CN104739409A - 磁共振成像方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种磁共振成像方法和装置。其中，所述磁共振成像方法包括如下步骤：进行扫描序列获得一正相位图像和一反相位图像；修正所述正相位图像和所述反相位图像的磁场误差；根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用所述正相位图像和所述反相位图像重建水图像和脂图像。利用磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值重建水图像和脂图像，可以减少化学位移产生的伪影。

Description

磁共振成像方法和装置

技术领域

本发明涉及磁共振成像方法和装置，特别涉及DIXON技术的磁共振成像方法和装置。

背景技术

磁共振成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。在磁共振成像中，人体组织被置于静磁场B₀中，随后用频率与氢原子核的进动频率相同的射频脉冲激发人体组织内的氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量；在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，由体外的接受器收录，经计算机处理后获得图像。

在磁共振成像中，为了获得较好的成像质量，往往需要对例如脂肪信号、水信号、硅胶信号(乳房植入物)等特定谱成分的信号进行抑制。例如，在用于腹部和胸部等的磁共振成像检查中，普遍需要抑制脂肪信号，以突出感兴趣组织或病灶的显示。至今为止，已经提出了许多脂肪抑制技术，例如CHESS(CHEmical Shift Suppression，化学位移选择)技术，FatSat(fat saturation，脂肪饱和)技术，SPAIR(Spectral PresaturationAttenuated Inversion Recovery，频谱预饱和衰减反转恢复)技术，STIR(short inversion timeinversion recovery，短反转时间反转恢复)技术，DIXON技术等。

其中，在CHESS技术失效的情况下，DIXON技术是一种广为接受的具有自防故障的方法。与CHESS技术比较，DIXON技术得到的水图像具有较多的脂肪残余信号；而脂肪残余信号在T2加权图像(脂肪组织和非脂肪组织之间的对比度很低)中是个棘手的技术问题，T2是横向弛豫时间。

现有技术的DIXON技术具有以下技术特征：

$s\left(t\right)=({\mathrm{\ρ}}_w+{\mathrm{\ρ}}_f{\mathrm{\Σ}}_{p=1}^P{e}^{{j2\mathrm{\πf}}_{p}t})\·e^{j2\mathrm{\π\ψt}}---\left[1\right]$

具体而言，式[1]是DIXON技术的信号模型：其中，磁共振图像信号s(t)包括脂信号ρ_f和水信号ρ_w；同时，在磁共振图像信号的波谱中包括P个脂信号峰值；由于化学位移，脂信号的各个峰值经其子身频率调制，该频率反映了由于本地磁场的不均匀性导致的相位偏移。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种磁共振成像方法，其特征在于，包括如下步骤：进行扫描序列获得一正相位图像和一反相位图像；修正所述正相位图像和所述反相位图像的磁场误差；根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像重建水图像和脂图像。

优选地，所述扫描序列是一多回波扫描序列。

优选地，所述多回波扫描序列包括：一多回波TSE序列、一多回波mDIXON序列或一多回波vibe DIXON序列。

优选地，所述根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像重建水图像和脂图像的步骤包括，利用一第一通式和一第二通式根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像重建水图像和脂图像，其中，

所述第一通式是：

$\left(\begin{array}{c}W\\ F\end{array}\right)={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{in}}\\ S_{\mathrm{op}}\end{array}\right)$

其中，S_in是经修正的所述同相位图像，S_op是经修正的所述反相位图像，W是所述水图像，F是所述脂图像，

所述第二通式是：

$c={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}}$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图像的回波时间，N是所述多个脂肪峰值的数量。

优选地，所述根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像重建水图像和脂图像的步骤包括：

将经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像进行傅里叶变换得到一正相位图像的K空间数据和一反相位图像的K空间数据；

根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用所述正相位图像的K空间数据和所述反相位图像的K空间数据得出一水图像的K空间数据和一脂图像的K空间数据；

