磁共振成像装置 本发明涉及利用NMR(核磁共振)的MR(磁共振)成像装置，特别是涉及基于GRASE(梯度和自旋回波)技术的高速成像。
迄今为止已经构思了各种能够高速成像的MR成像装置。例如，已知有一种称为GRASE技术(参见美国专利No.5,270,654和K.Oshio与D.A.Feiberg的“GRASE(梯度和自旋回波)成像：一种新的快速MRI技术”，《医学中的磁共振》，卷20，344-349页，1991年)的MR成像装置，它产生一脉冲序列供高速成像。基于GRASE技术的脉冲序列综合了EPI(回波平面成像)技术和RARE(带弛豫增强下的快速获取)技术，前者是一种通过切换梯度磁场极性产生梯度回波信号的高速成像技术，而后者利用激发RF(射频)脉冲和重聚焦RF脉冲产生自旋回波信号。
现借助图1A-1E和图2A-2C将描述通常情况下基于GRASE技术的脉冲序列。
如图1A所示，在该序列中施加了一个激发RF脉冲100(由于它使质子的自旋相位旋转了90°，所以又称90°脉冲)，跟随其后的是多个(本实例中为3个)重聚焦RF脉冲101-103(由于它们使质子的自旋相位旋转180°，所以又称180°脉冲)。如图1B所示，脉冲110-113与这些RF脉冲同时施加以形成选片梯度场Gs。接着，如图1C所示，施加脉冲120以形成退相(dephasing)梯度场Gr从而打乱质子的排列，随后在上述RF脉冲之间施加脉冲121-123以形成读取和频率编码梯度场Gr。
而且，如图1C所示，在一个180°脉冲与下一个180°脉冲之间(101与102、102与103或者103之后)多次(本实例中为3次)切换每一个Gr脉冲。如图1E所示，这在对应90°脉冲100与180°脉冲101之间的时间间隔偶数倍的时刻产生了自旋回波信号S2(SE1)、S5(SE2)和S8(SE3)，以及梯度回波信号S1(GE1)、S3(GE2)、S4(GE3)、S6(GE4)、S7(GE5)和S9(GE6)。
如图1D所示，紧接在9个回波信号S1-S9产生之前施加了相位编码梯度场Gp的脉冲。Gp脉冲施加的个数对应于相位编码量从而使得取自回波信号S1-S9的数据如图2A所示排列在k空间(又称原始数据空间)内。
具体而言，从回波信号SE1-SE3中获得的数据被排列在k空间的中部区域(低频区域)R2。从梯度回波信号GE1、GE3和GE5中获得的数据和从梯度回波信号GE2、GE4和GE6中获得的数据被分别排列在k空间地边缘区域(高频区域)R1和R3。在R1、R2和R3的每个区域中，数据按照回波信号产生的次序从顶部向底部排列，即从正高频区域经低频区域到负高频区域排列。施加一定数量的对应各回波信号的相位编码梯度场Gp的脉冲以实现上述排列。
如图1D和2B所示，为了提供这样的相位编码量，施加数量最多的脉冲为紧接在第一180°脉冲101之后而紧接在第一梯度回波信号S1(GE1)之前的相位编码梯度场Gp的脉冲131a。因此从梯度回波信号S1(GE1)获取的数据被放置在k空间最上面的位置(正区域)。分别紧接在回波信号S2(SE1)和S3(GE2)之前的相位编码梯度场Gp的脉冲131b和131c的极性与梯度场脉冲131a的相反。脉冲131b和131c的幅度相同，它们都小于梯度场脉冲131a的绝对值。因此，如图2A所示，从回波信号S2和S3获取的数据从取自信号S1的数据的位置向下等距离地排列在k空间内。
接着施加的相位编码梯度场脉冲131d的用途是起反绕作用，即，在施加下一个180°脉冲102之前使相加的相位编码量复位为零。在第二180°脉冲102之后施加的相位编码梯度场脉冲132a的幅度略小于梯度场脉冲131a的幅度。因此，回波信号S4(GE3)具有放置在k空间内紧靠取自回波信号S1(GE1)的数据下面的相位编码量。分别紧接在回波信号S5和S6之前的相位梯度场脉冲132b和132c的幅度和极性与上述梯度场脉冲131b和131c的相同。因此，从回波信号S5(SE2)和S6(GE4)获取的数据在k空间内从取自信号S4的数据的位置向下排列，其间隔对应于排列来自回波信号S1、S2和S3的数据的间隔。这样，来自回波信号S5和S6的数据被排列在k空间内分别紧接在来自信号S2和S3的数据之下。接着施加一个反绕梯度场脉冲132d。
在第三180°脉冲103之后施加的梯度场脉冲133a的幅度还略小于梯度场脉冲132a的幅度。梯度场脉冲133b和133c的幅度和极性与梯度场脉冲131b和131c以及梯度场脉冲132b和132c的相同。因此，从回波信号S7(GE5)、S8(SE3)和S9(GE6)获取的数据被分别排列在k空间内紧接在来自回波信号S4、S5和S6的数据之下。
如上所述，设定了相位编码量的积分从而将取自自旋回波信号的数据(没有静磁场不均匀和化学位移引起的相位误差)排列在k空间的中部区域R2内，该区域是低频区域，对经k空间傅里叶变换重建图像的对比度具有决定性的影响。这样做的优点是重建图像不易产生模糊，而这种模糊是k空间不连续相位编码量导致(它由相位误差引起)的一种假象。而且，在上述序列中，在180°脉冲之间的各个时间间隔内具有相同产生次序的回波信号被划分在一起(图2A中的SGE1、SSE和SGE2)。虽然该种排列在回波信号组边界处仍存在相位误差，但是在分在一起的回波信号之间的边界处却消除了相位误差，从而避免了图像的模糊。
但是在上述普通脉冲序列中，在取自分成组的回波信号的数据组之间(SGE1与SSE之间和SSE与SGE2之间)存在着信号强度上的显著差异ΔS。即，回波信号S1-S9具有如图2C所示的强度。其原因在于，如图1E所示，回波信号S1-S9在第一90°脉冲100之后以时间常数T2和T2*逐渐衰减。时间常数T2代表随自旋回波信号发生的横向弛豫时间(又称自旋-自旋弛豫时间)。时间常数T2*代表随梯度回波信号发生的横向弛豫时间，它包含因静磁场不均匀引起的较时间常数T2快衰减。这样，回波信号S1-S9的强度按照产生的次序依次减小。
如图2A所示，取自回波信号S1-S9的数据被排列在k空间内。如沿着k空间内相位编码方向Kp(即垂直方向)所见，在取自回波信号S7(GE5)的数据与取自回波信号S2(SE1)的数据之间边界(即SGE1与SSE之间的边界)处以及取自回波信号S8(SE3)的数据与取自回波信号S3(GE2)的数据之间边界(即SSE与SGE2之间的边界)处的信号强度变化剧烈。这带来的缺点是，当通过对上述k空间内排列的数据进行傅里叶变换来重建图像时，假象将使重建图像模糊。
如上所述，在产生的回波信号内的中部回波信号S5(即自旋回波信号SE2)被放置在k空间中部区域R2的中部。这使得重建图像的对比度固定不变，并且无法将其调整到所需的水平。
针对上述情况提出了本发明，其目标是提供一种在抑制使图像模糊的假象的同时能够调整重建图像的对比度的MR成像装置。
按照本发明，实现上述目标的利用核磁共振(NMR现象)的MR成像装置包含：
(a)在成像空间内产生均匀静磁场的主磁铁；
(b)产生包括选片梯度场脉冲、读取梯度场脉冲和相位编码梯度场脉冲在内的三种梯度场脉冲的第一、第二和第三梯度场线圈，其磁场强度在成像空间内沿三个正交方向变化；
(c)向位于成像空间内的物体发射激发RF脉冲和多个重聚焦RF脉冲并检测物体发出的回波信号的RF线圈；
(d)与RF线圈相连以预先确定的时序通过RF线圈连续发射激发RF脉冲和重聚焦RF脉冲的RF发射器；
(e)通过第一梯度场线圈按照与激发RF脉冲和重聚焦RF脉冲的定时关系产生选片梯度场脉冲以选择片平面的选片梯度场脉冲发生器；
(f)读取梯度场脉冲发生器，用于在重聚焦RF脉冲之间的每个脉冲间隔内通过多次切换极性来产生多个分布在一个自旋回波信号前后的多个梯度自旋回波信号，以及用于按照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取梯度场脉冲；
(g)紧接在产生回波信号前通过第三梯度场线圈产生相位编码梯度场脉冲以实现回波信号的相位编码的相位编码梯度场脉冲发生器，相位编码梯度场脉冲发生器满足下列条件A-F：
A.相位编码梯度场脉冲具有变化的强度从而改变回波信号所有的积分相位编码量；
B.相位编码梯度场脉冲具有变化的强度以给予每组自旋回波信号和在脉冲空间内具有相同产生次序的梯度回波信号组近似的积分相位编码量；
C.相位编码梯度场脉冲具有变化的强度以对梯度回波信号组的积分相位编码量给予比自旋回波信号组的积分相位编码量更大的绝对数值；
