CN105929350B - 一种单次激发水脂分离成像误差校正系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单次激发水脂分离成像误差校正系统及方法。在磁共振成像仪的主机上安装预扫描模块和水脂扫描模块并加载到谱仪的序列发生器上用于控制射频系统和梯度系统实现人体质子信号的激发、空间编码和采集。在主机上安装配套的数据预处理模块、初级幅度校正模块、初级相位校正模块、相位解缠模块、高级误差校正模块和水脂图像分离模块。本发明有效克服了MRI设备的硬件不完善性，并考虑了TE时期的场不均匀效应和化学位移效应，提高了回波幅度误差和相位误差误差校正精度和相位解缠算法效率，满足临床影像诊断需要。

Description

一种单次激发水脂分离成像误差校正系统及方法

技术领域

本发明涉及医用磁共振成像技术领域，尤其涉及一种单次激发水脂分离成像误差校正系统及方法。

背景技术

在医学磁共振成像(MRI)中，压脂成像对病变显示明显优于常规成像技术，常用的压脂方法有选择性脂肪磁化饱和，水选择性激发和短TI恢复 (STIR)。相对这些压脂成像技术而言，基于不同组织成分的化学位移,△f, 而进行各成分单独成像的化学位移成像技术对射频场B₁的均匀性和磁场强度没有特殊要求也不损失图像信噪比，还可以测定组织中脂肪和水的相对比例，在临床诊断上更有价值。两点Dixon水脂分离技术是临床研究和临床诊断上广泛应用的化学位移成像技术之一，可以每层采集两幅水脂信号相位差不同的k空间数据，然后通过数据处理获得水图像和脂肪图像。该技术要求水脂同相回波和反相回波分别在两次独立的扫描中采集，扫描时间为常规T1加权扫描的两倍，降低了临床扫描和诊断的效率。显然，提高Dixon水脂分离技术的效率的一种方式是采用单次激发同时采集同相和反相回波，尤其是基于多个梯度回波的单次小角激发方式可以明显缩短序列重复时间，从而获得T1 加权的水脂分离图像。然而，这种方案在临床应用上往往效果不佳，需要解决下述技术难题才能保证其普遍适用性：

(一)对于磁场均匀性较差和梯度性能较低的成像系统，在同相回波峰与反相回波峰的时间间隔内磁场不均匀性、磁化率效应和涡流效应产生的相位误差较大，加上背景噪声干扰，同相和反相回波的相位常常会超过-π到+π范围，引起严重的相位缠绕伪影，这种情况不仅要求扫描过程具有良好的匀场和涡流抑制技术，还要求水脂图像处理的相位解缠算法效率足够高，常用的相位解缠算法(如多项式拟合法、区域生长法、枝切法等)对单张图像实现相位解缠需要数秒到数十秒时间，甚至不少像素会发生相位解缠错误，不能充分满足临床应用需要。

(二)梯度系统的幅度、线性、涡流场效应和麦克斯韦场在不同方向存在差异，同时接收通道的滤波器响应具有不对称性，这些因素会在单次激发多梯度回波采集过程中引入额外的相位误差和幅度误差。

(三)在磁场均匀性较差的情况下同相和反相回波之间的幅度衰减较大，水脂同相图和反相图的加减不能充分分离水脂信号。

(四)在梯度性能较差情况下和射频脉冲宽度较大情况下，基于梯度回波的水脂同相图对应的回波时间内化学位移效应和场不均匀效应不能忽略，否则会导致水脂图像分离不完全。

正因为如此，快速精确的回波信号的相位展开和相位校正问题以及幅度校正问题一直是硬件性能欠佳的MRI设备快速精确获得水脂分离图像需要解决的技术瓶颈。

发明内容

为了克服上述现有技术的问题，本发明提供了一种单次激发水脂分离成像误差校正系统及方法。本系统及方法基于梯度回波和自旋回波的单次激发两点Dixon成像，该幅度和相位校正技术也可以应用于各种二维/三维水脂分离成像，均可明显消除图像伪影，提高图像的临床诊断价值，使得基于梯度回波的两点Dixon技术可以通过一次小角激发同时采集同相和反相梯度回波方式在临床上实现常规应用。

本发明提供了一种单次激发水脂分离成像误差校正系统，在磁共振成像仪的主机上安装预扫描模块和水脂扫描模块并加载到谱仪的序列发生器上用于控制磁共振成像仪的射频系统和梯度系统实现人体质子信号的激发、空间编码和采集。

所述预扫描模块在序列发生器上加载表观横向弛豫时间测试序列，回波时间 TE在1ms和1s之间取不同时间数值，然后在频率编码梯度作用下采集一系列回波。

所述水脂扫描模块有两种工作模式，第一种：在序列发生器上加载三维化学位移成像序列或二维化学位移成像序列，该序列采用90°激发脉冲在选层梯度G_s作用下选择激发人体某一层面的横向磁化矢量，补偿梯度G_sc用于重聚横向磁化矢量的相位弥散，然后横向磁化矢量在180°重聚硬脉冲作用下产生自旋回波，相位编码梯度G_p1和双极性频率编码梯度G_r1和G_r2用于实现自旋回波的二维空间编码，其中，三维化学位移成像序列还包括相位编码梯度G_p2用于实现选层方向的空间编码；回波时间TE设置为最小值，双极性梯度之间的时间间隔△τ设置为△τ＝1/△f/2；对于二维化学位移成像序列，每个扫描层面的k空间矩阵包含同相和反相回波信号，基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，获得二维复数矩阵I₀和I₁；对于三维化学位移成像序列，先沿着选层方向对k空间数据进行一维离散傅立叶变换，获得每个扫描层面的k空间复数矩阵，再基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，分别存储为二维复数矩阵I₀和I₁；每个层面的I₀和I₁的逆傅里叶变换对S₀和S₁分别表示同相图和反相图。