对所述水图像的K空间数据和所述脂图像的K空间数据进行傅里叶逆比变换得出所述水图像和所述脂图像。

优选地，所述根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用所述正相位图像的K空间数据和所述反相位图像的K空间数据得出一水图像的K空间数据和一脂图像的K空间数据的步骤包括，利用一第三通式和一第四通式，根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用所述正相位图像的K空间数据和所述反相位图像的K空间数据得出一水图像的K空间数据和一脂图像的K空间数据，其中，所述第三通式是：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{KSPACE}}\left(t\right)\\ F_{\mathrm{KSPACE}}\left(t\right)\end{array}\right)={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\left(t\right)\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{\mathrm{KS}}_{\mathrm{in}}\left(t\right)\\ {\mathrm{KS}}_{\mathrm{op}}\left(t\right)\end{array}\right)$

其中，KS_in(t)是所述正相位图像的K空间数据，KS_op(t)是所述反相位图像的K空间数据，W_KSPACE(t)是所述水图像的K空间数据，F_KSPACE(t)是所述脂图像的K空间数据；

其中，所述第四通式是：

$c\left(t\right)={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}}$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图像的回波时间，N是所述多个脂肪峰值的数量。

优选地，所述扫描序列是一基本DIXON序列。

优选地，所述根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像重建水图像和脂图像的步骤包括，利用一第五通式得出一未经修正的水图像和一未经修正的脂图像，

其中，所述第五通式是：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDM}}\\ F_{\mathrm{BDM}}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}0.5& 0.5\\ 0.5& -0.5\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{in}}\\ S_{\mathrm{op}}\end{array}\right)$

其中，W_BDM是所述未经修正的水图像，F_BDM是所述未经修正的脂图像，

利用一第六通式对所述未经修正的水图像和所述未经修正的脂图像F_BDM进行修正从而得出一最终的水图像和一最终的脂图像，

其中，所述第六通式是：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDMF}}\\ F_{\mathrm{BDMF}}\end{array}\right)=K\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDM}}\\ F_{\mathrm{BDM}}\end{array}\right)$

其中，W_BDMF是所述最终的水图像，F_BDMF是所述最终的脂图像，

$K={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right)$

其中， $c={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}},$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图像的回波时间，N是所述多个脂肪峰值的数量。

本发明还提供一种磁共振成像装置，其特征在于，包括如下模块：

一扫描模块，用于进行扫描序列获得一正相位图像和一反相位图像；

一修正模块，用于修正所述正相位图像和所述反相位图像的磁场误差；

一重建模块，用于根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和所述反相位图像重建水图像和脂图像。

优选地，所述扫描序列是一多回波扫描序列。

优选地，所述多回波扫描序列包括：一多回波TSE序列、一多回波mDIXON序列或一多回波vibe DIXON序列。

优选地，所述重建模块，用于利用一第一通式和一第二通式根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和所述反相位图像重建水图像和脂图像，其中，

所述第一通式是：

$\left(\begin{array}{c}W\\ F\end{array}\right)={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{in}}\\ S_{\mathrm{op}}\end{array}\right)$

其中，S_in是经修正的所述同相位图像，S_op是经修正的所述反相位图像，W是所述水图像，F是所述脂图像，

所述第二通式是：

$c={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}}$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图像的回波时间，N是所述多个脂肪峰值的数量。

优选地，所述重建模块，用于：

将经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像进行傅里叶变换得到一正相位图像的K空间数据和一反相位图像的K空间数据；

根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用所述正相位图像的K空间数据和所述反相位图像的K空间数据得出一水图像的K空间数据和一脂图像的K空间数据；

对所述水图像的K空间数据和所述脂图像的K空间数据进行傅里叶逆比变换得出所述水图像和所述脂图像。

优选地，所述重建模块，用于利用一第三通式和一第四通式，根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用所述正相位图像的K空间数据和所述反相位图像的K空间数据得出一水图像的K空间数据和一脂图像的K空间数据，其中，所述第三通式是：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{KSPACE}}\left(t\right)\\ F_{\mathrm{KSPACE}}\left(t\right)\end{array}\right)={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\left(t\right)\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{\mathrm{KS}}_{\mathrm{in}}\left(t\right)\\ {\mathrm{KS}}_{\mathrm{op}}\left(t\right)\end{array}\right)$

