磁共振成像设备的制作方法
专利名称：磁共振成像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及运用核磁共振(NMR)现象的磁共振(MR)设备，特别是涉及基于梯度与自旋回波(GRASE)技术实现高速成象的MR成象设备。
在此之前已经构想出能够高速成象的各种MR成象设备。举例来说，已经知道有这样一种MR成象设备，它采用GRASE技术，为高速成象产生一个脉冲序列(美国专利5,270,954以及K.Oshio和D.A.Feiberg，“GRASE(梯度与自旋回波)成象一种新的快速MRI磁共振成象)技术”，刊登于《医学中的磁共振》，第20卷，第344—349页，1991年)。基于GRASE技术的脉冲序列是一种结合了EPI(回波平面成象)技术以及RARE(弛豫增强快速采集)的脉冲序列，EPI是一种高速成象技术，它通过转换梯度磁场的极性产生梯度回波信号，而RARE通过使用激励RF(射频)脉冲和再聚焦RF脉冲产生自旋回波信号。
下面(参看
图1A至1E)对通常应用的基于GRASE技术的脉冲序列加以描述。
如图1A所示，施加一个激励RF脉冲100(亦称为90°脉冲，因为它使质子的自旋相位转过了90°)，在该脉冲后面跟有多个(在本例中是3个)再聚焦RF脉冲101—103(亦称为180°脉冲，因为它们使质子的自旋相位转过了180°)。并且如图1B所示，与这些RF脉冲同时加上脉冲110—113，以构成片选择梯度场Gs。接着，如图1C所示，加上脉冲120以构成使质子无序(disarraying)的失相(de-phasing)梯度场Gr，在其后再跟着脉冲121—123，它们施加在上述RF脉冲之间，以形成读出及频率编码梯度场Gr。
再者，如图1C所示，这些Gr脉冲121—123的每一个在一个180°脉冲和下一个180°脉冲(101和102或102与103)之间作多次切换(在本例中是4次)，这样产生了自旋回波信号S3(SE1)、S8(SE2)用S13(SE3)[这些信号出现的时刻相应于90°脉冲100和180°脉冲101之间的时间间隔乘以偶数]以及梯度回波信号S1(GE1)、S2(GE2)、S4(GE3)、S5(GE4)、S6(GE5)、S7(GE6)、S9(GE7)、S10(GE8)、S11(GE9)、S12(GE10)、S14(GE11)和S15(GE12)。
如图1D所示，紧靠在产生各个回波信号S1—S15之前施加相位编码梯度场Gp的脉冲。这些Gp脉冲的大小要相应于相位编码量，使得由回波信号S1—S15获得的数据按照图2A所示的方式在K空间(亦称为原始数据空间)内排列。
说得更详细些，由自旋回波信号SE1—SE3获得的数据被排列在K空间的中央区域(低频区域)II内。由梯度回波信号GE1、GE5、GE9、GE6和GE10获得的数据以及由梯度回波信号GE3、GE7、GE11、GE4、GE8和GE12获得的数据被分别排列在K空间的外围区域(高频区域)I和III。在区域I、II和III的每个区域中，数据按回波信号产生的次序由上向下排列，即由正的高频区域通过低频区域而到负的高频区域。需要加上适当大小的相位编码梯度场脉冲Gp，以实现上述的排列。
为提供这些相位编码量，如图1D和2B所示，所加脉冲的最大值是相位编码梯度场Gp的脉冲131a，它紧接在第一个180°脉冲101之后，并且紧靠在第一个梯度回波信号S1(GE1)之前加上。结果，由梯度回波信号S1(GE1)获得的数据被排在K空间内的最高位置(正区域)处。相位编码梯度场Gp的脉冲131b—131e分别紧靠在回波信号S2(GE2)、S3(SE1)、S4(GE3)和S5(GE4)之前，并且相对于梯度场脉冲131a而言有相反的极性。脉冲131b—131e都具有相同的、小于梯度场脉冲131a的幅度。结果，由回波信号S2、S3、S4和S5获得的数据将从由信号S1获得的数据向下，等距地排列在K空间中(见图2B)。
接着施加的相位编码梯度场脉冲131f用作重绕的目的，在下一个180°脉冲102施加之前，加上它使相位编码量重新置零。在第二个180°脉冲102之后加上的相位编码梯度场脉冲132a具有比梯度场脉冲131a略小的幅度。因此，回波信号S6(GE5)具有这样的相位编码量，使得它将放在K空间内紧接在由回波信号S1(GE1)获得的数据之下。分别紧靠在回波信号S7—S10之前的梯度场脉冲132b—132e具有相同的幅度，并且它们的极性与上述梯度场脉冲131b—131e的极性相同。因此，由回波信号S7(GE6)、S8(SE2)、S9(GE7)和S10(GE8)获得的数据将从由信号S6获得的数据的位置开始，由上而下排列在K空间中，而间隔相应于排列由回波信号S1、S2、S3、S4和S5获得的数据时的间隔。这样，由回波信号S7、S8、S9和S10获得的数据分别被排列在K空间中，紧接在由信号S2、S3、S4和S5获得的数据之后。接着，再加上重绕梯度场脉冲132f。
在第三个180°脉冲103之后施加的相位编码梯度场脉冲133a具有又略小于梯度场脉冲132a的幅度。梯度场脉冲133b—133e具有与梯度场脉冲131b—131e(以及梯度场脉冲132b—132e)相同的幅度和极性。因此，由回波信号S11(SE9)、S12(GE10)、S13(SE3)、S14(GE11)和S15(GE12)获得的数据分别被排列在K空间中，紧接在由信号S6、S7、S8、S9和S10获得的数据之下。
如上面所描述，由于设置了相位编码量，因而由自旋回波信号获得的数据(它与由静磁场的非均匀性以及化学偏移产生的相位误差无关)被排列在K空间的中央区域II内(中央区域II为低频区域，它对于用K空间的傅里叶(Fourier)变换重建图象的对比度有很大影响)。这样做的好处是在重建图象时不容易出现模糊，这种模糊是因相位误差使得在K空间内的相位编码量不连续而产生的一种类型的假象。再者，在上述序列中，在180°脉冲之间的各个周期内在产生次序方面处于相同地位的那些回波信号被结合成组(如图2A中的SGE1、SGE2、SSE、SGE3和SGE4)。这种排列方法消除了一组内的回波信号边界处的相位误差(虽然在回波信号组的边界处仍然有相位误差)，从而减少了图象出现模糊的机会。
然而，在如上所述的通常的脉冲序列中，在由回波信号组获得的各组数据之间(SGE1与SGE2、SGE2与SSE、SSE与SGE3以及SGE3与SGE4之间的边界处存在着信号强度的显著差异ΔS。即，回波信号S1—S15具有如图2C所示的强度。这是由于，如图1E所示，在第一个90°脉冲100后，回波信号S1—S2以时间常数T2以及时间常数T2*逐渐衰减(这里时间常数T2代表因自旋回波信号引起的横向弛豫时间(亦称为自旋—自旋弛豫时间)，而时间常数T2*代表因梯度回波信号引起的横向弛豫时间，由于静磁场的不均匀性，比起时间常数T2来，时间常数T2*包含了较快的衰减)。这样，回波信号S1—S15的强度按其产生次序逐渐减小。由回波信号S1—S15获得的数据被排列在K空间内，如图2A所示。从K空间的相位编码方向(垂直方向)可见，在信号S11的数据和信号S2的数据的边界处(即SGE1和SGE2的边界处)、信号S12的数据和信号S3的数据的边界处(即SGE2和SSE的边界处)、信号S13的数据和信号S4的数据的边界处(即SSE和SGE3的边界处)以及信号S14的数据和信号S5的数据的边界处(即SGE3和SGE4的边界处)，信号强度都有明显的改变。这就造成了这样一个缺点，当如上所述通过对在K空间内排列的数据作傅里叶变换以重建图象时，假象将使重建的图象变得模糊不清。
本发明的目的是提供一种MR成象设备，该设备由回波信号获得数据，并可减小在K空间中相邻排列的那些数据之间的信号强度差异，这就有效地抑制了使图象模糊不清的假象。
按照本发明，藉助于运用NMR现象的MR成象设备可以实现上述目的，该设备包括一台主磁铁，用以在成象空间产生均匀的静磁场；第一、第二与第三梯度场线圈各一个，用以产生三种类型的梯度场脉冲(即片选择梯度场脉冲、读数梯度场脉冲以及相位编码梯度场脉冲)，使成象空间内磁场强度沿三个正交的方向改变；一个RF线圈，用以发送一个激励RF脉冲和多个再聚焦RF脉冲并检测回波信号；一个RF发送器，用以按预定的时序，通过RF线圈依次发送激励RF脉冲和再聚焦RF脉冲；一个片选择梯度场脉冲发生器，用以按照与激励RF脉冲以及再聚焦RF脉冲的定时关系，通过第一梯度场线圈产生片选择梯度场脉冲，来选择片平面；一个读数梯度场脉冲发生器，用以在再聚焦RF脉冲之间的每个时间间隔内，通过多次切换极性产生多个梯度回波信号，并把这些信号分布在一个自旋回波信号的两边，该发生器还按与自旋回波信号和梯度回波信号的定时关系，通过第二梯度场线圈产生读数梯度场脉冲；一个相位编码梯度场脉冲发生器，用以通过第三梯度场线圈，紧靠在回波信号产生之前产生相位编码梯度场脉冲，相位编码梯度场脉冲满足下述条件(a)相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，按照自旋回波信号产生的次序，使回波信号的积分相位编码量从正(或负)值经过零变到负(或正)值；以及
(b)相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，以与自旋回波信号的积分编码量改变方向相反的方向，改变在各个周期中按产生次序处于相同位置的各组梯度回波信号的积分相位编码量，并且给每一组梯度回波信号的积分相位编码量以比自旋回波信号的积分相位编码量更大的绝对值；以及一个数据处理器，用以从RF线圈检测到的回波信号中收集数据，并按每个回波信号的积分相位编码量通过在K空间中排列数据来重建局部图象。
主磁铁形成了成象空间的静磁场，再由第一梯度场线圈把片选择梯度场脉冲施加到成象空间以选择一个片。接着，由RF发送器相继发送一个激励RF脉冲和多个再聚焦RF脉冲。与由主磁铁形成的静磁场的非均匀性以及因化学偏移产生的相位误差无关的自旋回波信号是在激励RF脉冲与第一个再聚焦RF脉冲之间的一个时间间隔以及相应于偶数个上述时间间隔的那些时间间隔内产生的。再者，在再聚焦RF脉冲之间的每个时间间隔内，读数梯度场脉冲发生器通过第二梯度场线圈多次地切换读数梯度场脉冲的极性，以产生位于一个自旋回波信号两侧的多个梯度回波信号。
这样，在再聚焦RF脉冲之间的每个时间间隔内包含有分布在一个自旋回波信号两侧的多个梯度回波信号。这些回波信号具有依次递减的信号强度，其时间常数大体上是横向弛豫时间。
依次产生的回波信号由相位编码梯度场脉冲发生器(它通过第三梯度场线圈产生相位编码梯度场脉冲)作相位编码的过程如下。首先，改变相位编码梯度场脉冲的幅度，以按照产生的次序，使自旋回波信号的积分相位编码量从正(或负)值经过零而变到负(或正)值。这样，自旋回波信号具有按产生次序递减(或递增)的积分相位编码量。由自旋回波信号获得的数据在K空间中按信号产生次序的正方向(或者按相反的次序)排列。因此，在K空间内排列有自旋回波信号数据，按K空间的正方向，这些数据的信号强度递减(或者按与产生次序相反的次序来排列这些数据时，则强度递增)。因为这些积分相位编码量接近于零，因此由自旋回波信号获得的数据被排列在K空间的中央部分，该部分对重建图象的对比度有很大的影响。
其次，对梯度回波信号进行相位编码，做法如下。
改变相位编码梯度场脉冲的强度，以在再聚焦RF脉冲的各个时间间隔内，使按其产生次序处于相同位置的各组梯度回波信号的积分相位编码量变化，而其变化方向与自旋回波信号的积分相位编码量变化的方向相反，并给每一组梯度回波信号的积分相位编码量以一个比自旋回波信号积分相位编码量更大的绝对值。这样，以每组梯度回波信号的积分相位编码量的变化方向与自旋回波信号的积分相位编码量的变化方向相反的方式，进行相位编码。结果，在K空间中，如果由梯度回波信号获得的数据按信号强度递增的次序排列，则由自旋回波信号获得的数据按信号强度递减的次序排列，如果由梯度回波信号获得的数据按信号强度递减的次序排列，则由自旋回波信号获得的数据按信号强度递增的次序排列。再者，给每组梯度回波信号的积分相位编码量以一个比自旋回波信号的积分相位编码量更大的绝对值。结果，由梯度回波信号获得的数据在K空间中被排列在由自旋回波信号获得的数据的外边。在K空间中，在由自旋回波信号获得的数据组(具有递增(或递减)的信号强度)与相邻的由梯度回波信号获得的数据组(具有递减(或递增)的信号强度)的边界处，由于趋于增大的信号强度与趋于减小的信号强度(或者趋于减小的信号强度与趋于增大的信号强度)在这些边界处交会，从而减小了信号强度的差值。