第二种：水脂扫描模块在序列发生器上三维化学位移成像序列或二维化学位移成像序列，该序列采用90°激发脉冲在选层梯度G_s作用下选择激发人体某一层面的横向磁化矢量，补偿梯度G_sc用于重聚横向磁化矢量的相位弥散，然后横向磁化矢量在预备读梯度G_pre和双极性频率编码梯度G_r1和G_r2作用下产生两个梯度回波，相位编码梯度G_p1连同G_r1和G_r2用于实现梯度回波的二维空间编码，其中三维化学位移成像序列还包括相位编码梯度G_p2用于实现选层方向的空间编码；回波时间TE在序列内设置为TE＝1/△f/2，双极性梯度之间的时间间隔△τ在序列内设置为△τ＝1/△f/2，对于二维化学位移成像序列，每个扫描层面的k空间矩阵包含同相和反相回波信号，基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，获得二维复数矩阵I₀和I₁；对于三维化学位移成像序列，先沿着选层方向对k空间数据进行一维离散傅立叶变换，获得每个扫描层面的k空间复数矩阵，再基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，分别存储为二维复数矩阵I₀和I₁；最后，基于第一个梯度回波和第二个梯度回波获得反相图复数矩阵S₀和同相图复数矩阵S₁。

其中，在主机上安装配套的数据预处理模块；所述数据预处理模块对不同TE的回波幅度通过非线性拟合获得表观横向弛豫时间常数T₂ ^*，并根据涡流场测试序列对频率编码梯度波形进行涡流场测试并配合谱仪标配的预加重工具进行梯度波形补偿。

其中，在主机上安装配套的初级幅度校正模块、初级相位校正模块；所述初级幅度校正模块和初级相位校正模块分别对S₀和S₁对应的k空间复数矩阵I₀和I₁进行初级幅度校正和初级相位校正。

首先，对I₁矩阵沿频率编码方向进行时间反演并取复数共轭，重新存储为I₁。

其次，选择I₀矩阵的k_y＝0线进行一维离散逆傅里叶变换得到M₀，计算

这里arg表示求取相角，*表示复数共轭，n是在频率编码方向数据点编号。

然后，选择I₁矩阵的k_y＝0线进行一维离散逆傅里叶变换得到M₁，计算

再次，对I₀矩阵在频率编码方向进行一维逆傅立叶变换并乘以对I₁矩阵在频率编码方向进行一维逆傅立叶变换并乘以

最后，对处理后的I₀和I₁沿相位编码方向进行一维离散逆傅里叶变换并重新存储为S₀和S₁。

其中，在主机上安装配套的相位解缠模块、高级误差校正模块。

对于水脂扫描模块第一种工作模式，序列采集的同相图和反相图，相位解缠模块及高级误差校正模块用于对同相图复数矩阵S₀和反相图复数矩阵S₁进行幅度衰减校正和高阶相位误差消除，其实现方式如下所述。

首先，基于式(2)可得

其次，按照下式对S₁消除φ₀：

然后，按照下式计算S_1A的相位图：

φ＝atan2[Im(S_1A)/Re(S_1A)] (12)。

最后，对S_1A消除相位φ后可得S_1B＝S_1Ae^-iφ，并定义S_1B相位矩阵的余弦值为一个校正因子矩阵κ，也就是：

κ＝Re(S_1B)/|S_1B| (13)。

κ可在(-1,+1)范围连续变化。

对于水脂扫描模块第二种工作模式，序列采集的同相图和反相图，相位解缠模块及高级误差校正模块用于对反相图复数矩阵S₀和同相图复数矩阵S₁进行幅度衰减校正和高阶相位误差消除，其实现方式如下所述。

对式(7)平方并取复数共轭可得：

基于S的相位图获得初始相位φ₀＝atan2[Im(S)/Re(S)]，在存在相位缠绕情况下按图九所示的算法流程进行相位解缠，得到：

然后，基于φ＝atan2[Im(S_1A)/Re(S_1A)]/2获得S_1A的相位图，进行相位解缠以获得真实相位φ，得到：

S_0B＝S_0A·e^-iφ＝(S_w-S_f)·A (20)

S_1B＝S_1A·e^-i·2φ＝(S_w+S_f)·A² (21)

κ＝Re(S_0B)/|S_0B| (22)。

其中，在主机上安装配套的水脂图像分离模块。

对于水脂扫描模块第一种工作模式，水脂图像分离模块按照下式计算产生水像S_w和脂肪像S_f：

对于水脂扫描模块第二种工作模式，水脂图像分离模块按照下式计算产生水像S_w和脂肪像S_f：

本发明另一种单次激发水脂分离成像误差校正方法，在磁共振成像仪的主机上安装预扫描模块和水脂扫描模块并加载到谱仪的序列发生器上用于控制磁共振成像仪的射频系统和梯度系统实现人体质子信号的激发、空间编码和采集。包括以下步骤：

步骤S100：所述预扫描模块在序列发生器上加载表观横向弛豫时间测试序列，回波时间TE在1ms和1s之间取不同时间数值，然后在频率编码梯度作用下采集一系列回波。

步骤S200：所述水脂扫描模块有两种工作模式，第一种：在序列发生器上加载三维化学位移成像序列或二维化学位移成像序列，该序列采用90°激发脉冲在选层梯度G_s作用下选择激发人体某一层面的横向磁化矢量，补偿梯度G_sc用于重聚横向磁化矢量的相位弥散，然后横向磁化矢量在180°重聚硬脉冲作用下产生自旋回波，相位编码梯度G_p1和双极性频率编码梯度G_r1和 G_r2用于实现自旋回波的二维空间编码，其中，三维化学位移成像序列还包括相位编码梯度G_p2用于实现选层方向的空间编码；回波时间TE设置为最小值，双极性梯度之间的时间间隔△τ设置为△τ＝1/△f/2；对于二维化学位移成像序列，每个扫描层面的k空间矩阵包含同相和反相回波信号，基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，获得二维复数矩阵 I₀和I₁；对于三维化学位移成像序列，先沿着选层方向对k空间数据进行一维离散傅立叶变换，获得每个扫描层面的k空间复数矩阵，再基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，分别存储为二维复数矩阵I₀和I₁；每个层面的I₀和I₁的逆傅里叶变换对S₀和S₁分别表示同相图和反相图。

第二种：水脂扫描模块在序列发生器上三维化学位移成像序列或二维化学位移成像序列，该序列采用90°激发脉冲在选层梯度G_s作用下选择激发人体某一层面的横向磁化矢量，补偿梯度G_sc用于重聚横向磁化矢量的相位弥散，然后横向磁化矢量在预备读梯度G_pre和双极性频率编码梯度G_r1和G_r2作用下产生两个梯度回波，相位编码梯度G_p1连同G_r1和G_r2用于实现梯度回波的二维空间编码，其中三维化学位移成像序列还包括相位编码梯度G_p2用于实现选层方向的空间编码；回波时间TE在序列内设置为TE＝1/△f/2，双极性梯度之间的时间间隔△τ在序列内设置为△τ＝1/△f/2，对于二维化学位移成像序列，每个扫描层面的k空间矩阵包含同相和反相回波信号，基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，获得二维复数矩阵I₀和I₁；对于三维化学位移成像序列，先沿着选层方向对k空间数据进行一维离散傅立叶变换，获得每个扫描层面的k空间复数矩阵，再基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，分别存储为二维复数矩阵I₀和I₁；最后，基于第一个梯度回波和第二个梯度回波获得反相图复数矩阵S₀和同相图复数矩阵S₁。

