CN117008029A - 利用双空间饱和脉冲以补偿空间饱和带中的化学位移置换的系统和方法 - Google Patents

利用双空间饱和脉冲以补偿空间饱和带中的化学位移置换的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明题为“利用双空间饱和脉冲以补偿空间饱和带中的化学位移置换的系统和方法”。一种用于补偿化学位移置换的方法，包括：在施加成像脉冲序列以采集受检者的MRI数据之前，在要采集该MRI数据的该受检者的成像体积的切片位置内施加第一饱和脉冲，其中该第一饱和脉冲导致第一空间饱和带中水和脂肪之间的第一化学位移置换。该方法还包括：在施加该成像脉冲序列之前，随后在该切片位置内施加第二饱和脉冲，其中该第二饱和脉冲导致第二空间饱和带中该水和该脂肪之间的第二化学置换，该第二化学置换导致在施加该第二饱和脉冲之后没有化学位移置换的最终空间饱和带，该第二化学位移置换不同于该第一化学位移置换。

Description

利用双空间饱和脉冲以补偿空间饱和带中的化学位移置换的 系统和方法
背景技术
本文所公开的主题涉及医学成像，并且具体地，涉及利用双空间饱和脉冲以补偿空间饱和带中的化学位移置换。
非侵入性成像技术允许获得患者/对象的内部结构或特征的图像，而无需对患者/对象执行侵入性过程。具体地讲，此类非侵入性成像技术依赖于各种物理原理(诸如X射线穿过目标体积的差分透射、体积内的声波反射、体积内不同组织和材料的顺磁性、目标放射性核素在体内的分解等)，以采集数据和构建图像或以其他方式表示观察到的患者/对象的内部特征。
在MRI期间，当诸如人体组织的物质受到均匀磁场(极化场B0)时，组织中自旋的各个磁矩试图与该极化场对准，但是以它们特性的拉莫尔频率以随机顺序围绕该极化场进动。如果物质或组织受到处于x-y平面内且接近拉莫尔频率的磁场(激励场B1)，则净对准力矩或“纵向磁化”Mz可被旋转或“倾斜”到x-y平面中，以产生净横向磁矩Mt。在激励信号B1终止之后，由激励自旋发射信号，并且该信号可被接收和处理以形成图像。
当利用这些信号产生图像时，采用磁场梯度(Gx、Gy和Gz)。通常，待成像区域由一系列测量周期扫描，其中这些梯度场根据所使用的特定定位方法而变化。接收到的核磁共振(NMR)信号的结果集被数字化和处理以使用众所周知的重建技术中的一种技术重建图像。
传统的空间饱和脉冲涉及施加射频(RF)能量以抑制来自特定位置的组织的MR信号。可以利用空间饱和脉冲以抑制图像体积外部的任何不想要的信号。此外，可以利用空间饱和脉冲以减少或消除运动伪影。不同代谢物的抑制体积根据化学位移量和RF脉冲的带宽而移位。可以利用更高带宽的RF脉冲以减少化学位移置换，但是通常需要更高的最大B1以实现更高的带宽。然而，这限制了现有脉冲在较高场系统上的再使用。
发明内容
下文概述了与最初要求保护的主题范围相称的某些示例。这些示例并非旨在限制要求保护的主题的范围，而是这些示例仅旨在提供可能的示例的简要概述。实际上，该主题可包括多种形式，这些形式可类似于或不同于下文所述的示例。
在一个方面，提供了一种操作MRI系统以补偿化学位移置换的方法。该方法包括：在施加成像脉冲序列以采集受检者的MRI数据之前，在要采集该MRI数据的该受检者的成像体积的切片位置内施加第一空间饱和脉冲，其中该第一空间饱和脉冲导致第一空间饱和带中水和脂肪之间的第一化学位移置换。该方法还包括：在施加该成像脉冲序列之前，随后在该切片位置内施加第二空间饱和脉冲，其中该第二空间饱和脉冲导致第二空间饱和带中该水和该脂肪之间的第二化学置换，该第二化学置换导致在施加该第二空间饱和脉冲之后没有化学位移置换的最终空间饱和带，该第二化学位移置换不同于该第一化学位移置换。