其中，KS_in(t)是所述正相位图像的K空间数据，KS_op(t)是所述反相位图像的K空间数据，W_KSPACE(t)是所述水图像的K空间数据，F_KSPACE(t)是所述脂图像的K空间数据；

其中，所述第四通式是：

$c\left(t\right)={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}}$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图像的回波时间，N是所述多个脂肪峰值的数量。

优选地，所述扫描序列是一基本DIXON序列。

优选地，所述重建模块，用于利用一第五通式得出一未经修正的水图像和一未经修正的脂图像，

其中，所述第五通式是：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDM}}\\ F_{\mathrm{BDM}}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}0.5& 0.5\\ 0.5& -0.5\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{in}}\\ S_{\mathrm{op}}\end{array}\right)$

其中，W_BDM是所述未经修正的水图像，F_BDM是所述未经修正的脂图像，

利用一第六通式对所述未经修正的水图像和所述未经修正的脂图像F_BDM进行修正从而得出一最终的水图像和一最终的脂图像，

其中，所述第六通式是：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDMF}}\\ F_{\mathrm{BDMF}}\end{array}\right)=K\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDM}}\\ F_{\mathrm{BDM}}\end{array}\right)$

其中，W_BDMF是所述最终的水图像，F_BDMF是所述最终的脂图像，

$K={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right)$

其中， $c={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}},$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图像的回波时间，N是所述多个脂肪峰值的数量。

从上述方案中可以看出，利用磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值重建水图像和脂图像，可以减少化学位移产生的伪影。以多回波TSE序列为例，在正相位回波信号中，由于补偿了CPMG自旋回波磁振脉冲序列的频率偏移和衰变效果，所以修正仅影响反相位图像，因此通过伪逆运算可以重建出真正的水图像和脂图像。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为脂肪组织的磁共振波谱示意图。

图2是根据本发明的第一具体实施例的磁共振成像方法的示意图。

图3是根据本发明的第二具体实施例的磁共振成像方法的示意图。

图4是根据本发明的第三具体实施例的磁共振成像方法的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

根据本发明的磁共振成像方法的实质在于：对现有技术的DIXON技术的信号模型进行了校正，并将该信号模型用于DIXON技术，从而得到更好的水脂对比度。

DIXON技术具有以下技术特征：

$s\left(t\right)=({\mathrm{\ρ}}_w+{\mathrm{\ρ}}_f{\mathrm{\Σ}}_{p=1}^P{e}^{{j2\mathrm{\πf}}_{p}t})\·e^{j2\mathrm{\π\ψt}}---\left[1\right]$

具体而言，式[1]是DIXON技术的信号模型：磁共振图像信号s(t)包括脂信号ρ_f和水信号ρ_w；同时，在磁共振图像信号的波谱中包括P个脂信号峰值；由于化学位移，脂信号的各个峰值经其子身频率调制，该频率反映了由于本地磁场的不均匀性导致的相位偏移。

图1是脂肪组织的磁共振图像信号的波谱示意图，其中脂肪组织的磁共振波谱包括十个脂峰值A、B、C、D、E、F、G、H、I和J，以及一个水峰值water，其中，不同脂肪峰就是脂肪里不同种类的物质的磁共振信号，由图1可见，经验值exp和拟合值fit相差无几。现有技术的DIXON技术默认水频谱和脂频谱都只具有一个峰值，及最大脂肪峰值B，也就是在式[1]中P=1。通过不同的回波时间t得到两个回波信号，现有技术的DIXON技术即可利用式[1]计算出脂信号ρ_f和水信号ρ_w从而重建脂图像和水图像。由此可见，现有技术的DIXON技术忽略了最大峰值B之外的其他峰值A、C、D、E、F、G、H、I和J，从而导致脂信号在现有技术的DIXON技术中被低估，因此在水图像中可以观测到大量残留的脂信号：在T2加权像中，脂肪组织和非脂肪组织之间的低对比度问题尤其严重。

