CN104422916B - 借助两点迪克松技术进行磁共振测量的方法和磁共振设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及两点迪克松技术，其中，确定第一谱分量(35)和第二谱分量(36)，例如水分量和脂肪分量。确定与MR数据(25)相比更低分辨率的计算格栅，其中计算格栅的每个格栅点(40)包含MR数据(25)的预先给出的数量的相邻的图像点(30)。对于MR数据(25)的每个图像点(30)执行数值优化并且基于所述数值优化的结果解析地计算第一谱分量(35)和第二谱分量(36)。

Description

借助两点迪克松技术进行磁共振测量的方法和磁共振设备
技术领域
本发明涉及一种用于磁共振测量的方法和一种磁共振设备。特别地本发明涉及可以用于从MR数据确定第一和第二谱分量的技术。
背景技术
在核自旋的磁共振测量的范围中可以将MR数据中包含的谱分量分离。谱分量可以表示不同的自旋种类，例如脂肪环境和水环境中的核自旋。为此通常采用在迪克松技术(Dixon-Technik)的范围内的所谓的化学漂移成像多回波磁共振(MR)测量序列。这样的技术典型地利用如下效应，即，核自旋的共振频率取决于分子的或化学的环境。该效应被称为化学漂移(英语“chemical shift”)。不同的自旋种类由此具有不同的共振频率，从中可以组合MR数据的测量的谱。例如在不同的谱分量的两个共振频率之间的差以ppm(英语“partsper million”即10-6)表达。
通常考察作为第一谱分量的在水中的氢核自旋和作为第二谱分量的在脂肪酸链中的氢核自旋之间的化学漂移。在这样的情况中可以根据MR数据确定水MR图像和脂肪MR图像，即，两个谱分量的单个MR图像。这对于不同的例如临床和/或医学应用是感兴趣的。
为了能够将谱分量互相分离，在迪克松技术的范围内在多个回波时间采集MR信号。MR信号共同形成MR数据。不同的谱分量对于不同的回波时间具有不同的相位。在考虑该效应的条件下可以分离地确定不同的谱分量。
为此一般地采用谱模型，其将测量的或采集的MR数据与不同的物理相关的参量相关联。不同的参量特别地包括待确定的不同的谱分量，以及根据精度、环境和谱模型的复杂度的不同还包括测量系统的其他未知数。于是可以对于MR数据的每个图像点确定在谱模型中考虑的谱分量。
原则上值得努力的可以是，使用相对复杂的谱模型，也就是例如这样的，其除了考虑待确定的谱分量之外还考虑大量其他未知数。于是也就是可以特别精确确定谱分量。但是在该情况下可以需要，在不同的回波时间采集特别多的MR信号，这又会延长测量时间并且由此是不利的。也就是通常得到在一方面的测量时间和另一方面的在谱分量的确定中的精度之间的权衡。
原则上由此存在对于如下技术的需求，所述技术使得可以相对精确确定谱分量，但是同时仅需要对于不同的回波时间的小数量的MR信号，也就是保证相对短的测量时间。
为了满足该要求，已知如下技术，在所述技术中可以对于作为使用的谱模型的基础的、用于确定谱分量的等式的求解进行数值优化。但是因为两个谱分量的谱模型可以非常类似，所以作为基础的等式在谱分量中几乎是对称的。由此也可以在这样的情形中出现如下情况，在该情况中找到多个解并且不清楚或仅有限地清楚，多个解中的哪个是物理相关的解。换言之，作为谱模型的基础的等式不是能够唯一可解的。
为了消除在确定谱分量时的该不精确性，已知，不同的在谱模型中考虑的参量被假定为仅稍微取决于位置。例如描述采用的MR设备的基本磁场的场不均匀性的参量可以被假定为相对微小地取决于位置。相对微小地取决于位置可以特别地意味着：在MR数据的图像点的长度标尺上的仅微小的改变。例如MR数据的图像点例如可以具有1mm×1mm×1mm的大小。图像点的该大小典型地确定最后的MR图像的位置分辨率，即，特别是用于确定第一和第二谱分量的分辨率。另一方面，基本磁场例如可以具有不均匀性，其仅在1cm或更多的数量级上改变，也就是在MR数据的两个相邻的图像点之间不改变或不明显改变。
在这样的情况中，在数值地找到多个候选解之后将这些候选解中的一个选择为物理正确的解，并且具体来说取决于前面对于相邻的图像点已经找到的解。这样的技术是专业人员以名称区域增长技术(Region-Growing-Technik)原则上公知的。
然而这些技术具有确定的局限或缺陷。由此数值优化的执行可以是计算量相对大的。
发明内容
由此存在对如下技术的需求，所述技术可以改进从MR数据确定谱分量。特别地存在对于这样的技术的需求，所述技术可以特别简单和计算量少地确定谱分量。此外存在对这样的技术的需求，所述技术以相对高的精度确定谱分量。
按照一个方面，本发明涉及一种用于在第一回波时间和第二回波时间借助两点迪克松技术对检查对象的第一谱分量和第二谱分量进行磁共振测量的方法。预先给出的两点迪克松技术的谱模型包括：第一谱分量、第二谱分量、在第一回波时间的相位、以及由于场不均匀性和/或在第一回波时间和第二回波时间之间的涡流效应的相位演变。该方法包括分别在第一回波时间和在第二回波时间对多个图像点的MR数据的采集。该方法还包括与MR数据相比更低分辨率的计算格栅的确定，其中计算格栅的每个格栅点包含MR数据的预先给出的数量的相邻图像点。该方法还包括对于MR数据的每个图像点执行数值优化，其确定在第一回波时间的优化的相位和/或优化的相位演变。优化基于如下等式，所述等式考虑了，在第一回波时间的相位和/或相位演变对于由计算格栅的一个格栅点所包含的所有图像点是恒定的。方法还包括基于通过优化确定的在第一回波时间的相位和/或相位演变解析地计算第一谱分量和第二谱分量。
