专利名称：磁共振成象方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种MR(磁共振)成象方法及设备，可缩短成象时间、提供有效的数据采集并给单个切片成象。
相关的现有技术在日本专利申请NO.4-108427(1992)，和文章标题为“线扫描散射成象”，Mag.Res.Med.,36:509-519(1996)中公开。
然而，在日本专利申请NO.4-108427中公开的技术存在以下问题(a)由于切片平面选择为反向的，在给特定的局部区域成象之后和下一局部区域成象之前必须保证有足够的时间间隔用于自旋弛豫时间，这就延长了总的成象时间；(b)只利用了局部区域内中心部分的MR数据，而边缘部分的数据则被摒弃，难以有效地采集数据；以及(c)该技术只有在给多个切片同时成象时才有用，在希望给单个切片成象时则无法应用。
在Mag.Res.Med.,36:509-519中公开的技术，进行的是所谓“线扫描”，这要求沿垂直于线扫描方面的方向重复线扫描，重复的次数等于象素的数量，才能获得整个切片平面的MR数据，导致总的成象时间较长，尤其是需要高分辨率时。
本发明的目的是提供一种MR(磁共振)成象方法及设备，可缩短成象时间、提供有效的数据采集并给单个成象区(切片)成象。
根据第一方面，本发明提供的一种MR成象方法包括以下步骤将成象区域分成若干个局部区域，每个局部区域可通过一个快速成象序列成象；选择性地激发一待由快速成象序列成象的局部区域，使该局部区域被包括在一选择性激发的区域中且该选择性激发是以与成象区域交叉的第一角度进行的；选择性地反转该局部区域，使得该局部区域的主要部分位于选择性反转的区域内，且该选择性反转是以第二角度进行的，其倾角与第一角度不同且与成象区域交叉；按预定的次序给每个分开的局部区域进行选择性激发和选择性反转，并利用快速成象序列给每个局部区域成象，从而获得几乎全部成象区域的MR图象。
根据第一方面的MR图象，由于选择性激发和选择性反转是以与成象区域交叉的角度进行的，当给一个局部区域成象时，只有该局部区域被选择性地激发和选择性地反转，而其它的局部区域既不会选择性地激发，也不会选择性地反转。因此，不需要给自旋弛豫时间保留足够的时间间隔，在某一具体的局部区域成象后，即可给下一成象区域成象。这样就缩短了总的成象时间。此外，可对单个成象区域(切片)成象。
根据第二个方面，本发明提供了第一方面描述的MR成象方法，其中将成象区域分成局部区域的步骤包括分割成象区域，使得相邻的局部区域有所重叠，并通过将重叠的部分叠加在一起来产生MR图象。
根据第一方面的MR成象方法，当沿局部区域的连续方向看过去时，局部区域的横截面为钻石形，信号强度的分布为三角形。相应的，在第二方面的MR成象方法中，相邻的局部区域重叠且重叠的部分被叠加在一起。然后局部区域的信号强度分布三角形的斜边彼此重叠并叠加在一起，适当调节这些局部区域的重叠就能获得平坦的信号强度分布。因此，没有摒弃MR数据且提高了MR数据采集的效率。
根据第三方面，本发明提供的MR成象设备包括利用一快速成象序列进行成象的成象装置，该装置将成象区域分成若干个局部区域，每个局部区域可由一快速成象序列成象，选择性地激发一个待由快速成象序列成象的局部区域，使得该局部区域被包括在选择性激发的区域内，该选择性激发是以与成象区域交叉的第一角度进行的，然后，选择性地反转该局部区域，使得该局部区域的主要部分位于选择性反转的区域内，该选择性反转是以第二角度进行的，其倾角与第一角度不同且与成象区域交叉；MR数据采集装置，用于采集成象装置按预定的次序给每个局部区域成象的数据；MR图象生成装置，用于从获取的每个局部区域的MR数据中生成几乎全部成象区域的MR图象。
根据第三方面的MR成象装置，可以适当地实现第一方面的MR成象方法。
根据第四方面，本发明提供了第三方面所描述的MR成象装置，其中成象装置将成象区域分成局部区域，使得相邻的局部区域有所重叠，MR图象生成装置将重叠的部分叠加在一起来产生MR图象。