D.相位编码梯度场脉冲具有变化的强度以给予在自旋回波组内具有特定产生次序位置(即自旋回波组内的次序)的自旋回波信号(即参考自旋回波信号)一个靠近自旋回波信号组(即自旋回波组)中部位置的积分相位编码量；
E.相位编码梯度场脉冲具有可变强度，从而参考自旋回波信号处于自旋回波组内第一或最后位置，自旋回波信号组内的自旋回波信号的积分相位编码量的绝对值按照在自旋回波组内的次序从参考自旋回波信号的相位编码量开始依次增加或者减少；以及
F.相位编码梯度场脉冲具有变化的强度，从而在参考自旋回波信号处于自旋回波组内第一或最后位置，梯度回波信号组(即梯度回波组)内的梯度回波信号的积分相位编码量的绝对值按照在梯度回波信号组内的次序(即在梯度回波组内的次序)依次增加或者减少，随着相对于产生自旋回波信号的时刻从具有最短时间间隔的梯度回波组开始的时间间隔的延续，每个梯度回波组的积分相位编码量绝对值沿其变化的方向交替切换，并且对值大于具有较短时间间隔的梯度回波组积分相位编码量的绝对值；
(h)指定与自旋回波组内次序有关的数值的指定装置；以及
(i)从RF线圈检测到的回波信号中采集数据并通过在k空间内按照回波信号的积分相位编码量排列数据来重建横断面图像的数据处理器。
主磁铁在成像空间内形成静磁场，随后选片梯度场脉冲发生器通过第一梯度场线圈施加选片梯度场脉冲以选择层面。接着，RF发射器依次发射积分RF脉冲和多个重聚焦RF脉冲。在对应于激发RF脉冲与第一重聚焦RF脉冲之间时间间隔偶数倍的间隔内产生了不带相位误差(由主磁铁形成的静磁场不均匀性或者化学位移引起)的自旋回波信号。而且，在每个重聚焦RF脉冲之间的时间间隔内，读取梯度场脉冲发生器通过第二梯度场线圈多次切换读取梯度场脉冲的极性以产生分布于其中一个自旋回波信号前后的多个梯度回波信号。
因此，每个重聚焦RF脉冲之间的时间间隔包括多个分布于一个自旋回波信号前后的多个梯度回波信号。这些回波信号的强度随着产生的次序并基本上以横向弛豫时间的常数连续衰减。
依次产生的回波信号由通过第三梯度场线圈产生相位编码梯度场脉冲的相位编码梯度场脉冲发生器进行相位编码。相位编码梯度场脉冲发生器在对回波信号进行相位编码时满足下列所有条件。
相位编码梯度场脉冲以变化的强度向产生的回波信号发射，以提供不同的积分相位编码量(A)。因此，取自回波信号的数据被沿k空间相位编码方向安排在不同的位置。
相位编码梯度场脉冲的强度是变化的，从而对于在脉冲空间内产生位置相同的每组回波信号(由一组自旋回波信号和多组梯度回波信号组成)给出合适的积分相位编码量(B)。因此，同组内的回波信号在k空间内紧挨着排列。
相位编码梯度场脉冲的强度是变化的，从而使梯度回波信号组的积分相位编码量的绝对值大于自旋回波信号组的积分相位编码量(C)。因此，不带相位误差的自旋回波信号组被安排在k空间的中部位置，而梯度回波信号组被安排在贯穿中部区域的互相相对的边缘区域。
相位编码梯度场脉冲的强度是可变的，从而对自旋回波组内产生次序(即自旋回波信号内次序)特殊的回波信号(即参考自旋回波信号)给予靠近自旋回波信号组(即自旋回波组)中部位置的积分相位编码量(D)。因此，取自参考自旋回波信号的数据被放置在对图像对比度影响大的k空间内中部区域的中间附近。
相位编码梯度场脉冲的施加方式是，在参考自旋回波信号位于自旋回波组内第一(或最后)的位置处，自旋回波信号组内自旋回波信号的积分相位编码量的绝对值从参考自旋回波信号的相位编码量开始按照其在自旋回波组内的次序增加(或者减少)(E)。
通过使自旋回波信号组内自旋回波信号(除了参考自旋回波信号)的积分相位编码量的绝对值从参考自旋回波信号的相位编码量(与中部相邻)开始按照其在自旋回波组内的次序依次增加(或者减少)，自旋回波信号按照自旋回波组内的次序朝着k空间内自旋回波组的相对端(即k空间内相位编码量的垂直方向)升序(或降序)排列。因此，由于信号强度按照回波信号产生的次序衰减，所以k空间内的自旋回波组(即k空间的中部区域)呈现拱形(或凹形)的信号强度变化曲线。即，自旋回波组的中部具有最大的(或者最小的)信号强度，并朝自旋回波组的两边减少(或者增加)。
相位编码梯度场脉冲的强度的变化方式是，在参考自旋回波信号位于自旋回波组内第一(或最后)的位置处，自旋回波信号组内自旋回波信号的积分相位编码量的绝对值从参考自旋回波信号的相位编码量开始按照其在自旋回波组内的次序依次增加(或者减少)，随着相对于自旋回波信号产生时刻具有最短时间间隔的梯度回波组开始的梯度回波组时间间隔的延续，每个梯度回波组的积分相位编码量绝对值沿其的变化的方向被交替切换，并且绝对值大于具有最短时间间隔的梯度回波组的积分相位编码量的绝对值(F)。
通过使每个梯度回波信号组内梯度回波信号的积分相位编码量的绝对值按照其在梯度回波组内的次序依次减少(或者增加)，每组内的梯度回波信号按照产生次序(或者相反的次序)从边缘位置向k空间的中部排列。因此，由于信号强度按照信号产生的次序衰减，所以k空间内的每个梯度回波组(即k空间的上部边缘区域或者下部边缘区域)呈现出信号强度从k空间的边缘位置向中部区域减少(或者增大)的变化曲线。
而且，通过随着相对于自旋回波信号产生时刻具有最短时间间隔的梯度回波组开始的时间间隔的延续交替切换每个梯度回波组积分相位编码量绝对值变化的方向，位于具有减少(或增大)的信号强度的梯度回波组邻近和边缘的梯度回波组相反地呈现出信号强度从k空间的边缘位置向中部区域增加(或者减少)的变化曲线。
通过按照以下方式改变相位编码梯度场脉冲的强度，即随着相对于自旋回波信号产生时刻具有最短时间间隔的梯度回波组开始的梯度回波组时间间隔的延续，绝对值大于具有最短时间间隔的梯度回波组的积分相位编码量的绝对值，具有较长时间间隔的梯度回波组被排列在较靠近k空间边缘的位置。
因此，k空间内自旋回波组之间边界或者中部区域(信号强度呈拱形(或凹形)与相邻的梯度回波组或边缘区域(信号强度朝中部区域减少(或增加))之间的信号强度差异减小。这抑制了由于较大的信号强度差异引起图像模糊的假象。同样，在自旋回波组相对侧的梯度回波组(其信号强度向中部位置减少(或增加))与安排在上述梯度回波组邻近和边缘的梯度回波组(其信号强度向中部位置增加(或减少))之间边界处信号强度差异也减小。此外，自旋回波组信号强度曲线呈拱形(或凹形)边缘区域的信号强度曲线朝中部区域减少(或增加)。因此，信号强度曲线的“波浪”减小，同时抑制了因“波浪”引起的使图像模糊的假象。
在k空间内的自旋回波组中，数据按照自旋回波组内的次序从位于中部的参考自旋回波信号处向相对的边缘降序(或升序)排列。在相对侧的梯度回波组中，数据按照梯度回波组内的次序向中部位置降序(或升序)排列。因此，排列在两相邻组边缘的回波信号按照产生次序互相邻近(即按照产生次序相互邻近，例如回波信号S7和回波信号S8互相相邻排列)。在排列于上述梯度回波组邻近和边缘的梯度回波组中，次序与排列在靠近中部位置的梯度回波组的次序相反，即在梯度组内的次序为降序(或升序)。因此，如上述情形，排列在两个相邻组边缘的回波信号按产生次序互相邻近。由此亦可以看到，在每个自旋回波组与排列在其边缘的梯度回波组之间以及在这些梯度回波组与位于其边缘的梯度回波组边缘之间的边界处信号强度差异有所减小，从而抑制了使图像模糊的假象。
当操作者通过指定设备指定一个与自旋回波组内次序有关的数值时，例如自旋回波信号在自旋回波组内次序的位置或者回波时间(自旋回波信号产生的时刻)，根据所指定的数值确定要被放在k空间内自旋回波组中部的参考自旋回波信号在次序中是第一个还是最后一个信号。与自旋回波组内次序有关的数值(例如自旋回波产生次序中的位置或者回波时间)涉及从放出激发RF脉冲开始所经过的时间间隔，即横向弛豫时间。通过指定在自旋回波组内的次序是第一个或者最后一个，较短或较长回波时间的自旋回波信号可以置于k空间内中部区域的中段。利用数据处理器从k空间重建的图像可以是不包括T2弛豫信息的质子密度加权的图像或者具有白化水成份的重T2加权图像。即在抑制的图像模糊的假象的同时可以调整对比度。
由于在k空间的中部区域与上下边缘区域之间的边界处信号强度差异被减至最小并被平滑，所以从重建的图像看，因信号强度的较大差异引起的使图像模糊的假象得到了抑制。由于减小了信号强度曲线的波浪，所以使图像模糊的假象得到了进一步的抑制。通过指定设备指定自旋回波组内第一个或者最后一个，较短或较长回波时间的自旋回波信号可以置于k空间内中部区域的中段。因此重建图像可以是质子密度加权的图像或者重T2加权的图像。即在抑制使图像模糊的假象的同时可以调整对比度。