按如上所述方式进行相位编码的回波信号被RF线圈检测，并由数据处理器把这些信号按各自的积分相位编码量在K空间中加以排列。然后，用二维傅里叶变换来重建图象。由于排列在K空间中央部分的数据组(即由自旋回波信号获得的一个数据组)与排列在外边的数据(即由梯度回波信号获得的一些数据组)边界处的信号强度的差值减小(平滑)了，因此抑制了重建图象中的使图象模糊的假象。
在按照本发明的设备中，RF发送器最好可用来控制要建立的第n(n是正整数)个再聚焦RF脉冲的发送定时{2(n－1)＋1}τ这里把激励RF脉冲的发送时刻作为时间原点，而τ是发送第一个再聚焦RF脉冲的时刻。
这里是按上述定时发送再聚焦RF脉冲的，产生各个自旋回波信号的时间间隔相应于产生第一个回波信号的时间间隔乘以正整数。这样，由于再聚焦RF脉冲的不完善而产生的假回波信号与固有的自旋回波信号在同一时刻产生，因而抑制了相移。这样，假回波信号也可如同被激励的自旋回波信号那样被用来构成图象。
在每个周期内最后一个回波信号产生之后，最好可以用相位编码梯度场脉冲发生器来产生一个极性相反而强度相应于先前的积分相位编码量的重绕脉冲。
具有相同积分相位编码量与相反极性的重绕脉冲容许在消除对前一个脉冲周期的相位编码的影响后进行一轮新的相位编码。结果在制止了相移的情形下，K空间中的相位编码是连续的，这就抑制了重建图象中的引起图象模糊的假象。
在本发明的另一方面，提供了运用NMR现象的MR成象设备，该设备包括一台主磁铁，用以在成象空间产生均匀的静磁场；第一、第二与第三梯度场线圈各一个，用以产生三种类型的梯度场脉冲(即片选择梯度场脉冲、读数梯度场脉冲以及相位编码梯度场脉冲)，使成象空间内的磁场强度沿三个正交的方向改变；一个RF线圈，用以发送一个激励RF脉冲以及多个再聚焦RF脉冲，并检测回波信号；一个RF发送器，用以按预定的时序，通过RF线圈依次发送激励RF脉冲和再聚焦RF脉冲；一个片选择梯度脉冲发生器，用以按照与激励RF脉冲以及再聚焦RF脉冲的定时关系，通过第一梯度场线圈产生片选择梯度场脉冲，来选择片平面；一个读数梯度场脉冲发生器，用以在再聚焦RF脉冲之间的每个时间间隔内，通过多次切换极性而产生多个梯度回波信号，这些梯度回波信号分布在一个自旋回波信号的两侧，该发生器还按与自旋回波信号和梯度回波信号的定时关系，通过第二梯度场线圈产生读数梯度场脉冲；一个相位编码梯度场脉冲发生器，用以通过第三梯度场线圈，紧靠在回波信号产生之前产生相位编码梯度场脉冲，相位编码梯度场脉冲满足下述条件(a)相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，按照自旋回波信号产生的次序，使回波信号的积分相位编码量从正(或负)值经过零变到负(或正)值；以及(b)相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，以改变在各个周期中按产生次序处于相同位置的各组梯度回波信号的积分相位编码量，从而使各组梯度回波信号的积分相位编码量的变化方向相对于自旋回波信号的积分相位编码量的变化方向交替地颠倒。从自旋回波信号产生的时刻开始，延续到对于梯度回波信号组而言为最短时间间隔时为止，发生这种变化方向的颠倒，而绝对值大于具有最短时间间隔的梯度回波信号组的绝对值；以及一个数据处理器，用来从被RF线圈检测到的回波信号中收集数据，并按每个回波信号的积分相位编码量通过在K空间中排列数据来重建局部图象。
按照本设备，将对依次产生的回波信号作如下的相位编码。
首先，改变相位编码梯度场脉冲的幅度，按照脉冲产生的次序，使自旋回波信号的相位编码量从正(或负)值经过零变到负(或正)值。这样，自旋回波信号具有按照其产生的次序递减(或递增)的积分相位编码量。由自旋回波信号获得的数据在K空间中按信号产生的次序作正向(或按相反的次序)排列。结果，自旋回波信号数据将如此地被排列在K空间中，即当沿K空间的正方向排列时，数据的信号强度递减(或者当沿与产生的的次序相反的次序排列时，数据的信号强度递增)。因为积分相位编码量接近于零，因此由自旋回波信号获得的数据在K空间中被排列在中央区域，该区域对重建图象的对比度有很大影响。
接下来，对梯度回波信号作相位编码如下。
相位编码梯度场脉冲的强度是变化的，以改变在再聚焦RF脉冲之间的各个时间间隔内，按产生次序处于相同位置的每组梯度回波信号的积分相位编码量，从而梯度回波信号的积分相位编码量的变化方向相对于自旋回波信号的积分相位编码量的变化方向交替地颠倒。这种颠倒在一段时间间隔内发生，这段时间间隔从自旋回波信号产生的时刻开始，一直延续到这样的梯度回波信号组时为止，该组与自旋回波信号之间的时间间隔最短，而其绝对值大于具有最短时间间隔的梯度回波信号组的绝对值。这样，对于按产生次序处于相同位置的梯度回波信号组来说，梯度回波信号的积分相位编码量的变化方向相对于自旋回波信号积分相位编码量的变化方向作交替的颠倒，它发生在这样一段时间内，即从在再聚焦RF脉冲之间的每个时间间隔内的时刻开始，延续到具有最小时间间隔的梯度回波组为止。结果，当由梯度回波信号获得的数据在K空间中按信号强度递增的次序排列时，由自旋回波信号获得的数据按信号强度递减的次序排列，而当由梯度回波信号获得的数据在K空间中按信号强度递减的次序排列时，则由自旋回波信号获得的数据按信号强度递增的次序排列。此外，随着时间间隔的延长，积分相位编码量绝对值将大于具有最短时间间隔的梯度回波信号组的积分相位编码量绝对值。这样，由排列在外边区域的梯度回波信号组获得的数据组将具有与相邻数据组信号强度递减或递增变化趋势相反的趋势。
因此，在K空间中在由自旋回波信号获得的数据组(信号强度递增(或递减))与相邻的由梯度回波信号获得的数据组(信号强度递减(或递增))的边界处，由于趋向增大的信号强度与趋向减小的信号强度(或趋向减小的信号强度与趋向增大的信号强度)在这些边界处交会，使得信号强度差值减小。此外，由梯度回波信号获得并具有递增(或递减)信号强度的数据组被排列在由梯度回波信号获得并具有递减(或递增)信号强度的数据组的外边。因此，在由梯度回波信号获得的数据组(其信号强度为递减(或递增)与外边的由梯度回波信号获得的数据组(其信号强度为递增(或递减))的边界处，由于趋向减小的信号强度与趋向增大的信号强度(或趋向增大的信号强度与趋向减小的信号强度)在这些边界处交会，使得信号强度差值减小。因此，在K空间中，不仅在由自旋回波信号获得并位于中央区域的数据组与由相邻的由梯度回波信号获得的数据组的边界处，而且也在由排在外边的梯度回波信号组(这些信号组按产生次序处于相同位置)获得的数据组的边界处，信号强度的差值减小。
按上述方法进行相位编码的回波信号由RF线圈检测，并按照各自的积分相位编码量由数据处理器将它们排列在K空间中。然后，用二维傅里叶变换来重建图象。由于排列在K空间中央区域的数据组(即由自旋回波信号获得的数据组)与排列在外边的数据组(由梯度回波信号获得的数据组)的边界处，以及在后者与被排列在外边的梯度回波信号获得的数据组的边界处，信号强度的差值减小(平滑)，因此抑制了重建图象时使图象模糊的假象。
在按照本发明的设备中，RF发送器最好可用来控制产生第n个(n是一正整数)再聚焦RF脉冲的发送定时{2(n－1)＋1}τ这里把激励RF脉冲的发送时刻作为时间原点，而τ是发送第一个再聚焦RF脉冲的时刻。
相位编码梯度场脉冲发生器最好可用于在每个周期内产生了最后一个回波信号后产生极性相反的重绕脉冲，其强度与前一个积分相位编码量相对应。
为了描述本发明的目的，在图中示出了数种现在被认为是较佳的形式，然而，应该明白，本发明并不受所示明确的安排和手段的限制。
图1A至1E是示出按照现有技术的一个脉冲序列的时间图；图2A至2C是示出按照现有技术的K空间和信号强度的示意图；图3是按照本发明的一种磁共振成象设备的方框图；图4A至4E是示出本发明第一个实施例的脉冲序列的时间图；图5A至5C是示出第一个实施例中的K空间和信号强度的示意图；图6是示出第一个实施例中的积分相位编码量的示意图；图7A至7E是示出本发明第二个实施例的脉冲序列的时间图；图8A至8C是示出第二个实施例中的K空间和信号强度的示意图；图9是示出第二个实施例中的积分相位编码量的示意图。
下面将结合附图详细描述本发明的较佳实施例。
(第一个实施例)
首先描述示于图3的MR成象设备。此设备包括用以形成静磁场的主磁铁1以及把梯度磁场叠加至静磁场的三个梯度场线圈2(即2X、2Y和2Z)。这三个梯度场线圈2X、2Y和2Z把三个梯度场Gs、Gp和Gr的脉冲(即片选择梯度场脉冲、相位编码梯度场脉冲以及读数梯度场脉冲)叠加在由主磁铁1产生的均匀静磁场上，这三个梯度场中的每个梯度场具有沿三个正交方向(X、Y和Z)之一改变的场强。让受试人(病人)(图中未示出)位于已形成静场和梯度场的空间中，将将一个RF(射频)线圈3贴于受试人。
把梯度场电源4与梯度场线圈2相连，用以提供产生梯度场Gx、Gy和Gz的功率。梯度场电源4接收由波形发生器5产生的波形信号，以控制梯度场GX、GY和GZ的波形。RF线圈3接收来自RF功率放大器6的RF信号，并把RF信号来照射受试人。这个RF信号是按照接收到的来自波形发生器5的信号，由调制器8对由RF信号发生器7产生的预定载波频率的RF信号作幅度调制而得到的。
RF线圈3接收受试人产生的NMR信号，并通过前置放大器9把这些信号送至相位检波器10。采用来自RF发生器7的RF信号作为参考频率，相位检波器10检测所接收信号的相位。把检测的结果输出至模/数(A/D)转换器11。A/D转换器11同时接收来自取样脉冲发生器12的取样脉冲，以用来把检测结果转换为数字数据。该数字数据被送至主计算机20。
主计算机20对数据进行处理以重建图象，它还通过一个定序器23来确定整个序列的定时。即，在主计算机20的控制下，定序器23将定时信号送至波形发生器5、RF信号发生器7以及取样脉冲发生器12，以确定波形发生器5波形信号输出的定时、RF信号发生器7产生RF信号的定时以及取样脉冲发生器12产生取样脉冲的定时。再者，主计算机20把波形信息送至波形发生器5以控制梯度场Gx、Gy、Gy和Gz的脉冲的波形、强度等，并确定由RF线圈3向受试人发送的RF信号的包络。主计算机20又把信号送至RF信号发生器7，以控制RF信号的载波频率。这样，主计算机20控制了基于GRASE方法的整个脉冲序列。
在计算机20和定序器23控制下，上述MR成象装置实施了示于图4A—4E的脉冲序列。示于图4A—4E的脉冲序列大体上基于GRASE方法，但作了部分的改进。
首先，通过RF线圈3加上一个90°脉冲100(激励RF脉冲)同时还通过梯度场线圈2X加上脉冲110以形成片选择梯度场Gs。接着从加上90°脉冲100算起，经过时间τ后再加上180°脉冲(再聚焦RF脉冲)101，从加上180°脉冲101算起，经过时间2τ后再加上180°脉冲(再聚焦RF脉冲)102。这样，与片选择梯度场脉冲111、112和113一起，依次加了上180°脉冲101、102和103。
在此情形中，在这样一个时刻附近产生第一自旋回波信号S3(SE1)，该时刻是从180°脉冲101算起，延迟了一段相应于90°脉冲100和180°脉冲101之间的时间间隔τ之后的时刻。这里，把由90°脉冲100至自旋回波信号S3(SE1)的回波中心的时间(回波延迟时间2τ)取作时间t1。
如上面所指出的，假设从90°脉冲100至回波中心的回波延迟时间是t1，第一个180°脉冲101的发送时间被设置为t＝(1/2)t1＝τ，这里，把90°脉冲100当作时间原点(t＝0)。这样，第n(n为正整数)个180°脉冲的发送时间被设置为{2(n－1)＋1}τ。即，由于把180°脉冲101、102和1 03的发送时间分别设置为t＝τ、t＝(3/2)t1＝3τ和t＝(5/2)t1＝5τ，自旋回波信号S3(SE1)、S8(SE2)和S13(SE3)就分别在时刻t1、t2和t3产生。这样，由90°脉冲100至第二和后继的自旋回波信号S8(SE2)和S13(SE3)的时间间隔t2和t3相应于由90°脉冲100至产生第一个自旋回波信号的时间间隔t1乘以整数，即，t2＝2t1和t3＝3t1。
