CN103257333B - 一种磁共振成像中的水脂分离成像方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁共振成像中的水脂分离成像方法，采用基于两点Dixon法的快速自旋回波序列，其中，每一重聚射频脉冲对应两个极性相同的读出梯度和一个极性相反的回聚梯度，在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度被各自的回波中心划分为前部分和后部分，前面读出梯度的后部分面积小于前部分面积，后面读出梯度的前部分面积小于后部分面积；该方法包括：运行快速自旋回波序列；通过对采集到的各个回波信号进行FFT，重建得到水脂同相位图像以及水脂反相位图像；其中，对每个回波信号的数据执行部分傅立叶变换；对水脂同相位图像和水脂反相位图像执行水脂分离算法得到纯水图像和纯脂图像。本发明还提出一种相应的装置，能够改善伪影问题。

Description

一种磁共振成像中的水脂分离成像方法及装置
技术领域
本发明涉及磁共振成像(MagneticResonanceImaging，MRI)技术领域，特别是一种的磁共振成像中的水脂分离成像方法及装置，还涉及一种机器可读的存储介质以及一种计算机程序。
背景技术
在磁共振成像(Magneticresonanceimaging，MRI)中，由于人体内脂肪组织中的氢质子和其它组织中的氢质子所处的分子环境不同，使得它们的共振频率不相同；当脂肪和其它组织的氢质子同时受到射频脉冲激励后，它们的弛豫时间也不一样。在不同的回波时间采集信号，脂肪组织和非脂肪组织表现出不同的相位以及信号强度。
狄克逊(Dixon)法是在磁共振成像中用以产生纯水质子图像的方法，其基本原理是分别采集水和脂肪质子的同相位和反相位两种回波信号，两种不同相位的信号通过运算，各产生一幅纯水质子的图像和纯脂肪质子的图像，从而达到脂肪抑制的目的。本领域目前有多种Dixon水脂分离成像方法，包括：单点Dixon法、两点Dixon法和三点Dixon法等。在基于Dixon的快速自旋回波(TurboSpinEcho，TSE；也称FastSpinEcho，FSE)脉冲序列中，射频(RF)脉冲序列包括90°激发脉冲和180°重聚脉冲(也叫复相脉冲)，在相邻两个重聚脉冲之间(即一个回波间距内)可以采集到多个回波(echo)。对应同一重聚脉冲的不同回波使用相同的相位编码，对应不同重聚脉冲的相应位置的各个回波构成一组回波，比如：重聚脉冲1后出现的第一个回波、重聚脉冲2后出现的第一个回波、......、重聚脉冲n后出现的第一个回波可构成一组回波，重聚脉冲1后出现的第二个回波、重聚脉冲2后出现的第二个回波、......、重聚脉冲n后出现的第二个回波可构成另一组回波。每一组回波都可独立重建出一幅图像。由于不同回波所带的幅值和相位信息不同，通过进一步计算可以分别重建纯水图像和纯脂肪图像。
图1示出了基于两点Dixon法的快速自旋回波序列。其中，使用单极对称的读出梯度，即读出梯度的极性相同，并且为以回波中心为对称轴的对称形状；采集到的回波信号如以下公式(1)所示：
Sτ＝W+Fexp(jfΔτ)(1)
这里，Sτ为在回波偏移τ获取的信号，W为来自被测对象的水信号，F为来自被测对象的脂肪信号，脂肪和水的共振频率之差由fΔ表示，单位为赫兹(Hz)，j为-1的平方根。
在图1中，在每一回波间隔的中心，τ＝0，自旋回波序列要求被满足，通过回波12和回波22可以获取常规的自旋回波图像，采集到的回波12和回波22信号表示为以下公式(2)：
S0＝W+F(2)
对于回波11和回波21，它们的回波中心从回波间隔的中心开始偏移，当τ为时，F和W的相位差为180°时，采集到的回波11和回波21信号表示为如下公式(3)：
Sdelta＝W-F(3)
显然，根据公式(2)和公式(3)对回波信号进行处理，就可分别求得水信号W和脂肪信号F。采用图1所示的基于两点Dixon法的快速自旋回波序列，可以得到两组回波。假定有n个重聚脉冲，则一组包括回波11、回波21、......、回波n1，另一组包括回波12、回波22、......、回波n2。通过对这两组回波的信号分别进行处理，可以重建得到两幅图像，一幅是符合公式(2)的水和脂肪同相位的图像，另一幅是符合公式(3)的水和脂肪反相位的图像，对这两幅图像执行水脂分离算法可以分别得到纯水的图像和纯脂肪的图像。
