CN104204839A - 使用apt对比增强和多回波时间采样的mr成像 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对放置在MR设备的检查体积内的主磁场B0中的身体(10)的至少部分进行CEST或APT MR成像的方法。本发明的方法包括以下步骤：a)使所述身体(10)的所述部分经受具有饱和频率偏移的饱和RF脉冲；b)使所述身体(10)的所述部分经受包括至少一个激励/重新聚焦RF脉冲和切换的磁场梯度的成像序列，其中，MR信号从所述身体(10)的所述部分被采集为自旋回波信号；c)将步骤a)和b)重复两次或更多次，其中，所述成像序列中的所述饱和频率偏移和/或回波时移被改变，使得在所述重复中的两次或更多次中应用饱和频率偏移和回波时移的不同组合；d)根据所采集的MR信号重建MR图像和/或B0场均匀性校正的APT/CEST图像。而且，本发明涉及用于执行本发明的方法的MR设备(1)和在MR设备上运行的计算机程序。

Description

使用APT对比增强和多回波时间采样的MR成像
技术领域
本发明涉及磁共振(MR)成像领域。本发明涉及对放置在MR设备的检查体积内的主磁场B0中的身体的至少部分的MR成像的方法。本发明还涉及MR设备和用于MR设备的计算机程序。
采用磁场与核自旋之间的相互作用以便形成二维或三维图像的图像形成MR方法在当今被广泛使用，特别是在医学诊断学领域中使用，这是因为对于对软组织的成像，所述方法在许多方面优于其他成像方法，所述方法不需要电离辐射并且通常不是有创的。
背景技术
根据一般的MR方法，将待检查的患者的身体布置在强的均匀的磁场B0中，磁场B0的方向同时定义测量所基于的坐标系统的轴(通常是z轴)。磁场依据磁场强度对于个体核自旋产生不同的能量水平，能够通过施加具有定义的频率(所谓Larmor频率或MR频率)的电磁交替场(RF场)来激励(自旋共振)所述磁场。从微观上来看，个体核自旋的分布产生整体磁化，所述整体的磁化可以通过施加具有适当频率的电磁脉冲(RF脉冲)而被偏离平衡态，同时RF脉冲的电磁脉冲垂直于z轴延伸，使得该磁化执行围绕z轴的进动。这种磁化的运动描述了圆锥的表面，该圆锥的孔径角度被称为翻转角。翻转角的大小取决于施加的电磁脉冲的强度和持续时间。在所谓90°脉冲的情况下，自旋从z轴偏离到横向平面(翻转角90°)。经由MR设备的RF线圈布置向患者的身体辐射RF脉冲。RF线圈布置典型地包围其中放置了患者的身体的检查体积。
RF脉冲结束后，磁化弛豫回平衡的原始状态，其中，以第一时间常数T1(自旋晶格弛豫时间或纵向弛豫时间)再次建立沿z方向的磁化，并且沿与z方向垂直的方向的磁化以第二时间常数T2(自旋-自旋弛豫时间或横向弛豫时间)弛豫。能够以沿垂直于z轴的方向测量磁化的变化的方式借助于被布置并定向在MR设备的检查体积内的接收RF线圈来检测磁化的变化。在施加例如90°脉冲之后，横向磁化的衰减伴随着(由局部磁场不均匀性引起的)核自旋从具有相同相位的有序状态向所有相位角被均匀分布的状态的转变(失相)。能够借助于重新聚焦脉冲(例如180°脉冲)来补偿失相。这在接收线圈中产生回波信号(自旋回波)。或者，能够借助于磁场梯度脉冲来补偿失相，这在接收线圈中产生回波信号(梯度回波)。为了实现身体中的空间分辨率，将沿三个主轴延伸的线性磁场梯度重叠在均匀磁场上，得到对于自旋共振频率的线性空间依赖性。在接收线圈中拾取的信号含有具有能够与身体中的不同位置相关联的不同频率的成分。经由接收线圈获得的信号数据与空间频率域对应并且被称为k-空间数据。k-空间数据通常包括利用不同相位编码采集的多条线。通过收集若干样本来将每一条线数字化。借助于傅里叶变换来将k-空间数据的集合转换为MR图像。