MR数据的分辨率可以通过MR数据的图像点的大小确定，例如作为每单位面积的图像点的数量。MR数据可以从在第一回波时间的MR信号和在第二回波时间的MR信号综合得到。第一和第二回波时间典型地可以关于在MR信号和入射的高频(HF)激励脉冲之间的时间段来确定。例如MR数据的采集可以借助自旋回波MR测量序列和/或借助梯度回波MR测量序列进行。在MR测量序列的范围中然后可以形成两个回波，其相应于在第一和第二回波时间的MR信号。梯度回波MR测量序列可以是双极的或单极的。
换言之，计算格栅的一个格栅点可以表示如下的区域，在所述区域内部，在第一回波时间的相位和/或相位演变在数值优化时假定是恒定的，即，具有固定的值。换言之也就是计算格栅的一个格栅点的数量级与如下的长度标尺相关，在所述长度标尺上假定，在第一回波时间的相位和/或相位演变不具有明显的改变。例如格栅点可以是正方形的或矩形的，即，沿着不同的空间方向包含MR数据的不同数量的图像点；这样可以考虑各种未知数的复杂影响，其对于不同的空间方向具有不同强的位置依赖关系。纯示例性地，计算格栅的一个格栅点可以具有MR数据的2×2或2×4或6×6或20×20或100×50个图像点。也可以的是，计算格栅的格栅点的大小在不同的位置是不同的。这样可以例如考虑复杂的场不均匀性等。第一和第二谱分量的解析计算例如可以对于每个图像点进行，但是也可以对于多个图像点共同地进行。
原则上也可以的是，相对于解析技术限制数值优化。例如可以在数值优化的范围内执行迭代的技术，例如关于等式的解。例如也可以，数值优化提供等式的多个解作为候选结果。于是在优化的范围内可以需要，从对于每个图像点的多个候选结果中选择一个解作为在第一回波时间的优化的相位和/或优化的相位演变。但是也可以的是，数值优化例如除了前面提到的数值技术，也包括解析计算步骤。
如上面描述的，在数值优化的范围内在等式的求解的范围中已经可以考虑，在第一回波时间的相位和/或相位演变在计算格栅的一个格栅点内部是恒定的。另外表达，也就是在执行数值优化的时刻就已经可以考虑，在第一回波时间的相位和/或相位演变作为MR数据本身具有对位置的小的依赖关系。尽管如此也就是在第一回波时间的相位和/或相位演变在数值优化的情况下假定按照部分(stückweise)是恒定的。
由此可以实现相对有效的和计算量少的数值优化的效果，特别是与参考实现相比，在所述参考实现中只有在数值优化之后，特别是在找到候选结果之后，才考虑，在第一回波时间的相位和/或相位演变按照部分是恒定的。
此外，由此可以实现第一谱分量和第二谱分量的特别精确的确定的效果。这一点可以通过如下实现，即，通过假定在第一回波时间的相位和/或相位演变在一个格栅点的范围内是恒定的，实现相位图的更高的信噪比并且作为结果从中也实现由此然后计算的在单个图像点中的谱分量的更高的信噪比。由此可以在数值优化的范围内提高信噪比，因为对其执行数值优化的数据基础通过关于多个MR信号求平均被放大。
一般地，数值优化可以基于任意的、专业人员公知的优化技术进行。例如优化可以是卡方优化(Chi-Quadrat-Optimierung)或Lp范数优化(Lp-Norm-Optimierung)。优化问题例如可以通过马夸特莱文博格(Marquardt-Levenberg)方法求解。
优化例如可以关于在第一回波时间的相位或关于相位演变或既关于优化的相位，也关于相位演变进行。由此一般地公知如下数值优化，其提供对于数值优化所基于的等式的一个、两个或多个未知数的候选结果。一般地，在数值优化的范围内确定越少(越多)个未知数，则精度可以越大(越小)。
特别地，等式可以不具有与第一谱分量和第二谱分量的显性依赖关系。不具有显性依赖关系例如可以意味着，等式对第一谱分量和第二谱分量之一求偏导数得出零。
原则上可以的是，优化所基于的等式从预先给出的谱模型中导出。与此相关地，可以采用不同的技术，所述技术允许，将谱模型这样变形，使得等式不具有与第一和第二谱分量的显性依赖关系。
对于等式不具有与第一和第二谱分量的显性依赖关系的情况，可以实现特别简单的数值优化的效果。特别地在这样的情况下可以不必要的是，数值优化直接提供对于第一谱分量和/或第二谱分量的候选结果。换言之，在这样的情况下可以的是，数值优化仅提供对于在第一回波时间的相位和/或相位演变的候选结果。即优化可以固有地考虑第一和第二谱分量，但是本身不必提供对于第一和第二谱分量的直接的解。一般地，为了执行数值优化所需的计算资源对于较大的(较小的)数量的待优化的参量是更大(更小)的。
可以的是，预先给出的谱模型取对于第一和第二谱分量的实值的权重。替换地也可以的是，预先给出的谱模型取对于这两个谱分量的复数值的权重，即，换言之，附加地与相位相关联的权重。对于后一种情况可以的是，在第一回波时间的相位关于第一和第二谱分量的复数值的权重表达。
例如等式可以基于谱模型通过两个谱分量的实值的权重的变量投影来描述。如果谱模型基于对于两个谱分量的实值的权重，则可以特别简单地消除与在第一回波时间的相位和/或相位演变的显性依赖关系。
计算格栅的确定还可以包含根据用户输入和/或根据磁共振设备的机器参数确定MR数据的预先给出数量的相邻的图像点，所述图像点由一个格栅点包含。
