CN1496706A - 磁共振成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在SSFP状态下获取无条带假象的水/油脂分离成像的磁共振成像设备，该设备包括：获取装置(202)，用于用处于SSFP态的对象内的自旋获取多个其中水与油脂之间的相位差为2π/m(m≥2)的视图的回波数据，并对于k＝0至M－1以RF脉冲的相位中2π·k/M的步差重复进行获取；变换装置(204)，用于基于所述相位步差对回波数据进行傅立叶变换；分离装置(206)，用于使用水与油脂之间的相位差分别在已傅立叶变换的数据的F(0)项和F(1)项中分离水数据和油脂数据；加法装置(208’)，用于获得F(0)项和F(1)项中至少水数据或油脂数据的绝对值之和；以及图像产生装置(210’)，用于基于总和数据产生图像。

Description

磁共振成像设备

技术领域

本发明涉及一种磁共振成像设备，特别涉及一种用于用处于稳态自由进动(SSFP)状态的对象内的自旋来实施磁共振成像的设备。

背景技术

用于实施磁共振成像的一种传统技术是用处于SSFP状态的对象内的自旋来实施磁共振成像的方法。该方法基于由具有不变相位的射频(RF)脉冲获得的回波数据(echo data)和由具有在0与π之间变化的相位的RF脉冲获得的回波数据之和或两者之差来产生图像(例如，见专利文献1)。

用于抑制磁共振成像中的油脂信号(fat signal)的传统技术包括采用油脂抑制脉冲的方法(例如，见非专利文献1)和采用波动平衡磁共振(FEMR)的方法(例如，见非专利文献2)。

专利文献1

日本专利第2398329号(第1至9页，图1至5)。

非专利文献1

Klaus Scheffler，et al，“Magnetization Preparation During the Steady State：Fat-saturated 3D TrueFISP(稳态期间的磁化准备：油脂饱和3D TrueFISP)”，Magnetic Resonance in Medicine，45：1075-1080(2001)。

非专利文献2

Shreyas S.Vasanawala，et al，“Fluctuating Equilibrium MRI(波动平衡MRI)”，Magnetic Resonance in Medicine，42：1075-1080(1999)。

通过传统技术和通过FEMR获取的图像在静态磁场强度分布不均时显示出条带假象。

由于稳态被扰动，通过前述油脂抑制脉冲的油脂抑制不适于SSFP态中的成像。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种磁共振成像设备，用于获取SSFP状态下的无条带假象的图像。另外，本发明的另一目的在于提供一种磁共振成像设备，用于在SSFP状态下分别对水和油脂进行成像。

根据用于解决前述问题的一个方面，本发明是一种磁共振成像设备，特征在于包括：获取装置，用于用处于SSFP态的对象内的自旋获取多个视图的回波数据，并对于k＝0至M-1(M为不小于2的整数；k＝0、1、...、M-1)以RF脉冲的相位中2π·k/M的步差重复进行获取；变换装置，用于基于所述相位在回波数据上进行傅立叶变换；加法装置，用于获得傅立叶变换的数据的F(0)项和F(1)项的绝对值之和；以及，图像产生装置，用于基于总和数据产生图像。

在此方面的发明中，用处于SSFP态的对象内的自旋获取多个视图的回波数据，并且对于k＝0至M-1以RF脉冲的相位中2π·k/M的步差利用获取装置重复进行获取；通过傅立叶变换装置基于相位对回波数据进行傅立叶变换；已傅立叶变换的数据的F(0)项和F(1)项的绝对值之和通过加法装置获得；并且，通过图像产生装置在总和数据的基础上产生图像；于是，无论磁场不均匀与否，均获得了无条带假象的图像。

根据用于解决前述问题的另一个方面，本发明为一种磁共振成像设备，特征在于包括：获取装置，用于用处于SSFP态的对象内的自旋获取多个其中水与油脂之间的相位差为2π/m(m≥2)的视图的回波数据，并对于k＝0至M-1(M为不小于2的整数；k＝0、1、...、M-1)以RF脉冲的相位中2π·k/M的步差重复进行获取；变换装置，用于基于所述相位在回波数据上进行傅立叶变换；分离装置，用于使用水与油脂之间的相位差分别在傅立叶变换的数据的F(0)项和F(1)项中分离水数据和油脂数据；加法装置，用于获得F(0)项和F(1)项中至少水数据或油脂数据的绝对值之和；以及，图像产生装置，用于基于总和数据产生图像。

