相位校正的狄克逊磁共振成像的制作方法

本发明涉及磁共振成像，具体地，本发明涉及磁共振成像的狄克逊(dixon)方法和技术。

背景技术：

磁共振成像(mri)扫描器使用大的静态磁场来对齐原子的核自旋，作为用于产生患者的身体内的图像的流程的一部分。该大的静态磁场被称为b0场。

在mri扫描期间，由一个或多个发射器线圈所生成的射频(rf)脉冲引起所谓的b1场。另外，所施加的梯度场和b1场引起对有效局部磁场的干扰。rf信号然后由核自旋发射并且由一个或多个接收器线圈探测。这些rf信号被用于构建mr图像。这些线圈也能够被称为天线。此外，发射器线圈和接收器线圈也能够被集成到执行这两项功能的一个或多个收发器线圈中。应当理解，术语收发器线圈的使用也指代其中使用分离的发射器线圈和接收器线圈的系统。

mri扫描器能够构建或者为切片或者为体积的图像。切片是仅一个体素厚的薄体积。体素是小的体积元素(在所述小的体积元素上的mr信号被平均)，并且表示mr图像的分辨率。如果考虑单个切片，则体素在本文中也可以被称为像素(图像元素)。

磁共振成像的狄克逊方法包括用于产生分离的水和脂类(脂肪)图像的技术族。各种狄克逊技术，诸如但不限于：两点狄克逊方法、三点狄克逊方法和多点狄克逊方法，在本文中被统称为狄克逊技术或方法。描述狄克逊技术的术语是众所周知的，并且已经是许多综述文章的主题，并且存在于磁共振成像上的标准文本中。例如，在2004年由elsevieracademicpress出版的bernstein等人的“handbookofmripulsesequences”一书的第857至887页上包含对一些狄克逊技术的综述。

maj等人在magnresonmed2008；60:1250–1255上的期刊文章公开了沿着频率编码方向的大的并且空间线性相位误差可能由若干常见并且难以避免的系统缺陷(诸如涡流)诱发。这样的线性相位误差会对通常应用在狄克逊处理中的相位校正算法提出挑战。该文章还公开了首先利用经修改的ahn-cho算法(ahncb等人，ieeetransmedimaging1986；6:32-36)校正相位误差的线性分量并且然后利用先前开发的区域生长算法(maj，magnresmed2004；52:415-419)校正残余相位误差的两步过程。

美国专利us4885542a公开了在nmrrf响应的读出和记录期间不施加任何磁性梯度的情况下执行至少一个额外nmr测量周期。从该额外的一个或多个测量周期导出的校准数据能够被用于重置rf发射器频率和/或用于使其他常规采集的nmrrf响应数据相移以补偿在nmr数据测量过程期间所经历的磁场的伪改变。

yuh等人在jmagnresonimaging2010；31:1264-1271上的期刊文章公开了双极数据可能经受归因于接收滤波器响应的非对称幅度调制。该文章还公开了通过收集具有反向梯度极性的少量相位编码线来校正这些相位和幅度误差。

技术实现要素：

本发明在独立权利要求中提供了一种磁共振成像系统、一种方法以及一种计算机程序产品。在从属权利要求中给出了实施例。

如本领域技术人员将意识到的，本发明的各方面可以被实现为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)、或者组合可以全部一般在本文中被称为“电路”、“模块”或“系统”的软件和硬件的实施例的形式。此外，本发明的各方面可以采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品被嵌入在在其上嵌入有计算机可执行代码的一个或多个计算机可读介质中。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。所述计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。如在本文中所使用的‘计算机可读存储介质’涵盖可以存储能由计算设备的处理器运行的指令的任何有形存储介质。所述计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非瞬态存储介质。所述计算机可读存储介质也可以被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质也可能能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的范例包括，但不限于：软盘、磁性硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、usb拇指驱动器、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的范例包括光盘(cd)和数字通用盘(dvd)，例如，cd-rom、cd-rw、cd-r、dvd-rom、dvd-rw或dvd-r盘。术语计算机可读存储介质也指代能够由计算机设备经由网络或通信链路访问的各种类型的记录介质。例如，可以通过调制解调器、通过因特网或者通过局域网来检索数据。在计算机可读介质上实现的计算机可执行代码可以使用任何适当的介质传送，包括但不限于无线、有线线路、光纤线缆、rf等或前述内容的任何适合的组合。

计算机可读信号介质可以包括在其中实现有计算机可执行代码的传播的数据信号，例如，在基带中或者作为载波的一部分。这样的传播的信号可以采取各种形式中的任意形式，包括但不限于：电磁、光或者其任何适合的组合。计算机可读信号介质可以是计算机可读存储介质之外的并且能够传递、传播或传输用于由指令运行系统、装置或设备使用或者与其结合使用的程序的任何计算机可读介质。

‘计算机存储器’或‘存储器’是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是对处理器能直接访问的任何存储器。‘计算机存储装置’或‘存储装置’是计算机可读存储介质的另外的范例。计算机存储装置是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储装置也可以是计算机存储器或者反之亦然。

如在本文中所使用的‘处理器’涵盖能够运行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解读为可能包含超过一个处理器或处理核心。所述处理器例如可以是多核处理器。处理器也可以指代单个计算机系统内或分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语计算设备也应当被解读为可能指代各自包括一个或多个处理器的计算设备的集合或网络。可以由可能处在相同计算设备内或甚至可能跨多个计算设备分布的多个处理器来运行所述计算机可执行代码。