其中，在主机上安装配套的数据预处理模块；在步骤S100及步骤S200 之间包括以下步骤：所述数据预处理模块对不同TE的回波幅度通过非线性拟合获得表观横向弛豫时间常数并根据涡流场测试序列对频率编码梯度波形进行涡流场测试并配合谱仪标配的预加重工具进行梯度波形补偿。

其中，在主机上安装配套的初级幅度校正模块、初级相位校正模块；进一步包括以下步骤：步骤S300：所述初级幅度校正模块和初级相位校正模块分别对S₀和S₁对应的k空间复数矩阵I₀和I₁进行初级幅度校正和初级相位校正。

首先，对I₁矩阵沿频率编码方向进行时间反演并取复数共轭，重新存储为I₁。

其次，选择I₀矩阵的k_y＝0线进行一维离散逆傅里叶变换得到M₀，计算

这里arg表示求取相角，*表示复数共轭，n是在频率编码方向数据点编号。

然后，选择I₁矩阵的k_y＝0线进行一维离散逆傅里叶变换得到M₁，计算

再次，对I₀矩阵在频率编码方向进行一维逆傅立叶变换并乘以对I₁矩阵在频率编码方向进行一维逆傅立叶变换并乘以这里i为虚数单位。

最后，对处理后的I₀和I₁沿相位编码方向进行一维离散逆傅里叶变换并重新存储为S₀和S₁。

其中，在主机上安装配套的相位解缠模块、高级误差校正模块；进一步包括以下步骤：步骤S400：对于水脂扫描模块第一种工作模式，序列采集的同相图和反相图，相位解缠模块及高级误差校正模块用于对同相图复数矩阵 S₀和反相图复数矩阵S₁进行幅度衰减校正和高阶相位误差消除。

首先，基于式(2)可得

其次，按照下式对S₁消除φ₀：

然后，按照下式计算S_1A的相位图：

φ＝atan2[Im(S_1A)/Re(S_1A)] (12)。

最后，对S_1A消除相位φ后可得S_1B＝S_1Ae^-iφ，并定义S_1B相位矩阵的余弦值为一个校正因子矩阵κ，也就是：

κ＝Re(S_1B)/|S_1B| (13)。

κ可在(-1,+1)范围连续变化。

对于水脂扫描模块第二种工作模式，序列采集的同相图和反相图，相位解缠模块及高级误差校正模块用于对反相图复数矩阵S₀和同相图复数矩阵S₁进行幅度衰减校正和高阶相位误差消除。

对式(7)平方并取复数共轭可得：

基于S的相位图获得初始相位φ₀＝atan2[Im(S)/Re(S)]，在存在相位缠绕情况下按图九所示的算法流程进行相位解缠，得到：

然后，基于φ＝atan2[Im(S_1A)/Re(S_1A)]/2获得S_1A的相位图，进行相位解缠以获得真实相位φ，得到：

S_0B＝S_0A·e^-iφ＝(S_w-S_f)·A (20)

S_1B＝S_1A·e^-i·2φ＝(S_w+S_f)·A² (21)

κ＝Re(S_0B)/|S_0B| (22)。

其中，在主机上安装配套的水脂图像分离模块：进一步包括以下步骤：

步骤S500：对于水脂扫描模块第一种工作模式，水脂图像分离模块按照下式计算产生水像S_w和脂肪像S_f：

对于水脂扫描模块第二种工作模式，水脂图像分离模块按照下式计算产生水像S_w和脂肪像S_f：

有益效果：本发明可应用于二维和三维水脂分离成像，尤其是水脂同相和反相回波信号一次性激发的两点Dixon成像，在磁体和梯度系统性能不理想情况下实现化学位移图像的临床诊断价值；有效克服了MRI设备的硬件不完善性，并考虑了TE时期的场不均匀效应和化学位移效应，明显提高了回波幅度误差和相位误差误差校正精度和相位解缠算法效率，可满足临床影像诊断需要。

附图说明

图1为表观横向弛豫时间T₂*测试序列。

其中，TE＝N/△f，N为自然数，TE在1ms和1s之间取值。

图2为三维单次激发双梯度回波水脂分离序列I。

其中，90°脉冲为软脉冲(如Sinc脉冲)，180°重聚脉冲为硬脉冲，TE为最短回波时间，△τ＝1/△f/2。选层梯度方向的损相梯度用于加快自旋体系恢复到平衡态。在涡流效应显著的成像系统中梯度预加重波形可以在δτ期间进行实时切换。信号采集梯度回波依次为水脂同相信号和水脂反相信号。

图3为二维单次激发双梯度回波水脂分离序列I。

其中，90°脉冲为软脉冲(如Sinc脉冲)，180°重聚脉冲为软脉冲，TE为最短回波时间，△τ＝1/△f/2。选层梯度方向的损相梯度用于加快自旋体系恢复到平衡态。在涡流效应显著的成像系统中梯度预加重波形可以在δτ时间进行实时切换。信号采集梯度回波依次为水脂同相信号和水脂反相信号。

图4为三维单次激发双梯度回波水脂分离序列II。

其中，信号采集梯度回波依次为水脂同相回波和反相回波，两个回波顶点之间的间隔为TE＝△τ＝1/△f/2。在涡流效应显著的成像系统中梯度预加重波形可以在δτ时间进行实时切换。

图5为二维单次激发双回波水脂分离序列II。

其中，信号采集梯度回波依次为水脂同相回波和反相回波，两个回波顶点之间的间隔为TE＝△τ＝1/△f/2。在涡流效应显著的成像系统中梯度预加重波形在δτ时间实时切换。

图6为涡流场测试序列I。

其中，射频脉冲宽度调节为100μs，梯度脉冲分别采用正负极性梯度，其幅度与成像序列梯度在同一个数量级，延迟时间列表在0.1ms和50ms范围,磁共振信号FID的数据点为256。