藉助于以如上所述的方式控制180°脉冲的发送定时，由于180°脉冲的不完善而产生的假自旋回波信号将和固有的自旋回波信号在相同的时刻产生，从而抑制了相移。这样，假自旋回波信号也可以如同被激励的自旋回波信号那样被用来构成图象。
在第一个180°脉冲101加上之前，通过梯度场线圈2Z加上失相梯度脉冲120(用以搅乱质子的自旋相位)。接下来，举例来说，在180°脉冲101和102之间的时间间隔内，把构成梯度场Gr的脉冲的极性切换4次(121a至121b、121b至121c、121c至121d以及121d至121e)，以在这个时间间隔内产生回波信号S1—S5。类似地，在第二个180°脉冲102和第3个180°脉冲103之间的时间间隔中以及第3个180°脉冲103以后的时间间隔中，也都对形成梯度场Gr的脉冲的极性进行切换，在每个时间间隔内产生5个回波信号S6—S10或S11—S15。在这些回波信号S1—S15中，中间的回波信号S3、S8和S13是自旋回波信号SE1—SE3，自旋回波信号与由主磁铁1形成的静磁场的不均匀性或由化学偏移引起的相位误差无关。其他的回波信号是梯度回波信号GE1—GE12。如图4E所示，回波信号S1—S15的强度随着它们产生的次序递减。这种衰减的时间常数为横向弛豫时间T2和T2*。说得详细些，不受静磁场非均匀性影响的自旋回波信号SE1—SE3以横向弛豫时间T2(亦称为自旋—自旋弛豫时间，因为在自旋之间发生了能量交换)衰减，而受静磁场非均匀性影响的梯度回波信号GE1—GE12以横向弛豫时间T2*衰减，由于静磁场的非均匀性，时间常数T2*比起时间常数T2来，对应于较快的衰减。
通过梯度场线圈2Y加上相位编码梯度场脉冲Gp来为各个回波信号S1—S15提供不同的积分相位编码量。
在第一个180°脉冲之后和在回波信号S1之前加上的Gp脉冲201a具有正极性以及最大的幅度。因此，如图5A所示，由梯度回波信号S1(GE1)获得的数据被放在K空间垂直方向(相位编码方向)的(正向区域)最高位置上(见图5B)。Gp脉冲201b在下一个回波信号S2产生之前被加上，并具有负的极性，但具有这样的幅度，使它与已经加上的Gp脉冲201a相组合仍给出一个正的积分量。结果，由梯度回波信号S2(GE2)获得的数据被放在K空间中梯度回波信号S1(GE1)下面的一个位置上。Gp脉冲201c在下一个回波信号S3产生之前加上，该脉冲具有负极性的最大幅度，与已加的相位编码量相组合，提供了一个略负的积分量。结果，由自旋回波信号S3(SE1)获得的数据在K空间中被向下放在离梯度回波信号S2(GE2)较远的负值位置上。Gp脉冲201d在下一个回波信号S4产生之前被加上，它具有负的极性，并在与已加上的相位编码量组合后，提供了一个积分量，这个量比自旋回波信号S3(SE1)时刻的积分量略小。结果，由梯度回波信号S4(GE3)获得的数据在K空间中被放在紧接在自旋回波信号S3(SE1)的数据向下的位置上。Gp脉冲201e在下一个回波信号S5产生之前加上，它具有负极性，并具有把Gp脉冲201b加至梯度回波信号S2(GE2)那样相同的幅度。结果，由梯度回波信号S5(GE4)获得的数据在K空间中被放在由梯度回波信号S4(GE3)的数据向下的位置上。接着，在下一个180°脉冲102之前，加有Gp脉冲201f，它具有相反的极性，且具有的幅度相应于到该时刻为止所加的那些相位编码梯度场脉冲的积分量。这样，到那时刻为止，所作的相位编码又被初始化为零。这个Gp脉冲201f称为反绕脉冲，它消除了已经作出的相位编码的影响，以确保其后相位编码的准确度。这样做抑制了相位偏移，以在K空间中提供连续的相位编码数据，因而避免了在重建图象中的使图象模糊的假象。
在第二个180°脉冲102之后和回波信号S6之前加上的Gp脉冲202a具有正极性并且幅度比加至梯度回波信号S1(GE1)的Gp脉冲201a略小。结果，由梯度回波信号S6(GE5)获得的数据在K空间中被放在紧接在梯度回波信号S1(GE1)下面的位置上。在下一个回波信号S7产生之前加上的Gp脉冲202b具有负极性以及与已加的Gp脉冲201b相同的幅度。这个幅度与已加的Gp脉冲202a相组合，提供了一个正的积分量。由于与Gp脉冲201b有相同的幅度，梯度回波信号S7(GE6)在K空间中被放在从梯度回波信号S6(GE5)向下并相隔一个与梯度回波信号S1(GE1)和S2(GE2)之间垂直间隔相应的量。类似地，梯度回波信号S8—S10被加上Gp脉冲202c、202d和202e，这些脉冲与已加的Gp脉冲201b有相同的幅度，即与加至梯度回波信号S7(GE6)的Gp脉冲202b有相同的幅度。所得的数据在K空间中被这样安排，使得分别具有与梯度回波信号S6(GE5)和S7(GE6)之间间隔相同的间隔。接着，再象以前那样加上反绕脉冲202f。
Gp脉冲203a在第3个180°脉冲103之后与在回波信号S11之前加上，它具有正的极性以及比加至梯度回波信号S6(GE5)的Gp脉冲202a略小的幅度。结果，由梯度回波信号S11(GE9)获得的数据在K空间中被放在紧接在梯度回波信号S6(GE5)的下面的位置上。在下一个回波信号S12产生之前加上的Gp脉冲203b具有与已加的Gp脉冲201b相同的幅度。由梯度回波信号S12(GE10)获得的数据在K空间中被放在从梯度回波信号S11(GE9)向下并相隔一个与梯度回波信号S1(GE1)和S2(GE2)之间间隔相应的量。也就是说，紧接在梯度回波信号S7(GE6)之下。在下一个回波信号S13产生之前加上的Gp脉冲203c具有负的极性并与已加的Gp脉冲201d的幅度相同。结果，由自旋回波信号S13(SE3)获得的数据在K空间中被放在从梯度回波信号S12(GE10)向下并相隔一个与自旋回波信号S3(SE1)和梯度回波信号S4(GE3)之间间隔相应的量的位置上。也就是说，紧接在梯度回波信号S12(GE10)之下。在下一个回波信号S14产生之前加上的Gp脉冲203d具有负的极性以及与已加的Gp脉冲201c的幅度相同。因此，由梯度回波信号S14(GE11)获得的数据在K空间中被放在由自旋回波信号S13(SE3)向下并相隔一个与梯度回波信号S2(GE2)和自旋回波信号S3(SE1)之间间隔相应的量的位置上。也就是说，紧接在梯度回波信号S9(GE7)之下。在下一个回波信号S15产生之前加上的Gp脉冲203e具有与已加的Gp脉冲203b相同的幅度。因此，由梯度回波信号S15(GE12)获得的数据在K空间中被放在最下面，即从梯度回波信号S14(GE11)向下并相隔一个与梯度回波信号S11(GE9)和S12(GE10)之间间隔相应的量的位置上。这就是说，紧接在梯度回波信号S10(GE8)之下。接着，如前面那样加上一个反绕脉冲203f。
图6以图解的方式示出了如上面所提供的积分相位编码量。在该图中，对于每个Gp脉冲的积分量用对其参照符号加撇的方式来表示。加至各个自旋回波信号的相位编码积分量201c′、202c′和203c′被设置成逐渐从负经过零而变成正(如参照记号“c”所示)。结果，由自旋回波信号SE1—SE3获得的数据在K空间中被排列在中央区域II，其次序与它们产生的次序相反。使加到各个梯度回波信号的相位编码积分量201a′—203a′、201b′—203b′、201d′—203d′以及201e′—203e′按照与给予自旋回波信号的积分相位编码量变化方向相反的方向变化(如参照记号“a”、“b”、“d”和“e”所示)。结果，由梯度回波信号GE1—GE12获得的数据在K空间中按产生的次序排列。梯度回波信号的积分相位编码量具有比自旋回波信号的积分相位编码量有更大的绝对值。因此，由梯度回波信号GE1—GE12获得的数据在K空间中被排列在由自旋回波信号获得的数据的外边。
对各个回波信号作如上的相位编码导致如图5A所示的数据安排。详细些说，自旋回波信号组SSE被排列在K空间的中央(低频)区域II，其次序为S13(SE3)、S8(SE2)和S3(SE1)[在K空间中逐渐向下]，该次序与信号产生的次序相反。至于梯度回波信号，在180°脉冲101—103之间各个时间间隔内，产生次序中有相同位置的那些梯度回波信号被集合在一起成为梯度回波信号组(SGE1、SGE2、SGE3和SGE4)，而在每个组内，它们按产生的次序排列。梯度回波信号组SGE1和SGE2被安排在K空间中的外边(高频)区域I中，而梯度回波信号组SGE3和SGE4被安排在K空间中的外边(高频)区域III中。
图5C示出如上面所描述的由回波信号获得并在K空间中排列的数据的信号强度。如前面所指出的，回波信号S1—S15的强度按时间常数T2和T2*递减。在每个梯度回波信号组SGE1—SGE4中，信号是按产生的次序排列的，因此，当把Kp轴作为横轴时，信号强度变化趋势都是朝下跌的(如双点—短划线所示)。另一方面，在自旋回波信号组SSE中，信号强度变化显示出一种朝上升的趋势，因为自旋回波信号是按与它们产生的次序相反的次序排列的。因此，在自旋回波信号组SSE与相邻的梯度回波信号组SGE2和SGE3边界处的信号强度的差值ΔS1要比在梯度回波信号组SGE1与SGE2以及梯度回波信号组SGE3与SGE4的边界处的信号强度的差值ΔS小。因为在与中央区域相邻处的信号强度的改变平缓，而该区域对于在用K空间的二维傅里叶变换重建的图象有很大影响，因此重建的图象有很好的品质，使图象模糊的假象受到抑制。
在上面的实施例中，采用了由15个回波信号获得的数据来重建图象。在基于由回波信号获得的数据来重建图象时，可以重复上面所述的序列，使回波信号的个数是15的倍数。在这种情形中，可以在K空间中按照相应于行数的量(它是15的倍数)来集合与排列数据。通过改变每个脉冲周期内的第一个相位编码梯度场脉冲，对每个脉冲序列一点一点地改变相位编码量，便可从做到这一点。(第二个实施例)本实施例对前面一个实施例中的脉冲序列加上相位编码梯度场脉冲Gp的方法作了改变。因此，下面将只对有关的部分作详细的描述。
参看图7A—7E。在第一个180°脉冲101之后和回波信号S1之前加上的Gp脉冲301a具有正的极性与最大的幅度。结果，如图8A所示，由梯度回波信号S1(GE1)获得的数据在K空间中被放在垂直方向(相位编码方向)最高(正的一侧)的位置上。在下一个回波信号S2产生之前加上的Gp脉冲301b具有负的极性，以及这样的幅度，即它与已加的Gp脉冲301a相组合后给出正的积分量。因此，由梯度回波信号S2(GE2)获得的数据在K空间中放在由梯度回波信号S1(GE1)向下较远的位置上。在下一个回波信号S3产生之前加上的Gp脉冲301c具有负的极性与小的幅度，在与已加的相位编码量组合后，将提供很小的正的积分量。因此，由自旋回波信号S3(SE1)获得的数据在K空间被放在紧接在梯度回波信号数据S2(GE2)下面的正的位置上。在下一个回波信号S4产生之前加上的Gp脉冲301d具有与加至梯度回波信号S2(GE2)的Gp脉冲301b相同的幅度。因此，由梯度回波信号S4(GE3)获得的数据在K空间中位于自旋回波信号S3(SE1)以下较远的位置上。在下一个回波信号S5产生之前加上的Gp脉冲301e具有负的极性以及与加至自旋回波信号S3(SE1)的Gp脉冲301c相同的幅度。因此，由梯度回波信号S5(GE4)获得的数据在K空间中被放在紧接在梯度回波信号S4(GE3)之下。接着，在下一个180°脉冲102之前加上反绕脉冲301f。
在第二个180°脉冲102之后与回波信号S6之前加上的Gp脉冲302a具有正的极性以及比加至梯度回波信号S1(GE1)的Gp脉冲301a略小的幅度。因此，由梯度回波信号S6(GE5)获得的数据在K空间中被放在紧接在梯度回波信号S1(GE1)下面的位置上。在下一个回波信号S7产生之前加上的Gp脉冲302b具有负的极性以及这样一个幅度，即在与已加的Gp脉冲302a组合后，将提供正的积分量。因此，梯度回波信号S7(GE6)在K空间中被放在梯度回波信号S6(GE5)以下较远的位置上。类似地，梯度回波信号S8—S10加有Gp脉冲302c、302d和302e，这些脉冲与加至梯度回波信号S7(GE6)的Gp脉冲302b具有相同的幅度。所得的数据在K空间中分别具有与梯度回波信号S6(GE5)和S7(GE6)之间间隔相同的间隔。接着，如前面那样加上反绕脉冲302f。
