本发明是关于一种方法，用于确定一个物体中的某区域中的核磁共振分布，该物体位于一个稳定的、均匀的磁场之中，本方法包括下列步骤：

A）激发一个射频电磁脉冲，以使物体中的核磁化产生一个进动运动，这样激发了一个共振信号;

B）经过一个准备周期以后，在一个或者数个测量周期内激发一个交变的、周期性的梯度磁场，上述测量周期被分为若干个采样间隔，以便对共振信号进行若干次采样;

C）经过一个等待周期，重复A）和B）项，如此进行数次，准备周期的持续时间和（或）在准备周期内对至少一个施加在此准备周期的梯度磁场的积分，每次各不相同，以取得一组信号采样值，经过信号变换，就可以确定核磁化分布的一个象，

本发明也是关于一种设备，用来确定一个物体的某区域中的核磁共振分布，设备包括：

A）产生稳定的、均匀的磁场的装置;

B）产生射频电磁辐射的装置;

C）产生梯度磁场的装置;

D）产生交变的、周期性的梯度磁场的装置;

E）采样装置，用于对共振信号进行采样，在有D）段所规定的装置激发的交变的、周期性的梯度磁场的情况下，用A）和B）段规定的装置;

F）信号处理装置，用来处理信号采样值，以便得到核磁共振分布;

G）控制装置，用来控制至少B）到F）段所规定的装置，以便产生、调节和采样若干共振信号并进行采样信号处理。

这样的一个方法和装置见于荷兰专利申请82.-03519.在其测量周期之内，激发一个周期性的交变梯度磁场，它的周期等于采样间隔，在每个采样间隔内至少取一个附加的采样。

如上述荷兰专利申请NL-A-82.03519所述，交变梯度磁场的应用和取附加的采样保证了，在采样一个共振信号（FID-自由感应衰减或自旋回波信号）以后，（二维）象频率矩阵的至少二行被充满。这样，当取一（二，三）个附加的信号采样时，测量周期的持续时间分别减少到一半（三分之一，四分之一）。因为共振信号的持续时间只有几十毫秒，取128或者256个采样值（在象频率矩阵的一行中）将要求一个采样间隔为100μs数量级，这就意味着附加梯度磁场的频率必须达10KHz。这个对于交变梯度磁场来说比较高的频率，限制了象频率矩阵的最大行数，此象频率矩阵是由采样一个共振信号所填充的。采样一个共振信号所填充的二行之间的最大间距△K的量为

其中，1/2tm为周期性交变磁场的周期的前二分之一，γ为旋磁率，G（l）是该交变梯度磁场。最大间距△K决定了，由采样一个共振信号所填充的象频率矩阵的最大行数，并与所施加的交变磁场的幅值成比例。该交变磁场的幅值并不能随意增大，因为此交变磁场的变化率（dG/dt）必须保持在一定的安全界限之内。这个变化率与附加的梯度磁场的幅值和频率之积成比例。因为频率本身是较高的（10KHz），一个最大允许幅值将很快达到。

也要注意到，激发梯度线圈所需能量与磁场频率成比例上升，当加在梯度线圈上的能量增加时，产生主磁场的磁体的磁铁性部件中的涡流也要增加，而这是我们所不希望的。第一点意味着较贵的（放大器）设备是需要的，这也是一个缺点。

本发明的目标是提供一种方法和设备，它并不需要激发较高频率的交变的周期性的梯度磁场，而且，与现有的方法与设备相比，它形成一个象的时间一样或者（显著地缩短，象的分辨率）至少相等。

本发明的进一步目标是提供一种方法和设备，用来消除或者大大减少由均匀磁场的不均匀性、局部磁化率变化和受约束的核子的共振频率的“化学偏移”（δ）引起的核磁化分布象的缺陷。

为了达到此目标，依据本发明的一个方法的特点是，采样间隔比交变的周期性的梯度磁场的周期至少短两倍，而后者最大是与测量周期相等。依据本发明的方法利用一个交变的周期性的梯度磁场，其频率较低（100Hz数量级），所以其幅值可以较高。因为周期也较长，积分

可以达到如此高，以致于在象频率矩阵中可以达到最大象频率（例如Kymax）。在有交变的周期性的梯度磁场的情况下，存在第二个（定常）梯度磁场（Gx），信号采样将位于，在象频率O和Kymax之间（或者在-Kymax和+Kymax之间）作低频振荡的一条曲线上，（例如4到16次），象频Kx从最小值（例如，-Kxmax）增加到最大值（例如，+Kxmax）。实际上，象频率矩阵的若干斜行或曲行（4到16行）就这样被充满了。