图7为涡流场测试序列II。

其中，射频脉冲宽度调节为100μs，梯度脉冲分别采用正负极性梯度，其幅度与成像序列梯度在同一个数量级，延迟时间列表在0.1ms和50ms范围,磁共振信号FID的数据点为256。

图8为水脂分离成像工作流程。

图9为三维相位解缠算法流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

本发明原理：医学磁共振成像仪通常由磁体、谱仪、控制台主机、梯度线圈、射频线圈、射频功放和梯度功放等硬件单元构成。在磁共振成像仪的主机上安装预扫描模块和水脂扫描模块并加载到谱仪的序列发生器上用于控制射频系统和梯度系统实现人体质子信号的激发、空间编码和采集。其中，预扫描模块由图1示所示的脉冲序列和相应的参数表构成，水脂扫描模块主要由图二至图七所示的脉冲序列和相应的参数表构成。同时，在主机上安装配套的数据预处理模块、初级幅度校正模块、初级相位校正模块、相位解缠模块、高级误差校正模块和水脂图像分离模块。上述模块按照图八所示的工作流程逐步自动执行，各模块的功能实现方式、特征参数和具体操作步骤如下所述：

首先，预扫描模块在序列发生器上加载图一所示的表观横向弛豫时间测试序列，该序列采用软脉冲在选层梯度作用下激发人体感兴趣断层磁共振信号，回波时间TE在1ms和1s之间取不同时间数值，然后在频率编码梯度作用下采集一系列回波。接着，数据预处理模块基于下式对不同TE的回波幅度通过非线性拟合获得表观横向弛豫时间常数

上式中，I为水脂的磁化矢量，I₀为I在平衡态的起始值。

其次，预扫描模块根据图六和图七所示的专用序列对频率编码梯度波形进行涡流场测试并配合谱仪标配的预加重工具进行梯度波形补偿。

接着，水脂扫描模块在序列发生器上加载图二所示的三维化学位移成像序列或图三所示的二维化学位移成像序列，该序列采用90°激发脉冲在选层梯度G_s作用下选择激发人体某一层面的横向磁化矢量，补偿梯度G_sc用于重聚横向磁化矢量的相位弥散，然后横向磁化矢量在180°重聚硬脉冲作用下产生自旋回波，相位编码梯度G_p1和双极性频率编码梯度G_r1和G_r2用于实现自旋回波的二维空间编码，其中三维版还包括相位编码梯度G_p2用于实现选层方向的空间编码。序列参数设置如下：回波时间TE设置为最小值，双极性梯度之间的时间间隔△τ设置为△τ＝1/△f/2，其它成像参数可参照常规GRE T1WI成像要求设置。该化学位移成像序列以单次激发方式运行，每次G_p1和 G_p2(或仅G_p1)分别进行相位编码循环时逐步递增相位编码梯度幅度并采集同相梯度回波和反相梯度回波直至所有相位编码步数完成。对于二维版，每个扫描层面的k空间矩阵包含同相和反相回波信号，基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，获得二维复数矩阵I₀和I₁；对于三维版，先沿着选层方向进行一维离散傅立叶变换，获得每个扫描层面的k空间复数矩阵，再基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，分别存储为二维复数矩阵I₀和I₁。每个层面的I₀和I₁的逆傅里叶变换对S₀和S₁分别表示同相图和反相图，其理论建模如下：

上式中S_w和S_f分别表示成像区域内水和脂肪成份，φ₀是质子磁化矢量的初始相位，φ是磁场不均匀性(包括局域磁化率)、涡流场和麦克斯韦场产生的相位误差，γ是质子磁旋比，用于对回波幅度进行补偿校正。

在△τ＝1/△f/2条件下，式(3)简化为

或者，水脂扫描模块在序列发生器上加载图四所示的三维化学位移成像序列或图五所示的二维化学位移成像序列，该序列采用90°激发脉冲在选层梯度G_s作用下选择激发人体某一层面的横向磁化矢量，补偿梯度G_sc用于重聚横向磁化矢量的相位弥散，然后横向磁化矢量在预备读梯度G_pre和双极性频率编码梯度G_r1和G_r2作用下产生两个梯度回波，相位编码梯度G_p1连同 G_r1和G_r2用于实现梯度回波的二维空间编码，其中三维版还包括相位编码梯度G_p2用于实现选层方向的空间编码。回波时间TE在序列内设置为TE＝1/△f/2，双极性梯度之间的时间间隔△τ在序列内设置为△τ＝1/△f/2，其它同上。最后，基于第一个梯度回波和第二个梯度回波获得反相图复数矩阵S₀和同相图复数矩阵S₁，分别用数学模型描述如下：

尽管人们以往习惯用第一个回波产生同相图，并用第二个回波产生反相图，这仅在TE极短情况下是充分有效的，但在当前的国产设备上TE一般在 5毫秒甚至10毫秒以上，在这样的情况下S₀并非严格意义上的同相图。为此，这里设置TE＝△τ＝1/△f/2，以便第一个回波产生反相图，第二个回波产生同相图。于是，式(5)和式(6)分别简化为

然后，初级幅度校正模块和初级相位校正模块在MRI系统硬件性能不理想的情况下采用下述方式分别对S₀和S₁对应的k空间复数矩阵I₀和I₁进行初级幅度校正和初级相位校正：

首先，对I₁矩阵沿频率编码方向进行时间反演并取复数共轭，重新存储为I₁；

其次，选择I₀矩阵的k_y＝0线进行一维离散逆傅里叶变换得到M₀，计算

这里arg表示求取相角，*表示复数共轭，n是在频率编码方向数据点编号；

然后，选择I₁矩阵的k_y＝0线进行一维离散逆傅里叶变换得到M₁，计算

再次，对I₀矩阵在频率编码方向进行一维逆傅立叶变换并乘以对I₁矩阵在频率编码方向进行一维逆傅立叶变换并乘以

最后，对处理后的I₀和I₁沿相位编码方向进行一维离散逆傅里叶变换并重新存储为S₀和S₁。

经上述幅度和相位校正后，S₀和S₁的相位图发生相位缠绕的像素数量可明显降低，有利于提高相位解缠的精度和效率，但S₀和S₁仍存在场不均匀性效应引起的幅度衰减和相位误差并可能包含高阶涡流场和麦克斯韦场引起的相位误差，接下来的数据处理分为两种情况：