在另一方面，提供了一种MRI设备。该MRI设备包括MRI系统，该MRI系统具有围绕磁体的孔口定位的多个梯度线圈；射频(RF)收发器系统和RF开关，该RF开关由脉冲模块控制以将RF信号发射到RF线圈组件以采集MRI图像。该MRI设备还包括耦合到MRI系统并被编程为执行动作的计算机。该动作包括：在施加成像脉冲序列以采集受检者的MRI数据之前，在要采集该MRI数据的该受检者的成像体积的切片位置内施加第一空间饱和脉冲，其中该第一空间饱和脉冲导致第一空间饱和带中水和脂肪之间的第一化学位移置换。该动作还包括：在施加该成像脉冲序列之前，随后在该切片位置内施加第二空间饱和脉冲，其中该第二空间饱和脉冲导致第二空间饱和带中该水和该脂肪之间的第二化学置换，该第二化学置换导致在施加该第二空间饱和脉冲之后没有化学位移置换的最终空间饱和带，该第二化学位移置换不同于该第一化学位移置换。
在另一方面，提供了一种包括处理器可执行代码的非暂态计算机可读介质，该处理器可执行代码在由一个或多个处理器执行时使一个或多个处理器执行动作。该动作包括：在施加成像脉冲序列以采集受检者的MRI数据之前，在要采集该MRI数据的该受检者的成像体积的切片位置内施加第一空间饱和脉冲，其中该第一空间饱和脉冲导致第一空间饱和带中水和脂肪之间的第一化学位移置换。该动作还包括：在施加该成像脉冲序列之前，随后在该切片位置内施加第二空间饱和脉冲，其中该第二空间饱和脉冲导致第二空间饱和带中该水和该脂肪之间的第二化学置换，该第二化学置换导致在施加该第二空间饱和脉冲之后没有化学位移置换的最终空间饱和带，该第二化学位移置换不同于该第一化学位移置换。
附图说明
参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明主题的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的符号在整个附图中表示相同的部分，其中：
图1示出了适合与所公开的技术一起使用的MRI系统的示例；
图2是示出空间饱和带中的化学位移的来自体模扫描的图像的示例；
图3是用于生成空间饱和带的脉冲序列的示意图；
图4是示出空间饱和带(切片)选择的示意图；
图5是示出空间饱和带中的化学位移置换(例如，当利用单个饱和脉冲时)的示意图；
图6是根据本公开的各方面的用于生成没有化学位移的空间饱和带(例如，利用双饱和脉冲)的脉冲序列的示意图；
图7是示出根据本公开的各方面的相应空间饱和带中的化学位移置换(例如，当利用双空间饱和脉冲时)的示意图；
图8是根据本公开的各方面的在不同条件下施加规定空间饱和带的体模的图像；
图9是在存在不同局部中心频率偏移的情况下(例如，当利用单个空间饱和脉冲时)施加规定空间饱和带的体模的图像；
图10是示出根据本公开的各方面的在存在局部中心频率偏移的差值的情况下相应空间饱和带中的化学位移置换(例如，当利用双空间饱和脉冲时)的示意图；
图11是根据本公开的各方面的在存在不同局部中心频率偏移的情况下(例如，当利用双空间饱和脉冲时)施加规定空间饱和带的体模的图像；并且
图12是根据本公开的各方面的用于操作MRI系统以补偿化学位移置换的方法的流程图。
具体实施方式
在下面将描述一个或多个具体示例。为了提供这些示例的简明描述，并非实际具体实施的所有特征都要在说明书中进行描述。应当理解，在任何此类实际具体实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于具体实施的决策以实现开发者的具体目标，诸如遵守可能因具体实施而不同的系统相关和业务相关约束。此外，应当理解，此类开发努力可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制作和制造的常规任务。
介绍本发明主题的各个方面的元素时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个(种)元素。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的，并且意指除了列出的元件之外还可存在附加元件。此外，以下讨论中的任何数值示例旨在非限制性的，并且因此附加的数值、范围和百分比在所公开的示例的范围内。