在图1所示的快速自旋回波序列中，在每一个回波间隔中，两个单极的读出梯度之间需要***一个反向的回聚梯度，如图1中的回聚梯度1和回聚梯度2。其中，每个读出梯度被回波中心分割成对称的两部分，可称为读出梯度的前部分和后部分，而回聚梯度的动量要等于前面读出梯度的后部分和后面读出梯度的前部分的动量之和。在快速自旋回波序列图中，梯度的动量可由梯度的面积来表征(该面积与梯度的持续时间、梯度变化率、幅值等有关)，也就是说，回聚梯度的面积等于前面读出梯度的后部分和后面读出梯度的前部分的面积之和。因此，回聚梯度的幅值相对于读出梯度的幅值会比较高。然而，在低场扫描装置(low-fieldscanner)(也称低场磁共振***)中，高幅值的梯度通常会带来严重的涡电流和伴随场问题，进而会使重建得到的图像中伪影问题(诸如模糊、鬼影、阴影等)严重。特别是当采用了具有较长回波链(即一个激发脉冲周期TR中出现的回波数量较多)的快速自旋回波序列时，这种由涡电流和伴随场造成的伪影问题会更为显著。
图2示出了采用图1所示快速自旋回波序列并应用T2加权成像的低场扫描装置所得到的图像实例。在图2中，左半部示出了在头颈成像应用中水脂分离的图像非常模糊，右半部示出了在幻象成像中由信号强度非常不均匀而出现的阴影。
由此可见，现有技术中基于两点Dixon法的水脂分离成像技术的成像效果并不理想，由高幅值的回聚梯度带来的涡电流和伴随场问题亟待解决，以改善磁共振成像中的伪影问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提出了一种磁共振成像中的水脂分离成像方法及装置，能够改善水脂分离成像中的伪影问题。
本发明实施例提出的磁共振成像中的水脂分离成像方法采用基于两点Dixon法的快速自旋回波序列，其中，每一重聚射频脉冲对应两个极性相同的读出梯度和一个极性相反的回聚梯度，每一读出梯度被回波中心划分为前部分和后部分；在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度中，前面读出梯度的后部分面积小于前部分面积，后面读出梯度的前部分面积小于后部分面积；该方法包括：运行所述快速自旋回波序列；通过对采集到的各个回波信号进行快速傅立叶变换(FFT)，重建得到水和脂肪同相位的图像以及水和脂肪反相位的图像；其中，对每个回波信号的数据进一步执行部分傅立叶变换；对所述水和脂肪同相位的图像和所述水和脂肪反相位的图像执行水脂分离算法，得到纯水的图像和纯脂肪的图像。
在本发明一实施例中，在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度中，前面读出梯度的后部分的持续时间小于或等于前部分面积的持续时间，后面读出梯度的前部分的持续时间小于或等于后部分的持续时间。
在本发明一实施例中，在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度和所述回聚梯度中，当所述前面读出梯度向所述回聚梯度切换时，所述前面读出梯度以最大梯度变化率由第一幅值上升至零梯度值，当从所述回聚梯度切换到所述后面读出梯度时，所述后面读出梯度以所述最大梯度变化率由所述零梯度值下降至所述第一幅值；所述回聚梯度以所述最大梯度变化率由所述零梯度值上升至第二幅值，并以所述最大梯度变化率由所述第二幅值下降至所述零梯度值；或者，所述回聚梯度以小于最大梯度变化率的梯度变化率由所述零梯度值上升至第二幅值，并以所述小于最大梯度变化率的梯度变化率由所述第二幅值下降至所述零梯度值；或者，所述回聚梯度沿第一曲线由零梯度值上升至第二幅值，并沿第二曲线由所述第二幅值下降至所述零梯度值，其中，所述第一曲线和所述第二曲线以所述回聚梯度的中心为轴的轴对称曲线。