(一)对于图二或图三所示序列采集的同相图和反相图，相位解缠模块及高级误差校正模块用于对同相图复数矩阵S₀和反相图复数矩阵S₁进行幅度衰减校正和高阶相位误差消除，其实现方式如下所述：

首先，基于式(2)可得

然后，按照下式对S₁消除φ₀：

其次，按照下式计算S_1A的相位图：

φ＝atan2[Im(S_1A)/Re(S_1A)] (12)

但在磁场不均匀性和噪声干扰严重以及采样不充分等情况下这样得到的相位图仍可能存在包裹伪影，需要进行相位解缠以获得真实的相位图。为此，这里采用如图九所示的相位解缠算法实现MRI相位图φ的快速解缠，并将φ更新为解缠的相位值。

最后，对S_1A消除相位φ后可得S_1B＝S_1Ae^-iφ，并定义S_1B相位矩阵的余弦值为一个校正因子矩阵κ，也就是：

κ＝Re(S_1B)/|S_1B| (13)

κ可在(-1,+1)范围连续变化，它决定了反相图中包含水脂肪信号的像素正确归属于水图像或脂肪图像。

水脂图像分离模块按照下式计算产生水像S_w和脂肪像S_f：

(二)对于图四或图五所示序列采集的同相图和反相图，相位解缠模块及高级误差校正模块用于对反相图复数矩阵S₀和同相图复数矩阵S₁进行幅度衰减校正和高阶相位误差消除，其实现方式如下所述：

对式(7)平方并取复数共轭可得：

基于S的相位图获得初始相位φ₀＝atan2[Im(S)/Re(S)]，在存在相位缠绕情况下按图九所示的算法流程进行相位解缠，于是，我们得到

然后，基于φ＝atan2[Im(S_1A)/Re(S_1A)]/2获得S_1A的相位图，按照图九所示的算法流程进行相位解缠以获得真实相位φ。

于是，我们得到

S_0B＝S_0A·e^-iφ＝(S_w-S_f)·A (20)

S_1B＝S_1A·e^-i·2φ＝(S_w+S_f)·A² (21)

κ＝Re(S_0B)/|S_0B| (22)

最后，水脂图像分离模块按照下式计算产生水像S_w和脂肪像S_f：

上述化学位移成像技术有效克服了MRI设备的硬件不完善性，并考虑了 TE时期的场不均匀效应和化学位移效应，明显提高了回波幅度误差和相位误差误差校正精度和相位解缠算法效率，可满足临床影像诊断需要。

实施例1

在0.35T医学磁共振成像仪上设置射频脉冲中心频率为水质子共振频率(14.9MHz)，按图八所示的工作流程执行各模块。

首先，运行预扫描模块，定位信号采集区域位于人体感兴趣区范围，运行图一所示的表观横向弛豫时间测试序列，数据预处理模块基于式(1)对不同TE的回波幅度通过非线性拟合获得表观横向弛豫时间常数T₂ ^*。在涡流效应显著情况下，预扫描模块按下述方式进行梯度波形预加重补偿：

A.定位信号采集区域位于人体感兴趣区范围，对于图六所示的涡流测试序列，设置读梯度脉冲的幅度、宽度和极性与图四所示的双梯度回波序列的第一个读梯度G_r1相同，运行序列时调试下式中梯度预加重时间常数τ_n和幅度α_n直到自由感应衰减信号(FID)与梯度关闭时完全一致；

B.对于图七所示的涡流测试序列，设置读梯度脉冲的幅度、宽度和极性与图四所示的双梯度回波序列的第一个读梯度G_r1和第二个读梯度G_r2相同，运行序列时调试式(25)中的梯度预加重时间常数和幅度直到自由感应衰减信号(FID)与梯度关闭时完全一致；

C.根据两个梯度预加重波形分别校正双梯度回波序列的两个读梯度波形，即

并在双梯度回波序列的时间间隔δτ切换这两个预加重的梯度波形。

然后，水脂扫描模块运行图四所示的三维版双梯度回波化学位移序列，主要序列参数事先设置如下：90°软脉冲选用带宽为1500Hz的三瓣sinc脉冲，第一个频率编码梯度的积分面积为预备读梯度积分面积的两倍，二者极性相反，第二个频率编码梯度的极性与第一个频率编码梯度的极性相反，且二者积分面积相等，RF脉冲中心与第一个读梯度中心的时间间隔设定为 TE＝1/△f/2＝9.7ms，两个读梯度中心(或回波顶点)之间的时间间隔设定为△τ＝1/△f/2＝9.7ms。其它序列参数设置如下：采集矩阵256×192×16，序列重复时间TR＝50ms，累加次数NEX＝1。该扫描模块先进行选层方向相位编码循环再进行通常的相位编码循环，每步循环分别采集反相回波和同相回波，分别存储为三维复数矩阵V₀和V₁。

采样结束后按下述步骤进行数据处理：

1.调用初级幅度校正模块，先对V₀和V₁沿选层方向进行一维离散逆傅立叶变换，即ifft(V₀)和ifft(V₁)，获得16层反相图S₀和同相图S₁对应的k空间数据和再通过对和进行初级幅度校正以保持二者具有一致的滤波器响应特征，这里fliplr()表示矩阵左右转置。

2.调用初级相位校正模块对和沿频率编码方向进行一维离散逆傅立叶变换，得到和计算和对和矩阵分别乘以和以校正线性涡流场引起的相位误差，对处理后的和沿相位编码方向进行一维逆傅里叶变换并重新存储为S₀和S₁。

3.基于式(16)至(19)消除S₁的初始相位φ₀，得到矩阵S_1A并计算其相位图然后调用相位解缠模块，按图九所示算法流程对进行相位缠绕。首先，用像素及其邻域的二阶差分E量化各个像素的可靠性R＝1/E，例如，对于像素定义其正交近邻像素为 和并定义其对角近邻像素为 和则二阶差分E计算如下：

E(i,j)＝[A²(i,j)+B²(i,j)+C²(i,j)+D²(i,j)]^1/2 (28)

其中，

这里，γ[(.)]表示两个相邻像素的解缠操作。其次，定义相邻的两个像素为一个基本结构EDGE，其可靠性定义为EDGE所包含的两个像素的可靠性之和，并定义已处理的像素的集合为GROUP。对所有EDGE依据其可靠性进行降序排序，并将它们存储在一个GROUP中；遵循高可靠性像素先处理、低可靠性像素后处理的原则，从可靠性大的EDGE开始，依次对该GROUP 中的每个EDGE解缠绕其包含的两个像素并形成相应的GROUP。按照上述相位解缠方法，三维MRI复数图像的相位解缠算法流程如图九所示，在装有酷睿四核3.4G CPU和16G内存的PC机上16层图像的相位解缠可在1秒内全部完成，φ更新为解缠的相位值