在一些医学应用中，MR信号强度与标准MR协议的不同，即不同组织之间的对比可能不足以获得满意的临床信息。在这种情况下应用对比增强技术。用于对比增强和MR检测灵敏度增加的特别有前途的方法是基于“化学交换饱和转移”(CEST)的已知方法，该方法最初由Balaban等(例如见US 6962769 B1)针对外部施加造影剂的应用进行了描述。根据CEST技术，在存在造影剂或具有以与主水共振不同的频率共振的质子库的内生分子时，改变水质子信号或强度来获得图像对比。这是通过有选择地使以与水质子共振不同的频率共振的能交换质子的库的核磁化饱和来实现的。能交换质子能够由外部CEST造影剂(例如DIACEST造影剂、PARACEST造影剂或LIPOCEST造影剂)提供，但是也能够在生物学组织中被找到(即蛋白质和缩氨酸中的内生酰胺质子、葡萄糖中的质子或者如胆碱或肌酸酐的代谢物中的质子)。将与能交换质子的MR频率匹配的频率选择性饱和RF脉冲用于该目的。接着通过与水质子的化学交换来将能交换质子的MR信号的饱和转移到被检查患者身体内的附近水质子的MR信号，由此降低水质子MR信号。具有能交换质子的MR频率的选择性饱和因此引起基于水质子的MR图像中的负对比增加。作为基于外部能交换质子的CEST技术的胺化物质子转移(APT)MR成像在分子水平上实现了对病理过程(如恶性肿瘤组织中增高的蛋白质浓度)的高灵敏度并且具体的检测。因为交换率是ph值相关的，所以APT信号也灵敏地报告例如能够被用来表征缺血性中风中的酸中毒的局部改变的pH水平。APT/CEST MR成像相对于常规MR对比具有若干优势。APT/CEST MR成像实现了比例如分光镜MR/NMR技术灵敏得多的对外部对比的高度具体的检测和分化。能够使用这种高灵敏度(SNR效率)来在临床能经受的检查时间中以与典型的MR成像应用相当的分辨率获得分子对比信息。此外，CEST对比允许通过使用单个分子或具有在多频率CEST MR检查中能够被分别指出的能交换质子的分子的混合来进行多路复用。这对于分子成像是特别有用的，在所述分子成像中可以多个生物标记可以与若干唯一的CEST频率相关联。而且能够借助于频率选择性的预备RF脉冲来随意开启和关闭APT/CEST MR成像中的MR对比。可调对比增强在许多应用中非常地具有优势，例如当对被检查的身体中的病变组织中的造影剂的选择性吸收缓慢时具有优势，或者对于提高在具有高度结构化的基本MR对比的区域中的检测的特异性具有优势。
在常规的APT和CEST MR成像中，通过对根据饱和频率的采集的MR信号的幅度的不对称分析来识别能交换质子到水的饱和转移效应。针对水质子的MR频率来执行这种不对称分析，为了方便起见，将水质子的MR频率分配为0ppm的饱和频率偏移。根据饱和频率偏移的采集的MR信号的幅度的测量结果和不对称分析对主磁场B0的任何不均匀性固有地非常灵敏。这是因为中心频率的小位移(例如相对于水的化学位移的0.1ppm的饱和频率偏移)容易地引起不对称数据的大于10％的变化。该变化导致最终重建的APT/CEST MR图像中的大的伪影。
已经示出了(例如Zhou等，Magnetic Resonance in Medicine，60，842-849，2008)能够在逐个体素的基础上通过在分别采集的B0映射的基础上使不对称数据重新对准中心来在APT/CEST MR成像中校正B0不均匀性。然而，在这种已知的方法中需要额外的B0映射扫描。这导致整体成像时间延长。若干其他已知的用来校正B0不均匀性的方法需要额外的整体扫描时间以获得必要的B0场不均匀性信息(例如WASSR)。而且例如由于患者运动、修正或在场映射与实际APT/CEST采集之间的使用的MR设备的频率漂移，分别执行的用来获得B0不均匀性信息的测量潜在地是不准确或不一致的。因此必须在APT/CEST扫描的邻近时间近似中采集B0映射，并且潜在地需要重复B0映射，例如以便于在一个检查内的多个APT/CEST扫描的情况下确保足够的精确度。因此，考虑到扫描时间效率和精度，对于临床应用已知的技术可能受到严重限制。
APT和CEST MR成像中的另一个问题是在B0不均匀性存在时对来自(例如脂肪饱和RF脉冲的)脂肪自旋的信号分布的鲁棒的消除经常是困难的。然而，残留的脂肪信号分布引起采集的MR信号的幅度的强烈偏置的不对称性，所述采集的MR信号的幅度根据相对于水质子的MR频率接近在-3.4 ppm处的脂肪质子的化学位移的饱和频率偏移。在将要采集诸如肝或乳房之类的具有明显脂肪内容的器官的MR图像的应用中，这是特别要关注的。
