用于确定水的t1 时间和脂肪的t1 时间的方法和磁共振设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于确定检查对象(O)的预定的体积片段中的水的T1时间和脂肪的T1时间的方法和磁共振设备(5)。方法包括以下步骤：接通磁场梯度(Gx)，以产生多个梯度回波(34)；从具有第一翻转角的HF脉冲(31)出发在至少两个不同的回波时间(TE1-TE3)采集第一回波(34)；根据该第一回波按照迪克松方法对于每个体素确定第一水磁化和第一脂肪磁化；从具有第二翻转角的HF脉冲(31)出发在至少两个不同的回波时间采集第二回波(34)；根据该第二回波按照迪克松方法对于每个体素确定第二水磁化和第二脂肪磁化；和根据第一水磁化、第一脂肪磁化、第一翻转角、第二水磁化、第二脂肪磁化和第二翻转角，对于每个体素确定水的T1时间和脂肪的T1时间。
【专利说明】用于确定水的T1时间和脂肪的T1时间的方法和磁共振设 备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于对于预定的体积片段的每个体素分开地确定水的Tl时间和脂肪 的Tl时间的一种方法和一种磁共振设备。
【背景技术】
[0002] 按照现有技术公知，利用所谓的迪克松方法（Dixon-Methode)进行水和脂肪信号 的分离。迪克松方法利用脂肪和水的不同共振频率。由于该不同的共振频率，在水磁化和脂 肪磁化之间的相位关系取决于回波时间（在HF激励脉冲和采集的回波之间的时间间隔）。 如果现在例如这样选择第一回波时间，使得水磁化和脂肪磁化同相（in-phase)，并且这样 选择第二回波时间，使得水磁化和脂肪磁化具有180°的相位关系（opposed-phase)，则对 于在第一回波时间采集的磁化M1成立以下等式（1)并且对于在第二回波时间采集的磁化 M2成立以下等式（2)。
[0003] M1 =ff+F (1)
[0004] M2 =W-F (2)
[0005] 在此，W相应于水磁化（即由水分子引起的磁化）并且F相应于脂肪磁化（即由 脂肪分子引起的磁化）。等式（1)和（2)可以变形为以下等式（3)和（4)，从而最后确定水 磁化W和脂肪磁化F。
[0006] W= (MfM2) /2 (3)
[0007] F= (M1-M2) /2 (4)
[0008] 按照迪克松方法也可以在多于两个不同的回波时间采集回波，以便根据在该回波 时间的多于两个磁化分离地确定水磁化和脂肪磁化。在获取多于两个回波时除了两个磁化 之外还通常要考虑和/或确定附加的效应，诸如横向T2*弛豫。总之可以说，迪克松方法从 至少两个磁化出发，所述磁化在不同的回波时间对于每个体素是确定的或已知的，根据从 回波时间已知的、这些磁化的互相的相位关系确定水和脂肪磁化和必要时对于每个体素确 定横向的弛豫时间T2*。
[0009] 然而迪克松方法也具有弱点。例如迪克松方法容易发生T1弛豫效应。该弱点按 照现有技术通常通过采用具有小的翻转角（〈10° )的HF激励脉冲来克服，但是这又必须付 出小的信噪比的代价。
【发明内容】
[0010] 本发明要解决的技术问题是，确定预定的体积片段中水的Tl时间和脂肪的Tl时 间。
[0011] 按照本发明，该技术问题通过按照本发明的用于确定水的Tl时间和脂肪的Tl时 间的方法、通过按照本发明的用于确定水的Tl时间和脂肪的Tl时间的磁共振设备、通过按 照本发明的计算机程序产品和通过按照本发明的电子可读数据载体来解决。
[0012] 从属权利要求定义了本发明的优选的和有利的实施方式。
[0013] 在本发明的范围内提供了一种用于借助磁共振设备确定检查对象的预定的体积 片段中的水的Tl时间和脂肪的Tl时间的方法。水的或脂肪的Tl时间在此被理解为水的 或脂肪的纵向弛豫时间。在此该方法包括以下步骤：
[0014] ?在不同的回波时间接通磁场梯度，以产生梯度回波。换言之采用梯度回波序列， 以采集MR数据。
[0015] ?在两个或更多个不同的回波时间借助具有第一翻转角的HF脉冲采集第一回 波。换言之在具有第一翻转角的各一个HF激励脉冲之后的不同的回波时间采集梯度回波。[0016] ?根据该第一回波借助迪克松方法对于体积片段的每个体素确定第一水磁化和 第一脂肪磁化。
[0017] ?以类似方式在两个或更多个不同的回波时间借助具有第二翻转角的HF脉冲采 集第二回波。
[0018] ?从该第二回波出发，借助迪克松方法对于体积片段的每个体素确定第二水磁化 和第二脂肪磁化。
[0019] 籲根据属于各自的翻转角的、各自的体素的（第一或第二）水磁化和属于各自的 翻转角的、各自的体素的（第一或第二）脂肪磁化以及根据各自的（第一和第二）翻转角， 分开地确定或计算对于每个体素的水的Tl时间和脂肪的Tl时间。