依据本发明的方法的一个优选型为，使物体的某个区域处于一个稳定的均匀的磁场之中，包括下列步骤：

A）激发一个射频电磁脉冲，以使物体中的核磁化产生一个进动运动，这样就激励了一个共振信号;

B）经过一个准备周期以后，在一个测量周期或数个测量周期内激励一个交变的周期性的梯度磁场，上述测量周期被分为若干个采样间隔，以便对共振信号进行若干次采样;

C）经过一个等待周期，重复A）和B）项，如此进行多次，准备周期的持续时间各不相同，以便取得一组信号采样值，经过信号变换，就确定了一个核磁化的象，其特点是采样间隔比交变的周期性的梯度磁场的周期至少短两倍，而后者最大是与测量周期相等，交变的周期性的梯度磁场的起始时刻对准准备周期的结束时刻，测量周期（一个或数个）每次都在射频电磁脉冲之后的同一个时刻开始，在持续的各测量周期的开始时刻，交变的周期性的梯度磁场的相位总是不相同的，因准备周期的持续时间各不相同。

依据本发明的方法的该优选型的优点是，与象频Kx相关的所有的信号采样，都是在射频电磁脉冲（激发的脉冲或180°回波脉冲）之后的同一时刻进行的，这就意味着这些信号采样值受同样的影响，例如，自旋-自旋张弛（T2-周期），磁场的不均匀性等等影响，而且其影响直接取决于象频率Kx的值。结果是使象具有较少的缺陷，如由于T2时间的影响、静态主磁场的不均匀性造成的重象和模糊。

将会看到，核磁化M的进动频率经常用公式ω＝γ·B来定义，式中γ为旋磁率，B为磁场强度。如果认为核是自由的，那么旋磁率只取决于核的类型。通常并不认为核是自由的。因为它们受核周围的约缚电子的影响。这是显然的，所谓化学偏移，即受约束的核并不按照ω＝γ·B谐振，而是按照ω′＝γ·B·（1-σ）谐振，角频率以及偏移△ω＝ω-ω′＝γ·B·σ都与磁场强度B成比例。σ的值通常很小（10-6数量级）。如果磁场强度B值足够高（例如，1.5T），此化学偏移可以引起一个物体中的质子密度的象的缺陷。在磁场强度为1.5T的情况下，对脂肪中的质子相对于水中的质子，此偏移△ω可达200Hz（σ≈3.5×10-6）。以下将论述由化学偏移引起的象缺陷。一个物体的象是由象元矩阵所组成的。考虑象元的一行，它沿梯度磁场的梯度方向伸展，带宽△ωy＝γ·Gy△y可由下述因素确定，象元的宽度（例如，△y）和梯度磁场的强度，Gy是梯度磁场的梯度强度。当一个象元的带宽△ωy小于由一个物体中的给定区域的脂肪的化学偏移形成的偏差△ω脂肪中的质子密度将显象在象元中，它与物体中同样区域中水的质子密度是不同的，这样就引起了上述象缺陷。增强梯度磁场的强度，可以避免这种缺陷，但是会降低信号噪声比，后者是我们所不希望的。

稳定磁场的不均匀性也可能引起象缺陷，它实际上是真实象的畸变。此外，磁化率差异也会引起“真实”的象的变形。该差异可在局部达到很高的值（高达9×10-6，即9ppm，可与σ≈3.5×10-6相比较之）。如果所施加的梯度磁场并不比由不均匀性及磁化率差异引起的局部梯度强得多时，将发生上述的象畸变，它使得象的一部分重叠到另一部分上。局部强度也受到影响，因为在变形的（偏移的）部分，其象强度被保留（实际上叠加到象的另一部分上了）。这种情况在医用象中造成器官等值线的强度的增高和降低，可能引起不正确地解释（脂肪）层集中在不应集中的地方！）。选择很强的梯度磁场，上述不均匀性及磁化率差异的影响可以（部分地）被消除，然而，此法的缺点是，所接收的核自旋共振信号频带很宽，使得信号噪声比变差。