换言之，计算格栅的确定还包含根据用户输入和/或机器参数确定计算格栅的格栅点的尺寸。如果确定MR数据的较大的(较小的)数量的相邻的图像点，所述图像点由计算格栅的一个格栅点包含，则一般地，数值优化的执行可以要求更小的(更大的)计算容量。由此一般地，确定的计算运算在数值优化的范围内同时并且不是不同地对于由计算格栅的一个格栅点包含的、MR数据的所有那些相邻的图像点执行。由此在由计算格栅的一个格栅点包含的、MR数据的较大(较少)数量的图像点的情况下在数值优化的范围内减小(增大)待执行的计算运算的数量。同时可以对于由一个格栅点包含的确定数量的图像点，实现最大的精度。也就是可以通过上面描述的多个图像点的MR信号的手段在数值优化的范围内提高信噪比。同时可以在过大地选择的计算格栅的格栅点的情况下在第一回波时间的相位的位置依赖关系和/或相位演变的位置依赖关系不再足够精确地被描述。由此给出格栅点的大小的最佳值，其例如可以根据机器参数来确定。该最佳值可以考虑精度和计算容量。
例如机器参数可以从一组中选择，所述组包括如下值：磁共振设备的基本磁场的品质、MR设备的涡流效应的屏蔽的品质、MR设备的计算单元的计算容量、MR数据的图像点的大小，和/或MR设备的梯度场的强度等。所有这些机器参数可以具有作为位置的函数的、对场不均匀性的和/或涡流效应的变化的影响。
对于仅相位演变被数值地优化的情况，所述等式可以考虑，在第一回波时间的相位对于由计算格栅的一个格栅点包含的图像点是变化的。对于仅在第一回波时间的相位被数值地优化的情况，等式可以考虑，相位演变对于由计算格栅的一个格栅点包含的图像点是变化的。
换言之，可以的是，当数值优化仅关于在第一回波时间的相位或关于相位演变执行时，将分别没有考虑的参量假定为在计算格栅的一个格栅点内部是变化的。
在这样的技术中，可以实现在第一回波时间的优化的相位的确定时和在优化的相位演变的确定时的特别高的精度。同时然而可以必要的是，考虑为了执行数值优化需要增加的计算容量。
第一和第二分量的计算还可以包括在计算格栅的相邻的格栅点之间插值在第一回波时间的相位和/或相位演变。第一和第二谱分量的确定可以基于在第一回波时间的插值的相位和/或插值的相位演变。
借助这样的描述的技术可以将在第一回波时间的相位和/或相位演变假定为在计算格栅的一个格栅点内部是恒定的。相反在方法的范围内第一谱分量和第二谱分量的解析的计算对于MR数据的每个图像点分开地进行。这样可以以相应于采集的MR数据的分辨率提供第一和第二谱分量。如果例如基于确定的第一和第二分量建立水MR图像和脂肪MR图像，则水MR图像和脂肪MR图像的该高的分辨率对于后面的临床或医学应用可以是值得追求的。由此可以值得追求的是，通过插值在执行优化之后也允许在第一回波时间的相位和/或相位演变在计算格栅的一个格栅点内部的一定的改变。由此可以实现如下效果，即，可以以更高的精度计算第一谱分量和第二谱分量。同时插值可以是计算量相对少的运算，从而所需的计算容量不会明显通过该插值增大。在第一回波时间的相位和/或相位演变的物理上仅下级相关的、突然的或逐级的改变可以这样被减小。换言之，在确定第一谱分量和第二谱分量的技术中可以降低引起的伪影。
按照另一方面本发明涉及一种用于在第一回波时间和第二回波时间借助两点迪克松技术对检查对象的第一谱分量和第二谱分量进行MR测量的方法。两点迪克松技术的预先给出的谱模型包括：第一谱分量、第二谱分量、在第一回波时间的相位，以及由于场不均匀性和/或在第一回波时间和第二回波时间之间的涡流效应引起的相位演变。方法包括分别在第一回波时间和在第二回波时间对于多个图像点的MR数据的采集。方法还包括对于MR数据的每个图像点执行数值优化，其确定在第一回波时间的优化的相位和/或优化的相位演变。优化可以基于如下等式，该等式与第一和第二谱分量不具有显性依赖关系。方法还包括基于通过优化确定的在第一回波时间的相位和/或相位演变解析地计算第一谱分量和第二谱分量。
对于按照目前讨论的方面的用于MR测量的方法，可以应用与如前面关于按照本发明的另一方面示出的用于MR测量的方法相应的技术。对于其中数值优化基于与第一和第二谱分量不具有显性依赖关系的等式的这样的技术，可以实现前面解释的效果。
如上面描述的，数值优化可以既关于在第一回波时间的相位也关于相位演变进行，但是数值计算也可以仅仅是或者关于在第一回波时间的相位或者关于相位演变地进行。
于是只要数值优化相位演变了，等式就可以与在第一回波时间的相位不具有显性依赖关系。相应地，只要数值地优化了在第一回波时间的相位，等式就可以与相位演变不具有显性依赖关系。
换言之，等式可以基于谱模型，并且除了消除与第一和第二谱分量的显性依赖关系之外，也消除与或者是相位演变或者是在第一回波时间的相位的显性依赖关系。
这样可以实现特别简单和计算量少的数值优化。特别地由此数值优化可以仅关于相位演变和在第一回波时间的相位中的一个进行；分别另一个例如可以通过解析的计算从优化的参量获得。此外可以提高精度，因为在数值优化的情况下分别明确消除的相位或相位演变被固有地并且精确地考虑并且不会通过数值优化的可能的有限的精度产生错误
第一谱分量和第二谱分量的解析的计算可以基于如下公式进行，该公式基于第一和第二谱分量的实值的权重的变量反投影(Variablen-Rückprojektion)。
于是当借助变量反投影消除了与来自于谱模型的第一和第二谱分量的显性依赖关系时，解析的计算可以考虑该消除并且一般地表示逆运算。第一和第二谱分量的解析的计算可以是计算量相对小的并且快速和特别精确执行。