计算机可执行代码可以包括使处理器执行本发明的方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的各方面的操作的计算机可执行代码可以以一种或多种编程语言的任何组合来书写，包括面向对象的编程语言(诸如java、smalltalk、c++等)和常规过程编程语言(诸如c编程语言或类似的编程语言)并且被编译成机器可执行指令。在一些实例中，所述计算机可执行代码可以以高级语言的形式或者以预编译的形式并且结合在工作中生成机器可执行指令的解译器来使用。

所述计算机可执行代码可以全部地在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上、作为独立软件包、部分地在用户的计算机上并且部分地在远程计算机上或者全部地在所述远程计算机或服务器上运行。在后者场景中，所述远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(lan)或广域网(wan))被连接至用户的计算机，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)。

参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图描述了本发明的各方面。应当理解，能够通过在适用时以计算机可执行代码的形式的计算机程序指令来实施流程图、图示和/或框图中的每个框或所述框的部分。还应当理解，当不相互排斥时，可以组合不同的流程图、图示和/或框图中的框的组合。这些计算机程序指令可以被提供到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以生产机器，使得经由所述计算机或其他可编程数据处理装置的所述处理器运行的所述指令创建用于实施所述流程图和/或一个或多个框图的框中所指定的功能/动作的装置。

这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读介质中，所述计算机程序指令可以引导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定的方式运行，使得被存储在所述计算机可读介质中的所述指令产生包括实施所述流程图和/或一个或多个框图的框中所指定的功能/动作的指令的制造品。

所述计算机程序指令也可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或者其他设备上以使得一系列操作步骤在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行以产生计算机实施的过程，使得在所述处理器或其他可编程装置上运行的所述指令提供用于实施所述流程图和/或一个或多个框图的框中所指定的功能/动作的过程。

如在本文中所使用的‘用户接口’是允许用户或操作者与计算机或计算机系统进行交互的接口。‘用户接口’也可以被称为‘人机接口设备’。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够由所述计算机接收并且可以从所述计算机向用户提供输出。换言之，所述用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机并且所述接口可以允许所述计算机指示操作者的控制或操纵的效果。在显示器或图形用户接口上对数据或信息的显示是将信息提供给操作者的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触摸板、指点杆、图形板、操纵杆、游戏键盘、网络摄像头、头戴式耳机、踏板、有线手套、遥控器和加速度计接收数据全部是使得能够从操作者接收信息或数据的用户接口部件的范例。

如在本文中所使用的‘硬件接口’涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置相互作用和/或对其进行控制的接口。硬件接口可以允许操作者将控制信号或指令发送到外部计算设备和/或装置。硬件接口也可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括，但不限于：通用串行总线、ieee1394端口、并行端口、ieee1284端口、串行端口、rs-232端口、ieee-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、tcp/ip连接、以太网连接、控制电压接口、midi接口、模拟输入接口和数字输入接口。

如在本文中所使用的‘显示器’或‘显示设备’涵盖适于显示图像或数据的输出设备或数据接口。显示器可以输出视觉、听觉和/或触觉数据。显示器的范例包括，但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(crt)、存储管、双稳态显示器、电子纸、向量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(vf)、发光二极管(led)显示器、电致发光显示器(eld)、等离子显示器面板(pdp)、液晶显示器(lcd)、有机发光二极管显示器(oled)、投影仪和头戴式显示器。

磁共振(mr)数据在本文中被定义为在磁共振成像扫描期间使用磁共振装置的天线记录的由原子自旋所发射的射频信号的测量结果。磁共振数据是医学图像数据的范例。磁共振(mr)图像在本文中被定义为在磁共振成像数据内所包含的原子数据的经重建的二维或三维可视化。能够使用计算机来执行该可视化。

在一个方面中，本发明提供了一种用于从成像区采集狄克逊磁共振数据的磁共振成像系统。狄克逊磁共振数据是已经使用用于磁共振成像的狄克逊技术或协议而采集的磁共振数据。

所述磁共振成像系统包括用于控制所述磁共振成像系统的处理器。所述磁共振成像系统包括存储器，所述存储器包含用于根据狄克逊磁共振成像方法来采集磁共振数据的机器可执行指令和脉冲序列命令。所述磁共振数据可以包括狄克逊磁共振数据、第一校准磁共振数据和第二校准磁共振数据。

所述脉冲序列命令使所述磁共振成像系统运行多个脉冲重复。所述多个脉冲重复中的每个使所述磁共振成像系统沿着读出方向生成狄克逊读出梯度。所述多个脉冲重复中的每个还使所述磁共振成像系统在所述读出梯度期间对所述狄克逊磁共振数据进行采样。所述脉冲序列命令还使所述处理器执行一个或多个第一修改的脉冲重复。所述脉冲序列命令还使所述处理器执行一个或多个第二修改的脉冲重复。标签第一修改的脉冲重复和第二修改的脉冲重复并不暗示所述第一修改的脉冲重复是在所述第二修改的脉冲重复之前或之后被执行的。

所述一个或多个第一修改的脉冲重复中的每个使所述磁共振成像系统生成第一修改的读出梯度。所述脉冲序列命令还使所述磁共振成像系统在所述一个或多个第一修改的脉冲重复中的至少一个期间的所述第一修改的读出梯度期间采集第一校准磁共振数据。所述第一修改的读出梯度是具有被减小预定因子(factor)的幅度的狄克逊读出梯度。所述一个或多个第二修改的脉冲重复中的每个使所述磁共振成像系统生成第二修改的读出梯度。所述脉冲序列命令还使所述磁共振成像系统在所述一个或多个第二修改的脉冲重复中的至少一个期间的所述第二修改的读出梯度期间采集第二校准磁共振数据。所述第二修改的读出梯度是具有被减小所述预定因子的幅度的狄克逊读出梯度。所述第一修改的读出梯度相对于所述狄克逊读出梯度和所述第二修改的读出梯度具有反向极性，或者所述第二修改的读出梯度相对于所述狄克逊读出梯度和所述第一修改的读出梯度具有反向极性。

