用于扩散加权的成像的快速自旋回波脉冲序列制造技术

在ＭＰＩ系统中使用扩散加权的快速自旋回波（ＦＳＥ）脉冲序列来获得用于产生图像的数据。每个ＦＳＥ脉冲序列由扩散加权脉冲序列引导，通过组合梯度脉冲和在ＦＳＥ脉冲序列形成之前施加的ＲＦ脉冲使得产生图像的人为现象的扩散加权的自旋磁化的部分被抑制。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种核磁共振成像方法和系统。尤其涉及一种改进的在扩散(diffusion)加权的MR成像中使用的快速自旋回波脉冲序列。任何具有磁矩的原子核都试图使其自身沿着其所在的磁场的方向排列。然而，在进行这样的排列时，原子核以特征角频率(Larmor频率)沿所述方向旋进，所述的角频率取决于磁场的强度和特定种类的原子核的特性(原子核的磁旋常数γ)。原子核呈现的这种现象在本文被称作“自旋”。当一种物质例如人体组织处于均匀的磁场(极化磁场B0)之下时，在组织中自旋的各个磁矩试图和该极化磁场对齐，但是以随机的顺序以其特征Larmor频率围绕极化磁场旋进。沿着极化磁场的方向产生净磁矩M2，但是在垂直的或横断的平面(x-y平面)内随机取向的磁分量互相抵消。然而，如果物质或组织处于一个这样的磁场(激励磁场B1)内，该磁场存在于x-y平面内，并且其频率接近于Larmor频率，则净的对齐磁矩M2可以转动或“翻转”而进入x-y平面，从而产生净的横向磁矩Mt，其在x-y平面内以Larmor频率旋转或自旋。这种现象的实际价值在于在激励信号B1终止之后通过激励的自旋而发出的信号。有许多测量结果，其中揭示了核磁共振(“NMR”)现象。当利用NMR产生图像时，使用一种技术从对象的特定部位获得NMR信号。一般地说，要被成像的区域(感兴趣的区域)被系列NMR测量周期进行扫描，所述测量周期根据所使用的特定的定位方法而改变。最终接收到的一组NMR信号被数字化，并被处理，以便利用许多熟知重构技术中的一种重新构成图像。为了进行这种扫描，当然需要从对象的特定部位发出NMR信号。这通过使用磁场(Gx,Gy,Gz)来实现，该磁场具有和极化磁场B0相同的方向，但是具有沿各个轴x,y,z的梯度。通过控制在每个NMR周期期间的这些梯度的强度，便可以控制自旋激励的空间分布，并可以识别产生的NMR信号。当前使用的用于产生医疗图像的大部分NMR扫描需要许多时间才能获得所需的数据。减少扫描时间是重要的，因为减少扫描时间可以增加诊断的病人数量，改善病人的舒适度，并通过减少运动的人为现象而提高图像质量。在短的时间间隔内获得NMR图像数据的构思从1977年就公知了，当时由Peter Mansfield(J.Phys.C.10:L55L58,1977)提出了平面回波脉冲序列。在标准脉冲序列相比，平面回波脉冲序列对于每个RF激励脉冲产生一组NMR信号。这些NMR信号可以被单独地被相位编码，使得以持续时间为20到100ms的单个脉冲序列可以获得64个视图的完全扫描。平面回波成像(“EPI”)的优点是熟知的，并且关于这脉冲序列的若干种形式在美国专利4678996、4733188、4716369、4355282、4588948和4752735中技露了。不幸的是，即使使用最新的快速梯度系统时，EPI脉冲序列也由于和涡流相关的以及由敏感性引起的图像失真而遇到困难。一种平面回波成像方法是快速获取驰豫增强(RARE)的序列，该方法由J.Hennig等人在标题为“RARE Imaging:A Fast Imaging Methodfor Clinical MR.”的论文(Magnetic Resonance in Medicine 3,823-833(1986))中描述了。RARE序列和EPI序列之间的主要差别在于产生回波信号的方式。RARE序列利用RF再聚焦的由Carr-Purcell-Meiboom-Gill序列产生的回波，而EPI方法利用梯度恢复的回波。这“快速自旋回波”脉冲序列一般被认为对于利用一个激励获取多个k空间线是没有技术问题的。例如，它和回波平面成像相比，对于磁场的不均匀性和梯度时序误差具有小得多的敏感性。此外，因为读出的梯度总是正的，不像平面回波成像，梯度的保真度不成问题。然而，快速自旋回波脉冲序列具有几个关键参数，这些参数如果设置不正确，则可以产生相当大的图像失真。