一般地，专业人员公知变量反投影的技术，例如从G.H.Golub和V.Pereyra的文章“The differentiation of pseudoinverses and nonlinear least squares problemswhose variables separate”in SIAM J.Numer.Anal.10(1973),413–432公知。由此在这里不需要示出关于变量反投影的其他细节。
数值优化的执行，如前面讨论的，可以提供对于一个图像点的多个候选结果。优化还可以包括对于MR数据的多个图像点执行区域增长技术并且对于每个图像点从多个候选结果中选择一个值作为在第一回波时间的优化的相位和/或优化的相位演变。一般地，区域增长技术可以考虑对于MR数据的相邻的图像点的数值优化的结果，即，从初始的图像点出发对于相邻的图像点选择在第一回波时间的分别优化的相位和/或优化的相位演变。相应的技术对于专业人员是基本上公知的，例如从H.Yu et al.“Field map estimation witha region growing scheme for iterative 3-point water-fat-decomposition”inMag.Reson.Met.54(2005),1032-1039中公知。由此在此不需要关于区域增长技术解释其他细节。
按照另一方面，本发明涉及一种MR设备，其被构造为用于在第一回波时间和第二回波时间借助两点迪克松技术对检查对象的第一谱分量和第二谱分量进行MR测量。预先给出的两点迪克松技术的谱模型包括：第一谱分量、第二谱分量、在第一回波时间的相位、以及由于场不均匀性和/或在第一回波时间和第二回波时间之间的涡流效应的相位演变。MR设备包括接收单元和计算单元。接收单元被构造为，接收分别在第一回波时间和在第二回波时间的对于多个图像点的MR数据。计算单元被构造为，确定与MR数据相比低分辨率的计算格栅，其中计算格栅的每个格栅点包含MR数据的预定数量的相邻的图像点。计算单元还被构造为，对于MR数据的每个图像点进行数值的优化，其确定在第一回波时间的优化的相位和/或优化的相位演变。优化基于如下等式，所述等式考虑了，在第一回波时间的相位和/或相位演变对于由计算格栅的一个格栅点所包含的所有图像点是恒定的。计算单元还被构造为基于通过优化确定的在第一回波时间的相位和/或基于通过优化确定的相位演变解析地计算第一谱分量和第二谱分量。
按照另一个方面，本发明涉及一种用于在第一回波时间和第二回波时间借助两点迪克松技术对检查对象的第一谱分量和第二谱分量进行MR测量的MR设备。预先给出的两点迪克松技术的谱模型包括：第一谱分量、第二谱分量、在第一回波时间的相位、以及由于场不均匀性和/或在第一回波时间和第二回波时间之间的涡流效应的相位演变。MR设备包括接收单元和计算单元。接收单元被构造为，接收分别在第一回波时间和在第二回波时间的对于多个图像点的MR数据。计算单元被构造为，对于MR数据的每个图像点执行数值优化，所述数值优化确定在第一回波时间的优化的相位和/或优化的相位演变。所述优化基于如下等式，该等式与第一和第二谱分量不具有显性依赖关系。计算单元还被构造为基于通过优化确定的在第一回波时间的相位和/或基于通过优化确定的相位演变解析地计算第一谱分量和第二谱分量。
按照目前讨论的本发明的方面的MR设备可以被构造为，用于执行按照本发明的其他方面的方法。
对于按照本发明的目前讨论的方面的这样的MR设备，可以实现与对于按照本发明的其他方面的方法可以实现的那些效应类似的效果。
前面示出的特征和后面描述的特征不仅可以按照相应明确示出的组合使用，而且也可以按照其他组合或单独地使用，而不脱离本发明的保护范围。
附图说明
上面描述的本发明的特征，特点和优点以及如何实现它们的方式，通过结合以下对实施例的描述将变得更加清楚和明显，结合附图详细解释所述实施例。
图1示出了MR设备的示意图。
图2示出梯度回波MR测量序列，在所述梯度回波MR测量序列情况下分别在第一回波时间和在第二回波时间双极地采集作为MR数据的两个MR信号。
图3示出了在第一回波时间的相位。
图4示出了对于在第二回波时间描述的情形在第一和第二回波时间之间的相位演变。
图5示意性示出了MR数据的图像点、计算格栅的格栅点和对于不同的图像点的第一和第二谱分量。
图6示出了对于两个图像点的数值优化。
图7示出了按照不同的实施方式的方法的流程图。
具体实施方式
以下参考附图结合优选实施方式详细解释本发明。在附图中相同的附图标记表示相同或相似的元件。以下参考附图对实施方式的描述不应当理解为限制性的。附图仅仅是示意性的。
附图是本发明的不同实施方式的示意性表示。在附图中示出的元件不一定按照比例示出。而是在附图中不同地示出的元件这样反映，即，其功能和一般目的是专业人员理解的。在附图中示出的在功能单元和元件之间的连接和耦合也可以作为间接的连接或耦合来实现。连接或耦合可以是有线连接地或无线地实现。功能单元可以作为硬件，软件或硬件和软件的组合来实现。
以下示出用于能够从MR数据中确定第一谱分量和第二谱分量的技术。例如第一谱分量可以表示脂肪含量，以下简称脂肪，并且第二谱分量可以表示水含量，以下简称水。但是一般地，任意的自旋种类可以作为第一和第二谱分量考察，也就是例如硅等。
