CN116269310A - 磁共振成像设备、血管图像生成方法以及记录介质 - Google Patents

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Abstract

问题：提供一种用于采集图像的技术，该用于采集图像的技术改善由水脂交换引起的血管信号的劣化。解决手段：一种磁共振成像设备10，该磁共振成像设备接收来自包括血管的成像部位的异相信号71和同相信号72，并且包含处理器，该处理器处理包括表示异相信号71和同相信号72的数据的数字信号，该处理器执行包括以下的操作：基于数字信号生成水图像Wa；以及将异相信号71的信号强度|Iin|和同相信号72的信号强度|Iout|加入水图像Wa，以生成表示血管的血管图像。

Description

磁共振成像设备、血管图像生成方法以及记录介质
技术领域
本发明涉及生成血管图像的磁共振成像设备、生成血管图像的血管图像生成方法以及存储用于生成血管图像的命令的记录介质。
背景技术
磁共振成像(MRI)设备被称为一种非侵入性地捕获患者体内的图像的医疗设备。MRI设备不使用X光照射患者，而是对患者施加磁场以收集图像数据。因此，MRI设备可以在不将患者暴露于辐射的情况下采集图像数据，并且因此作为高度安全的医疗设备被广泛应用于医院和其它医疗机构。
引文列表
非专利文献
非专利文献1
Nezafat,M.、Henningsson,M.、Ripley,D.P.等人，《使用水图像用于冠状动脉的单厚片三维mDixon》(Single Slab 3D mDixon Using Water Only Image for CoronaryArtery)。《3T时的冠状动脉MR血管造影：脂肪抑制与水脂分离的比较》(Coronary MRangiography at 3T:Fat Suppression Versus Water-fat Separation.Magn ResonMater Phy 29,733-738(2016))《物理学磁共振材料》第29期，第733页-第738页(2016)。https://doi.org/10.1007/s10334-016-0550-7
非专利文献2
Leiner,T.、Habets,J.、Versluis,B.等人，《使用水图像通过造影剂进行外周MRA的单厚片三维Dixon》(Single slab 3D mDixon using water only image with contrastagent for peripheral MRA)。《使用两点Dixon脂肪抑制技术的无减法首过单一造影剂剂量外周MR血管造影》(Subtractionless first-pass single contrast medium doseperipheral MR angiography using two-point Dixon fat suppression.Eur Radiol23,2228-2235(2013))《欧洲放射学》第23期，第2228页-第2235页(2013)。https://doi.org/10.1007/s00330-013-2833-y
发明内容
技术问题
MRI设备可以采集各种类型的MR图像，并且因此对患者的诊断非常重要。例如，如果要对患者的血管进行成像，则可以使用磁共振血管造影(MRA)来获得患者的血管图像。用于采集血管图像的公知技术是使用单厚片Dixon法的水脂分离MRA(例如，参见非专利文献1和非专利文献2)。另一已知的是使用多厚片Dixon法的水脂分离技术。使用Dixon法的水脂分离MRA是一种有前景的技术，该技术提供有利的脂肪分离，对B0和B1不均匀性具有鲁棒性，并且对运动伪影具有抗性。在Dixon法中，使用根据水和脂肪之间的化学位移差异计算的水图像对MRA血液信号进行可视化。但是，在伴随着突然相位变化而在解剖区域(例如，在组织和空气之间的边界部分)出现B0不均匀性的情况下，则发生“水脂交换”，其中假定的水图像的信号变成脂肪图像的信号，并且假定的脂肪图像的信号变成水图像的信号，并且可能导致错误分离。这导致水图像中的血液信号较低，而脂肪图像中的信号较高。因此，可能难以获得高质量的血管图像，因为血管信号被隐藏在背景信号中。
因此，期望采集其中改善了由于水脂交换引起的血管信号的劣化的图像。
问题的解决方案
本发明的第一个方面是一种从包括血管的成像部位接收具有不同回波时间的多个MR信号的磁共振成像设备，该磁共振成像设备包括：
一个或多个处理器，该一个或多个处理器处理包括表示多个MR信号的数据的数字信号；
该一个或多个处理器执行操作，该操作包括：
基于数字信号生成水图像；以及
组合水图像和每个MR信号的信号强度以生成表示血管的血管图像。