在第3个180°脉冲103之后而在回波信号S11之前加上Gp脉冲303a具有正的极性以及比加至梯度回波信号S6(GE5)的Gp脉冲302a略小的幅度。因此，由梯度回波信号S11(GE9)获得的数据在K空间中被放在紧接在梯度回波信号S6(GE5)下面的位置上。在下一个回波信号S12产生之前加上的Gp脉冲303b具有与已加至自旋回波信号S3(SE1)的Gp脉冲301c相同的幅度。由梯度回波信号S12(GE10)获得的数据在K空间中被放在梯度回波信号S11(GE9)向下并隔开一个与梯度回波信号S2(GE2)和自旋回波信号S3(SE1)相应的间隔。亦即紧接在梯度回波信号S11(GE9)的下面。在下一个回波信号S13产生之前加上的Gp脉冲303c具有负的极性以及与已加的Gp脉冲301b相同的幅度。因此，由自旋回波信号S13(SE3)获得的数据在K空间中被放在梯度回波信号S12(GE10)向下并隔开一个相应于梯度回波信号S1(GE1)和S2(GE2)之间间隔的量。在下一个回波信号S14之前加上的Gp脉冲303d具有负的极性以及与已加的Gp脉冲303b相同的幅度。因此，由梯度回波信号S14(GE11)获得的数据在K空间中被放在紧接于自旋回波信号S13(SE3)之下。在下一个回波信号S15产生之前加上的Gp脉冲303e具有与已加的Gp脉冲303c相同的幅度。因此，由梯度回波信号S15(GE12)获得的数据在K空间中被放在最下面的位置上，即从梯度回波信号S14(GE11)向下并隔开一个相应于梯度回波信号S12(GE10)和自旋回波信号S13(SE3)之间间隔的量。亦即紧接在梯度回波信号S10(GE8)之下。接着，如前面那样加上反绕脉冲303f。
图9示出了如前面所提供的积分相位编码量。在该图中，每个Gp脉冲的积分量用在它的参照符号后加撇(′)来表示。加至各自旋回波信号的相位编码积分量301c′、302c′和303c′被相续地设置成由正经过零而至负(如参照记号“c”所示)。结果，由自旋回波信号SE1—SE3获得的数据按产生的次序被排列在K空间的中央区域II中。把加至各梯度回波信号的相位编码积分量301a′—303a′、301b′—303b′、301d′—303d′以及301e′—303e′的变化方向设置为与加至自旋回波信号的积分编码量变化方向交替地颠倒的方式(参照记号“b”和“d”为反向；参照记号“a”和“”为同向)。从自旋回波信号产生的时刻开始，延长至对于梯度回波信号组(SGE2和SGE3)而言为最短间隔时为止的时间间隔内，将发生上述颠倒。结果，由梯度回波信号组SGE2和SGE3获得的数据在K空间中按与产生的次序相反的次序排列。由梯度回波信号组SGE1和SGE4获得的数据在K空间中按产生的次序排列。梯度回波信号的积分相位编码量比自旋回波信号的积分相位编码量有更大的绝对值。因此，梯度回波信号组SGE1—SGE4获得的数据在K空间中被安排在由自旋回波信号获得的数据的外边。
按上述方式对于各个回波信号所作的相位编码将得出示于图8A的数据安排。详细些说，自旋回波信号组SSE被排列在K空间中央的低频区域II，其次序为S3(SE1)、S8(SE2)和S13(SE3)[在K空间中逐渐向下]，该次序与信号产生的次序相同。而在180°脉冲101—103之间的各个周期内，处于产生次序相同位置处的那些梯度回波信号将被集合在一起，成为梯度回波信号组(SGE1、SGE2、SGE3和SGE4)。在梯度回波信号组SGE1和SGE4中的信号按在各组内信号产生的次序排列。在梯度回波信号组SGE2和SGE3中的信号按与在各组内信号产生的次序相反的次序排列。梯度回波信号组SGE1和SGE2被按排在K空间的外边的高频区域I，而梯度回波信号组SGE3和SGE4被安排在外边的高频区域III。
图8C示出了按上述方式由回波信号获得并被排列在K空间内的各个数据的信号强度。如前面所指出的，回波信号S1—S15的强度按时间常数T2和T2*递减。在自旋回波信号组SSE以及梯度回波信号组SGE1和SGE4的每一组中，由于信号按产生的次序排列，因此，当把Kp轴视为水平轴时，信号强度的趋向是下降的(如图中的双点—短划线所示)。另一方向，在梯度回波信号组SGE2和SGE3中，信号强度显示出朝上走的趋势，因为梯度回波信号是按与它们产生的次序相反的次序排列的。因此，在自旋回波信号组SSE与相邻的梯度回波信号组SGE2、SGE3的边界处，以及在梯度回波信号组SGE2、SGE3与外边的梯度回波信号组SGE1、SGE4的边界处，都产生信号强度差值ΔS1。亦即，对于所有的相邻回波信号组的边界，都能获得减小的信号强度差值。结果，用K空间的二维傅里叶变换重建的图象由于抑制了使图象模糊的假象而具有极好的品质。在前面的第一个实施例中，只是在K空间中央部分的相邻回波信号组的边界处，信号差值才减小。而在第二个实施例中，在所有回波信号组的边界处，信号强度差值都减小了，这就更提高了对产生图象模糊的假象抑制的效果，保证了极好品质图象的重建。
在第一个实施例(以及第二个实施例)中，用于相位编码的梯度场Gp脉冲201a(301a)、202a(302a)以及203a(303a)具有正的极性以及依次递减的幅度。换一种做法，这些脉冲可以具有负的极性以及依次递减的幅度，而所有其他的Gp脉冲具有与之相反的极性。这将导致示于图5A(或图8A)中的K空间中数据排列作垂直倒转。
在上面所述的第一个实施例和第二个实施例中，在一个90°脉冲(激励RF脉冲)后跟着3个180°脉冲(再聚焦RF脉冲)，而梯度场脉冲的的极性在180°脉冲的每个时间间隔内切换了4次，以产生总共15个回波信号。可以在上述180°脉冲后再加一个或数个180°脉冲，而获得20或25个回波信号。
虽然，在第一个实施例和第二个实施例中，在180°脉冲的每个时间间隔内，梯度场脉冲的极性切换了4次，但它可增加到6次或8次。于是，在180°脉冲之间的每个时间间隔中，可以获得7个或9个回波信号(只有中间的那个回波信号是自旋回波信号，而其余的回波信号都是梯度回波信号)。
可以用其他特殊的形式来实施本发明而不偏离本发明的精神或基本特征，因此，为指明本发明的范围，应参照所附的权利要求，而不是前面的说明书。
权利要求
1.一种运用核磁共振(NMR)现象的磁共振(MR)成象设备，其特征在于，包括一台主磁铁，用以在成象空间产生均匀的静磁场；第一、第二和第三梯度场线圈各一个，用以产生三种类型的梯度场脉冲(即片选择梯度场脉冲、读数梯度场脉冲以及相位编码梯度场脉冲)，使得磁场强度在所述成象空间内沿三个正交的方向改变；一个RF线圈，用以发送一个激励RF脉冲和多个再聚焦RF脉冲并检测回波信号；RF发送装置，用以按预定的时序，通过所述RF线圈依次发送所述激励RF脉冲和所述再聚焦RF脉冲；片选择梯度场脉冲发生装置，用以按照与所述激励RF脉冲以及所述再聚焦RF脉冲的定时关系，通过所述第一梯度场线圈产生所述片选择梯度场脉冲以选择片平面；读数梯度场脉冲发生装置，用以在所述再聚焦RF脉冲之间的每个周期内，通过多次切换极性产生多个梯度回波信号，这些信号分布在一个自旋回波信号的两侧，该装置还按与所述自旋回波信号和所述梯度回波信号的定时关系，通过所述第二梯度场线圈产生所述读数梯度场脉冲；相位编码梯度场脉冲产生装置，用以通过所述第三梯度场线圈，紧靠在所述回波信号产生之前产生所述相位编码梯度场脉冲，所述相位编码梯度场脉冲满足下述条件(a)所述相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，以按照所述自旋回波信号产生的次序，使所述回波信号的积分相位编码量从正(或负)值经过零而变到负(或正)值；以及(b)所述相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，以与所述自旋回波信号的积分相位编码量改变方向相反的方向，改变每组所述梯度回波信号的相位编码梯度场脉冲的积分相位编码量，在所述的各个时间间隔中，这些梯度回波信号处于产生次序相同的位置上，并且给每组所述梯度回波信号的所述积分相位编码量以比所述自旋回波信号的积分相位编码量更大的绝对值；以及数据处理装置，用以从被所述RF线圈检测的所述回波信号收集数据，并按照每个所述回波信号的积分相位编码量，通过在K空间中排列所述数据来重建局部图象。
2.如权利要求1所述的一种设备，其特征在于，所述RF发送装置可用于控制第n个(n是正整数)再聚焦RF脉冲的发送定时{2(n－1)＋1}τ这里把发送所述RF脉冲作为时间原点，而τ是发送第一个所述再聚焦RF脉冲的时刻。
3.如权利要求1所述的一种设备，其特征在于，所述相位编码梯度场脉冲发生装置可用于产生一重绕脉冲，该脉冲在所述每个周期内最后一个所述回波信号产生之后产生，它具有相反的极性以及相应于先前的积分相位编码量的强度。
4.一种运用NMR现象的MR成象设备，其特征在于，包括一台主磁铁，用以在成象空间产生均匀的静磁场；第一、第二和第三梯度场线圈各一个，用以产生三种类型的梯度场脉冲(即片选择梯度场脉冲、读数梯度场脉冲以及相位编码梯度场脉冲)，使得磁场强度在所述成象空间内沿三个正交的方向改变；一个RF线圈，用以发送一个激励RF脉冲和多个再聚焦RF脉冲并检测回波信号；RF发送装置，用以按预定的时序，通过所述RF线圈依次发送所述激励RF脉冲和所述再聚焦RF脉冲；片选择梯度场脉冲发生装置，用以按照与所述激励RF脉冲以及所述再聚焦RF脉冲的定时关系，通过所述第一梯度场线圈产生所述片选择梯度场脉冲，以选择片平面；读数梯度场脉冲发生装置，用以在所述再聚焦RF脉冲之间的每个时间间隔内，通过多次切换极性产生多个梯度回波信号，这些信号分布在一个自旋回波信号的两侧，该装置还按与所述自旋回波信号和所述梯度回波信号的定时关系，通过所述第二梯度场线圈产生所述读数梯度场脉冲；相位编码梯度场脉冲产生装置，用以通过所述第三梯度场线圈，紧靠在所述回波信号产生之前产生所述相位编码梯度场脉冲，所述相位编码梯度场脉冲满足下述条件(a)所述相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，以按照所述自旋回波信号产生的次序，使所述回波信号的积分相位编码量从正(或负)值经过零而变到负(或正)值；以及(b)相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，以改变每组在所述各时间间隔中处于产生次序相同位置上的梯度回波信号的积分相位编码量，从而使各组梯度回波信号的编码量的变化方向相对于自旋回波信号的积分相位编码量的变化方向交替地颠倒，从所述自旋回波信号产生的时刻开始，延续至对于所述梯度回波信号组而言为最短间隔时为止，发生这种变化方向的颠倒，而绝对值大于具有最短间隔的所述梯度回波信号组的绝对值；以及数据处理装置，用以从被所述RF线圈检测的所述回波信号收集数据，并按照每个所述回波信号的积分相位编码量在K空间中排列所述数据来重建局部图象。
5.如权利要求4所述的一种装置，其特征在于，所述RF发送装置可用于控制产生第n个(n是正整数)再聚焦RF脉冲的发送定时{2(n－1)＋1}τ这里把所述激励RF脉冲的发送作为时间原点，而τ是发送第一个所述再聚焦RF脉冲的时刻。
6.如权利要求4所述的一种设备，其特征在于，所述相位编码梯度场脉冲发生装置可用于产生一重绕脉冲，该脉冲在所述每个周期内最后一个所述回波信号产生之后产生，它具有相反的极性以及相应于先前的积分相位编码量的强度。
全文摘要
一种运用核磁共振现象的磁共振成像设备包括主磁铁；第一、第二及第三梯度场线圈；RF线圈；RF发送器；片选择、读数及相位编码梯度场脉冲发生器以及数据处理器。通过改变相位编码梯度场脉冲的强度，使自旋回波信号的积分相位编码量按产生次序从正(或负)值经过零变到负(或正)值，并使在各脉冲间隔内按产生次序处于相同位置的每组梯度回波信号的积分相位编码量反向变化，而其绝对值大于自旋回波信号的积分相位编码量的绝对值。
文档编号G01R33/48GK1118879SQ9510073
公开日1996年3月20日 申请日期1995年1月25日 优先权日1994年3月31日
发明者河野理 申请人:株式会社岛津制作所