在此方面的发明中，用处于SSFP态的对象内的自旋获取多个其中水与油脂之间的相位差为2π/m(m≥2)的视图的回波数据，并且对于k＝0至M-1以RF脉冲的相位中2π·k/M的步差利用获取装置重复进行获取；通过傅立叶变换装置基于相位对回波数据进行傅立叶变换；通过分离装置，使用水与油脂之间相位差在已傅立叶变换的数据的F(0)项和F(1)项中分别将水数据和油脂数据分离；至少F(0)项和F(1)项中的水数据或油脂数据的绝对值之和通过加法装置获得；并且，通过图像产生装置在总和数据的基础上产生图像；于是，可以获得其中水与油脂分离的图像。另外，无论磁场不均匀与否，均获得了无条带假象的图像。

优选，获取装置获取了具有水与油脂之间的相位差达到2π时的时间的1/m1(m1≥2)的回波时间TE的回波数据，使得F(0)项中水与油脂之间的相位差可设置为2π/m1。

优选，获取装置获取了具有脉冲重复时间TR与回波时间TE之差为水与油脂之间的相位差达到2π时的时间的1/m2(m2≥2)的回波数据，使得F(1)项中水与油脂之间的相位差可设置为-2π/m2。

优选，m1＝m2＝4，使得水与油脂之间的相位差可设置为π/2。。

优选，回波时间TE等于脉冲重复时间TR乘以α(α＝m2/(m1+m2))，使得油脂的相位相对于水的相位在F(0)项中超前2π/m1，在F(1)项中滞后2π/m2。

优选，回波时间TE为脉冲重复时间TR的1/2(m1＝m2＝m)，使得油脂的相位相对于水的相位在F(0)项中超前2π/m1，在F(1)项中滞后2π/m2。

优选，分离装置在修正了由于磁场不均匀导致的傅立叶变换数据中的相位误差后，分离水数据与油脂数据，使得可以合适地实现向水和油脂的分离。

优选，分离装置在将傅立叶变换数据的相位乘以m以使水和油脂同相，并修正超过±π范围的部分的回绕后，以乘以1/m的相位分布来修正相位误差，使得可以合适地实现相位误差修正。

优选，加法装置获得F(0)项和F(1)项中的水数据的绝对值之和，使得可以获得水的图像。

优选，加法装置获得F(0)项和F(1)项中的油脂数据的绝对值之和，使得可以获得油脂的图像。

优选，加法装置分别获得F(0)项和F(1)项中的水数据和油脂数据的绝对值之和，并且图像产生装置基于各自的总和数据产生各自的图像，使得可以获得水和油脂的图像。

优选，M＝4，使得可以获得RF脉冲的相位中的四种步差。

优选，变换装置从F(0)项至F(1)项进行傅立叶变换，使得可以减少用于变换的时间。

优选，设备还包括修正装置，用于修正梯度回波与自旋回波之间的相位偏移和时间偏移，使得可以适当地实现SSFP状态下的成像。

优选，修正装置通过从在由冲击复位自旋回波的相位时梯度回波的相位和回波时间、以及在由冲击复位梯度回波的相位时自旋回波的相位和回波时间中，发现相位偏移和时间偏移，来修正相位偏移和时间偏移，使得可以适当地实现修正。

优选，修正装置通过RF脉冲的相位修正相位偏移，并通过梯度磁场修正时间偏移，使得可以适当地实现修正。

因此，本发明提供了一种磁共振成像设备，用于获取SSFP状态下无条带假象的图像。另外，提供了一种磁共振成像设备，用于在SSFP状态下分别对水和油脂进行成像。

本发明的其它目的和优点将通过以下对于在附图中示出的实施例的描述而清晰易懂。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施例的设备的结构图；