所述一个或多个第一修改的脉冲重复以及所述一个或多个第二修改的脉冲重复可以被认为是其中使用在所述读出方向上的减小的梯度强度的测量结果被采集的预脉冲。在一些实例中，相同的预定因子可以被用于这些预脉冲中的每个，而在其他范例中，所述预定因子针对这些预脉冲中的每个可以是不同的。如果所述预定因子针对所述多个脉冲中的每个是相同的，那么这可以具有以下优点：涡电流感生的误差与未修改的脉冲重复中的那些更相似。如果所述预定因子在所述预脉冲中的每个之间变化，则其可以具有以下优点：针对各种不同的梯度强度来采集校准数据，并且然后能够从多个测量结果中选择最佳测量结果。

所述指令的运行使所述处理器通过利用所述脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来采集所述狄克逊磁共振数据、所述第一校准磁共振数据和所述第二校准磁共振数据。所述第一校准磁共振数据和所述第二校准磁共振数据被采集的次序未被指定。在一些情况下，所述第一校准磁共振数据首先被采集，而在其他情况下，所述第二校准磁共振数据首先被采集。通常，所述第一校准磁共振数据和所述第二校准磁共振数据在所述狄克逊磁共振数据之前被采集。所述第一校准磁共振数据和所述第二校准磁共振数据然后被用于对所述狄克逊磁共振数据的分析。然而，可能的是，所述第一校准磁共振数据和所述第二校准磁共振数据是在所述狄克逊磁共振数据已经被采集之后采集的。

所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过在所述读出方向上变换所述第一校准磁共振数据来计算所述第一傅里叶变换的数据。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过在所述读出方向上傅里叶变换所述第二校准磁共振数据来计算第二傅里叶变换的数据。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器计算所述第一傅里叶变换的数据与所述第二傅里叶变换的数据之间的相位差。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过内插以及使用所述预定因子缩放所述相位差来计算经校正的相位差。计算所述经校正的相位差不是简单缩放的问题，因为改变所述读出梯度的强度改变了感兴趣区域。因此，在一些情况下，也针对感兴趣区域的改变来校正所述数据。

所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述狄克逊磁共振数据和所述经校正的相位差来计算经校正的狄克逊磁共振数据。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据所述经校正的狄克逊磁共振数据来计算水信号和脂肪信号。

在任选步骤中，所述机器可执行指令的运行还可以使所述处理器根据所述水信号和所述脂肪信号来计算水图像和脂肪图像。

如在本文中所使用的读出梯度涵盖使成像区中的自旋重定相并且发射然后被测量的射频信号的磁共振成像期间所施加的梯度。这些信号的测量结果构成所测量到的磁共振数据。

在另一实施例中，所述预定因子为2。将所述预定因子设定为2可以具有以下优点：将所述读出梯度的幅度减小该因子基本上避免了在对所述经校正的相位差的计算期间缩放所述相位差的需要。其也可以具有以下优点：在任何这样的缩放之前不需要相位解缠绕。

在另一实施例中，所述预定因子在1.8与2.2之间。

在另一实施例中，所述预定因子在1.9与2.1之间。

在另一实施例中，所述机器可执行指令的运行还使所述处理器单独地计算所述第一傅里叶变换的数据和所述第二傅里叶变换的数据的相位的常数分量、线性分量和非线性分量。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器修改这些常数分量、线性分量和非线性分量中的一个或多个的符号，使得这些分量针对利用相反读出梯度极性所采集的所述第一傅里叶变换的数据和所述第二傅里叶变换的数据具有相反的符号。这可以具有分辨相位缠绕的效果。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器然后计算所述第一傅里叶变换的数据与所述第二傅里叶变换的数据之间的(经修改的)相位差。

在另一实施例中，所述一个或多个第一修改的脉冲重复是两个或更多个第一修改的脉冲重复。所述两个或更多个第一修改的脉冲重复中的每个具有被减小选自一组预定因子的不同的预定因子的所述第一修改的读出梯度。所述预定因子是所述一组预定因子的成员。所述一个或多个第二修改的脉冲重复是两个或更多个第二修改的脉冲重复。所述两个或更多个第一修改的脉冲重复中的每个具有被减小选自所述一组预定因子的所述不同的预定因子的所述第二修改的读出梯度。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器针对所述一组预定因子中的每个来计算所述第一傅里叶变换的数据与所述第二傅里叶变换的数据之间的相位差。

所述机器可执行指令的运行还使所述处理器查找所述一组预定因子中不导致探测到所述相位差中的潜在相位缠绕的最小成员。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：至少部分地通过针对所述一组预定因子中小于不导致探测到所述相位差中的潜在相位缠绕的所述一组预定因子的所述最小成员的每个成员来分辨在所述第一傅里叶变换的数据和所述第二傅里叶变换的数据中和/或在所述相位差中的相位缠绕，以计算所述经校正的相位差。出于该目的，针对所查找到的所述一组预定因子中不导致探测到所述相位差中的潜在相位缠绕的最小成员的相位差例如能够被缩放和内插，并且然后与针对下一更小成员的相位差进行比较以解缠绕针对该下一更小成员的相位差中的任何相位缠绕。该步骤能够被重复，直到达到所述一组预定因子中的最小成员。针对所述一组预定因子的该最小成员的所述相位差最后被用于计算所述经校正的相位差。

