[发明专利]医学磁共振成像回波平面成像测量中的动态失真校正方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及核自旋断层造影(同义语：磁共振断层造影MRT)，如 其在医学中用于对患者进行检查那样。在此本发明尤其涉及用于减少在相位编 码方向上的畸变或失真的方法，这些畸变或失真是在应用回波平面成像序列 (EPI序列)时出现的并且影响图像质量以及由此在很大程度上影响诊断。

背景技术

MRT基于核自旋共振的物理现象，并作为成像方法成功地应用于医疗和生 物物理学已有超过15年的历史。在该检查方法中，对物体施加强的恒定磁场。 由此使物体内原本无规则取向的原子的核自旋定向。高频波现在可以将该“有 序”的核自旋激励成进动运动。该进动在MRT中产生可借助适当的接收线圈 接收的实际测量信号。在此通过采用由梯度线圈产生的不均匀磁场，可以在所 有三个空间方向上对测量对象进行空间编码。

在一种可能的产生MRT图像的方法中，例如首先选择激励z方向上的一 个层。对该层中的位置信息的编码通过借助两个正交的梯度场的组合相位和频 率编码来实现，该两个正交的梯度场在该激励z方向上的层的例子中由上述在 x方向和y方向上的梯度子线圈产生。将成像序列对于相位编码梯度、如G_p的 不同值重复M次，在此在每个序列过程中在存在读出梯度G_R的情况下对核共 振信号N次进行数字化并存储。以这种方式获得具有N×M个数据点的数字矩 阵(k空间中的矩阵)。由该数据组可以通过两维傅立叶变换直接再现出所观察 的层的、分辨率为N×M个像素的MR图像。

在所谓的回波平面成像(Echo Planar Imaging，EPI)中，采用多个相位编码 的回波来填充原始数据矩阵。该技术的基本思想在于，在一个(选择的)高频 激励之后在读出梯度(G_R)中产生一系列回波，这些回波通过用相位编码梯度 (G_p)的适当调制而与k空间平面中的不同的行相对应。

图1示出回波平面脉冲序列的可能形式。在一个激励脉冲和一个再聚焦脉 冲之后，通过正弦形振荡的频率编码梯度在读出方向上和相位编码方向上产生 多个梯度回波。在该图中相位编码通过在振荡的频率编码梯度的过零点的区域 内的小梯度脉冲(尖头信号)来实现，并以这种方式导致如图2所示的位置频 率矩阵(k矩阵)的曲折形的变化。在此应注意替代EPI还可以实现笛卡尔EPI (尖头(blipped)EPI)、非笛卡尔EPI(螺旋EPI)，或例如单射快速自旋回波 (TSE)读出序列。

尽管有很多局限性，EPI序列仍表现出很高的医用潜力(特别是在功能成 像中以及在灌注测量和扩散测量中)，因为由于极短的测量时间(MR图像采集 小于100ms)可以大大降低例如由呼吸或者血液或脑液的脉动而造成的运动伪 影。

如已所述，对此的原因在于在EPI中整个2D MR图像是仅利用一个激励 脉冲采集的。通过曲折形k空间扫描给出具有高读出速度的扫描方向(读出方 向)和具有低读出速度的扫描方向(相位编码方向)。通过由此得出的低带宽首 先在相位编码方向上出现对图像中磁场的空间非均匀性进行镜像的敏感性伪 影。磁场非均匀性主要是通过对象自身或者是通过对象内(体内)空间变化的 敏感性引起的。对此的一个例子是介于空气和颅骨或大脑之间(空气相对于骨/ 水)的、测试对象(Proband)鼻咽腔中的边界面。由此得出的伪影被称为“静 态效应”，因为它们基于磁场的静态非均匀性、即没有梯度场的活动或患者运动 而使测量结果畸变。

除了“静态效应”还有通过对象区域内的时间上的敏感性变化对测量的图 像质量的动态影响。因此例如患者在功能MRI测量中的一次轻微转动就已经可 能使测量或测量结果发送明显的畸变。同样由于患者的呼吸(通过肺中空气量 的改变)以及患者的脉搏跳动(脑脉动)可以导致局部磁场变化。这种情况也 导致图像质量的损害。

现有技术中有多种可以校正“静态效应”的方法，一些在此用于在准备阶 段采集的场图(英语：fieldmap，场图)，其它方法则基于参考扫描的采用，但 优化的时间分辨的校正“动态效应”的问题仍未解决。目前人们或者仍假设在 整个MR实验期间使开始的磁场非均匀性保持恒定(但在介入测量时由于持续 的患者呼吸、脉动、有时还会有卧榻的移动或头部本身和/或四肢的运动而使这 是不可能的)或者采用时间集中的基于预扫描的校正方法，但这些方法大大延 长了总测量时间并由此导致患者的额外负担。

发明内容