專利名稱：多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的控制方法、成像方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁共振系統(tǒng)的控制方法、成像方法及系統(tǒng)，年寺別是涉及一種同時(shí)取得多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的控制方法、成像方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1. 二維磁共振成像原理
二維磁共振影像的成像原理，主要是將一待測(cè)物置于靜磁場(chǎng)中，然后配
合射頻線圈來(lái)激發(fā)待測(cè)物某區(qū)域中的所有原子核激發(fā)(Excitation)、弛緩(Relaxation)的訊號(hào)，并加入梯度(Gradient)磁場(chǎng)，再以射頻線圈接收后處理為磁共振影像，若要了解該區(qū)域不同位置的結(jié)構(gòu)或功能性變化，則改變梯度磁場(chǎng)以決定要在那個(gè)位置取得截面。
二維的空間編碼流程是先開(kāi)啟一截面梯度磁場(chǎng)Gz，同時(shí)配合適當(dāng)頻率的射頻脈沖激鼓方向某一截面之后，二維的空間編碼開(kāi)啟一相位梯度磁場(chǎng)Gy一段時(shí)間后關(guān)閉，使Y方向的原子核達(dá)到某一程度的相位差異，接著開(kāi)啟一頻率梯度磁場(chǎng)Gx，同時(shí)接收訊號(hào)，此時(shí)會(huì)接收到某一相位差異的不同頻率(X方向)的訊號(hào)總合，這就在由相位差異大小和頻率大小兩個(gè)變項(xiàng)形成的空間中取得一條線上的訊息，此空間稱為k空間(k-space)。接著再重復(fù)同樣的流程，但改變相位梯度磁場(chǎng)Gy的強(qiáng)度，使Y方向的原子核達(dá)到另一程度的相位差異，再接收此一相位差異下不同頻鄉(xiāng)方向)的訊號(hào)總合，又祖空間中取得另一條線。因此旨流程是在不同的相位差異情況下接收不同頻率訊號(hào)的總合，完成整個(gè)k空間的取樣，每改變一次相位差異要再開(kāi)啟截面梯度磁場(chǎng)Gz來(lái)激發(fā)所選的截面。
當(dāng)k空間取樣完成后，進(jìn)行二維傅利葉轉(zhuǎn)換，將相^立差異和頻率的訊息轉(zhuǎn)換成在X-Y平面上不同位置的訊號(hào)強(qiáng)弱形成一水平截面上或一區(qū)塊的影像，就成為一張二維磁共振影像。
2.三維磁共振成像原理
三維磁共振影像與二維磁共振影Y象的成像原理類1以，唯一的區(qū)別在于空
5間編碼方式不同。三維的空間編碼是開(kāi)啟一相位梯度磁場(chǎng)Gy及一區(qū)塊梯度磁場(chǎng)Gz—段時(shí)間后關(guān)閉，使Y方向奴方向的原子核達(dá)到某一程度的相位差異，接著再重復(fù)同樣的流程，但改變相位梯度磁場(chǎng)Gy及區(qū)i央梯度磁場(chǎng)Gz的強(qiáng)度，依此類推；當(dāng)k空間取樣完成后，進(jìn)行三維傅利葉轉(zhuǎn)換就成為一張三維磁共振影像。
3. 二維/三維磁共振影像的共同缺點(diǎn)
參閱圖1 ，現(xiàn)有的二維空間編碼程序每次僅能對(duì)受測(cè)者的單一截面進(jìn)行處理，也就是沿著掃描方向進(jìn)行多次掃描以取得多截面影像；因此，每次掃描只能得到一張影像，掃 次得至1胸長(zhǎng)影像，全部截面影像取得時(shí)間的計(jì)算公式如公式l所示
全部截面影像取得時(shí)間=X ^ X ^ X W"'" 公式l所述WM為訊號(hào)平均次數(shù)，^為全部的編碼次數(shù)，以二維共振影像為例，全部的編碼次數(shù)W"也就是相位編碼次數(shù)， 77 為每次擷取一條線所花費(fèi)的時(shí)間，及 '"為截面數(shù)。因此，以需要取得的總張敬56張截面影像為例，截
面影像的總張數(shù)^&。=256，訊號(hào)平均次數(shù)A^^-1，相位編碼次數(shù)^^=128，每次擷取一條線所花費(fèi)的時(shí)間^=0.1秒，則全部截面影像取得時(shí)間就需要約54分鐘左右，過(guò)程相當(dāng)耗時(shí)。
參閱圖2 ，現(xiàn)有的三維空間編碼程序一次掃描僅能對(duì)受測(cè)者的單一區(qū)塊進(jìn)行激發(fā)以得到該區(qū)塊的全部截面影像，又，三維磁共振影像的影像取得時(shí)間也如公式l所示，但全部的編碼次數(shù)Vpt相位編碼次數(shù)(A^)x截面編碼(iVz)次
數(shù)，可想而知，三維磁共振影像取得時(shí)間比二維磁共振影像的取得時(shí)間將更為耗時(shí)。
4. 其它相關(guān)技術(shù)
因而，磁共振影像的加速是一個(gè)眾多研究者持續(xù)致力于突破的目標(biāo)，也是生醫(yī)研究者用以更快取得實(shí)時(shí)影像的一大利器，任何的加速方式對(duì)于磁共振
造影都是非常的具有吸引力，也就導(dǎo)致了大量的人力資源SA相關(guān)研究，因此發(fā)展出同時(shí)激發(fā)-分時(shí)擷取、陣列線圈加速、資料接收減量等不同種加速方式。相關(guān)的先前技術(shù)介紹如下.-
1. Simultaneous multislice acquisition of MR images by Hadamard陽(yáng)encodedexcitation (簡(jiǎn)稱SMA系列)同日中激發(fā)多截面，但是接收的是多截面的混合影像，需要利用每張截面激發(fā)射頻電磁波的不同特性去解多項(xiàng)式以得到完整個(gè)個(gè)別影像信息，缺點(diǎn)是需要額外的運(yùn)算時(shí)間，并且需要N次的激發(fā)接收才能算回N張不同的截面，對(duì)于時(shí)間的節(jié)省沒(méi)有任何幫助。