所述相位差中的潜在相位缠绕例如可以通过根据在所述读出方向上的距离检查所述相位来探测。所述相位可以在π与-π之间变化。不连续性(诸如-π与π之间的突然跳跃)将是潜在相位缠绕的一个指示。

在该实施例中，针对所述第一修改的脉冲重复和所述第二修改的脉冲重复中的每个存在超过一个预脉冲。针对每个预脉冲可以使用不同的预定因子，其中，较高的预定因子对应于所述读出梯度的较低幅度，并且因此对应于较小的相位(和幅度)误差。该思想在于：基于不导致相位缠绕的最小预定因子，即不导致相位缠绕的所述读出梯度的最大幅度，来分辨模糊的相位缠绕。一旦模糊的相位缠绕被分辨时，所述经校正的相位差能够基于具有较高准确度的所述最小预定因子来计算。

在另一实施例中，所述一个或多个第一修改的脉冲重复是多个第一修改的脉冲重复或者两个或更多个第一修改的脉冲重复。所述多个第一修改的脉冲重复包括最后执行的第一修改的脉冲重复。所述第一校准磁共振数据是在所述最后执行的第一修改的脉冲重复期间采集的。

在另一实施例中，所述一个或多个第二修改的脉冲重复是多个第二修改的脉冲重复或者两个或更多个第二修改的脉冲重复。所述多个第二修改的脉冲重复包括最后执行的第二修改的脉冲重复，其中，所述第二校准磁共振数据是在所述最后执行的第二修改的脉冲重复期间采集的。

使用所述最后执行的第二修改的脉冲重复和/或所述第一修改的脉冲重复可以具有以下益处：与使用较早的重复相比，被测量的磁化更稳定(在稳定状态中)。

在另一实施例中，所述机器可执行指令的运行还使所述处理器探测所述第一傅里叶变换的数据与所述第二傅里叶变换的数据之间的所述相位差中的潜在相位缠绕。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在探测到潜在相位缠绕的情况下增大所述预定因子。这具有减小所述梯度强度并且因此减小相位缠绕发生的机会的结果。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过在增大所述预定因子之后利用所述脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来重新采集所述第一校准磁共振数据和所述第二校准磁共振数据。这例如可以在采集所述狄克逊磁共振数据之前被执行。例如，所述第一傅里叶变换的数据和所述第二傅里叶变换的数据可以被计算并且然后被分析以查看是否存在潜在相位缠绕。如果没有的话，那么所述方法可以继续并且采集所述狄克逊磁共振数据。如果存在的话，那么可以使用经校正的预定因子来重新采集所述第一校准磁共振数据和所述第二校准磁共振数据。该过程可以重复地执行，直到在所述第一傅里叶变换的数据与所述第二傅里叶变换的数据之间的所述相位差中不再探测到潜在相位缠绕。

所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过在重新采集所述第一校准磁共振数据之后在所述读出方向上傅里叶变换所述第一校准磁共振数据来重新计算所述第一傅里叶变换的数据。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过在重新采集所述第二校准磁共振数据之后在所述读出方向上傅里叶变换所述第二校准磁共振数据来重新计算所述第二傅里叶变换的数据。所有这些步骤可以被重复直到在所述第一傅里叶变换的数据与所述第二傅里叶变换的数据之间的所述相位差中不再探测到潜在相位缠绕。

在另一实施例中，所述读出梯度是双极多回波读出梯度。在该实施例中，所述狄克逊方法可以是双极多回波狄克逊成像方法。

在另一实施例中，所述读出梯度是双极双回波读出梯度。在该实施例中，所述狄克逊方法可以是双极双回波狄克逊成像方法。

在另一实施例中，所述机器可执行指令的运行还使所述处理器确定所述第一傅里叶变换的数据的第一幅度。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器确定所述第二傅里叶变换的数据的第二幅度。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器计算针对第一极性的读出梯度的第一有效线圈灵敏度与针对第二极性的读出梯度的第二有效线圈灵敏度的比率。所述第一极性与所述第二极性相反。所述比率为正的。对所述经校正的狄克逊磁共振数据的所述计算包括内插以及使用所述预定因子来缩放该比率并且将其应用到所述经校正的狄克逊磁共振数据的幅度。换言之，所述比率被用于校正或缩放所述经校正的狄克逊磁共振数据的幅度。当测量所述磁共振数据时，非常可能的是：相对于所述射频线圈和系统的共振来非对称地取得测量结果。这可以导致针对正梯度和负梯度不同的有效线圈灵敏度。

在一个范例中，通过将所述第一傅里叶变换的数据或所述第二傅里叶变换的数据中的一个乘以所述比率的平方根，并且然后将所述第一傅里叶变换的数据或所述第二傅里叶变换的数据中的另一个除以所述比率的平方根，来校正所述狄克逊磁共振数据。对哪一个乘以所述比率的平方根以及哪一个除以所述比率的平方根的选择被选取用于校正所述幅度差。

本发明也涉及一种用于由控制磁共振成像系统从成像区采集磁共振数据的处理器运行的计算机程序产品，其中，所述指令的运行使所述处理器：

●通过利用脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来采集狄克逊磁共振数据、第一校准磁共振数据和第二校准磁共振数据，其中，所述脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据狄克逊磁共振成像方法来采集狄克逊磁共振数据，其中，所述脉冲序列命令使所述磁共振成像系统运行多个脉冲重复，其中，所述多个脉冲重复中的每个使所述磁共振成像系统沿着读出方向生成狄克逊读出梯度。