本发明的第二个方面是一种血管图像生成方法，该方法包括：
从包括血管的成像部位接收具有不同回波时间的多个MR信号；
基于包含表示多个MR信号的数据的数字信号生成水图像；以及组合水图像和每个MR信号的信号强度以生成表示血管的血管图像。
本发明的第三个方面是一种记录介质，该记录介质包括能够由一个或多个处理器执行的一个或多个命令，其中
该一个或多个命令使该一个或多个处理器执行包括以下的操作：
基于包含表示从包括血管的成像部位采集到的具有不同回波时间的多个MR信号的数据的数字信号，生成水图像；以及
组合水图像和每个MR信号的信号强度以生成表示血管的血管图像。
本发明的有利效果
在本发明中，将水图像和每个MR信号的信号强度组合以生成血管图像。因此，即使体素值由于水图像的体素内的交换而降低，上述每个MR信号的信号强度也可以补偿由于交换而导致的体素值的降低。这允许即使当交换在体素内发生时也减少血管信号损失。
附图说明
图1是示出本发明的实施方案的MRI设备的视图。
图2是通过本实施方案的MRI设备10生成血管图像而执行的流程图。
图3是定位图像40的示意图。
图4是由操作者设置的厚片的说明图。
图5是用于扫描样本的脉冲序列的说明图。
图6是SAT脉冲50的说明图。
图7是脉冲序列PS2的说明图。
图8是本发明另一个实施方案的脉冲序列的基本配置的说明图。
图9是示出水图像的示例和血管图像的示例的图。
具体实施方式
下面将描述用于实行本发明的实施方案，但本发明不限于以下实施方案。
图1是示出本发明的实施方案的MRI设备的视图。
MRI设备10具有超导磁体单元12、梯度磁场线圈单元13以及体线圈单元14。
超导磁体单元12包括例如环形超导磁体。磁体设置在环形真空容器中。超导磁体单元12生成静磁场B0。
此外，MRI设备10还包括梯度磁场线圈单元13。梯度磁场线圈单元13对成像空间18施加梯度磁场。梯度磁场线圈单元13包含三个梯度磁场线圈系统。三个梯度磁场线圈系统根据成像条件在频率编码方向、相位编码方向以及切片选择方向上施加梯度磁场。具体而言，梯度磁场线圈单元13沿着三个相互正交的空间轴(x轴、y轴以及z轴)施加梯度磁场。
体线圈单元14是可以用于将RF脉冲施加到成像目标(例如，患者)16并且从成像目标16接收MR信号的RF线圈单元。
表面线圈单元15安装在成像目标16的成像部位中。表面线圈单元15以围绕成像目标16的成像部位的方式安装。表面线圈单元15是接收在成像目标16中生成的MR信号的RF线圈单元。注意，表面线圈单元15也可以是具有发射RF脉冲和接收MR信号的功能的发射器/接收器线圈。
此外，MRI设备具有T/R开关20、RF驱动单元22、梯度磁场线圈驱动单元23、数据采集单元24、控制单元25、数据处理单元31以及操作控制台单元32。
当体线圈单元14以接收模式操作时，T/R开关20可以将体线圈单元14连接到数据采集单元24，并且当体线圈单元14以发射模式操作时，T/R开关可以将体线圈单元14连接到RF驱动单元22。此外，当表面线圈单元15以接收模式操作时，T/R开关20可以将表面线圈单元15连接到数据采集单元24，并且当表面线圈单元15以发射模式操作时，T/R开关可以将表面线圈单元15连接到RF驱动单元22。当表面线圈单元15接收MR信号并且体线圈单元14发射RF信号时，可以切换T/R开关20，使得RF驱动单元22驱动体线圈单元14，并且由表面线圈单元15接收的MR信号被输出到数据采集单元24。体线圈单元14和表面线圈单元15可以在仅发射模式、仅接收模式或发射-接收模式下操作。
RF驱动单元22用于基于来自控制单元25的控制信号驱动体线圈单元14以在成像空间18中形成高频磁场。RF驱动单元22包括例如栅极调制器、RF功率放大器和RF振荡器。在RF驱动单元22中，从RF振荡器处接收的RF信号由栅极调制器调制。由栅极调制器调制的RF信号可以通过RF功率放大器放大，并且可以被输出到体线圈单元14或表面线圈单元15。
梯度磁场线圈驱动单元23基于来自控制单元25的控制信号驱动梯度磁场线圈单元13，从而在成像空间18中生成梯度磁场。梯度磁场线圈驱动单元23包括与梯度磁场线圈单元13中包括的三个梯度磁场线圈系统对应的三个系统驱动电路(未示出)。
数据采集单元24包括前置放大器、相位检测器和模拟/数字转换器。表面线圈单元15输出对应于所接收的MR信号的模拟信号，并且模拟信号经由T/R开关20被提供到数据采集单元24中的前置放大器。模拟信号被前置放大器放大，所放大的模拟信号由相位检测器进行相位检测，并且经相位检测的模拟信号由模拟/数字转换器转换为数字信号。将由此获得的数字信号输出到数据处理单元31。
此外，MRI设备10具有工作台。可以基于来自控制单元25的控制信号来移动工作台，以在成像空间18内移动成像目标16。