所公开的示例提供用于补偿空间饱和带中的化学位移置换的技术。具体地，在施加成像脉冲序列以采集受检者的MRI数据之前，在切片位置内施加双空间饱和脉冲。具体地，具有相同振幅但相反梯度方向的两个良好计算的单独空间饱和脉冲被顺序地施加以生成不同的化学位移置换。两个计算的空间饱和脉冲的组合导致对化学位移置换不敏感或没有化学位移置换的最终空间饱和带。可以基于最终空间饱和带的规定(例如，最终空间饱和带的规定有效切片厚度和最终空间饱和带的规定有效位置)以计算该对空间饱和脉冲中的每个空间饱和脉冲的频率偏移。双空间饱和脉冲的使用对脉冲带宽不太敏感。所公开的技术使得能够生成对化学位移置换具有敏感度较低的空间饱和带。
考虑到上述情况，图1的(MRI)系统100示意性地示出为包括扫描器102、扫描器控制电路104和系统控制电路106。根据本文所述的示例，MRI系统100通常被配置为执行MR成像。
系统100还包括：远程访问和存储系统或装置，诸如图像存档和通信系统(PACS)108；或其他装置，诸如远程放射设备，使得能够现场访问或异地访问由系统100采集的数据。这样，可采集MR数据，然后进行现场或异地处理和评估。虽然MRI系统100可包括任何合适的扫描器或检测器，但在例示的示例中，系统100包括具有外壳120的全身扫描器102，穿过外壳形成孔口122。诊断台124可移入孔口122中，使患者126可定位在其中，以对患者体内的选定解剖结构进行成像。
扫描器102包括用于产生受控磁场的一系列相关联线圈，受控磁场用于激励正被成像的受检者的解剖结构内的旋磁材料。具体地，提供了主磁体线圈128用于生成通常与孔口122对准的主磁场B0。一系列梯度线圈130、132和134允许在检查序列期间生成受控梯度磁场，用于对患者126体内的某些旋磁核进行位置编码。射频(RF)线圈136(例如，RF发射线圈)被配置为生成射频脉冲，用于激励患者体内的某些旋磁核。除可位于扫描器102本地的线圈之外，系统100还包括被配置用于放置在患者126近侧(例如，抵靠患者)的一组接收线圈或RF接收线圈138(例如，线圈阵列)。例如，接收线圈138可包括颈椎/胸椎/腰椎(CTL)线圈、头部线圈、单面脊线圈等。一般来讲，接收线圈138放置在患者126近处或头顶，以便接收在患者126返回其松弛状态时由患者体内的某些旋磁核生成的弱RF信号(弱是相对于由扫描器线圈生成的传输脉冲而言)。
系统100的各种线圈由外部电路控制，以生成所需的场和脉冲并且以受控方式读取来自旋磁材料的发射。在例示的示例中，主电源140向初级场线圈128提供电力以产生主磁场B0。电力输入44(例如，来自公用设施或电网的电力)、配电单元(PDU)、电源(PS)和驱动器电路150可一起提供电力，以使梯度场线圈130、132和134产生脉冲。驱动器电路150可包括放大和控制电路，其用于按照由扫描器控制电路104输出的数字化脉冲序列的限定向线圈供应电流。
提供了另一个控制电路152，用于调节RF线圈136的操作。电路152包括用于在有源操作模式和无源操作模式之间交替的开关装置，其中RF线圈136分别传输信号和不传输信号。电路152还包括被配置为生成RF脉冲的放大电路。类似地，接收线圈138连接到开关154，该开关能够在接收模式和非接收模式之间切换接收线圈138。因此，在接收模式下，接收线圈138与患者126体内的旋磁核释放而产生的RF信号共振，而在非接收模式下，它们不与来自传输线圈(即，线圈136)的RF能量共振以便防止发生非预期操作。另外，接收电路156被配置为接收由接收线圈138检测到的数据，并且可包括一个或多个多路复用和/或放大电路。
应当指出的是，虽然上述扫描器102和控制/放大电路被示出为由单根线耦合，但在实际实例中可存在许多此类线。例如，可使用单独的线进行控制、数据通信、电力传输等。此外，可沿每种类型的线设置合适的硬件，用于正确处理数据和电流/电压。实际上，可在扫描器与扫描器控制电路104和系统控制电路106中的任一者或两者之间设置各种滤波器、数字转换器和处理器。
如图所示，扫描器控制电路104包括接口电路158，该电路输出用于驱动梯度场线圈和RF线圈以及用于接收代表检查序列中所产生磁共振信号的数据的信号。接口电路158耦合到控制和分析电路160。基于经由系统控制电路106选择的限定方案，控制和分析电路160执行用于驱动电路150和电路152的命令。
控制和分析电路160还用于接收磁共振信号，以及在将数据传输至系统控制电路106之前执行后续处理。扫描器控制电路104还包括一个或多个存储器电路162，该一个或多个存储器电路在操作期间存储配置参数、脉冲序列描述、检查结果等。