4.调用高级误差校正模块基于式(20)至(21)消除S₀和S₁的高阶相位误差并补偿S₀和S₁的幅度衰减，再基于式(22)计算校正因子κ；

5.最后，调用水脂图像分离模块基于式(23)和(24)获得水像S_w和脂肪像S_f。

实施例2

在1.5T医学磁共振成像仪上设置射频脉冲中心频率为质子共振频率 (63.8MHz)，按照图8所示的工作流程执行各模块，首先预扫描模块运行图一所示的表观横向弛豫时间测试序列，数据预处理模块基于式(1)对不同 TE的回波幅度通过非线性拟合获得表观横向弛豫时间常数T₂ ^*。然后，水脂扫描模块运行图二所示的三维版双梯度回波化学位移成像序列，在序列内设置第一个频率编码梯度的积分面积为预备读梯度的积分面积的两倍，二者极性相反，设置第二个频率编码梯度的极性与第一个频率编码梯度的极性相反，且二者积分面积相等，180°硬脉冲宽度标定为100μs，并设定RF脉冲中心与第一个读梯度中心的时间间隔TE为最小值(<1ms)，设定两个读梯度中心 (或回波顶点)之间的时间间隔△τ＝1/△f/2＝4.4ms。另外，设置其它序列参数如下：采集矩阵256×192×16，序列重复时间TR＝40ms，累加次数NEX＝1。该成像模块先进行选层方向相位编码循环再进行平面内相位编码循环，每步循环分别采集同相回波和反相回波并存储在两个不同的k空间存储区。然后，对这两组k空间数据分别进行一维离散傅立叶变换获得各层的I₀和I₁，其二维离散傅立叶变换对同相图S₀和反相图S₁分别可用式(2)和式(4)描述，二者的数据分析按照图八所示的工作流程自动执行，最后水脂图像分离模块按照式(14)和(15)获得水像和脂肪像。

这里仅举例说明回波幅度和相位的精确校正技术，该技术可以类似方式应用于其它化学位移成像序列，例如图三和图五所示的二维版序列。

本发明的特点：

1.提供了一种精确的回波幅度校正和相位校正技术，可应用于二维和三维水脂分离成像，尤其是水脂同相和反相回波信号一次性激发的两点Dixon 成像，在磁体和梯度系统性能不理想情况下实现化学位移图像的临床诊断价值。

2.二维和三维两点Dixon成像技术采用单次激发双梯度回波序列，每次相位编码循环同时采集同相和反相回波信号，对于硬件性能不理想的情况首先在TE＝1/△f/2条件下采集水脂反相回波，然后在△τ＝1/△f/2条件下通过读梯度极性反转再采集水脂同相回波。

3.三维(或二维)两点Dixon成像技术采用单次激发双回波序列，在相位编码梯度施加之前增加一个180°重聚硬脉冲(或软脉冲)重聚水脂化学位移效应，在TE＝设置为最小值条件下采集水脂同相回波，然后在△τ＝1/△f/2和读梯度极性反转条件下再采集水脂反相回波。

4.回波幅度校正技术是采用专门设计的测试序列选择激发感兴趣区信号并在一系列回波时间采集回波信号，然后对随时间衰减的回波幅度进行非线性拟合，由此获得精确的表观横向弛豫时间常数测定值用于补偿Dixon成像期间水脂回波幅度的衰减。

5.回波幅度校正技术是对在频率编码梯度极性反转条件下采集的k空间矩阵I₁沿频率编码方向进行时间反演并取复数共轭以克服梯度系统在不同方向的差异性和接收通道滤波器响应的不对称性对回波幅度轮廓的影响。

6.相位校正技术是采用专门设计的预加重序列，该序列先施加一个梯度，该梯度的幅度、宽度和极性分别与成像序列的第一个读梯度和双极性读梯度相同，然后用磁共振信号跟踪读梯度产生的涡流场效应，并通过谱仪标配的预加重工具对第一个读梯度和双极性读梯度的波形分别补偿涡流场效应。

7.相位校正技术是先对水脂同相和反相的k空间矩阵的k_y＝0线进行一维逆傅立叶变换得到M₀和M₁矩阵，再计算其线性相位误差的统计平均值和然后对水脂同相和反相的k 空间矩阵沿频率编码方向进行一维逆傅立叶变换并分别乘以和进一步消除读梯度开关时刻产生的线性涡流场效应。

8.相位校正技术包括一种高效的相位解缠算法，采用以二值掩模和可靠性排序指导为特征的非连续路径跟踪法对三维k空间数据(同样二维k空间数据)进行快速相位解缠，精确获得水脂图像的相位误差φ，再对同一体位的同相图或反相图复数矩阵乘以e^-iφ，从而彻底消除场不均匀性相位误差和残余的涡流场相位误差以及麦克斯韦相位。

9.相位校正技术是对反相图像消除初始相位φ₀和场不均匀、涡流和麦克斯韦场引起的相位误差φ后定义其相位矩阵的余弦值为一个校正因子矩阵κ，用于决定反相图像中包含水和脂肪信号的像素应归属于水图像还是脂肪图像。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种单次激发水脂分离成像误差校正系统，其特征在于，在磁共振成像仪的主机上安装预扫描模块和水脂扫描模块并加载到谱仪的序列发生器上用于控制磁共振成像仪的射频系统和梯度系统实现人体质子信号的激发、空间编码和采集；

所述预扫描模块在序列发生器上加载表观横向弛豫时间测试序列，回波时间TE在1ms和1s之间取不同时间数值，然后在频率编码梯度作用下采集一系列回波；

所述水脂扫描模块有两种工作模式，第一种：在序列发生器上加载三维化学位移成像序列或二维化学位移成像序列，该序列采用90°激发脉冲在选层梯度G_s作用下选择激发人体某一层面的横向磁化矢量，补偿梯度G_sc用于重聚横向磁化矢量的相位弥散，然后横向磁化矢量在180°重聚硬脉冲作用下产生自旋回波，相位编码梯度G_p1和双极性频率编码梯度G_r1和G_r2用于实现自旋回波的二维空间编码，其中，三维化学位移成像序列还包括相位编码梯度G_p2用于实现选层方向的空间编码；回波时间TE设置为最小值，双极性梯度之间的时间间隔△τ设置为△τ＝1/△f/2；对于二维化学位移成像序列，每个扫描层面的k空间矩阵包含同相和反相回波信号，基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，获得二维复数矩阵I₀和I₁；对于三维化学位移成像序列，先沿着选层方向对k空间数据进行一维离散傅立叶变换，获得每个扫描层面的k空间复数矩阵，再基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，分别存储为二维复数矩阵I₀和I₁；每个层面的I₀和I₁的逆傅里叶变换对S₀和S₁分别表示同相图和反相图；