2. Simultaneous parallel inclined readout image technique (簡(jiǎn)禾爾SMA系歹lJ):同時(shí)激發(fā)多張截面，且在接收的時(shí)候，由梯度線圈將不同截面賦予不同的磁場(chǎng)，缺點(diǎn)是多增加的梯度磁場(chǎng)會(huì)使得影像產(chǎn)生不可避免的模糊現(xiàn)象，降低影像品質(zhì)。
3. Use of Multicoil Arrays for Separation of Signal from Multiple SlicesSimultaneously Excited (簡(jiǎn)稱SENSE系歹i」)利用多個(gè)線圈不同位置的接收靈敏度差異，同時(shí)接收后不同截面影像信息后計(jì)算出不同位置的真實(shí)影像，缺點(diǎn)是需要額外的硬件，加速四倍就需要多至少四組接收線圈，加速效果與增加線圈數(shù)量不成正比。
4. MAMBA系列除了普通的線性梯度線圈之外，還增加一組階梯式的梯度線圈，使得不同截面的影像能有不同的載波頻率，缺點(diǎn)在于需要額外的硬設(shè)備(MAMBA梯度線圈)，且加速倍數(shù)、多截面間距因著硬件而被固定，無(wú)法任意調(diào)整。
因此，以往各種技術(shù)具有下述缺失
一、 取像緩慢傳統(tǒng)的磁共振系統(tǒng)取像技術(shù)無(wú)法同時(shí)激發(fā)且擷取多張待測(cè)物
不同位置的磁共振影像，造成現(xiàn)有磁共振系統(tǒng)的取像時(shí)間十分耗時(shí)。
二、 兼容性低例如MAMBA系歹U、 SENSE系列須加增額外硬件設(shè)施如額夕卜射頻信道/梯度線圈，或如SIMA系歹懦加增額外影像信息演算時(shí)間，無(wú)法兼容于現(xiàn)有磁共振儀器設(shè)備。
三、 成像品質(zhì)不佳例如SMA系列多增加的梯度磁場(chǎng)會(huì)使得影像產(chǎn)生不可避免的模糊現(xiàn)象，降低影像品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于，為了克服取像緩漫的問(wèn)題，提供一種同時(shí)施加一個(gè)或多個(gè)載有至少二頻率的射頻脈沖與截面/區(qū)塊激發(fā)梯度磁場(chǎng)的多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的控制方法，使受測(cè)物對(duì)應(yīng)各頻率的至少二截面/區(qū)塊被激發(fā)，以達(dá)成取像快速的功效。
7本發(fā)明的另一目的在于，為了克服兼容性低的問(wèn)題，提供一種完全無(wú)須修改現(xiàn)有系統(tǒng)軟硬件就可同時(shí)取得多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的成像系統(tǒng)，以達(dá)成兼容性高的功效。
本發(fā)明多截面/區(qū)i央磁共振訊號(hào)的控制方法是對(duì)一受測(cè)物進(jìn)行包括下述步驟(a)
施加一個(gè)或多個(gè)載有至少二頻率的射頻脈沖與一截面/區(qū)±央激發(fā)梯度磁場(chǎng)，使受測(cè)物
對(duì)應(yīng)各頻率的至少二截面/區(qū)塊被激發(fā)；(b)施加一空間編碼梯度磁場(chǎng)；及(C)施加至少一能使各截面/區(qū)塊彼此區(qū)隔的截面/區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)。
本發(fā)明同時(shí)取得多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的成像系統(tǒng)用以令一受測(cè)物產(chǎn)生一磁共振訊號(hào)，并藉由磁共振訊號(hào)還原出不同截面/區(qū)塊的空間編碼資料，成像系統(tǒng)包括一
射頻激發(fā)模塊、 一射頻接收模塊、 一梯度磁場(chǎng)輸出模i央及一控制前述元件動(dòng)作的序
列控制器。
序列控制器用以控制射頻激發(fā)模塊、梯度磁場(chǎng)輸出模i央及射頻接收模塊，用以執(zhí)行同時(shí)取得多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的控制禾辨；射頻激發(fā)?！姥胗靡允芸厥┘右粋€(gè)或多個(gè)載有至少二頻率的射頻脈沖予受測(cè)物，使受測(cè)物對(duì)應(yīng)各頻率的至少二截面/區(qū)塊被激發(fā)；梯度磁場(chǎng)輸出模±央用以受控施加一空間編碼梯度磁場(chǎng)，并施加一截面/區(qū)塊激發(fā)梯度磁場(chǎng)與至少一能使各截面/區(qū)塊彼此區(qū)隔的截面/區(qū)±央梯度磁場(chǎng)予受測(cè)物；射頻接收?！姥胗靡越邮帐軠y(cè)物被激發(fā)的磁共振訊號(hào)。
本發(fā)明同時(shí)取得多截面/區(qū)±央磁共振訊號(hào)的成像方法用以產(chǎn)生一受測(cè)物的個(gè)別截面/區(qū)塊的實(shí)時(shí)影像，成像方法包括下述步驟(a)施加一個(gè)或多個(gè)載有至少二頻率的射頻脈沖與一截面/區(qū)塊激發(fā)梯度磁場(chǎng)，使受測(cè)物對(duì)應(yīng)各頻率的至少二截面/區(qū)塊被激發(fā)；(b)施加一空間編碼梯度磁場(chǎng)；(c)施加至少一能使各截面/區(qū)塊彼此區(qū)隔的截面/區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)，并接收受測(cè)物被激發(fā)的磁共振訊號(hào)；及(d)將磁共振訊號(hào)進(jìn)行空間編碼資料重組與二維轉(zhuǎn)換以得至IJ個(gè)別截面/區(qū)塊的實(shí)時(shí)影像。