MR数据借助两点迪克松技术采集，也就是包括在第一和第二回波时间的第一和第二MR信号。此外使用谱分量模型，其除了脂肪分量和水分量之外还考虑在第一回波时间的相位和在第一和第二回波时间之间的相位演变。典型地，在谱模型中采用的脂肪分量和水分量的权重假定是实值的。
于是第一MR信号和第二MR信号S0(x)，S1(x)在谱模型的范围内可以表达为
其中W(x)和F(x)是MR数据的图像点x中的实值的水和脂肪分量；c0和c1对脂肪的时间依赖关系建模并且是原则上公知的并且物理上取决于脂肪的谱关系和回波时间本身；是在第一回波时间的相位并且Φ(x)是在第一和第二回波时间之间的相位演变。相位演变Φ(x)具有其在MR设备的基本磁场的场不均匀性中和涡流中的物理原因。
如上所述，相应的谱模型的等式1也可以直接对于与脂肪和水不同的其他种类设置，但是为简单起见在以下为了更好解释的目的仅关于水和脂肪。
等式1也可以示意性表示：
S(x)＝Φ(x)Av(x), (2)
其中
由于基本的物理效应，在第一回波时间的相位和相位演变Φ(x)持续改变。特别地，其具有比MR数据本身更小的变化作为位置的函数。
以下解释如下技术，该技术基于谱模型，即基于等式1-3，可以确定第一和第二谱分量W(x)、F(x)。但是首先参考图1解释对于MR测量可以采用的基本的MR设备。
在图1中示出MR设备100，其被构造为用于执行相应的按照本发明的技术、方法和步骤。MR设备100具有磁体110，其定义了管111。磁体110可以产生平行于其纵轴的基本磁场。基本磁场可以具有不均匀性，也就是与额定值的局部偏差。检查对象，在此是受检人员101，可以在卧榻102上被移动到磁体110中。MR设备100还具有用于产生梯度场的梯度系统140，其用于MR成像和用于对采集的原始数据进行位置编码。典型地，梯度系统140包括至少三个可单独控制的并且互相明确定义地定位的梯度线圈141。梯度线圈141允许，沿着确定的空间方向(梯度轴)应用并且接通梯度场。通过接通梯度场会引起涡流效应，其产生局部的磁场。梯度场例如可以用于层选择、用于频率编码(在读出方向上)和用于相位编码。由此可以实现原始数据的位置编码。分别平行于层选择梯度场、相位编码梯度场和读出梯度场的空间方向，不一定必须符合机器坐标系。而是它们可以例如关于k空间轨迹定义，所述k空间轨迹又可以基于各自的MR测量序列的确定的要求来确定和/或可以基于受检人员101的解剖特征来确定。
为了激励在基本磁场中产生的极化或核自旋的对齐或在纵向方向上的磁化，设置HF脉冲装置121，其可以将振幅调制的HF激励脉冲入射到受检人员101中。由此可以产生横向磁化。为了产生这样的HF激励脉冲，将HF发送单元131经由HF开关130与HF线圈装置121相连。HF发送单元131可以包括HF发生器和HF振幅调制单元。HF激励脉冲可以将横向磁化1d层选择性地或2D/3D位置选择性地或全局地从静止位置中倾斜。
此外HF接收单元132经由HF开关130与HF线圈装置121耦合。通过HF接收单元132可以将例如通过感应耦合到HF线圈装置121中的、弛豫的横向磁化的MR信号，作为MR数据采集。
一般地可以对于借助HF发送单元131入射HF激励脉冲和对于借助HF接收单元132采集MR数据使用分离的HF线圈装置121。例如可以对于HF脉冲的入射使用体积线圈121并且对于原始数据的采集使用由HF线圈的阵列组成的表面线圈(未示出)。例如用于原始数据的采集的表面线圈可以由32个单HF线圈组成并且由此对于部分平行成像(ppa成像，英语：partial parallel acquisition)可以是特别合适的。相应的技术是专业人员公知的，从而在此不必详细解释。
MR设备100还具有操作单元150，其例如可以包括显示器、键盘、鼠标等。借助操作单元150可以采集用户输入并且实现向用户的输出。例如可以借助操作单元150通过用户和/或自动和/或远程控制地设置MR设备的单个操作模式或操作参数。
此外MR设备100还具有计算单元160。计算单元160例如可以被构造为，执行在脂肪分量和水分量的确定的范围内的各种计算运算。计算单元160例如还可以被构造为执行数值优化和/或利用傅里叶变换处理MR数据。
在图2中示出了两点迪克松MR测量序列5。示出了高频10、梯度场组件11，以及读出通道12。首先入射HF激励脉冲15。然后接通读出梯度场16，其形成在第一回波时间21和第二回波时间22情况下的两个梯度回波。通过图形地通过在读出通道12上的测量块表示的模拟数字转换，获得MR数据25，也就是对于每个回波时间21、22获得一个MR信号。第一和第二回波时间21、22关于HF激励脉冲15的所谓的等延迟时刻(Iso-Delay-Zeitpunkt)定义，其例如处于具有SINC振幅包络线的HF激励脉冲的中心附近。第一和第二回波时间21、22的其他定义是可能的并且在此不必详细讨论。
图2是简化图，因为没有示出为了MR数据25的图像点的完整的位置编码而典型所需的至少一个层选择梯度场和相位编码梯度场。但是MR数据25是分辨地对于不同的图像点(在图2中通过格栅示出)获得的，从而典型地也采用用于位置编码的其他梯度场。
虽然在图2中示出了梯度回波MR测量序列，但是也可以采用其他两点迪克松MR测量序列。例如可以使用自旋回波MR测量序列或单极的梯度回波MR 测量序列。