或者，

第二种：水脂扫描模块在序列发生器上三维化学位移成像序列或二维化学位移成像序列，该序列采用90°激发脉冲在选层梯度G_s作用下选择激发人体某一层面的横向磁化矢量，补偿梯度G_sc用于重聚横向磁化矢量的相位弥散，然后横向磁化矢量在预备读梯度G_pre和双极性频率编码梯度G_r1和G_r2作用下产生两个梯度回波，相位编码梯度G_p1连同G_r1和G_r2用于实现梯度回波的二维空间编码，其中三维化学位移成像序列还包括相位编码梯度G_p2用于实现选层方向的空间编码；回波时间TE在序列内设置为TE＝1/△f/2，双极性梯度之间的时间间隔△τ在序列内设置为△τ＝1/△f/2，对于二维化学位移成像序列，每个扫描层面的k空间矩阵包含同相和反相回波信号，基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，获得二维复数矩阵I₀和I₁；对于三维化学位移成像序列，先沿着选层方向对k空间数据进行一维离散傅立叶变换，获得每个扫描层面的k空间复数矩阵，再基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，分别存储为二维复数矩阵I₀和I₁；最后，基于第一个梯度回波和第二个梯度回波获得反相图复数矩阵S₀和同相图复数矩阵S₁。

2.根据权利要求1所述的一种单次激发水脂分离成像误差校正系统，其特征在于，在主机上安装配套的数据预处理模块；

所述数据预处理模块对不同TE的回波幅度通过非线性拟合获得表观横向弛豫时间常数并根据涡流场测试序列对频率编码梯度波形进行涡流场测试并配合谱仪标配的预加重工具进行梯度波形补偿。

3.根据权利要求1或2所述的一种单次激发水脂分离成像误差校正系统，其特征在于，在主机上安装配套的初级幅度校正模块、初级相位校正模块；

所述初级幅度校正模块和初级相位校正模块分别对S₀和S₁对应的k空间复数矩阵I₀和I₁进行初级幅度校正和初级相位校正：

首先，对I₁矩阵沿频率编码方向进行时间反演并取复数共轭，重新存储为I₁；

其次，选择I₀矩阵的k_y＝0线进行一维离散逆傅里叶变换得到M₀，计算

这里arg表示求取相角，*表示复数共轭，n是在频率编码方向数据点编号；

然后，选择I₁矩阵的k_y＝0线进行一维离散逆傅里叶变换得到M₁，计算

再次，对I₀矩阵在频率编码方向进行一维逆傅立叶变换并乘以对I₁矩阵在频率编码方向进行一维逆傅立叶变换并乘以这里i为虚数单位；

最后，对处理后的I₀和I₁沿相位编码方向进行一维离散逆傅里叶变换并重新存储为S₀和S₁。

4.根据权利要求3所述的一种单次激发水脂分离成像误差校正系统，其特征在于，在主机上安装配套的相位解缠模块、高级误差校正模块；

对于水脂扫描模块第一种工作模式，序列采集的同相图和反相图，相位解缠模块及高级误差校正模块用于对同相图复数矩阵S₀和反相图复数矩阵S₁进行幅度衰减校正和高阶相位误差消除，其实现方式如下所述：

首先，基于式(2)可得

其次，按照下式对S₁消除φ₀：

然后，按照下式计算S_1A的相位图：

φ＝atan2[Im(S_1A)/Re(S_1A)] (12)

最后，对S_1A消除相位φ后可得S_1B＝S_1Ae^-iφ，并定义S_1B相位矩阵的余弦值为一个校正因子矩阵κ，也就是：

κ＝Re(S_1B)/|S_1B| (13)

κ可在(-1,+1)范围连续变化；

对于水脂扫描模块第二种工作模式，序列采集的同相图和反相图，相位解缠模块及高级误差校正模块用于对反相图复数矩阵S₀和同相图复数矩阵S₁进行幅度衰减校正和高阶相位误差消除，其实现方式如下所述：

对式(7)平方并取复数共轭可得：

基于S的相位图获得初始相位φ₀＝atan2[Im(S)/Re(S)]，在存在相位缠绕情况下按图九所示的算法流程进行相位解缠，得到：

上式中S_w和S_f分别表示对应于水像和脂肪像的复数矩阵，△τ是双极性梯度之间的时间间隔，T₂ ^*是表观横向弛豫时间常数；然后，基于φ＝atan2[Im(S_1A)/Re(S_1A)]/2获得S_1A的相位图，进行相位解缠以获得真实相位φ，得到：

S_0B＝S_0A·e^-iφ＝(S_w-S_f)·A (20)

S_1B＝S_1A·e^-i·2φ＝(S_w+S_f)·A² (21)

κ＝Re(S_0B)/|S_0B| (22)。

5.根据权利要求4所述的一种单次激发水脂分离成像误差校正系统，其特征在于，在主机上安装配套的水脂图像分离模块：

对于水脂扫描模块第一种工作模式，水脂图像分离模块按照下式计算产生水像S_w和脂肪像S_f：

对于水脂扫描模块第二种工作模式，水脂图像分离模块按照下式计算产生水像S_w和脂肪像S_f：

6.一种单次激发水脂分离成像误差校正方法，其特征在于，在磁共振成像仪的主机上安装预扫描模块和水脂扫描模块并加载到谱仪的序列发生器上；用于控制磁共振成像仪的射频系统和梯度系统实现人体质子信号的激发、空间编码和采集；包括以下步骤：