本發(fā)明的有益效果在于
1. 取像快速能同日中激發(fā)且擷取多張待測(cè)物不同位置的磁共振影像，可節(jié)省現(xiàn)有磁共振系統(tǒng)的取像時(shí)間。
2. 兼容性高能兼容于多種現(xiàn)有磁共振儀器設(shè)備，又形頁(yè)加增額外硬件設(shè)施如額外射頻通敏梯度線圈，且無(wú)須加增額外影像信息演算時(shí)間和計(jì)tm設(shè)備，可大幅提升磁共振成像系統(tǒng)的使用效率。
3. 成像清晰運(yùn)用高解析度的截面/區(qū):t^i取技術(shù)，可以清晰地剛寸得到多張影像。


圖1是一示意圖，說(shuō)明現(xiàn)有的二維空間編碼程序每次僅旨樹(shù)受測(cè)者的單一截面進(jìn)行處理，且掃描N次得到共N張影像；
圖2是一示意圖，說(shuō)明現(xiàn)有的三維空間編碼程序每次僅育樹(shù)受測(cè)者的單一區(qū)塊
進(jìn)行激發(fā)以得到共N張影像；
圖3是一系統(tǒng)方塊圖，說(shuō)明本發(fā)明同時(shí)取得多截面磁共振訊號(hào)的成像系統(tǒng)的較佳實(shí)施例；
圖4是一流程圖，說(shuō)明本發(fā)明同時(shí)取得多截面磁共振訊號(hào)的成像方法的較佳實(shí)施例；
圖5是一流程圖，說(shuō)明本發(fā)明同時(shí)取得多區(qū)塊磁共振訊號(hào)的成像方法的較佳實(shí)施例；
圖6是一時(shí)序圖，說(shuō)明本發(fā)明同時(shí)取得多截面磁共振訊號(hào)的成像方法的控制時(shí)
序；
圖7是一時(shí)序圖，說(shuō)明本發(fā)明同時(shí)取得多區(qū)塊磁共振訊號(hào)的成像方法的控制時(shí)
序；
圖8是一示意圖，說(shuō)明磁共振影像具有的任一畫(huà)素由一立方體的體素在z方向投影所產(chǎn)生的結(jié)果，在理想上的投影結(jié)果應(yīng)當(dāng)是一正方形，然而，在開(kāi)啟截面/區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)時(shí)，其投影結(jié)果會(huì)呈一平行四邊形；
圖9是一波形圖，說(shuō)明(a)單一激發(fā)頻率及(b)多截面的激發(fā)頻率的頻寬；
圖l 0是一示意圖，說(shuō)明(a)由多個(gè)激發(fā)頻率可激發(fā)受測(cè)物的四個(gè)截面的一種實(shí)施態(tài)樣，及(b)由多個(gè)激發(fā)頻率可激發(fā)受觀,的四個(gè)區(qū)塊的另一種實(shí)施態(tài)樣；
圖l l是一示意圖，說(shuō)明對(duì)比于先前技術(shù)取得N張影像需要Ta的掃描時(shí)間，本發(fā)明每次會(huì)樹(shù)受須睹的多截面進(jìn)行激發(fā)處理且取得N張影像只需要Ta / 4掃描時(shí)間；
圖l 2是一示意圖，說(shuō)明對(duì)比于先前技術(shù)取得全部影像信息需要Tb掃描時(shí)間，本發(fā)明每次肖樹(shù)受測(cè)者的多區(qū)塊進(jìn)行激發(fā)處理且取得全部影像信息只需要Tb / 4掃描時(shí)間；
圖l 3是一示意圖，說(shuō)明本發(fā)明同時(shí)取得多截面磁共振訊號(hào)的成像方法能同時(shí)取得八截面磁共振訊號(hào)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明
在本發(fā)明被詳細(xì)描述之前，要注意的是，在以下的說(shuō)明內(nèi)容中，類似的元件是 以相同的編號(hào)來(lái)表示，且為了方便說(shuō)明起見(jiàn)，標(biāo)號(hào)T代表"或"的意思。此外，本發(fā)
明所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)(X、 Y、 z)所采用的是影像的坐+示，并非儀器的空間纟M坐標(biāo)。
需說(shuō)明的是，本發(fā)明多截面/區(qū)±央磁共振訊號(hào)的控制方法是應(yīng)用于磁共振系統(tǒng)，
包括回訊平面造f鄰Echo Planar Imaging, EPI)、灌流造，erflision)、流速影像(Flow)、 血管影像(Angio)、溫度影像(Temperature)、 Tl影像(晶格-自旋遲緩時(shí)間常數(shù))、T2 影像(自旋一自旋遲緩時(shí)間常數(shù))，或擴(kuò)散造教Diffiision)等成像系統(tǒng)。 一、硬設(shè)備
參閱圖3 ,本發(fā)明同時(shí)取得多截面/區(qū)±央磁共振訊號(hào)的成像系統(tǒng)100的較佳實(shí)施 例，成像系統(tǒng)100包括一序列控制器1、 一可^l中激發(fā)波形的射頻激發(fā)模塊21、 一 可接收磁共振影像訊號(hào)的射頻接收模塊22、 一靜磁場(chǎng)輸出模±夫3、 一梯度磁場(chǎng)輸出 模塊4、--控制主機(jī)7、 一顯示裝置52及一輸A^置53;所述射頻激發(fā)模塊2lM 頻接收模塊22可以是單通道或多通道的射頻線圈；梯度磁場(chǎng)輸出模塊4具有一梯度 控制器41及數(shù)個(gè)梯度線圈42;控制主+幾7具有一控制?！姥?1 、 一儲(chǔ)存?！姥?2及一 影像處理模塊73。