图2为根据本发明的另一实施例的设备的结构图；

图3示出了由根据本发明的一个实施例的设备执行的示范脉冲序列；

图4示出了k空间；

图5为以矢量示出数据的图表；

图6为以矢量示出数据的图表；

图7示出了水/油分离的概念；

图8示出了用于测量FID的脉冲序列；

图9示出了用于测量SE/STE的脉冲序列；

图10示出了用于修正FID与SE/STE之差的信号；

图11为根据本发明的一个实施例的设备的功能方框图；

图12为根据本发明的另一实施例的设备的功能方框图；

图13为根据本发明的另一实施例的设备的功能方框图；以及

图14为根据本发明的另一实施例的设备的功能方框图。

具体实施方式

下面将参照附图详细介绍本发明的实施例。图1示出了作为本发明实施例的磁共振成像设备的方框图。该设备的构造表示了根据本发明的设备的实施例。

如图1所示，本设备具有磁铁***100。磁铁***100具有主磁场线圈部分102、梯度线圈部分106、以及射频线圈部分108。这些线圈部分具有一般圆筒形状，并且同心地设置。将被成像的对象1支撑在支架500上，并由载运装置(未示出)载入和载出磁铁***100的一般圆筒形状的内部空间(孔)。

主磁场线圈部分102在磁铁***100的内部空间中产生静磁场。静磁场的方向一般平行于对象1体轴的方向。即，产生了一般称为水平磁场的磁场。主磁场线圈部分102使用例如超导线圈制成。然而，主磁场线圈部分102不限于超导线圈，而是可以使用普通的导体线圈等制成。

梯度线圈部分106产生三个梯度磁场，三个梯度磁场用于沿着三个相互垂直的轴(即切片轴(slice axis)、相位轴(phase axis)和频率轴(frequencyaxis))的方向为静磁场强度引入梯度。

当静磁场空间中相互垂直的坐标轴表示为X、Y和Z时，这些轴中的任何一个都可以是切片轴。在此情况下，余下的两个轴中的一个为相位轴，另一个为频率轴。另外，切片、相位和频率轴可以相对于X、Y和Z轴给定任意的倾斜，同时保持它们相互垂直。在本设备中，对象1的体轴方向定义为Z轴方向。

沿切片轴方向的梯度磁场有时称作切片梯度磁场。沿相位轴方向的梯度磁场有时称作相位编码梯度磁场。沿频率轴方向的梯度磁场有时称作读出梯度磁场。读出梯度磁场与频率编码梯度磁场同义。为了能够产生这些梯度磁场，梯度线圈部分106具有三个梯度线圈(未示出)。下面，梯度磁场有时被简称作梯度。

RF线圈部分108在静磁场空间中产生用于激发对象1内的自旋的射频磁场。以下，射频磁场的产生有时称作RF激励信号的传送。另外，RF激励信号有时将被称作RF脉冲。由RF线圈部分108接收由受激自旋产生的电磁波(即，磁共振信号)。

磁共振信号在频率域中(即傅立叶空间中)。由于通过沿相位轴和频率轴方向的梯度沿两个轴对磁共振信号编码，因此作为二维傅立叶空间中的信号获得磁共振信号。相位编码梯度和读出梯度用于确定在二维傅立叶空间中采样信号的位置。以下，二维傅立叶空间有时将被称作k空间。

梯度线圈部分106与梯度驱动部分130相连接。梯度驱动部分130为梯度线圈部分106提供驱动信号，以产生梯度磁场。梯度驱动部分130具有与梯度线圈部分106中的三个梯度线圈相对应的三个驱动电路(未示出)。

RF线圈部分108与RF驱动部分140相连接。RF驱动部分140为RF线圈部分108提供驱动信号，以传送RF脉冲，从而激发对象1中的自旋。

RF线圈部分108与数据收集部分150相连接。数据收集部分150收集了由RF线圈部分108接收的作为数字数据的信号。

梯度驱动部分130、RF驱动部分140和数据收集部分150与序列控制部分160相连接。序列控制部分160控制梯度驱动部分130、RF驱动部分140和数据收集部分150，以执行磁共振信号的收集。