根据本发明，所述脉冲序列命令还使所述处理器执行一个或多个第一修改的脉冲重复。所述脉冲序列命令还使所述处理器执行一个或多个第二修改的脉冲重复。所述一个或多个第一修改的脉冲重复中的每个使所述磁共振成像系统生成第一修改的读出梯度。所述脉冲序列命令还使所述磁共振成像系统在所述一个或多个第一修改的脉冲重复中的至少一个期间的所述第一修改的读出梯度期间采集第一校准磁共振数据。所述第一修改的读出梯度是具有被减小预定因子的幅度的狄克逊读出梯度。所述一个或多个第二修改的脉冲重复中的每个使所述磁共振成像系统生成第二修改的读出梯度。

所述脉冲序列命令还使所述磁共振成像系统在所述一个或多个第二修改的脉冲重复中的至少一个期间的所述第二修改的读出梯度期间采集第二校准磁共振数据。所述第二修改的读出梯度是具有被减小所述预定因子的幅度的狄克逊读出梯度。所述第一修改的读出梯度相对于所述狄克逊读出梯度和所述第二修改的读出梯度具有反向极性，或者所述第二修改的读出梯度相对于所述狄克逊读出梯度和所述第一修改的读出梯度具有反向极性。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过在所述读出方向上傅里叶变换所述第一校准磁共振数据来计算第一傅里叶变换的数据。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过在所述读出方向上傅里叶变换所述第二校准磁共振数据来计算第二傅里叶变换的数据。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器计算所述第一傅里叶变换的数据与所述第二傅里叶变换的数据之间的相位差。

所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过内插以及使用所述预定因子缩放所述相位差来计算经校正的相位差。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述狄克逊磁共振数据和所述经校正的相位差来计算经校正的狄克逊磁共振数据。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据所述经校正的狄克逊磁共振数据来计算水信号和脂肪信号。

例如，所述读出梯度是单极读出梯度或回扫读出梯度。

在另一方面中，本发明提供一种控制磁共振成像系统从成像区采集磁共振数据的方法。所述方法包括以下步骤：通过利用脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来采集狄克逊磁共振数据、第一校准磁共振数据和第二校准磁共振数据。所述脉冲序列命令是这样的命令：所述命令使所述磁共振成像系统根据狄克逊磁共振成像方法来采集所述磁共振数据。所述脉冲序列命令使所述磁共振成像系统运行多个脉冲重复。所述多个脉冲重复中的每个使所述磁共振成像系统沿着读出方向生成狄克逊读出梯度。所述多个脉冲重复中的每个还使所述磁共振成像系统在所述读出梯度期间对所述狄克逊磁共振数据进行采样。所述脉冲序列命令还使所述处理器执行一个或多个第一修改的脉冲重复。

所述脉冲序列命令还使所述处理器执行一个或多个第二修改的脉冲重复。所述一个或多个第一修改的脉冲重复中的每个使所述磁共振成像系统生成第一修改的读出梯度。所述脉冲序列命令还使所述磁共振成像系统在所述一个或多个第一修改的脉冲重复中的至少一个期间的所述第一修改的读出梯度期间采集第一校准磁共振数据。所述第一修改的读出梯度是具有被减小预定因子的幅度的狄克逊读出梯度。所述一个或多个第二修改的脉冲重复中的每个使所述磁共振成像系统生成第二修改的读出梯度。所述脉冲序列命令还使所述磁共振成像系统在所述一个或多个第二修改的脉冲重复中的至少一个期间的所述第二修改的读出梯度期间采集第二校准磁共振数据。所述第二修改的读出梯度是具有被减小所述预定因子的幅度的狄克逊读出梯度。所述第一修改的读出梯度相对于所述狄克逊读出梯度和所述第二修改的读出梯度具有反向极性，或者所述第二修改的读出梯度相对于所述狄克逊读出梯度和所述第一修改的读出梯度具有反向极性。所述方法还包括通过在所述读出方向上傅里叶变换所述第一校准磁共振数据来计算第一傅里叶变换的数据。所述方法还包括通过在所述读出方向上傅里叶变换所述第二校准磁共振数据来计算第二傅里叶变换的数据。

所述方法还包括计算所述第一傅里叶变换的数据与所述第二傅里叶变换的数据之间的相位差。所述方法还包括通过内插以及使用所述预定因子缩放所述相位差来计算经校正的相位差。所述方法还包括使用所述狄克逊磁共振数据和所述经校正的相位差来计算经校正的狄克逊磁共振数据。所述方法还包括根据所述经校正的狄克逊磁共振数据来计算水信号和脂肪信号。

应当理解，可以组合本发明的前述实施例中的一个或多个，只要组合的实施例不是互相排斥的。

附图说明

在下文中将仅通过范例的方式并且参考附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1图示了磁共振成像系统的范例；