受測(cè)物6是定位于一量測(cè)空間30，且量測(cè)空間30內(nèi)具有靜磁場(chǎng)輸出模塊3產(chǎn)生 的一均勻磁場(chǎng)及梯度控制器41控制所述梯度線圈42產(chǎn)生的一梯度磁場(chǎng)，所述均勻 磁場(chǎng)配合所述梯度磁場(chǎng)用以使受測(cè)物6產(chǎn)生磁共振訊號(hào)來(lái)源的磁化量。
二、成像原理
(1) 二維磁振造影
參閱圖3及圖4 ，本發(fā)明同時(shí)取得多截面磁共振訊號(hào)的成像方法步驟說(shuō)明如下 步驟201中，射頻激發(fā)模塊21施加一個(gè)或多，有至少二頻率的射頻脈沖與一
截面激發(fā)梯度磁場(chǎng)予受測(cè)物6，用以使受測(cè)物6對(duì)應(yīng)各頻率的至少二截面被激發(fā)。 以輸出用以激發(fā)二截面的一載有頻率乂及頻率力的射頻脈沖101為例，設(shè)計(jì)上
頻率乂及頻率A 二者的頻率差,印需符合下述公式
y^=《Px7xG 公式2
所述《印為對(duì)應(yīng)各頻率的相鄰二截面之間的一絕對(duì)距離(cm)，相鄰二截面為被一 射頻脈沖的多數(shù)個(gè)頻率所激發(fā)的互相鄰近的截面，"為原子旋磁比，及&為截面激
10發(fā)梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度(Gauss/cm)。
步驟202中，由梯度磁場(chǎng)輸出模±央4施加一空間編碼梯度磁場(chǎng)及至少一能使各 截面彼此區(qū)隔的截面梯度磁場(chǎng)，且空間編碼梯度磁場(chǎng)包括一相位梯度磁場(chǎng)Gy及一頻 率梯度磁場(chǎng)Gx予受測(cè)物6。
所述截面區(qū)隔梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度G"與配合同時(shí)接收磁共振訊號(hào)的空間編碼梯度磁 場(chǎng)強(qiáng)度G，(可為相位梯度磁場(chǎng)Gy或頻率梯度磁場(chǎng)Gx)的比例需符合下述公式
G邵二麼拜
FG「，為沿著空間編碼梯度磁場(chǎng)方向的一視野寬度(cm)，及~為對(duì)應(yīng)各頻率的 相鄰二截面之間的一絕對(duì)距離(cm)，當(dāng)公式3成立時(shí)，相鄰兩截面得以完全區(qū)隔。
步驟203中，梯度磁場(chǎng)輸出模塊4施加空間編碼梯度磁場(chǎng)的期間(就是相位梯度 磁場(chǎng)Gy及頻率梯度磁場(chǎng)Gx施加的期間)，配合由射頻接收?！姥?2接收受測(cè)物6被 激發(fā)的磁共振訊號(hào)。
步驟204則是將磁共振訊號(hào)進(jìn)行空間編碼資料重組與二維轉(zhuǎn)換以得到個(gè)別截面 的實(shí)時(shí)影像。
(2)三維磁振造影成像
三維磁振造影與二維磁振造影的差異在于，二維磁振造影是一次、激發(fā)一截面， 再由二維空間編碼得到影像的信息；三維磁振造影則是一次激發(fā)一區(qū)塊，再由三維 空間編碼得到影像的信息。
參閱圖3及圖5 ，本發(fā)明同時(shí)取得多區(qū)塊磁共振訊號(hào)的成像方法步驟說(shuō)明如下
步驟301中，射頻激發(fā)模塊21施加一個(gè)或多個(gè)載有至少二頻率的射頻脈沖與一 區(qū)土央激發(fā)梯度磁場(chǎng)予受觀,6，用以使受測(cè)物6對(duì)應(yīng)各頻率的至少二區(qū)i央被激發(fā)。
以輸出用以激發(fā)二區(qū)塊的一載有頻率,及頻率,的射頻脈沖101'為例，設(shè)計(jì)上
頻率,及頻率力二者的頻率差二p需符合前述的述公式2。
步驟302中，由梯度磁場(chǎng)輸出模±央4施加一空間編碼梯度磁場(chǎng)及至少一能使各
區(qū)±央彼此區(qū)隔的區(qū)±央梯度磁場(chǎng)，且空間編碼梯度磁場(chǎng)包括一相位梯度磁場(chǎng)Gy、 一頻 度磁場(chǎng)Gx及一區(qū)塊梯度磁場(chǎng)Gz予受測(cè)物6。
所述區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度^與配合同時(shí)接收磁共振訊號(hào)的空間編碼梯度磁 場(chǎng)強(qiáng)度G，(可為相位梯度磁場(chǎng)Gy、頻率梯度磁場(chǎng)Gx或區(qū)i央梯度磁場(chǎng)Gz)的比例需 符合前述的述公式3。步驟303中，梯度磁場(chǎng)輸出模塊4施加空間編碼梯度磁場(chǎng)的期間，配合由射頻 接收模塊22接收受測(cè)物6被激發(fā)的磁共振訊號(hào)。
步驟304貝提將磁共振訊號(hào)進(jìn)行空間編碼資料重組與三維轉(zhuǎn)換以得到個(gè)別區(qū)塊 的實(shí)時(shí)影像。
三、控制程序
(1) 二維磁振造影成像
參閱圖3及圖6 ，控制模塊71可接收使用者于輸入裝置53操作產(chǎn)生的控制指 令，且配合儲(chǔ)存模塊72的一預(yù)定程序^j^列控制器1執(zhí)行本發(fā)明同時(shí)取得多截面磁 共振訊號(hào)的控制方法。
序列控制器1是輸出驅(qū)動(dòng)訊號(hào)以驅(qū)使射頻激發(fā)模塊21 、射頻接收模塊22及梯度 磁場(chǎng)輸出模塊4動(dòng)作，其控制程序包括
1. 馬針M頻激發(fā)模塊21產(chǎn)生一個(gè)或多1^有至少二頻率的射頻脈沖101予受測(cè) 物6，以輸出一載有頻率,及頻率/2的射頻脈沖101為例，頻率,及頻率力二者的 頻率差"需符合公式2，并驅(qū)使梯度控制器42控制梯度線圈41產(chǎn)生一截面激發(fā)梯 度磁場(chǎng)強(qiáng)度&(104)。