J.Keupp和H.Eggers的ISMRM 2010摘要“CEST-Dixon MRI forsensitive and accurate measurement of amide-proton transfer in human 3T”公开了用来采集APT/CEST MRI的多回波T1加权梯度回波序列。该已知方法还采用反复Dixon技术基于多回波梯度回波方法来映射局部场不均匀性。该方法提供在实际APT/CEST采集期间采集的B0场映射，并且因此解决了以上提到的与额外扫描时间和场映射的工作流程/时间以及场表征的精确度相关的问题中的一些问题。
发明内容
从前述中应当容易地意识到，需要改进的MR成像技术。因此本发明的目的是提供一种MR成像方法和一种MR设备，所述MR成像方法和所述MR设备使用具有有效并且精确的固有B0确定的APT/CEST来实现高质量并且高对比噪声比的MR成像，并且实现对源于脂肪信号分布的不利效果的可能的鲁棒的消除。
根据本发明，公开了一种对放置在MR设备的检查体积内的主磁场B0中的身体的至少部分进行MR成像的方法。本发明的方法包括以下步骤：
a)使所述身体的所述部分经受具有饱和频率偏移的饱和RF脉冲；
b)使所述身体的所述部分经受包括至少一个激励RF脉冲和切换的磁场梯度的成像序列，其中，MR信号从所述身体的所述部分被采集为自旋回波信号；
c)将步骤a)和b)重复两次或更多次，其中，所述成像序列中的所述饱和频率偏移和/或回波时移被改变，使得在所述重复中的两次或更多次中应用饱和频率偏移和回波时移的不同组合；
d)根据所采集的MR信号重建MR图像。
根据本发明，使所述身体的所述部分经受饱和RF脉冲，每个所述饱和RF脉冲具有相对于水质子的MR频率的饱和频率偏移。对应于常规的APT/CEST MR成像，以水质子的MR频率(0ppm)周围的不同的饱和频率偏移(例如接近+/-3.5ppm)来辐射饱和RF脉冲。在每个饱和步骤之后，借助于自旋回波型序列来采集MR信号。因为由这种序列类型提供的高SNR效率，所以优选地应用快速自旋回波(FSE)序列或极速自旋回波(TSE)序列。也能够采用如GRASE序列的组合的自旋回波和梯度回波序列。因为在基于梯度回波的MR脉冲序列中由于磁场的局部变化(T2*衰减)对失相的补偿典型地是较不完整的，所以在基于自旋回波的MR技术中实现了更高的信噪比(SNR)。
根据本发明，将饱和频率偏移值和回波时移值的组合保持为有限的。效果是，通过具有选定的偏移值和移动值的组合的成像序列的相互作用影响来稀疏地对被所述偏移值和移动值跨越的平面进行采样。由于分别具有偏移值和移动值的组合的相互作用影响的数量是有限的，所以所述APT/CEST采集的总采集时间能够是有限的。在最优的情况下，根据本发明完全避免了B0场映射的附加时间，同时常规APT/CEST采集(另外需要B0信息)的整体采集时间并不显著增加。作为范例，有效的2D APT采样方案使用7个不同的饱和频率偏移(例如-4、-3.5、-3、+3、+3.5、+4.5ppm和具有或不具有远失谐饱和的一幅图像)。重复饱和与信号采集的步骤，其中，所述成像序列中的所述饱和频率偏移和/或所述回波时移被改变。这能够例如通过改变(一个或多个)RF重新聚焦脉冲的时间并且由此对核磁化的重新聚焦进行位移来实现，和/或通过改变信号采集窗口的时间和相关联的磁场梯度来实现。本发明的必要特征是以不同的重复应用饱和频率偏移和回波时移的不同的选定的组合。选择能够被有效地用来获得具有固有磁场均匀性校正的APT/CEST图像的特定的组合的子集。最终利用所采集的MR信号来重建MR图像，所述MR图像可以是定量APT/CEST图像或APT/CEST加权图像。
已知技术被严格限制于梯度回波型MR序列，所述梯度回波型MR序列排除了对高信噪比有效自旋回波型采集的使用。基于自旋回波的Dixon技术对于APT/CEST不是扫描时间有效的，这是因为所述技术需要具有对于一个或者甚至对于全部饱和频率偏移的不同回波位移的多个完全图像采集。因此，与使用单独的B0映射的技术相似，在常规的自旋回波Dixon方法中所述APT/CEST整体采集时间将显著增加以获得场不均匀性信息。对于(用来提供在z频谱上没有脂肪分隔的一个B0映射的)所述场不均匀性的常规3点自旋回波Dixon重建，必须将所述偏移中的至少一个完全地采集三次。这将需要至少两幅额外的完全图像和30％的扫描时间的增加。(例如基于双回波梯度回波的)单独的B0映射需要大致相同或甚至更多的附加扫描时间。需要利用具有足够的SNR来采集B0映射信息，因此典型地2D通常需要约1分钟的采集时间(并且3D需要更多)。