HF激励脉冲15将磁化从其沿着纵向方向的静止位置偏转，从而产生所谓的横向分量。典型地，在x-y平面中示出横向分量(参见图3和图4)。在图3中示出了在第一回波时间21的水分量35和脂肪分量36的相位。特别地，在图3中示出了如下情形，在该情形中MR测量序列5被调整到水分量35。如从图3可见，水分量35具有相对于作为参考而定义的沿着x轴的零梯度位置的相位由于在水分量35和脂肪分量36之间的频率偏移，脂肪分量36具有与水分量35不同的另一个相位。
图4中示出了在第二回波时间22时的水分量35和脂肪分量36的相位。此时水分量35具有相对于作为参考相位定义的沿着x轴的的零梯度位置的相位偏移。即相位演变Φ表示在第一和第二回波时间21、22之间附加地采集的相位，其例如归因于场不均匀性和/或涡流效应。
如上面关于等式1-3解释的，谱模型可以考虑在第一回波时间21的该相位和在第一和第二回波时间21、22之间的相位演变Φ。此时可以的是，用于确定在第一回波时间21的相位和/或相位演变Φ的数值优化所基于的等式不具有与水分量35和脂肪分量36的显性依赖关系。
替换地或附加地，在第一回波时间21的相位和/或相位演变Φ可以假定为在确定的区域内部是恒定的。这一点在图5中示出。在图5中以虚线示出了计算格栅的格栅点40。此外在图5中以实线示出了MR数据25的图像点30。如从图5可见，这样确定计算格栅，即，其与MR数据25相比分辨率更低，即，格栅点40大于图像点30。每个格栅点40包含MR数据25的预先给出数量的相邻的图像点30；在图5的情况中，在正方形格栅点40的情况下一个格栅点包含16个图像点30。例如在确定计算格栅的范围中，由一个格栅点40包含的、MR数据25的相邻的图像点30的数量取决于用户输入和/或取决于MR设备100的机器参数来确定。
以下示出如下技术，在所述技术中在数值优化的范围内假定，在第一回波时间21的相位和/或在第一和第二回波时间21、22之间的相位演变Φ分别在计算格栅的一个格栅点40的内部是恒定的。即在第一回波时间的相位和/或相位演变Φ也可以称为按部分是恒定的。这样可以特别简单地实现，确定水分量35和脂肪分量36。
水分量35和脂肪分量36在图5中纯示意性仅对于MR数据25的几个图像点30示出。但是一般地可以的是，对于MR数据25的所有图像点30确定水分量35和脂肪分量36，例如分别单独地确定。
例如数值优化可以是卡方优化，从而该等式从等式3出发具有以下形式：
在此U表示计算格栅的格栅点40。等式4是关于水分量35和脂肪分量36双线性的。由此其可以借助所谓的变量投影被消除。
与水分量35的权重W以及脂肪分量36的权重F都假定是复数值的预先已知的参考实现不同，本方案具有如下优点，即，其减小了在对于两点迪克松技术的使用中在数值优化的范围内考虑的变量的数量。以下详细示出与前面提到的参考实现的区别。
当给出和时，获得
和
矩阵BR是实值的、对称的并且具有带有特征值1的秩2，即表示在通过列(AR,AΙ)T分裂的空间上的投影。
由此成立其中矢量是实值的和正交的。当定义uj＝wR,j+iwΙ,j时，获得：
根据等式7可以示出与前面提到的、按照不同的参考实现的复数值的方案的区别。一方面在基于复数值的权重W、F的不同的参考实现中不需要如上所述在等式7中确定实部。另一方面特征值uj可以取决于虚部AI而不同。
如从等式7可见，其不具有与水分量35和脂肪分量36的显性依赖关系。其借助变量投影已被消除。
等式7可以作为用于数值优化的基础被使用，其中确定在第一回波时间21的优化的相位和优化的相位演变Φ(x)。即换言之可以进行关于这两个参量Φ(x)的优化。
但是也可以的是，这样简化等式7，使得在第一回波时间21的相位和相位演变Φ(x)被消除。于是可以分别仅关于没有被消除的参量Φ(x)进行优化。
该消除在以下纯示例性地对于在第一回波时间21的相位示出，但是相应的技术可以直接应用于相位演变Φ(x)的消除。换言之，也就是只要数值地优化了相位演变Φ，在数值优化的范围内考虑的等式就可以不具有与在第一回波时间21的相位的显性依赖关系。相应地，只要数值优化了在第一回波时间21的相位等式就可以不具有与相位演变Φ的显性依赖关系。当在数值优化中考虑的等式不具有与相位演变Φ的显性依赖关系时，或者可以假定，在第一回波时间21的相位在计算格栅的一个格栅点40内部是变化的，或者可以假定，在第一回波时间21的相位在计算格栅的一个格栅点40内部是恒定的。对于等式不具有与在第一回波时间21的相位的显性依赖关系的情况也类似地成立。
在以下示例解释后一种情况，其中相应的技术可以直接应用于相位演变Φ的消除。于是可以选择，在第一回波时间21的相位是具有低于MR数据25的分辨率，即，在一个格栅点40内部是恒定的，还是具有高的分辨率，即，与MR数据25相同的分辨率。对于这两种选择分别定义：和
在两种情况中优化问题的形式为：
其中由于开根号，所以存在符号的不唯一性，其例如通过在正的值中选择脂肪分量36的权重W(x)变得唯一。符号的该选择可以限制：。
这样获得：
在那里定义了从等式9中的两个项的比较中看出，Φ假定为在一个格栅点40内部是恒定的还是不恒定的这一事实影响关于MR数据25的不同图像点30的和的位置。
原则上，上述等式9的代数简化是不可以的。当相位演变Φ假定为在一个格栅点40内部是恒定的时，获得
和
可以示出，等式10和11对于φ∈[0,2π)最高具有两个最小值，但是必须被数值地求解即等式10和11可以基于用于确定相位演变Φ的数值优化被考虑。在获得优化的相位演变Φ之后然后可以解析地确定在第一回波时间21的相位以及进行水分量35和脂肪分量36的解析的计算。该解析的计算可以基于水分量和脂肪分量35、36的实值的权重W、F的变量反投影。