技术领域：
本发明涉及运用核磁共振(NMR)现象的磁共振(MR)设备，特别是涉及基于梯度与自旋回波(GRASE)技术实现高速成象的MR成象设备。
在此之前已经构想出能够高速成象的各种MR成象设备。举例来说，已经知道有这样一种MR成象设备，它采用GRASE技术，为高速成象产生一个脉冲序列(美国专利5,270,954以及K.Oshio和D.A.Feiberg，“GRASE(梯度与自旋回波)成象一种新的快速MRI磁共振成象)技术”，刊登于《医学中的磁共振》，第20卷，第344—349页，1991年)。基于GRASE技术的脉冲序列是一种结合了EPI(回波平面成象)技术以及RARE(弛豫增强快速采集)的脉冲序列，EPI是一种高速成象技术，它通过转换梯度磁场的极性产生梯度回波信号，而RARE通过使用激励RF(射频)脉冲和再聚焦RF脉冲产生自旋回波信号。
下面(参看
图1A至1E)对通常应用的基于GRASE技术的脉冲序列加以描述。
如图1A所示，施加一个激励RF脉冲100(亦称为90°脉冲，因为它使质子的自旋相位转过了90°)，在该脉冲后面跟有多个(在本例中是3个)再聚焦RF脉冲101—103(亦称为180°脉冲，因为它们使质子的自旋相位转过了180°)。并且如图1B所示，与这些RF脉冲同时加上脉冲110—113，以构成片选择梯度场Gs。接着，如图1C所示，加上脉冲120以构成使质子无序(disarraying)的失相(de-phasing)梯度场Gr，在其后再跟着脉冲121—123，它们施加在上述RF脉冲之间，以形成读出及频率编码梯度场Gr。
再者，如图1C所示，这些Gr脉冲121—123的每一个在一个180°脉冲和下一个180°脉冲(101和102或102与103)之间作多次切换(在本例中是4次)，这样产生了自旋回波信号S3(SE1)、S8(SE2)用S13(SE3)[这些信号出现的时刻相应于90°脉冲100和180°脉冲101之间的时间间隔乘以偶数]以及梯度回波信号S1(GE1)、S2(GE2)、S4(GE3)、S5(GE4)、S6(GE5)、S7(GE6)、S9(GE7)、S10(GE8)、S11(GE9)、S12(GE10)、S14(GE11)和S15(GE12)。
如图1D所示，紧靠在产生各个回波信号S1—S15之前施加相位编码梯度场Gp的脉冲。这些Gp脉冲的大小要相应于相位编码量，使得由回波信号S1—S15获得的数据按照图2A所示的方式在K空间(亦称为原始数据空间)内排列。
说得更详细些，由自旋回波信号SE1—SE3获得的数据被排列在K空间的中央区域(低频区域)II内。由梯度回波信号GE1、GE5、GE9、GE6和GE10获得的数据以及由梯度回波信号GE3、GE7、GE11、GE4、GE8和GE12获得的数据被分别排列在K空间的外围区域(高频区域)I和III。在区域I、II和III的每个区域中，数据按回波信号产生的次序由上向下排列，即由正的高频区域通过低频区域而到负的高频区域。需要加上适当大小的相位编码梯度场脉冲Gp，以实现上述的排列。
为提供这些相位编码量，如图1D和2B所示，所加脉冲的最大值是相位编码梯度场Gp的脉冲131a，它紧接在第一个180°脉冲101之后，并且紧靠在第一个梯度回波信号S1(GE1)之前加上。结果，由梯度回波信号S1(GE1)获得的数据被排在K空间内的最高位置(正区域)处。相位编码梯度场Gp的脉冲131b—131e分别紧靠在回波信号S2(GE2)、S3(SE1)、S4(GE3)和S5(GE4)之前，并且相对于梯度场脉冲131a而言有相反的极性。脉冲131b—131e都具有相同的、小于梯度场脉冲131a的幅度。结果，由回波信号S2、S3、S4和S5获得的数据将从由信号S1获得的数据向下，等距地排列在K空间中(见图2B)。
接着施加的相位编码梯度场脉冲131f用作重绕的目的，在下一个180°脉冲102施加之前，加上它使相位编码量重新置零。在第二个180°脉冲102之后加上的相位编码梯度场脉冲132a具有比梯度场脉冲131a略小的幅度。因此，回波信号S6(GE5)具有这样的相位编码量，使得它将放在K空间内紧接在由回波信号S1(GE1)获得的数据之下。分别紧靠在回波信号S7—S10之前的梯度场脉冲132b—132e具有相同的幅度，并且它们的极性与上述梯度场脉冲131b—131e的极性相同。因此，由回波信号S7(GE6)、S8(SE2)、S9(GE7)和S10(GE8)获得的数据将从由信号S6获得的数据的位置开始，由上而下排列在K空间中，而间隔相应于排列由回波信号S1、S2、S3、S4和S5获得的数据时的间隔。这样，由回波信号S7、S8、S9和S10获得的数据分别被排列在K空间中，紧接在由信号S2、S3、S4和S5获得的数据之后。接着，再加上重绕梯度场脉冲132f。
在第三个180°脉冲103之后施加的相位编码梯度场脉冲133a具有又略小于梯度场脉冲132a的幅度。梯度场脉冲133b—133e具有与梯度场脉冲131b—131e(以及梯度场脉冲132b—132e)相同的幅度和极性。因此，由回波信号S11(SE9)、S12(GE10)、S13(SE3)、S14(GE11)和S15(GE12)获得的数据分别被排列在K空间中，紧接在由信号S6、S7、S8、S9和S10获得的数据之下。
如上面所描述，由于设置了相位编码量，因而由自旋回波信号获得的数据(它与由静磁场的非均匀性以及化学偏移产生的相位误差无关)被排列在K空间的中央区域II内(中央区域II为低频区域，它对于用K空间的傅里叶(Fourier)变换重建图象的对比度有很大影响)。这样做的好处是在重建图象时不容易出现模糊，这种模糊是因相位误差使得在K空间内的相位编码量不连续而产生的一种类型的假象。再者，在上述序列中，在180°脉冲之间的各个周期内在产生次序方面处于相同地位的那些回波信号被结合成组(如图2A中的SGE1、SGE2、SSE、SGE3和SGE4)。这种排列方法消除了一组内的回波信号边界处的相位误差(虽然在回波信号组的边界处仍然有相位误差)，从而减少了图象出现模糊的机会。
然而，在如上所述的通常的脉冲序列中，在由回波信号组获得的各组数据之间(SGE1与SGE2、SGE2与SSE、SSE与SGE3以及SGE3与SGE4之间的边界处存在着信号强度的显著差异ΔS。即，回波信号S1—S15具有如图2C所示的强度。这是由于，如图1E所示，在第一个90°脉冲100后，回波信号S1—S2以时间常数T2以及时间常数T2*逐渐衰减(这里时间常数T2代表因自旋回波信号引起的横向弛豫时间(亦称为自旋—自旋弛豫时间)，而时间常数T2*代表因梯度回波信号引起的横向弛豫时间，由于静磁场的不均匀性，比起时间常数T2来，时间常数T2*包含了较快的衰减)。这样，回波信号S1—S15的强度按其产生次序逐渐减小。由回波信号S1—S15获得的数据被排列在K空间内，如图2A所示。从K空间的相位编码方向(垂直方向)可见，在信号S11的数据和信号S2的数据的边界处(即SGE1和SGE2的边界处)、信号S12的数据和信号S3的数据的边界处(即SGE2和SSE的边界处)、信号S13的数据和信号S4的数据的边界处(即SSE和SGE3的边界处)以及信号S14的数据和信号S5的数据的边界处(即SGE3和SGE4的边界处)，信号强度都有明显的改变。这就造成了这样一个缺点，当如上所述通过对在K空间内排列的数据作傅里叶变换以重建图象时，假象将使重建的图象变得模糊不清。
本发明的目的是提供一种MR成象设备，该设备由回波信号获得数据，并可减小在K空间中相邻排列的那些数据之间的信号强度差异，这就有效地抑制了使图象模糊不清的假象。
按照本发明，藉助于运用NMR现象的MR成象设备可以实现上述目的，该设备包括一台主磁铁，用以在成象空间产生均匀的静磁场；第一、第二与第三梯度场线圈各一个，用以产生三种类型的梯度场脉冲(即片选择梯度场脉冲、读数梯度场脉冲以及相位编码梯度场脉冲)，使成象空间内磁场强度沿三个正交的方向改变；一个RF线圈，用以发送一个激励RF脉冲和多个再聚焦RF脉冲并检测回波信号；一个RF发送器，用以按预定的时序，通过RF线圈依次发送激励RF脉冲和再聚焦RF脉冲；一个片选择梯度场脉冲发生器，用以按照与激励RF脉冲以及再聚焦RF脉冲的定时关系，通过第一梯度场线圈产生片选择梯度场脉冲，来选择片平面；一个读数梯度场脉冲发生器，用以在再聚焦RF脉冲之间的每个时间间隔内，通过多次切换极性产生多个梯度回波信号，并把这些信号分布在一个自旋回波信号的两边，该发生器还按与自旋回波信号和梯度回波信号的定时关系，通过第二梯度场线圈产生读数梯度场脉冲；一个相位编码梯度场脉冲发生器，用以通过第三梯度场线圈，紧靠在回波信号产生之前产生相位编码梯度场脉冲，相位编码梯度场脉冲满足下述条件(a)相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，按照自旋回波信号产生的次序，使回波信号的积分相位编码量从正(或负)值经过零变到负(或正)值；以及
(b)相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，以与自旋回波信号的积分编码量改变方向相反的方向，改变在各个周期中按产生次序处于相同位置的各组梯度回波信号的积分相位编码量，并且给每一组梯度回波信号的积分相位编码量以比自旋回波信号的积分相位编码量更大的绝对值；以及一个数据处理器，用以从RF线圈检测到的回波信号中收集数据，并按每个回波信号的积分相位编码量通过在K空间中排列数据来重建局部图象。
主磁铁形成了成象空间的静磁场，再由第一梯度场线圈把片选择梯度场脉冲施加到成象空间以选择一个片。接着，由RF发送器相继发送一个激励RF脉冲和多个再聚焦RF脉冲。与由主磁铁形成的静磁场的非均匀性以及因化学偏移产生的相位误差无关的自旋回波信号是在激励RF脉冲与第一个再聚焦RF脉冲之间的一个时间间隔以及相应于偶数个上述时间间隔的那些时间间隔内产生的。再者，在再聚焦RF脉冲之间的每个时间间隔内，读数梯度场脉冲发生器通过第二梯度场线圈多次地切换读数梯度场脉冲的极性，以产生位于一个自旋回波信号两侧的多个梯度回波信号。
这样，在再聚焦RF脉冲之间的每个时间间隔内包含有分布在一个自旋回波信号两侧的多个梯度回波信号。这些回波信号具有依次递减的信号强度，其时间常数大体上是横向弛豫时间。
依次产生的回波信号由相位编码梯度场脉冲发生器(它通过第三梯度场线圈产生相位编码梯度场脉冲)作相位编码的过程如下。首先，改变相位编码梯度场脉冲的幅度，以按照产生的次序，使自旋回波信号的积分相位编码量从正(或负)值经过零而变到负(或正)值。这样，自旋回波信号具有按产生次序递减(或递增)的积分相位编码量。由自旋回波信号获得的数据在K空间中按信号产生次序的正方向(或者按相反的次序)排列。因此，在K空间内排列有自旋回波信号数据，按K空间的正方向，这些数据的信号强度递减(或者按与产生次序相反的次序来排列这些数据时，则强度递增)。因为这些积分相位编码量接近于零，因此由自旋回波信号获得的数据被排列在K空间的中央部分，该部分对重建图象的对比度有很大的影响。
其次，对梯度回波信号进行相位编码，做法如下。
改变相位编码梯度场脉冲的强度，以在再聚焦RF脉冲的各个时间间隔内，使按其产生次序处于相同位置的各组梯度回波信号的积分相位编码量变化，而其变化方向与自旋回波信号的积分相位编码量变化的方向相反，并给每一组梯度回波信号的积分相位编码量以一个比自旋回波信号积分相位编码量更大的绝对值。这样，以每组梯度回波信号的积分相位编码量的变化方向与自旋回波信号的积分相位编码量的变化方向相反的方式，进行相位编码。结果，在K空间中，如果由梯度回波信号获得的数据按信号强度递增的次序排列，则由自旋回波信号获得的数据按信号强度递减的次序排列，如果由梯度回波信号获得的数据按信号强度递减的次序排列，则由自旋回波信号获得的数据按信号强度递增的次序排列。再者，给每组梯度回波信号的积分相位编码量以一个比自旋回波信号的积分相位编码量更大的绝对值。结果，由梯度回波信号获得的数据在K空间中被排列在由自旋回波信号获得的数据的外边。在K空间中，在由自旋回波信号获得的数据组(具有递增(或递减)的信号强度)与相邻的由梯度回波信号获得的数据组(具有递减(或递增)的信号强度)的边界处，由于趋于增大的信号强度与趋于减小的信号强度(或者趋于减小的信号强度与趋于增大的信号强度)在这些边界处交会，从而减小了信号强度的差值。