为了得到不受化学偏移、稳定的（主）磁场的不均匀性和局部磁化率差异影响的核磁共振分布的象，依据本发明的方法的一个类型的特点是，在测量周期中只施加交变的梯度磁场，以使对采样得到的信号进行变换以后，每个象元得到一个频谱，在其中核自旋（不论受或不受约束）的强度可以被区分出来，然后，通过对每个象元，从对应象元相关的频谱中选择指定类型的核自旋的强度，可组成某给定的类型的核自旋的磁化分布象。这样得到的核磁共振分布象（基本上）不含上述缺陷的，其原因如下所述。化学偏移在频谱中引起强度尖峰，它们总是彼此等距分布的，所以它们是可以辨认的。磁场不均匀性和局部磁化率差异引起局部场强变化，因而引起频谱中上述强度尖峰的频率偏移。当对每个象元测得一个足够宽的频谱，从这个频谱中选取可以辨认的强度尖峰，频率偏移可以被抵消。例如，为了确定质子密度分布，现在可以组成“自由质子”（水）、“受约束质子”（脂肪）和“全部质子”（水+脂肪）的一个无畸变的象，在后一种情况下，通过加入每个象元频谱的“水”和“脂肪”强度尖峰来实现的。

依据本发明的设备的特点是：控制装置包括计算机，用来产生控制信号，并把控制信号加到激励交变的梯度磁场的装置上，所产生的交变的梯度磁场的周期至少为采样间隔的3倍，此周期最大是与测量周期相等，在测量周期中共振信号被采样。

依据本发明的一种优选具体设备的特点是，其中有可编程序计算机，在接续的测量循环中，调整不同的准备周期，为交变的梯度磁场提供起始脉冲，以保证此脉冲与准备周期的结束时刻一致，为采样提供起始脉冲，此脉冲每次都在准备周期开始以后的同样时刻出现。

依据本发明的一个进一步的具体设备，产生不受化学偏移、稳定磁场的不均匀性或者局部磁化率差异影响的核磁化的象。该设备的特点是，数据处理装置包括存贮装置，用来存贮由采样信号值构成的每个象元的频谱，存贮被确定的核磁化的象，也包括选择装置，用来从各个频谱中选择有关象元的亮度值。

以下将参照图对依据本发明的各具体设备作详细说明;文中有下列图：

图1.实现本发明的方法的装置的线圈系统的线圈配置图;

图2.实现本发明的方法的设备的方框图;

图3a.和3b.图示了本发明的方法之一种简单的类型;

图4a.和4b.图示了本发明的方法之优选类型;

图5a、5b和5c.图示了本发明的方法之进一步的类型的时间图;

图6.实现本发明的设备的一部分;

图7.本发明的方法的一个进一步的类型;

图8.在象频率平面中测量点的偏移;

图9a和9b.一类型交变的梯度磁场和在象频率矩阵中相关的测量点。

图1，显示了线圈系统10，它是设备15的一部分，此设备用于测定一个物体中某区域的核磁共振分布，物体为20。这个区域的厚度为△z，并处于X-Y-Z座标系的X-Y平面，如图所示。座标系的Y轴与图面垂次。线圈系统10激励一个均匀的、稳定的磁场B0，其磁场方向平行于Z轴，三个梯度磁场Gx、Gy和Gz的方向都与Z轴平行，但其梯度方向分别平行于X、Y和Z轴，还有一个射频电磁场。为了实现这个目标，线圈系统10包括一组主线圈，用来激励稳定的均匀的磁场B0。主线圈可以被安置于，例如球2的表面处，其球心位于所示X、Y、Z座标系的原点0。主线圈1的轴与Z轴相一致。

线圈系统10还包括四个线圈3a、3b，用来激励梯度磁场Gz。为达到这个目的，第1组线圈3a与第2组线圈3b的激励电流方向相反，这点在图中用符号⊙和⊕来表示。图中，⊙表示电流进入线圈3的相应部分，⊕表示电流离开该线圈的相应部位。

线圈系统10还包括4个矩形线圈5（图中只画出两个），或者4个其它线圈，例如“戈利线圈”，用来激励梯度磁场Gy。为了产生梯度磁场Gx，用了四个线圈7，此线圈与线圈5形状相同，但相对线圈5绕Z轴旋转90°。图1中还示出线圈11，用来激发和检测射频电磁场。