[0020] 要指出，按照本发明可以的是，在其他翻转角的情况下重复按照本发明的方法，由 此对于分别使用的翻转角，对于体积片段的每个体素获得其他的水和脂肪磁化。
[0021] 按照本发明的方法相应地在不同的回波时间对于多个翻转角采集梯度回波。在此 也可以采用更大的翻转角（>1〇° )。作为中间结果，然后对于不同的回波时间，对于不同的 翻转角，对于每个体素分别一个磁化是已知的。当按照本发明的方法利用n个不同的回波 时间和m个不同的翻转角工作时，相应地对于每个体素已知n*m个磁化。
[0022] 通过迪克松方法然后对于每个翻转角，根据n个对于各自的翻转角已知的磁化， 确定对于各自的体素的水和脂肪磁化，从而对于每个体素确定的水和脂肪磁化的数量相应 于翻转角的数量。
[0023] 特别地当采用多于四个回波时间来采集第一和第二回波（或其他回波）时，在这 些回波时间之间中两个时间上相邻的回波时间可以存在相同的时间间隔（在实践中例如 lms)。这些回波时间于是也可以称为等距的回波时间。在此，这些回波时间中的最短的回 波时间有利地相应于由采用的磁共振设备要实现的最短的回波时间。
[0024] 按照另一个按照本发明的实施方式，这样选择回波时间，使得关于在水信号和脂 肪信号之间的相位差得到关于单位圆的均匀分布。为此在水信号和脂肪信号之间的相位差 9相应于以下等式（5)。
[0025]
【权利要求】
1. 一种用于借助磁共振设备（5)确定检查对象（O)的预定的体积片段中的水的Tl时 间和脂肪的Tl时间的方法，其中所述方法包括以下步骤： 在多个回波时间（Tei-Te3)接通磁场梯度（Gx)，以产生梯度回波（34); 从具有第一翻转角的HF脉冲（31)出发在至少两个不同的回波时间（Tei-Te3)采集第一 回波（34); 根据该第一回波（34)按照迪克松方法对于体积片段的每个体素确定第一水磁化和第 一脂肪磁化； 从具有第二翻转角的HF脉冲（31)出发在至少两个不同的回波时间（Tei-Te3)采集第二 回波（34); 根据该第二回波（34)，按照迪克松方法对于体积片段的每个体素确定第二水磁化和第 二脂肪磁化；和 根据各自的体素的第一水磁化、各自的体素的第一脂肪磁化、第一翻转角、各自的体素 的第二水磁化、各自的体素的第二脂肪磁化和第二翻转角，对于每个体素确定水的Tl时间 和脂肪的Tl时间。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 在用以采集第一回波和/或第二回波的至少两个不同的回波时间（Tei-Te3)中两个时间 上相邻的回波时间之间存在相同的时间间隔。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 这样选择所述时间间隔，使得在所述时间间隔期间出现的在水信号和脂肪信号之间的 相位差9相应于以下等式 q> = P360% 其中f相应于自然数并且n相应于所述至少两个不同的回波时间（Tei-Te3)的数量。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 接通多个具有第一翻转角的HF脉冲（31)， 在具有第一翻转角的一个HF脉冲（31)之后的第一回波时间（Tei)读出回波（34)， 在具有第一翻转角的一个HF脉冲（31)之后的第二回波时间（Te2)读出回波（34)， 接通多个具有第二翻转角的HF脉冲（31)， 在具有第二翻转角的一个HF脉冲（31)之后的第一回波时间（Tei)读出回波（34)，并 且 在具有第二翻转角的一个HF脉冲（31)之后的第二回波时间（Te2)读出回波（34)， 其中所述第二翻转角与第一翻转角不同，并且 所述第一回波时间（Tei)与第二回波时间不同（Te2)。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于， 在同一个HF脉冲（31)之后在接通下一个HF脉冲（31)之前采集多个回波（34)。
6. 根据权利要求4或5所述的方法， 所述方法还包括以下步骤： 在具有第一翻转角的一个HF脉冲（31)之后的另一个回波时间（Te3)读出回波（34)， 并且 在具有第二翻转角的一个HF脉冲（31)之后的另一个回波时间（Te3)读出回波（34)， 其中该另一个回波时间（Te3)与所述第一回波时间（Tei)和所述第二回波时间（Te2)不 同，并且 根据在该另一个回波时间（Te3)被采集的回波（34)，确定对于每个体素的T2*时间。
