CN1299061A - 相位分布测量及相位校正方法和装置以及磁共振成像装置 - Google Patents

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Abstract

为了有效地计算精确的相位图,对每一个像素计算图像的像素数据的相位微分,对每一个像素计算对应的积分,并利用这一积分形成相位图。利用相位图进行图像的相位校正,并用相位校正后的图像形成分开的水/类脂物图像。

Description

相位分布测量及相位校正方法和装置 以及磁共振成像装置
本发明涉及相位分布测量方法和装置、相位校正方法和装置、及磁共振成像装置，更具体地说，涉及用于测量通过磁共振成像得到的图像的相位分布的方法和装置、涉及用于基于测量的相位分布来校正像素数据的相位的方法和装置、以及涉及获得基于相位校正像素数据的水和类脂物的图像的磁共振成像装置。
在磁共振成像装置中，在容纳成像对象的空间形成恒定磁场，在恒定磁场空间形成梯度磁场和高频磁场，根据成像对象的自旋所产生的磁共振信号来形成(重构)图像。由于化学位移，类脂物的磁共振信号频率与水的磁共振信号频率不同，因此根据频率不同可以利用相位差分别对水和类脂物成像。
磁共振信号的相位受恒定磁场强度的非均匀性影响，因此为了分别对水和类脂物成像而不受磁场非均匀性的影响，计算表示恒定磁场非均匀性的相位分布、即相位图，并据此进行图像的相位校正。
通过对每一个像素计算用复数表示的图像数据的相位来得到相位图。图16示出典型的一维图像的相位图的概念。取相位图的原点作为恒定磁场的中心。原点的相位为0。
该图是相位图，其中恒定磁场强度具有线性梯度并且相位按照与原点的距离线性变化。当相位超过+π时，它回到-π侧，而当它超过-π时，它回到+π例，如图(a)所示。换句话说，产生相位卷回(wraparound)。
因此，在存在卷回的部分进行卷回校正、即解卷(unwrapping)，以便得到没有卷回的相位图，如图(b)所示。根据相邻像素的图像数据的相位差绝对值是否2π来检测卷回是否出现，对于检测到卷回的像素，将2π以与相位差的符号相反的符号加到像素的图像数据的相位上。
由于噪声或磁化率变化等的影响，相位图经常包含高阶成分，因此例如象图17(a)所示，在相位图的A点，已经为2π的相位差实际可能小于该值。因此当企图以上述的方式检测卷回时，不能在其应当被检测到的点检测到卷回，并且产生的相位图不准确，如图的(b)所示。
因此，考虑克服上面的问题，本发明的目的是提供有效计算精确相位图的相位分布测量方法和装置、利用该计算的相位图的相位校正方法和装置、以及执行这种相位校正的磁共振成像装置。
(1)源于解决上述问题的一个方面的本发明是一种相位分布测量方法，其特征为对每一个像素计算磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，对每一个像素计算上述微分的积分，以及从上述的积分形成相位分布。
在按照这一方面的本发明中，对每一个像素计算相位微分，对每一个像素计算对应的积分，用所述积分形成相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。
(2)源于解决上述问题的另一个方面的本发明是一种相位分布测量方法，其特征为对磁共振成像得到的图像进行滤波，计算滤波后的图像的像素数据的相位微分，对每一个像素计算上述微分的积分，以及用所述积分形成相位分布。
在按照这一方面的本发明中，对每一个像素计算相位微分，对每一个像素计算对应的积分，用所述积分形成相位图。在计算微分之前，对图像进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。
(3)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种相位分布测量方法，其特征为对每一个像素计算磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，对所述微分进行滤波，对每一个像素计算滤波后的微分的积分，以及用上述积分形成相位分布。
在按照这一方面的本发明中，对每一个像素计算相位微分，对每一个像素计算对应的积分，从所述积分来形成相位图。在计算微分之后进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。
(4)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种相位分布测量方法，其特征为对每一个像素计算磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，对每一个像素计算上述微分的积分，对所述积分进行滤波，以及用上述滤波后的积分形成相位分布。
在按照这一方面的本发明中，对每一个像素计算相位的微分，对每一个像素计算对应的积分，以及用所述积分形成相位图。在计算积分之后进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。
(5)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种相位分布测量装置，它包括用于对每一个像素计算磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分的单元，用于对每一个像素计算上述微分的积分的单元，和用于由所述积分形成相位分布的单元。
在按照这一方面的本发明中，由微分计算单元对每一个像素计算相位微分，由积分计算单元对每一个像素计算对应的积分，由相位分布形成单元用所述积分来形成相位图。这样，得到相位图，其中自然地执行解卷。
(6)源于解决上述问题的另一个方面的本发明是一种相位分布测量装置，它包括用于对磁共振成像得到的图像进行滤波的滤波单元，用于对滤波的图像计算像素数据的相位微分的微分计算单元，用于对每一个像素计算上述微分的积分的积分计算单元，以及用于由所述积分形成相位分布的相位分布形成单元。