图2.表示设备15，它用于实现本发明的方法。该设备15包括线圈1，3，5，7和11，这些线圈已经被参照图1说明过了，还有电流发生器17，19，21和23，分别用于激励线圈1，3，5和7，还有射频信号发生器25，用来激励线圈11。设备15还包括一个高频信号检测器27、一个解调器28、一个采样线路29、数据处理装置例如一个模数转换器31、一个存贮器33、一个动算线路35用来进行傅利叶变换、一个用来控制采样时刻的控制单元37、一个显示设备43和中心控制装置45，它们的作用及其相互关系以下将详细地论述。

上述设备15用于确定物体20中一个区域的核磁共振分布，如下所述。

其方法包括快速重复测量循环，测量循环本身又可分为几步。在测量循环中，物体中的一部核自旋受激共振。为了核自旋的共振激励，中心控制单元45接通电流发生器17，以便使线圈1受激励，并在所希望的若干测量循环之内保持受激励状态。这样就产生了一个稳定的均匀的磁场B0。然后，将射频发生器25接通很短的时间，以便线圈11激发一个射频电磁场。物体20中的核自旋，可以被所施加的磁场激励，受激状态的核磁化相对于均匀磁场B0成一个给定的角度，例如90°（90°射频脉冲）。核自旋受激励的部位，除其它因素外，取决于磁场B0的强度、所施加的任何梯度磁场和射频电磁场频率ω，因为必须满足公式ω＝γ·B0（1），其中γ为旋磁率（对于自由质子，例如水质子，γ/2·π＝42.576MHz/T）。激励一段时间以后，中心控制装置关断射频发生器25。共振激励总是在每个测量循环的开始时刻进行。对于某些运行方法，射率脉冲也在测量循环中产生。这样的脉冲，例如，是一系列180°射率脉冲。这后一种方法称作“自旋回波”法。文献《核磁共振在医学上的应用》对自旋回波有所描述，该文作者是1.L.Pykett，发表于《科学的美国人》杂志1982年5月号。

在下一步骤中信号采样是被控制的。为此目的，要加入梯度磁场，它们是在中心控制装置的控制下由发生器19、21和23分别激励的。检测共振信号（称为自由感应衰减信号），要接通射频检测器27、解调器28、采样线路29、数-模转换器31和控制单元37。由射频激励脉冲引起的核磁化相对于磁场B0的方向进动，结果产生了FID（自由感应衰减）信号。这些核磁化在检测线圈中引起感应电压，其幅值就是核磁化的量度。

从采样线路29得到的模拟的FID信号采样值被转换器31变为数字量，并存入存贮器33中。在一个测量循环中，最后一次采样进行完毕以后，中心控制装置45关断发生器19、21和23、采样线路29、控制单元37和模-数转换器31。

采样得到的FID（自由感应衰减）信号被存入并保持在存贮器33中。接着，进行下一个测量循环，在此循环中FID信号被激发、采样并存入存贮器33中。测得了足够数量的FID信号以后，经过一种信号变换（例如，一种二维或者三维傅利叶变换，取决于各梯度磁场的使用，在它们的作用下FID信号被激发、被采样），可以得到一个二维或者三维的核磁化分布的象。

图3a是本发明的一个测量循环的例子，将参照图2所示的设备15加以说明。产生稳定的、均匀的磁场B0的主线圈1被接通以后，射率线圈11激发一个90°脉冲P1。在应用自旋回波技术的情况下，产生的共振信号F1是允许衰减的，经过一段时间tv1，射频线圈11激发一个180°脉冲。在时间tv1的一段内激励梯度磁场Gx和Gy（用曲线G1和G3表示），其原因在下文中说明。经过与tv1相等的时间tv2，由180°脉冲P2产生的共振信号将达到峰值。所谓自旋回波技术（180°脉冲P2）的应用，防止了出现，由于核自旋产生的共振信号的相位误差，此相位误差是稳定磁场B0的不均匀性引起的。在以G2表示的恒定梯度磁场Gx存在的情况下，每经一个采样间隔tm，回波共振信号就被采样一次。

