[发明专利]对于相衬血管照影术中由麦克斯韦项引起的假象的校正

说明书

本发明的领域为核磁共振成象方法及装置。更具体地说，本发明涉及对于MRI装置中由梯度场产生的麦克斯韦项所引起的图象假象的校正。

当一种物质例如人体组织处于一个均匀磁场(极化场B₀)中时，该组织中的各个自旋磁矩倾向于沿该极化场的方向排列。这些自旋磁矩还以其特征拉莫频率围绕该磁场方向进动。如果这种物质，或组织受到位于x-y平面中并且其频率接近所说的拉莫频率的一个磁场(激励场B₁)的作用，则净排列磁矩，M_z，会旋转，或“倾倒”在x-y平面中，产生一个净横向磁矩M_t。该受激自旋产生一个信号，在该激励场B₁取消后，可以接收并处理这个信号以形成一帧图象。

在激励和接收这些信号构成图象时，应用了磁场梯度(G_x，G_y和G_z)。通常按照一个测量周期序列对成象区域进行扫描，在每个测量周期中这些梯度根据所采用的具体的定位方法变化。将所接收的一组NMR信号值数字化并进行处理，以便利用任何一种众所周知的重构技术重构该图象。

众所周知线性磁场梯度(G_x，G_y和G_z)的非理想性会在重构的图象中产生假象。这是一个人们熟知的问题，例如，由梯度脉冲产生的涡流会使磁场紊乱，并且产生图象假象。补偿这种涡流误差的方法也是众所周知的，例如在美国专利US-4698591，4950994，和5226418中公开了这样的方法。

在整个成象体元内梯度可能不是完全均匀的，它会导致图象失真，这也是众所周知的。人们也熟知补偿这种非均匀性的方法，例如，在美国专利US-4591789中所公开的方法。

除了未经补偿的涡流误差，以及未经修正的梯度非均匀误差，可以假定磁场梯度(G_x，G_y和G_z)按照程序准确地产生线性磁场，因此可以精确地对NMR数据进行空间编码。利用这些梯度，在位置(x，y，z)处的总的静态磁场通常表示为B₀+G_xx+G_yy+G_zz，磁场的方向通常取作沿z轴方向。但是，这种描述不是完全正确的。只要施加一个线性磁场梯度，整个磁场就会章动偏离z轴，而且其幅值具有高阶空间相关性(x²，y²，z²，z³，……)。这些现象是麦克斯韦方程要求整个磁场满足以下两个条件：和的直接后果(包含的旋量的后一个方程在没有有效或位移电流动密度的区域中是成立的，这在成象物体中是近似正确的)。较高阶磁场，称之为“麦克斯韦项”(或麦克斯韦场)，是一种基本的物理效应，它与涡流或者硬件设计及制造的不完善无关。尽管已经知道麦克斯韦项至少十年，但是由于在通常的成象条件下它们的作用非常微弱，所以人们几乎忽略了它们对于成象的影响。

相衬磁共振血管造影图象通过对流动的血液成象来描述脉管系统的状态。对于流动血液的检测基于这样的事实，由流动经磁场梯度场的自旋产生的NMR信号会产生正比于速度的相移。对于在测量周期内具有基本恒定速度的流动体，NMR信号在相位上的变化由下式给出

            φ＝γMv其中M为磁场梯度的一级矩，γ为旋磁比，v为自旋沿梯度方向的速度。为了消除由其它原因引起的相移造成的测量误差，通常利用不同的磁场梯度磁矩进行至少两次测量，如美国专利US-4609872所述。两次测量所得任意位置处的相位差表示为：

           Δφ＝γΔMv

通过利用不同的磁场梯度一级矩进行两次完全扫描，并在重构的图象中将所测得的相位相减，形成一个相位图，从中可以精确地测量出恒速移动自旋的速度。相位图的精确度，亦即血管造影图象的精确度与所产生的磁场直接相关。已知由在施加线性磁场梯度时必然形成的高阶空间梯度分量所产生的相位误差会在相衬血管造影图象中产生明显的假象。

本发明涉及相衬磁共振血管造影图象的重构，具体地说，涉及对在这类图象中由麦克斯韦项引起的假象的消除或减少。在一个实施例中，根据施加在脉冲序列中的梯度波形计算校正系数，并使用这些系数计算对于由该脉冲序列获取的数据重构的血管造影图象的相位校正。在另一个实施例中，通过改变脉冲序列消除麦克斯韦项，从而使用反对称双极运动编码梯度，并且在该脉冲序列没有施加其它梯度的间隔中施加这利梯度。