在按照这一方面的本发明中，由微分计算单元对每一个像素计算相位微分，由积分计算单元对每一个像素计算对应的积分，由相位分布形成单元用所述积分来形成相位图。在计算微分之前，由滤波单元对图像进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。
(7)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种相位分布测量装置，它包括用于对每一个像素计算磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分的微分计算单元，用于对所述微分进行滤波的滤波单元，用于对每一个像素计算滤波后的微分的积分的积分计算单元，以及用于由上述积分形成相位分布的相位分布形成单元。
在按照这一方面的本发明中，由微分计算单元对每一个像素计算相位微分，由积分计算单元对每一个像素计算对应的积分，由相位分布形成单元用所述积分来形成相位图。在计算微分之后由滤波单元进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。
(8)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种相位分布测量装置，它包括用于对每一个像素计算磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分的微分计算单元，用于对每一个像素计算上述微分的积分的积分计算单元，用于对所述积分进行滤波的滤波单元，以及用于由上述滤波后的积分形成相位分布的相位分布形成单元。
在按照这一方面的本发明中，由微分计算单元对每一个像素计算相位微分，由积分计算单元对每一个像素计算对应的积分，由相位分布形成单元用所述积分来形成相位图。在计算积分之后由滤波单元进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。
(9)源于解决上述问题的另一个方面的本发明是一种相位校正方法，其特征为对每一个像素计算磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，对每一个像素计算上述微分的积分，用上述的积分形成相位分布，以及借助上述相位分布进行图像的相位校正。
在按照这一方面的本发明中，对每一个像素计算相位微分，对每一个像素计算对应的积分，用所述积分形成相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。
(10)源于解决上述问题的另一个方面的本发明是一种相位校正方法，其特征为对磁共振成像得到的图像进行滤波，计算上述滤波后的图像像素数据的相位微分，对每一个像素计算上述微分的积分，用上述积分形成相位分布，以及借助上述相位分布进行图像的相位校正。
在按照这一方面的本发明中，对每一个像素计算相位微分，对每一个像素计算对应的积分，由所述积分形成相位图。在计算微分之前，对图像进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。
(11)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种相位校正方法，其特征为对每一个像素计算磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，对所述微分进行滤波，对每一个像素计算上述滤波后的微分的积分，用上述积分形成相位分布，以及借助上述相位分布进行图像的相位校正。
在按照这一方面的本发明中，对每一个像素计算相位微分，对每一个像素计算对应的积分，用所述积分形成相位图。在计算微分之后对图像进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。
(12)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种相位校正方法，其特征为对每一个像素计算磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，对每一个像素计算上述微分的积分，对所述积分进行滤波，用上述滤波后的积分形成相位分布，以及借助上述相位分布进行图像的相位校正。
在按照这一方面的本发明中，对每一个像素计算相位微分，对每一个像素计算对应的积分，用所述积分形成相位图。在计算积分之后进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。
(13)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种相位校正装置，它包括用于对每一个像素计算磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分的微分计算单元，用于对每一个像素计算上述微分的积分的积分计算单元，用于由所述积分形成相位分布的相位分布形成单元，和用于借助上述相位分布进行图像的相位校正的相位校正单元。
在按照这一方面的本发明中，由微分计算单元对每一个像素计算相位微分，由积分计算单元对每一个像素计算对应的积分，由相位分布形成单元用所述积分形成相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。由相位校正单元利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。
(14)源于解决上述问题的另一个方面的本发明是一种相位校正装置，它包括用于对磁共振成像得到的图像进行滤波的滤波单元，用于对每一个像素计算上述滤波后的图像的像素数据的相位微分的微分计算单元，用于对每一个像素计算上述微分的积分的积分计算单元，用于由上述积分形成相位分布的相位分布形成单元，和用于借助上述相位分布进行图像的相位校正的相位校正单元。