接口电路164耦合到控制和分析电路160，以用于在扫描器控制电路104与系统控制电路106之间交换数据。在某些方面，控制和分析电路160虽然被示出为单个单元，但可包括一个或多个硬件装置。系统控制电路106包括接口电路166，该接口电路从扫描器控制电路104接收数据并且将数据和命令传输回扫描器控制电路104。控制和分析电路168可包括通用或专用计算机或工作站中的CPU。控制和分析电路168耦合到存储器电路170，以存储用于操作MRI系统100的编程代码，以及存储经处理的图像数据以供之后重建、显示和传输。编程代码可执行一个或多个算法，该算法被构造成在由处理器执行时执行采集数据的重建。在某些方面，图像重建可以在具有处理电路和存储器电路的单独计算装置上发生。
可提供附加接口电路172，以用于与外部系统部件诸如远程访问和存储装置108交换图像数据、配置参数等。最后，系统控制和分析电路168可通信地耦合到各种外围装置，以用于有利于操作员界面以及产生重建图像的硬拷贝。在例示的示例中，这些外围装置包括打印机174、监视器176和用户界面178，用户界面包括诸如键盘、鼠标、触摸屏(例如，与监视器176集成在一起)等装置。
如上所述，下面公开的技术用于补偿空间饱和带中的化学位移置换。化学位移置换可能是涉及MRI的各种临床场景中的问题。例如，成像体积外部的饱和带可以抑制成像体积内部的脂肪信号。在另一个示例中，磁共振波谱(MRS)体素外部的饱和带可以抑制MRS体素内部的脂肪信号。在又一个示例中，可以在水和脂肪组织之间观察到饱和带置换。图2是示出空间饱和带中的化学位移的来自体模扫描的图像180的示例。在不同切片位置中施加空间饱和脉冲之后，经由具有水和脂肪组织两者的体模的MRI扫描以采集图像180。空间饱和脉冲导致图像180的上部中的空间饱和带182和图像180的下部中的空间饱和带184。化学位移导致饱和带182和184中的水和脂肪组织之间的饱和位移。化学位移置换由图2中的箭头186指示。化学位移方向与带选择梯度(即，为确定切片或空间位置而施加的梯度磁场脉冲)的极性相关。
图3是用于利用MRI系统(例如，图1中的MRI系统100)生成空间饱和带的脉冲序列188的示意图。同时施加RF脉冲190和切片选择性梯度脉冲(G切片)192(例如，切片选择性磁场脉冲梯度)，随后施加抑制梯度脉冲(G抑制)194(例如，抑制磁场脉冲梯度)。RF脉冲190导致自旋激发。与RF脉冲的带宽一起工作，切片选择性梯度脉冲192确定空间饱和带的厚度。RF脉冲从中心频率的频率偏移确定空间饱和带的切片位置。抑制梯度脉冲194分配自旋的相位。
图4是示出空间饱和带(切片)选择(例如，针对图3中的脉冲序列188)的示意图。图4中的曲线图196示出了相对于用以激励空间饱和带198的频率偏移(f)200的空间饱和带198、空间饱和带198相对于等中心的位置偏移(d)202以及被施加以选择空间饱和带198的空间位置的梯度(G)204(例如，切片选择性梯度)。y轴206表示切片选择带宽，并且x轴208表示沿着切片选择轴的位置或定位。线204表示梯度。线204的斜率对应于梯度振幅。用于激励空间饱和带198的RF脉冲的带宽(BW)由箭头210指示。频率偏移200位于带宽210内。空间饱和带198的切片厚度(ST)由箭头212指示。频率偏移由下式确定：
其中γ表示旋磁比，即每个特定核或微粒所特有的常数。
如上所述，不同的代谢物(例如，水和脂肪组织)可以在空间饱和带中经历化学位移置换。图5是示出空间饱和带198中的化学位移置换的示意图。如图5中的曲线图214所描绘的，空间饱和带198的水饱和带216和脂肪饱和带218经历相对于彼此的化学位移置换。具体地，脂肪饱和带218已经相对于频率偏移200和水饱和带216移位。水饱和带216和脂肪饱和带218之间的化学位移和切片位置位移是相互关联的，如下所示：
其中
以及
在上述中，Δf表示脂肪和水之间的化学位移，并且Δd表示脂肪和水之间的激发切片位置位移。图5中的箭头220指示化学位移。图5中的箭头222指示激发切片位置位移。不同的MRI机器可导致脂肪和水之间不同的化学位移。
