用于控制磁共振成像系統的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于控制用于產生檢查對象的磁共振圖像數據的磁共振成像系 統的方法，其中采集磁共振原始數據。產生具有分別一個激勵過程和一個隨后的讀出過程 的多個脈沖序列片段。在激勵過程中產生在選層方向上的第一選層梯度脈沖。此外產生激 勵HF脈沖，其為了激勵N個同時待激勵的層而包括相應N個激勵頻率。在隨后的讀出過程 中，產生在選層方向上的重聚相位（Rephasierer)梯度脈沖并且接收用于采集磁共振原始 數據的HF信號。在接收前面的脈沖序列片段的HF信號之后和在產生隨后的脈沖序列片段 的激勵HF脈沖之前，產生在選層方向上的預定相（Prephasierer)梯度脈沖，其設計為，梯 度矩關于從一個激勵HF脈沖的中心到隨后的激勵HF脈沖的中心、在選層方向上的所有梯 度脈沖的積分具有值0。
[0002] 換言之，作為對于穩態自由進動自旋（SSFP)的必要條件，梯度脈沖在選層方向以 及在兩個其他方向上必須是平衡的。
[0003] 此外，本發明還涉及一種用于控制磁共振成像系統的控制序列。控制序列具有多 個分別帶有一個激勵片段和一個讀出片段的脈沖序列片段。激勵片段包括在選層方向上的 第一選層梯度脈沖、激勵HF脈沖，后者對于同時激勵N個層而相應包括了 N個激勵頻率。隨 后的讀出片段包括在選層方向上的重聚相位梯度脈沖和用于讀出用于采集磁共振原始數 據的HF信號的讀出窗，其中在前面的脈沖序列片段的讀出窗和隨后的脈沖序列片段的激 勵HF脈沖之間布置在選層方向上的預定相梯度脈沖，其設計為，梯度矩關于從一個激勵HF 脈沖的中心到隨后的激勵HF脈沖的中心、在選層方向上的所有梯度脈沖的積分，具有值0。
[0004] 此外，本發明還涉及一種控制序列確定系統。此外，本發明還涉及一種磁共振成像 系統。最后，本發明涉及一種計算機程序產品，其可以直接加載到磁共振成像系統的控制裝 置的存儲器中。
【背景技術】
[0005] 基于特別是核自旋的磁共振測量的方法的成像系統，即所謂的磁共振斷層成像 儀，通過多種應用已經被成功建立和證明。在這種圖像采集中，為了成像信號的位置分辨， 通常將用于將待檢查的磁偶極子進行初始對齊和均勻化的穩態基本磁場BO與快速接通的 磁場即所謂的梯度場疊加。為了確定待成像的檢查對象的物質特征，確定在磁化從初始對 齊偏轉之后的散相或弛豫時間，從而可以識別不同的、物質典型的弛豫機制或弛豫時間。偏 轉通常通過多個HF脈沖進行并且位置分辨在此基于借助梯度場在所謂的測量序列或控制 序列中對偏轉的磁化的時間上確定的操縱，所述測量序列或控制序列確定HF脈沖的精確 時間序列、梯度場（通過讀出梯度脈沖的接通順序）的改變以及測量值的采集。
[0006] 典型地，借助中間步驟，進行在測量的磁化（從所述磁化中可以導出提到的物質 特征）和測量的磁化在檢查對象所布置于的位置空間中的位置坐標之間的對應。在該中間 步驟中將采集的磁共振原始數據布置在所謂的"k空間"中的讀出點上，其中k空間的坐標 作為梯度場的函數被編碼。在檢查對象的確定的位置處的磁化（特別是在與前面描述的基 本磁場垂直的平面中確定的橫向磁化）的絕對值可以從讀出點的數據借助傅里葉變換來 確定，所述傅里葉變換從與確定的頻率（位置頻率的）或相位對應的信號強度（磁化的絕 對值），計算在位置空間中的信號的信號強度。
[0007] 磁共振斷層成像是一種相對緩慢工作的成像方法，因為數據沿著在傅里葉空間或 在k空間中的行被順序地記錄并且對于激勵的自旋的自旋弛豫會不低于一定的時間。按照 二維層的圖像拍攝的方法與在三維中的拍攝相比明顯更不易出錯，因為編碼步驟的數量少 于在三維方法情況下。由此在許多應用中不是使用唯一的三維拍攝，而是使用具有二維層 的堆疊的圖像體積。然而圖像拍攝時間由于自旋的長的弛豫時間而非常長，這例如對于待 檢查的患者意味著舒適性降低。患者在拍攝期間也不能短暫離開磁共振斷層成像儀或也不 能即使僅僅是改變其位置，因為這由于位置改變會毀掉圖像拍攝過程并且必須從頭開始整 個過程。由此重要的目的在于，加速二維層堆的拍攝。