按如上所述方式进行相位编码的回波信号被RF线圈检测，并由数据处理器把这些信号按各自的积分相位编码量在K空间中加以排列。然后，用二维傅里叶变换来重建图象。由于排列在K空间中央部分的数据组(即由自旋回波信号获得的一个数据组)与排列在外边的数据(即由梯度回波信号获得的一些数据组)边界处的信号强度的差值减小(平滑)了，因此抑制了重建图象中的使图象模糊的假象。
在按照本发明的设备中，RF发送器最好可用来控制要建立的第n(n是正整数)个再聚焦RF脉冲的发送定时{2(n－1)＋1}τ这里把激励RF脉冲的发送时刻作为时间原点，而τ是发送第一个再聚焦RF脉冲的时刻。
这里是按上述定时发送再聚焦RF脉冲的，产生各个自旋回波信号的时间间隔相应于产生第一个回波信号的时间间隔乘以正整数。这样，由于再聚焦RF脉冲的不完善而产生的假回波信号与固有的自旋回波信号在同一时刻产生，因而抑制了相移。这样，假回波信号也可如同被激励的自旋回波信号那样被用来构成图象。
在每个周期内最后一个回波信号产生之后，最好可以用相位编码梯度场脉冲发生器来产生一个极性相反而强度相应于先前的积分相位编码量的重绕脉冲。
具有相同积分相位编码量与相反极性的重绕脉冲容许在消除对前一个脉冲周期的相位编码的影响后进行一轮新的相位编码。结果在制止了相移的情形下，K空间中的相位编码是连续的，这就抑制了重建图象中的引起图象模糊的假象。
在本发明的另一方面，提供了运用NMR现象的MR成象设备，该设备包括一台主磁铁，用以在成象空间产生均匀的静磁场；第一、第二与第三梯度场线圈各一个，用以产生三种类型的梯度场脉冲(即片选择梯度场脉冲、读数梯度场脉冲以及相位编码梯度场脉冲)，使成象空间内的磁场强度沿三个正交的方向改变；一个RF线圈，用以发送一个激励RF脉冲以及多个再聚焦RF脉冲，并检测回波信号；一个RF发送器，用以按预定的时序，通过RF线圈依次发送激励RF脉冲和再聚焦RF脉冲；一个片选择梯度脉冲发生器，用以按照与激励RF脉冲以及再聚焦RF脉冲的定时关系，通过第一梯度场线圈产生片选择梯度场脉冲，来选择片平面；一个读数梯度场脉冲发生器，用以在再聚焦RF脉冲之间的每个时间间隔内，通过多次切换极性而产生多个梯度回波信号，这些梯度回波信号分布在一个自旋回波信号的两侧，该发生器还按与自旋回波信号和梯度回波信号的定时关系，通过第二梯度场线圈产生读数梯度场脉冲；一个相位编码梯度场脉冲发生器，用以通过第三梯度场线圈，紧靠在回波信号产生之前产生相位编码梯度场脉冲，相位编码梯度场脉冲满足下述条件(a)相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，按照自旋回波信号产生的次序，使回波信号的积分相位编码量从正(或负)值经过零变到负(或正)值；以及(b)相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，以改变在各个周期中按产生次序处于相同位置的各组梯度回波信号的积分相位编码量，从而使各组梯度回波信号的积分相位编码量的变化方向相对于自旋回波信号的积分相位编码量的变化方向交替地颠倒。从自旋回波信号产生的时刻开始，延续到对于梯度回波信号组而言为最短时间间隔时为止，发生这种变化方向的颠倒，而绝对值大于具有最短时间间隔的梯度回波信号组的绝对值；以及一个数据处理器，用来从被RF线圈检测到的回波信号中收集数据，并按每个回波信号的积分相位编码量通过在K空间中排列数据来重建局部图象。
按照本设备，将对依次产生的回波信号作如下的相位编码。
首先，改变相位编码梯度场脉冲的幅度，按照脉冲产生的次序，使自旋回波信号的相位编码量从正(或负)值经过零变到负(或正)值。这样，自旋回波信号具有按照其产生的次序递减(或递增)的积分相位编码量。由自旋回波信号获得的数据在K空间中按信号产生的次序作正向(或按相反的次序)排列。结果，自旋回波信号数据将如此地被排列在K空间中，即当沿K空间的正方向排列时，数据的信号强度递减(或者当沿与产生的的次序相反的次序排列时，数据的信号强度递增)。因为积分相位编码量接近于零，因此由自旋回波信号获得的数据在K空间中被排列在中央区域，该区域对重建图象的对比度有很大影响。
接下来，对梯度回波信号作相位编码如下。
相位编码梯度场脉冲的强度是变化的，以改变在再聚焦RF脉冲之间的各个时间间隔内，按产生次序处于相同位置的每组梯度回波信号的积分相位编码量，从而梯度回波信号的积分相位编码量的变化方向相对于自旋回波信号的积分相位编码量的变化方向交替地颠倒。这种颠倒在一段时间间隔内发生，这段时间间隔从自旋回波信号产生的时刻开始，一直延续到这样的梯度回波信号组时为止，该组与自旋回波信号之间的时间间隔最短，而其绝对值大于具有最短时间间隔的梯度回波信号组的绝对值。这样，对于按产生次序处于相同位置的梯度回波信号组来说，梯度回波信号的积分相位编码量的变化方向相对于自旋回波信号积分相位编码量的变化方向作交替的颠倒，它发生在这样一段时间内，即从在再聚焦RF脉冲之间的每个时间间隔内的时刻开始，延续到具有最小时间间隔的梯度回波组为止。结果，当由梯度回波信号获得的数据在K空间中按信号强度递增的次序排列时，由自旋回波信号获得的数据按信号强度递减的次序排列，而当由梯度回波信号获得的数据在K空间中按信号强度递减的次序排列时，则由自旋回波信号获得的数据按信号强度递增的次序排列。此外，随着时间间隔的延长，积分相位编码量绝对值将大于具有最短时间间隔的梯度回波信号组的积分相位编码量绝对值。这样，由排列在外边区域的梯度回波信号组获得的数据组将具有与相邻数据组信号强度递减或递增变化趋势相反的趋势。
因此，在K空间中在由自旋回波信号获得的数据组(信号强度递增(或递减))与相邻的由梯度回波信号获得的数据组(信号强度递减(或递增))的边界处，由于趋向增大的信号强度与趋向减小的信号强度(或趋向减小的信号强度与趋向增大的信号强度)在这些边界处交会，使得信号强度差值减小。此外，由梯度回波信号获得并具有递增(或递减)信号强度的数据组被排列在由梯度回波信号获得并具有递减(或递增)信号强度的数据组的外边。因此，在由梯度回波信号获得的数据组(其信号强度为递减(或递增)与外边的由梯度回波信号获得的数据组(其信号强度为递增(或递减))的边界处，由于趋向减小的信号强度与趋向增大的信号强度(或趋向增大的信号强度与趋向减小的信号强度)在这些边界处交会，使得信号强度差值减小。因此，在K空间中，不仅在由自旋回波信号获得并位于中央区域的数据组与由相邻的由梯度回波信号获得的数据组的边界处，而且也在由排在外边的梯度回波信号组(这些信号组按产生次序处于相同位置)获得的数据组的边界处，信号强度的差值减小。
按上述方法进行相位编码的回波信号由RF线圈检测，并按照各自的积分相位编码量由数据处理器将它们排列在K空间中。然后，用二维傅里叶变换来重建图象。由于排列在K空间中央区域的数据组(即由自旋回波信号获得的数据组)与排列在外边的数据组(由梯度回波信号获得的数据组)的边界处，以及在后者与被排列在外边的梯度回波信号获得的数据组的边界处，信号强度的差值减小(平滑)，因此抑制了重建图象时使图象模糊的假象。
在按照本发明的设备中，RF发送器最好可用来控制产生第n个(n是一正整数)再聚焦RF脉冲的发送定时{2(n－1)＋1}τ这里把激励RF脉冲的发送时刻作为时间原点，而τ是发送第一个再聚焦RF脉冲的时刻。
相位编码梯度场脉冲发生器最好可用于在每个周期内产生了最后一个回波信号后产生极性相反的重绕脉冲，其强度与前一个积分相位编码量相对应。
为了描述本发明的目的，在图中示出了数种现在被认为是较佳的形式，然而，应该明白，本发明并不受所示明确的安排和手段的限制。
图1A至1E是示出按照现有技术的一个脉冲序列的时间图；图2A至2C是示出按照现有技术的K空间和信号强度的示意图；图3是按照本发明的一种磁共振成象设备的方框图；图4A至4E是示出本发明第一个实施例的脉冲序列的时间图；图5A至5C是示出第一个实施例中的K空间和信号强度的示意图；图6是示出第一个实施例中的积分相位编码量的示意图；图7A至7E是示出本发明第二个实施例的脉冲序列的时间图；图8A至8C是示出第二个实施例中的K空间和信号强度的示意图；图9是示出第二个实施例中的积分相位编码量的示意图。
下面将结合附图详细描述本发明的较佳实施例。
(第一个实施例)
首先描述示于图3的MR成象设备。此设备包括用以形成静磁场的主磁铁1以及把梯度磁场叠加至静磁场的三个梯度场线圈2(即2X、2Y和2Z)。这三个梯度场线圈2X、2Y和2Z把三个梯度场Gs、Gp和Gr的脉冲(即片选择梯度场脉冲、相位编码梯度场脉冲以及读数梯度场脉冲)叠加在由主磁铁1产生的均匀静磁场上，这三个梯度场中的每个梯度场具有沿三个正交方向(X、Y和Z)之一改变的场强。让受试人(病人)(图中未示出)位于已形成静场和梯度场的空间中，将将一个RF(射频)线圈3贴于受试人。
把梯度场电源4与梯度场线圈2相连，用以提供产生梯度场Gx、Gy和Gz的功率。梯度场电源4接收由波形发生器5产生的波形信号，以控制梯度场GX、GY和GZ的波形。RF线圈3接收来自RF功率放大器6的RF信号，并把RF信号来照射受试人。这个RF信号是按照接收到的来自波形发生器5的信号，由调制器8对由RF信号发生器7产生的预定载波频率的RF信号作幅度调制而得到的。
RF线圈3接收受试人产生的NMR信号，并通过前置放大器9把这些信号送至相位检波器10。采用来自RF发生器7的RF信号作为参考频率，相位检波器10检测所接收信号的相位。把检测的结果输出至模/数(A/D)转换器11。A/D转换器11同时接收来自取样脉冲发生器12的取样脉冲，以用来把检测结果转换为数字数据。该数字数据被送至主计算机20。
主计算机20对数据进行处理以重建图象，它还通过一个定序器23来确定整个序列的定时。即，在主计算机20的控制下，定序器23将定时信号送至波形发生器5、RF信号发生器7以及取样脉冲发生器12，以确定波形发生器5波形信号输出的定时、RF信号发生器7产生RF信号的定时以及取样脉冲发生器12产生取样脉冲的定时。再者，主计算机20把波形信息送至波形发生器5以控制梯度场Gx、Gy、Gy和Gz的脉冲的波形、强度等，并确定由RF线圈3向受试人发送的RF信号的包络。主计算机20又把信号送至RF信号发生器7，以控制RF信号的载波频率。这样，主计算机20控制了基于GRASE方法的整个脉冲序列。
在计算机20和定序器23控制下，上述MR成象装置实施了示于图4A—4E的脉冲序列。示于图4A—4E的脉冲序列大体上基于GRASE方法，但作了部分的改进。
首先，通过RF线圈3加上一个90°脉冲100(激励RF脉冲)同时还通过梯度场线圈2X加上脉冲110以形成片选择梯度场Gs。接着从加上90°脉冲100算起，经过时间τ后再加上180°脉冲(再聚焦RF脉冲)101，从加上180°脉冲101算起，经过时间2τ后再加上180°脉冲(再聚焦RF脉冲)102。这样，与片选择梯度场脉冲111、112和113一起，依次加了上180°脉冲101、102和103。
在此情形中，在这样一个时刻附近产生第一自旋回波信号S3(SE1)，该时刻是从180°脉冲101算起，延迟了一段相应于90°脉冲100和180°脉冲101之间的时间间隔τ之后的时刻。这里，把由90°脉冲100至自旋回波信号S3(SE1)的回波中心的时间(回波延迟时间2τ)取作时间t1。
如上面所指出的，假设从90°脉冲100至回波中心的回波延迟时间是t1，第一个180°脉冲101的发送时间被设置为t＝(1/2)t1＝τ，这里，把90°脉冲100当作时间原点(t＝0)。这样，第n(n为正整数)个180°脉冲的发送时间被设置为{2(n－1)＋1}τ。即，由于把180°脉冲101、102和1 03的发送时间分别设置为t＝τ、t＝(3/2)t1＝3τ和t＝(5/2)t1＝5τ，自旋回波信号S3(SE1)、S8(SE2)和S13(SE3)就分别在时刻t1、t2和t3产生。这样，由90°脉冲100至第二和后继的自旋回波信号S8(SE2)和S13(SE3)的时间间隔t2和t3相应于由90°脉冲100至产生第一个自旋回波信号的时间间隔t1乘以整数，即，t2＝2t1和t3＝3t1。