在按照这一方面的本发明中，由微分计算单元对每一个像素计算相位微分，由积分计算单元对每一个像素计算对应的积分，由相位分布形成单元用所述积分形成相位图。在计算微分之前，由滤波单元对图像进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。由相位校正单元利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。
(15)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种相位校正装置，它包括用于对每一个像素计算磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分的微分计算单元，用于对上述微分进行滤波的滤波单元，用于对每一个像素计算上述滤波后的微分的积分的积分计算单元，用于由上述积分形成相位分布的相位分布形成单元，和用于借助上述相位分布进行图像的相位校正的相位校正单元。
在按照这一方面的本发明中，由微分计算单元对每一个像素计算相位微分，由积分计算单元对每一个像素计算对应的积分，由相位分布形成单元用所述积分形成相位图。在计算微分之后由滤波单元对图像进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。由相位校正单元利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。
(16)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种相位校正装置，它包括用于对每一个像素计算磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分的微分计算单元，用于对每一个像素计算上述微分的积分的积分计算单元，用于对上述积分进行滤波的滤波单元，用于从上述滤波后的积分形成相位分布的相位分布形成单元，和用于借助上述相位分布进行图像的相位校正的相位校正单元。
在按照这一方面的本发明中，由微分计算单元对每一个像素计算相位微分，由积分计算单元对每一个像素计算对应的积分，由相位分布形成单元用所述积分形成相位图。在计算积分之后由滤波单元对图像进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。由相位校正单元利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。
(17)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种磁共振成像装置，它包括用于利用磁共振来形成每一个成像对象的图像的成像单元，用于对每一个像素计算上述图像的像素数据的相位微分的微分计算单元，用于对每一个像素计算上述微分的积分的积分计算单元，用于由所述积分形成相位分布的相位分布形成单元，用于借助上述相位分布进行图像的相位校正的校正单元，和用于利用相位校正后的图像的像素数据的相位差分别产生水图像和类脂物图像的图像形成单元。
在按照这一方面的本发明中，由微分计算单元对每一个像素计算相位微分，由积分计算单元对每一个像素计算对应的积分，由相位分布形成单元用所述积分形成相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。由相位校正单元利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。图像产生单元根据相位校正后的图像数据分别对水和类脂物进行成像。
(18)源于解决上述问题的另一个方面的本发明是一种磁共振成像装置，它包括用于利用磁共振来形成每一个成像对象的图像的成像单元，用于对上述图像进行滤波的滤波单元，用于对每一个像素计算上述滤波后的图像的像素数据的相位微分的微分计算单元，用于对每一个像素计算上述微分的积分的积分计算单元，用于用上述积分形成相位分布的相位分布形成单元，用于借助上述相位分布进行图像的相位校正的校正单元，和用于利用相位校正后的图像的像素数据的相位差分别产生水图像和类脂物图像的图像形成单元。
在按照这一方面的本发明中，由微分计算单元对每一个像素计算相位微分，由积分计算单元对每一个像素计算对应的积分，由相位分布形成单元用所述积分形成相位图。在计算微分之前，由滤波单元对图像进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。由相位校正单元利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。图像产生单元根据相位校正后的图像数据分别对水和类脂物进行成像。
(19)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种磁共振成像装置，它包括用于利用磁共振来形成每一个成像对象的图像的成像单元，用于对每一个像素计算上述图像的像素数据的相位微分的微分计算单元，用于对上述微分进行滤波的滤波单元，用于对每一个像素计算上述滤波的微分的积分的积分计算单元，用于由上述积分形成相位分布的相位分布形成单元，用于借助上述相位分布进行图像的相位校正的校正单元，和用于利用相位校正后的图像的像素数据的相位差分别产生水图像和类脂物图像的图像形成单元。
在按照这一方面的本发明中，由微分计算单元对每一个像素计算相位微分，由积分计算单元对每一个像素计算对应的积分，由相位分布形成单元用所述积分形成相位图。在计算微分之后由滤波单元对图像进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。由相位校正单元利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。图像产生单元根据相位校正后的图像数据分别对水和类脂物进行成像。