根据第四方面的MR成象装置，可以适当地实现第二方面的MR成象方法。
根据第五方面，本发明提供了第三或第四方面所描述的MR成象装置，其中MR数据采集装置采集由成象装置给由多个切片组成的成象区域成象的MR数据。
根据第六方面，本发明提供了第三、第四或第五方面所描述的MR成象装置，其中被成象装置所成象的成象区域是弯曲的。
根据第七方面，本发明提供了第三、第四、第五或第六方面所描述的MR成象装置，其中成象装置所利用的快速成象序列为根据回波平面技术、快速自旋回波技术或梯度自旋回波技术的序列。
根据本发明的MR成象方法和装置，在给一特定的局部区域成象之后，立即就能给下一局部区域成象，从而缩短了总的成象时间。而且，可对单个成象区域(切片)成象。此外，没有摒弃任何MR数据，提高了MR数据采集的效率。
从随后参照附图对本发明的优选实施例进行的说明中，本发明的其它目的和优点将显而易见。
图1是表示根据本发明的一个实施例的MRI设备的方框图。
图2是图1所示的MRI设备中一局部区域快速散射增强成象过程的流程图。
图3是根据本发明的一个成象区域的透视图。
图4是表示根据本发明的局部区域的示意图。
图5是表示一个局部区域的宽度、成象区域的厚度、选择性激发的角度和厚度以及选择性反转的角度和厚度之间关系的示意图。
图6是局部区域快速散射增强脉冲序列图。
图7是选择性激发区域的示意图。
图8是选择性反转区域的示意图。
图9是表示选择性激发区域和选择性反转区域之间重叠的示意图。
图10是表示局部区域成象次序的透视图。
图11是一个示意图，示出了特定局部区域的选择性激发区域和选择性反转区域以及接下来将要成象的一个局部区域没有重叠。
图12是信号强度轮廓的一个示意图。
图13是一个示意图，示出了本发明用于多个连续成象区域的情况。
图14是一个示意图，示出了本发明用于弯曲成象区域的情况。
现在将参考附图所示的一个实施例对本发明做更详细的说明。
图1是一个方框图，示出了根据本发明的一个实施例的MRI设备。
在MRI设备100中，磁组件1有一个中空的孔(穿孔)，受检者经由这个孔进入。中空部分的四周环绕着一个向受检者施加恒定的主磁场的主磁场线圈，一个用于产生梯度磁场的梯度磁场线圈(包括x,y，和z轴线圈，它们共同确定了切片、相位编码和读取轴)，一个用于传输RF(射频)脉冲的传输线圈，该线圈激发受检者体内细胞核旋转并使磁场反转，以及一接受来自受检者的NMR信号的接受信号。主磁场线圈、梯度磁场线圈、传输线圈和接受线圈分别与主磁场电源2、梯度磁场驱动电路3、RF功率放大器4和前置放大器5相连。
计算机7产生一脉冲序列并将其送到一个序列存储电路8。
序列存储电路8储存该脉冲序列，根据该脉冲序列操纵梯度磁场驱动电路3，从而在磁组件1中的梯度磁场线圈中产生梯度磁�。僮菝诺髦频缏�9，将来自RF振荡电路的载波输出信号调制成具有预定的时序和预定的包络线形状的脉冲信号。该脉冲信号作为RF脉冲被加在RF功率放大器4上，由RF功率放大器4进行功率放大，并施加在磁组件1内的传输线圈上。
前置放大器5放大磁组件1中的接受线圈所接受到的NMR信号，并将它送到检相器12。检相器12利用来自RF振荡电路10的载波输出信号作参考信号，检测NMR信号的相位，并将检测到的NMR信号送到一A/D(模-数)转换器11。A/D转换器11将模拟NMR信号转换成数字NMR信号并将数字数据传送给计算机7。
计算机7读取来自A/D转换器11的MR数据并进行图象重建工作，以生成MR图象。该MR图象显示在显示器6上。
计算机7还执行全面的控制，如接受由操作员控制台13提供的信息。
图2是在MRI设备100内进行的局部区域快速散射增强成象过程(fast diffusion-enhanced imaging process)的流程图。