第一具体实施例

图2是根据本发明的第一具体实施例的磁共振成像方法的示意图。如图2所示，根据本发明的第一具体实施例的磁共振成像方法包括如下步骤：

步骤S101，进行多回波扫描序列获得一正相位图像和一反相位图像。

其中，多回波扫描序列包括：多回波TSE序列、多回波mDIXON序列或多回波vibeDIXON序列等等。

步骤S102：修正所述正相位图像和所述反相位图像的磁场误差。

根据本发明的第一具体实施例的磁共振成像方法利用中国专利申请200510009873.0所公开的方法对上述多回波信号的磁场误差进行修正；除此之外，还可以通过其他多种方式对上述多回波信号的磁场误差进行修正，例如，两点DIXON法，三点DIXON法等等。具体而言：

(1)取得一幅同相位图像和两幅反相位图像。

假设和分别表示i通道的同相位图像和两反相位图像，其中i＝1…n，n为总通道数。

(2)求各通道的线圈灵敏度分布(Profile)。

本步骤的求解过程可以分为以下几步：

(a)求各通道同相位图像模值平方和，然后开方：

$\mathrm{SOS}(x,y)=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left|S_0^i(x,y)\right|}^2}$

(b)取同相位图像中一个信噪比较好的通道信号对模值进行归一化：

$S_0^{\′}(x,y)=\frac{S_0^I(x,y)}{\left|S_0^I(x,y)\right|}$

在本发明的另外一个实施例中，(b)步骤的运算也可以为：取各通道信号的一种线性组合，对模值进行归一化：

$S_0^{\′}(x,y)=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_0^i(x,y)\·W_i}{|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_0^i(x,y)\·W_i|},$ 式中W_i表示权重。

(_c)计算各通道的线圈灵敏度分布(Profile)：

$P^i(x,y)=\frac{S_0^i(x,y)\·{\left[S_0^{\′}(x,y)\right]}^{\·}}{\mathrm{SOS}(x,y)},$ 式中[]^·表示求共轭。

由步骤(a)～(c)实现的求各通道的线圈灵敏度分布的过程还可以由其它优化算法代替，比如修正空间匹配滤波器法，即利用各通道图像每个象素点及其邻域点信号，计算信号及噪声相关矩阵，通过求信号相关矩阵的特征值及特征向量，从而得出各通道线圈的灵敏度分布。

(3)合成各通道图像。

$S_0(x,y)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left[P^i(x,y)\right]}^{\·}\·S_0^i(x,y)$

$S_1(x,y)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left[P^i(x,y)\right]}^{\·}\·S_1^i(x,y)$

$S_2(x,y)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left[P^i(x,y)\right]}^{\·}\·S_2^i(x,y)$

本步骤把各通道的图像合成得到最优信噪比合成图像，同时保存了图像的相位。

(4)求两幅反相位图像的相位差。

式中angle[]表示取相角算子。

(5)使用相位反缠绕算法对进行相位反缠绕，得到修正后的相位

检测同相位图像中的一些特征区域以作为修正相位的判据。

在本步骤中，可利用大部分图像中脂肪信号比较高的特点，检测图像的脂肪，或者用边缘检测方法，检测皮下脂肪，利用这些脂肪点做为判据，修正相位

(6)修正反相位图像的相位。

步骤S103：根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用所述正相位图像和所述反相位图像重建水图像和脂图像。

具体而言，各个脂肪峰值都具有已知的共振频率和T2数值；而且各个脂肪峰值所占比例也可以认为是固定的。因此，根据步骤S102，和分别表示i通道的同相位图像和两反相位图像，如果选取作为经修正的同相位图像S_in，选取和之中任一作为经修正的反相位图像S_op，那么通过式[2]重建水图像W和脂图像F。

$\left(\begin{array}{c}W\\ F\end{array}\right)={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{in}}\\ S_{\mathrm{op}}\end{array}\right)---\left[2\right]$

其中，通过式[3]得出式[2]中的c。

$c={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}}---\left[3\right]$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图像的TE时间，N是所述多个脂肪峰值的数量，在根据本发明的第一具体实施例中N是10。在Composition of adipose tissue and marrow fat in humans by1H NMR at7Tesla J.Lipid Res.2008.49：2055-2062中对上述数据有相应公开。