图2示出了图示操作图1的磁共振成像系统的方法的流程图；

图3图示了脉冲序列时序图的范例；

图4图示了傅里叶变换的磁共振数据的范例；

图5图示了傅里叶变换的磁共振数据的另一范例；

图6图示了脉冲序列时序图的另一范例；

图7图示了傅里叶变换的磁共振数据的另一范例；并且

图8图示了傅里叶变换的磁共振数据的另一范例。

附图标记列表

100磁共振系统

104磁体

106磁体的孔膛

108成像区

110磁场梯度线圈

112磁场梯度线圈电源

114射频线圈

116收发器

118对象

120对象支撑体

112致动器

126计算机系统

128硬件接口

130处理器

132用户接口

134计算机存储装置

136计算机存储器

140脉冲序列命令

142狄克逊磁共振数据

144第一校准磁共振数据

146第二校准磁共振数据

148第一傅里叶变换的数据

150第二傅里叶变换的数据

151预定因子

152相位差

154经校正的相位差

156经校正的狄克逊磁共振数据

158水信号

160脂肪信号

170控制模块

172图像重建模块

174水图像

176脂肪图像

200通过利用脉冲序列命令控制磁共振成像系统来采集狄克逊磁共振数据、第一校准磁共振数据和第二校准磁共振数据

202通过在读出方向上傅里叶变换第一校准磁共振数据来计算第一傅里叶变换的数据

202通过在读出方向上傅里叶变换第二校准磁共振数据来计算第二傅里叶变换的数据

206计算第一傅里叶变换的数据与第二傅里叶变换的数据之间的相位差

208通过内插以及使用预定因子缩放相位差来计算经校正的相位差

210使用狄克逊磁共振数据、预定义因子和经校正的相位差来计算经校正的狄克逊磁共振数据

212根据经校正的狄克逊磁共振数据来计算水信号和脂肪信号

300时序图

302准备阶段

304图像阶段

306第一修改的脉冲重复

308第二修改的脉冲重复

310多个脉冲重复

312读出梯度

314相位编码梯度

316切片选择梯度

318rf发射/接收

320狄克逊读出梯度

322采样事件

324第一修改的读出梯度

326采样事件

328第二修改的读出梯度

330采样事件

402在读出方向上的距离

404相位

406不连续性

600时序图

700线性区域

具体实施方式

在这些附图中的相似编号的元件要么是等效元件要么执行相同的功能。如果功能是等效的，则在稍后附图中将不必讨论先前已经讨论的元件。

图1示出了磁共振成像系统100的范例。磁共振成像系统100包括磁体104。磁体104是具有通过其的孔膛106的超导圆柱型磁体104。不同类型的磁体的使用也是可能的。在圆柱形磁体的低温恒温器内部，存在一组超导线圈。在圆柱形磁体104的孔膛106内，存在成像区108，在成像区108中，磁场足够强和均匀以执行磁共振成像。

在所述磁体的孔膛106内，也存在一组磁场梯度线圈110，其被用于采集磁共振数据以对磁体104的成像区108内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈110被连接至磁场梯度线圈电源112。磁场梯度线圈110旨在是代表性的。通常地，磁场梯度线圈110包含用于在三个正交空间方向上进行空间编码的三个分离的线圈组。磁场梯度电源向所述磁场梯度线圈供应电流。供应到磁场梯度线圈110的电流被控制为时间的函数并且可以是斜变式或脉冲式的。

邻近于成像区108的是射频线圈114，射频线圈114用于操纵成像区108内的磁自旋的取向并且用于接收来自也在成像区108内的自旋的无线电发射。所述射频天线可以包含多个线圈元件。所述射频天线也可以被称为信道或天线。射频线圈114被连接至射频收发器116。射频线圈114和射频收发器116可以由分离的发射线圈和接收线圈以及分离的发射器和接收器来替换。应当理解，射频线圈114和射频收发器116是代表性的。射频线圈114旨在也表示专用发射天线和专用接收天线。同样地，收发器116也可以表示分离的发射器和接收器。射频线圈114也可以具有多个接收/发射元件并且射频收发器116可以具有多个接收/发射信道。

在磁体104的孔膛106内，存在被附接到任选的致动器122的对象支撑体120，致动器122能够移动对象支撑体和对象118通过成像区108。收发器116、磁场梯度线圈电源112和致动器112全部被看作被连接至计算机系统126的硬件接口128。

计算机存储装置134和计算机存储器136的内容可以是可交换的。在一些范例中，计算机存储装置134的内容可以被复制到计算机存储器136中。

计算机存储装置134被示为包含脉冲序列命令140。脉冲序列命令140要么包含指令要么包含数据，所述指令或数据能够被转换为用于控制磁共振成像系统100以采集狄克逊磁共振数据142、第一校准磁共振数据144和第二校准磁共振数据146的指令。该磁共振数据142、144、146被示为被存储在计算机存储装置134中。

脉冲序列命令140使所述磁共振成像系统根据狄克逊磁共振成像方法来采集磁共振数据。所述脉冲序列命令使所述磁共振成像系统运行多个脉冲重复，其中，所述多个脉冲重复中的每个使所述磁共振成像系统沿着读出方向生成狄克逊读出梯度。所述多个脉冲重复中的每个还使所述磁共振成像系统在读出梯度期间对所述狄克逊磁共振数据进行采样。所述脉冲序列命令还使所述处理器执行一个或多个第一修改的脉冲重复。所述脉冲序列命令还使所述处理器执行一个或多个第二修改的脉冲重复。所述一个或多个第一修改的脉冲重复中的每个使所述磁共振成像系统生成第一修改的读出梯度。所述脉冲序列命令还使所述磁共振成像系统在所述一个或多个第一修改的脉冲重复中的至少一个期间的所述第一修改的读出梯度期间采集第一校准磁共振数据。所述第一修改的读出梯度是具有被减小预定因子的幅度的狄克逊读出梯度。