步骤S100：所述预扫描模块在序列发生器上加载表观横向弛豫时间测试序列，回波时间TE在1ms和1s之间取不同时间数值，然后在频率编码梯度作用下采集一系列回波；

步骤S200：所述水脂扫描模块有两种工作模式，第一种：在序列发生器上加载三维化学位移成像序列或二维化学位移成像序列，该序列采用90°激发脉冲在选层梯度G_s作用下选择激发人体某一层面的横向磁化矢量，补偿梯度G_sc用于重聚横向磁化矢量的相位弥散，然后横向磁化矢量在180°重聚硬脉冲作用下产生自旋回波，相位编码梯度G_p1和双极性频率编码梯度G_r1和G_r2用于实现自旋回波的二维空间编码，其中，三维化学位移成像序列还包括相位编码梯度G_p2用于实现选层方向的空间编码；回波时间TE设置为最小值，双极性梯度之间的时间间隔△τ设置为△τ＝1/△f/2；对于二维化学位移成像序列，每个扫描层面的k空间矩阵包含同相和反相回波信号，基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，获得二维复数矩阵I₀和I₁；对于三维化学位移成像序列，先沿着选层方向对k空间数据进行一维离散傅立叶变换，获得每个扫描层面的k空间复数矩阵，再基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，分别存储为二维复数矩阵I₀和I₁；每个层面的I₀和I₁的逆傅里叶变换对S₀和S₁分别表示同相图和反相图；

或者，

第二种：水脂扫描模块在序列发生器上三维化学位移成像序列或二维化学位移成像序列，该序列采用90°激发脉冲在选层梯度G_s作用下选择激发人体某一层面的横向磁化矢量，补偿梯度G_sc用于重聚横向磁化矢量的相位弥散，然后横向磁化矢量在预备读梯度G_pre和双极性频率编码梯度G_r1和G_r2作用下产生两个梯度回波，相位编码梯度G_p1连同G_r1和G_r2用于实现梯度回波的二维空间编码，其中三维化学位移成像序列还包括相位编码梯度G_p2用于实现选层方向的空间编码；回波时间TE在序列内设置为TE＝1/△f/2，双极性梯度之间的时间间隔△τ在序列内设置为△τ＝1/△f/2，对于二维化学位移成像序列，每个扫描层面的k空间矩阵包含同相和反相回波信号，基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，获得二维复数矩阵I₀和I₁；对于三维化学位移成像序列，先沿着选层方向对k空间数据进行一维离散傅立叶变换，获得每个扫描层面的k空间复数矩阵，再基于频率编码方向和相位编码方向的采样点数分离同相和反相回波信号，分别存储为二维复数矩阵I₀和I₁；最后，基于第一个梯度回波和第二个梯度回波获得反相图复数矩阵S₀和同相图复数矩阵S₁。

7.根据权利要求6所述的一种单次激发水脂分离成像误差校正方法，其特征在于，在主机上安装配套的数据预处理模块；在步骤S100及步骤S200之间包括以下步骤：

所述数据预处理模块对不同TE的回波幅度通过非线性拟合获得表观横向弛豫时间常数并根据涡流场测试序列对频率编码梯度波形进行涡流场测试并配合谱仪标配的预加重工具进行梯度波形补偿。

8.根据权利要求6或7所述的一种单次激发水脂分离成像误差校正方法，其特征在于，在主机上安装配套的初级幅度校正模块、初级相位校正模块；进一步包括以下步骤：

步骤S300：所述初级幅度校正模块和初级相位校正模块分别对S₀和S₁对应的k空间复数矩阵I₀和I₁进行初级幅度校正和初级相位校正：

首先，对I₁矩阵沿频率编码方向进行时间反演并取复数共轭，重新存储为I₁；

其次，选择I₀矩阵的k_y＝0线进行一维离散逆傅里叶变换得到M₀，计算

这里arg表示求取相角，*表示复数共轭，n是在频率编码方向数据点编号；

然后，选择I₁矩阵的k_y＝0线进行一维离散逆傅里叶变换得到M₁，计算

再次，对I₀矩阵在频率编码方向进行一维逆傅立叶变换并乘以对I₁矩阵在频率编码方向进行一维逆傅立叶变换并乘以

最后，对处理后的I₀和I₁沿相位编码方向进行一维离散逆傅里叶变换并重新存储为S₀和S₁。

9.根据权利要求8所述的一种单次激发水脂分离成像误差校正方法，其特征在于，在主机上安装配套的相位解缠模块、高级误差校正模块；进一步包括以下步骤：

步骤S400：对于水脂扫描模块第一种工作模式，序列采集的同相图和反相图，相位解缠模块及高级误差校正模块用于对同相图复数矩阵S₀和反相图复数矩阵S₁进行幅度衰减校正和高阶相位误差消除，其实现方式如下所述：

首先，基于式(2)可得

其次，按照下式对S₁消除φ₀：

然后，按照下式计算S_1A的相位图：

φ＝atan2[Im(S_1A)/Re(S_1A)] (12)

最后，对S_1A消除相位φ后可得S_1B＝S_1Ae^-iφ，并定义S_1B相位矩阵的余弦值为一个校正因子矩阵κ，也就是：

κ＝Re(S_1B)/|S_1B| (13)

κ可在(-1,+1)范围连续变化；

对于水脂扫描模块第二种工作模式，序列采集的同相图和反相图，相位解缠模块及高级误差校正模块用于对反相图复数矩阵S₀和同相图复数矩阵S₁进行幅度衰减校正和高阶相位误差消除，其实现方式如下所述：

对式(7)平方并取复数共轭可得：

基于S的相位图获得初始相位φ₀＝atan2[Im(S)/Re(S)]，在存在相位缠绕情况下按图九所示的算法流程进行相位解缠，得到：

上式中S_w和S_f分别表示对应于水像和脂肪像的复数矩阵，△τ是双极性梯度之间的时间间隔，T₂ ^*是表观横向弛豫时间常数；

然后，基于φ＝atan2[Im(S_1A)/Re(S_1A)]/2获得S_1A的相位图，进行相位解缠以获得真实相位φ，得到：

S_0B＝S_0A·e^-iφ＝(S_w-S_f)·A (20)

S_1B＝S_1A·e^-i·2φ＝(S_w+S_f)·A² (21)

κ＝Re(S_0B)/|S_0B| (22)。

10.根据权利要求9所述的一种单次激发水脂分离成像误差校正方法，其特征在于，在主机上安装配套的水脂图像分离模块：进一步包括以下步骤：

步骤S500：对于水脂扫描模块第一种工作模式，水脂图像分离模块按照下式计算产生水像S_w和脂肪像S_f：

对于水脂扫描模块第二种工作模式，水脂图像分离模块按照下式计算产生水像S_w和脂肪像S_f：