检测出的磁化了。尽管在实际中还存在极小的水的残留磁化，但是这种残留磁化在信噪比(感兴趣的1H新陈代谢相对于基准线的信号强度)的范围内是可以容忍的。为了能够通过在1H光谱学中的频率漂移而考虑单个频谱的平移，在现有技术中的第一种措施是，这样进行对水的抑制，使得(按照频谱中峰值的形式)保留一个明显的水信号，从中可以导出对于频率漂移的信息。这种方法的缺点在于，靠近水的新陈代谢处于水线的宽阔的底部并且需要进一步的后处理，以便再次建立对MR频谱(水平基准线上的峰值)的至少光学上的印象。该方法另一个缺点是，在系统频率漂移时水抑制的质量也受到影响，因此该方法非常不牢靠。个别研究组建议，进行定义好数目的重复，在这些重复期间可以忽略频率漂移或者进行线性差值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在磁共振光谱学试验中对磁共振频率进行动态频率检测的方法，其特征在于，通过在多个依次进行的序列流程的每一个序列流程中在分别相同的时刻测量导航信号，并且通过对这些导航信号的比较确定磁共振频率的频率漂移，在此基础上针对所测量的频率漂移校正从每个序列流程中得到的相应各个频谱。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：冈纳克鲁格，斯蒂芬罗尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]