在图6中示出了如下情形，在所述情形中数值优化的执行，在此是关于相位演变Φ的数值优化，对于图像点30-1、30-2分别提供两个候选结果(图6中利用星示出)。在图6的情形中这些图像点30-1、30-2是直接相邻的。优化还可以包括对于MR数据25的多个图像点30-1、30-2执行区域增长技术。这样可以对于每个图像点30-1、30-2从多个候选结果中选择一个值作为优化的相位演变Φ。例如可以在对于图像点30-2将更小的值Φ识别为实际上物理相关的解之后对于图像点30-1也将更小的值Φ识别为实际上物理相关的解(在图6中分别通过箭头和垂直的虚线示出)。原则上专业人员公知结合在迪克松技术中的优化与从多个候选结果中寻找相关的解相关的区域增长技术，从而在此不需详细解释。
在图7中示出了按照本发明的不同实施方式的方法的流程图。方法在步骤S1开始。首先在步骤S2中采集在第一回波时间21和在第二回波时间22的MR数据25。
然后在步骤S3中进行计算格栅的确定。在步骤S3的范围内例如可以确定每个格栅点40的图像点30的数量。
在步骤S4中检查，优化是否应当仅在一个参量方面，即，或者关于在第一回波时间21的相位或者关于相位演变Φ进行。如果是，则在步骤S5中检查，数值优化是否应当关于在第一回波时间21的相位进行。如果是，则在步骤S6中进行用于确定在第一回波时间21的优化的相位的卡方优化。然后在步骤S7中解析地确定相位演变Φ。
如果在步骤S5中确定，优化不应当关于在第一回波时间21的相位进行，则在步骤S8中进行用于确定优化的相位演变Φ的数值优化的执行。然后在步骤S9中进行在第一回波时间21的相位的解析的确定。
相反如果在步骤S4中确定，优化不应当仅在第一回波时间21的相位和相位演变Φ之一中进行，则在步骤S10中进行用于既确定在第一回波时间21的优化的相位也用于确定优化的相位演变Φ的卡方优化的执行。
不取决于在步骤S4和S5中的检验的输出，由此分别在步骤S7、S9以及S10之后呈现既对于在第一回波时间21的相位也对于相位演变Φ的值。
然后可以在步骤S11中进行脂肪分量35和水分量36的确定。方法在步骤S12结束。
当然可以将本发明的前面描述的实施方式和方面的特征互相组合。特别地可以将这些特征不仅按照描述的组合，而且也可以按照其他组合或单独地使用，而不脱离本发明的范围。

Claims (15)

1.一种用于在第一回波时间(21)和第二回波时间(22)借助两点迪克松技术对检查对象(101)的第一谱分量(35)和第二谱分量(36)进行磁共振测量的方法，
其中，预先给出的两点迪克松技术的谱模型包括：第一谱分量(35)、第二谱分量(36)、在第一回波时间(21)的相位以及由于场不均匀性和/或在第一回波时间(21)和第二回波时间(22)之间的涡流效应的相位演变(Φ)，并且
其中，所述方法包括以下步骤：
-分别在第一回波时间(21)和在第二回波时间(22)对多个图像点(30，30-1，30-2)采集MR数据(25)，
-确定与所述MR数据(25)相比更低分辨率的计算格栅，其中所述计算格栅的每个格栅点(40)包含MR数据(25)的预先给出的数量的相邻的图像点(30，30-1，30-2)，
-对于所述MR数据(25)的每个图像点(30，30-1，30-2)：执行数值优化，其确定在第一回波时间(21)的优化的相位和/或优化的相位演变(Φ)，
其中，所述优化基于假定：在第一回波时间(21)的相位和/或相位演变(Φ)对于由计算格栅的一个格栅点(40)所包含的所有图像点(30，30-1，30-2)是恒定的，
-基于通过所述优化确定的在第一回波时间(21)的相位和/或相位演变(Φ)，对所述第一谱分量(35)和第二谱分量(36)进行解析计算。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，优化所基于的等式不具有与所述第一和第二谱分量(35，36)的显性依赖关系，不具有显性依赖关系意味着，等式对第一谱分量和第二谱分量之一求偏导数得出零。
3.根据权利要求2所述的方法，
其中，所述等式基于谱模型通过所述第一谱分量(35)和第二谱分量(36)的实值的权重(F，W)的变量投影来描述。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中，所述计算格栅的确定还包含根据用户输入和/或根据磁共振设备(100)的机器参数确定MR数据(25)的预先给出数量的相邻的图像点(30，30-1，30-2)，所述图像点由一个格栅点(40)包含。
5.根据上述权利要求1-3中任一项所述的方法，
其中，只要相位演变(Φ)被数值地优化了，优化所基于的等式就考虑了，在第一回波时间(21)的相位对于由计算格栅的一个格栅点(40)包含的图像点(30，30-1，30-2)是变化的，并且
其中，只要在第一回波时间(21)的相位被数值地优化了，所述等式就考虑了，相位演变(Φ)对于由计算格栅的一个格栅点(40)所包含的图像点(30，30-1，30-2)是变化的。
6.根据上述权利要求1-3中任一项所述的方法，
其中，所述第一和第二谱分量(35，36)的计算还包括：
-在计算格栅的相邻的格栅点(40)之间插值在第一回波时间(21)的相位和/或相位演变(Φ)，其中，所述第一谱分量(35)和第二谱分量(36)的确定基于在第一回波时间(21)的插值的相位和/或插值的相位演变(Φ)。