化学位移伪影是水图像和脂图像之间的对位偏差导致的伪影，这种伪影源自水图像和脂图像具有不同的共振频率(由于在读出阶段脂信号的相位会发生变化，所以会产生相位位移)。在根据本发明的第一具体实施例的磁共振成像方法中，利用磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值重建水图像和脂图像，可以减少化学位移产生的伪影。以多回波TSE序列为例，在正相位回波信号中，由于补偿了CPMG自旋回波磁振脉冲序列的频率偏移和衰变效果，所以修正仅影响反相位图像，因此通过伪逆运算可以重建出真正的水图像和脂图像。

第二具体实施例

图3是根据本发明的第二具体实施例的磁共振成像方法的示意图。如图3所示，根据本发明的第二具体实施例的磁共振成像方法包括如下步骤：

步骤S201，进行多回波扫描序列获得一正相位图像和一反相位图像。

其中，多回波扫描序列包括：两点DIXON序列、多回波TSE序列、多回波mDIXON序列，多回波vibe DIXON序列等等。

步骤S202：修正所述正相位图像和所述反相位图像的磁场误差。

步骤S203：对经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像进行傅里叶变换得到一正相位图像的K空间数据和一反相位图像的K空间数据。

根据步骤S102，和分别表示i通道的同相位图像和两反相位图像，如果选取作为经修正的同相位图像S_in，选取和之中任一作为经修正的反相位图像S_op，那么通过傅里叶变换得到一正相位图像的K空间数据KS_in(t)和一反相位图像的K空间数据KS_op(t)。

步骤S204：根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用所述正相位图像的K空间数据KS_in(t)和所述反相位图像的K空间数据KS_op(t)得出一水图像的K空间数据W_KSPACE(t)和一脂图像的K空间数据F_KSPACE(t)。

具体而言，通过式[4]得出一水图像的K空间数据W_KSPACE(t)和一脂图像的K空间数据F_KSPACE(t)。

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{KSPACE}}\left(t\right)\\ F_{\mathrm{KSPACE}}\left(t\right)\end{array}\right)={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\left(t\right)\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{\mathrm{KS}}_{\mathrm{in}}\left(t\right)\\ {\mathrm{KS}}_{\mathrm{op}}\left(t\right)\end{array}\right)---\left[4\right]$

其中，并且通过式[5]得出式[4]中的c(t)。

$c\left(t\right)={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}}---\left[5\right]$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图的TE时间，N是所述多个脂肪峰值的数量，在根据本发明的第二具体实施例中N是10。

化学位移伪影是水图像和脂图像之间的对位偏差导致的伪影，这种伪影源自水图像和脂图像具有不同的共振频率(由于在读出阶段脂信号的相位会发生变化，所以会产生相位位移)。在根据本发明的第二具体实施例的磁共振成像方法中，利用磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值重建水图像和脂图像，可以减少化学位移产生的伪影。

步骤S205：对所述水图像的K空间数据和所述脂图像的K空间数据进行傅里叶逆比变换得出所述水图像和所述脂图像。

第三具体实施例

图4是根据本发明的第三具体实施例的磁共振成像方法的示意图。如图4所示，根据本发明的第三具体实施例的磁共振成像方法包括如下步骤：

步骤S301：进行DIXON序列得到一正相位图像和一反相位图像。

步骤S302：修正所述正相位图像和所述反相位图像的磁场误差。

步骤S303：利用式[6]得出一水图像W_BDM和一脂图像F_BDM，所述水图像W_BDM和所述脂图像F_BDM未经修正。

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDM}}\\ F_{\mathrm{BDM}}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}0.5& 0.5\\ 0.5& -0.5\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{in}}\\ S_{\mathrm{op}}\end{array}\right)---\left[6\right]$

其中S_in是经修正的同相位图像，S_op是经修正的反相位图像，W_BDM是所述水图像，F_BDM是所述脂图像。

步骤S304：利用式[7]对所述水图像W_BDM和所述脂图像F_BDM进行修正从而得出最终的经修正的水图像W_BDMF和经修正的脂图像F_BDMF。

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDMF}}\\ F_{\mathrm{BDMF}}\end{array}\right)=K\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDM}}\\ F_{\mathrm{BDM}}\end{array}\right)---\left[7\right]$