(20)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种磁共振成像装置，它包括用于利用磁共振来形成每一个成像对象的图像的成像单元，用于对每一个像素计算上述图像的像素数据的相位微分的微分计算单元，用于对每一个像素计算上述微分的积分的积分计算单元，用于对上述积分进行滤波的滤波单元，用于由上述滤波后的积分形成相位分布的相位分布形成单元，用于借助上述相位分布进行图像的相位校正的校正单元，和用于利用相位校正后的图像的像素数据的相位差分别产生水图像和类脂物图像的图像形成单元。
在按照这一方面的本发明中，由微分计算单元对每一个像素计算相位微分，由积分计算单元对每一个像素计算对应的积分，由相位分布形成单元用所述积分形成相位图。在计算积分之后由滤波单元对图像进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。由相位校正单元利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。图像产生单元根据相位校正后的图像数据分别对水和类脂物进行成像。
(21)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种磁共振成像方法，其特征为利用磁共振来形成每一个成像对象的图像，对每一个像素计算上述图像的像素数据的相位微分，对每一个像素计算上述微分的积分，用上述积分形成相位分布，借助上述相位分布进行图像的相位校正，和利用相位校正后的图像的像素数据的相位差分别产生水图像和类脂物图像。
在按照这一方面的本发明中，对通过磁共振成像得到的每一个图像的每一个像素计算相位微分，对每一个像素计算对应的积分，用所述积分形成相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。图像产生单元根据相位校正后的图像数据分别对水和类脂物进行成像。
(22)源于解决上述问题的另一个方面的本发明是一种磁共振成像方法，其特征为利用磁共振来形成每一个成像对象的图像，对上述图像进行滤波，对每一个像素计算上述滤波后的图像的像素数据的相位微分，对每一个像素计算上述微分的积分，用上述积分形成相位分布，借助上述相位分布进行图像的相位校正，和利用相位校正后的图像的像素数据的相位差分别产生水图像和类脂物图像。
在按照这一方面的本发明中，对通过磁共振成像得到的每一个图像的每一个像素计算相位微分，对每一个像素计算对应的积分，用所述积分形成相位图。在计算微分之前，对图像进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。图像产生单元根据相位校正后的图像数据分别对水和类脂物进行成像。
(23)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种磁共振成像方法，其特征为利用磁共振来形成每一个成像对象的图像，对所形成的图像的每一个像素计算像素数据的相位微分，对上述微分进行滤波，对每一个像素计算上述滤波后的微分的积分，用上述积分形成相位分布，借助上述相位分布进行图像的相位校正，和利用相位校正后的图像的像素数据的相位差分别产生水图像和类脂物图像。
在按照这一方面的本发明中，对通过磁共振成像得到的每一个图像的每一个像素计算相位微分，对每一个像素计算对应的积分，用所述积分形成相位图。在计算微分之后进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。图像产生单元根据相位校正后的图像数据分别对水和类脂物进行成像。
(24)源于解决上述问题的又一个方面的本发明是一种磁共振成像方法，其特征为利用磁共振来形成每一个成像对象的图像，对每一个像素计算上述图像的像素数据的相位微分，对每一个像素计算上述微分的积分，对上述积分进行滤波，用上述滤波后的积分形成相位分布，借助上述相位分布进行图像的相位校正，和利用相位校正后的图像的像素数据的相位差分别产生水图像和类脂物图像。
在按照这一方面的本发明中，对通过磁共振成像得到的每一个图像的每一个像素计算相位微分，对每一个像素计算对应的积分，用所述积分形成相位图。在计算积分之后进行滤波，以便得到不受噪声影响的相位图。这样，得到其中自然地执行解卷的相位图。利用这一相位图对所述图像数据进行相位校正。图像产生单元根据相位校正后的图像数据分别对水和类脂物进行成像。
如上面详细描述的，按照本发明，可以获得用于有效计算精确相位图的相位分布测量方法和装置、利用这样计算得到的相位图的相位校正方法和装置、以及实行这种相位校正的磁共振成像装置。
从对附图说明的本发明最佳实施例的描述，本发明的目的和优点将是明显的。
图1是按照本发明的一个实施例的装置的方框图。
图2是按照本发明的一个实施例的装置的方框图。
图3示出由示于图1或图2中的装置执行的脉冲序列的例子。
图4示出由示于图1或图2中的装置执行的脉冲序列的例子。
图5是示于图1或图2的装置中的数据处理单元的方框图。
图6描述了示于图5的数据处理单元的功能。
图7描述了示于图5的数据处理单元的功能。
图8描述了示于图5的数据处理单元的功能。
图9是示于图1或图2中的装置的数据处理单元的方框图。
图10是示于图1或图2中的装置的数据处理单元的方框图。
图11是示于图1或图2中的装置的数据处理单元的方框图。
图12是示于图1或图2中的装置的数据处理单元的方框图。
图13描述了示于图12的数据处理单元的功能。
图14描述了示于图12的数据处理单元的功能。
图15描述了示于图12的数据处理单元的功能。
图16是相位图的概念图。
图17是相位图的概念图。
现将参考附图详细描述本发明的一些实施例。