7.根据上述权利要求1-3中任一项所述的方法，
其中，所述优化是卡方优化。
8.一种用于在第一回波时间(21)和第二回波时间(22)借助两点迪克松技术对检查对象(101)的第一谱分量(35)和第二谱分量(36)进行磁共振测量的方法，
其中，预先给出的两点迪克松技术的谱模型包括：第一谱分量(35)、第二谱分量(36)、在第一回波时间(21)的相位以及由于场不均匀性和/或在第一回波时间(21)和第二回波时间(22)之间的涡流效应的相位演变(Φ)，并且
其中，所述方法包括以下步骤：
-分别在第一回波时间(21)和在第二回波时间(22)对多个图像点(30，30-1，30-2)采集MR数据(25)，
-对于所述MR数据(25)的每个图像点(30，30-1，30-2)：执行数值优化，其确定在第一回波时间(21)的优化的相位和/或优化的相位演变(Φ)，
其中，所述优化所基于的等式不具有与第一谱分量(35)和第二谱分量(36)的显性依赖关系，不具有显性依赖关系意味着，等式对第一谱分量和第二谱分量之一求偏导数得出零，
-基于通过所述优化确定的在第一回波时间(21)的相位和/或相位演变(Φ)，对所述第一谱分量(35)和第二谱分量(36)进行解析计算。
9.根据上述权利要求8所述的方法，
其中，只要相位演变(Φ)被数值地优化了，所述等式就不具有与在第一回波时间(21)的相位的显性依赖关系，并且
其中，只要在第一回波时间(21)的相位被数值地优化了，所述等式就不具有与相位演变(Φ)的显性依赖关系。
10.根据上述权利要求8所述的方法，
其中，所述第一谱分量(35)和第二谱分量(36)的解析的计算所基于的公式基于所述第一谱分量(35)和第二谱分量(36)的实值的权重(F，W)的变量反投影。
11.根据上述权利要求8所述的方法，
其中，所述数值优化的执行提供对于一个图像点(30，30-1，30-2)的多个候选结果，其中，所述优化还包括对于MR数据(25)的多个图像点(30，30-1，30-2)执行区域增长技术，以便对于每个图像点(30，30-1，30-2)从多个候选结果中选择一个值作为在第一回波时间(21)的优化的相位和/或优化的相位演变(Φ)。
12.根据权利要求8所述的方法，
其中，所述等式基于谱模型通过所述第一谱分量(35)和第二谱分量(36)的实值的权重(F，W)的变量投影来描述。
13.一种被构造为用于在第一回波时间(21)和第二回波时间(22)借助两点迪克松技术对检查对象(101)的第一谱分量(35)和第二谱分量(36)进行磁共振测量的磁共振设备(100)，
其中，预先给出的两点迪克松技术的谱模型包括：第一谱分量(35)、第二谱分量(36)、在第一回波时间(21)的相位以及由于场不均匀性和/或在第一回波时间(21)和第二回波时间(22)之间的涡流效应的相位演变(Φ)，并且
其中，所述磁共振设备(100)包括：
-接收单元，其被构造为用于分别在第一回波时间(21)和在第二回波时间(22)接收对多个图像点(30，30-1，30-2)的MR数据(25)，
-计算单元，其被构造为用于执行以下步骤：
-确定与所述MR数据(25)相比更低分辨率的计算格栅，其中，所述计算格栅的每个格栅点(40)包含MR数据(25)的预先给出的数量的相邻的图像点(30，30-1，30-2)，
-对于所述MR数据(25)的每个图像点(30，30-1，30-2)：执行数值优化，其确定在第一回波时间(21)的优化的相位和/或优化的相位演变(Φ)，
其中，所述优化基于假定：在第一回波时间(21)的相位和/或相位演变(Φ)对于由计算格栅的一个格栅点(40)所包含的所有图像点(30，30-1，30-2)是恒定的，
-基于通过所述优化确定的在第一回波时间(21)的相位和/或相位演变(Φ)，对所述第一谱分量(35)和第二谱分量(36)进行解析计算。
14.一种被构造为用于在第一回波时间(21)和第二回波时间(22)借助两点迪克松技术对检查对象(101)的第一谱分量(35)和第二谱分量(36)进行磁共振测量的磁共振设备(100)，
其中，预先给出的两点迪克松技术的谱模型包括：第一谱分量(35)、第二谱分量(36)、在第一回波时间(21)的相位和由于场不均匀性和/或在第一回波时间(21)和第二回波时间(22)之间的涡流效应的相位演变(Φ)，并且
其中，所述磁共振设备(100)包括：
-接收单元，其被构造为用于分别在第一回波时间(21)和在第二回波时间(22)接收对多个图像点(30，30-1，30-2)的MR数据(25)，
-计算单元，其被构造为用于执行以下步骤：
-对于所述MR数据(25)的每个图像点(30，30-1，30-2)：执行数值优化，其确定在第一回波时间(21)的优化的相位和/或优化的相位演变(Φ)，
其中，所述优化所基于的等式不具有与所述第一谱分量(35)和第二谱分量(36)的显性依赖关系，不具有显性依赖关系意味着，等式对第一谱分量和第二谱分量之一求偏导数得出零，
-基于通过所述优化确定的在第一回波时间(21)的相位和/或相位演变(Φ)，对所述第一谱分量(35)和第二谱分量(36)进行解析计算。
15.根据权利要求13或14所述的磁共振设备(100)，其中，所述磁共振设备(100)还被构造为，用于执行按照权利要求1至12中任一项所述的方法。
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