[0008] 為了加速圖像拍攝，例如應用并行圖像拍攝技術。在一些圖像拍攝技術中，由 于欠采樣會出現偽影。這些偽影可以通過應用重建算法來消除。消除偽影的另一種可 能性在于，應用 CAIPIRINHA(Controlled aliasing in parallel imaging results in higher acceleration,參見文章 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修改出現的偽影，以改善隨后的圖像重建。由此 CAIPIRINHA與一些其他并行圖像拍攝方案（其中僅進行具有偽影的圖像的隨后后處理）相 比是占優勢的。在CAIPIRINHA中在使用多帶RF脈沖的條件下同時激勵具有任意厚度和任 意距離的多個層。數據然后被欠采樣，其中產生具有互相錯移地出現的重疊的層的圖像。在 層之間的錯移可以通過在多帶RF脈沖中調制各個層的相位來產生。
[0009] 用于以高的信噪比快速成像的技術是TrueFISP(True Fast Imaging with Steady State Precession)，也稱為 Trufi 或 bSSFP(balanced free precession),參見 OPPELT A. ET AL.，"FISP:eine neue schnelle Pulssequenz filr die Kernspintomographie"，in :electromedica, Vol. 54, 1986, Issue 1，pp. 15-18。在此應用相干的圖像拍攝技術，其中 使用平衡的梯度脈沖形狀。采用在自由進動的自旋的穩態均衡中具有平衡狀態的技術。 TrueFISP在短的重復時間TR情況下以平衡的梯度矩特別好地工作，其中通過短的重復時 間可以降低在拍攝的圖像中由于B tl不均勾性帶來的阻帶偽影（banding artefacts)。盡 管TrueFISP是快速的圖像拍攝方法，但是還存在更快的圖像拍攝的需求。例如可以通過更 快的圖像拍攝方法改善實時拍攝。也可以改善對于待檢查的人的舒適度，待檢查的人可以 不用長時間地屏氣或可以運動。由此可以將TrueFISP與同時采樣多個層的并行圖像采樣 組合。然而在常規的TrueFISP中重復時間短，使得在所有時刻呈現梯度活動。由此不能將 TrueFISP序列嵌套以同時拍攝多個欠采樣的層。一方面并行圖像拍攝會通過對自由進動 的自旋的穩態的要求而被限制。另一方面在如在CAIPIRINHA中那樣減少相位編碼行和拍 攝具有小間隔的層時，使得信噪比明顯變差。在使用常規的CAIPIRINHA時由于使用用來激 勵多個層的相位調制的RF脈沖，會降低TrueFISP序列相對于B tl不均勻性的魯棒性（參見 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)，由此會出現信號和對比度改變和更多的阻 帶偽影。
[0010] 由此在US 2013/0271128中描述了一種方法，利用所述方法實現按照SSFP技術 (SSFP = steady state free precession = Trufi)同時拍攝多個層，但是其中在不同層中 激勵的自旋的不同相位不再通過RF脈沖的調制產生，而是通過梯度脈沖的變化產生。更確 切說，TrueFISP方法的范圍中使用的、與各個層對應的重聚相位梯度脈沖被周期性地修改 (例如改變其幅度），從而對不同層的自由進動的自旋施加不同的相位，而不會由于在常規 的CAIPIRINHA方法中使用的、RF脈沖的相位調制而發生對比度改變。在US 2013/0271128 中描述的方法也可以稱為multi-slice blipped TrueFISP_CAIPIRINHA(具有標記的層 的 TRUEFISP-CAIPIRINHA)。然而在特別有效的構造 bSSFP (balanced steady state free precession,平衡式穩態自由進動，相應于在US 2013/0271128中描述的方法）中由于磁場 的不均勻性以及渦流而容易發生干擾或偽影。特別地，當同時拍攝的層互相間隔非常緊密 時，在 SSFP-SAMS 拍攝（SAMS = simultaneous acquisition of multiple slices)時發生 圖像質量的變差。例如當在對于臨床應用典型的參數或邊界條件情況下在各自的層的中心 之間的間隔與涉及的層的層厚之比小于2時，出現圖像質量的極大變差。對于該偽影的原 因在于，為了實現在緊密相鄰的層之間的足夠相位改變而所需的層預定相和重聚相位的強 烈改變。該強烈改變導致更強作用的渦流。因為在US 2013/0271128中