例如，序列控制部分160使用计算机组成。序列控制部分160具有存储器(未示出)。存储器存储了用于序列控制部分160的程序和几种数据。序列控制部分160的功能通过计算机执行存储在存储器中的程序而实现。

数据收集部分150的输出连接至数据处理部分170。由数据收集部分150收集的数据输入至数据处理部分170。例如，数据处理部分170使用计算机构成。数据处理部分170具有存储器(未示出)。存储器存储了用于数据处理部分170的程序和几种数据。

数据处理部分170连接至序列控制部分160。数据处理部分170在序列控制部分160之上，并控制着它。本设备的功能通过数据处理部分170执行存储在存储器中的程序而实现。

数据处理部分170将由数据收集部分150收集的数据存储到存储器中。在存储器中建立了数据空间。数据空间与k空间相对应。数据处理部分170在k空间内对数据进行二维逆傅立叶变换，从而重建图像。

数据处理部分170与显示部分180和操作部分190相连接。显示部分180包括图像显示器等。操作部分190包括设置有定点设备的键盘等。

显示部分180显示了从数据处理部分170输出的重建图像，以及几种信息。操作部分190由使用者操作，且操作部分190向数据处理部分170输入几条指令、信息等。使用者通过显示部分180和操作部分190交互式地操作本设备。

图2示出了作为本发明一个实施例的另一种类型的磁共振成像设备的结构图。该设备的构造表示了根据本发明的设备的实施例。

本设备具有与图1设备不同类型的磁铁***100’。由于除磁铁***100’外，该设备具有与图1所示设备类似的构造，因此类似的部分将用类似的附图标记表示，并且其说明将被省略。

磁铁***100’具有主磁场磁铁部分102’、梯度线圈部分106’、以及射频线圈部分108’。主磁场磁铁部分102’和线圈部分每一个都由一对跨越空间彼此面对的部件构成。这些部分具有一般的盘状形状，并且设置为具有共同的中心轴。对象1支撑在支架500上，并由载运装置(未示出)载入和载出磁铁***100’的内部空间(孔)。

主磁场磁铁部分102’在磁铁***100’的内部空间中产生静磁场。静磁场的方向一般与对象1体轴的方向正交。即，产生了一般称为垂直磁场的磁场。主磁场磁铁部分102’使用例如永磁铁制成。然而，主磁场磁铁部分102’不限于永磁铁，而是可以使用超导或普通导电电磁铁等制成。

梯度线圈部分106’产生三个梯度磁场，三个梯度磁场用于沿着三个相互垂直轴(即切片轴(slice axis)、相位轴(phase axis)和频率轴(frequency axis))的方向为静磁场强度引入梯度。

当静磁场空间中相互垂直的坐标轴表示为X、Y和Z时，这些轴中的任何一个都可以是切片轴。在此情况下，余下的两个轴中的一个为相位轴，另一个为频率轴。另外，切片、相位和频率轴可以相对于X、Y和Z轴给定任意的倾斜，同时保持它们相互垂直。在本设备中，对象1的体轴方向再次定义为Z轴方向。

沿切片轴方向的梯度磁场有时称作切片梯度磁场。沿相位轴方向的梯度磁场有时称作相位编码梯度磁场。沿频率轴方向的梯度磁场有时称作读出梯度磁场。读出梯度磁场与频率编码梯度磁场同义。为了能够产生这些梯度磁场，梯度线圈部分106’具有三个梯度线圈(未示出)。

RF线圈部分108’向静磁场空间传送了用于激发对象1内的自旋的RF脉冲。由RF线圈部分108’接收由受激自旋产生的电磁波(即，磁共振信号)。将由RF线圈部分108’接收的信号输入至数据收集部分150。

图3示出了用于在SSFP中进行扫描的脉冲序列。该脉冲序列由左至右行进。图3中，(1)示出了RF脉冲的脉冲序列。(2)至(4)示出了梯度磁场的脉冲序列。(2)为切片梯度，(3)为频率编码梯度，而(4)为相位编码梯度。在固定的磁场强度下施加不变的静磁场。