在本发明中比较好的做法是可以，操作指定设备来指定一个与自旋回波组内次序的第一至最后有关的数值，并且可以操作相位编码梯度场脉冲发生器来施加相位编码梯度场脉冲以对从最小到最大的积分相位编码量(从最小的积分量到最大的积分量)范围内每组进行相位编码，可以操作相位编码梯度场发生器来改变相位编码梯度场脉冲的强度以当通过指定设备指定的数值与次序内中间值有关时满足A-F条件以外的条件G和H：
G.当自旋回波组内自旋回波信号的积分相位编码量大于自旋回波组最大的积分量一个预先确定的时，最小的积分相位编码量成为新的与自旋回波组最小积分量对应的积分相位编码量，不断增大的积分相位编码量使得新的积分相位编码量从最小的积分量开始依次增加，并且构成相对于自旋回波信号产生时刻的一对时间间隔相等的第一和第二梯度回波组的积分相位编码量增加两倍于预先确定的量，当第一梯度回波组内梯度回波信号的积分相位编码量大于第一梯度回波组的最大积分量时，最小的积分相位编码量成为新的与第二梯度回波组最小积分量对应的积分相位编码量，不断增大的积分相位编码量使得新的积分相位编码量从最小的积分量开始依次增加，并且当第二梯度回波组内梯度回波信号的积分相位编码量大于第二梯度回波组的最大积分量时，最小的积分相位编码量成为新的与第一梯度回波组最小积分量对应的积分相位编码量，不断增大的积分相位编码量使得新的积分相位编码量从最小的积分量开始依次增加；以及
H.当自旋回波组内自旋回波信号的积分相位编码量小于自旋回波组最小的积分量一个预先确定的量时，最大的积分相位编码量成为新的与自旋回波组最大积分量对应的积分相位编码量，不断减小的积分相位编码量使得新的积分相位编码量从最大的积分量开始依次减少，并且构成相对于自旋回波信号产生时刻的一对时间间隔相等的第一和第二梯度回波组的积分相位编码量减少两倍于预先确定的量，当第一梯度回波组内梯度回波信号的积分相位编码量小于第一梯度回波组的最小积分量时，最大的积分相位编码量成为新的与第二梯度回波组最大积分量对应的积分相位编码量，递减的积分相位编码量使新的积分相位编码量从最大的积分量开始依次减少，并且当第二梯度回波组内梯度回波信号的积分相位编码量小于第二梯度回波组的最小积分量时，最大的积分相位编码量成为新的与第一梯度回波组最大积分量对应的积分相位编码量，递减的积分相位编码量使得新的积分相位编码量从最大的积分量开始依次减少。
可以操作指定设备来指定一个与自旋回波组内次序的第一个至最后一个有关的数值。即可以指定自旋回波组内次序中的中间值以及第一个和最后一个值。
可以操作相位编码梯度场脉冲发生器来施加相位编码梯度场脉冲以对从最小到积分量最大积分量范围内每组进行相位编码。相位编码梯度场脉冲发生器满足前述A-F条件并且当利用指定设备指定的数值与自旋回波组次序内中间值有关时按照下述条件改变相位编码梯度场脉冲的强度。
即，(G)当自旋回波组内自旋回波信号的积分相位编码量大于自旋回波组最大的积分量一个预先确定的时，最小的积分相位编码量成为新的与自旋回波组最小积分量对应的积分相位编码量，不断增大的积分相位编码量使得新的积分相位编码量从最小的积分量开始依次增加。
因此，根据指定设备指定的数值，比最大积分量大一个预先确定量，并要对其相位编码的自旋回波数据(即位于k空间内自旋回波组上部位置并满足前述条件A-F的自旋回波信号)被放置在跨过参考自旋回波信号的组内的相对位置(下部位置)上，代替施加积分相位编码量。由于它们远离最大积分量，所以大于最大积分量要相位编码的自旋回波信号的数据从k空间下部位置向参考自旋回波信号(即自旋回波组的中部)排列。换言之，自旋回波组内的回波信号的数据向上移动从而使指定的参考自旋回波信号的数据放置在自旋回波组中部并同时满足前述条件A-F。从组上端突出的数据依次向上输入至组的另一端。这样，数据在自旋回波组内循环移动。
而且，相对于自旋回波信号产生时刻构成的时间间隔相等的第一和第二梯度回波组的积分相位编码量增加两倍于预先确定的量。即，把排列于自旋回波组相对侧的第一梯度回波组和第二梯度回波组视为一个单元。回波信号数两倍于自旋回波组的梯度回波组对的积分相位编码量增加两倍于对自旋回波组预先确定的量。因此，梯度回波组对的相位编码量的位移量对应于自旋回波组的相位编码量的位移量。
当第一梯度回波组内梯度回波信号的积分相位编码量大于第一梯度回波组的最大积分量时，最小的积分相位编码量成为新的与第二梯度回波组最小积分量对应的积分相位编码量，不断增大的积分相位编码量使新的积分相位编码量从最小的积分量开始依次增加。当第二梯度回波组内梯度回波信号的积分相位编码量大于第二梯度回波组的最大积分量时，最小的积分相位编码量成为新的与第一梯度回波组最小积分量对应的积分相位编码量，不断增大的积分相位编码量使得新的积分相位编码量从最小的积分量开始依次增加。
因此，k空间内大于第一梯度回波组最大积分量要相位编码的梯度回波数据(即位于k空间内第一梯度回波组上部位置并满足前述条件A-F的梯度回波信号)被放置在跨过参考自旋回波信号的第二梯度回波组内的下部位置上代替施加积分相位编码量。
而且由于远离第一梯度回波组的最大积分量，所以由大于最大积分量的要相位编码的梯度回波信号获取的数据在排列向k空间中部的第二梯度回波组中。另一方面，大于k空间内第二梯度回波组最大积分量的要相位编码的梯度回波信号数据(即位于k空间内第一梯度回波组上部位置并满足前述条件A-F的梯度回波信号)被传递到与跨过参考自旋回波信号相对的第一梯度回波组下部位置代替施加积分相位编码量。由于远离第二梯度组的最大积分量，所以大于最大积分量的要相位编码的梯度回波信号数据在第一梯度回波组内向k空间边缘排列。
换言之，在满足上述所有条件A-F的时梯度回波组对沿同一方向以两倍于自旋回波组的位移量移动。从每个梯度回波组上端突出的数据依次向上输入至另一回波组的相对端。这样，数据在一对回波组内循环移动。
而且，(H)，当自旋回波组内自旋回波信号的积分相位编码量小于自旋回波组最小的积分量一个预先确定的量时，最大的积分相位编码量成为新的与自旋回波组最大积分量对应的积分相位编码量，不断减小的积分相位编码量使新的积分相位编码量从最大的积分量开始依次减少，并且相对自旋回波信号产生时刻而言时间周期相等梯度回波组对(第一和第二梯度回波组)的积分相位编码量减少两倍于预先确定的量，当第一梯度回波组内梯度回波信号的积分相位编码量小于第一梯度回波组的最小积分量时，最大的积分相位编码量成为新的与第二梯度回波组最大积分量对应的积分相位编码量，递减的积分相位编码量使得新的积分相位编码量从最大的积分量开始依次减少，并且当第二梯度回波组内梯度回波信号的积分相位编码量小于第二梯度回波组的最小积分量时，最大的积分相位编码量成为新的与第一梯度回波组最大积分量对应的积分相位编码量，递减的积分相位编码量使得新的积分相位编码量从最大的积分量开始依次减少。
因此，如同上面情形那样，小于k空间内最小积分量一个预先确定量的要相位编码的自旋回波数据(即位于在k空间内自旋回波组下部位置内并满足前述所有条件A-F的梯度回波信号)被放置在跨过参考自旋回波信号的组内的相对(上部位置)内上而不改变自旋回波组的排列次序。而且，小于第一梯度回波组最小积分量的要相位编码的梯度回波数据(即位于k空间内第一梯度回波组下部位置并满足前述条件的梯度回波信号)被放置在第二梯度回波组的上部位置内。要放置在第二梯度回波组内下部位置内的梯度回波信号数据被放置在第一梯度回波组的上部位置内。
如上所述，由于它们从k空间的自旋回波组边缘位置突出到该组相对的边缘位置，所以在可用范围内从积分相位编码量突出的要相位编码的由自旋回波信号获取的数据循环位移。至于梯度回波组，把时间间隔相等的梯度回波组对视为一个单元，并且由于它们从k空间的一个梯度回波组边缘位置突出到相对的另一组梯度回波组边缘位置，所以在可用范围内从积分相位编码量突出的要相位编码的由梯度回波信号获取的数据循环位移。