可以利用双饱和脉冲以补偿空间饱和带中的化学位移置换。图6是用于生成没有化学位移的空间饱和带(例如，利用双饱和脉冲)的脉冲序列224的示意图。同时施加第一RF脉冲226和第一切片选择性梯度脉冲(G切片)228(例如，切片选择性磁场脉冲梯度)，随后施加第一抑制梯度脉冲(G抑制)230(例如，抑制磁场脉冲梯度)以生成第一空间饱和带。RF脉冲226导致自旋激发。切片选择性梯度脉冲228确定第一空间饱和带的空间位置。抑制梯度脉冲230分配自旋的相位。随后(紧接着第一抑制梯度230)，同时施加第二RF脉冲232和第二切片选择性梯度脉冲234(例如，切片选择性磁场脉冲梯度)，随后施加第二抑制梯度脉冲236(例如，抑制磁场脉冲梯度)以生成第二空间饱和带。RF脉冲232导致自旋激发。切片选择性梯度脉冲234确定第二空间饱和带的空间位置。第二抑制梯度脉冲236分配自旋的相位。双空间饱和脉冲的施加发生在相同的切片位置。如图6所描绘的，第一切片选择性梯度脉冲228和第二切片选择性梯度脉冲234具有相同的梯度振幅。第一切片选择性梯度脉冲228和第二切片选择性梯度脉冲234具有相反的梯度方向。第一抑制梯度脉冲230和第二抑制梯度脉冲232具有相同的梯度振幅和相同的梯度方向。从第一空间饱和带和第二空间饱和带生成的最终空间饱和带(在从利用在施加脉冲序列224之后施加的成像脉冲序列采集的受检者的MRI数据导出的图像中)没有化学位移或对化学位移不敏感。
图7是示出相应空间饱和带中的化学位移置换的示意图(例如，当利用诸如图6中的脉冲序列224中的双饱和脉冲时)。曲线图238的上部部分表示由第一空间饱和脉冲(即，脉冲#1)生成的第一空间饱和带240的化学位移置换。曲线图238的下部部分表示由第二后续空间饱和脉冲(即，脉冲#2)生成的第二空间饱和带242的化学位移置换。
第一频率偏移(f1)244激发第一空间饱和带240。位置(d1)246是第一空间饱和脉冲(脉冲#1)的位置。第一空间饱和带240的空间位置通过施加第一梯度(G)244(例如，切片选择性梯度)来确定。第二频率偏移(f2)250激发第二空间饱和带242。位置(d2)252是第二空间饱和脉冲(脉冲#2)的位置。第二空间饱和带242的空间位置通过施加第二梯度(-G)254(例如，切片选择性梯度)来确定。y轴206表示切片选择带宽，并且x轴208表示沿着切片选择轴的位置或定位。线248表示第一梯度。线254表示第二梯度。每条线248、254中的每一者各自的斜率对应于梯度振幅。如图7所描绘的，第一梯度248和第二梯度254具有相反的梯度方向。用于激励第一空间饱和带240的第一RF脉冲(脉冲#1)的带宽(BW)由箭头210指示。第一频率偏移244位于带宽210内。第二RF脉冲(脉冲#2)具有相同的带宽。第二频率偏移250位于带宽内。第一空间饱和带240的切片厚度(ST)由箭头212指示。切片厚度对于第二空间饱和带242是相同的。
如图7所描绘的，第一空间饱和带240的水饱和带256和脂肪饱和带258经历相对于彼此的化学位移置换。具体地，脂肪饱和带258已经相对于第一频率偏移244和水饱和带216移位。具体地，第一空间饱和带240具有脂肪和水之间的化学位移(Δf)(由箭头260指示)以及脂肪和水之间的激发切片位置位移(Δd)(由箭头262指示)。此外，第二空间饱和带242的水饱和带264和脂肪饱和带266经历相对于彼此的化学位移置换。具体地，脂肪饱和带266已经相对于第二频率偏移250和水饱和带264移位。类似于第一空间饱和带240，第二空间饱和带242具有脂肪和水之间的化学位移(Δf)以及脂肪和水之间的激发切片位置位移(Δd)。然而，第一空间饱和带240和第二空间饱和带中脂肪和水之间的相应化学位移(Δf)沿着切片选择带宽在相反方向上出现，但是以相同或相似的量出现。此外，第二空间饱和带242中脂肪和水之间的相应激发切片位置位移(Δd)沿着切片选择轴的位置或定位在相反方向上发生，但是以相同或相似的量发生。