如图所示，α°脉冲引起自旋激发。自旋激发是切片梯度Gslice下的选择激发。自旋激发以TR的周期重复。周期TR也称作脉冲重复时间。以下，脉冲重复时间有时简称为TR。1TR对应于一个视图(view)。

通过在1TR期间施加的频率编码梯度Gfreq读取回波。回波由其中心信号表示。从α°脉冲中心至回波中心的时期为回波时间TE。以下，回波时间有时将简称为TE。

通常，频率编码梯度Gfreq设计为使得TE＝TR/2成立。当要分别对水和油脂进行成像时，TE进一步设置为水与油脂之间的相位差达到2π时的时间的1/m。这通过设置TR来实现。例如，m的值为4。在此情况下，水与油脂之间的相位差是π/2。然而，m不限于4。

在1TR期间紧接着自旋激发后并紧接着下一自旋激发之前施加相位编码梯度Gphase。这两个相位编码梯度Gphase具有彼此对称的幅度和极性。于是，在先的相位编码梯度Gphase卷起(wind up)相位编码，而后面的相位编码梯度Gphase倒回(rewind)相位编码。相位编码的量对于每个1TR是变化的。

通过利用相位编码和频率编码读出回波，采样k空间中的数据。图4示出了k空间的概念图。如图所示，k空间的水平轴kx为频率轴，垂直轴ky为相位轴。

图4中，多个横向延伸的矩形中的每一个表示相位轴上的数据采样位置。每个矩形中示出的数字表示相位编码的量。相位编码的量由π/N归一化。N为沿相位轴方向的采样点的数量。沿轴方向的采样点的数量也称作视图数。

相位编码的量在相位轴ky的中心为零。相位编码的量从中心向两端增大。增大的极性彼此相反。采样间隔(即，相位编码的量之间的步差)为π/N。

在本设备中，以每1TR变化2π·k/M的α°脉冲的相位进行该数据收集。2π·k/M表示每1TR中α°脉冲的相位的步差。M为不小于2的整数。另外，k＝0，1，......，M-1。

当k＝0时，步差为零。因此，α°脉冲的相位中没有产生变化，并且每次在相同的相位下进行自旋激发。在此激发下，收集了一组k空间的数据。这组中的数据以下将表示为f(0)。

当k＝1时，步差为2π/M。因此，在α°脉冲的相位每个1TR变化2π/M的情况下进行自旋激发。在此激发下，收集了另一组k空间的数据。这组中的数据以下将表示为f(1)。

当k＝2时，步差为4π/M。因此，在α°脉冲的相位每个1TR变化4π/M的情况下进行自旋激发。在此激发下，收集了另一组k空间的数据。这组中的数据以下将表示为f(2)。

其后，按此方式收集k空间的多组数据，直至k到达k＝M-1。于是，收集了M组数据f(0)、f(1)、f(2)......f(M-1)。以下，该数据收集将称作相位循环过程。

在相位循环过程中，每组数据表示为f(k)。例如，若M等于4，则收集了4组数据f(0)、f(1)、f(2)和f(3)。然而，M不限于4。

通过相位循环过程获取的数据f(k)由下面的等式给出：

[等式1]

$f\left(k\right)=\frac{A(1-E_2\mathrm{expi\ξ})}{B(1-E_2\cos \mathrm{\ξ})-C(E_2-\cos \mathrm{\ξ})}{E}_3\exp \left(i\frac{{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{chem}}+\mathrm{\θ}}{2}\right)---\left(1\right)$

            ξ＝φ-θ-θ_chem

            A＝M₀(1-E₁)sinα

            B＝1-E₁cosα

            C＝E₂(E₁-cosα)

            E₁＝exp(-TR/T₁)

            E₂＝exp(-TR/T₂)

            E₃＝exp(-TR/2/T₂ ^*)

            φ＝2πk/M

其中，ξ表示自旋的相位。ξ包括α°脉冲的相位φ、由于磁场不均导致的相位误差θ、磁化系数等、以及由于化学位移导致的相位θchem。M₀表示初始磁化强度。

假定E1≈1，等式(1)分母中的cosξ(-BE2+C＝E2(1+cosα)(E1-1))的系数约等于零，因此，等式(1)可以简化为：

[等式2]