因此，只要自旋回波组内的自旋回波信号只在组内循环位移，并且梯度回波信号组对的梯度回波信号只在要在k空间内排列的组对中循环位移，则在满足上述所有条件A-F的同时保持自旋回波组和每个梯度回波组内的排列次序保持不变。在自旋回波组内，自旋回波组内的次序在所选参考自旋回波信号起着钥匙作用和在自旋回波组循环之后保持升序(或降序)。在梯度回波组中，相对于时间的第一梯度回波组内上部位置的梯度回波和时间的第二梯度回波组内在下部位置的梯度回波，并在梯度回波组对内循环之后内在每一个梯度回波组中保持升序(或降序)。因此，当满足前述所有条件时，产生次序接近的回波信号排列在相邻组边缘，即自旋回波组的边缘和两个的自旋回波信号回波组的边缘。因此，在组边界处保持信号强度的差异为最小值，以抑制因信号强度的较大差异引起的使图像模糊的假象。而且，通过利用指定设备指定一个自旋回波组内次序的中间位置，可以从要被放在k空间中部区域中段的从短回波时间到长回波时间的自旋回波信号内选择一个自旋回波信号。这可以使利用数据处理器的通过k空间傅里叶变换重建的图象为质子密度加权图像或者重T2加权图像或者为一变化的回波时间的根据中间T2加权图像。即在抑制使图像模糊的假象的同时更为灵活地调整对比度。
如上所述，通过利用指定设备指定一个自旋回波组内次序的中间位置，可以从位于k空间中部区域中段的从短回波时间到长回波时间的自旋回波信号内选择一个自旋回波信号。这可以使利用数据处理器的通过k空间傅里叶变换获得重建的图象为一质子密度加权图像或者重T2加权图像，或者为一根据回波时间的中间T2加权图像。即在抑制使图像模糊的假象的同时更为灵活地调整对比度。
为了阐述本发明，示出了几种较佳形式的附图，但是应该理解的是本发明并不局限于所示的确切的布置和装备。
图1A-1E为表示按照已有技术的脉冲序列的时序图；
图2A-2C为表示按照已有技术的k空间和信号强度的示意图；
图3为按照本发明的MR成像装置的框图；
图4A-4E为表示本发明第一实施例的脉冲序列的时序图；
图5A和5B为表示第一实施例的另一个脉冲序列的时序图；
图6A和6B为表示第一实施例的相位编码和k空间内回波信号排列的示意图；
图7为表示自旋回波组内“最先”次序情况下信号强度的示意图；
图8为表示自旋回波组内“最后”次序情况下信号强度的示意图；
图9A-9C为表示k空间内回波信号循环位移排列的示意图；
图10A-10D为表示k空间内回波信号循环位移排列的示意图；
图11A和11B为表示相位编码和k空间内回波信号排列的示意图；
图12为表示自旋回波组内“中间”次序情况下信号强度的示意图；
图13A-13C为表示k空间内回波信号循环位移排列的示意图；
图14A-14D为表示k空间内回波信号循环位移排列的示意图；
图15A和15B为表示相位编码和k空间内回波信号排列的示意图；
图16为表示自旋回波组内“最后”次序情况下信号强度的示意图；
图17A-17C为表示本发明其它优点的示意图；
图18A-18E为表示按照本发明第二实施例的脉冲序列的时序图；
图19A和19B为表示相位编码和k空间内回波信号排列的示意图；
图20为表示自旋回波组内“最先”次序情况下信号强度的示意图；
图21A-21C为表示k空间内回波信号循环位移排列的示意图；
图22A-22D为表示k空间内回波信号循环位移排列的示意图；
图23A-23D为表示k空间内回波信号循环位移排列的示意图；
图24A和24B为表示相位编码和k空间内回波信号排列的示意图；以及
图25为表示自旋回波组内“最后”次序情况下信号强度的示意图。
以下借助附图详细描述本发明的较佳实施例。
第一实施例
首先借助图3描述MR成像装置。标号1表示形成静磁场的主磁铁。主磁铁1具有三个梯度场线圈2(即2x，2y和2z)，用于将梯度磁场叠加在静磁场上。三个梯度场线圈2x、2y和2z在主磁铁1形成的均匀静磁场上叠加三个梯度场Gs、Gp和Gr的脉冲(即选片梯度场脉冲、相位编码梯度场脉冲和读取梯度场脉冲)，每个具有沿三个正交方向(X、Y和Z)变化的场强。未画出的受测者(病人)位于成像空间(静磁场空间)内，在那里形成了静磁场和梯度磁场，而RF线圈3附着在受测者身上。
梯度场电源4与梯度场线圈2连接以提供产生梯度场Gx、Gy和Gz的功率。梯度场电源4接收来自波形发生器5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信号以使RF信号辐照到受测者身上。这一RF信号是调制器8按照从波形发生器5接收到的波形对由RF信号发生器7产生的预先确定的载波频率的RF信号进行幅度调制得出的。
RF线圈3接收受测者产生的回波信号，并且通过前置放大器9将这些信号传送至相位检波器10。相位检波器10采用来自RF信号发生器7的RF信号作参考频率检测接收到的信号的相位。检测的结果输出至模-数(A/D)转换器11。A/D转换器11还从采样脉冲发生器12接收用来将检测结果转换为数字数据的采样脉冲。数字数据被输入至主计算机20。
担负起数据处理任务的主计算机20对数据进行处理以重建图像，并且通过定序器23确定整个序列的时序。即，定序器23在主计算机20的控制下向波形发生器5、RF信号发生器7和采样脉冲发生器12发送时序信号以确定波形发生器5输出信号的时序、RF信号发生器7产生的RF信号的时序以及采样脉冲发生器12发生的采样脉冲的时序。而且，主计算机20向波形发生器5发送波形信息以控制梯度场脉冲Gx、Gy和Gz的波形和强度等并确定从RF线圈3发射至受测者的RF信号的包络。主计算机20还向RF信号发生器7发送信号以控制RF信号的载波频率。可以操作对应于本发明指定手段并由与主计算机20相连的键盘等构成的指定设备25来输入与以下描述的自旋回波组内的次序有关的数值。根据输入的数值，主计算机20对波形发生器5进行控制以调整梯度场Gp的脉冲极性和强度。因此，主计算机20根据以下描述的GRASE方法控制整个脉冲序列。
在计算机20和定序器23的控制下，上述的MR成像装置执行如图4A-4E所示的脉冲序列。图4A-4E所示的脉冲序列基本上基于带改进相位编码程序的GRASE方法。
在重聚焦RF脉冲101和102之间、重聚焦RF脉冲102和103之间以及重聚焦RF脉冲103之后的各个间隔内，把产生次序位置相同的回波信号被分在一起构成梯度回波信号S1、S4和S7一组，自旋回波信号S2、S5和S8一组以及梯度回波信号S3、S6和S9一组。回波信号在各组内列出的次序代表了信号产生的次序。以下将各组内的次序称为梯度回波组内的次序或者自旋回波组内的次序。因此，在本实施例中，各组内的次序包括三个位置，即最先、中间和最后。
在下面的描述中，首先操作指定设备25以输入与自旋回波组内次序有关的数值。输入的数值为表示回波信号在自旋回波产生次序中位置的数字。这里假设输入的是第一数值，即自旋回波信号S2(SE1)的回波数。与自旋回波组内次序有关的数值可以是以下将要描述的回波时间，而不是自旋回波信号数。只要能表示在自旋回波组内的次序也可以采用其它变化的值。
<自旋回波组内次序为“最先”>
(基本布局)
首先，如图4A和4B所示，通过RF线圈3施加一90°脉冲(也称为激发RF脉冲)，与此同时通过梯度场线圈2z施加了脉冲110以形成选片梯度场Gs。随后，在施加90°脉冲100后经过时间τ施加180°脉冲(也称为重聚焦RF脉冲)101，并且在180°脉冲101产生后经过的2τ施加180°脉冲102。在这种方式下，180°脉冲101、102和103连同选片梯度场脉冲111、112和113一起依次施加。
在这种情况下，如图4E所示，第一自旋回波信号S2(SE1)产生于从180°脉冲101开始延迟一定时间间隔的时刻附近，该时间间隔对应于90°脉冲100与180°脉冲101之间的时间间隔τ。这里，从90°脉冲100到自旋回波信号S2(SE1)回波中心的时间(回波时间2τ)视为时间t1。
如上所述，假定从90°脉冲100到自旋回波信号S2的回波中心的回波时间为t1，则第一180°脉冲101设定为t＝(1/2)t1＝τ，这里90°脉冲100被视为时间原点(t＝0)。因此，第n个180°脉冲(“n”为正整数)的发射时间设定为{2(n-1)+1}τ。即，通过分别设定180°脉冲101、102和103的发射时间为t＝τ、t＝(3/2)t1＝3τ和t＝(5/2)t1＝5τ，使得自旋回波信号S2(SE1)、S5(SE2)和S8(SE3)分别在时刻t1、t2和t3产生。因此，从90°脉冲100到产生第二和随后的自旋回波信号S5(SE2)和S8(SE3)的时间间隔对应于从90°脉冲100到产生第一自旋回波信号S2的时间间隔乘以整数，即t2＝2t1和t3＝3t1。