在本发明一实施例中，在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度和所述回聚梯度中，当所述前面读出梯度向所述回聚梯度切换时，所述前面读出梯度以小于最大梯度变化率的第一梯度变化率由第一幅值上升至零梯度值，当从所述回聚梯度切换到所述后面读出梯度时，所述后面读出梯度以所述第一梯度变化率由所述零梯度值下降至所述第一幅值；所述回聚梯度以所述最大梯度变化率由所述零梯度值上升至第二幅值，并以所述最大梯度变化率由所述第二幅值下降至所述零梯度值；或者，所述回聚梯度以小于最大梯度变化率的第二梯度变化率由所述零梯度值上升至第二幅值，并以所述第二梯度变化率由所述第二幅值下降至所述零梯度值；或者，所述回聚梯度沿第一曲线由零梯度值上升至第二幅值，并沿第二曲线由所述第二幅值下降至所述零梯度值，其中，所述第一曲线和所述第二曲线以所述回聚梯度的中心为轴的轴对称曲线。
可选地，所述第二梯度变化率等于所述第一梯度变化率。
在本发明一实施例中，在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度和所述回聚梯度中，当所述前面读出梯度向所述回聚梯度切换时，所述前面读出梯度沿第一曲线由第一幅值上升至零梯度值，当从所述回聚梯度切换到所述后面读出梯度时，所述后面读出梯度沿第二曲线由所述零梯度值下降至所述第一幅值，其中，所述第一曲线和所述第二曲线以所述回聚梯度的中心为轴的轴对称曲线；所述回聚梯度以最大梯度变化率由所述零梯度值上升至第二幅值，并以所述最大梯度变化率由所述第二幅值下降至所述零梯度值；或者，所述回聚梯度以小于最大梯度变化率的梯度变化率由所述零梯度值上升至第二幅值，并以所述小于最大梯度变化率的梯度变化率由所述第二幅值下降至所述零梯度值；或者，所述回聚梯度沿第三曲线由所述零梯度值上升至第二幅值，并沿第四曲线由所述第二幅值下降至所述零梯度值，其中，所述第三曲线和所述第四曲线以所述回聚梯度的中心为轴的轴对称曲线。
可选地，所述第三曲线和所述第一曲线为以所述前面读出梯度上升至的所述零梯度值的点为中心的中心对称曲线，所述第四曲线和所述第二曲线为以所述后面读出梯度初始的所述零梯度值的点为中心的中心对称曲线。
可选地，所述第一幅值和所述第二幅值的绝对值相同。
可选地，每一回波信号的采样窗口包括该回波信号对应的读出梯度的平台期；或者，每一回波信号的采样窗口包括该回波信号对应的读出梯度的平台期和该读出梯度的部分或全部边沿期。
可选地，所述通过对采集到的各个回波信号进行FFT，重建得到水和脂肪同相位的图像以及水和脂肪反相位的图像，包括：将采集到的各个回波信号的模拟信号转换成数字信号；对各个回波信号的数字信号完成相位编码和FFT，以形成各个回波信号的复数图像数据并填充到K空间，其中，在从每一回波信号采样到的读出行执行K空间读出编码方向上的FFT之前，对该读出行执行部分傅里叶变换；每一回波信号的复数图像数据包括水和脂肪同相位的图像数据和水和脂肪反相位的图像数据。
本发明实施例还提出了一种与上述方法相应的磁共振成像中的水脂分离成像装置，该装置采用上述任一种快速自旋回波序列，该装置包括：一个信号序列提供模块，用于运行所述快速自旋回波序列；一个图像重建模块，用于通过对采集到的各个回波信号进行快速傅立叶变换FFT，重建得到水和脂肪同相位的图像以及水和脂肪反相位的图像；其中，对每个回波信号的数据进一步执行部分傅立叶变换；一个水脂分离模块，用于对所述图像重建模块得到的所述水和脂肪同相位的图像和所述水和脂肪反相位的图像执行水脂分离算法，得到纯水的图像和纯脂肪的图像。
本发明实施例还提出了一种机器可读的存储介质，存储用于使一机器执行上述任一种方法的指令。
本发明实施例还提出了一种计算机程序，当所述计算机程序运行于一机器中时使所述一机器执行上述任一种方法。
从上述方案中可以看出，采用改进的快速自旋回波序列，可以降低回聚梯度的动量要求，减小回聚梯度的幅值，进而减小涡电流的影响，改善水脂分离成像中的伪影问题。
附图说明
图1为依据现有技术的基于两点Dixon法的快速自旋回波序列的示意图；
图2示出了采用图1所示快速自旋回波序列并应用T2加权成像的低场扫描装置所得到的图像实例；
图3为依据本发明实施例的水脂分离成像方法流程图；
图4A～4D示出了依据现有技术的快速自旋回波序列中的读出梯度实例以及依据本发明实施例的改进的快速自旋回波序列中的几种读出梯度实例；
图5为依据本发明实施例的图像重建方法流程图；
图6为依据本发明实施例的水脂分离成像装置组成结构示意图；
图7为采用本发明实施例得到的水脂分离图像实例与依据现有技术得到的图像实例；及，