图1示出磁共振成像装置的方框图。该装置是本发明实施例的例子。通过所述装置的结构显示与本发明的装置有关的实施例的例子。通过所述装置的操作显示与本发明的方法有关的实施例的例子。
如图1所示，所述装置包括磁系统100。磁系统100包括磁场线圈单元102、梯度线圈单元106、和RF(射频)线圈单元108。这些线圈单元的每一个具有基本上圆筒的形状，它们彼此同轴布置。成像对象300放置在托架500上，并由传送系统(未示出)移入和移出磁系统100内的空间。
主磁场线圈单元102在磁系统100的内部空间内形成恒定磁场。恒定磁场的方向基本上平行于成像对象300的轴，即形成所谓的水平磁场。主磁场线圈单元102由例如超导线圈构成。
但是，显然，它不限于超导线圈，还可由永久性导电线圈或类似物构成。
为提供恒定磁场强度梯度，梯度线圈单元106产生梯度磁场。产生的梯度磁场有三种类型，即时间片梯度磁场(slice gradientmagnetic field)、读出梯度磁场(read-out gradient magnetic field)、和相位编码梯度磁场(phase encode gradient magnetic field)，梯度线圈单元106包括对应于这三种类型的梯度磁场的三个梯度线圈系统(未示出)。
为了在处于恒定磁场空间内的成像对象300内激励自旋(spin)，RF线圈单元108形成高频磁场。此后，将形成高频磁场称作为发送RF激励信号。RF线圈单元108还接收电磁波，即磁共振信号，它由激励的自旋产生。RF线圈单元108包括发送线圈(未示出)和接收线圈(未示出)。同一线圈可用作发送和接收线圈，或者发送线圈和接收线圈可用专用线圈。
梯度驱动单元130连接到梯度线圈单元106。梯度驱动单元130向梯度线圈单元106提供驱动信号，以便产生梯度磁场。梯度驱动单元130包括对应于梯度线圈单元106中三个梯度线圈的三个驱动电路(未示出)。
RF驱动单元140连接到RF线圈单元108。RF驱动单元140向RF线圈单元108提供驱动信号，发送RF激励信号并激励成像对象300内的自旋。
数据采集单元150连接到RF线圈单元108。数据采集单元150采集由RF线圈单元108接收的信号，并将它作为数字信号收集。
控制单元160连接到梯度驱动单元130、RF驱动单元140和数据采集单元150。
控制单元160分别控制梯度驱动单元130或数据采集单元150。
数据采集单元150的输出侧连接到数据处理单元170。数据处理单元170将从数据采集单元150采集的数据存储在存储器(未示出)中。在存储器中形成数据空间。数据空间包括二维付立叶空间。数据处理单元170变换二维付立叶空间中数据，以便重构成像对象300的图像。
数据处理单元170连接到控制单元160。数据处理单元170处在控制单元160上游并控制控制单元160。显示单元180和操作单元190连接到数据处理单元170。显示单元180显示重构的图像和从数据处理单元170输出的各种信息。操作单元190由工作人员操作并将各种命令、信息等输入到数据处理单元170。
图2示出磁共振成像装置的方框图。该装置是本发明实施例的例子。所述装置的结构显示与本发明的装置有关的实施例的例子。所述装置的操作显示与本发明的方法有关的实施例的例子。
示于图2的装置包括不同于图1中装置的磁系统100’。除了磁系统100’外，它具有与示于图1的装置相同的结构。相同的部件标以相同的符号，而对其的解释从略。
磁系统100’包括主磁场磁单元102’、梯度线圈单元106’、和RF线圈单元108’。这些主磁场磁单元102’和线圈单元的每一个都包括彼此隔开一条缝隙而面对着的对偶。它们还具有基本上盘状的形状，并同轴地配置。成像对象300放置在托架500上，并由传送系统(未示出)移入和移出磁系统100’的内部空间。
主磁场磁单元102’在磁系统100’的内部空间内形成恒定磁场。恒定磁场的方向基本上垂直于成像对象300的轴，即形成所谓的正交磁场。主磁场磁单元102’例如由永久磁体等构成，但自然不限于永久磁体，还可由超导电磁体或永久导电电磁体构成。
为提供恒定磁场强度的梯度，梯度线圈单元106’产生梯度磁场。产生的梯度磁场有三种类型，并且梯度线圈单元106’包括对应于这三种类型梯度磁场的三种梯度线圈系统(未示出)。
为了在恒定磁场空间中的成像对象300内激励自旋，RF线圈单元108’发送RF激励信号。RF线圈单元108’还接收由激励的自旋产生的磁共振信号。RF线圈单元108’包括发送线圈(未示出)和接收线圈(未示出)。同一线圈可用作发送和接收线圈，或者发送线圈和接收线圈可用专用线圈。
图3示出用于磁共振成像的脉冲序列的例子。这一脉冲序列是自旋回波(SE：Spin Echo)方法的脉冲序列。
具体地说，(1)是用于SE方法中RF激励的90度脉冲和180度脉冲序列，同样地，(2)、(3)、(4)和(5)分别是时间片梯度Gs、读出梯度Gr、相位编码梯度Gp和自旋回波MR序列。90度脉冲和180度脉冲分别由中心信号表示。脉冲序列沿着时间轴t从左向右前进。
从该图可以看出，由于90度脉冲而产生90度自旋激励。在这一时刻，施加时间片梯度Gs，并出现预定片的选择性激励。在从90度激励开始的预定的时间后，由于180度脉冲而产生180度激励、即自旋反转。在这里还施加时间片梯度Gs，并出现相同时间片的选择性反转。
在90度激励和自旋反转之间的时间间隔期间，施加读出梯度Gr和相位编码梯度Gp。由于读出梯度Gr而产生移相。由于相位编码梯度Gp而产生相位编码。
在自旋反转后，自旋被读出梯度Gr再定相，并产生自旋回波MR。数据采集单元150收集自旋回波MR作为可视数据。在周期TR(重复时间)，脉冲序列重复64到512次。在每次个重复中，相位编码梯度Gp改变，于是每次进行不同的相位编码。这样，得到64到512种可视数据。