通过控制上述180°脉冲101、102和103的发射时序，在产生正确的自旋回波信号相同的时刻产生了不完整180°脉冲引起的伪自旋回波信号以抑制相移。在这种方式下，伪自旋回波信号也可以用作图像形成中的模拟自旋回波信号。
为了获得以下将要描述的变化的对比度水平，比较好的做法是调整90°脉冲100和180°脉冲101、102及103的发射时序使直到产生各自旋回波信号为止的时间间隔(回波时间)的范围为t1＝10-20ms，t2＝20-40ms，以及t3＝30-60ms。因此，在本实例中，RF脉冲比较好的是在τ＝5-10ms的范围内发射。
参见图4C。在第一180°脉冲101之前通过梯度场线圈施加了用来打乱质子自旋相位的退相梯度脉冲120。接着，在180°脉冲101与102之间，三次切换形成梯度场Gr的脉冲的极性(121a，121b和121c)以在该周期内产生回波信号S1-S3。同样，在第二180°脉冲102与第三180°脉冲102之间以及第三180°脉冲103之后切换形成梯度场Gr的极性以在每个间隔内产生三个回波信号S4-S6或者S7-S9。在这些回波信号S1-S9中的中部回波信号S2、S5和S8为没有因主磁铁1形成的静磁场不均匀或者化学位移引起的相位误差的自旋回波信号SE1-SE3。其它的回波信号为梯度回波信号GE1-GE6。
如图4E所示，回波信号S1-S9的强度按照其产生的次序减小。这种衰减的时间常数为横向弛豫时间T2和T2*。具体而言，不受静磁场不均匀性影响的自旋回波信号SE1-SE3以横向弛豫时间T2(由于能量的交换发生于自旋之间，所以又称自旋-自旋弛豫时间)衰减，而受静磁场不均匀性影响的梯度回波信号GE1-GE6以快于时间常数T2的横向弛豫时间T2*衰减。
如图4D所示，通过梯度场线圈2y施加相位编码梯度场脉冲Gp以提供积分相位编码量不同的各回波信号S1-S9。
参见图4A-4E。
在第一180°脉冲101之后和回波信号S1产生之前施加的Gp脉冲201a的极性为正，并且在所有施加在回波信号S1、S4和S7的相位编码量中幅度最大。因此，如图6A所示，从梯度回波信号S1(GE1)获取的数据被放置在k空间垂直方向(相位编码方向Kp)正区域的最上部的位置内。在下一回波信号S2产生之前施加的Gp脉冲201b的极性为负并且其绝对值略小于已经施加的Gp脉冲201a。Gp脉冲201b的幅度沿相位编码方向Kp提供了接近于零的积分量。因此，从梯度回波信号S2(SE1)获取的数据被放置在k空间正侧向下远离梯度回波信号S1(GE1)数据的中部区域。在下一回波信号S3产生之前施加的脉冲201c具有与前面的Gp脉冲201b相同的极性和幅度。因此，从梯度回波信号S3(GE2)获取的数据被放置在向下远离自旋回波信号S2(SE1)的负区域。随后，在下一180°脉冲之前施加一个反绕脉冲201d以取消作用在该点上的相位编码。
在第二180°脉冲102之后和回波信号S4产生之前施加的Gp脉冲202a的极性为正，并且幅度略小于施加在梯度回波信号S1(GE1)上的Gp脉冲201a。因此，从梯度回波信号S4(GE3)获取的数据被放置在k空间内紧靠从梯度回波信号S1(GE1)获取的数据之下的位置。在下一回波信号S5产生之前施加的Gp脉冲202b具有负的极性和一幅度以结合已经施加的Gp脉冲202a提供正的积分量。因此从自旋回波信号S5(SE2)获取的数据被放置在k空间内向下与梯度回波信号S4(GE3)相隔一定距离的位置上。对于下一回波信号S6，施加了Gp脉冲202c，其极性与施加在梯度回波信号S4(GE3)上的Gp脉冲202a相反而幅度相同。因此从中获取的数据位于k空间内向下与自旋回波信号S5(SE2)相隔一量的位置上，该量对应于从接近零到梯度回波信号S4(GE3)的间距。随后，与前面一样施加一个反绕脉冲202d。
在第三180°脉冲103之后和回波信号S7(GE5)产生之前施加的Gp脉冲203a的极性为正，并且在所有施加在回波信号S1、S4和S7的相位编码量中幅度最小。因此，从梯度回波信号S7(GE5)获取的数据被放置在k空间紧接回波信号S4(GE3)之下的位置上。在下一回波信号S8(SE3)产生之前施加的Gp脉冲203b的极性为负并且其幅度最小。从梯度回波信号S8(SE3)获取的数据被放置在k空间紧接在梯度回波信号S7(GE5)之下的位置。在下一回波信号S9产生之前施加的脉冲203c的极性为负并且幅度略小于已经施加于回波信号S6(GE4)的Gp脉冲202c。因此从梯度回波信号S9(GE6)获取的数据被放置在k空间内紧靠梯度回波信号S2(GE4)之上的位置。随后，如前面一样施加一个反绕脉冲203d。
通过以预先确定的量减小相位编码梯度场脉冲201a、202a和203a(参见图4D中的箭头)而重复一预定次数的上述相位编码程序。
图6B示意性地示出了上面所述提供的积分相位编码量。在本图中，Gp脉冲箭头端部与k空间内相位编码轴Kp零点之间距离表示每个Gp脉冲的积分量。相位编码量设定如下。
首先，在产生次序为最先的梯度回波信号S1(GE1)、S4(GE3)和S7(GE5)中，即在第一梯度回波组SGE1中，梯度回波信号S1(GE1)在梯度回波组的次序内属于最先位置。对于该梯度回波信号S1(GE1)给出了这样一个积分相位编码量，使其位于k空间内第一梯度回波组SGE1的最上部位置。改变积分编码量以描述产生次序中的负梯度(如图6B中双点短划线a1所示)，即具有减少的绝对值。接着，在产生次序为中间的自旋回波信号S2(SE1)、S5(SE2)和S8(SE3)中，即在自旋回波组SSE中，自旋回波信号S2(SE1)在自旋回波组的次序内属于最先位置。对于该自旋回波信号S2(SE1)给出了这样一个积分相位编码量，使其位于k空间内自旋回波组SSE的中间位置，即k空间Kp轴零点附近。改变积分编码量以描述产生次序中的正梯度(如图6B中双点短划线b1所示)，即具有增加的绝对值。在产生次序为最后的梯度回波信号S3(GE2)、S6(GE4)和S9(GE6)中，即在第二梯度回波组SGE2中，梯度回波信号S3(GE2)在梯度回波组的次序内属于最先位置。对于该梯度回波信号S3(GE2)给出了这样一个积分相位编码量，使其位于k空间内第二梯度回波组SGE2的最下部位置。改变积分编码量以描述产生次序中的Kp轴负区域中的正梯度(如图6B中双点短划线c1所示)，即具有减少的绝对值。
如上所述，在回波信号S1-S9上施加了相位编码。因此，如图6A所示，k空间内第一梯度回波组SGE1中各梯度回波信号的行的上半部分以从那所获的数据填充。自旋回波组SSE上半部分的行(区域R2的上半部分)以从那获取的数据填充。第二梯度回波组SGE2中各梯度回波信号的行的上半部分以从那所获的数据填充。
如图5A和5B所示，再次通过梯度场线圈2y施加相位编码梯度场脉冲Gp以提供积分相位编码量不同的各自旋回波信号S1-S9。RF脉冲101-103(图4A)、选片梯度场脉冲110-113(图4B)和读取梯度场脉冲121a、b、c-123a、b、c(图4C)与前面描述的相同，故在图5A和5B中予以省略。
在第一180°脉冲101之后和回波信号S1产生之前施加的Gp脉冲301a的极性为正，并且幅度略小于先前施加于回波信号S1的Gp脉冲201a而大于随后施加在回波信号S4和S7上的Gp脉冲302a和303a。因此，如图6A所示，从梯度回波信号S1(GE1)获取的数据被放置在k空间垂直方向的正区域并且在已填充的行之下。在下一回波信号S2产生之前施加的Gp脉冲301b的极性为负并且幅度与已经施加的Gp脉冲301a相同，它提供接近零的积分量的。因此，从自旋回波信号S2(SE1)获取的数据被放置在k空间内向下远离梯度回波信号S1(GE1)的正侧中部区域并且在已经填充有自旋回波信号S2(SE1)数据的行之下。施加于下一回波信号S3(GE2)上的Gp脉冲301c具有与前面的Gp脉冲301b相同的极性和幅度。因此从梯度回波信号S3(GE2)获取的数据位于向下远离自旋回波信号S2(SE1)的负位置处并且在已填充行的下方，相隔的距离与从梯度回波信号S1(GE1)与自旋回波信号S2(SE1)获取的数据间的k空间间隔相同。随后，在下一180°脉冲之前施加一个反绕脉冲301d。