如图7所描绘的，第一空间饱和带240和第二空间饱和带242沿着切片选择带宽和沿着切片选择轴的位置两者重叠。该重叠使得能够补偿在第一空间饱和带240和第二空间饱和带242之间生成的最终空间饱和带中的化学位移置换。为了生成对化学位移置换不敏感或没有化学位移置换的最终空间饱和带(并且实现期望的饱和效果)，第一空间饱和脉冲(脉冲#1)和第二空间饱和脉冲(脉冲#2)中的每一者的有效带宽(BWeff)(由箭头268指示)必须大于脂肪和水之间的化学位移260。用户规定(经由到MRI系统的用户接口中的输入)最终空间饱和带的有效切片厚度(STeff)。有效切片厚度由箭头270指示。用户还规定(经由到MRI系统的用户接口中的输入)最终空间饱和带的有效位置(deff)272。沿着切片选择轴，最终空间饱和带的有效位置272落在第一空间饱和带240的位置246与第二空间饱和带242的位置252之间。有效带宽268可由下式确定：
BWeff＝BW+Δf. (5)
有效切片厚度270与如下式所示的切片厚度有关：
STeff＝ST+Δd. (6)
基于这些，
以及
根据这些，可以通过下式确定沿着切片选择轴的第一空间饱和带240的位置246和第二空间饱和带242的位置252：
以及
基于最终空间饱和带的规定有效切片厚度270和最终空间饱和带的规定有效位置272，可以如下式所示计算相应的频率偏移244、250：
和
图8是在不同条件下施加了规定空间饱和带的体模280的图像274、276、278。体模280包括由分离线286分开的具有脂肪的前侧或区域282和具有水的后侧或区域284。网格288指示用于抑制每个图像274、276和278中的信号的规定空间饱和带的位置。加号290指示局部中心频率偏移。在图像274中，对于规定空间饱和带，利用具有818赫兹(Hz)的带宽的单个空间饱和脉冲。在图像276中，对于规定空间饱和带，利用具有2000Hz的带宽的单个空间饱和脉冲。在图像278中，对于规定空间饱和带，利用具有2000Hz的带宽的双空间饱和脉冲。脂肪饱和带292相对于规定空间饱和带288和水饱和带294两者的化学位移对于单个饱和脉冲在较低脉冲带宽(如图像274所描绘的)处比在较高脉冲带宽(如图像276所描绘的)处更显著。然而，对单个饱和脉冲利用较高脉冲带宽限制了较高场系统上的现有脉冲的再使用。在图像278中，双饱和脉冲导致脂肪饱和带292和水饱和带294都位于规定空间饱和带288内，在它们之间没有化学位移。
重要的是确保MRI扫描器被调谐到感兴趣的质子(例如，通常是水)的单个共振(例如，中心频率)以用于适当的切片定位和饱和(例如，脂肪饱和)。中心频率是感兴趣的质子在磁体的等中心中共振的频率。然而，中心频率(即，局部中心频率)可以在不同的MRI扫描器之间变化。局部中心频率偏移(即，MRI扫描器被设置的中心频率与感兴趣的质子在磁体的等中心处共振的精确频率之间的差值)影响用于生成空间饱和带的单个空间饱和脉冲的利用。图9是在存在不同局部中心频率偏移的情况下(例如，当利用单个空间饱和脉冲时)施加规定空间饱和带的体模302的图像296、298和300。体模302包括由分离线308分开的具有脂肪的前侧或区域304和具有水的后侧或区域306。网格310指示用于抑制每个图像296、298和300中的信号的规定空间饱和带的位置。加号312指示局部中心频率偏移。在图像296中，利用单个空间饱和脉冲，并且局部中心频率偏移(ΔCF)为0。在图像298中，利用单个空间饱和脉冲，并且局部中心频率偏移为200Hz。在图像300中，利用单个空间饱和脉冲，并且局部中心频率偏移为400Hz。如图像296、298和300所描绘的，脂肪饱和带314和水饱和带316两者随着局部中心频率偏移增大而相对于规定空间饱和带310移位。