控制单元25包括一个或多个处理器和其上记录有要由该一个或多个处理器执行的程序的记录介质。处理器可以包括可以执行处理功能的电子组件，诸如数字信号处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、图形处理单元(GPU)、另一种类型的处理器等。该程序使处理器执行检查成像目标16所需的各种操作。记录介质可以包括例如ROM、软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、非易失性存储器等。控制单元25输出控制信号以控制工作台、RF驱动单元22、梯度磁场线圈驱动单元23和数据采集单元24。此外，控制单元25还基于从操作控制台单元32接收的操作信号来控制数据处理单元31以采集MR图像。
操作控制台单元32具有输入设备和显示设备。输入设备可以包括例如鼠标、操纵杆、键盘、轨迹球、触摸操控式屏幕、光笔和其它输入设备。显示设备例如基于从控制单元25处接收的控制信号在显示设备的显示屏幕上显示图像。显示设备可以包括例如发光二极管(LED)显示单元、液晶显示器(LCD)显示单元和有机电致发光(OLED)显示单元。显示设备显示例如由数据处理单元31生成的成像目标16的二维(2D)切片图像或三维(3D)切片图像。操作者使用操作控制台单元32，例如，来输入数据(诸如成像协议等)或者设置要执行成像序列的区域。操作控制台单元32可以与控制单元25通信。与成像协议和扫描条件相关的数据被输出到控制单元25。
数据处理单元31包括一个或多个处理器和记录介质，该记录介质包含要由处理器执行以执行规定的数据处理的程序。处理器可以包括可以执行处理功能的电子组件，诸如数字信号处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、图形处理单元(GPU)、另一种类型的处理器等。数据处理单元31连接到控制单元25，并且基于从控制单元25接收的控制信号来处理数据。数据处理单元31基于在数据采集单元24处生成的数字信号来生成MR图像。
磁共振成像设备可以在扫描期间使用RF线圈阵列接口电缆(未示出)在RF线圈(例如，体线圈单元14和表面线圈单元15)与处理系统(例如，数据采集单元24、控制单元25等)之间发射信号，以控制RF线圈并通过RF线圈接收MR信号。例如，体线圈单元14发射RF信号，并且表面线圈单元15接收MR信号。磁共振成像设备可以基于所接收的MR信号生成各种MR图像。
MRI设备如上文所述配置。
MRI设备可以采集各种类型的MR图像，并且因此对患者的诊断非常重要。例如，如果要对患者的血管进行成像，则可以使用MRA来获得患者的血管图像。例如，基于Dixon法的水脂分离MRA是一种已知的例如用于采集血管图像的技术。使用Dixon法的水脂分离MRA是一种通过利用水的质子比脂肪的质子旋转稍快的特性来采集血管图像的方法。使用Dixon法的水脂分离MRA是一种有前景的技术，该技术提供有利的脂肪分离，对B0和B1不均匀性具有鲁棒性，并且对运动伪影具有抗性。下面描述了基于Dixon法的水脂分离的原理。注意，出于本描述的目的将描述两点Dixon法，该两点Dixon法是基于Dixon法的水脂分离的代表性技术之一。
在两点Dixon法中，采集同相信号Iin和异相信号Iout。假设静磁场是均匀的并且磁化率是可忽略不计的，则同相信号Iin和异相信号Iout可以由以下等式表示。
Iin＝W+F...(1)
Iout＝W-F...(2)
这里，W表示与每个体素中的水磁化量成比例的正实数值，并且F表示与每个体素中的脂肪磁化量成比例的正实数值。
分离的水磁化图像和脂肪磁化图像可以通过以下等式来重建。
W＝1/2(Iin+Iout)...(3)
F＝1/2(Iin-Iout)...(4)
此外，可以使用Iin的信号强度和Iout的信号强度来以不同的符号表示水图像和脂肪图像。
Wa＝1/2(|Iin|+ρ|Iout|)...(5)
Fa＝1/2(|Iin|-ρ|Iout|)...(6)
如果W>F，则ρ＝+1
如果W<F，则ρ＝-1
这里，等式(5)中的Wa表示水图像，并且等式(6)中的Fa表示脂肪图像。此外，ρ表示二进制代码系数，该二进制代码系数指示在水图像和脂肪图像的每个体素中是脂肪质子占优势还是水质子占优势。
在水图像Wa中，相对于静止组织对血液进行高亮显示。因此，在临床实践中使用水图像Wa来诊断患者的血流状态。
另一方面，在表示水图像Wa的等式(5)中包含的ρ在W>F时为ρ＝+1，在W<F时为ρ＝-1。因此，为了获得高质量的水图像Wa，准确地确定对于每个体素而言ρ是+1还是-1是重要的。然而，问题在于水和脂肪的比例通常是未知的，因此很难正确确定ρ。
