专利名称：产生脂肪抑制空间分辨磁共振波谱的方法
技术领域：
本发明涉及一种产生被检对象的脂肪抑制空间分辨磁共振波谱的方法 和一种用于该方法的》兹共振设备。
背景技术：
空间分辨磁共振波谱法与磁共振成像法之间的区别在于，除了对磁共振 信号进行空间分辨外，还对化学位移进行空间分辨。》兹共振波谱法通常需要 对以下情况加以考虑，即感兴趣代谢产物的浓度比用磁共振成像法表示的水 分子和脂肪分子的浓度大约小四个数量级。空间分辨磁共振波谱的重要信息
在波谱范围内位于自由水0 ppm的线和脂肪质子约3 ppm的线之间。举例而 言，这些脂肪信号在脑波谱中出现在检查区或感兴趣体元(VOI)之外，因 而会加大如N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、胆碱、Y-氨基丁酸(GABA)和肌醇
等代谢产物线的分析和量化难度。在波谱成像中，有一种名为化学位移成像 (CSI)的已知方法。进行CSI乳腺波谱检查或前列腺波谱检查时，柠檬酸盐 /胆碱/肌酸比例的确定即便不是完全无法进行，也会由于显性脂肪波谱的污 染而受到极大干扰。
现有技术中的已知方法是通过使用脉冲来抑制脂肪波谱的影响，这些脉 沖激励检查区外的脂肪信号，破坏其磁化，使这部分脂肪信号在接下来的波 谱成像中不具有或只具有较小的信号分量。但在很多应用领域，这些需要加 以空间定位的饱和带与人体构造无法达到充分匹配。此外在饱和脉冲的重叠 区，大量脉冲对磁化的再聚焦作用使得信号被部分恢复，以致出现失真。此 外，通过对大量不同饱和带进行定位来确定饱和区这一做法也较为费时。
发明内容
因此，本发明的目的是在波谱成像的过程中以简单的方式抑制波谱信号中的脂肪信号分量。
这个目的通过独立权利要求的特征而达成。从属权利要求说明的是本发明的优选实施方式。
本发明的第 一方面，提供一种产生脂肪抑制空间分辨磁共振波谱的方法，其中，采集第一测量数据来产生空间分辨波谱测量数据。接下来的步骤是，产生基本只具有脂肪信号分量的第二空间分辨测量数据。最后从第一测量数据中减去第二测量数据，以便产生脂肪抑制空间分辨^f兹共振波谱。第一测量数据的空间分辨率优选与第二测量数据的空间分辨率基本一致。通常以空间偏移的方式通过图像中的其他共振频率来显示脂肪信号。但由于脂肪信号在空间分辨波谱测量数据中的偏移量与脂肪信号在第二空间分辨测量数据中的偏移量相等，因而可通过减去第二空间分辨测量数据(即所谓的脂肪图像)来实现脂肪抑制波谱测量。
根据本发明的一种实施方式，用CSI法采集第一测量数据。CSI法可同
时采集复数个空间目标体积的波谱，其中，实施csi法时，可在测量后自由选择需要显示波谱的体积。产生第二空间分辨测量数据的 一种方法是同样用
CSI法来釆集这些测量数据。根据CSI法采集第一测量数据时应使用尽可能长的重复时间TR ，采集第二空间分辨测量数据时则应使用尽可能短的重复时间，以便对所产生的测量数据进行脂肪加权。
除了同样通过波语测量来釆集第二空间分辨测量数据这一方法外，还可通过采集普通(即非波谱)脂肪加权成像序列来产生第二测量数据。为方便相减，第二测量数据的空间分辨率应总是与第 一测量数据的空间分辨率保持一致。
对成像序列的脂肪加权或者通过选择适当的图像参数而实现，或者通过下述方式而实现，即以采集第二测量信号并将其转换成^f兹共振数据集的方式采集第二测量数据，其中抑制磁共振图像数据中的非脂肪信号分量，方法是对磁共振图像数据进行分割来识别图像中最亮的脂肪信号，并抑制图像中的非脂肪信号。当然也可对这两种方法进行结合使用。
在借助波谱成像序列来产生第二测量数据的情况下，可使用重L加权CSI测量序列。在保持尽可能短的重复时间的情况下，每个相位编码步骤只能采集极少的测量点。原则上，每个相位编码步骤只需一个测量点即足以达
到目的，当然也可采集复数个测量点，例如每个相位编码步骤采集最多5个或IO个测量点。
如果通过传统的非波谱成像序列来产生第二测量数据，就可选用被减去STIR (短时反转恢复)成像序列的测量信号的重L加权成像序列。由此获得纯净的脂肪图像。另一种方法是对重复时间短且翻转角oc < 90°的重L加权从旋回波序列进行采集。
通过下述方式也可增强第二空间分辨测量数据中的脂肪信号分量，即在将信号分量转换成灰度值时，分别用高信号和较低信号对脂肪分量和其余的信号分量进行增强，且脂肪分量的增强程度比其余信号分量的增强程度大。也就是说，以非线性方式将借助脂肪加权成像序列而产生的测量数据转换成灰度值，以便进一步增强脂肪信号分量。进行过这种非线性校正后，可对脂肪增强图像再次进行傅里叶变换，其中，这些复杂的原始数据构成第二测量数据，随后就可从第 一 测量数据中减去第二测量数据。
一般可在像空间或原始数据空间/傅里叶空间内从第一测量数据中减去第二测量数据。
为产生第二空间分辨测量数据的脂肪权重，可使用介于60 ms和200 ms之间，优选介于80 ms和120 ms之间，更优选为100 ms的重复时间。