由于采集MR信号作为具有不同回波时移的自旋回波信号，所以能够借助于多点Dixon技术根据所采集的MR信号来确定所述身体的所述部分内的B0的空间变化。根据所述的本身已知的Dixon技术，将脂肪自旋与水自旋之间的频谱的不同用于分离从含水组织发出的MR信号和从脂肪组织发出的MR信号。在自旋回波Dixon成像中，利用不同的回波时移来重复对k空间的多个采集。最简单的Dixon技术，即两点Dixon技术采集两个完整的k空间数据集，其中，第二采集中的脂肪磁化示出了相对于水磁化的相位差(例如180°＝异相)，以及第一采集中的不同的相位差(例如0°＝同相)。在异相图像和同相图像的情况下，能够通过对复杂MR信号数据的简单的加或减来获得单独并且独特的水图像和脂肪图像。一般地，借助于可以包括反复重建方法的Dixon技术来获得B0场映射、水图像和脂肪图像。因此，也能够借助于单点或多点自旋回波Dixon技术利用根据本发明采集的所述MR信号来确定所述身体的所述部分内的B0的空间变化。本发明的方法因此准许在自旋回波MRI的背景下应用同时用于B0映射以及水/脂肪分离的Dixon方法。本发明的方法以有效的方式将自旋回波Dixon方法整合到APT/CEST MR成像中。
根据本发明的对MR图像的重建可以包括从基于依赖于饱和频率偏移的所采集的MR信号的幅值的不对称分析或其他z频谱分析技术中导出所述身体的所述部分内的胺化物质子的空间分布，其中，所述z频谱分析包括基于借助于所应用的Dixon方法来确定的B0的空间变化的饱和频率偏移校正。本发明的方法因此通过对自旋回波Dixon方法的整合来实现了APT/CEST MR成像中对于B0不均匀性的校正。
而且，根据本发明的对MR图像的重建可以包括根据依赖于饱和频率的所采集的MR信号的幅值的基础上的所述不对称分析或其他z频谱分析技术来导出所述身体的所述部分内的空间pH分布。再者，所述z频谱分析可以包括基于所确定的B0的空间变化的饱和频率偏移校正。
根据本发明，在对步骤a)和b)的不同的重复中以水质子的共振频率周围的正饱和频率偏移和负饱和频率偏移来施加所述饱和RF脉冲。如在常规APT/CEST MR成像中那样，应用水质子的MR频率周围的不同的饱和频率偏移(例如接近+/-3.5ppm)。可以利用同样的饱和频率偏移将步骤a)和b)重复两次或更多次，但是同时在每次重复中应用不同的回波时移。这能够被实施为使得利用任何饱和频率偏移的采集被重复两次或三次，每次利用不同的回波时移。或者，利用不同的饱和频率偏移来将步骤a)和b)重复两次或更多次，并且在所述重复中的两次或更多次中利用不同的回波时移。这意味着在所述重复中所述饱和频率偏移和所述回波时移两者同时变化。将以上两个方案中后面的方案优选地应用于针对水质子的共振频率为正的饱和频率偏移。对于正饱和频率偏移，能够期望水质子的MR信号的幅度由于水质子的直接饱和的不同范围并且由于例如接近+3.5ppm(APT)的相关饱和转移效应而在步骤a)和b)的单次重复之间只轻微地变化，同时期望脂肪质子的MR信号幅度保持恒定。为了确保在利用不同频率偏移和回波位移的重复当中的大约<10％的小幅度变化的状况，需要使至少两次重复的饱和频率偏移位于邻近频率邻近度中(例如离APT0.5ppm)。相比之下，可以将脂肪质子在整体MR信号幅度中的贡献基本调制在与脂肪质子的引起化学位移的频率对应的饱和频率的近似中的负饱和频率偏移处(-3.4ppm)。因此，根据本发明，自旋回波Dixon型B0映射优选地基于利用正饱和频率偏移的MR信号采集。接下来能够例如借助于单点或多点Dixon技术来将所获得的B0映射用于所有饱和频率偏移处的水-脂肪的分离。