图8示出了采用本发明实施例得到的脂肪抑制的质子加权对比度图像。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
本发明实施例提出了一种磁共振成像中的水脂分离成像方法，该方法采用基于两点Dixon法的快速自旋回波序列。本发明实施例提出了一种改进的快速自旋回波序列，其中，每一重聚射频脉冲对应两个极性相同的读出梯度和一个极性相反的回聚梯度，在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度中，每一读出梯度被回波中心划分为前部分和后部分，前面读出梯度的后部分面积小于前部分面积，后面读出梯度的前部分面积小于后部分面积。如图3所示，该方法包括如下步骤：
步骤301：运行上述改进的快速自旋回波序列。
步骤302：通过对采集到的各个回波信号进行快速傅立叶变换(FFT)，重建得到水和脂肪同相位的图像以及水和脂肪反相位的图像；其中，再对每个回波信号的数据执行部分傅立叶变换。这里，所述部分傅里叶变换可以为Margosian算法或凸集投影(POCS)算法。
步骤303：对步骤302得到的水和脂肪同相位的图像和水和脂肪反相位的图像执行水脂分离算法，得到纯水的图像和纯脂肪的图像。
在本发明一实施例中，在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度中，前面读出梯度的后部分的持续时间小于或等于前部分面积的持续时间，后面读出梯度的前部分的持续时间小于或等于后部分的持续时间。具体的，在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度中，以下给出了几种读出梯度的实现方式：
1、当前面读出梯度向回聚梯度切换时，前面读出梯度以最大梯度变化率上升，当从回聚梯度切换到后面读出梯度时，后面读出梯度以最大梯度变化率下降。
2、当前面读出梯度向回聚梯度切换时，前面读出梯度以某一小于最大梯度变化率的梯度变化率上升，当从回聚梯度切换到后面读出梯度时，后面读出梯度以该小于最大梯度变化率的梯度变化率下降。
上述1和2所述的实例中，前面读出梯度在上升时以及后面读出梯度在下降时都是做线性变化的，而依据本发明实施例，读出梯度也是可以做非线性变化的，如下第3点所述。
3、当前面读出梯度向回聚梯度切换时，前面读出梯度沿曲线上升，当从回聚梯度切换到后面读出梯度时，后面读出梯度也沿以回聚梯度的中心为轴的轴对称曲线下降。这里，该曲线根据需求可以设计为正圆或椭圆形曲线、也可以为抛物线等曲线。此时，梯度沿曲线变化，可以减小涡电流的影响。
在上述1～3所示的实例中，回聚梯度可以以最大梯度变化率上升和下降，也可以以小于最大梯度变化率的某一梯度变化率上升和下降，回聚梯度还可以沿曲线上升和下降。
在本发明一实施例中，当前面读出梯度在上升时做线性变化时，回聚梯度也以相同的梯度变化率上升，当后面读出梯度在下降时做线性变化时，回聚梯度也以相同的梯度变化率下降。这样，可以进一步减少涡电流的影响。
在本发明一实施例中，当前面读出梯度沿曲线上升时，回聚梯度也沿以前面读出梯度上升到零梯度值的点为中心的中心对称曲线上升，当后面读出梯度在下降时做线性变化时，回聚梯度也沿以后面读出梯度初始零梯度值的点为中心的中心对称曲线下降。这样，可以进一步减少涡电流的影响。
在本发明一实施例中，通过设置前面读出梯度的后部分以及后面读出梯度的前部分的持续时间以及梯度变化率的取值，前面读出梯度的后部分以及后面读出梯度的前部分可以为梯形或三角形，也可以使回聚梯度与前面读出梯度和后面读出梯度具有相同的幅值和梯度变化率，此时，读出方向的梯度波形完全对称，可以减轻伴随场的影响。
在本发明一实施例中，通过设置前面读出梯度的后部分以及后面读出梯度的前部分的持续时间以及梯度变化所沿的曲线，可以使回聚梯度与前面读出梯度和后面读出梯度具有相同的幅值和对称的变化曲线，此时，读出方向的梯度波形完全对称，可以减轻伴随场的影响。
图4A～4D示出了依据现有技术的快速自旋回波序列中的读出梯度实例以及依据本发明实施例的改进的快速自旋回波序列中的几种读出梯度实例。