自旋回波MR是RF信号，它具有相对于回波中心对称的波形。在从90度激励开始的TE(回波时间)后产生中心回波。通过适当地选择TE，可使得水回波和类脂物回波的相位差为π/2。当恒定磁场强度为0.2T时，使得相位差为π/2的TE大约为2τ-8.6ms或2τ-8.6ms。τ是从90度激励到180度激励的时间间隔。从该数量级的TE得到的自旋回波具有足够的信号强度。
用于磁共振成像的脉冲序列的另一个例子示于图4。这一脉冲序列是梯度回波(GRE：Gredient Echo)方法的脉冲序列。
具体地说，(1)是用于GRE方法中RF激励的α度脉冲序列，同样地，(2)、(3)、(4)和(5)分别是时间片梯度Gs、读出梯度Gr、相位编码梯度Gp和自旋回波MR序列。α度脉冲由中心信号表示。脉冲序列沿着时间轴t从左向右前进。
如该图所示，由于α度脉冲而产生α度自旋激励，α为90度或更小。在这一时刻，施加时间片梯度Gs，于是出现预定时间片的选择性激励。
在α度激励后，相位编码梯度Gp进行自旋的相位编码。接着，读出梯度Gr首先对自旋移相，于是自旋被再定相，并且产生梯度回波MR。数据采集单元150收集梯度回波MR作为可视数据。在周期TR，这一脉冲序列重复64到512次。在每一次重复中，相位编码梯度Gp改变，于是每一次进行不同的相位编码。这样，得到64到512种可视数据。
梯度回波MR是RF信号，它具有相对于回波中心对称的波形。在从α度激励开始的TE(回波时间)后产生中心回波。通过适当地选择TE，可使得水回波和类脂物回波的相位差为π/2。当恒定磁场强度为0.2T时，使得相位差为π/2的TE大约为8.6ms。从该数量级的TE得到的梯度回波具有足够的信号强度。
数据处理单元170的存储器收集由图3或图4的脉冲序列收集的可视数据。当然，应当明白：脉冲序列不限于SE方法或GRE方法，还可包括诸如快速自旋回波(FSE：FastSpin Echo)方法或回波平面成像(EPI：Echo Planar Imaging)方法。
数据处理单元170对可视数据应用二维付立叶逆变换，以便重构成像对象300的层析X射线照片。重构的图像存储在存储器中。
至此，所述装置的结构和功能是按照本发明的成像装置的实施例的例子。
按照重构的图像，数据处理单元170分别产生水部分的图像和类脂物部分的图像。此后，将水部分的图像称作为水图像，而类脂物部分的图像称作为类脂物图像。
在产生水图像和类脂物图像的过程中，数据处理单元170计算对应于恒定磁场的强度分布的相位分布、即相位图。当然，应当明白：相位图不仅用于水和类脂物的分离，而且还用于通常成像中的相位校正。
数据处理单元170是本发明的相位分布测量装置的实施例的例子。数据处理单元170的结构显示与本发明的装置有关的实施例的例子。数据处理单元170的操作显示与本发明的方法有关的实施例的例子。
数据处理单元170利用相位图进行去除磁场非均匀性影响的相位校正。数据处理单元170的结构显示与本发明的装置有关的实施例的例子。数据处理单元170的操作显示与本发明的方法有关的实施例的例子。数据处理单元170还是按照本发明的相位校正装置的
实施例的例子。
图5是从分别产生水图像和类脂物图像的观点来看的数据处理单元170的方框图。例如，可以通过计算机程序等来实现该图中每一个方块的功能。下文中这一点是相同的。
就象可从该图看到的那样，数据处理单元170包括相位微分计算单元702。相位微分计算单元702是按照本发明的微分计算单元的实施例的例子。将重构的图像从前级的图像重构单元700输入到相位微分计算单元702。例如，重构的图像可以是通过将标准幻像成像而得到的图像。标准幻像仅仅包含水部分。
重构图像的像素数据由复数给出。具体地说，像素数据包含实数分量和虚数分量。此后，实数分量和虚数分量将分别称为实数部分和虚数部分。
例如，输入图像的相位图的一维分布可以像图6所示的那样。此后，这被简称为相位图。象图17(a)中所示的图的情况下，在相位图中，相位的高阶分量(实线)叠加在相位的一阶分量(虚线)上，并且所述相位图具有卷回。由于相位的高阶分量，在卷回点A的像素之间的相位差小于2π。
相位微分计算单元702计算输入图像的每一个像素数据的相位微分。相位微分计算如下。对于输入图像的像素p1、p2、…、Pk…PN，分别计算q1、q2、…、qk…qN。qk由下面的方程给出。
qk=Pk *×pk-1    (1)
其中Pk *是pk的复共轭。
由方程(1)给出的qk的相位被作为在像素位置k的相位的微分。
这样，得到图7所示的相位微分图。如该图所示，在相位微分图中，相位的高阶分量(实线)叠加到与相位的一阶分量的微分对应的常数C上(虚线)。而且在qk的相位由于卷回而为2π+α的那点，qk的相位项为：
exp(j(2π10α))=exp(j2π)×exp(jα)=1×exp(jα)(2)
这和不存在卷回时的相同。
积分计算单元704对这些相位微分进行积分。以原点作为开始点进行积分。由相位图形成单元706利用积分计算单元704输出的数据来形成相位图。积分计算单元704是按照本发明的积分计算单元的实施例的例子。相位图形成单元706是按照本发明的相位分布计算单元的实施例的例子。
这样，例如得到图8所示的相位图。在该相位微分图中，相位的高阶分量(实线)叠加在与常数C的积分相对应的相位的一阶分量(虚线)上。作为与常数C的积分相对应的一阶分量，相位图没有卷回，得到其中自然执行解卷的相位图。换句话说，不管在卷回将出现的点上相位差是否2π，都执行稳定的解卷。
相位图存储器708存储相位图。在相位校正单元722中，由相位图存储器708存储的相位图被用于重构图像的相位校正。相位校正单元722从图像重构单元700输入将被相位校正的重构图像，并通过该相位图中对应像素的相位对像素数据的相位进行校正。
将已相位校正的复图像输入到水/类脂物分离单元724。水/类脂物分离单元是按照本发明的图像形成单元的实施例的例子。水/类脂物分离单元利用相位校正后的复图像的实部产生水图像并利用相位校正后的复图像的虚部产生类脂物图像。