能够借助于MR设备来执行目前为止描述的本发明的方法，所述MR设备包括：至少一个主磁线圈，其用于生成检查体积内的均匀稳定的磁场；若干梯度线圈，其用于生成所述检查体积内的沿不同空间方向的切换的磁场梯度；至少一个RF线圈，其用于生成所述检查体积内的RF脉冲和/或用于从位于所述检查体积中的患者的身体接收MR信号；控制单元，其用于控制RF脉冲和切换的磁场梯度的时间连续性；以及重建单元，其用于利用所接收的MR信号来重建MR图像。优选地由所述MR设备的所述控制单元和/或所述重建单元的对应的程序来实施本发明的方法。
能够在当前临床使用中的大多数MR设备中有利地执行本发明的方法。为此，仅需要采用控制所述MR设备以使得其执行以上解释的本发明的方法步骤的计算机程序。所述计算机程序可以存在于数据载体上或存在于数据网络中，从而被下载以被安装在所述MR设备的所述控制单元中。
附图说明
附图公开了本发明的优选的实施例。然而应当理解，附图仅被设计用于图示的目的，并不作为对本发明的限度的定义。在附图中：
图1示出了根据本发明的MR设备；
图2示出了图示根据本发明的用于APT MR成像的饱和频率偏移的方案的示意图；
图3示出了图示根据本发明的APT采集方案的第一实施例的示意图；
图4示出了图示根据本发明的APT采集方案的第二实施例的示意图。
具体实施方式
参考图1示出了MR设备1。该设备包括超导的或常导的主磁体线圈2，使得沿穿过检查体积的z轴创建基本均匀的并且在时间上恒定的主磁场B0。该设备还包括一组(一阶、二阶以及在适用情况下的三阶)匀场线圈2’，其中，出于使检查体积内的B0偏差最小化的目的，经过所述组2’中的独立的匀场线圈的电流是可控的。
磁共振生成和操纵系统施加一系列的RF脉冲和切换的磁场梯度以反转或激励核磁自旋、引起磁共振、重新聚焦磁共振、操纵磁共振，空间地以其他方式编码磁共振、使自旋饱和等，以执行MR成像。
更具体地，梯度脉冲放大器3沿检查体积的x轴、y轴和z轴向全身梯度线圈4、5和6中选定的线圈施加电流脉冲。数字RF频率发送器7经由发送-/接收开关8向身体RF线圈9或一组局部阵列RF线圈11、12、13发送RF脉冲或脉冲包，以将RF脉冲发送到检查体积中。典型的MR成像序列由RF脉冲段的包组成，所述RF脉冲段的包与任何施加的磁场梯度一起实现对核磁共振的选定的操纵。使用RF脉冲来饱和、激励共振、反转磁化、重新聚焦共振或操纵共振并且选择位于检查体积中的身体10的部分。MR信号还由身体RF线圈9来拾取。
为了借助于平行成像来生成身体10的有限区域的MR图像，靠近被选定用于成像的区域放置一组局部阵列RF线圈11、12、13。阵列线圈11、12、13能够被用来接收由身体-线圈RF传输引起的MR信号。
由身体RF线圈9和/或由阵列RF线圈11、12、13来拾取得到的MR信号，并且由优选地包括前置放大器(未示出)的接收器14来解调得到的MR信号。接收器14经由发送-/接收开关8连接到RF线圈9、11、12和13。
主机计算机15控制匀场线圈2’以及梯度脉冲放大器3和发送器7以生成诸如回波平面成像(EPI)、回波体积成像、梯度和自旋回波成像、快速自旋回波成像等的多个MR成像序列中的任何成像序列。对于选定的序列，接收器14在每个RF激励脉冲之后快速连续地接收MR数据线中的单条或多条。数据采集系统16执行对接收的信号的模拟-数字转换并且将每条MR数据线转换成适于进一步处理的数字格式。在现代的MR设备中数据采集系统16是专门用于对原始图像数据的采集的单独的计算机。
最终，由应用傅里叶变换或诸如SENSE或GRAPPA的其他适当重建算法的重建处理器17将数字原始图像数据重建成图像表示。MR图像可以表示穿过患者的平面切片、平行平面切片的阵列、三维体积等。接着将图像存储在图像存储器中，可以访问所述图像存储器以将切片、投影或图像表示的其他部分转换成用于可视化的适当格式，例如可以经由提供合成的MR图像的人类可读显示的视频监视器18来可视化。