已知，梯度磁场Gx中某点x处的磁化的相角由下式确定，

这样，象频率Kx可被定义为：

这样，每经过一个采样间隔tm，信号被采样一次，它是与不同的象频率Kx相联系的。接续的二象频率有象频率差，

将明显地看到，当施加梯度磁场一段时间，得到的信号采样值与象频率对（Kx，Ky）相关。在没有梯度磁场Gy的情况下，所得到的信号采样值与象频率（Kx，0）有关。可以证明，当取了一组信号采样值，它与象频率对Kx，Ky的矩阵相关。通过二维傅利叶变换，从这组信号采样值中可以确定X-Y平面内的磁化分布，｜Kxm｜和｜Kym｜出现在矩阵中的最高象频率，象频率范围是-Kxm到+Kxm与-Kym到+Kym。这样，为确定核磁共振分布，需要对应象频率-Kxm到+Kxm与-Kym到+Kym采样信号。象频率Ky由下式给出，

Ky＝γ·∫tGy（τ）dτ

因为在测量周期中（T）有一个周期性的、交变的磁场Gy，所以象频率Ky将在极小值与极大值之间振荡。适当地选择梯度磁场Gy的幅值G4和周期Ty，以使极小值等于-Kym，极大值等于+Kym。在准备周期Tv1中，在一个暂短的时间内施加二梯度磁场Gx和Gy，例如取这样的方式，在第一个测量循环中

结果是，在准备周期Tv1以后的测量周期TM中，第一次信号采样是与象频率对（-Kxm，Kym）相对应的，因为180°脉冲改变了迄今作用到的梯度磁场的影响。在测量周期中，有交变Gy梯度磁场G4，也有常值Gx梯度磁场G2。象频率Ky将在-Kym和+Kym之间振荡，而象频率Kx将从-Kxm上升到+Kxm。其结果是，在测量周期TM中，所有的信号采样点都将处在锯齿形线1上，此线从（-Kxm，-Kym）点开始，延伸过整个象频率矩阵，结束于（Kxm，-Kym）点。为了简明，交变Gy梯度磁场G4的半周期（1/2ty）仅被分为8个采样间隔（8tm）。实际上，半周期（1/2ty）被分为，例如128，256或者512个采样间隔。这样，在测量周期Tm中，象频率矩阵的10“行”被信号采样值所充满，如图3b中，以符号“0”部分地标志出那样。

为了以规划的模式填充象频率矩阵（Kx，Ky）（如果用傅利叶变换法确定核磁共振分布的象，这是很有吸引力的），针对下一个测量周期，在准备周期中施加一个较强的Gy梯度磁场G1′，而Gy梯度磁场G3的强度与持续时间保持不变。如果在180°回波脉冲结果之后，在Gx梯度磁场G2和交变的Gy梯度磁场G4加入之前进行信号采样，它将对应于象频率对（-Kxe，-Kym），其中-Kxe＝-γ·∫${}^{{\mathrm{Q1}}_{}}t$·dt。因而，在施加Gx梯度磁场G2和交变的Gy梯度磁场G4以后，在采样时刻t′s之前引进等待周期，适当选取t′s，以使时刻t′s中的第一次采样相对应于象频率-Kxm。

因而，必须满足下式：

相类似地，

在接续的各测量循环中，通过选择不同的-Kxe值即选择相对应的t′s，对应于象频率对（-Kxm，Kyi）各第一次信号采样就可以被确定，其中Kyi在-Kym到+Kym之间。因而，在Kx，Ky象频率平面中，曲线1就好象移到1′的位置，如图3b所示，信号采样点与前一个测量循环的信号采样点之间的距离是规则的。显然可以看到，整个测量周期TM相对于前一个测量循环的测量周期TM移动了一段时间tx-t′s。显然，实际上，测量周期移动t′s-ts在这里是作为例子给出的，在移动t′s-ts之前将完成很多个测量循环（换句话说，在锯齿形曲线1和1′之间将完成等距地插入多条锯齿状曲线）。将明显地看到，所要求的最大测量周期移动相当于周期ty的一半。当这个1/2ty的测量周期移动已经发生，通过重复以前所有的测量循环，且在准备周期中的Gy梯度磁场G3的幅值以及Gy梯度磁场G4的幅值反相，将实现，在象频矩阵中均匀的信号采样值填充。因而，锯齿状曲线1和1′被安排成“倒置”，就好象它在象频率矩阵中，结果是可实现所希望的以信号采样值均匀地填充象频率矩阵。将注意到，如果没有采取其它步骤，对于每个象频率对（Kx，Ky），信号采样两次，这将导至信号噪声比的改善。关于上述采样图（对于Kx-Ky矩阵的填充图），有各种可供选择的方案，一种可能性是，在测量周期TM或者TM′期满以后，接着停止Gr和Gy梯度磁场工作，可以激发一个180°脉冲，它使核自旋状态相反，所以当Gx梯度磁场和反相的Gy梯度磁场重新开始作用，将跟踪图3b中的一条锯齿状曲线，此曲线是将锯齿状曲线1（或者1′）相对Kx轴旋转180°而得到的。上述做法，只有在交变的Gy梯度磁场加上述几个整数周期时才有效。