在第二180°脉冲102之后和回波信号S4产生之前施加的Gp脉冲302a的极性为正，并且幅度略小于施加于梯度回波信号S1(GE1)的Gp脉冲301a。因此，从梯度回波信号S4(GE3)获取的数据被放置在k空间内紧靠从梯度回波信号S1(GE1)获取的数据之下的位置并且在已经填充的行之下。施加于下一回波信号S5的Gp脉冲302b的极性为负并且绝对值略大于已经施加的Gp脉冲302a。因此从自旋回波信号S5(SE2)获取的数据被放置在k空间内紧接自旋回波信号S2(SE1)之下的负数位置。施加于下一个回波信号S6的Gp脉冲302c的极性为负而幅度绝对值略小于已经施加的Gp脉冲302b。因此，从梯度回波信号S6(GE4)获取的数据在k空间内紧接着梯度回波信号S3(GE2)的位置放置并且位于已经填充了梯度回波信号S6(GE4)的行之下。随后，与前面一样施加一个反绕脉冲202d。
在第三180°脉冲103之后和回波信号S7(GE5)产生之前施加的Gp脉冲303a的极性为正，并且幅度小于施加于回波信号S1和S4的Gp脉冲。因此，从梯度回波信号S7(GE5)获取的数据被放置在第一回波组SGE1的最下部位置置上并且位于紧接在回波信号S4(GE3)已填充的行之下。Gp脉冲303b施加于下一回波信号S8(SE3)上，使得从自旋回波信号S8(SE3)获取的数据被放置在k空间紧接在梯度回波信号S5(GE3)之下的位置。施加于下一回波信号S9(GE6)上的Gp脉冲303c的极性为负，而所的数据被放置在k空间内紧靠自旋回波信号S8(SE3)之上的位置并且在已经填充的行之下。随后，如前面一样施加一个反绕脉冲303d。
与第一系列相位编码梯度场脉冲的情形相同，通过以预先确定的量减少相位编码梯度场脉冲301a、302a和303a而重复一定次数的上述相位编码程序(参见图5A中的箭头)。
图6B示意性地示出了如上所述提供的积分相位编码量。首先，在产生次序为最先的梯度回波信号S1(GE1)、S4(GE3)和S7(GE5)中，即在第一梯度回波组SGE1中，梯度回波信号S1(GE1)在梯度回波组内的次序属于最先位置。对于该梯度回波信号S1(GE1)给出了这样一个积分相位编码量，使其位于k空间内第一梯度回波组SGE1的最上部位置。改变积分编码量以描述产生次序中的负梯度(如图6B中双点短划线a2所示)，即具有减少的绝对值。接着在产生次序为中间的自旋回波信号S2(SE1)、S5(SE2)和S8(SE3)中，即在自旋回波组SSE中，自旋回波信号S2(SE1)在自旋回波组内的次序属于最先位置。对于该自旋回波信号S2(SE1)给出了这样一个积分相位编码量，使其位于k空间内自旋回波组SSE的中间位置，即k空间Kp轴零点附近。改变积分编码量以描述产生次序中的正梯度(如图6B中双点短划线b2所示)，即具有增加的绝对值。在产生次序为最后的梯度回波信号S3(GE2)、S6(GE4)和S9(GE6)中，即在第二梯度回波组SGE2中，梯度回波信号S3(GE2)在梯度回波组内的次序内属于最先位置。对于该梯度回波信号S3(GE2)给出了这样一个积分相位编码量，使其位于k空间内第二梯度回波组SGE2的最下部位置。改变积分编码量以描述产生次序中的正梯度(如图6B中双点短划线c2所示)，即具有减少的绝对值。
如上所述，对于回波信号S1-S9施加了相位编码。因此，如图6A所示，k空间内第一梯度回波组SGE1中各梯度回波信号下半部分的行以从那所获的数据填充。自旋回波组SSE下半部分的行(区域R2的下半部分)以从那获取的数据填充。第二梯度回波组SGE2中各梯度回波信号下半部分以从那所获的数据填充。
例如，k空间包含沿Kp轴排列的256行，并且从每个回波中采集28行的数据(因为256行/9回波＝28.44…，并且沿k空间的Kp轴的行数设定为28×9个回波＝252行)。因此，在第一脉冲序列中，改变积分相位编码量以采集14行(＝28行/2)的数据，并且接下来对同样的14行采集数据。上述数据采集程序是一个实例。作为另一种选择，可以对7行重复4次采集数据以采集252行的数据。
把在180°脉冲101-103各间隔之间的产生次序中具有相同位置的梯度回波信号划分为一组，即划分为第一梯度回波信号组SGE1和第二梯度回波信号组SGE2。这些信号在各梯度回波组中按产生次序，从第一回波信号S1(GE1)或者S3(GE2)向中部位置(即按升序)排列在k空间高频区域的上部边缘区域R1和下部边缘区域R3。自旋回波组放置在k空间的低频区域的R2内，自旋回波信号从放置在接近于零的Kp轴的参考自旋回波信号S2(SE1)向相对的边缘端按升序排列。
图7示出了排列在k空间内数据的信号强度。回波信号S1-S9如前所述以时间常数T2和T2*衰减。在自旋回波组SSE中，信号按产生次序从位于产生次序最先的自旋回波信号SE1(参考自旋回波信号)向边缘位置均匀排列。因此，当Kp轴视为水平轴，信号均匀地向相对的边缘位置衰减时自旋回波组SSE的信号强度呈现为向上的拱形。在第一和第二梯度回波组SGE1和SGE2的每一个中，信号按照梯度回波组内的次序从边缘位置向中间位置排列。因此，每一组的信号强度曲线从区域R1或R2的边缘位置向区域R2均匀衰减。结果，在自旋回波组SSE和在相对侧的第一梯度回波组SGE1和第二梯度回波组SGE2的每一个之间的边界上信号强度的差异ΔS1减小。第一梯度回波组SGE1和自旋回波组SSE(与梯度回波信号S7和自旋回波信号S8一起)之间边界的回波信号数值之差为1，并且在自旋回波组SSE与第二梯度回波组SGE2(与自旋回波信号S8和梯度回波信号S9一起)之间边界处的回波信号数值之差为1。相邻回波信号之间的与回波信号强度随产生次序衰减的数值之差在边界处为最小值1。这也表明信号强度之差在每个边界处最小。即，信号强度之差在各组边界处减小。因此，当通过k空间的两维傅里叶变换重建图像时，抑制了使图像模糊的假象从而实现了极佳的图像质量。
<自旋回波组内次序为“最后”>
接着简要描述自旋回波组内次序为最后一个数值(例如自旋回波信号S8(SE3)的回波数值)通过指定设备25被输入的情形。
在第一脉冲序列中，如图6B中虚线所示，相位编码梯度场脉冲201a-203a被施加于第一梯度回波组SGE1的各个回波信号S1、S4和S7以描述按照梯度回波组内次序的正梯度，即积分相位编码量的绝对值依次增加(图6B中的虚线a1’)。接着，把Gp脉冲201b-203b施加于自旋回波组SSE的各个回波信号S2、S5和S8以描述按照自旋回波组内次序的负梯度，即积分相位编码量的绝对值依次减少(图6B中的虚线b1’)。进一步，把Gp脉冲201c-203c施加于第二梯度回波组SGE2的各个回波信号S3、S6和S9以描述按照梯度回波组内次序的负梯度，即积分相位编码量的绝对值依次增加(图6B中的虚线c1’)。
在下一脉冲序列中，把相位编码梯度场脉冲301a-303a施加于第一梯度回波组SGE1的各个回波信号S1、S4和S7中以描述按照梯度回波组内次序的正梯度，即积分相位编码量的绝对值依次增加(图6B中的虚线a2’)。接着，把Gp脉冲301b-303b施加于自旋回波组SSE的各个回波信号S2、S5和S8中以描述按照自旋回波组内次序的正梯度，即积分相位编码量的绝对值依次减少(图6B中的虚线b2’)。进一步，把Gp脉冲301c-303c施加于第二梯度回波组SGE2的各个回波信号S3、S6和S9以描述按照梯度回波组内次序的负梯度，即积分相位编码量的绝对值依次增加(图6B中的虚线c2’)。
从回波信号S1-S9获取的数据按照与<自旋回波组内次序为“最先”>中描述的安排相反的产生次序在k空间内排列。自旋回波组SSE中的回波信号数值从中部位置向相对的边缘位置降序排列。在第一和第二梯度回波组SGE1和SGE2的每一个中的回波信号数值从边缘位置向中间位置按降序排列(图6A中括号所示)。
图8示出了k空间内排列数据的信号强度。回波信号S1-S9如前所述以时间常数T2和T2*衰减。在自旋回波组SSE中，信号按产生次序从位于产生次序最先的自旋回波信号SE8(参考自旋回波信号)向边缘位置均匀排列。因此，当Kp轴视为水平轴，信号从中间位置向相对的边缘位置均匀增加时自旋回波组SSE的信号强度呈现为凹形。在第一和第二梯度回波组SGE1和SGE2的每一个中，信号按照与梯度回波组内的次序相反的次序从边缘位置向中间位置排列。因此，每一组的信号强度曲线从区域R1或R2的边缘位置向中间位置均匀增加。结果，与前面情形一样，在自旋回波组SSE和相对侧的第一梯度回波组SGE1和第二梯度回波组SGE2之间的边界上信号强度的差异ΔS1减小。如前所述，回波信号数值之差在每个边界处为1，即在各边界处信号差值最小。因此，如前所述，当通过k空间的两维傅里叶变换重建图像时，抑制了使图像模糊的假象从而实现了极佳的图像质量。