图4A示出了依据现有技术的快速自旋回波序列中的读出梯度实例。在此实例中，读出梯度401和读出梯度403为以回波中心为轴的对称形状。当由读出梯度401切换到回聚梯度402时，梯度以最大梯度变化率升高。当由回聚梯度402切换到读出梯度403时，梯度也以最大梯度变化率降低。因此，从微观角度看，读出梯度401、回聚梯度402以及读出梯度403实际上为梯形，而从宏观角度看，读出梯度401、回聚梯度402以及读出梯度403近似于矩形。本文图示中所呈现出的矩形梯度(包括读出梯度和回聚梯度)均指以最大梯度变化率升高和降低的梯度。由图4A可见，由于留给回聚梯度402的持续时间较短，因此回聚梯度402的幅值比较大，这样就会出现如背景技术部分所述的比较严重的伪影问题。
图4B示出了依据本发明实施例的改进的快速自旋回波序列中的一种读出梯度实例。在此实例中，读出梯度411和读出梯度413为以回波中心为轴的非对称形状，当由读出梯度411切换到回聚梯度412时，梯度以最大梯度变化率升高，当由回聚梯度412切换到读出梯度413时，梯度也以最大梯度变化率降低。为了便于比较此实例与图4A示出的实例之间的差别，图4B中的虚线划定了图4A所示读出梯度401和读出梯度403的边缘。由图4B中可见，读出梯度411的后部分的持续时间小于前部分的持续时间，读出梯度413的前部分的持续时间小于后部分的持续时间，也就是说，回聚梯度412的动量要小于图4A中的回聚梯度402的动量，即回聚梯度412的面积要小于回聚梯度402的面积。同时，由于读出梯度411和读出梯度413的持续时间变小，回聚梯度412的持续时间大于回聚梯度402的持续时间。显然，回聚梯度412的幅值显著小于回聚梯度402的幅值，甚至可能小于读出梯度411和读出梯度413的幅值。这样，就可以显著减弱伴随场，进而明显改善磁共振成像中的伪影问题。
图4C示出了依据本发明实施例的改进的快速自旋回波序列中的一种读出梯度实例。在此实例中，读出梯度421和读出梯度423为以回波中心为轴的非对称形状。当由读出梯度421切换到回聚梯度422时，梯度以某一小于最大梯度变化率的梯度变化率升高，当由回聚梯度422切换到读出梯度423时，梯度也以该梯度变化率降低。图4C中的虚线划定了图4A所示读出梯度401和读出梯度403的边缘。由图4C中可见，读出梯度421的后部分的持续时间小于前部分的持续时间，读出梯度423的前部分的持续时间小于后部分的持续时间，也就是说，回聚梯度422的动量要小于图4A中的回聚梯度402的动量，即回聚梯度422的面积要小于回聚梯度402的面积。同时，由于读出梯度421和读出梯度423的持续时间变小，回聚梯度422的持续时间大于回聚梯度402的持续时间。显然，回聚梯度422的幅值显著小于回聚梯度402的幅值，甚至可能小于或等于读出梯度421和读出梯度423的幅值，这样，就可以显著减弱伴随场，此外，采用较小的梯度变化率可以进一步减少涡电流的产生，因此，采用此种读出梯度实例可以更好的改善磁共振成像中的伪影问题。
图4D示出了依据本发明实施例的改进的快速自旋回波序列中的一种读出梯度实例。在此实例中，读出梯度431和读出梯度433为以回波中心为轴的非对称形状。当读出梯度431切换到回聚梯度432时，读出梯度431的梯度沿圆形曲线上升，回聚梯度432则沿以读出梯度431上升至的零梯度值的点为中心的中心对称圆形曲线上升。当由回聚梯度432切换到读出梯度433时，读出梯度433沿圆形曲线下降，回聚梯度432沿以读出梯度433初始零梯度值的点为中心的中心对称圆形曲线下降，这里，读出梯度433下降所沿的圆形曲线和读出梯度431上升所沿的圆形曲线为以回聚梯度432中心为轴的轴对称形状。图4D中的虚线划定了图4A所示读出梯度401和读出梯度403的边缘。由图4D中可见，读出梯度431的后部分的持续时间小于前部分的持续时间，读出梯度433的前部分的持续时间小于后部分的持续时间，也就是说，回聚梯度432的动量要小于图4A中的回聚梯度402的动量，即回聚梯度432的面积要小于回聚梯度402的面积。同时，由于读出梯度421和读出梯度423的持续时间变小，回聚梯度422的持续时间大于回聚梯度402的持续时间。显然，回聚梯度422的幅值显著小于回聚梯度402的幅值，甚至可能小于或等于读出梯度431和读出梯度433的幅值，这样，就可以显著减弱伴随场，此外，梯度沿圆形曲线变化进一步减少涡电流的产生，因此，采用此种读出梯度实例可以更好的改善磁共振成像中的伪影问题。