本发明还涉及一种用于产生脂肪抑制空间分辨-兹共振波谱的磁共振设备； 一种具有用于实施上述方法的计算机程序的计算机程序产品； 一种电子可读数据介质。
下面借助附图对本发明进行详细说明，其中图1为用于产生脂肪抑制空间分辨磁共振波谱的磁共振设备的示意图2为产生脂肪抑制空间分辨磁共振波谱的流程图3为用于产生第一测量数据的波谱成像序列的示例；
图4为通过脂肪加权空间分辨磁共振波谱产生第二测量数据的序列图5为用于产生脂肪加权成像数据的成像序列的示意图，所述脂肪加权
成像数据用于产生第二测量数据；以及
图6为借助图像数据或原始数据产生脂肪抑制空间分辨磁共振波谱的方
法的示意图。
具体实施例方式
图1显示的是一个磁共振设备10的示意图，其中，所述磁共振设备具有一个用于产生极化场B。的磁体11。被检查者12躺在磁共振设备10中的一个病床13上。通过一个附图未作图示的射频装置可对被检查者12体内所产生的磁化进行激励，其中，通过同时施加梯度可采集空间分辨磁共振波谱。
如何在磁共振设备中通过射入一射频脉冲和梯度的序列来产生波谱磁共振图像的方式方法已为专业人士所知，清楚起见，此处不再加以赘述。磁共振设备10由操作人员通过一个中央控制单元16进行控制。这个中央控制单元具有一个用于对射频脉冲和梯度的开关进行控制的磁共振信号采集单元17。此外还设置有一个计算单元18，所述计算单元从第一测量数据中减去所产生的第二测量数据，以便获得脂肪抑制空间分辨磁共振波谱。可将波谱图像数据显示在一个显示器19上。
下面借助图2至图6详细说明如何获得脂肪抑制空间分辨波语数据。图2显示的是产生脂肪抑制波谱信号的必要基本步骤。在步骤21中开始所述方法，然后，在步骤22中采集波谱图像数据。产生这些波谱图像数据所需的成像序列由图3进行图示。图3所示的波语成像是一种2D-CSI成像序列，其中，通过在施加选层梯度32的同时射入射频脉沖a 31来产生呈指数级衰减的横向》兹化33。在相位编码方向Gy和读出方向Gx上施加两个相位编码梯度34。可以采用例如32 x 32像素的空间分辨率，但也可以采用其他空间分辨率。在相位编码梯度34和35之间进行信号读出。由图3所示的成像序列采集的信号中含有脂肪分量和水分量。
如图2所示，在步骤23采集脂肪加权图像数据。可以不同的方法来采集这些脂肪加权图像数据。图4显示的是其中一种方法的示例。图4所示的成像序列与图3所示的波谱成像序列相符，与图3所示的成像序列的不同之处在于，在两个相位编码梯度34和35之间选裤:较短的重复时间。极短的重复时间TR会使所采集的信号受到重脂肪加权。原则上，每个相位编码步骤只需一个测量点即足以达到目的，当然也可使用复数个测量点。从之前借助图3的成像序列所产生的第一测量数据中减去借助图4的成像序列所产生的第二测量数据。通过图2所示的这个步骤24可获得脂肪抑制测量数据，在步骤25中可用这些脂肪抑制测量数据来产生脂肪抑制波谱图傳4t据。在步骤26中结束所述方法。
除图4所示的波谱成像序列外，也可借助如图5所示的非波谱成像序列来产生第二测量数据。在施加一个选层梯度37的过程中射入cc脉沖36以及
在读出梯度的过程中施加相位编码梯度和信号读出的情况下，通过采用一个极短的重复时间可以产生所谓的翻转图像。这个脂肪图像的空间分辨率应与图3所示的波谱成像序列的空间分辨率相同。举例而言，可用重L加权自旋回波序列或被减去STIR图像的重1\加权自旋回波序列来产生这种脂肪图像。也可通过水信号的波谱饱和来获得脂肪图像，或者采用两点式狄克逊(Dixon)法，即根据回波时间将脂肪信号和水信号彼此相加或相减。
通过其他步骤还可对脂肪图像产生过程中所检测到的测量信号进行后处理，以便进一步增强图像中的脂肪信号分量。由于图像中的脂肪信号分量的信号强度通常大于其余信号分量的信号强度，因而可以通过分割算法来隔离脂肪信号和抑制图像中的其他信号分量。随后可将这种分割图像重新变换至原始数据空间，借此产生从第一测量数据中减去的第二测量数据。另 一种增强脂肪信号的方法是在将第二空间分辨测量数据(用于脂肪图 像)转换成灰度值的过程中使用非线性特性曲线。通过非线性特性曲线(例 如二次特性曲线)可使高信号值的脂肪信号分量相对于其余信号分量得到进 一步的增强。
图6借助磁共振图像对本发明的方法再次进行了说明。原始数据38是 含有脂肪和水的第一测量数据，显示在原始数据空间中，从这些原始数据中 可产生空间分辨波谱图像(即所谓的第一测量数据)。随后通过如图5所示 的成像序列产生基本只包含脂肪信号分量的脂肪图像39。这个脂肪图像39 可以通过对原有的测量信号进行后处理而产生，例如通过上文所提到的分割 法和/或对非线性特性曲线的使用。通过逆傅里叶变换可用脂肪图像39产生 第二测量数据40,这些第二测量数据为已校原始数据。从原始数据38中减 去这部分已校原始数据，从而产生脂肪抑制原始数据41,通过傅里叶变换可 将其转换成空间分辨脂肪抑制磁共振波谱42。