这样，得到精确的水图像和类脂物图像。产生的水图像存储在水图像存储器726中，类脂物图像存储在类脂物图像存储器728中。
在相位图形成步骤中，需要进行滤波，以便去除噪声的影响。利用低通滤波器来进行滤波。
如图9所示，例如通过滤波单元710，对相位微分计算单元702的输入图像进行滤波。滤波单元710是按照本发明的滤波单元的实施例的例子。通过减小输入图像的噪声来减小相位的高阶分量。因此，经由微分计算单元702和积分计算单元704得到的相位图不受噪声影响。
如图10所示，例如也可以对相位微分计算单元702的输出数据进行滤波。滤波单元712是按照本发明的滤波单元的实施例的例子。滤波单元712对上述的qk进行滤波。然后将滤波后的值fqk相位作为相位微分输入到积分计算单元704。通过这样减小相位微分的噪声，经由积分计算单元704得到的相位图不受噪声影响。
如图11所示，例如也可以对积分计算单元704的输出数据进行滤波。滤波单元714是按照本发明的滤波单元的实施例的例子。滤波单元714对具有由积分计算单元704的输出数据给出的相位的复数数据进行滤波，并通过分别计算滤波后的复数数据的相位来进行滤波。这样，相位图不受噪声影响。
当从成像对象300得到的图像用作原始图像来计算相位图时，由于上述的脉冲序列，水图像和类脂物图像具有π/2的相位差，因此在对应于类脂物图像的点，由于恒定磁场的非均匀性，所述相位图具有添加了π/2的相位。
如果用这样的相位图来进行相位校正，即使水图像和类脂物图像的相位差被校正，也不再可能得到分离的水和类脂物的图像。因此，在寻找从成像对象300得到的图像的相位图时，进行后面的处理。
从计算图像的相位图的观点，图12示出数据处理单元170的方框图，所述图像中水图像和类脂物图像具有π/2的相位差。如该图所示，数据处理单元170包括能量(power)图像形成单元902和相位分布计算单元904。
将重构的图像输入到能量(power)图像形成单元902和相位分布计算单元904。
能量(power)图像形成单元902对每一个像素计算复数数据的功率，并形成其中这一功率是像素值的图像、即能量(power)图像。相位分布计算单元904计算重构图像的相位分布。
图13(a)示出相位分布的示意图。该图是当层析X射线照片包含类脂物图像和包围它的水图像时的一维相位分布图。
在一维相位分布图(此后简单地称为相位分布)中，如果恒定磁场是均匀的，则当水图像的相位是0时，所述一维相位分布图应当具有该图点划线示出的图案，可是如果恒定磁场例如具有例如直线斜率的非均匀性，则得到由实线示出的相位分布。
将相位分布输入到相位四倍器906。相位四倍器906将相位分布中的每一个相位乘以4。因而得到由图13(b)表示的相位分布。如所示的。
应当指出在相位分布中出现卷回。另外，在水和类脂物的边界出现相位的不连续或急剧变化。
将这种相位分布输入到复图像形成单元908。还将能量(power)图像形成单元902的能量(power)图像输入到复图像形成单元908。复图像形成单元908根据相位分布和能量(power)图像来形成复图像。
以能量(power)图像数据的余弦的形式计算复图像的实数部分。以能量(power)图像数据的正弦的形式计算复图像的虚数部分。用于计算余弦和正弦的角是相位角。
将复图像经由低通滤波器910输入到相位分布计算单元912。相位分布计算单元912用经低通滤波的复图像来形成相位分布。由于低通滤波，在相位分布中，消除了示于图14(a)的相位不连续和急剧变化，例如象图14(b)所示的那样。
将这一相位分布输入到相位解卷单元914。相位解卷单元914对具有图15(a)示出的卷回的相位进行解卷，使得它象图15(b)所示的那样被解卷。
将解卷后的相位分布输入到1/4相位乘法器916。1/4相位乘法器916将输入的相位乘以1/4。结果，得到示于图15(c)的相位分布。这一相位分布对应于当成像对象300只是水时的相位分布。因此，这一相位分布表示恒定磁场强度分布、即恒定磁场的非均匀性。
在图5、图9、图10、和图11中，通过用相位图形成单元706取代在数据处理单元170的相位四倍器906后执行这一功能的结构，可以得到不受类脂物影响的相位图。
可以构成本发明的许多范围广泛的不同的实施例而不脱离本发明的精神和范围。应当知道：本发明不限于本说明书中描述的特定实施例，除非在附加的权利要求中定义。

Claims (20)

1．一种相位分布测量方法，它包括如下步骤：
对每一个像素计算通过磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，
对每一个像素计算所述微分的积分，以及
用所述积分形成相位分布。
2．一种相位分布测量方法，它包括如下步骤：
对通过磁共振成像得到的图像进行滤波，
对每一个像素计算所述滤波后的图像的像素数据的相位微分，
对每一个像素计算所述微分的积分，和
用所述积分形成相位分布。
3．一种相位分布测量方法，它包括如下步骤：
对每一个像素计算通过磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，
对所述微分进行滤波，
对每一个像素计算所述滤波后的微分的积分，和
用所述积分形成相位分布。
4．一种相位分布测量方法，它包括如下步骤：
对每一个像素计算通过磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，
对每一个像素计算所述微分的积分，
对所述积分进行滤波，和
用所述滤波后的积分形成相位分布。
5．一种相位分布测量装置，它包括：
微分计算单元，它对每一个像素计算通过磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，
积分计算单元，它对每一个像素计算所述微分的积分，和
相位分布形成单元，它用所述积分形成相位分布。
6．一种相位分布测量装置，它包括：
滤波单元，它对通过磁共振成像得到的图像进行滤波，
微分计算单元，它对每一个像素计算所述滤波后的图像的像素数据的相位微分，