图10是示出在存在局部中心频率偏移的差值(大于0)的情况下相应空间饱和带中的化学位移置换(例如，当利用双空间饱和脉冲时)的示意图。曲线图318的上部部分表示由第一空间饱和脉冲(即，脉冲#1)生成的第一空间饱和带240的化学位移置换。曲线图318的下部部分表示由第二后续空间饱和脉冲(即，脉冲#2)生成的第二空间饱和带242的化学位移置换。一般来说，曲线图318类似于图7中的曲线图238，局部中心频率偏移(ΔCF)的差值除外。在图7中，局部中心频率偏移是0。在图10中，局部中心频率偏移大于0。由于局部中心频率偏移大于0，第一空间饱和带240(包括水饱和带256和脂肪饱和带258两者)和第二空间饱和带242(包括水饱和带264和脂肪饱和带266两者)都具有相对于图7中的相同带240、242沿着切片选择轴208移位的位置。具体地，第一空间饱和带240(包括水饱和带256和脂肪饱和带258两者)更多地向左移位，并且第二空间饱和带242(包括水饱和带264和脂肪饱和带266两者)更多地向右移位。不管第一空间饱和带240和第二空间饱和带242的位移如何，最终空间饱和带下降的有效位置272沿着切片选择轴保持相同(并且如所规定的)。
图11是在存在不同局部中心频率偏移的情况下(例如，当利用双空间饱和脉冲时)施加规定空间饱和带的体模326的图像320、322和324。体模326包括由分离线332分开的具有脂肪的前侧或区域328和具有水的后侧或区域330。网格334指示用于抑制每个图像320、322和324中的信号的规定空间饱和带的位置。加号336指示局部中心频率偏移。在图像320中，利用双空间饱和脉冲，并且局部中心频率偏移(ΔCF)为0。在图像322中，利用双空间饱和脉冲，并且局部中心频率偏移为200Hz。在图像324中，利用双空间饱和脉冲，并且局部中心频率偏移为400Hz。如图像320、322和324所描绘的，脂肪饱和带338和水饱和带340两者随着局部中心频率偏移增大都保持以指定空间饱和带334为中心。仅带338、340(特别是脂肪饱和带)的厚度变化。因此，当在生成空间饱和带时利用如上所述的双空间饱和脉冲时，局部中心频率偏移的改变对于移位空间饱和带没有影响。
图12是用于操作MRI系统(例如，图1中的MRI系统100)以补偿化学位移置换的方法342的流程图。方法342的步骤可以由计算机、处理系统、控制电路或图1中的MRI系统100的其他部件执行。方法342的步骤中的一个或多个步骤可同时执行或以与图12所描绘的不同的顺序执行。
方法342包括接收最终空间饱和带的规定有效切片厚度(从双空间饱和脉冲的组合效应产生)和最终空间饱和带的规定有效位置(框344)。方法342还包括接收最终空间饱和带的规定有效位置(框346)。最终空间饱和带的规定有效切片厚度和规定有效位置都可以从输入接收到MRI系统的用户接口中。方法342还包括计算第一空间饱和脉冲和第二空间饱和脉冲的相应频率偏移(框348)。相应的频率偏移至少基于最终空间饱和带的规定有效切片厚度和规定有效位置。如上所述，为了补偿最终空间饱和带中的化学位移置换，双空间饱和脉冲需要重叠。
方法342还包括在要采集MRI数据的受检者的成像体积的切片位置内施加第一空间饱和脉冲(框350)。第一空间饱和脉冲导致第一空间饱和带中水和脂肪之间的第一化学位移置换。方法342甚至还包括随后在成像体积的切片位置(即，相同切片位置)内施加第二空间饱和脉冲(框352)。紧接在第一空间饱和脉冲之后(即，紧接在第一空间饱和脉冲的抑制梯度之后)施加第二空间饱和脉冲。第二空间饱和脉冲导致第二空间饱和带中水和脂肪之间的第二化学位移置换。第二化学位移置换不同于第一化学位移置换。第一空间饱和带中的第一化学位移置换和第二空间饱和带中的第二化学位移置换的组合导致对化学位移置换不敏感或没有化学位移置换的最终空间饱和带。步骤344至步骤352发生在施加成像脉冲序列以采集受检者的MRI数据之前。
方法342还包括：在施加双空间饱和脉冲之后，施加成像脉冲序列以在成像体积内采集受检者的MRI数据(框354)。方法342还包括从所采集的MRI数据重建图像，该图像没有化学位移伪影(框356)。
所公开的主题的技术效果包括提供用于补偿空间饱和带中的化学位移置换的技术。具体地，两个计算的空间饱和脉冲的组合导致对化学位移置换不敏感或没有化学位移置换的最终空间饱和带。双空间饱和脉冲的使用对脉冲带宽不太敏感。所公开的技术使得能够生成对化学位移置换具有敏感度较低的空间饱和带。