如果在自旋回波组中次序为最先的自旋回波信号S2(SE1)放置在自旋回波组SSE的中间位置(图7)，则如图4E所示，从施加90°脉冲100以产生以信号提取最短的时间(最短的回波时间)t1。通过k空间的两维傅里叶变换重建的图像为不带T2弛豫信息的质子密度加权图像。
另一方面，如果处在自旋回波组中次序为最后的自旋回波信号S8(SE3)放置在自旋回波组SSE的中间位置(图8)，则取最长的回波时间t3。从k空间重建的图像为带有白化水成份的重T2加权图像。
即，虽然抑制了图像模糊人的假象，但是可以通过改变与自旋回波组内次序有关的数值调整重建图像的对比度。
<自旋回波组内次序为“中间”>(移位排列)
接着，简要描述自旋回波组内次序为中间一个数值(例如自旋回波信号S5(SE2))通过指定设备25输入的情形。
当指定一中间值作为自旋回波组内次序的位置时，则当根据<自旋回波组内次序为“第一”>设定如下时调整积分相位编码量。虽然以下的描述是以自旋回波组内次序为“最先”为例的，但是当根据自旋回波组内次序为“最后”时也可以调整积分相位编码量。
如图9A所示，基本的排列基于在自旋回波组内次序为“第一”次序。图9A排列中只有自旋回波组SSE向下位移n行，从而使得由指定设备25指定的起参考自旋回波作用的自旋回波信号(在本实例中为打阴影线的两个自旋回波信号S5上面的一个)被放置在k空间中部区域R2的中部位置(图9B)。即积分相位编码量减少的量对应n行。
随后，自旋回波信号组从区域R2部分地向下突出。突出的自旋回波信号比最小的施加于基本排列中区域R2内自旋回波组SSE的积分相位编码量(即最小的积分量)小n行。对于这些自旋回波信号来说，相位编码梯度场脉冲Gp的强度是变化的。因此这些信号中最大的积分相位编码量变成了一个新的对应自旋回波组SSE最大积分相位编码量的积分相位编码量。突出的自旋回波信号中减少的积分相位编码量变成了从最大积分量依次减小的新的积分相位编码量。
借助图9B和9C将特别描述这一方面。在自旋回波组SSE中，自旋回波信号S5(SE2)的一半和两个自旋回波信号S8(SE3)都小于最小的积分量min2。这些信号中积分量最大的自旋回波信号S5(SE2)的新的相位编码量变成了自旋回波组SSE的最大积分量max2。自旋回波信号S8(SE3)新的积分量小于自旋回波信号S5(SE2)。因此，从自旋回波组SSE的区域R2向下依次突出的自旋回波信号S2(SE1)、S8(SE3)和S5(SE2)循环放置在相对的上部位置中，从而保持了基本排列中的次序。
第一梯度回波组SGE1和第二梯度回波组SGE2具有如图9A所示视为一个整体(图10A)的基本排列。梯度回波组沿着自旋回波组SSE位移n行的同一方向(图10B)位移两倍的n行，即2n行(以下称为m行)。即积分相位编码量减少的量对应m行。由于两个梯度回波组SGE1和SGE2包括两倍于自旋回波组SSE所含回波信号数的回波信号数，所以为了保持上述基本排列，第一和第二梯度回波组位移两倍于自旋回波组SSE的位移量n。
第一梯度回波信号组从区域R1部分地向下突出。突出的自旋回波信号的积分相位编码量小于施加于基本排列的R1区域中第一梯度回波组SGE1的最小积分相位编码量(即最小的积分量)。梯度回波信号的相位编码梯度场脉冲Gp的强度是变化的。因此，这些信号的最大积分相位编码量变成了与第二梯度回波组SGE2的最大积分相位编码量对应的新的积分相位编码量。突出的梯度回波信号的减少的积分相位编码量变成了从第二梯度回波组SGE2的最大积分量开始依次减少的新的积分相位编码量。而且，小于施加于基本排列的区域R3内第二梯度回波组SGE2的最小积分相位编码量的信号最大的积分相位编码量变成了与第一梯度回波组SGE1的最大积分相位编码量对应的新的积分相位编码量。突出的梯度回波信号的减少的积分相位编码量变成了从第一梯度回波组SGE1的最大积分量开始依次减少的新的积分相位编码量。
以下将借助附图10B-10D专门描述这方面。
在第一梯度回波组SGE1中，梯度回波信号S4(GE3)的下半部分和梯度回波信号S7(GE5)的全部都小于最小的积分量min1。积分量最大的梯度回波信号S4(GE3)的新的相位编码量变成了第二梯度回波组SGE的最大积分量max3。梯度回波信号S7(GE5)的新的积分量小于梯度回波信号S4(GE3)的积分量。在第二梯度回波组SGE2中，梯度回波信号S6(GE4)的下半部分和梯度回波信号S3(GE2)的全部都小于最小的积分量min3。积分量最大的梯度回波信号S6(GE4)的新的相位编码量变成了第一梯度回波组SGE1的最大积分量max1。梯度回波信号S3(GE2)的新的积分量小于梯度回波信号S6(GE4)的积分量。
因此，如图10D所示，把从第一梯度回波组SGE1的区域R1向下突出的梯度回波信号依次放置在第二梯度回波组SGE2的上部位置，从而保持了基本排列中的次序。从第二梯度回波组SGE2的区域R3向下突出的梯度回波信号依次放置在第一梯度回波组SGE2的上部位置，从而也保持了基本排列中的次序。因此，当第一梯度回波组SGE1和第二梯度回波组SGE2视为一个整体时，突出的梯度回波信号被传递至另一组的相对端。图11A示出了k空间内回波信号排列的上述位移结果。
借助如图11B所示的相位编码梯度场脉冲Gp可以描述上述相位编码程序。即通过施加包含Gp脉冲401a，b和c至403a，b，和c、Gp脉冲501a，b和c-503a，b，和c、Gp脉冲601a，b和c至603a，b，和c以及Gp脉冲701a，b和c至703a，b，和c的相位编码梯度场脉冲可以采集k空间内每个回波信号的7行数据。
图12示出了排列在k空间内数据的信号强度。对于自旋回波组SSE，图7所示<自旋回波组内次序为“第一”>中信号强度曲线向下位移以在接近Kp轴上零点处放置自旋回波信号S5(SE2)。从区域R2向下突出的部分被传递到区域R2的上端以进行循环位移。对于第一梯度回波组SGE1和第二梯度回波组SGE2，把在基本排列中具有如图7所示信号强度曲线的区域R1和R3结合为一体。梯度回波组沿同一方向以两倍于自旋回波组SSE的位移量位移。把从区域R1向下突出的部分被传递到区域R3的上端。把从区域R3向下突出的部分传递到区域R1的上端。在这种方式下，梯度回波信号通过组合的区域R1和R3循环。因此，如同在图7所示基本排列中信号强度变化曲线不受干扰的一样，在每个边界处实现了信号强度同样的减小的差值。由于回波信号数值之差在每个边界处也为1，所以信号强度之差在各组的两个边界处最小。因此如因前面的两种情形那样，当通过k空间内两维傅里叶变换重建图像时，抑制了使图像模糊的假象以实现极佳的图像质量。
当从回波信号S1-S9获取的数据S1-S9如上所述排列在k空间内时，把在自旋回波组中次序“中间”的自旋回波信号S5(SE2)放置在自旋回波组SSE(区域2)的中间位置(见图11A)。如图4E所示，自旋回波信号S5(SE2)的回波时间t2介于最短回波时间t1和最长回波时间t3之间。通过k空间两维傅里叶变换重建的图像可以是对比度水平介于质子密度加权图像和重T2加权图像之间的T2加权图像。
放置在接近k空间零点的自旋回波信号可以通过由指定设备25指定一个与自旋回波组内次序有关的数值而改变。可以将回波时间(有效回波时间)不同的自旋回波信号放置在接近k空间内Kp轴的零点附近，从而调整重建图像的对比度。
当自旋回波组中次序为“最后”的自旋回波信号S8(SE3)被指定为参考自旋回波信号时，可以通过从如图6A所示基本排列向下位移回波信号用回波信号k空间来填充。即自旋回波组SSE向下位移n行以将打阴影线的的自旋回波信号S8(SE3)放置在图13A(与图6A一样的布局)靠近Kp轴零点的自旋回波组SSE内(图13B和13C)。第一梯度回波组SGE1和第二梯度回波组SGE2沿同一方向位移2n行(m行)(图14A-14D)。这形成了图15A所示的k空间布局。具体而言，例如，施加Gp脉冲801a，b，c至803a，b，c和901a，b，c至903a，b，c以提供如图15B所示的积分相位编码量。