然而，在试图增加水图像中的血液信号与包含脂肪的背景信号之间的图像对比度的Dixon MRA中，如果存在引起组织与空气之间的边界(例如，肺部)处的突然相位变化的强B0不均匀性或磁化率，则不能确定ρ的正确值并且水脂分离失败，从而导致水图像中的血管信号减少或丢失。
此外，另一个问题是：当水脂交换发生时，血管信号在水图像中减少或丢失，并且该信号分量在脂肪图像中表现为伪影。
因此，为了解决上述问题，本发明人设计了一种在两点Dixon法中不太可能引起血管信号的减少或缺陷的成像方法。下面描述该成像方法的原理。
本发明人为了解决上述问题而进行了大量研究，设想不仅使用水图像Wa还使用同相信号强度|Iin|和异相信号强度|Iout|来重建水图像。下面分别针对ρ＝1和ρ＝-1讨论了水图像Wa、同相信号强度|Iin|以及异相信号强度|Iout|的合成图像。
(1)当ρ＝1时(当没有发生交换时)
当ρ＝1时，Wa、|Iin|以及|Iout|的合成图像可以由以下等式表示。
Wns＝Wa+|Iin|+|Iout|
＝1/2(|Iin|+|Iout|)+|Iin|+|Iout|
＝3/2(|Iin|+|Iout|)...(7)
这里，等式(7)中的Wns表示当没有发生交换时的合成图像。
在等式(7)中，如果Wb＝1/2(|Iin|+|Iout|)，则获得下面的等式(7)’。
Wns＝3Wb...(7)’
(2)当ρ＝-1时(当发生交换时)
当ρ＝-1时，Wa、|Iin|以及|Iout|的合成图像可以由以下等式表示。
Ws＝Wa+|Iin|+|Iout|
＝1/2(|Iin|-|Iout|)+|Iin|+|Iout|
＝3/2|Iin|+1/2|Iout|...(8)
这里，等式(8)中的Ws表示当交换发生时的合成图像。
在等式(8)中，如果Wb＝1/2(|Iin|+|Iout|)，则获得下面的等式(8)’。
Ws＝Wb+|Iin|...(8)’
注意，等式(7)’和等式(8)’的右侧的Wb表示在没有发生水质子和脂肪质子交换的理想情况下的水图像。
当ρ＝1时，Wa、|Iin|以及|Iout|的合成图像Wns中的每个体素的体素值是Wb的值的三倍，如等式(7)’所示。另一方面，当ρ＝-1时，Wa、|Iin|以及|Iout|的合成图像Ws中的每个体素的体素值是Wb和|Iin|的和，如等式(8)’所示。
从上述描述可以看出，合成图像Wns和合成图像Ws中的每个体素具有大于理想水图像Wb的体素值，其中没有发生交换。因此，通过将|Iin|和|Iout|加入到水图像Wa的体素值，可以看出，无论是否发生水脂交换，图像都具有比没有发生交换的理想水图像Wb更大的体素值。根据该方法，即使由于交换而在水图像Wa中出现血管缺损，但是由于将|Iin|加入出现血管缺损的部分，因此也可以获得具有减少血管缺陷的合成图像。着眼于这一点，在本实施方案中，按照以下等式生成血管图像。
C＝Wa+|Iin|+|Iout|...(9)
这里，C：血管图像，Wa：水图像，|Iin|：同相信号的信号强度，|Iout|：异相信号的信号强度
以下是使用本实施方案中的等式(9)生成动脉血管图像的过程的具体描述。
图2是通过本实施方案的MRI设备10生成血管图像而执行的流程图。
在步骤ST1中，操作者设置扫描条件。在本实施方式中，操作者使用梯度回波(GRE)法和两点Dixon法来设置用于生成血管图像的扫描条件。扫描条件包括扫描参数的设置、厚片的设置等。
此外，在步骤ST1中，执行定位器。表面线圈单元15接收定位器生成的MR信号，并且输出与所接收的MR信号相对应的模拟信号(电信号)。模拟信号经由T/R开关20被提供到数据采集单元24。数据采集单元24放大模拟信号，对放大后的模拟信号进行相位检测，并且将经相位检测的模拟信号转换为数字信号。数据处理单元31的处理器执行基于由数据采集单元24生成的数字信号生成定位图像的操作。数据处理单元31的记录介质存储用于生成定位图像的一个或多个命令或一个或多个程序。该命令或程序使得一个或多个处理器执行用于基于数字信号生成定位图像的操作。
由定位器采集的定位图像被用于定位厚片。在本实施方案中，考虑了包括患者的头部和颈部的部位中的血管的描绘。因此，定位器采集包括患者头部和颈部的部位的定位图像。由定位器采集的定位图像显示在操作控制台单元32的显示单元上。图3是显示在显示单元上的定位图像40的示意图。定位器可以采集轴向定位图像、矢状定位图像和冠状定位图像。图3示出了显示单元上的冠状定位图像40的示例。此外，图3还示出了表示头尾方向的上-下(SI)方向。
在运行定位器之后，操作员在定位图像40上设置一个厚片(参见图4)。
图4是由操作者设置的厚片的说明图。