其中，利用式[8]得出K。

$K={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right)---\left[8\right]$

其中，利用式[3]得出 $c={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}}.$

化学位移伪影是水图像和脂图像之间的对位偏差导致的伪影，这种伪影源自水图像和脂图像具有不同的共振频率(由于在读出阶段脂信号的相位会发生变化，所以会产生相位位移)。在根据本发明的第三具体实施例的磁共振成像方法中，利用磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值重建水图像和脂图像，可以减少化学位移产生的伪影。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种磁共振成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

进行扫描序列获得一正相位图像和一反相位图像；

修正所述正相位图像和所述反相位图像的磁场误差；

根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像重建水图像和脂图像。

2.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述扫描序列是一多回波扫描序列。

3.如权利要求2所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述多回波扫描序列包括：一多回波TSE序列、一多回波mDIXON序列或一多回波vibe DIXON序列。

4.如权利要求2所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像重建水图像和脂图像的步骤包括，利用一第一通式和一第二通式根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像重建水图像和脂图像，其中，

所述第一通式是：

$\left(\begin{array}{c}W\\ F\end{array}\right)={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{in}}\\ S_{\mathrm{op}}\end{array}\right)$

其中，S_in是经修正的所述同相位图像，S_op是经修正的所述反相位图像，W是所述水图像，F是所述脂图像，

所述第二通式是：

$c={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}}$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图像的回波时间，N是所述多个脂肪峰值的数量。

5.如权利要求2所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像重建水图像和脂图像的步骤包括：

将经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像进行傅里叶变换得到一正相位图像的K空间数据和一反相位图像的K空间数据；

根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用所述正相位图像的K空间数据和所述反相位图像的K空间数据得出一水图像的K空间数据和一脂图像的K空间数据；

对所述水图像的K空间数据和所述脂图像的K空间数据进行傅里叶逆比变换得出所述水图像和所述脂图像。

6.如权利要求5所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用所述正相位图像的K空间数据和所述反相位图像的K空间数据得出一水图像的K空间数据和一脂图像的K空间数据的步骤包括，利用一第三通式和一第四通式，根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用所述正相位图像的K空间数据和所述反相位图像的K空间数据得出一水图像的K空间数据和一脂图像的K空间数据，其中，所述第三通式是：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{KSPACE}}\left(t\right)\\ F_{\mathrm{KSPACE}}\left(t\right)\end{array}\right)={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\left(t\right)\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{\mathrm{KS}}_{\mathrm{in}}\left(t\right)\\ {\mathrm{KS}}_{\mathrm{op}}\left(t\right)\end{array}\right)$

其中，KS_in(t)是所述正相位图像的K空间数据，KS_op(t)是所述反相位图像的K空间数据，W_KSPACE(t)是所述水图像的K空间数据，F_KSPACE(t)是所述脂图像的K空间数据；

其中，所述第四通式是：

$c\left(t\right)={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}}$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图像的回波时间，N是所述多个脂肪峰值的数量。

7.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述扫描序列是一基本DIXON序列。

8.如权利要求7所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像重建水图像和脂图像的步骤包括，利用一第五通式得出一未经修正的水图像和一未经修正的脂图像，

其中，所述第五通式是：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDM}}\\ F_{\mathrm{BDM}}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}0.5& 0.5\\ 0.5& -0.5\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{in}}\\ S_{\mathrm{op}}\end{array}\right)$

其中，W_BDM是所述未经修正的水图像，F_BDM是所述未经修正的脂图像，

利用一第六通式对所述未经修正的水图像和所述未经修正的脂图像F_BDM进行修正从而得出一最终的水图像和一最终的脂图像，

其中，所述第六通式是：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDMF}}\\ F_{\mathrm{BDMF}}\end{array}\right)=K\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDM}}\\ F_{\mathrm{BDM}}\end{array}\right)$