$f\left(k\right)=\mathrm{cons}\tan t(1-E_2\mathrm{expi\ξ})\exp (i+\frac{{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{chem}}+\mathrm{\θ}}{2})---\left(2\right)$

在产生图像中，对M组数据进行傅立叶变换。基于相位差2π·k/M进行傅立叶变换。具体地，

[等式3]

$F\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}f\left(k\right)\exp (-i\frac{2\mathrm{\π}}{M}n\·k)---\left(3\right)$

通过根据等式(3)的傅立叶变换，获得了对应于n＝0、1、2、3......的f(0)、f(1)、f(2)、f(3)......

图5示出了由矢量表示的f(k)以及其傅立叶变换F(n)。图5中，以M＝4为示例。因此，k＝0、1、2、3。对于n，示出了0至3。为简化，此处假定θ＝0。

实心矢量表示等式(2)的常数项(常数×exp(i(0chem+θ)/2))，而空心矢量表示exp iξ项(常数×(E2 exp iξ)×exp(i(θchem+θ)/2))。应注意，此处f(k)假定为水数据。

如图所示，f(0)至f(3)中的常数项为都具有相同相位的矢量。另一方面，exp iξ项对于f(0)至f(3)是不同的。具体的，对于f(0)项，该项的相位与常数项相反；对于f(1)项，相位为-π/2；对于f(2)项，相位相同；而对于f(3)项，相位为π/2。

通过对该f(0)至f(3)进行傅立叶变换，获得具有与正常的梯度回波(GRE)信号数据相同相位的数据作为F(0)项。矢量的相位为零。另外，获得具有与正常的反GRE信号数据相同相位的数据作为F(1)项。矢量的相位为π。该F(0)和F(1)项具有相当的未受相位误差θ影响的性质。

在向其加上多次相位误差θ后，从F(2)项起的高阶项是对应于类加的GRE和反向的GRE信号的数据，并且因此，高阶项具有很受相位误差θ影响的性质。

于是，在本设备中，只累加了F(0)和F(1)的绝对值。由于F(0)和F(1)项具有相当的未受相位误差θ影响的性质，累加的绝对值几乎不受相位误差θ的影响。

通过上述过程，可获得几乎未受相位误差θ影响的数据。通过对该数据进行二维逆傅立叶变换，重建了断层分析图像。由于相位误差θ对数据的影响轻微，因此无论磁场不均匀与否，图像不包括条带假象。

可仅使用F(0)和F(1)项中的一个进行图像重建。然而，优选采用其绝对值之和，因为增强了信号强度。

可通过对f(0)至f(3)的每一个进行二维逆傅立叶变换，然后进行如上所述的傅立叶变换，并累加其F(0)和F(1)项的绝对值来获得相同的结果。另外，易知可仅产生F(0)和F(1)项的图像。

另外，可从F(0)项至F(1)项进行傅立叶变换，因为从F(2)起的高阶项不采用。这样可以明显降低计算时间。

图6示出了当水和油脂一同用矢量表示时，f(0)至f(3)以及其傅立叶变换F(0)和F(1)。从F(2)起的项从图中略去。此处，θchem＝π/2。这对应于M＝8。注意，θchem/2＝2π/m。

如图所示，对于水，矢量与图5中所示的矢量相同。对于油脂，f(0)至f(3)中的常数项为所有都具有相同相位的矢量。然而，由于化学位移，它们相对于水具有相位差。

对于f(0)至f(3)的每一个exp iξ项是不同的。具体地说，其相对于常数项，对于f(0)，相位为π/2；对于f(1)项，相位相反；对于f(2)，相位为-π/2；而对于f(3)，相位相同。

通过对该f(0)至f(3)进行傅立叶变换，F(0)项变为具有相对于F(0)中水的相位提前θchem/2的相位的矢量。另外，F(1)项变为具有相对于F(1)中水的相位滞后θchem/2的相位的矢量。该油脂的F(0)和F(1)也具有相当的未受相位误差θ影响的性质。