藉助于以如上所述的方式控制180°脉冲的发送定时，由于180°脉冲的不完善而产生的假自旋回波信号将和固有的自旋回波信号在相同的时刻产生，从而抑制了相移。这样，假自旋回波信号也可以如同被激励的自旋回波信号那样被用来构成图象。
在第一个180°脉冲101加上之前，通过梯度场线圈2Z加上失相梯度脉冲120(用以搅乱质子的自旋相位)。接下来，举例来说，在180°脉冲101和102之间的时间间隔内，把构成梯度场Gr的脉冲的极性切换4次(121a至121b、121b至121c、121c至121d以及121d至121e)，以在这个时间间隔内产生回波信号S1—S5。类似地，在第二个180°脉冲102和第3个180°脉冲103之间的时间间隔中以及第3个180°脉冲103以后的时间间隔中，也都对形成梯度场Gr的脉冲的极性进行切换，在每个时间间隔内产生5个回波信号S6—S10或S11—S15。在这些回波信号S1—S15中，中间的回波信号S3、S8和S13是自旋回波信号SE1—SE3，自旋回波信号与由主磁铁1形成的静磁场的不均匀性或由化学偏移引起的相位误差无关。其他的回波信号是梯度回波信号GE1—GE12。如图4E所示，回波信号S1—S15的强度随着它们产生的次序递减。这种衰减的时间常数为横向弛豫时间T2和T2*。说得详细些，不受静磁场非均匀性影响的自旋回波信号SE1—SE3以横向弛豫时间T2(亦称为自旋—自旋弛豫时间，因为在自旋之间发生了能量交换)衰减，而受静磁场非均匀性影响的梯度回波信号GE1—GE12以横向弛豫时间T2*衰减，由于静磁场的非均匀性，时间常数T2*比起时间常数T2来，对应于较快的衰减。
通过梯度场线圈2Y加上相位编码梯度场脉冲Gp来为各个回波信号S1—S15提供不同的积分相位编码量。
在第一个180°脉冲之后和在回波信号S1之前加上的Gp脉冲201a具有正极性以及最大的幅度。因此，如图5A所示，由梯度回波信号S1(GE1)获得的数据被放在K空间垂直方向(相位编码方向)的(正向区域)最高位置上(见图5B)。Gp脉冲201b在下一个回波信号S2产生之前被加上，并具有负的极性，但具有这样的幅度，使它与已经加上的Gp脉冲201a相组合仍给出一个正的积分量。结果，由梯度回波信号S2(GE2)获得的数据被放在K空间中梯度回波信号S1(GE1)下面的一个位置上。Gp脉冲201c在下一个回波信号S3产生之前加上，该脉冲具有负极性的最大幅度，与已加的相位编码量相组合，提供了一个略负的积分量。结果，由自旋回波信号S3(SE1)获得的数据在K空间中被向下放在离梯度回波信号S2(GE2)较远的负值位置上。Gp脉冲201d在下一个回波信号S4产生之前被加上，它具有负的极性，并在与已加上的相位编码量组合后，提供了一个积分量，这个量比自旋回波信号S3(SE1)时刻的积分量略小。结果，由梯度回波信号S4(GE3)获得的数据在K空间中被放在紧接在自旋回波信号S3(SE1)的数据向下的位置上。Gp脉冲201e在下一个回波信号S5产生之前加上，它具有负极性，并具有把Gp脉冲201b加至梯度回波信号S2(GE2)那样相同的幅度。结果，由梯度回波信号S5(GE4)获得的数据在K空间中被放在由梯度回波信号S4(GE3)的数据向下的位置上。接着，在下一个180°脉冲102之前，加有Gp脉冲201f，它具有相反的极性，且具有的幅度相应于到该时刻为止所加的那些相位编码梯度场脉冲的积分量。这样，到那时刻为止，所作的相位编码又被初始化为零。这个Gp脉冲201f称为反绕脉冲，它消除了已经作出的相位编码的影响，以确保其后相位编码的准确度。这样做抑制了相位偏移，以在K空间中提供连续的相位编码数据，因而避免了在重建图象中的使图象模糊的假象。
在第二个180°脉冲102之后和回波信号S6之前加上的Gp脉冲202a具有正极性并且幅度比加至梯度回波信号S1(GE1)的Gp脉冲201a略小。结果，由梯度回波信号S6(GE5)获得的数据在K空间中被放在紧接在梯度回波信号S1(GE1)下面的位置上。在下一个回波信号S7产生之前加上的Gp脉冲202b具有负极性以及与已加的Gp脉冲201b相同的幅度。这个幅度与已加的Gp脉冲202a相组合，提供了一个正的积分量。由于与Gp脉冲201b有相同的幅度，梯度回波信号S7(GE6)在K空间中被放在从梯度回波信号S6(GE5)向下并相隔一个与梯度回波信号S1(GE1)和S2(GE2)之间垂直间隔相应的量。类似地，梯度回波信号S8—S10被加上Gp脉冲202c、202d和202e，这些脉冲与已加的Gp脉冲201b有相同的幅度，即与加至梯度回波信号S7(GE6)的Gp脉冲202b有相同的幅度。所得的数据在K空间中被这样安排，使得分别具有与梯度回波信号S6(GE5)和S7(GE6)之间间隔相同的间隔。接着，再象以前那样加上反绕脉冲202f。
Gp脉冲203a在第3个180°脉冲103之后与在回波信号S11之前加上，它具有正的极性以及比加至梯度回波信号S6(GE5)的Gp脉冲202a略小的幅度。结果，由梯度回波信号S11(GE9)获得的数据在K空间中被放在紧接在梯度回波信号S6(GE5)的下面的位置上。在下一个回波信号S12产生之前加上的Gp脉冲203b具有与已加的Gp脉冲201b相同的幅度。由梯度回波信号S12(GE10)获得的数据在K空间中被放在从梯度回波信号S11(GE9)向下并相隔一个与梯度回波信号S1(GE1)和S2(GE2)之间间隔相应的量。也就是说，紧接在梯度回波信号S7(GE6)之下。在下一个回波信号S13产生之前加上的Gp脉冲203c具有负的极性并与已加的Gp脉冲201d的幅度相同。结果，由自旋回波信号S13(SE3)获得的数据在K空间中被放在从梯度回波信号S12(GE10)向下并相隔一个与自旋回波信号S3(SE1)和梯度回波信号S4(GE3)之间间隔相应的量的位置上。也就是说，紧接在梯度回波信号S12(GE10)之下。在下一个回波信号S14产生之前加上的Gp脉冲203d具有负的极性以及与已加的Gp脉冲201c的幅度相同。因此，由梯度回波信号S14(GE11)获得的数据在K空间中被放在由自旋回波信号S13(SE3)向下并相隔一个与梯度回波信号S2(GE2)和自旋回波信号S3(SE1)之间间隔相应的量的位置上。也就是说，紧接在梯度回波信号S9(GE7)之下。在下一个回波信号S15产生之前加上的Gp脉冲203e具有与已加的Gp脉冲203b相同的幅度。因此，由梯度回波信号S15(GE12)获得的数据在K空间中被放在最下面，即从梯度回波信号S14(GE11)向下并相隔一个与梯度回波信号S11(GE9)和S12(GE10)之间间隔相应的量的位置上。这就是说，紧接在梯度回波信号S10(GE8)之下。接着，如前面那样加上一个反绕脉冲203f。
图6以图解的方式示出了如上面所提供的积分相位编码量。在该图中，对于每个Gp脉冲的积分量用对其参照符号加撇的方式来表示。加至各个自旋回波信号的相位编码积分量201c′、202c′和203c′被设置成逐渐从负经过零而变成正(如参照记号“c”所示)。结果，由自旋回波信号SE1—SE3获得的数据在K空间中被排列在中央区域II，其次序与它们产生的次序相反。使加到各个梯度回波信号的相位编码积分量201a′—203a′、201b′—203b′、201d′—203d′以及201e′—203e′按照与给予自旋回波信号的积分相位编码量变化方向相反的方向变化(如参照记号“a”、“b”、“d”和“e”所示)。结果，由梯度回波信号GE1—GE12获得的数据在K空间中按产生的次序排列。梯度回波信号的积分相位编码量具有比自旋回波信号的积分相位编码量有更大的绝对值。因此，由梯度回波信号GE1—GE12获得的数据在K空间中被排列在由自旋回波信号获得的数据的外边。
对各个回波信号作如上的相位编码导致如图5A所示的数据安排。详细些说，自旋回波信号组SSE被排列在K空间的中央(低频)区域II，其次序为S13(SE3)、S8(SE2)和S3(SE1)[在K空间中逐渐向下]，该次序与信号产生的次序相反。至于梯度回波信号，在180°脉冲101—103之间各个时间间隔内，产生次序中有相同位置的那些梯度回波信号被集合在一起成为梯度回波信号组(SGE1、SGE2、SGE3和SGE4)，而在每个组内，它们按产生的次序排列。梯度回波信号组SGE1和SGE2被安排在K空间中的外边(高频)区域I中，而梯度回波信号组SGE3和SGE4被安排在K空间中的外边(高频)区域III中。
图5C示出如上面所描述的由回波信号获得并在K空间中排列的数据的信号强度。如前面所指出的，回波信号S1—S15的强度按时间常数T2和T2*递减。在每个梯度回波信号组SGE1—SGE4中，信号是按产生的次序排列的，因此，当把Kp轴作为横轴时，信号强度变化趋势都是朝下跌的(如双点—短划线所示)。另一方面，在自旋回波信号组SSE中，信号强度变化显示出一种朝上升的趋势，因为自旋回波信号是按与它们产生的次序相反的次序排列的。因此，在自旋回波信号组SSE与相邻的梯度回波信号组SGE2和SGE3边界处的信号强度的差值ΔS1要比在梯度回波信号组SGE1与SGE2以及梯度回波信号组SGE3与SGE4的边界处的信号强度的差值ΔS小。因为在与中央区域相邻处的信号强度的改变平缓，而该区域对于在用K空间的二维傅里叶变换重建的图象有很大影响，因此重建的图象有很好的品质，使图象模糊的假象受到抑制。
在上面的实施例中，采用了由15个回波信号获得的数据来重建图象。在基于由回波信号获得的数据来重建图象时，可以重复上面所述的序列，使回波信号的个数是15的倍数。在这种情形中，可以在K空间中按照相应于行数的量(它是15的倍数)来集合与排列数据。通过改变每个脉冲周期内的第一个相位编码梯度场脉冲，对每个脉冲序列一点一点地改变相位编码量，便可从做到这一点。(第二个实施例)本实施例对前面一个实施例中的脉冲序列加上相位编码梯度场脉冲Gp的方法作了改变。因此，下面将只对有关的部分作详细的描述。
参看图7A—7E。在第一个180°脉冲101之后和回波信号S1之前加上的Gp脉冲301a具有正的极性与最大的幅度。结果，如图8A所示，由梯度回波信号S1(GE1)获得的数据在K空间中被放在垂直方向(相位编码方向)最高(正的一侧)的位置上。在下一个回波信号S2产生之前加上的Gp脉冲301b具有负的极性，以及这样的幅度，即它与已加的Gp脉冲301a相组合后给出正的积分量。因此，由梯度回波信号S2(GE2)获得的数据在K空间中放在由梯度回波信号S1(GE1)向下较远的位置上。在下一个回波信号S3产生之前加上的Gp脉冲301c具有负的极性与小的幅度，在与已加的相位编码量组合后，将提供很小的正的积分量。因此，由自旋回波信号S3(SE1)获得的数据在K空间被放在紧接在梯度回波信号数据S2(GE2)下面的正的位置上。在下一个回波信号S4产生之前加上的Gp脉冲301d具有与加至梯度回波信号S2(GE2)的Gp脉冲301b相同的幅度。因此，由梯度回波信号S4(GE3)获得的数据在K空间中位于自旋回波信号S3(SE1)以下较远的位置上。在下一个回波信号S5产生之前加上的Gp脉冲301e具有负的极性以及与加至自旋回波信号S3(SE1)的Gp脉冲301c相同的幅度。因此，由梯度回波信号S5(GE4)获得的数据在K空间中被放在紧接在梯度回波信号S4(GE3)之下。接着，在下一个180°脉冲102之前加上反绕脉冲301f。
在第二个180°脉冲102之后与回波信号S6之前加上的Gp脉冲302a具有正的极性以及比加至梯度回波信号S1(GE1)的Gp脉冲301a略小的幅度。因此，由梯度回波信号S6(GE5)获得的数据在K空间中被放在紧接在梯度回波信号S1(GE1)下面的位置上。在下一个回波信号S7产生之前加上的Gp脉冲302b具有负的极性以及这样一个幅度，即在与已加的Gp脉冲302a组合后，将提供正的积分量。因此，梯度回波信号S7(GE6)在K空间中被放在梯度回波信号S6(GE5)以下较远的位置上。类似地，梯度回波信号S8—S10加有Gp脉冲302c、302d和302e，这些脉冲与加至梯度回波信号S7(GE6)的Gp脉冲302b具有相同的幅度。所得的数据在K空间中分别具有与梯度回波信号S6(GE5)和S7(GE6)之间间隔相同的间隔。接着，如前面那样加上反绕脉冲302f。