其中，W_BDMF是所述最终的水图像，F_BDMF是所述最终的脂图像，

$K={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right)$

其中， $c={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}},$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图像的回波时间，N是所述多个脂肪峰值的数量。

9.一种磁共振成像装置，其特征在于，包括如下模块：

一扫描模块，用于进行扫描序列获得一正相位图像和一反相位图像；

一修正模块，用于修正所述正相位图像和所述反相位图像的磁场误差；

一重建模块，用于根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和所述反相位图像重建水图像和脂图像。

10.如权利要求9所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述扫描序列是一多回波扫描序列。

11.如权利要求10所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述多回波扫描序列包括：一多回波TSE序列、一多回波mDIXON序列或一多回波vibe DIXON序列。

12.如权利要求10所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述重建模块，用于利用一第一通式和一第二通式根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用经修正的所述正相位图像和所述反相位图像重建水图像和脂图像，其中，

所述第一通式是：

$\left(\begin{array}{c}W\\ F\end{array}\right)={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{in}}\\ S_{\mathrm{op}}\end{array}\right)$

其中，S_in是经修正的所述同相位图像，S_op是经修正的所述反相位图像，W是所述水图像，F是所述脂图像，

所述第二通式是：

$c={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}}$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图像的回波时间，N是所述多个脂肪峰值的数量。

13.如权利要求10所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述重建模块，用于：

将经修正的所述正相位图像和经修正的所述反相位图像进行傅里叶变换得到一正相位图像的K空间数据和一反相位图像的K空间数据；

根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用所述正相位图像的K空间数据和所述反相位图像的K空间数据得出一水图像的K空间数据和一脂图像的K空间数据；

对所述水图像的K空间数据和所述脂图像的K空间数据进行傅里叶逆比变换得出所述水图像和所述脂图像。

14.如权利要求13所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述重建模块，用于利用一第三通式和一第四通式，根据磁共振图像信号的波谱的多个脂肪峰值利用所述正相位图像的K空间数据和所述反相位图像的K空间数据得出一水图像的K空间数据和一脂图像的K空间数据，其中，所述第三通式是：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{KSPACE}}\left(t\right)\\ F_{\mathrm{KSPACE}}\left(t\right)\end{array}\right)={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\left(t\right)\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{\mathrm{KS}}_{\mathrm{in}}\left(t\right)\\ {\mathrm{KS}}_{\mathrm{op}}\left(t\right)\end{array}\right)$

其中，KS_in(t)是所述正相位图像的K空间数据，KS_op(t)是所述反相位图像的K空间数据，W_KSPACE(t)是所述水图像的K空间数据，F_KSPACE(t)是所述脂图像的K空间数据；

其中，所述第四通式是：

$c\left(t\right)={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}}$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图像的回波时间，N是所述多个脂肪峰值的数量。

15.如权利要求9所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述扫描序列是一基本DIXON序列。

16.如权利要求15所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述重建模块，用于利用一第五通式得出一未经修正的水图像和一未经修正的脂图像，

其中，所述第五通式是：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDM}}\\ F_{\mathrm{BDM}}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}0.5& 0.5\\ 0.5& -0.5\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{in}}\\ S_{\mathrm{op}}\end{array}\right)$

其中，W_BDM是所述未经修正的水图像，F_BDM是所述未经修正的脂图像，

利用一第六通式对所述未经修正的水图像和所述未经修正的脂图像F_BDM进行修正从而得出一最终的水图像和一最终的脂图像，

其中，所述第六通式是：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDMF}}\\ F_{\mathrm{BDMF}}\end{array}\right)=K\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{BDM}}\\ F_{\mathrm{BDM}}\end{array}\right)$

其中，W_BDMF是所述最终的水图像，F_BDMF是所述最终的脂图像，

$K={\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& c\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right)$

其中， $c={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\α}}_n{e}^{-R_n^{*}{t}_{\mathrm{op}}+\mathrm{i\Δ}{f}_n{t}_{\text{op}}},$

其中，α_n是各个脂肪峰值所占所述多个脂肪峰值的信号强度的比例，△f_n是频率偏移，是衰变率，t_op是反相位图像的回波时间，N是所述多个脂肪峰值的数量。