在本发明实施例中，回波信号的采样窗可以设置在读出梯度的平台期，也可以扩展到边沿期。这里，所谓平台期指读出梯度保持为幅值的时间段，所谓边沿期指读出梯度的梯度值由幅值上升或下降到幅值的时间段。也就是说，回波信号的采样窗可以包括读出梯度的平台期，也可以包括读出梯度平台期以及部分或全部边沿期。由于读梯度的平台期采样点为K空间均匀分布，而读出梯度的边沿期采样点为K空间不均匀分布，因此，当回波信号的采样窗扩展到读出梯度的边沿期时，可以通过重采样算法将边沿期采样点换算成均匀分布的K空间采样点，与平台期采样点一起构成半傅里叶K空间。
由图4B～4D可以看出，图4B和4C中，读出梯度的采样窗设置在读出梯度的平台期，而图4D中，读出梯度的采样窗不仅包括读出梯度的平台期还包括读出梯度的部分边沿期。
采用以上各种读出梯度及回聚梯度实例，可以通过对采集到的各个回波信号进行快速傅里叶变换(FFT)进而完成图像重建。
具体的，采集到的各个回波信号首先被转换成数字信号，在完成相位编码和FFT之后形成各个回波信号的复数图像数据并填充到K空间，利用K空间的数据可以重建得到水脂分离的图像。这里，三维的K空间包括三个编码方向：读出(readout)、相位(phase)和断层(partition)。在读出编码方向上，在对从每一回波信号采样到的读出行(readoutline)执行读出编码方向上的FFT之前，对该读出行执部分傅里叶变换。
图5示出了依据本发明实施例的一种图像重聚方法流程图。如图5所示，包括如下步骤：
步骤501：进入相位编码循环。
步骤502：进入断层编码循环。
步骤503：采样到第k个读出行。其中，一个读出行为一个回波信号的数据，k为整数，其初始值为1，并且每执行一次步骤503，k就加1，进而可以依次采样得到每一回波信号的数据。
步骤504：运行Margosian过滤器，以对步骤503采样到的读出行执行部分傅里叶变换。
步骤505：对步骤504处理后的读出行执行读出编码方向的FFT。
步骤506：判断断层编码循环是否结束，如果未结束则返回步骤502，否则执行步骤507。
步骤507：执行断层编码方向的FFT。
步骤508：判断相位编码循环是否结束，如果未结束则返回步骤501，否则执行步骤509。
步骤509：执行相位编码方向的FFT。
步骤510：获取每一回波的复数图像数据并填充到K空间。其中，每一回波信号的复数图像数据包括水和脂肪同相位的图像数据和水和脂肪反相位的图像数据。
利用上述各个回波信号的复数图像数据，通过执行水脂分离算法可以得到纯水的图像和纯脂肪的图像，具体的，针对每个回波信号的复数图像数据执行如下步骤：
1、从水和脂肪反相位的图像Sdelta和水和脂肪同相位的图像S0中去除共同的相位；
2、计算Sdelta的复数平方，记为S2 delta；
3、从S2 delta.提取相位，实行相位解卷绕，将解卷绕后的相位记为
4、通过公式计算得到纯水图像数据，通过公式 1 2 [ S 0 - S delta exp ( - j Φ ‾ / 2 ) ] 计算得到纯脂肪图像数据。
图6示出了依据本发明实施例的水脂分离成像装置组成结构示意图。如图6所示，该装置包括：一个信号序列提供模块601、一个图像重建模块602、一个水脂分离模块603。其中，信号序列提供模块601运行前述本发明实施例提供的改进的快速自旋回波序列；图像重建模块602通过对采集到的各个回波信号进行FFT，重建得到水和脂肪同相位的图像以及水和脂肪反相位的图像，其中，对每个回波信号的数据执行部分傅立叶变换；水脂分离模块603对图像重建模块602得到的水和脂肪同相位的图像和水和脂肪反相位的图像执行水脂分离算法，得到纯水的图像和纯脂肪的图像。
上述各个模块的具体实现原理前文已有描述，这里不再赘述。