操作者操作操作控制台单元32的输入设备来输入操作信号，以将厚片设置在成像部位处。操作控制台单元32的显示设备在定位图像40上显示该厚片。操作控制台单元32、数据处理单元31和/或控制单元25的处理器可以处理从操作控制台单元32的输入设备输入的操作信号，并且可以在操作控制台单元32的显示设备上显示厚片。操作控制台单元32、数据处理单元31和/或控制单元25的记录介质存储用于基于操作信号显示厚片的一个或多个命令或一个或多个程序。该命令或程序使得一个或多个处理器基于来自输入设备的操作信号执行用于生成厚片的操作。
在本实施方案中，示出了设置六个厚片61至厚片66的示例，但考虑到成像部位的范围，也可以设置一个至五个厚片，也可以设置七个或更多个厚片。注意，可以将六个相互相邻的厚片61至厚片66设置为重叠，以便减少相邻厚片的边界部分处的图像质量劣化。一旦设置了厚片61至厚片66，则过程前进至步骤ST2。
在步骤ST2中，根据设置的协议执行样本的主扫描。
图5是用于扫描样本的脉冲序列的说明图。
当扫描样本时，执行脉冲序列PSj(j＝1至6)。脉冲序列PSj是用于使用GRE和两点Dixon法收集数据的脉冲序列。在本实施方案中，j＝1至6，即，执行六个脉冲序列PS1至脉冲序列PS6，但是执行脉冲序列PSj的次数可以是五次或更少(例如1次)或者7次或更多次。脉冲序列PS1至脉冲序列PS6分别是为了从厚片61至厚片66收集数据而执行的序列。
图5示出了作为脉冲序列PS1至脉冲序列PS6的代表的脉冲序列PS1的具体配置。
下面描述脉冲序列PS1至脉冲序列PS6。
当开始执行主扫描时，首先执行脉冲序列PS1以从厚片61收集数据(参见图4)。
脉冲序列PS1包括多个子序列SSr(r＝1至a)。
着眼于r＝1的子序列SSr(即，子序列SS1)，子序列SS1具有饱和(SAT)脉冲50。
图6是SAT脉冲50的说明图。
SAT脉冲50是用于消除在与厚片61相邻的区域161内流动的静脉血的磁化的脉冲。控制单元25和/或数据处理单元31的处理器基于表示由操作者设置的厚片61的位置的数据执行定位区域161的操作。控制单元25和/或数据处理单元31的记录介质存储用于基于表示厚片的位置的数据定位区域161的一个或多个命令或一个或多个程序。该命令或程序使得一个或多个处理器执行用于定位区域161的操作。具体而言，处理器将区域161定位，以与相对于厚片61在SI方向上的上(S)侧上的厚片61相邻。SAT脉冲50可以使在区域161中流动的静脉血消磁，因此，即使静脉血从区域161流入厚片61，也可以抑制厚片61中的静脉血的信号。
区域161的宽度可以基于厚片61的宽度、静脉血的流速等来确定。注意，区域161可以被定位成使得区域161的一部分与厚片61重叠。此外，区域161可以被定位成使得在区域161和厚片61之间提供一定的间隙。
返回图5，继续描述。
子序列SS1包括数据收集序列部分70，该数据收集序列部分用于在SAT脉冲50之后通过两点Dixon法收集具有不同回波时间的MR信号。数据收集序列部分70具有m个α°脉冲5u(u＝1、2、......、m-1、m)。α°脉冲51、52、......、5m-1、5m中的m个α°脉冲是在SAT脉冲50之后施加的脉冲。α°可以是小于90°的角度，例如在20°和70°之间，但也可以被设置为在20°至70°范围之外的角度。
此外，数据收集序列部分70还包括梯度磁场Gx、梯度磁场Gy以及梯度磁场Gz。在图5中，示出了梯度磁场Gx。图中省略了梯度磁场Gy和梯度磁场Gz。
在施加SAT脉冲50之后，施加α°脉冲51和梯度磁场，并且依次生成异相信号71和同相信号72。异相信号71的回波时间TE约为2.3毫秒，并且同相信号72的回波时间TE约为4.6毫秒。
从α°脉冲51经过一定时间后，施加随后的α°脉冲52(和梯度磁场)，并且收集随后的异相信号71和同相信号72。
在下文中，以相同的方式，施加α°脉冲5u和梯度磁场，并且每当施加α°脉冲时，可以从厚片61收集异相信号71和同相信号72。在施加第m个α°脉冲5m之后，收集异相信号71和同相信号72。因此，子序列SS1可以被执行以收集异相信号和同相信号。
注意，子序列SS1中的α°脉冲的数字m可以通过考虑保持SAT脉冲50的静脉血抑制效果的时间等来确定。例如，可以设置m＝200。
在执行子序列SS1之后，执行随后的子序列SS2。
除了经相位编码的梯度磁场的磁场强度不同之外，子序列SS2与子序列SS1相同。因此，即使在子序列SS2中，也首先施加SAT脉冲50，然后施加m个α°脉冲5u(u＝1至m)，并且收集异相信号71和同相信号72。
随后的子序列SSr以相同的方式重复执行。在本实施方案中，子序列SSr被重复a次。通过执行子序列SS1至子序列SSa，可以收集重建厚片61的图像所需的一系列MR信号。a的值可以是例如a＝10。