在步骤P1中，成象区域被分割成若干局部区域，每个局部区域都能在一个快速成象序列中成象(成象区域分割装置)。例如，图3所示的成象区域Is被分成图4中所示的局部区域A1-A7。在图3中，成象区域Is的最大厚度为TO，最小厚度为Ti。如图4所示，相邻的局部区域有一半重叠。
步骤P2确定局部区域成象的次序。例如，图4所示的局部区域A1-A7的成象次序限定了构成第1组、互相不重叠的局部区域A1-A4被列为1-4，构成第2组、互相不重叠的局部区域A5-A7被列为5-7。
在步骤P3中，根据局部区域的宽度和成象区域的厚度，计算选择性激发的第一角度和厚度以及选择性反转的第二角度和厚度。例如，如图5所示，选择性激发的第一角度α和厚度Wα以及选择性反转的第二角度β和厚度Wβ是利用局部区域A1的宽度L和成象区域Is的最大厚度TO，根据以下方程计算出来的α=arctan{L/TO} (1)Wα=|TO·sin{α}| (2)β=-arctan{L/TO} (3)Wα=|TO·sin{β}|=Wα (4)如果相邻局部区域之间重叠一半(即L/2)，那么TO=2·Ti (5)因此，将方程(5)代入方程(1)到(4)，就得到以下的方程α=arctan{L/(2·Ti)} (6)Wα=|2·Ti·sin{α}| (7)β=-arctan{L/(2·Ti)} (8)Wα=|2·Ti·sin{β}|=Wα (9)这样，就能利用局部区域A1的宽度L和成象区域Is的最大厚度TO，将选择性激发的第一角度α和厚度Wα以及选择性反转的第二角度β和厚度Wβ计算出来。
在步骤P4中，创建局部区域A1-A7中每一个的局部区域快速散射增强脉冲序列。图6示意性地示出了该局部区域快速散射增强脉冲序列。在局部区域快速散射增强脉冲序列中，梯度磁场Sz1和Sy1与激发脉冲R1(90°)一起，同时分别被加在切片轴(Z轴)和相位编码轴(Y轴)上，以选择性地激发一个从+z方向到+y方向倾角为例如32°的区域。尽管图6中所示的脉冲序列采用的是回波平面技术，也可采用根据Fast SE和GRASE等技术的快速脉冲序列。图7示意性地示出了一个选择性激发的区域E90。接下来，在任一轴(或多个轴)上加上散射增强梯度MPG1。随后，梯度磁场Sz2和Sy2与反转脉冲R2(180°)一起，同时分别被加在切片轴(z轴)和相位编码轴(y轴)上，以选择性地反转一个从+z方向到-y方向倾角为例如32°的区域。图8示意性地示出了一选择性地反转的区域E180。由此，回波只集中在局部区域A1(或A2至A7中任一区域)中，其中选择性激发的区域E90与选择性反转的区域E180相互重叠，如图9所示。接着，在任一轴(或多个轴)上加上散射增强梯度MPG2。随后，当轮流连续地施加正负读取梯度RA和RB并施加相位编码梯度W时，就可从各个聚集的回波e1、e2中采集MR数据。
在步骤P5中，按步骤P2(成象装置)中规定的次序执行局部区域快速散射增强脉冲序列，以采集MR数据(MR数据采集装置)。例如，第1组中相互不重叠的局部区域A1-A4按图10(a)所示的从1-4的次序成象，然后第2组中相互不重叠的局部区域A5-A7按图10(b)所示的从5-7的次序成象。如图11所示，由于特定局部区域(如A1)的选择性激发区域E90和选择性反转的区域E180与未重叠组1内的其它局部区域(如A2)不重叠，因此在1-4区域的成象步骤中，不需要充分的时间间隔用于自旋弛豫时间，在给某一特定的局部区域成象后，立即就能给下一局部区域成象。然而，当将第2组的成象步骤考虑在内，这些区域应当按空间连续的次序成象。在第2组的第一个成象步骤中，由于选择了第2组中的一个与第1组中最早成象的某个局部区域重叠的局部区域来成象，局部区域中的旋转已经充分驰豫，不再需要充分的时间间隔用于自旋弛豫时间，可以立即给下面的局部区域成象。由于和上面的解释相同的原因，在第2组中的第二及以后的成象步骤中，也不需要充分的时间间隔，可以进行连续、快速的成象。
在步骤P6中，重建每个局部区域的散射增强图象(MR图象生成装置)。