2. 對(duì)各截面位置編碼的不同方向施加一空間編碼梯度磁場(chǎng)予受測(cè)物6。
3. 驅(qū)使梯度控制器42控制梯度線圈41產(chǎn)生一截面區(qū)隔梯度磁場(chǎng)纟M&p(105) 予受測(cè)物6。
所述空間編碼梯度磁場(chǎng)包括一相位梯度磁場(chǎng)102及一頻率梯度磁場(chǎng)103，且于施 加空間編碼梯度磁場(chǎng)的期間施加截面區(qū)隔梯度磁場(chǎng)105，并于同時(shí)接收受測(cè)物6被激 發(fā)的磁共振訊號(hào)，且截面區(qū)隔梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度&p (105)與配合同時(shí)接收磁共振訊號(hào)的 空間編碼梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度^，的比例需符合前述公式3，使相鄰兩截面得以完全區(qū)隔。
本發(fā)明同時(shí)取得多截面磁共振訊號(hào)的成像方法是在施加頻率梯度磁場(chǎng)103及截 面區(qū)隔梯度磁場(chǎng)105的同時(shí)，由射頻接收模±央22接收受測(cè)物6被激發(fā)出的磁共振訊 號(hào)；然后，由影像處理模塊73將磁共振訊號(hào)空間編碼后以二維轉(zhuǎn)換重組出截面的影 像資料，影像處理模塊73再將重組后的處理結(jié)果，也就是區(qū)隔的截面的影像畫(huà)面輸 出以顯示于顯示裝置52。
(2) 三維磁振造影成像
參閱圖3及圖7 ，序列控制器1是輸出驅(qū)動(dòng)訊號(hào)以驅(qū){數(shù)寸頻激發(fā)?！姥?1 、射頻 接收模塊22及梯度磁場(chǎng)輸出?！姥?動(dòng)作，其控制禾驕包括1. 驅(qū)使射頻激發(fā)模塊21產(chǎn)生一個(gè)或多，有至少二頻率的射頻脈沖ior予受 測(cè)物6，以輸出一載有頻率,及頻率力的射頻脈沖ior為例，頻率/,及頻率/2二者
的頻率差/^需符合公式2，并驅(qū)使梯度控制器42控制梯度線圈41產(chǎn)生一區(qū)±央激發(fā) 梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度G"(104')。
2. 對(duì)各區(qū)塊位置編碼的不同方向施加一空間編碼梯度磁場(chǎng)予受測(cè)物6。
3. 驅(qū)使梯度控制器42控制梯度線圈41產(chǎn)生一區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度G"'《105，) 予受測(cè)物6。
所述空間編碼梯度磁場(chǎng)包括一相位梯度磁場(chǎng)102，、 一頻,度磁場(chǎng)103，及一區(qū) 塊梯度磁場(chǎng)106'，且于施加空間編碼梯度磁場(chǎng)的期間施加區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)105，， 并于同時(shí)接收受測(cè)物6被激發(fā)的磁共振訊號(hào)，且區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度G^ (105，) 與配合同時(shí)接收磁共振訊號(hào)的空間編碼梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度G"的比例需符合前述公式 3，使相鄰兩區(qū)塊得以完全區(qū)隔。
本發(fā)明同時(shí)取得多區(qū)塊磁共振訊號(hào)的成像方法是在施加頻率梯度磁場(chǎng)103'及區(qū) 塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)105，的同時(shí)，由射頻接收模塊22接收受測(cè)物6被激發(fā)出的磁共振訊 號(hào)；然后，由影像處理模塊73將磁共振訊號(hào)空間編碼后以三維轉(zhuǎn)換重組出區(qū)塊的影 像資料，影像處理模塊73再將重組后的處理結(jié)果，也就是區(qū)隔的區(qū)塊的影像畫(huà)面輸 出以顯示于顯示裝置52。
四、降低模糊 程度(blur)以得至隨晰影像
(1) 影像模糊原因
參閱圖8 (a)及圖8 (b)，磁共振影像具有的任一畫(huà)素(pixd)是由一呈立方體的體 素(voxd)81在z方向投影所產(chǎn)生的結(jié)果，體素81在理想上的投影結(jié)果應(yīng)當(dāng)是一正方 形811，如此其x方向的解析度resx才會(huì)有清晰的邊緣；然而，為了要分離兩張影 像，在開(kāi)啟截面/區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)105(如圖6 )或105'(如圖7)的時(shí)候，參閱圖8 (c)， 其投影結(jié)果會(huì)呈現(xiàn)類似剪力應(yīng)變的一平行四邊形811'，如此將使得其x方向的解析 度resx沒(méi)有清晰的邊緣，造成投影出來(lái)的影像是模糊的。
(2) 克服影像模糊的方法 一般計(jì)算影像模糊程度的公式
= my， x
Gx 公式4-1<formula>formula see original document page 14</formula>" 公式4-2
所述二維磁共振影像應(yīng)用前述公式4~1，4-2時(shí)，，'代表一張截面的厚度，"、為 x方向的解析度，Gz為截面/區(qū)塊梯度磁場(chǎng)，及Gx為頻率梯度磁場(chǎng)。