一旦完成对厚片61的数据收集，则执行用于收集随后的厚片62的数据的脉冲序列PS2。类似于脉冲序列PS1，脉冲序列PS2具有子序列SSr(r＝1至a)。然而，如图7所示，脉冲序列PS2与脉冲序列PS1的不同之处在于：α°脉冲被设计成激励厚片62，而SAT脉冲被设计成激励与厚片62相邻的区域162。因此，可以执行脉冲序列PS2以在抑制静脉血的同时收集厚片62的图像重建所需的数据。
以下以相同的方式，依次执行用于从剩余的厚片63至厚片66收集数据的脉冲序列PS3至脉冲序列PS6。
类似于脉冲序列PS1，脉冲序列PS3至脉冲序列PS6具有a个子序列SS1至子序列SSa。然而，α°和SAT脉冲被设计为与脉冲序列PS1不同。具体而言，脉冲序列PS3至脉冲序列PS6如下设计：
脉冲序列PS3被设计为使得α°脉冲激励厚片63，并且使得SAT脉冲激励相对于厚片63在SI方向上的S侧上与厚片63相邻的区域。
脉冲序列PS4被设计为使得α°脉冲激励厚片64，并且使得SAT脉冲激励相对于厚片64在SI方向上的S侧上与厚片64相邻的区域。
脉冲序列PS5被设计为使得α°脉冲激励厚片65，并且使得SAT脉冲激励相对于厚片65在SI方向上的S侧上与厚片65相邻的区域。
脉冲序列PS6被设计为使得α°脉冲激励厚片66，并且使得SAT脉冲激励相对于厚片66在SI方向上的S侧上与厚片66相邻的区域。
因此，可以执行脉冲序列PS1至脉冲序列PS6，以从厚片61至厚片66收集图像重建所需的数据。
控制单元25(参见图1)控制RF驱动单元22和梯度磁场线圈驱动单元23，使得上述脉冲序列PS1至脉冲序列PS6被执行。为了控制RF驱动单元22和梯度磁场线圈驱动单元23，一个或多个命令或一个或多个程序被存储在控制单元25的记录介质中。该指令或程序使得一个或多个处理器执行生成用于控制RF驱动单元22和梯度磁场线圈驱动单元23的控制信号的操作，使得上述脉冲序列PS1至脉冲序列PS6被执行。
通过执行脉冲序列PS1至脉冲序列PS6生成的异相信号71和同相信号72由表面线圈单元15接收。表面线圈单元15将对应于所接收的异相信号71和同相信号72的模拟信号输出到数据采集单元24。
数据采集单元24基于来自表面线圈单元15的模拟信号生成表示异相信号71和同相信号72的数字信号。将数字信号输出至控制单元25。在生成数字信号之后，过程前进至步骤ST30。
在步骤ST30中，控制单元25和/或数据处理部31的处理器基于来自数据采集单元24的数字信号生成水图像和脂肪图像。步骤ST30包括步骤ST3和步骤ST4。下面描述步骤ST3和步骤ST4。
在步骤ST3中，控制单元25和/或数据处理单元31的处理器基于来自数据采集单元24的数字信号执行生成同相图像和异相图像的过程。控制单元25和/或数据处理单元31的记录介质存储用于生成同相图像和异相图像的一个或多个命令或一个或多个程序。该命令或程序使得一个或多个处理器执行用于生成同相图像和异相图像的操作。在生成同相图像和异相图像之后，过程前进到步骤ST4。
在步骤ST4中，控制单元25和/或数据处理单元31的处理器执行如下操作：对在步骤ST3中生成的同相图像和异相图像施加水脂分离，以及生成水图像Wa和脂肪图像Fa。控制单元25和/或数据处理单元31的记录介质存储用于生成水图像Wa和脂肪图像Fa的一个或多个命令或一个或多个程序。该命令或程序使得一个或多个处理器执行用于生成水图像Wa和脂肪图像Fa的操作。可以根据等式(5)生成水图像Wa，并且可以根据等式(6)生成脂肪图像Fa。注意，当水质子占优势时，等式(5)和等式(6)的右侧的ρ值是ρ＝1，并且如果脂肪质子占优势，则ρ＝-1。在水脂分离技术中，例如，可以使用B0图。在生成水图像Wa和脂肪图像Fa后，过程前进到步骤ST5。
在步骤ST5中，控制单元25和/或数据处理单元31的处理器将水图像Wa、同相信号强度|Iin|和异相信号强度|Iout|进行组合，以生成血管图像C。控制单元25和/或数据处理单元31的记录介质存储用于生成血管图像C的一个或多个命令或一个或多个程序。该命令或程序使得一个或多个处理器执行用于生成血管图像C的操作。
血管图像C可以使用前面所述的等式(9)来获得。同相信号强度|Iin|的值可以是在步骤ST3中生成的同相图像的体素值，并且异相信号强度|Iout|可以是在步骤ST3中生成的异相图像的体素值。
一旦以这种方式生成血管图像C，则图2中所示的流程结束。
在本实施方案中，血管图像C是Wa、|Iin|和|Iout|的合成图像。如前所述，当没有发生交换时，可以使用等式(9)确定血管图像C，以获得具有体素值为其中没有发生交换的理想水图像Wb的三倍的血管图像C，即，具有体素值3Wb的血管图像。另一方面，即使发生了交换，则通过使用等式(9)获得血管图像C，将|Iin|加入没有发生交换的理想水图像Wb得到具有减少血管缺损的血管图像。此后，无论水质子和脂肪质子之间是否发生交换，都可以获得具有减少血管缺损的血管图像C。