在第3个180°脉冲103之后而在回波信号S11之前加上Gp脉冲303a具有正的极性以及比加至梯度回波信号S6(GE5)的Gp脉冲302a略小的幅度。因此，由梯度回波信号S11(GE9)获得的数据在K空间中被放在紧接在梯度回波信号S6(GE5)下面的位置上。在下一个回波信号S12产生之前加上的Gp脉冲303b具有与已加至自旋回波信号S3(SE1)的Gp脉冲301c相同的幅度。由梯度回波信号S12(GE10)获得的数据在K空间中被放在梯度回波信号S11(GE9)向下并隔开一个与梯度回波信号S2(GE2)和自旋回波信号S3(SE1)相应的间隔。亦即紧接在梯度回波信号S11(GE9)的下面。在下一个回波信号S13产生之前加上的Gp脉冲303c具有负的极性以及与已加的Gp脉冲301b相同的幅度。因此，由自旋回波信号S13(SE3)获得的数据在K空间中被放在梯度回波信号S12(GE10)向下并隔开一个相应于梯度回波信号S1(GE1)和S2(GE2)之间间隔的量。在下一个回波信号S14之前加上的Gp脉冲303d具有负的极性以及与已加的Gp脉冲303b相同的幅度。因此，由梯度回波信号S14(GE11)获得的数据在K空间中被放在紧接于自旋回波信号S13(SE3)之下。在下一个回波信号S15产生之前加上的Gp脉冲303e具有与已加的Gp脉冲303c相同的幅度。因此，由梯度回波信号S15(GE12)获得的数据在K空间中被放在最下面的位置上，即从梯度回波信号S14(GE11)向下并隔开一个相应于梯度回波信号S12(GE10)和自旋回波信号S13(SE3)之间间隔的量。亦即紧接在梯度回波信号S10(GE8)之下。接着，如前面那样加上反绕脉冲303f。
图9示出了如前面所提供的积分相位编码量。在该图中，每个Gp脉冲的积分量用在它的参照符号后加撇(′)来表示。加至各自旋回波信号的相位编码积分量301c′、302c′和303c′被相续地设置成由正经过零而至负(如参照记号“c”所示)。结果，由自旋回波信号SE1—SE3获得的数据按产生的次序被排列在K空间的中央区域II中。把加至各梯度回波信号的相位编码积分量301a′—303a′、301b′—303b′、301d′—303d′以及301e′—303e′的变化方向设置为与加至自旋回波信号的积分编码量变化方向交替地颠倒的方式(参照记号“b”和“d”为反向；参照记号“a”和“”为同向)。从自旋回波信号产生的时刻开始，延长至对于梯度回波信号组(SGE2和SGE3)而言为最短间隔时为止的时间间隔内，将发生上述颠倒。结果，由梯度回波信号组SGE2和SGE3获得的数据在K空间中按与产生的次序相反的次序排列。由梯度回波信号组SGE1和SGE4获得的数据在K空间中按产生的次序排列。梯度回波信号的积分相位编码量比自旋回波信号的积分相位编码量有更大的绝对值。因此，梯度回波信号组SGE1—SGE4获得的数据在K空间中被安排在由自旋回波信号获得的数据的外边。
按上述方式对于各个回波信号所作的相位编码将得出示于图8A的数据安排。详细些说，自旋回波信号组SSE被排列在K空间中央的低频区域II，其次序为S3(SE1)、S8(SE2)和S13(SE3)[在K空间中逐渐向下]，该次序与信号产生的次序相同。而在180°脉冲101—103之间的各个周期内，处于产生次序相同位置处的那些梯度回波信号将被集合在一起，成为梯度回波信号组(SGE1、SGE2、SGE3和SGE4)。在梯度回波信号组SGE1和SGE4中的信号按在各组内信号产生的次序排列。在梯度回波信号组SGE2和SGE3中的信号按与在各组内信号产生的次序相反的次序排列。梯度回波信号组SGE1和SGE2被按排在K空间的外边的高频区域I，而梯度回波信号组SGE3和SGE4被安排在外边的高频区域III。
图8C示出了按上述方式由回波信号获得并被排列在K空间内的各个数据的信号强度。如前面所指出的，回波信号S1—S15的强度按时间常数T2和T2*递减。在自旋回波信号组SSE以及梯度回波信号组SGE1和SGE4的每一组中，由于信号按产生的次序排列，因此，当把Kp轴视为水平轴时，信号强度的趋向是下降的(如图中的双点—短划线所示)。另一方向，在梯度回波信号组SGE2和SGE3中，信号强度显示出朝上走的趋势，因为梯度回波信号是按与它们产生的次序相反的次序排列的。因此，在自旋回波信号组SSE与相邻的梯度回波信号组SGE2、SGE3的边界处，以及在梯度回波信号组SGE2、SGE3与外边的梯度回波信号组SGE1、SGE4的边界处，都产生信号强度差值ΔS1。亦即，对于所有的相邻回波信号组的边界，都能获得减小的信号强度差值。结果，用K空间的二维傅里叶变换重建的图象由于抑制了使图象模糊的假象而具有极好的品质。在前面的第一个实施例中，只是在K空间中央部分的相邻回波信号组的边界处，信号差值才减小。而在第二个实施例中，在所有回波信号组的边界处，信号强度差值都减小了，这就更提高了对产生图象模糊的假象抑制的效果，保证了极好品质图象的重建。
在第一个实施例(以及第二个实施例)中，用于相位编码的梯度场Gp脉冲201a(301a)、202a(302a)以及203a(303a)具有正的极性以及依次递减的幅度。换一种做法，这些脉冲可以具有负的极性以及依次递减的幅度，而所有其他的Gp脉冲具有与之相反的极性。这将导致示于图5A(或图8A)中的K空间中数据排列作垂直倒转。
在上面所述的第一个实施例和第二个实施例中，在一个90°脉冲(激励RF脉冲)后跟着3个180°脉冲(再聚焦RF脉冲)，而梯度场脉冲的的极性在180°脉冲的每个时间间隔内切换了4次，以产生总共15个回波信号。可以在上述180°脉冲后再加一个或数个180°脉冲，而获得20或25个回波信号。
虽然，在第一个实施例和第二个实施例中，在180°脉冲的每个时间间隔内，梯度场脉冲的极性切换了4次，但它可增加到6次或8次。于是，在180°脉冲之间的每个时间间隔中，可以获得7个或9个回波信号(只有中间的那个回波信号是自旋回波信号，而其余的回波信号都是梯度回波信号)。
可以用其他特殊的形式来实施本发明而不偏离本发明的精神或基本特征，因此，为指明本发明的范围，应参照所附的权利要求，而不是前面的说明书。
权利要求
1.一种运用核磁共振(NMR)现象的磁共振(MR)成象设备，其特征在于，包括一台主磁铁，用以在成象空间产生均匀的静磁场；第一、第二和第三梯度场线圈各一个，用以产生三种类型的梯度场脉冲(即片选择梯度场脉冲、读数梯度场脉冲以及相位编码梯度场脉冲)，使得磁场强度在所述成象空间内沿三个正交的方向改变；一个RF线圈，用以发送一个激励RF脉冲和多个再聚焦RF脉冲并检测回波信号；RF发送装置，用以按预定的时序，通过所述RF线圈依次发送所述激励RF脉冲和所述再聚焦RF脉冲；片选择梯度场脉冲发生装置，用以按照与所述激励RF脉冲以及所述再聚焦RF脉冲的定时关系，通过所述第一梯度场线圈产生所述片选择梯度场脉冲以选择片平面；读数梯度场脉冲发生装置，用以在所述再聚焦RF脉冲之间的每个周期内，通过多次切换极性产生多个梯度回波信号，这些信号分布在一个自旋回波信号的两侧，该装置还按与所述自旋回波信号和所述梯度回波信号的定时关系，通过所述第二梯度场线圈产生所述读数梯度场脉冲；相位编码梯度场脉冲产生装置，用以通过所述第三梯度场线圈，紧靠在所述回波信号产生之前产生所述相位编码梯度场脉冲，所述相位编码梯度场脉冲满足下述条件(a)所述相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，以按照所述自旋回波信号产生的次序，使所述回波信号的积分相位编码量从正(或负)值经过零而变到负(或正)值；以及(b)所述相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，以与所述自旋回波信号的积分相位编码量改变方向相反的方向，改变每组所述梯度回波信号的相位编码梯度场脉冲的积分相位编码量，在所述的各个时间间隔中，这些梯度回波信号处于产生次序相同的位置上，并且给每组所述梯度回波信号的所述积分相位编码量以比所述自旋回波信号的积分相位编码量更大的绝对值；以及数据处理装置，用以从被所述RF线圈检测的所述回波信号收集数据，并按照每个所述回波信号的积分相位编码量，通过在K空间中排列所述数据来重建局部图象。
2.如权利要求1所述的一种设备，其特征在于，所述RF发送装置可用于控制第n个(n是正整数)再聚焦RF脉冲的发送定时{2(n－1)＋1}τ这里把发送所述RF脉冲作为时间原点，而τ是发送第一个所述再聚焦RF脉冲的时刻。
3.如权利要求1所述的一种设备，其特征在于，所述相位编码梯度场脉冲发生装置可用于产生一重绕脉冲，该脉冲在所述每个周期内最后一个所述回波信号产生之后产生，它具有相反的极性以及相应于先前的积分相位编码量的强度。
4.一种运用NMR现象的MR成象设备，其特征在于，包括一台主磁铁，用以在成象空间产生均匀的静磁场；第一、第二和第三梯度场线圈各一个，用以产生三种类型的梯度场脉冲(即片选择梯度场脉冲、读数梯度场脉冲以及相位编码梯度场脉冲)，使得磁场强度在所述成象空间内沿三个正交的方向改变；一个RF线圈，用以发送一个激励RF脉冲和多个再聚焦RF脉冲并检测回波信号；RF发送装置，用以按预定的时序，通过所述RF线圈依次发送所述激励RF脉冲和所述再聚焦RF脉冲；片选择梯度场脉冲发生装置，用以按照与所述激励RF脉冲以及所述再聚焦RF脉冲的定时关系，通过所述第一梯度场线圈产生所述片选择梯度场脉冲，以选择片平面；读数梯度场脉冲发生装置，用以在所述再聚焦RF脉冲之间的每个时间间隔内，通过多次切换极性产生多个梯度回波信号，这些信号分布在一个自旋回波信号的两侧，该装置还按与所述自旋回波信号和所述梯度回波信号的定时关系，通过所述第二梯度场线圈产生所述读数梯度场脉冲；相位编码梯度场脉冲产生装置，用以通过所述第三梯度场线圈，紧靠在所述回波信号产生之前产生所述相位编码梯度场脉冲，所述相位编码梯度场脉冲满足下述条件(a)所述相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，以按照所述自旋回波信号产生的次序，使所述回波信号的积分相位编码量从正(或负)值经过零而变到负(或正)值；以及(b)相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，以改变每组在所述各时间间隔中处于产生次序相同位置上的梯度回波信号的积分相位编码量，从而使各组梯度回波信号的编码量的变化方向相对于自旋回波信号的积分相位编码量的变化方向交替地颠倒，从所述自旋回波信号产生的时刻开始，延续至对于所述梯度回波信号组而言为最短间隔时为止，发生这种变化方向的颠倒，而绝对值大于具有最短间隔的所述梯度回波信号组的绝对值；以及数据处理装置，用以从被所述RF线圈检测的所述回波信号收集数据，并按照每个所述回波信号的积分相位编码量在K空间中排列所述数据来重建局部图象。
5.如权利要求4所述的一种装置，其特征在于，所述RF发送装置可用于控制产生第n个(n是正整数)再聚焦RF脉冲的发送定时{2(n－1)＋1}τ这里把所述激励RF脉冲的发送作为时间原点，而τ是发送第一个所述再聚焦RF脉冲的时刻。
6.如权利要求4所述的一种设备，其特征在于，所述相位编码梯度场脉冲发生装置可用于产生一重绕脉冲，该脉冲在所述每个周期内最后一个所述回波信号产生之后产生，它具有相反的极性以及相应于先前的积分相位编码量的强度。
全文摘要
一种运用核磁共振现象的磁共振成像设备包括主磁铁；第一、第二及第三梯度场线圈；RF线圈；RF发送器；片选择、读数及相位编码梯度场脉冲发生器以及数据处理器。通过改变相位编码梯度场脉冲的强度，使自旋回波信号的积分相位编码量按产生次序从正(或负)值经过零变到负(或正)值，并使在各脉冲间隔内按产生次序处于相同位置的每组梯度回波信号的积分相位编码量反向变化，而其绝对值大于自旋回波信号的积分相位编码量的绝对值。
文档编号G01R33/48GK1118879SQ9510073
公开日1996年3月20日 申请日期1995年1月25日 优先权日1994年3月31日
发明者河野理 申请人:株式会社岛津制作所
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