积分计算单元，它对每一个像素计算所述微分的积分，和
相位分布形成单元，它用所述积分形成相位分布。
7．一种相位分布测量装置，它包括：
微分计算单元，它对每一个像素计算通过磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，
滤波单元，它对所述微分进行滤波，
积分计算单元，它对每一个像素计算所述滤波后的微分的积分，和
相位分布形成单元，它从所述积分形成相位分布。
8．一种相位分布测量装置，它包括：
微分计算单元，它对每一个像素计算通过磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，
积分计算单元，它对每一个像素计算所述微分的积分，
滤波单元，它对所述积分进行滤波，和
相位分布形成单元，它用所述滤波后的积分形成相位分布。
9．一种相位校正方法，它包括如下步骤：
对每一个像素计算通过磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，
对每一个像素计算所述微分的积分，
从所述积分形成相位分布，和
借助所述相位分布进行所述图像的相位校正。
10．一种相位校正方法，它包括如下步骤：
对通过磁共振成像得到的图像进行滤波，
对每一个像素计算所述滤波后的图像的像素数据的相位微分，
对每一个像素计算所述微分的积分，
用所述积分形成相位分布，和
借助所述相位分布进行所述图像的相位校正。
11．一种相位校正方法，它包括如下步骤：
对每一个像素计算通过磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，
对所述微分进行滤波，
对每一个像素计算所述滤波后的微分的积分，
用所述积分形成相位分布，和
借助所述相位分布进行所述图像的相位校正。
12．一种相位校正方法，它包括如下步骤：
对每一个像素计算通过磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，
对每一个像素计算所述微分的积分，
对所述积分进行滤波，
用所述滤波后的积分形成相位分布，和
借助所述相位分布进行所述图像的相位校正。
13．一种相位校正装置，它包括：
微分计算单元，它对每一个像素计算通过磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，
积分计算单元，它对每一个像素计算所述微分的积分，
相位分布形成单元，它用所述积分形成相位分布，和
相位校正单元，它借助所述相位分布进行所述图像的相位校正。
14．一种相位校正装置，它包括：
滤波单元，它对通过磁共振成像得到的图像进行滤波，
微分计算单元，它对每一个像素计算所述滤波后的图像的像素数据的相位微分，
积分计算单元，它对每一个像素计算所述微分的积分，
相位分布形成单元，它用所述积分形成相位分布，和
相位校正单元，它借助所述相位分布进行所述图像的相位校正。
15．一种相位校正装置，它包括：
微分计算单元，它对每一个像素计算通过磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，
滤波单元，它对所述微分进行滤波，
积分计算单元，它对每一个像素计算所述滤波后的微分的积分，
相位分布形成单元，它用所述积分形成相位分布，和
相位校正单元，它借助所述相位分布进行所述图像的相位校正。
16．一种相位校正装置，它包括：
微分计算单元，它对每一个像素计算通过磁共振成像得到的图像的像素数据的相位微分，
积分计算单元，它对每一个像素计算所述微分的积分，
滤波单元，它对所述积分进行滤波，
相位分布形成单元，它用所述滤波后的积分形成相位分布，和
相位校正单元，它借助所述相位分布进行所述图像的相位校正。
17．一种磁共振成像装置，它包括：
成像单元，它利用磁共振形成每一个成像对象的图像，
微分计算单元，它对每一个像素计算所述图像的像素数据的相位微分，
积分计算单元，它对每一个像素计算所述微分的积分，
相位分布形成单元，它用所述积分形成相位分布，
相位校正单元，它借助所述相位分布进行所述图像的相位校正，和
图像形成单元，它利用相位校正后的图像的像素数据的相位差来分别产生水图像和类脂物图像。
18．一种磁共振成像装置，它包括：
成像单元，它利用磁共振形成每一个成像对象的图像，
滤波单元，它对所述图像进行滤波，
微分计算单元，它对每一个像素计算所述滤波后的图像的像素数据的相位微分，
积分计算单元，它对每一个像素计算所述微分的积分，
相位分布形成单元，它用所述积分形成相位分布，
相位校正单元，它借助所述相位分布进行所述图像的相位校正，和
图像形成单元，它利用相位校正后的图像的像素数据的相位差来分别产生水图像和类脂物图像。
19．一种磁共振成像装置，它包括：
成像单元，它利用磁共振形成每一个成像对象的图像，
微分计算单元，它对每一个像素计算所述图像的像素数据的相位微分，
滤波单元，它对所述微分进行滤波，
积分计算单元，它对每一个像素计算所述滤波后的微分的积分，
相位分布形成单元，它用所述积分形成相位分布，
相位校正单元，它借助所述相位分布进行所述图像的相位校正，和
图像形成单元，它利用相位校正后的图像的像素数据的相位差来分别产生水图像和类脂物图像。
20．磁共振成像装置，它包括：
成像单元，它利用磁共振形成每一个成像对象的图像，
微分计算单元，它对每一个像素计算所述图像的像素数据的相位微分，
积分计算单元，它对每一个像素计算所述微分的积分，
滤波单元，它对所述积分进行滤波，
相位分布形成单元，它用所述滤波后的积分形成相位分布，
相位校正单元，它借助所述相位分布进行所述图像的相位校正，和
图像形成单元，它利用相位校正后的图像的像素数据的相位差来分别产生水图像和类脂物图像。
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