此外，在本实施方案中，无论ρ＝1(当没有发生交换时)或ρ＝-1(当发生交换时)，血管图像C都可以具有大于理想水图像Wb至少|Iin|的值，其中没有发生交换(参见等式(7)’和等式(8)’)。因此，对于其中ρ＝1的体素，即使ρ的真值被错误地判确定为ρ＝-1，也可以获得值比理想水图像Wb大|Iin|的血管图像C。因此，可以获得具有减少血管缺损的血管图像。因此，本实施方案可以提供不易受到ρ确定的精度质量影响的稳健血管图像生成方法。
注意，尽管本实施方案中描述了生成动脉血管图像的示例，但是本发明也可以应用于生成静脉血管图像。
为了使本发明的原理更容易理解，本实施方案讨论了其中每个脉冲序列PSj(j＝1至6)包括子序列SSr(r＝1至a)的示例，该子序列SSr包括50个SAT脉冲和5u个α°脉冲(u＝1至m)(参见图5)。然而，在本发明中执行的脉冲序列不限于上述示例。下面描述本发明的另一个实施方案的脉冲序列的基本配置。
图8是本发明另一个实施方案的脉冲序列的基本配置的说明图。
每个脉冲序列PSj包括a个子序列SSr(r＝1至a)。每个子序列SSr包括预备脉冲部分81、使用Dixon法的数据收集序列部分82以及等待时间83。
预备脉冲部分81包括一个或多个预备脉冲，该一个或多个预备脉冲被施加以增强特定组织相对于背景的对比度、抑制背景组织的信号、或抑制伪影。预备脉冲的示例包括SAT脉冲、驱动平衡(DE)脉冲(例如，T2prep)、反转恢复(IR)脉冲、双反转恢复(DIR)脉冲、导航器脉冲、脂肪抑制脉冲(例如，脂肪抑制(Fat Sat))以及磁化传递增强(MT)脉冲。前述实施方案(参见图5)等同于其中预备脉冲部分81包括SAT脉冲50的示例。
数据收集序列部分82包括用于使用多点Dixon法收集数据的脉冲。图8是使用n点Dixon法的示例，其中在相邻的α°脉冲之间收集在相邻的α°脉冲之间具有不同回波时间TE的n个MR信号qi(i＝1至n)。因此，表面线圈单元15接收具有不同回波时间TE的n个MR信号q1、q2、......、qn。例如，如果n＝3，即，使用三点Dixon法收集数据，并且表面线圈单元15接收MR信号q1、q2和q3。此外，如果n＝2，即，使用两点Dixon法收集数据，并且表面线圈单元15接收MR信号q1和q2。前述实施方案(参见图5)对应于其中使用两点Dixon法来收集MR信号q1和q2(即，异相信号71和同相信号72)的示例。
等待时间83是从子序列SSr的数据收集序列部分82结束到开始执行随后的子序列SSr+1以恢复自旋纵向磁化之间的时间。等待时间83可以被设置为零。
通过多次重复执行上述子序列SSr，可以收集重建一个厚片的3D图像所需的数据。
控制单元25生成用于控制梯度磁场线圈驱动单元23和RF驱动单元22的控制信号，使得重复执行脉冲序列PSj以反复收集来自每个厚片的MR信号。因此，可以收集每个厚片的图像重建所需的数据。
基于通过图8所示的脉冲序列PSj获得的数据生成的血管图像可以由以下等式表示。
C＝{a0*Wa+a1*|Iq1|+a2*|Iq2|+a3*|Iq3|+...+an*|Iqn|}/A...(10)
然而，A＝a0+a1+a2+a3...+an
这里，C：血管图像
Wa：水图像
|Iqi|(i＝1至n)：n个MR信号q1、q2、......、qn中第i个生成的MR信号的信号强度
ai(i＝0至n)：系数
血管图像C是将水图像Wa和每个MR信号的信号强度|Iqi|相组合而得到的图像。A是系数ai(a0至an)的相加值。系数ai的值可以基于要抑制的背景组织的T1值、T2值等来确定。
前述实施方案(参见图5)对应于等式(10)中a0＝a1＝a2＝1、a3＝an＝0、|Iq1|＝|Iout|以及|Iq2|＝|Iin|的示例。
如果使用等式(10)生成血管图像C，则控制单元25和/或数据处理单元31的记录介质存储用于使用等式(10)生成血管图像C的一个或多个命令或一个或多个程序。该命令或程序使得一个或多个处理器执行用于使用等式(10)生成血管图像C的操作。控制单元25和/或数据处理单元31的处理器可以执行一个或多个命令或一个或多个程序，以执行使用等式(10)生成血管图像C的操作。
接下来，为了阐明本实施方案的效果，生成水图像和血管图像，并且比较这些图像。下面描述图像比较的结果。
图9是示出水图像的示例和血管图像的示例的图。
水图像示出了心脏附近的血管部分缺失。另一方面，血管图像示出了心脏附近的血管部分中的缺陷得到改善。
附图标记列表
10. MRI设备
12. 超导磁体单元
13. 梯度磁场线圈单元
14. 体线圈单元
15. 表面线圈单元
16. 成像目标
18. 成像空间
20. T/R开关
22. RF驱动单元