根据本发明，通过上述方法可在波谱成像时减小脂肪信号分量。上文所 说明的必要处理步骤可自动化，借此可自动产生脂肪抑制波谱。本发明的方 法的另一优点在于无需使用饱和带，这样就不会产生由饱和带诱发的磁化， 借此可避免失真。可在其中显示波谱的解剖像场不受限制。特别有利的是， 本发明建议在对脂肪与储水组织紧密相邻的区域进行检查(例如前列腺波谱 检查或乳腺波语检查)时采用脂肪饱和法。
权利要求
1. 一种产生被检对象的脂肪抑制空间分辨磁共振波谱的方法，具有下列步骤采集第一测量数据来产生空间分辨波谱测量数据，产生基本只具有脂肪信号分量的第二空间分辨测量数据，以及从所述第一测量数据中减去所述第二测量数据，以产生所述脂肪抑制空间分辨磁共振波谱。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一测量数据的空间 分辨率与所述第二测量数据的空间分辨率基本一致。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据化学位移成像(CSI ) 法采集所述第一测量数据。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据化学位移成像(CSI) 法采集所述第二测量数据。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过采集脂肪加权成像序 列来产生所述第二测量数据。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过采集第二测量信号并 将其转换成磁共振图像数据集来产生所述第二测量数据，其中，抑制所述磁共振图像数据集中的非脂肪信号分量。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过对所述磁共振图像数 据集进行分割来识别所述磁共振图像数据集中的脂肪信号分量。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过采集基本只包含脂肪信号分量的测量信号来产生所述第二测量数据。
9. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过采集波谱Tl加权CSI序列来采集所述第二测量it据。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，每个相位编码步骤采集 不超过5个测量点，优选不超过3个测量点。
11. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过采集被减去短时反转恢复(STIR)成像序列的测量信号的Tl加权成像序列的测量信号，来产生所述第二测量数据。
12. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过采集其中脂肪信号 的信号分量的信号强度大于其余信号分量的测量信号，来产生所述第二测量 数据，其中，以非线性方式将所述信号强度转换成灰度值，使得所述脂肪信 号的信号分量的增强程度大于其余信号分量。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将以非线性方式转换得到的灰度值重新变换至原始数据空间，并构成从所述第一测量数据中减去的 第二测量数据。
14. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助具有介于40 ms和 200 ms之间，优选介于80 ms和120 ms之间，更优选为100 ms的短重复时 间的成像序列，来采集所述第二测量数据。
15. —种用于产生被检对象的脂肪抑制空间分辨磁共振波谱的磁共振设 备，具有一个磁共振信号采集单元，用于产生第 一测量数据和第二空间分辨测量 数据，所述第一测量数据用于产生空间分辨波谱测量数据，所述第二空间分 辨测量数据基本只具有脂肪信号分量，一个计算单元，用于从所述第一测量数据中减去所述第二测量数据，来产生所述脂肪抑制空间分辨磁共振波谱。
16. —种计算机程序产品，具有一个在计算机系统中被执行时实施根据 权利要求1所述的方法的计算机程序。
17. —种电子可读数据介质，具有存储在所述数据介质上的电子可读控 制信息，所述控制信息被设计为使得在一计算机系统中使用所述数据介质时 实施根据权利要求1所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种产生被检对象的脂肪抑制空间分辨磁共振波谱的方法，该方法具有下列步骤采集第一测量数据来产生空间分辨波谱测量数据；产生基本只具有脂肪信号分量的第二空间分辨测量数据；以及从所述第一测量数据中减去所述第二测量数据，以便产生所述脂肪抑制空间分辨磁共振波谱。
文档编号A61B5/055GK101530324SQ20091011847
公开日2009年9月16日 申请日期2009年3月13日 优先权日2008年3月13日
发明者迈克尔·戴姆林 申请人:西门子公司