[发明专利]用于控制磁共振系统的方法和控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于将磁共振系统控制为执行脉冲序列的一种方法和一种控制装置。此外，本发明还涉及一种磁共振断层成像系统，下面简称为磁共振系统。

背景技术

也称为核自旋断层成像的磁共振断层成像是目前广泛使用的用于采集活体检查对象的身体内部图像的技术。

例如源自氢原子的原子核具有自旋。自旋是原子粒子的量子机械特性。自旋引起的是，原子粒子是磁性的，即带有自旋的原子核一直是磁性的。该自旋首先在任意方向上作用。可以将自旋看做矢量。带有自旋的原子存在于待检查的身体中、例如在人体中。

通常，在磁共振断层成像系统中，待检查的身体借助基本磁体系统而暴露于较高的基本磁场B₀、例如1、5、3或7特斯拉。静态磁场B₀的力作用产生自旋的、与场线平行或反平行的优选方向。在此，总是在一个方向上构成过量，这引起自旋总体的宏观磁化。

静态磁场B₀与高频磁场B₁叠加。当高频激励信号与自旋的进动频率谐振时，该通常通过高频激励脉冲产生的高频磁场将自旋从通过B₀场产生的平衡中带出。进动频率还称为拉莫尔频率。它与外部磁场的强度有关。通过高频激励信号，通过该高频场激励为谐振的原子的核自旋以定义好的翻转角度相对于基本磁场的磁场线倾斜。

用于核自旋磁化的高频信号的发出通常借助所谓的“全身线圈”或“Bodycoil”进行。全身线圈的典型构造是鸟笼天线（Birdcage-Antenne），其由多个发射棒构成，这些发射棒与纵轴线平行地围绕断层成像装置的患者空间设置，检查中的患者在该患者空间中。在端侧，天线棒分别环形地电容性彼此连接。如今，却越来越频繁地将接近身体的局部线圈用于发出MR激励信号。磁共振信号的接收通常以局部线圈进行，在一些情况下却也替选地或附加地以Bodycoil进行。

通过梯度线圈施加沿着梯度方向的梯度。由此，磁场B0线性上升。相应地，沿着梯度方向的核自旋的进动不同，核自旋在这里较慢，在那里较快地旋转。因此其示出在不同频率下的谐振。通过该叠加的梯度场可以位置选择地激励核自旋。

激励的高频信号或激励的高频脉冲接收围绕某中心频率的相邻频率的确定带宽。以该方式可以激励沿着梯度方向的所希望的区域。

在近乎所有分子中，有不同位置上的多个氢原子接合。不同位置表示不同的化学环境并且由此通常不同的磁性环境。由此，减少或提高局部磁场，所接合的质子的谐振频率比典型的拉莫尔频率低一些或高一些。

在身体组织的中的核自旋于是在磁场中不具有统一的进动频率，而是根据其化学环境对于不同的组织类型相区别。这通常称作化学位移。脂肪具有在频谱中的多个峰，然而其中一个强烈表现并且提供用于成像的强信号。脂肪组织的主峰和水之间的化学位移例如为大约3.5ppm。

在激励之后，核自旋又反转回其通过基本磁场强制的初始位置。这是核自旋的所谓弛豫。区分为纵向弛豫和横向弛豫。纵向弛豫描述沿着基本磁场B₀的磁场线的磁化的再次建立。横向弛豫描述通过高频场B₁引起的、横向于基本磁场B₀的磁场线的磁化的消失。不同的组织具有不同的弛豫时间。

在进动时，发射高频信号、所谓的磁共振信号，其借助合适的接收天线来接收和进一步处理。从如此采集的原始数据中可以重建所希望的图像数据。接收天线可以是也可以执行高频激励脉冲的相同的天线，或者是独立的接收天线。

在本申请中，将在弛豫时发出的、位于脂肪组织中的核自旋的信号称作“脂肪信号”。将在弛豫时发出的、位于水区域中的核自旋的信号称作“水信号”。

在进动时发射并且由接收天线接收的信号必须是可以在位置上关联的，以便能够实现成像。为此在通过编码梯度采集信号时执行空间编码。

在2D磁共振脉冲序列中进行在两个方向或维度上的空间编码。因此，分别读出非常薄的层（也称作“slice”）的图像信息或原始数据。层是事先选择的。在3D磁共振脉冲序列中进行在三个方向或维度上的空间编码。因此，分别读出整个体积（所谓的“slab”）的图像信息或原始数据。

原始数据写入矩阵、所谓的k空间中。k空间对应于与包含对象磁化的位置空间傅里叶共轭的空间或还有空间频率位置。k空间的轴线表示所谓的位置频率。k空间具有与距离成倒数的单元、例如1/cm。在3D断层成像中，k空间也是三维的。