至于三維磁共振影像應(yīng)用前述公式4-1,4-2時(shí)，差別在于"、代表激發(fā)區(qū)塊厚度 /z方向的空間編碼次數(shù)，其余參數(shù)的定義則不變。
參考前述的公式3，使相鄰兩截面/區(qū)塊得以完全區(qū)隔的公式
G c/
將公式3及公式4-1 、 4-2相互疊代的結(jié)果可得到公式5:
公式:<formula>formula see original document page 14</formula>
公式5
公式5中，^為影像Z方向的解析度，W"r為模糊程度(以畫(huà)素為單位)、、為 相鄰二截面/區(qū)塊之間的纟樹(shù)距離，"^為x方向的解析度，及^^^為沿著空間編
碼梯度磁場(chǎng)方向的視野寬度。
依據(jù)公式5，要得至lj一張清晰而不模糊的影像，表示設(shè)定的模糊，號(hào)(W"r)需要 為在一預(yù)定范圍內(nèi)，以下舉出一個(gè)取像條件實(shí)際上如何設(shè)定的范例來(lái)作說(shuō)明
假設(shè)將取像^#設(shè)定為模糊禾號(hào)(6^)=3畫(huà)素，相鄰二截面/區(qū)塊之間的纟M
距離(《卞1.67cm， x方向的解析度r^hl讓，沿著空間編碼梯度磁場(chǎng)方向的豐鵬 寬度(^^，)^0cm;然后，將前面的參數(shù)代入公式5可得到z方向的解析度
(，-:H).5mm;換具話說(shuō)，z方向的解析度("^)必須小于0.5mm，如此一來(lái)就能得 到清晰的影像。
在實(shí)際的應(yīng)用中，可依據(jù)實(shí)際需求來(lái)設(shè)定模糊程度的預(yù)定值，例如當(dāng)模糊小 于1畫(huà)素的時(shí)候代表影響沒(méi)有任何品質(zhì)上的變化，是極佳的影像品質(zhì)；介于1 3個(gè) 畫(huà)素時(shí)肉眼仍難以察覺(jué)其中變化，是良好的影像品質(zhì)；超過(guò)3畫(huà)素一直到6畫(huà)素的 范圍，是勉強(qiáng)可接受的影像品質(zhì)。6畫(huà)素以上的模糊程度，影像品質(zhì)惡劣，影像中許 多特征難以判別；然而，由于不同模糊程度有其不同的用途，因此可依不同需求加 以調(diào)整。
依據(jù)本發(fā)明采用的技術(shù)配合前述的取像割牛與SMA系列取得的影像比較的結(jié) 果，由于SMA系列多增加的梯度磁場(chǎng)使得影像產(chǎn)生不可避免的模糊1^，但本發(fā)明采用的技術(shù)由于降低了模糊程度，因此可以清晰地同時(shí)得到多截面/區(qū)塊的影像。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
參閱圖9(a)及圖9(b)，在激發(fā)頻率的頻寬方面，相較于以往射頻脈沖采用的單
一頻率的激發(fā)頻寬^^'。。是低于10kHz(約在lkHz至5kHz的范圍內(nèi))，本發(fā)明的射頻
脈沖所采用至少二頻率的射頻脈沖中相鄰截面中心頻率差距"可達(dá)20k以上。
參閱圖10(a)，說(shuō)明單次可激發(fā)受測(cè)物的四個(gè)截面401n^404n，圖中顯示經(jīng)過(guò)
三次激發(fā)可得到共十二個(gè)截面，其相鄰二截面4011、 4021為MI寸頻脈沖的兩頻率所
激發(fā)的互相鄰近的截面；參閱圖l O(b)，說(shuō)明由多個(gè)激發(fā)頻率的另一種實(shí)施態(tài)樣，
所述實(shí)施態(tài)樣可激發(fā)受測(cè)物的四個(gè)區(qū)塊501 504。
參閱圖l 1，在取像速度方面，先前技術(shù)二維磁共振影像取得N張影像需要Ta 的掃描時(shí)間，十分耗時(shí)；本發(fā)明每次t樹(shù)受測(cè)者的多截面進(jìn)行激發(fā)處理，因此取得 N張影像只需要Ta/4掃描時(shí)間；例如同樣以取得總張數(shù)256張截面影像為例，若 采用載有四個(gè)頻率的射頻脈沖激發(fā)受測(cè)物的四個(gè)截面401一04，則沿著取像方向每次 掃描都能得到四張截面影像,如圖1 0 (a):于第n次掃描時(shí)，會(huì)同時(shí)對(duì)截面401n^404n 作激發(fā)，因此得到不同截面的影像401n^404n;于是，掃描N/4次就可得到共N張 截面影像^=4*]\1,所以也能說(shuō)掃描M次就可得到共4M張截面影像)，所以本發(fā)明 方法只需掃描64次，如此一來(lái)就可使取像所耗費(fèi)的時(shí)間降為四分之一，在所提出的 實(shí)例中總共的成像時(shí)間由54分鐘左右降低至14分鐘左右。
同理，參閱圖1 2 ，對(duì)比于先前技術(shù)取得一次激發(fā)整個(gè)區(qū)±央501而得到全部截 面影像需要Tb掃描時(shí)間，若將整個(gè)區(qū)塊501視為四個(gè)區(qū)塊501' 504'的組合，則采 用載有四個(gè)頻率的射頻脈沖激發(fā)受測(cè)物的四個(gè)區(qū)塊501' 504'，因此取得全部區(qū)塊的 信息只需要Tb/4掃描時(shí)間，如此可大幅降低先前技術(shù)取得全部影像的時(shí)間。
除了前艦于待側(cè)物能同時(shí)取得二截面及四截面的磁共振訊號(hào)，也可同時(shí)取得 八截面磁共振訊號(hào)，如圖l 3(a)，為射頻激發(fā)模塊21所送出載有八個(gè)頻率的一射頻 激發(fā)訊號(hào)701在頻域上的分布；如圖l 3(b),是由射頻接收模塊22對(duì)應(yīng)射頻激發(fā)訊 號(hào)701取得到的一多截面磁共振訊號(hào)702在頻域上的分布；如圖l 3(c),其可由接 收到的多截面磁共振訊號(hào)702進(jìn)行訊號(hào)處理后得到的一磁共振影像703其包括同時(shí) 取得八截面磁共振訊號(hào)，可以得到驗(yàn)證。