在将图15A内的k空间与图6Ak空间括号内基本排列比较后，可以看出自旋线回波组SSE内自旋回波信号的排列是相同的，但是在区域R1和区域R3之间交换了第一梯度回波组SGE1的梯度回波信号和相对侧的第二梯度回波组SGE2的梯度回波信号的排列。在这样的k空间排列下，信号强度曲线表示了如图16所示每个边界处信号强度差值的结果。因此，在抑制使图像模糊的假象的同时获得了与<自旋回波组内次序为“最后”>中基本相同的重T2加权图像。
在前面的描述中，在一个激发RF脉冲100之后施加了三个(即奇数个)重聚焦RF脉冲101-103，并且在这些脉冲的间隔期间读取梯度场脉冲Gr的极性切换了三次(奇数次)以产生九个(奇数个)回波信号S1-S9。也可以在重聚焦RF脉冲103之后增加一个重聚焦RF脉冲以形成四个(即偶数个)重聚焦RF脉冲，而读取梯度场脉冲Gr的极性切换了三次(即奇数次)以产生总共12个(偶数个)回波信号。
在12个回波信号的情况下，回波信号S1，S4，S7和S10为梯度回波信号(在第一梯度回波组SGE1中)，回波信号S2，S5，S8和S11为自旋回波信号(在自旋回波组SSE)，而回波信号S3，S6，S9和S12为梯度回波信号(在第二梯度回波组SGE2中)。
当如上所述在一个脉冲序列中产生12个回波信号时，按照本发明的MR成像装置提供了如图17A所示的回波信号S1-S12的排列。另一方面，普通装置提供了如图17B所示的排列。在已有技术中，自旋回波信号S5与S8之间的边界位于k空间Kp轴的零点附近。信号强度的差值自然而然地在边界处较大。在靠近Kp轴零点附近的信号强度之差值会在重建图像中引起使图像模糊的假象。因此，普通的GRASE方法无法采用在一个脉冲序列中产生12个(即偶数个)回波信号的技术中采用。
但是，在按照本发明的MR成像装置中，从相同的自旋回波信号采集的数据(在这里只是从自旋回波信号S2中)被排列在Kp轴靠近零点处(负侧和正侧)，Kp轴零点处信号强度的差值不大。因此，通过在一个脉冲序列中产生12个回波信号可以在k空间内填充数量增加的行以在确保上述优点的同时快速成像。
如图17C所示，产生次序位置相同的回波信号可以放置在第一梯度回波组SGE1、自旋回波组SSE和第二梯度回波组SGE2的每一个的中间位置。在本实例中，梯度回波信号S1、自旋回波信号S2和梯度回波信号S3放置在各组的中间位置。该排列中信号强度的变化曲线包括三个“波浪”。这样的“波浪”在两维傅里叶变换时也会引起使图像模糊的假象，因而比较好是使其减小。在按照本发明的MR成像装置中，如图17A所示，“波浪”减少为两个，从而与图17C的排列相比抑制了使图像模糊假象。
第二实施例
接着将简要描述图18所示产生15个回波信号的情形。通过在每个脉冲间隔内5次切换读取梯度场脉冲Gr以在每个脉冲间隔内产生5个回波信号实现了这一点情形。
装置与前面实施例的结构相同。在图18所示的脉冲序列中，脉冲RF(图18A)和脉冲Gs(图18B)与图4所示脉冲序列相同。这些脉冲将不再描述。作为基本排列，只描述参考自旋回波信号在自旋回波组中次序为“第一”的情形。接着，将描述位移基本排列以使参考自旋回波信号在自旋回波组内次序为“最后”。
<自旋回波组内“第一”次序>
(基本排列)
如图18C所示，在180°脉冲101与102之间的间隔内读取梯度场脉冲Gr的极性被切换5次(121a-121e)，在180°脉冲102与103之间极性被切换5次(122a-122e)，并且在180°脉冲103之后被切换5次(123a-123e)。因此，回波信号S1-S5、回波信号S6-S10和回波信号S11-S15在各个脉冲间隔内产生(图18E)。
产生次序位置相同的回波信号S1(GE1)、S6(GE5)和S11(GE9)被称为第一梯度回波组SGE1。回波信号S2(GE2)、S7(GE6)和S12(GE10)被称为第二梯度回波组SGE2。回波信号S4(GE3)、S9(GE7)和S14(GE11)被称为第三梯度回波组SGE3。回波信号S5(GE4)、S10(GE8)和S15(GE12)被称为第四梯度回波组SGE1。例如，施加于这些回波信号的相位编码梯度场脉冲Gp如图18D和19A所示变化。
借助图19A将描述特殊的相位编码程序。对于自旋回波组SSE，如同在第一实施例的基本排列中的那样，积分相位编码量的绝对值在自旋回波组内的次序依次增加(图19A中双点短划线c1和c2)。对于相对于自旋回波信号产生时刻的梯度回波信号时间间隔相等的第二梯度回波组SGE2和第三梯度回波组SGE3中的每一个来说，积分相位编码量的绝对值按在自旋回波组内的次序依次减少(图19A中双点短划线b1和b2或者d1和d2)。对于梯度回波信号时间间隔长于第二梯度回波组SGE2和第三梯度回波组SGE3的第一梯度回波组SGE1和第四梯度回波组SGE4来说，积分相位编码量的绝对值变化的方向是相反的。即积分相位编码量在每个梯度回波组内的次序依次增加(图19A中双点短划线a1和a2或者e1和e2)。
因此，如同19B所示，把在自旋回波组中次序为最先的参考自旋回波信号S3(SE1)放置在自旋回波组SSE的中部。图20示出了这种排列中的信号强度。如同在第一实施例中的基本排列一样，在自旋回波组SSE与第二梯度回波组SGE2和位于相对侧的第三梯度回波组SGE3中每一个之间的边界处的信号强度的差异减小。
<自旋回波组内次序为“最后”>
接着描述基于上述排列的情形，其中通过指定设备25输入自旋回波组内的次序为“最后”的，即自旋回波信号S13(SE3)。
如图21A所示，在自旋回波组SSE上部位置的打阴影线的自旋回波信号S13(SE3)向下位移n行。如图21B和21C所示，自旋回波组SSE的位移与第一实施例的相同，所以不再描述。
对于梯度回波组的情形，相对自旋回波信号S3(SE1)、S8(SE2)和S13(SE3)产生时刻的时间间隔相同的组构成一对以用作位移。即第一梯度回波组SGE1和第四梯度回波组SGE4构成一对梯度回波组。第二梯度回波组SGE2和第三梯度回波组SGE3构成另一对梯度回波组。位移只在每对梯度回波组内进行。
如图22A和22B所示，第一梯度回波组SGE1和第四梯度回波组SGE4对沿自旋回波组SSE位移方向位移双倍的n行，即2n行(m行)。在施加了对应于第四梯度回波组SGE4的最大积分量max5的新的相位编码之后依次排列小于第一梯度回波组SGE1最小积分量min1的梯度回波信号S11(GE9)，S6(GE5)和S1(GE1)(图22B)。在施加了对应于第一梯度回波组SGE1的最大积分量max1的新的相位编码之后依次排列小于第四梯度回波组SGE4的最小积分量min5的梯度回波信号S5(GE4)，S10(GE8)和S15GE12)(图22C和22D)。
如图23A和23B所示，第二梯度回波组SGE2和第三梯度回波组SGE3对向下位移m行。在施加了对应于第四梯度回波组SGE3的最大积分量max4的新的相位编码之后依次排列小于第二梯度回波组SGE2最小积分量min2的梯度回波信号S2(GE2)，S7(GE6)和S12(GE10)(图23B)。在施加了对应于第二梯度回波组SGE2的最大积分量max2的新的相位编码之后依次排列小于第三梯度回波组SGE3最小积分量min4的梯度回波信号S14(GE11)，S9(GE7)和S4GE3)(图23C和23D)。
图24A示出了由上述位移得出的k空间回波信号的排列。例如图24B示出了特殊的相位编码程序。信号强度呈现图25所示的曲线。如同在基本排列中的那样(图20)，在自旋回波组SSE与第二梯度回波组SGE2和位于相对侧的第三梯度回波组SGE3中每一个之间的边界处的信号强度的差值减小。因此如同在第一实施例中的那样，在抑制使图像模糊的假象的同时，通过改变与自旋回波组内次序有关的数值可以调整对比度。
在本实施例中，如同在第一实施例中的那样，通过由指定设备25输入自旋回波信号S8(SE2)作为与自旋回波组内次序有关的数值可以获得具有与回波时间对应的中间对比度的T2加权图像。
在上述每个实施例中，在RF脉冲100激发之后施加的三个重聚焦RF脉冲101-103，并且在脉冲的每个间隔内读取梯度场脉冲Gr的极性切换3或5次以产生9个或15个回波信号。本发明并不局限于上述数量的重聚焦RF脉冲。例如，可以施加两个重聚焦RF脉冲以产生总共6个回波信号，或者可以施加另外的重聚焦信号以产生更多的回波信号。要产生的信号数量由考虑多个条件(如所需的重建图像和成像速度)决定。
本发明可以以其它特定的方式实施而不偏离其精神或者本质，因此本发明的范围由所附权利要求而非前面的说明书限定。