7. 根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于， 根据在具有第一翻转角的HF脉冲（31)之后的第一回波时间（Tei)被采集的回波（34)， 重建体积片段的第一图像， 根据在具有第一翻转角的HF脉冲（31)之后的第二回波时间（Te2)被采集的回波（34)， 重建体积片段的第二图像， 根据在具有第二翻转角的HF脉冲（31)之后的第一回波时间（Tei)被采集的回波（34)， 重建体积片段的第三图像， 根据在具有第二翻转角的HF脉冲（31)之后的第二回波时间（Te2)被采集的回波（34)， 重建体积片段的第四图像， 将所述第一图像、所述第二图像、所述第三图像和所述第四图像彼此配准， 通过迪克松方法根据第一图像和第二图像的体素的数据，确定对于每个体素的第一水 磁化和第一脂肪磁化，并且 通过迪克松方法根据第三图像和第四图像的体素的数据，确定对于每个体素的第二水 磁化和第二脂肪磁化。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， 从以下对于水磁化Mw的等式出发
确定水的Tl时间和脂肪的Tl时间I\，F， 其中Tk是在两个时间上相继跟随的HF脉冲（31)之间的时间间隔， 其中Pw是在该体素中的水密度， 其中Pf是在该体素中的脂肪密度，并且 其中a是翻转角。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， 根据各自的体素的第一水磁化、各自的体素的第一脂肪磁化、第一翻转角、各自的体素 的第二水磁化、各自的体素的第二脂肪磁化和第二翻转角，确定对于各自的体素的水密度 和脂肪密度。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于， 根据水密度Pw和脂肪密度Pf借助以下等式确定各自的体素中的水分量WA
11. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， 执行测量序列，在所述测量序列中，从具有相同的翻转角P _的HF激励脉冲出发确定 在各自的体素 X的情况下设置的翻转角P (X)， 利用以下等式
根据为了采集回波（34)而分别接通的具有翻转角Cim的HF脉冲（31)计算各自的体 素中的实际的翻转角a (X)，并且 在确定水的Tl时间和脂肪的Tl时间时分别替代所述第一和第二翻转角采用该实际的 翻转角。
12. -种用于确定检查对象（O)的预定的体积片段中的水的Tl时间和脂肪的Tl时间 的磁共振设备，其中所述磁共振设备（5)包括基本场磁体（1)、梯度场系统（3)、至少一个HF 天线（4)和控制装置（10)，该控制装置用于控制所述梯度场系统（3)和所述至少一个HF天 线（4)，用于接收由所述至少一个HF天线（4)记录的测量信号，用于评估所述测量信号以及 用于建立磁共振数据， 其中所述磁共振设备（5)被构造为用于接通多个磁场梯度（Gx)，以产生多个梯度回波 (34)，用于接通具有第一翻转角和具有与第一翻转角不同的第二翻转角的HF脉冲（31)，用 于从具有第一翻转角的HF脉冲（31)出发在至少两个不同的回波时间（Tei-Te3)采集第一回 波（34)，以便按照迪克松方法根据所述第一回波（34)对于体积片段的每个体素确定第一 水磁化和第一脂肪磁化，用于从具有第二翻转角的HF脉冲（31)出发在至少两个不同的回 波时间（Tei-Te3)采集第二回波（34)，以便按照迪克松方法根据所述第二回波（34)对于体 积片段的每个体素确定第二水磁化和第二脂肪磁化，并且用于根据各自的体素的第一水磁 化、各自的体素的第一脂肪磁化、第一翻转角、各自的体素的第二水磁化、各自的体素的第 二脂肪磁化和第二翻转角确定各自的体素的水的Tl时间和脂肪的Tl时间。
13. 根据权利要求12所述的磁共振设备，其特征在于，所述磁共振设备（5)被构造为用 于执行按照权利要求1至11中任一项所述的方法。
14. 一种计算机程序产品，其包括程序并且能够直接加载到磁共振设备（5)的可编程 控制装置（10)存储器之中，包括在程序在磁共振设备（5)的控制装置（10)中运行时用于 执行根据权利要求1至11中任一项所述方法的所有步骤的程序资源。
15. -种电子可读的数据载体，包括存储在其上的电子可读控制信息，当在磁共振设备 (5)的控制装置（10)中使用所述数据载体（21)时，所述控制信息可执行根据权利要求1至 11中任一项所述的方法。
【文档编号】G01R33/56GK104345289SQ201410389196
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】S.坎南吉瑟, M.D.尼克尔, 钟晓东 申请人:西门子公司, 美国西门子医疗解决公司