[发明专利]一种快速自旋回波脉冲序列中射频脉冲的优化方法

说明书

本发明提出一种快速自旋回波脉冲序列中射频脉冲的优化方法，该方法利用扰相梯度对自旋回波和受激回波作用的差异将两者分离，结合不同倾倒角的反转脉冲，分别使受激回波或者自旋回波消失，从而实现独立调节自旋回波和受激回波；并利用自旋回波、受激回波与反转脉冲在相位上的关系，优化反转脉冲的相位。本发明可以减小射频场非均匀性对FSE序列参数优化过程的影响，提高射频脉冲优化效率，特别适用于高场磁共振成像系统。

技术领域

本发明属于磁共振成像技术领域，涉及一种快速自旋回波脉冲序列中射频脉冲的优化方法。

背景技术

磁共振成像(MRI)技术已经成为医学诊断中非常有用的手段。通常，在MRI仪器中，当被测样品(如人体组织)处于静磁场B₀(B₀方向定义为直角坐标系的Z轴方向)中达到平衡时，样品中的原子核(核自旋)因被B₀极化而产生一个宏观的磁化矢量M₀；该M₀在射频脉冲的激发下被旋转到水平面(XY平面)，然后绕Z轴做进动。在被测样品周围放置一个接收线圈，它就会感应出磁化矢量进动信号。接收线圈采集到的磁共振信号经过放大以及模数转换以后，进入计算机进行图像重建。一般而言，为了进行成像，MRI仪器还需要产生三路正交的梯度磁场，以便对磁共振信号进行三维空间定位。

在临床诊断中，快速自旋回波(FSE)序列是常规磁共振扫描序列之一，已在多数MRI系统中得到应用。FSE序列中包含一个射频激发脉冲(以下简称激发脉冲)和多个射频反转脉冲(以下简称反转脉冲)。实际应用中，通常选择倾倒角为90度的射频脉冲(以下简称π/2脉冲)作为激发脉冲，选择倾倒角为180度的射频脉冲(以下简称π脉冲)作为反转脉冲。

FSE序列是多回波序列，回波个数与反转脉冲个数相等。各个回波的相位易受到相位编码梯度以外的其他因素的影响，导致图像中产生伪影以及明暗交替的条纹。要消除这些伪影和条纹，一类方法是通过调节成像序列中射频脉冲的相位，使得回波信号中的两种成分同相位，即自旋回波信号和受激回波信号同相位；另一类方法是通过调节成像序列中梯度脉冲，消除受激回波信号。第二类方法得到的图像信噪比要比第一类方法得到的图像差。

调节FSE序列中反转脉冲的相位，可以使自旋回波信号和受激回波信号相位一致，从而消除图像中的伪影和条纹，同时得到较好的图像信噪比。然而，这一调节过程是比较复杂的。一般而言，硬件系统的时间精度优于其幅度步进精度。在FSE序列中，梯度子系统的幅度步进精度往往不足以保证自旋回波和受激回波的峰点完全重合，而回波信号中相邻采样点的相位变化较大，一般接近+/-π。这意味着要调整自旋回波和受激回波同相位，需要以较高的精度步进反转脉冲的相位，才能找到最优参数。因此，要对FSE序列中反转脉冲的相位进行优化，往往需要花费较长的时间。

中国专利201310207957.9公开了一种快速自旋回波脉冲序列中射频脉冲相位的优化方法。在该技术方案中，先利用“扰相梯度”使受激回波消失，单独调节自旋回波；再利用“扰相梯度”恢复受激回波，通过调节反转脉冲相位使重合的受激回波和自旋回波的合成最大。但该方案没有考虑射频场非均匀性对优化过程的影响。由于射频线圈产生的射频场存在一定的非均匀性，成像区域内不同空间位置上实际感受到的并不都是有效的反转脉冲，导致不同位置上受激回波和自旋回波的比例不同。因此，利用上述方案调节两者的合成信号有时无法获得最优结果，特别是在高场磁共振成像系统中，射频场非均匀性更加显著，上述方案的优化结果往往不理想。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提出的一种新的快速自旋回波脉冲序列中射频脉冲的优化方法。该方法利用“扰相梯度”对自旋回波和受激回波作用的差异将两者分离，结合不同倾倒角的反转脉冲，分别使受激回波或者自旋回波消失，从而实现独立调节自旋回波和受激回波；并利用自旋回波和受激回波与反转脉冲在相位上的关系，优化反转脉冲的相位。本发明可以减小射频场非均匀性对FSE序列参数优化过程的影响，提高射频脉冲优化效率，特别适用于高场磁共振成像。