根据本发明，在借助于自旋回波序列采集MR信号之前使身体10的部分经受具有不同饱和频率偏移的饱和RF脉冲，其中，所述自旋回波序列优选地是快速自旋回波(FSE)序列或极速自旋回波(TSE)序列或如GRASE(组合的自旋回波和梯度回波序列)的相关脉冲序列。经由身体RF线圈9和/或经由阵列RF线圈11、12、13来辐射饱和RF脉冲，其中，通过经由主机计算机15的对发送器7的适当的控制来设定相对于水质子的MR频率的饱和频率偏移。如图2所示，围绕水质子的MR频率(0ppm)周围+/-3.5ppm来应用不同的饱和频率偏移。由图2中的黑色箭头来指示不同的饱和频率偏移。可以以“偏离共振”的方式，即利用使水质子的MR信号幅度不受影响的非常大的频率偏移或在RF饱和功率关闭的情况下来执行进一步的参考采集，这对于信号归一化(对z频谱不对称性的量化)是有用的。由图2中最左边的黑色箭头对此进行指示。
根据本发明，将MR信号采集步骤重复若干次，其中，自旋回波序列中的饱和频率偏移和回波时移被改变，使得在重复中的两次或更多次中应用饱和频率偏移和回波时移的不同的组合。最终利用采集的MR信号来重建APT/CEST MR图像。这意味着对MR图像的重建包括从基于依赖于饱和频率偏移的采集的MR信号的幅值的不对称分析或相似的z频谱分析技术中导出身体10的部分内的胺化物质子的空间分布。被常规地应用在APT/CEST MR成像中的这种z频谱分析对主磁场B0的任何不均匀性非常灵敏。本发明的方法通过借助于多点Dixon技术根据采集的MR信号确定B0的空间变化来考虑这一点。接着将确定的B0的空间变化用于不对称分析或其他z频谱分析技术中的对应的饱和频率偏移校正。
为了确定B0的空间变化，可以根据本发明来应用两种具体的策略。在图3和图4的示意图中图示了这些策略。
在图3和图4中由SAT-3、SAT-2、SAT-1、SAT0、SAT+1、SAT+2和SAT+3来指示饱和步骤。其中SAT-1、SAT-2和SAT-3与负饱和频率偏移对应，而SAT+1、SAT+2和SAT+3与正饱和频率偏移对应。SAT0与参考测量对应，如以上提到的，在所述参考测量中应用偏离共振频率偏移。ACQ1、ACQ2、ACQ3和ACQ4分别指示使用不同的回波时移(TE1、TE2、TE3、TE4)的MR信号采集步骤。
在图3所示的实施例中，将利用任何饱和频率偏移SAT-3、SAT-2、SAT-1、SAT0、SAT+1、SAT+2和SAT+3的采集重复三次，每一次利用不同的回波时移(由ACQ1、ACQ2和ACQ3指示)。这导致总数为21次重复。优选地对于每个饱和频率偏移分别执行B0映射。
在图4所示的又一实施例中，只将利用不同饱和频率偏移SAT-3、SAT-2、SAT-1、SAT0、SAT+1、SAT+2和SAT+3的采集执行一次，但是利用不同的回波时移(由ACQ1、ACQ2、ACQ3和ACQ4指示)(回波时间TE1、TE2、TE3、TE4)。ACQ0指示不利用回波时移(回波时间TE0)的采集。根据本发明应用多点(反复)Dixon技术来从这些组合了来自不同的饱和频率偏移的数据的采集中导出B0映射。在图4a中，与饱和频率偏移SAT+1、SAT+2和SAT+3一起应用三个不同的回波时移(由ACQ1、ACQ2、ACQ3指示)。从这些采集中导出B0映射。在利用SAT-3、SAT-2、SAT-1和SAT0的采集中不应用回波时移。将B0映射应用于对这些采集的校正。在图4b中，还与SAT-3、SAT-2、SAT-1一起应用不同的回波时移。对于SAT0不应用回波时移。在图4c中，与饱和频率偏移SAT+1、SAT+2、SAT+3一起应用(适用于3点Dixon B0映射的)三个不同的回波时移，而与饱和频率偏移SAT0、SAT-1、SAT-2和SAT-3一起应用适用于水/脂肪分离的单个回波时移(由ACQ4指示)。在图4d中，对于SAT-3、SAT-2、SAT-1和SAT+1、SAT+2、SAT+3不应用回波时移，而(为了B0映射)与SAT0一起应用三个不同的回波时移。