图7示出了低场扫描装置采用本发明实施例和现有技术进行T2加权成像得到的各种图像实例。其中，701为基于现有技术的对称单极两点Dixon法所获得的图像，702为基于现有技术的双极Dixon法所获得的图像，703和705为基于本发明实施例提供的非对称单极两点Dixon法所获得的图像，704为基于现有技术的对称单极两点Dixon法所获得的图像，706为基于现有技术的短时间反转恢复序列(STIR)所获得的图像。显然，基于本发明实施例提供的非对称单极两点Dixon法所获得的图像中，伪影问题最不明显，并且图像清晰、对比度也更为真实。此外，基于STIR技术的脂肪抑制技术是低场扫描装置最常用技术和黄金标准，通过图7可以看出，本发明实施例效果优于基于STIR的现有技术，在低场扫描装66置的应用中，本发明实施例完全可以替代基于STIR的现有技术。此外，本发明实施例所提供的技术还突破了STIR技术只能实现T2对比度的限制。如图8所示，依据本发明实施例可以得到脂肪抑制的质子加权对比度图像，拓展了低场磁共振***的应用范围。
综上所述，本发明实施例相对于现有技术可以获得较佳的成像效果，并且本发明实施例的实现并不需要在磁共振***中增加新的硬件，可实施性很强。
本发明还提供了一种机器可读的存储介质，存储用于使一机器执行如本文所述的方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的***或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该***或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作***等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到***计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
本发明公开了一种磁共振成像中的水脂分离成像方法，采用基于两点Dixon法的快速自旋回波序列，其中，每一重聚射频脉冲对应两个极性相同的读出梯度和一个极性相反的回聚梯度，在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度中，每一读出梯度被回波中心划分为前部分和后部分，前面读出梯度的后部分面积小于前部分面积，后面读出梯度的前部分面积小于后部分面积；该方法包括：运行快速自旋回波序列；通过对采集到的各个回波信号进行FFT，重建得到水脂同相位图像以及水脂反相位图像；其中，对每个回波信号的数据执行部分傅立叶变换；对水脂同相位图像和水脂反相位图像执行水脂分离算法得到纯水图像和纯脂图像。本发明还提出一种相应的装置，能够改善伪影问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种磁共振成像中的水脂分离成像方法，该方法采用基于两点狄克逊法的快速自旋回波序列，其中，每一重聚射频脉冲对应两个极性相同的读出梯度和一个极性相反的回聚梯度，每一读出梯度被回波中心划分为前部分和后部分；在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度中，前面读出梯度的后部分的面积小于前部分的面积，后面读出梯度的前部分的面积小于后部分的面积；该方法包括：
运行所述快速自旋回波序列(301)；
通过对采集到的各个回波信号进行快速傅立叶变换，重建得到水和脂肪同相位的图像以及水和脂肪反相位的图像；
对所述水和脂肪同相位的图像和所述水和脂肪反相位的图像执行水脂分离算法，得到纯水的图像和纯脂肪的图像(303)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度中，前面读出梯度的后部分的持续时间小于或等于前部分的持续时间，后面读出梯度的前部分的持续时间小于或等于后部分的持续时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度和所述回聚梯度中，当所述前面读出梯度向所述回聚梯度切换时，所述前面读出梯度以最大梯度变化率由第一幅值上升至零梯度值，当从所述回聚梯度切换到所述后面读出梯度时，所述后面读出梯度以所述最大梯度变化率由所述零梯度值下降至所述第一幅值；