这与射频脉冲的间隔和相位关系有关，同时也和被读出的梯度脉冲的区域有关。首先，它要求激励脉冲的中心和第一再聚焦脉冲之间的时间必须是相邻的再聚焦脉冲的中心之间的时间的一半。其次，回波和再聚焦RF脉冲应当具有相同的相角。这通常通过把激励RF脉冲的相位相对于再聚焦RF脉冲的相位被设置为90度来实现。有关这些要求的事实是，在激励和第一再聚焦RF脉冲之间的读出梯度脉冲的区域应当等于在每个相继的再聚焦脉冲之间的读出梯度脉冲的区域的一半。对于常规的快速自旋回波(“FSE”)成像，上述基本参数可以用相对直接的正向方式进行控制。然而，存在若干成像情况，其中所需的在RF脉冲和回波之间的相位控制程度难于达到。这些情况之一是扩散加权的成像，其中使用大梯度脉冲，并且产生更大的涡流。扩散加权的成像在脉冲序列的开始使用一对大梯度脉冲，以便使所获得的NMR信号对自旋运动能有所感受。一般地说，这种成像使用一次拍摄的EPI脉冲序列完成，然而，可能发生严重的图像失真。由Butts等人在Magn.Reson.Med.,38,741-749(1977)提出的一种解决办法是使用多次拍摄的EPI捕获，其中利用用于校正相位误差的导航仪信号。已经尝试过扩散加权的FSE，但是在脉冲序列的开始处的大运动编码梯度产生涡流，其干扰在激励与再聚焦脉冲之间的相位关系。Norris等人在Magn.Reson.Med.,27,142-164(1992)中提出了一种用于控制FSE脉冲序列中的相位的方法，其中涉及分成两个相干的路径，并且只使用一个相干信号。这种方法的一个问题是，如果不校正，回波信号幅值的大的振荡在图像中产生严重的重影。Shick在Magn.Reson.Med.,38,638-644(1997)中提出了一种类似的方法，其中使回波信号的幅值增加。Alsop在Magn.Reson.Med,38,527-533(1997)披露了一种用于减少这些回波信号的幅值的振荡的方法。本专利技术涉及一种改进的快速自旋回波序列，尤其涉及一种用于进行扩散加权的成像的快速自旋回波脉冲序列。本专利技术是对常规的快速自旋回波脉冲序列的一种改进，其中使用扩散准备(preparation)脉冲序列，以便产生扩散加权的横向自旋磁化，提供第一相移梯度脉冲，用于相移横向自旋磁化，提供RF脉冲，用于沿着纵轴翻转相移的横向自旋磁化的一个分量，提供第二相移梯度脉冲，用于相移横向自旋磁化的其余的分量，并且使用快速自旋回波脉冲序列，用于从沿着纵轴翻转的一个分量产生一系列的NMR回波信号。在快速自旋回波脉冲序列中的每个rf再聚焦脉冲之后，产生梯度脉冲，以便在获取每个NMR回波信号之前，相移扩散加权的自旋磁化。本专利技术的一般目的在于，抑制在扩散加权的FSE获取中的图像的人为现象。所需的扩散加权的自旋磁化通过使其翻转进入纵轴而被“保留”。FSE脉冲序列使所需的扩散加权的自旋磁化翻转回到横向平面，并产生一系列的NMR回波信号。附图说明图1是使用本专利技术的MRI系统的方块图；图2是形成图1的MRI系统的一部分的收发信机的电气方块图；图3表示常规的快速自旋回波脉冲序列；图4表示使用本专利技术的改进的快速自旋回波脉冲序列；以及图5表示在常规的快速自旋回波脉冲序列中回波信号幅值的变化。首先参看图1，其中示出了包括本专利技术的优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于利用ＭＲＩ系统产生扩散加权的图像的方法，包括以下步骤： ａ）执行扩散加权脉冲序列，其中通过ｒｆ激励脉冲产生横向磁化，并且通过施加双极梯度脉冲对横向磁化进行扩散加权； ｂ）通过施加第一梯度脉冲使扩散加权的横向磁化移相； ｃ）通过施加ｒｆ脉冲保留扩散加权的横向磁化的一个分量，所述ｒｆ脉冲使所述横向磁化分量翻转为纵轴方向； ｄ）通过施加第二梯度脉冲使横向磁化移相； ｅ）执行快速自旋回波脉冲序列，其中保留的扩散加权的磁化通过ｒｆ激励脉冲被翻转成为横向平面，并通过相应的ｒｆ再聚焦脉冲序列产生一系列ＮＭＲ回波信号；以及 ｆ）由获取的ＮＭＲ回波信号重构图像。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GC麦金农，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]