如以上提到的，对于位于研究的能交换质子库的化学位移的邻近频谱近似中的正饱和频率偏移(例如对于APT是+3.5ppm)，期望水质子的MR信号幅度在源于水质子的直接饱和的不同范围的独立的采集与源于相关饱和转移效应的独立的采集之间微小地改变(<10％)。出于B0映射的目的，可以以不同的方式解决作为结果的信号变化。一个选项是简单地忽略这种小信号变化。在实际中，尤其与特别定位的饱和频率偏移组合时，能够使用该选项，但是该选项可以潜在地导致确定的B0映射的精确度略微降低。另一个选项是通过选择适当的回波时移来使信号变化的影响最小化，其中，基于Dixon的B0确定对信号变化是最鲁棒的。又一个选项是应用采集的复合复杂MR信号的适当的数学模型并且从作为结果的模型参数中导出B0。存在用于在Dixon成像中MR信号建模的不同策略，能够根据本发明来应用所述不同策略，并且所述不同策略是在本领域中本身已知的。
在本发明的实施例中，可以对利用SAT+1、SAT+2、SAT+3采集的复合复信号S进行建模：
S+1＝(W1+c1F)PΔP*
S+2＝(W2+c2F)P
S+3＝(W3+c3F)PΔP
或者通过使用线性近似，其为：
S+1＝(W-ΔW+c1F)PΔP*
S+2＝(W+c2F)P
S+3＝(W+ΔW+c3F)PΔP
其中，W表示水信号分布，F表示脂肪信号分布，P和ΔP表示相位误差，并且c表示描述具有分别的回波时移的单位脂肪信号的幅度和相位的系数。认为W、F、P和ΔP是未知的，而认为S和c是已知的。在第一种情况(不利用近似)下，已知量(S的实数和虚数部分)的数量和未知量(实数W1-W3、实数F、P和ΔP的相位)的数量都等于六。在第二种情况(利用近似)下，已知量的数量超过未知量的数量一个。可以再次将利用饱和频率偏移SAT0的采集与不同的W和相同的F包括在一起作为第四方程。能够在逐个体素的基础上从作为结果的模型参数中导出B0。
能够假设B0的空间变化在独立的MR信号采集步骤之间不改变以采集APT/CEST MRI的不同饱和频率偏移。因此，一旦已经以前述方式确定了B0的空间变化，就能够将获得的B0映射用于对来自脂肪自旋的信号分布的抑制。能够在对B0引起的相位误差的解调之后应用Dixon方法来执行水/脂肪分离。能够对回波时间值进行优化以使作为结果的水MR图像中的信噪比最大，例如通过选择回波时移来进行优化，其中具有所述回波时移的来自水自旋和脂肪自旋的信号分布是正交的，即相位相差90°。如果优选其他回波时间值用于B0映射而不是有利地用于Dixon水/脂肪分离，那么可以利用对应地选出的回波时间值来对利用适当的饱和频率偏移的一些采集进行重复。
对于正饱和频率偏移，也能够采用图4中图示的用于获得B0映射的方案中的一个来抑制来自脂肪自旋的信号分布。对于利用接近脂肪质子的化学位移的负饱和频率偏移的采集，考虑到RF脉冲参数(例如形状、带宽)和脂肪质子的质谱(例如峰值数量、共振频率、共振区域、线宽)，能够在适当的数学模型的基础上对由饱和RF脉冲施加的脂肪质子的饱和的范围进行建模。
在示范性的实施例中，可以将利用SAT-1、SAT-2、SAT-3采集的复信号S建模为：
S-1＝(W1+c1d1F)PΔP*
S-2＝(W2+c2d2F)P
S-3＝(W3+c3d3F)PΔP
或者使用线性近似，其为：
S-1＝(W-ΔW+c1d1F)PΔP*
S-2＝(W+c2d2F)P
S-3＝(W+ΔW+c3d3F)PΔP
其中，d表示描述脂肪抑制的相对范围的系数。对于利用全部的正饱和频率偏移和负饱和频率偏移的采集，可以认为F是未知量，或者依据利用偏共振饱和SAT0的采集中的水/脂肪分离可以认为F是已知量。
水/脂肪分离之后，能够借助于以上提到的基于根据饱和频率偏移的水MR图像的单体素幅值的不对称分析或其他z频谱分析技术来重建具有期望的饱和偏移频率(例如对于APT是+3.5ppm)的APT/CEST MR图像。其中，不对称/z频谱分析包括基于确定的B0的空间变化的饱和频率偏移校正，例如借助于对以不同的饱和频率偏移取得的图像进行逐体素的拉格朗日插值来校正。

Claims (12)

1.一种对放置在MR设备(1)的检查体积内的主磁场B0中的身体(10)的至少部分进行MR成像的方法，所述方法包括以下步骤：
a)使所述身体(10)的所述部分经受具有饱和频率偏移的饱和RF脉冲；
b)使所述身体(10)的所述部分经受包括至少一个激励/重新聚焦RF脉冲和切换的磁场梯度的成像序列，其中，MR信号从所述身体(10)的所述部分被采集为自旋回波信号；