图4a和4b表示本发明的方法的一个优选类型的原理。用一个90°的激励脉冲P14，产生一个共振信号F14，此共振信号是随时间衰减的。用一个180°回波脉冲P24，一个回波共振信号被产生和被采样。在90°和180°脉冲P14和P24之间的tv时间内，分别施加Gx和Gy准备梯度磁场G14和G24，为此

Kxm＝γ·∫tvG14·dt和Kym＝γ·∫tvG34·dt

以使象频率矩阵的填充总是在（-Kxm）侧开始，其原因下文中将作出说明。测量周期T总是在180°脉冲以后经过相同的时间ts时刻开始，（或者90°脉冲以及后tv+τs时间），在测量周期中施加一个定常的Gx梯度磁场G24。180°脉冲之后经过τd时间，周期性的Gy交变磁场G44加入（或者90°脉冲之后经过时间τd+tv）。当τd＝τs，第一次信号采样相对应于预定的象频率对（-Kxm，-Kym），见图4b，在测量周期TM中，信号采样相对应的点，部分地以符号“0”标志在锯齿状曲线上，它要覆盖象频率矩阵Kx，Ky，需满足下二条件：

对于下一个测量循环，如果选择一个较短的准备周期＊′D，交变的Gy梯度磁场G44已经对受激核自旋产生影响一定时间了，所以第一次采样发生在测量周期开始的时刻，对应于一个象频率对（-Kxm，K′y），其中-Kym＜K′y≤Kym（见图4b）。信号采样点位于通过点（-Kxm，K′y）的锯齿状曲线1′上，它相对于锯齿状曲线1向Kx轴负方向移动，一些这样的测量点以符“x”标在曲线1′上。通过连续进行若干测量循环，而每次分步递减准备时间τD，Kx-Ky象频率平面可被测量点均匀地充满，经过一种信号变换（在很多情况下是二维傅利叶变换），就可以得到核磁化分布的二维象。注意，需要的最长与最短准备时间τD之差最大为1/2ty（ty是周期性梯度磁场的周期），在图4a和4b中给出的例子中，各第一次采样点对应于象频对（-Kxm，Ky），其中Ky可从-Kym伸展到+Kym，而且此时锯齿状曲线1、1′和1″（见图4b）相对于Ky轴总是形成同样的角度（正角度）。通过对准备周期（tv+τD）中的Gy梯度磁场G34以及随后产生的交变的周期性的Gy梯度磁场G44，引入180°反相，所有的其它锯齿状曲线可以被跟踪，这些曲线复盖象频对（-Kxm，Ky），其中Kym≥Ky＞-Kym，并且总是相对于Ky轴成同样的角度（负角度）。Kx-Ky平面就这样被测量点充满了。

上述方法提供了一个很重要的优点，对应于象频率的Kx所有信号采样都发生在射频脉冲P24以后的同样时刻，而且

因为对每个测量循环tv和τs是相同的，Kx＝γ·G24·t，常数可以选择，可以使其等于，例如Kxm，所以实际上可以说Kx是“时间”，上述方法所获得的优点是，磁场不均匀性、张驰时间T2等等对于，相对于同一象频率Kx的信号采样值的影响是相同的，这就造成了图象的高质量（减少重影和模糊）。

将明显看到，在测量周期TM之后，可以用180°脉冲开始一个新的测量循环，跟着一个准备时间τD，它比前一个测量循环的准备时间（tvt+τD）更短些，在此准备时间τ′D中加Gx和Gy准备梯度磁场G′14和G′34。进而，交变的Gy梯度磁场的半周期可以被分为，例如，11个采样间隔tm（实际上有127，255或者511间隔），所以相对于Ky的12个不同的值进行信号采样，这里-Kym≤Ky≤+Kym。当然，上述例子中对每个测量点（Kx，Ky）两次进行信号采样。即使这导致了信号噪声比的改善，还存在更有效的采样图（以及相应的改变了的梯度磁场），下文中将详细描述。