参考本文所提出的并受权利要求书保护的技术并将其应用于具有实际性质的实物和具体示例，所述实际性质明确地改善目前的技术领域，因此，不是抽象的、无形的或纯理论的。此外，如果附加到本说明书末尾的任何权利要求含有指定为“用于[执行]…功能的装置”或“用于[执行]…功能的步骤”的一个或多个元素，则旨在将此类元素根据U.S.C.第35条第112(f)款加以解释。然而，对于含有以任何其他方式指定的元素的任何权利要求，则不旨在将此类元素根据U.S.C.第35条第112(f)款加以解释。
本书面描述使用示例来公开本主题，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践主题，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本主题的专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其他示例旨在落入权利要求书的范围内。

Claims (11)

1.一种用于操作磁共振成像系统以补偿化学位移置换的方法，所述方法包括：
在施加成像脉冲序列以采集受检者的MRI数据之前：
在要采集所述MRI数据的所述受检者的成像体积的切片位置内施加第一空间饱和脉冲，其中所述第一空间饱和脉冲导致第一空间饱和带中水和脂肪之间的第一化学位移置换；以及
随后在所述切片位置内施加第二空间饱和脉冲，其中所述第二空间饱和脉冲导致第二空间饱和带中所述水和所述脂肪之间的第二化学置换，所述第二化学置换导致在施加所述第二空间饱和脉冲之后没有化学位移置换的最终空间饱和带，所述第二化学位移置换不同于所述第一化学位移置换。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：
在施加所述第一空间饱和脉冲和所述第二空间饱和脉冲两者之后施加所述成像脉冲序列，以采集所述成像体积内所述受检者的MRI数据；以及
从所采集的MRI数据重建图像，所述图像没有化学位移伪影。
3.根据权利要求1所述的方法，其中施加所述第一空间饱和脉冲包括同时施加第一饱和射频脉冲和第一饱和梯度磁场脉冲两者，然后施加第一抑制梯度磁场脉冲。
4.根据权利要求3所述的方法，其中随后施加所述第二空间饱和脉冲包括施加第二饱和射频脉冲和第二饱和梯度磁场脉冲两者，然后施加第二抑制梯度磁场脉冲。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一饱和梯度磁场脉冲具有第一梯度振幅，并且所述第二饱和梯度磁场脉冲具有第二梯度振幅，所述第一梯度振幅与所述第二梯度振幅相同。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一饱和梯度磁场脉冲和所述第二梯度磁场脉冲具有相反的梯度方向。
7.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：在施加所述第一空间饱和脉冲和所述第二空间饱和脉冲之前，接收最终空间饱和带的规定有效切片厚度和所述最终空间饱和带的规定有效位置。
8.根据权利要求7所述的方法，所述方法包括：在施加所述第一空间饱和脉冲和所述第二空间饱和脉冲之前，基于所述规定有效切片厚度和所述规定有效位置两者来计算所述第一空间饱和脉冲和所述第二空间饱和脉冲两者的相应频率偏移。
9.根据权利要求1所述的方法，其中分别激发所述第一空间饱和带和所述第二空间饱和带的所述第一空间饱和脉冲和所述第二空间饱和脉冲的有效带宽大于所述水和所述脂肪之间的化学位移。
10.一种磁共振成像设备，所述磁共振成像设备包括：
MRI系统，所述MRI系统具有围绕磁体的孔口定位的多个梯度线圈；射频收发器系统和RF开关，所述RF开关由脉冲模块控制以将RF信号发射到RF线圈组件以采集MRI图像；和
计算机，所述计算机耦合到所述磁共振成像系统并且被编程为执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
11.一种包括处理器可执行代码的非暂态计算机可读介质，所述处理器可执行代码在由一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
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