歸納上述，本發(fā)明多截面/區(qū)i央磁共振訊號(hào)的控制方法、成像方法及系統(tǒng)具有下
述功效1. 取像快速能同時(shí)激發(fā)且擷取多張待領(lǐng)U物不同位置的磁共振影像，可節(jié)省現(xiàn) 有磁共振系統(tǒng)的取像時(shí)間。
2. 兼容性高能兼容于多種現(xiàn)有磁共振儀器設(shè)備，又無(wú)須加增額外硬件設(shè)施如 額外射頻信激梯度線圈，且無(wú)須加增額外影像信息演算時(shí)間和計(jì)算機(jī)設(shè)備，可大幅 提升磁共振成像系統(tǒng)的使用效率。
3. 成像清晰運(yùn)用高解析度的截面/區(qū)±央擷取技術(shù)，可以清晰地同時(shí)得到多張影像。
1權(quán)利要求
1.一種多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的控制方法，其特征在于所述控制方法是對(duì)一受測(cè)物進(jìn)行包括下述步驟(a)施加一個(gè)或多個(gè)載有至少二頻率的射頻脈沖與一截面/區(qū)塊激發(fā)梯度磁場(chǎng)，使受測(cè)物對(duì)應(yīng)各頻率的至少二截面/區(qū)塊被激發(fā)；(b)施加一空間編碼梯度磁場(chǎng)；及(c)施加至少一能使各截面/區(qū)塊彼此區(qū)隔的截面/區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)。
2. 如權(quán)禾腰求l所述多截面/區(qū)i央磁共振訊號(hào)的控制方法，其特征在于進(jìn)行所述控制方法步驟的取像設(shè)定條件符合下述公式6/wr(; /xe/) x《 x re、^，勤方向的解析度，WwaOM^的模糊程度，々是相鄰二截面/區(qū)±央之間的纟樹(shù)距離，re、fe方向的解析度，及TO7，是沿著空間編碼梯度磁場(chǎng)方向的視野寬度，且所述模糊程度在一預(yù)定范圍內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求第2所述多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的控制方法，其特征在于所述取得多截面磁共振訊號(hào)的控制方法的空間編碼梯度磁場(chǎng)包括一相位梯度磁場(chǎng)及一頻率梯度磁場(chǎng)。
4. 如權(quán)利要求第2所述多截面/區(qū)i央磁共振訊號(hào)的控制方法，其特征在于所述取得多區(qū)塊磁共振訊號(hào)的控制方法的空間編碼梯度磁場(chǎng)包括一相位梯度磁場(chǎng)、一頻率梯度磁場(chǎng)及一區(qū)塊梯度磁場(chǎng)。
5. 如權(quán)利要求第2所述多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的控制方法，其特征在于所述控制方法還包括下述子步驟(Cl斤施加空間編碼梯度磁場(chǎng)的期間施加截面/區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)，并接收受測(cè)物被激發(fā)的磁共振訊號(hào)以作為空間編碼的依據(jù)。
6. 如權(quán)利要求第l、 2、 3、 4或5所述多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的控制方法，其特征在于所述射頻脈沖中，其相鄰二截面/區(qū)塊的中心頻率差距是符合下述公式:々^t應(yīng)各頻率的相鄰二截面/區(qū)±央之間的一絕對(duì)距離，y是一原子旋磁比，及^是截面/區(qū)±央激發(fā)梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度。
7. 如權(quán)利要求第l、 2、 3、 4或5戶腿多截面/區(qū)±央磁共振訊號(hào)的控制方法，其特征在于戶腿步驟(b)所述截面/區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)5驢 與步5戮c)所述配合同時(shí)接收磁共振訊號(hào)的空間編碼梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度G，的比例符合下述公式:<formula>formula see original document page 3</formula>FOr"是沿著空間編碼梯度磁場(chǎng)方向的一視野寬度，及々是相鄰二截面/區(qū)塊之間的一絕對(duì)距離。
8. 如權(quán)利要求第l、 2、 3、 4或5所述多截面/區(qū)±央磁共振訊號(hào)的控制方法，其特征在于所述控制方法是用于一磁共振造影成像系統(tǒng)。
9. 一種多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的成像方法，用以產(chǎn)生一受測(cè)物的個(gè)別截面/區(qū)塊的實(shí)時(shí)影像，其特征在于所述成像方法包括下述步驟(a)施加一個(gè)或多個(gè)載有至少二頻率的射頻脈沖與一截面/區(qū)塊激發(fā)梯度磁場(chǎng)，使受測(cè)物對(duì)應(yīng)各頻率的至少二截面/區(qū)i央被激發(fā)；G^施加一空間編碼梯度磁場(chǎng)；(c) 施加至少一能使各截面/區(qū)±央彼此區(qū)隔的截面/區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)，并接收該受觀!l物被激發(fā)的磁共振訊號(hào)；及(d) 將該磁共振訊號(hào)進(jìn)行空間編碼資料重組與二維轉(zhuǎn)換以得至lj個(gè)別截面/區(qū)塊的實(shí)時(shí)影像。