所述一个或多个第二修改的脉冲重复中的每个使所述磁共振成像系统生成第二修改的读出梯度。所述脉冲序列命令还使所述磁共振成像系统在所述一个或多个第二修改的脉冲重复中的至少一个期间的所述第二修改的读出梯度期间采集第二校准磁共振数据。所述第二修改的读出梯度是具有被减小预定因子的幅度的狄克逊读出梯度。所述第一修改的读出梯度相对于所述狄克逊读出梯度和所述第二修改的读出梯度具有反向极性，或者所述第二修改的读出梯度相对于所述狄克逊读出梯度和所述第一修改的读出梯度具有反向极性。

计算机存储装置134被示为包含根据第一校准磁共振数据144而重建的第一傅里叶变换的数据148。计算机存储装置134还被示为包含根据第二校准磁共振数据146而重建的第二傅里叶变换的数据150。计算机存储装置134还被示为包含使用所述第一傅里叶变换的数据和所述第二傅里叶变换的数据而计算的相位差152。计算机存储装置134还被示为包含根据相位差152和预定因子151而计算的经校正的相位差154。预定因子151被示为被存储在计算机存储装置134中。预定因子151可以是单个值或者其可以是能够被用于第一校准磁共振数据144或第二校准磁共振数据146的不同的重复脉冲的一组值。计算机存储装置134还被示为包含使用经校正的相位差154而校正的经校正的狄克逊磁共振数据156。计算机存储装置134还被示为包含使用经校正的狄克逊磁共振数据156而计算的水信号158和脂肪信号160。

计算机存储器136被示为包含控制模块170，控制模块170使得处理器130能够控制磁共振成像系统100的操作和功能并且对各种数据执行基本分析和计算。计算机存储装置136还被示为包含图像重建模块172，图像重建模块172使得处理器130能够执行各种数学和图像处理技术以计算傅里叶变换并且将磁共振数据处理为图像或其他信号。计算机存储器136还被示为包含水图像174和脂肪图像176，水图像174和脂肪图像176要么是根据经校正的狄克逊磁共振数据156要么是根据水信号158和脂肪信号160来计算的。

计算机存储装置134和136的内容要么可以彼此复制要么可以彼此交换。也就是说，计算机存储装置134和计算机存储器136的内容是可交换的并且也可以彼此复制。

图2示出了图示控制图1的磁共振成像系统100的方法的流程图。首先，在步骤200中，通过利用脉冲序列命令140控制磁共振成像系统100来采集狄克逊磁共振数据142、第一校准磁共振数据144和第二校准磁共振数据146。接下来，在步骤202中，通过在读出方向上傅里叶变换第一校准磁共振数据144而根据第一校准磁共振数据144计算第一傅里叶变换的数据148。接下来，在步骤204中，通过在读出方向上傅里叶变换第二校准磁共振数据146来计算第二傅里叶变换的数据150。接下来，在步骤206中，计算第一傅里叶变换的数据148与第二傅里叶变换的数据150之间的相位差152。接下来，在步骤208中，通过内插和/或使用预定因子151缩放相位差152来计算经校正的相位差154。接下来，在步骤208中，使用狄克逊磁共振数据142和经校正的相位差154来计算经校正的狄克逊磁共振数据156。最后，在步骤212中，根据经校正的狄克逊磁共振数据156来计算水信号158和脂肪信号160。

涡电流主要影响在狄克逊成像中所执行的不同回波时间处的重复的测量结果之间的相位差并且因此干扰水-脂肪分离。尽管先前已经认识到对线性相位误差的补偿改善了水-脂肪分离的鲁棒性，但是恒定相位误差特别尚未解决。然而，恒定相位误差承载引入完全缠绕(即，将脂肪信号误分配到水图像并且将水信号误分配到脂肪图像)的风险。

范例可以提供增大水-脂肪分离对恒定相位误差的容限的手段。范例可以提供用于基于校准测量结果来估计和补偿恒定相位误差(特别是用于双极双回波狄克逊成像)的策略。这些策略包括：结合对相位误差的内插和缩放，在准备阶段中使用较低强度的读出梯度，并且约束针对奇数和偶数回波的恒定相位误差的符号。

狄克逊成像涉及通过在不同回波时间处的重复测量结果的化学位移编码。其依赖于这些测量结果之间的幅度和相位差来分离水和脂肪。

涡电流主要影响这些测量结果之间的相位差并且因此干扰水-脂肪分离。其在双极多回波采集中是特别相关的。

先前地，已经认识到，起因于所谓的线性涡电流的基本上线性的相位误差能够使水-脂肪分离失败，特别是在读出方向上。因此，应当在水-脂肪分离之前移除这些线性相位误差。

水-脂肪分离在某种程度上不易受归因于所谓的b0涡电流的恒定相位误差的影响。然而，这些恒定相位误差会引入完全缠绕，即，将脂肪信号误分配到水图像并且将水信号误分配到脂肪图像，因为其会被误当作共振频率中归因于脂肪的化学位移的偏移。

如上文所提到的，范例可以提供改善水-脂肪分离对恒定相位误差的容限的手段。提出了基于校准测量结果来估计和补偿恒定相位误差(特别是用于双极双回波狄克逊成像)的策略。这些策略包括：结合对相位误差的内插和缩放，在准备阶段中使用较低强度的读出梯度，并且约束针对奇数和偶数回波的恒定相位误差的符号。