在步骤P7中，还将局部区域的散射增强图象结合，以生成整个成象区域Is(MR成象装置)的散射增强图象。例如，如图12(a)和12(b)所示，沿局部区域的连续方向看过去，从局部区域A1-A7的横截面为钻石形，信号强度的分布则为三角形。因此，将它们叠加组合使得相邻局部区域之间重叠部分的结果为图12(c)所示平坦的信号强度分布。
上述的MRI设备100能够缩短成象时间，提高数据采集的效率，并能给单个成象区域(切片)成象。
其它实施例包括图13所示的实施例，其中，当给若干连续的成象区域SL1,SL2,…成象时，具有最大宽度TO的部分和最小宽度Ti的部分被安排成彼此在奇数编号的成象区域SL1、SL3,…和偶数编号的成象区域SL2,SL4,…之间彼此配合。此实施例使三维成象成为可能，不会丢失部分MR数据。
图14示出了又一实施例，其中第一角度α和第二角度β按照弯曲成象区域上的局部区域A1,A2,…逐渐转动。此实施例使弯曲成象区域的成象成为可能。然而，由于要有一定的距离，以便使特定局部区域的选择性激发区域和选择性反转区域内接下来要成象的局部区域不包括在内，相邻局部区域之间的重叠小于一半(L/2)。
在不背离本发明的思想和范畴的前提下，本发明可以有许多差异极大的实施例。应当懂得，本发明并不限于这里所述的具体实施例，所附权利要求中定义的除外。
权利要求
1.一种MR成象方法，包括以下步骤将成象区域分成多个局部区域，每个局部区域可利用一个快速成象序列成象；选择性地激发一待由快速成象序列成象的局部区域，使该局部区域被包括在一选择性激发的区域中，该选择性激发是以与成象区域交叉的第一角度进行的；选择性地反转该局部区域，使得该局部区域的主要部分位于选择性反转的区域内，该选择性反转是以第二角度进行的，其倾角与第一角度不同且与成象区域交叉；按预定的次序给每个分开的局部区域进行选择性激发和选择性反转，并利用快速成象序列给每个局部区域成象，从而获得几乎全部成象区域的MR图象。
2.根据权利要求1的MR成象方法，其中将成象区域分成局部区域的步骤包括分割成象区域，使得相邻的局部区域有部分重叠，并通过将重叠的部分叠加在一起来产生MR图象。
3.一种MR成象设备，包括成象装置，利用一快速成象序列进行成象，该装置将成象区域分成若干个局部区域，每个局部区域可由一快速成象序列成象，选择性地激发一个待由快速成象序列成象的局部区域，使得该局部区域被包括在选择性激发的区域内，该选择性激发是以与成象区域交叉的第一角度进行的，然后，选择性地反转该局部区域，使得该局部区域的主要部分位于选择性反转的区域内，该选择性反转是以第二角度进行的，其倾角与第一角度不同且与成象区域交叉；MR数据采集装置，用于采集成象装置按预定的次序给每个局部区域成象的数据；MR图象生成装置，用于从获取的每个局部区域的MR数据中生成几乎全部成象区域的MR图象。
4.根据权利要求3的MR成象设备，其中成象装置将成象区域分成局部区域，使得相邻的局部区域有部分重叠，MR图象生成装置将重叠的部分叠加在一起来产生MR图象。
5.根据权利要求3的MR成象设备，其中MR数据采集装置采集由成象装置给由多个切片组成的成象区域成象的MR数据。
6.根据权利要求3的MR成象设备，其中被成象装置成象的成象区域是弯曲的。
7.根据权利要求3的MR成象设备，其中成象装置所利用的快速成象序列为根据回波平面技术、快速自旋回波技术或梯度自旋回波技术的序列。
全文摘要
为缩短MR成象的成象时间,当利用一快速脉冲序列给局部区域A1成象时,选择性激发的区域E90和选择性反转的区域E180相互交叉,使得接下来要成象的局部区域A2未包括在选择性激发区域E90和选择性反转区域E180内。
文档编号G01R33/48GK1221113SQ9812415
公开日1999年6月30日 申请日期1998年11月12日 优先权日1997年11月12日
发明者塚元铁二, 押尾晃一 申请人:通用电器横河医疗系统株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