10. 如權(quán)利要求第9所述多截面/區(qū)i央磁共振訊號(hào)的成像方法，其特征在于所 行該成像方法步驟的取像設(shè)定條件符合下述公式<formula>formula see original document page 3</formula>^z趙方向的解析度，WW^K^^模糊禾號(hào)，《印是相鄰二截面/區(qū)塊之間的絕對(duì)距離，5,勤方向的解析度，及FO^。是沿著空間編碼梯度磁場(chǎng)方向的視野寬度，且所述模糊程度在一預(yù)定范圍內(nèi)。
11. 如權(quán)禾腰求第10所述多截面/區(qū)±央磁共振訊號(hào)的成像方法，其特征在于所述取得多截面磁共振訊號(hào)的成像方法的空間編碼梯度磁場(chǎng)包括一相位梯度磁場(chǎng)及一頻率梯度磁場(chǎng)。
12. 如權(quán)禾腰求第10所述多截面/區(qū)±央磁共振訊號(hào)的成像方法，其特征在于所述取得多區(qū)i央磁共振訊號(hào)的成像方法的空間編碼梯度磁場(chǎng)包括一相位梯度磁場(chǎng)、一頻率梯度磁場(chǎng)及一區(qū)塊梯度磁場(chǎng)。
13. 如權(quán)禾腰求第10所述多截面/區(qū)±央磁共振訊號(hào)的成像方法，其特征在于所述步驟(C)還包括下述子步驟(Cl)于施加該空間編碼梯度磁場(chǎng)的期間施加該截面/區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)，并 接收該受測(cè)物被激發(fā)的磁共振訊號(hào)以作為空間編碼的依據(jù)。
14. 如權(quán)利要求第9、 10、 U、 12或13所述多截面/區(qū)±央磁共振訊號(hào)的成像方法，其特征在于所述步驟(a)所述各該頻率的頻率差是符合下述公式尸 =dx y X G :乂邵 "邵 / ，《p ^t應(yīng)各該頻率的相鄰二截面/區(qū)塊之間的一絕對(duì)距離，y是一原子旋 磁比，及《,是該截面/區(qū)塊激發(fā)梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度。
15. 如權(quán)利要求第9、 10、 11、 12或13所述多截面/區(qū)i央磁共振訊號(hào)的成像方法，其 特征在于所述步驟(a)所述截面/區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度G^與步驟(c)所述配合 同時(shí)接收該磁共振訊號(hào)的空間編碼梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度G，的比例符合下述公式", /JS" .v印FOr，是沿著該空間編碼梯度磁場(chǎng)方向的一視野寬度，及(p是相鄰二截面/區(qū)±央之間的一絕對(duì)距離。
16. 如權(quán)利要求第9、 10、 11、 12或13所述多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的成像方法，其 特征在于所述成像方法是用于一磁共振造影成像系統(tǒng)。
17. —種多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的成像系統(tǒng)，用以令一受測(cè)物產(chǎn)生一磁共振訊號(hào)，并借由磁共振訊號(hào)還原出不同截面/區(qū)塊的空間編碼資料，其特征在于所述 成像系統(tǒng)包括一射頻激發(fā)模塊，用以受控施加一個(gè)或多個(gè)載有至少二頻率的射頻脈沖予 受測(cè)物，使受測(cè)物對(duì)應(yīng)各頻率的至少二截面/區(qū)i央被激發(fā)；一梯度磁場(chǎng)輸出模塊，用以受控施加一空間編碼梯度磁場(chǎng)，并施加一截面 /區(qū)塊激發(fā)梯度磁場(chǎng)與至少一能使各截面/區(qū)塊彼此區(qū)隔的截面/區(qū)塊梯度磁 場(chǎng)予受測(cè)物；一射頻接收模塊，用以接收受測(cè)物被激發(fā)的磁共振訊號(hào)；及 一序列控制器，用以控制射頻激發(fā)模i央、梯度磁場(chǎng)輸出模i央皿頻接收模 土央執(zhí)行磁共振訊號(hào)的控制程序。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多截面/區(qū)塊磁共振訊號(hào)的控制方法，是對(duì)一受測(cè)物進(jìn)行包括下述步驟(a)施加一個(gè)或多個(gè)載有至少二頻率的射頻脈沖與一截面/區(qū)塊激發(fā)梯度磁場(chǎng)，使受測(cè)物對(duì)應(yīng)各頻率的至少二截面/區(qū)塊被激發(fā)；(b)施加一空間編碼梯度磁場(chǎng)；及(c)施加至少一能使各截面/區(qū)塊彼此區(qū)隔的截面/區(qū)塊區(qū)隔梯度磁場(chǎng)。借由本發(fā)明方法取得的資料能同時(shí)重組多截面/區(qū)塊的磁共振影像且兼容于現(xiàn)有系統(tǒng)硬件。
文檔編號(hào)G01R33/32GK101676737SQ20081021167
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者吳億澤, 郭立威, 闕志達(dá), 陳志宏 申請(qǐng)人:陳志宏;闕志達(dá)