c)将步骤a)和b)重复两次或更多次，其中，所述成像序列中的所述饱和频率偏移和/或回波时移被改变，使得在所述重复中的两次或更多次中应用饱和频率偏移和回波时移的不同组合；
d)根据所采集的MR信号重建MR图像。
2.如权利要求1所述的方法，其中：
-选择用于所述饱和频率偏移的若干偏移值和用于所述回波时移的若干移动值，并且
-对于应用于具有饱和频率偏移的饱和RF脉冲的分别不同的选定的偏移值，在所述成像序列中应用所述回波时移的不同的移动值。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所应用的偏移值和所应用的移动值实现对由偏移值和移动值跨越的平面的稀疏的采样。
4.如权利要求1到3所述的方法，其中，基于单点或多点Dixon技术来分离脂肪自旋和水自旋对所采集的MR信号的贡献。
5.如权利要求1到3所述的方法，其中，基于利用相对于水质子的共振频率为正的饱和频率偏移的所述MR信号采集，借助于多点Dixon技术，根据所采集的MR信号来确定所述身体(10)的所述部分内的B0的空间变化。
6.如权利要求1到3所述的方法，其中，对所述MR图像的重建包括根据对依赖于所述饱和频率的所采集的MR信号的幅度的不对称分析，导出所述身体(10)的所述部分内的胺化物质子的空间分布，所述不对称分析包括基于所确定的B0的空间变化的饱和频率偏移校正。
7.如权利要求6所述的方法，其中，对所述MR图像的重建包括根据对依赖于所述饱和频率的所采集的MR信号的幅度的不对称分析，导出所述身体(10)的所述部分内的空间pH分布，所述不对称分析包括基于所确定的B0的空间变化的饱和频率偏移校正。
8.如权利要求1到3中的任一项所述的方法，其中，在对步骤a)和b)的不同重复中以水质子的共振频率周围的正饱和频率偏移和负饱和频率偏移来施加饱和RF脉冲。
9.如权利要求1到3中的任一项所述的方法，其中，在所述重复中的两次或更多次中利用相同的饱和频率偏移并且利用不同的回波时移来将步骤a)和b)重复两次或更多次。
10.如权利要求1到3中的任一项所述的方法，其中，在所述重复中的两次或更多次中利用不同的饱和频率偏移并且利用不同的回波时移来将步骤a)和b)重复两次或更多次。
11.一种MR设备，包括：
-至少一个主磁线圈(2)，其用于生成检查体积内的均匀稳定的磁场；
-若干梯度线圈(4、5、6)，其用于生成所述检查体积内的沿不同空间方向的切换的磁场梯度；
-至少一个RF线圈(9)，其用于生成所述检查体积内的RF脉冲和/或用于从定位于所述检查体积中的患者的身体(10)接收MR信号；
-控制单元(15)，其用于控制RF脉冲和切换的磁场梯度的时间连续性；以及
-重建单元(17)，其用于根据接收到的MR信号来重建MR图像，
其中，所述MR设备(1)被布置为执行以下步骤：
a)使所述身体(10)的所述部分经受具有饱和频率偏移的饱和RF脉冲；
b)使所述身体(10)的所述部分经受包括至少一个激励/重新聚焦RF脉冲和切换的磁场梯度的成像序列，其中，MR信号从所述身体(10)的所述部分被采集为自旋回波信号；
c)将步骤a)和b)重复两次或更多次，其中，所述成像序列中的所述饱和频率偏移和/或回波时移被改变，使得在所述重复中的两次或更多次中应用饱和频率偏移和回波时移的不同组合；
d)根据所采集的MR信号将MR图像重建为B0场均匀性得到校正的APT/CEST图像。
12.一种在MR设备上运行的计算机程序，所述计算机程序包括用于以下的指令：
a)生成具有饱和频率偏移的饱和RF脉冲；
b)生成包括至少一个激励/重新聚焦RF脉冲和切换的磁场梯度的成像序列，其中，MR信号从所述身体(10)的所述部分被采集为自旋回波信号；
c)将步骤a)和b)重复两次或更多次，其中，所述成像序列中的所述饱和频率偏移和/或回波时移被改变，使得在所述重复中的两次或更多次中应用饱和频率偏移和回波时移的不同组合；
d)根据所采集的MR信号将MR图像重建为B0场均匀性得到校正的APT/CEST图像。
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