23. 梯度磁场线圈驱动单元
24. 数据采集单元
25. 控制单元
31. 数据处理单元
32. 操作控制台单元
40. 定位图像
50. SAT脉冲
61、62、63、64、65、66. 厚片
70. 数据收集序列部分
71. 异相信号
72. 同相信号
81. 预备脉冲部分
82. 数据收集序列部分
83. 等待时间
161、162. 区域

Claims (15)

1.一种从包括血管的成像部位接收具有不同回波时间的多个MR信号的磁共振成像设备，所述磁共振成像设备包括：
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器处理包括表示所述多个MR信号的数据的数字信号；
所述一个或多个处理器执行操作，所述操作包括：
基于所述数字信号生成水图像；以及
组合所述水图像和每个MR信号的信号强度以生成表示所述血管的血管图像。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像设备，所述磁共振成像设备包括：
第一驱动部，所述第一驱动部驱动第一RF线圈单元；
第二驱动部，所述第二驱动部驱动梯度磁场线圈单元；和
控制单元，所述控制单元控制所述第一驱动部和所述第二驱动部，使得用于生成来自所述成像部位的具有不同回波时间的所述多个MR信号的脉冲序列被执行；
其中
所述脉冲序列包括多个子序列，并且
每个序列包括：预备脉冲部分，所述预备脉冲部分包括一个或多个预备脉冲；以及数据收集序列部分，所述数据收集序列部分用于通过多点Dixon法收集所述多个MR信号。
3.根据权利要求2所述的磁共振成像设备，其中所述子序列包括允许在所述子序列的所述数据收集序列部分与随后的子序列之间恢复自旋纵向磁化的等待时间。
4.根据权利要求2所述的磁共振成像设备，其中所述预备脉冲部分包括抑制背景组织信号的预备脉冲。
5.根据权利要求4所述的磁共振成像设备，其中所述血管图像是动脉血管图像，并且
所述预备脉冲是用于使流过与厚片相邻的区域的静脉血消磁的SAT脉冲。
6.根据权利要求5所述的磁共振成像设备，所述磁共振成像设备还包括输入设备，所述输入设备由操作员操作以输入用于将厚片设置到所述成像部位的操作信号，其中
所述处理器执行定位所述区域的操作。
7.根据权利要求6所述的磁共振成像设备，其中所述处理器执行将所述区域定位以与相对于所述厚片在SI方向上的S侧上的所述厚片相邻的操作。
8.根据权利要求8所述的磁共振成像设备，其中从所述输入设备输入用于将多个厚片设置到所述成像部位的操作信号，
所述处理器执行定位相对于每个厚片的所述区域的操作，并且所述控制单元生成用于控制所述第一驱动部和所述第二驱动部的控制信号，使得重复执行所述脉冲序列以从所述多个厚片采集MR信号。
9.根据权利要求2所述的磁共振成像设备，其中所述多点Dixon法是两点Dixon法。
10.根据权利要求1所述的磁共振成像设备，其中所述多个MR信号包括异相信号和同相信号。
11.根据权利要求2所述的磁共振成像设备，所述磁共振成像设备包括：
第二RF线圈单元，所述第二RF线圈单元接收具有不同回波时间的所述多个MR信号，并输出与所接收的MR信号对应的模拟信号；和
数据采集单元，所述数据采集单元基于所述模拟信号生成包含表示所述多个MR信号的数据的数字信号。
12.根据权利要求1所述的磁共振成像设备，其中所述一个或多个处理器基于以下执行生成所述血管图像的操作。
C＝{a0*Wa+a1*|Iq1|+a2*|Iq2|+a3*|Iq3|+...+an*|Iqn|}/A
然而，A＝a0+a1+a2+a3+...+an
这里，C：所述血管图像
Wa：所述水图像
|Iqi|(i＝1至n)：所述多个MR信号中第i个生成的MR信号的信号强度
ai(i＝0至n)：系数
13.根据权利要求1所述的磁共振成像设备，其中基于所述数字信号生成水图像包括：
基于所述数字信号生成异相图像和同相图像；以及
基于所述异相图像和所述同相图像生成所述水图像。
14.一种血管图像生成方法，所述方法包括：
从包括血管的成像部位接收具有不同回波时间的多个MR信号；
基于包含表示所述多个MR信号的数据的数字信号生成水图像；以及
组合所述水图像和每个MR信号的信号强度以生成表示所述血管的血管图像。
15.一种记录介质，所述记录介质包括能够由一个或多个处理器执行的一个或多个命令，其中
所述一个或多个命令使所述一个或多个处理器执行包括以下的操作：
基于包含表示从包括血管的成像部位采集到的具有不同回波时间的多个MR信号的数据的数字信号，生成水图像；以及
组合所述水图像和每个MR信号的信号强度以生成表示所述血管的血管图像。
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