图5a表明了Gx和Gy梯度场的例子，两者都是如上一样周期性地以Gy交变的。梯度磁场的幅值是Gy梯度磁场幅值的绝对值的若干分之一（1/P）。这就实现了，虽然交变的Gy梯度磁场随时间按正弦变化，而Kx-Ky象频率平面总是被规则的锯齿曲线的直线段所复盖（见图3b）。显然，这对梯形和三角形也适用，如图5b和5c分别所示的Gx和Gy梯交磁场，系数P为常数。在测量周期TM内，象频率矩阵中由锯齿状曲线形成的线段数，由系数P决定。如果P＝10，象频矩阵中的10线（行）被测量点所填充，如图3b线1所示。显然，在依次发生的测量循环中，锯齿线必须彼此相互移动，为此目的，在准备周期中适当的Gx和Gy梯度磁场被加入（例如，对于图5a和5b中的回波脉冲P2）。在有二个时变的梯度磁场的情况下，必须进行采样的时刻（以使测量点的位置彼此相差一个所希望的常值△Ky，例如在象频率矩阵中Ky方向）已经在荷兰专利申请N1-A-82.03519得出。

为了选择和调整设定的测量循环以及相应的时间间隔和（交变的）梯度磁场强度，采用了可编程序计算机。在设备15（见图2）的一个具体型中，中心控制装置包括一台可编程计算机51（VAX11/730），包括输入输出站52和接口装置53（见图6），这样，输出55控制设备15的下列部分：发生器19，21和23用来产生梯度磁场波形、发生器25用来产生90°射频率激励脉冲和180°射频回波脉冲、接收器27、解调器28、采样线路29和模数转换器31。输出55由总线50连接到上述各部分。接口53实际包括了许多并行操作接口：一个波形发生器用来控制各梯度磁场发生器19、21和23、一个接口用来控制射频发生器25、接收器27，解调器28等等。

下文将参照图7描述本发明方法的一种进一步的类型。按照已描述的方法，在-Kxm到+Kym之间所有的象频率都被周期性的交变Gz梯度磁场所复盖。按照以下将要描述的进一步类型，放弃了上述方法，在交变Gy梯度磁场的一个周期内，Ky象频只有一部分被复盖（其原因下文中将说明）。在下面的例子中，假设要得到包括512×512个象元的核磁化分布象。在得到整个核磁化分布象之前，通常希望得到一个“粗”象（例如64×64个象元）。因而，图7所示象频率矩阵（Kx，Ky）被分割为三个区Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ;在Ⅰ区中，所有象频率对（Kx，Ky）都满足条件K-y32≤Ky≤Ky32;在Ⅱ区中，所有象频率对（Kx，Ky）都满足条件Ky33≤Ky≤Ky256;在Ⅱ区中，所有象频率对（Kx，Ky）都满足条件K-y33≤Ky≤K-y256。在第一个测量循环系列中，例如用图3a、3b或者图4a，4b中所示的方法，收集所有位于Ⅰ区的信号采样值。因为在本例中，用于复盖Ⅰ区Ky方向的幅值，仅为复盖从K-y256到+Ky256的所有Ky值所需要的幅值1/4，交变磁场Gy的频率（周期）可能高（低）4倍，所以，测量点完全充满Ⅰ区所需的时间，仅为充满整个Kx，Ky象频率矩阵所需要的时间的1/4。因而，仅仅用再现512×513个象元的象所需测量周期的四分之一，就可以用信号采样值再现64×64个象元的象，该采样值对应于象频率对（Kx，Ky），这里K-x32≤Kx≤Kx32，K-y32≤Ky≤Ky32。在重现64×64个象元的象的过程中（和以后），用所描述过的方法，例如，首先填充Ⅱ区，然后填充Ⅲ区，这只须用准备周期内的Gx和Gy梯度磁场设置初值，也调节交变的Gy梯度磁场的幅值（如果必要，也调节频率）。

通过傅利叶变换，用象频率矩阵（Kx，Ky）中的测量数据重现图象的时候，测量数据必须处于两种系统的线上，第一个系统是必须满足Kx＝常数，另一种系统：Ky＝常数。正如图8所示，许多测量点并不在Kx线上，而是稍有位置偏差。如果偏差△在Ky线上（见Kyn+1线）总是相同，可以对位于Ky线上的测量数据进行1维傅利叶变换，再进行线性相位校正。在这以后，仍然需要对在Kx＝常数线上的值进行1维傅利叶变换（上面所述，在荷兰专利申请NL-A-82.03519中也有说明）。