图3示出了时序图300或脉冲序列的一部分。未示出脉冲序列的所有元素。时序图300被示为被分为准备阶段302和成像阶段304。在准备阶段302中，执行一系列第一修改的脉冲重复306，并且然后执行一系列第二修改的脉冲重复308。在图像阶段304中，执行多个脉冲重复310以采集狄克逊磁共振数据。时序图300已经标记了读出梯度312、相位编码梯度314、切片选择梯度316以及射频发射和接收318。多个脉冲重复310被示为包括针对采样事件322发生的狄克逊读出梯度320。在采样事件322期间，采集狄克逊磁共振数据。第一修改的脉冲重复306被示为当采集第一校准磁共振数据144时具有第一修改的读出梯度324和采样事件326。第二修改的脉冲重复308被示为当采集第二校准磁共振数据146时包含第二修改的读出梯度328和采样事件330。在图3中所示的范例中，梯度324和328被示为具有与梯度320相同的幅度。其尚未被减小预定因子。这被用于证明减小在稍后的附图中的梯度324和328的强度的效果。

使用在图3中所示的梯度324和328，图4和图5示出了第一傅里叶变换的数据148和第二傅里叶变换的数据150。图4和图5将距离示为在读出方向上的x轴402以及以弧度给出的相位404。图4图示了此处对相位差的使用可以如何导致相位缠绕或者在狄克逊方法将一区域不正确地标记为脂肪或水。标记的垂直线406是其中相位从-π跳跃到+π的不连续性。如果根据在图4和图5中所示的数据来计算所述相位差，则所得到的狄克逊图像将使水和脂肪区域中的一些不正确地缠绕。图4和图5示出了在gr＝20mt/m并且gr＝-20mt/m的准备阶段期间所收集的回波1(图4)和回波2(图5)的两个读出之间的相位差。

图6示出了图示脉冲序列的各部分的时序图600的另一范例。其可以被用于生成在图1中所示的脉冲序列命令140。在图6中，第一修改的读出梯度324和第二修改的读出梯度328的幅度已经被减小预定因子151。图6示出了双极双梯度回波狄克逊采集的经修改的准备阶段(左)和成像阶段(右)的序列或时序图。示意性示出了读出梯度(gr)、相位编码梯度(gp)、切片选择梯度(gs)和射频(rf)发射脉冲和接收周期。

图7和图8示出了对应的第一傅里叶变换的数据148和第二傅里叶变换的数据150。在图7和图8中所示的范例中，不再存在其中相位404在+π与-π之间跳跃的不连续性。这意指从图7和图8计算的相位差可以被用于正确地计算所述相位差。在这两个示图中标记的区域700指示其中能够计算相位差的线性或准线性区域。图7和图8示出了在gr＝10mt/m并且gr＝-10mt/m的经修改的准备阶段期间所收集的回波1(图7)和回波2(图8)的两个读出之间的相位差。

能够以若干种不同的方式来计算所述相位差。例如，能够对图7和图8中的区域700进行线性拟合，并且然后能够对所述线性拟合进行比较。额外地或备选地，能够计算在读出的中心处的相位差。

在成像阶段期间，在读出梯度gr的相反极性的情况下并且在没有相位编码梯度的情况下，收集回波1和回波2的两个读出，如在图3中所示的。两个读出之间的所述相位差被计算、除以二并且从在成像阶段期间随后收集的读出中减去。在图4和图5中给出了代表性的相位差。所述相位差显而易见由线性分量和常数分量主导。常数分量接近于-πrad或-180°，并且因此可能缠绕，其可能引起水-脂肪分离中的完全缠绕。

为了避免该潜在问题，提出了经修改的准备阶段，如在图6中所示的。其使用较低强度的读出梯度gr。在图6和图7中提供了图4和图5对应的结果。相位误差被减小，与空间分辨率一样。通过内插和缩放，在不冒缠绕的风险的情况下，能够估计原始相位误差。

备选地，准备阶段可以包括具有较低强度的读出梯度gr以及具有原始强度的读出梯度gr的这两种读出。具有较低强度的读出梯度的读出然后将主要服务于对恒定相位误差的消歧，而将不必再做出针对相位误差的内插所要求的假定。

此外，可以约束针对回波1和回波2的恒定相位误差的符号。一般而言，由于b0涡电流的效应的部分取消，所述恒定相位误差被假定为针对回波2比针对回波1在幅度方面是更低的。将针对回波2的恒定相位误差当作参考，如果针对回波2的恒定相位误差的幅度超过给定阈值，则针对回波1的恒定相位误差的符号可以被强制为相反的(通过相加或减去2π的倍数)。

具有相反极性的梯度的两个准备脉冲可以被用于估计归因于涡电流的线性相位误差并且特别能够改善双极梯度双回波狄克逊成像。这些相同准备或准备脉冲(也被称为第一修改的脉冲重复和第二修改的脉冲重复)能够被用于校正有效线圈灵敏度由于相对于rf线圈共振非对称地进行测量而造成的改变。

在图7和图8中，存在其中相位差能够通过减去二来减小的线性区域700。如果针对第一读出和第二读出(起初在相反的方向上做出的)的有效线圈灵敏度相同，则将期望针对两条曲线(未示出)的幅度是相同的。然而，对这些幅度的检查揭示其是不同的。这是因为rf线圈和rf系统具有随着距共振频率的距离而下降的频率响应。测量幅度的比率能够被用于恰当地缩放针对两个梯度极性的磁共振数据的幅度。

尽管已经在附图和前述描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述将被认为是说明性或示范性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

通过研究附图、说明书和随附的权利要求书，本领域技术人员在实践所主张的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。互不相同的从属权利要求中记载了特定措施的仅有事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/被分布在适合的介质(诸如连同其他硬件一起供应或者作为其一部分来供应的光学存储介质或固态介质)上，而且可以以其他形式分布(诸如经由因特网或其他有线或无线电信系统)。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为对范围的限制。