[发明专利]一种磁共振成象图象重构的技术

说明书

本发明涉及了磁共振成象图象重构方法中的相位误差校正处理技术，这种处理方法可应用于例如反转恢复对比度的确定或Dixon化学位移成象法的磁共振成象图象重构方法中的相位误差校正。

某些原子核，如氢原子核，具有一种称之为自旋的特性，运动的电荷在核周围有一个磁场，从而可把它看成为一个很小很小的磁偶极矩，称为核磁矩。人体内有大量水，因而含大量氢原子，如果把一组氢原子放在一个外加的恒定磁场中，则其核磁矩的极性顺着外磁场方向排列的氢原子核的数目会稍多于逆着外磁场方向排列的氢原子核数目，这一差异形成了一个净磁场，用磁化矢量为表征，它既有幅度又有方向，并以一定的频率围绕外加磁场(象陀螺那样)进动，这个运动频率称为拉莫尔频率，它与外磁场的强度成正比。在目前人们能得到的强磁场范围内，拉莫尔频率都在射频波段。

如果用外加的一个频率等于拉莫尔频率的电磁波作用于置于外磁场中的人体，则其中的氢原子核将会吸收此电磁波的能量从而改变磁化矢量的方向(偏离其平衡状态)，假定在很短的时间间隔内，外加的电磁波的能量足够使上述磁化矢量的方向偏离其原来方向α角，则称此电磁脉冲为α脉冲，外加的电磁脉冲在磁共振成象中又称为射频脉冲。

射频脉冲结束之后，在一段时间之内，磁化矢量将逐渐恢复到其平衡状态，同时氢原子核释放出吸收的外加电磁场能量，辐射电磁波，这就是所谓磁共振信号。磁化矢量从非平衡状态朝其平衡状态的恢复是一个渐变过程，称之为弛豫，它由物质内部结构及其所处的状态所决定。弛豫可分成平行与垂直于外磁埸两个方向的弛豫，并用T₁和T₂两个特征弛豫时间来分别表征。

磁共振成象(MRI)需要用一个射频线圈接收磁共振信号，通过外加射频脉冲，使磁化矢量发生偏转，磁化矢量在与磁场垂直的横向平面内的进动，使穿过线圈的磁通量发生变化，磁通的变化在线圈中感应出电流，线圈内流动的电流的大小或者说信号强度，正比于磁化矢量横向分量的大小，与氢原子密度有关，同时也与T₁和T₂两个弛豫时间有关。

磁共振图象的空间信息是用梯度磁场形成的，人为地使磁场强度在空间形成有规律的分布。处于磁场强度较低位置的氢原子核的共振频率比处于磁场强度高的位置氢原子核的共振频率低，利用频率上的这一差别进行空间编码，以确定氢原子核的一维空间位置，这一维对应的梯度磁场称为频率编码梯度。另一维空间编码是通过相位差别建立的，它使用的梯度方向与频率编码梯度相垂直，称之为相位编码梯度。第三个梯度与频率编码梯度和相位编梯度构成的平面相垂直，其作用是选片，即选定人体上要成象的截面位置，称为选片梯度。只要在不同的方向上、不同的时间间隔内分别加上上述三种梯度磁场，便可得到表示横断面、矢状面、冠状面乃至任何方向截面的磁共振信号。射频脉冲与三个梯度波形之间的时间、幅度关系称之为脉冲序列。

磁共振成象系统采集经过上述编码的磁共振信号，对采集到的信号进行解码，即图象重构，便得到任何方向截面的磁共振图象。因为磁共振信号为复数信号，得到的磁共振图象也为复数，其幅度、相位由氢原子密度、弛豫时间T₁、T₂及扫描参数确定。

反转恢复(Inversion Recovery简写IR)扫描技术，详见G.M.Bydder and I.R.Young，1985年 JCAT 9，659-675“MR Imaging：Clinical use of the Inversion RecoverySequence”，是磁共振成象中常用的一种技术，用来增强磁共振图象的T₁对比度。这种技术将生物组织内的自旋区分为“正”自旋与“负”自旋。通过适当选择磁共振序列的反转恢复时间TI，如附图2所示，来增强磁共振图象的某些组织的T₁对比度，即具有不同T₁的生物组织在磁共振图象上可以有正或负灰度信号，因此，这种图象相对磁共振常规扫描技术获得图象的T₁的对比度能得到极大的增强。可是，反转恢复图象上的T₁对比度有赖于正确地确定图象各象元的相位值。由于种种原因，在图象扫描过程中会引入与空间位置相关的附加相移(相位误差)，不仅包括与空间位置成线性关系的一阶相移(线性相位误差)，也包括其它的高阶相移。