当采用规则的锯齿线复盖Kx-Ky频率平面时候，有各种方法可用于校正所述在Kx方向偏移。每线Ky＝常数，可以区分两组信号采样值：第一组有向左的偏移△′，第二组有向右的偏移△。通过傅利叶变换和相位校正可以分别校正两组中的任一组。

已经讲过，在用一个交变的周期性的梯度磁场规则地（均匀地）填充Kx，Ky象频率矩阵的过程中，在接续的测量周期中，每经过一个（定长的）采样间隔就采样一次，对每个象频率对（Kx，Ky）就可以得到两次采样。这种双采样使信号噪声比得到改善，但实际上采样频率高二倍。可采取一个措施，设n为整数，△Ky为两相邻Ky线之间的频率差，在象频率Ky上升段（见图8中的箭头01和02），在与2·n·△Ky相对应的点采样，在象频率Ky下降段（见图8中的箭头n1和n2），在与（2·n+1）·△Ky的点采样。

另一个措施是调交变的梯度磁场的幅值的形状。这样的幅值的一个例子如图9a所示。交变的梯度磁场的每个半周期结束时，都带一个幅值等于零的“后沿”。这个后沿的持续时间精确地等于采样间隔的一半，在这种情况下，采样间隔可以是，对照图3a，3b和4a，4b描述过的方法所使用的采样间隔的2倍。交变的梯度磁场的半周期最好是这个长采样间隔的（m+1/2）或者m倍，以便用给定的幅值形状来达到最高象频率，并且负走向线n1上的采样点，刚好位于正走向线01上的采样点之间（就象频率Ky而论），如图9b所示。此建议方法能够非常均匀地填充象频率平面Kx-Ky。

虽然上面的各例子可能产生了，本发明只是关于确定核自旋密度分布，但是本发明也可以很好地用于确定T1张驰时间分布、T2张驰时间分布、流速分布和位置相关的频谱。在后一种情况下，例如在测量周期中没有（定常）梯度磁场（见图3a和4a），只是在准备周期中“调整”象频率Kx。然而，例如也可能（见图3a和4a），移动第一次采样时刻，以使对应于一个频率对（Kx，Ky），发生许多次与时间相关的采样。

也将注意到，与上述方法相一致的频谱测量的描述可以被用于确定核自旋密度分布，象中无化学偏移（8），主磁场的稳定不理想和局部磁化率差异等因素造成的磁场不均匀性所引起的缺陷。参照图3a，3b，将对上述说法进行详细说明。

已经参照图3a和3b描述过，为了填充整个Kx，Ky矩阵，测量循环要重复许多次（从4到16次），对于激发回波脉冲P2二个梯度磁场Gx和Gy的时刻每次是不同的（梯度磁场的型G2和G4都相对外P2移动了）。不是二维矩阵（Kx，Ky），而是三维矩阵（Kx，Ky，t）被填充。对于每个Kx-Ky频率对就可以得到若干（从4到16）个与时间相关的测量值。经过一种三维傅利叶变换，就可以得到值的一个三维矩阵（x，y，ω），因而对每个象元就可确定一个（小的）频谱（从4到16个值）。从每个象元的频谱中，可以选择一种相对相关象元的给定类型核的强度（即在脂肪中受化学约束的质子或不受约束的质子，因而可以确定一种核自旋密度分布，它不受化学偏移的影响。为了确定质子密度分布，原则上只需要知道仅有两个强度值的频谱（水中或者脂肪中的质子的质子强度）。然而，稳定磁场的不均匀性引起频谱中的上述二强度值的频率移动（两个值彼此之间的频率差保持不变，因为在频谱中它取决于δ）。通过对每个象元确定足够宽频谱，使得其中由化学偏移造成的频率差以及磁场不均匀性造成的频率移动可以被“看到”，通过选择所希望类型的核自旋（即水中的质子或者脂肪中的质子）的强度值，在上述频谱中，对于相应象元就可以确定一个正确的强度值。

也可以避免，在测量周期T中加入Gx梯度磁场G2，因而在准备周期中象频率Kx是被调节的。在测量周期T中的采样值是Ky和t的函数（在图3b中用t代替Kx），且都对应于相同的Kx值。类似地，一个三维矩阵（Kx，Ky，t）可以被填充，且具有上述优点。