所述回聚梯度以所述最大梯度变化率由所述零梯度值上升至第二幅值，并以所述最大梯度变化率由所述第二幅值下降至所述零梯度值；或者，所述回聚梯度以小于所述最大梯度变化率的梯度变化率由所述零梯度值上升至第二幅值，并以所述小于所述最大梯度变化率的梯度变化率由所述第二幅值下降至所述零梯度值；或者，所述回聚梯度沿第一曲线由所述零梯度值上升至第二幅值，并沿第二曲线由所述第二幅值下降至所述零梯度值，其中，所述第一曲线和所述第二曲线为以所述回聚梯度的中心为轴的轴对称曲线。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度和所述回聚梯度中，当所述前面读出梯度向所述回聚梯度切换时，所述前面读出梯度以小于最大梯度变化率的第一梯度变化率由第一幅值上升至零梯度值，当从所述回聚梯度切换到所述后面读出梯度时，所述后面读出梯度以所述第一梯度变化率由所述零梯度值下降至所述第一幅值；
所述回聚梯度以所述最大梯度变化率由所述零梯度值上升至第二幅值，并以所述最大梯度变化率由所述第二幅值下降至所述零梯度值；或者，所述回聚梯度以小于所述最大梯度变化率的第二梯度变化率由所述零梯度值上升至第二幅值，并以所述第二梯度变化率由所述第二幅值下降至所述零梯度值；或者，所述回聚梯度沿第一曲线由所述零梯度值上升至第二幅值，并沿第二曲线由所述第二幅值下降至所述零梯度值，其中，所述第一曲线和所述第二曲线为以所述回聚梯度的中心为轴的轴对称曲线。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二梯度变化率等于所述第一梯度变化率。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在每一重聚射频脉冲对应的两个读出梯度和所述回聚梯度中，当所述前面读出梯度向所述回聚梯度切换时，所述前面读出梯度沿第一曲线由第一幅值上升至零梯度值，当从所述回聚梯度切换到所述后面读出梯度时，所述后面读出梯度沿第二曲线由所述零梯度值下降至所述第一幅值，其中，所述第一曲线和所述第二曲线为以所述回聚梯度的中心为轴的轴对称曲线；
所述回聚梯度以最大梯度变化率由所述零梯度值上升至第二幅值，并以所述最大梯度变化率由所述第二幅值下降至所述零梯度值；或者，所述回聚梯度以小于最大梯度变化率的梯度变化率由所述零梯度值上升至第二幅值，并以所述小于最大梯度变化率的梯度变化率由所述第二幅值下降至所述零梯度值；或者，所述回聚梯度沿第三曲线由所述零梯度值上升至第二幅值，并沿第四曲线由所述第二幅值下降至所述零梯度值，其中，所述第三曲线和所述第四曲线为以所述回聚梯度的中心为轴的轴对称曲线。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第三曲线和所述第一曲线为以所述前面读出梯度上升至的所述零梯度值的点为中心的中心对称曲线，所述第四曲线和所述第二曲线为以所述后面读出梯度初始的所述零梯度值的点为中心的中心对称曲线。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其中，所述第一幅值和所述第二幅值的绝对值相同。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，每一回波信号的采样窗包括该回波信号对应的读出梯度的平台期；或者，每一回波信号的采样窗包括该回波信号对应的读出梯度的平台期和该读出梯度的部分或全部边沿期。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述通过对采集到的各个回波信号进行快速傅立叶变换，重建得到水和脂肪同相位的图像以及水和脂肪反相位的图像，包括：
将采集到的各个回波信号的模拟信号转换成数字信号；
对各个回波信号的数字信号完成相位编码和快速傅立叶变换，以形成各个回波信号的复数图像数据并填充到K空间，
其中，每一回波信号的复数图像数据包括水和脂肪同相位的图像数据和水和脂肪反相位的图像数据。
11.一种磁共振成像中的水脂分离成像装置，该装置采用根据权利要求1至7中任一项所述的基于两点狄克逊法的快速自旋回波序列，该装置包括：
一个信号序列提供模块(601)，用于运行所述快速自旋回波序列；
一个图像重建模块(602)，用于通过对采集到的各个回波信号进行快速傅立叶变换，重建得到水和脂肪同相位的图像以及水和脂肪反相位的图像；
一个水脂分离模块(603)，用于对所述图像重建模块(602)得到的所述水和脂肪同相位的图像和所述水和脂肪反相位的图像执行水脂分离算法，得到纯水的图像和纯脂肪的图像。
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