因此，对于F(0)，用水与油脂之间的相位差+θchem/2将水和油脂分开。另外，对于F(1)，用水与油脂之间的相位差-θchem/2将其分开。

在日本专利待审查公开第2001-414中介绍了用于使用相位差使水与油脂分开的技术，这为本领域所公知。该技术有时称作单独积分油脂水成像(SQFWI，single quadrature fat water imaging)。

在SQFWI中，在用m乘以回波的相位以使水和油脂同相并且修正了超出±π范围以外的部分的绕回以后，通过乘以1/m的相位分布来修正回波数据中的相位误差，而后基于水与油脂之间的相位差使水和油脂分开，从而实现了精确的水和油脂的分离。

图7示出了通过SQFWI从傅立叶变换到水/油脂分离的数据处理的概念图。图7示出了具有外同心圆的水和内同心圆的油脂的视图的情况。

如图所示，f(0)为仅有油脂而几乎无水的数据。然而，油脂数据具有降低的信号强度。这由阴影线表现。发生这一现象的原因在于水和油脂的矢量为如图6中所示。

f(1)为仅有水而几乎无油脂的数据。然而，水数据具有降低的信号强度。这由阴影线表现。发生这一现象的原因在于水和油脂的矢量为如图6中所示。

f(2)为包括水和油脂的数据。然而，油脂数据具有降低的信号强度。这由阴影线表现。发生这一现象的原因在于水和油脂的矢量为如图6中所示。

f(3)为包括水和油脂的数据。然而，水数据具有降低的信号强度。这由阴影线表现。发生这一现象的原因在于水和油脂的矢量为如图6中所示。

通过对f(0)至f(3)进行傅立叶变换得到的F(0)和F(1)包括原始信号强度下的水和油脂的数据。然而，油脂与水的相对相位对于F(0)为+θchem/2，而对于F(1)为-θchem/2。

通过使用SQFWI在F(0)和F(1)中分离水和油脂，分别获得了水数据和油脂数据。然后，由F(0)和F(1)中水数据的绝对值之和获得具有高信号强度的水数据。另外，由F(0)和F(1)中油脂数据的绝对值之和获得具有高信号强度的油脂数据。

显然，可以仅从F(0)和F(1)中的一个获得水数据和油脂数据。另外，不必同时获得水数据和油脂数据两者，可仅获得水和油脂中的一个。

回波时间TE可以是TR乘以α(α＝m2/(m1+m2))，而不是前面所述的TR/2。在此情况下，回波信号f(k)通过以下等式给出：

[等式4]

$f\left(k\right)=\frac{A(1-E_2\mathrm{expi\ξ})}{B(1-E_2\cos \mathrm{\ξ})-C\left(E_2\cos \mathrm{\ξ}\right)}\exp (\mathrm{aTR}/T_2^{*})\×\exp (\mathrm{ia}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{chem}}+\mathrm{\θ})---\left(4\right)$

当对由等式(4)给出的f(k)进行傅立叶变换时，油脂的相位相对于水的相位对于F(0)项超前了θchem×α，而对于F(1)项则滞后了θchem×(1-α)。因此，水和油脂可通过SQFWI使用此相位差分离。

在此情况下，TE和TR必须设置为使得θchem×α＝2π/m1和θchem×(1-α)＝2π/m2。符号m1和m2表示不小于2的整数。

通过将回波时间TE设置为水与油脂之间的相位差达到2π时的时间的1/m1来实现θchem×α＝2π/m1。而通过将脉冲重复时间TR与回波时间TE之差设置为水与油脂之间的相位差达到2π时的时间的1/m2来实现θchem×(1-α)＝2π/m2。

SSPF中的回波包括自由感应衰减(FID，free induction decay)分量和自旋回波(SE)或受激回波(STE)分量。FID分量也称作梯度回波。自旋回波或受激回波分量也简称作自旋回波。

由于磁场的不均匀性对这些分量的影响是对称的，因此由于磁场的不均匀性导致的相位偏移和回波时间偏移经常发生。两种分量之间的相位偏移和时间偏移妨碍了正确回波的获得，并且因此，在成像前在两种分量之间对相位和时间进行匹配。在对相位和时间的匹配中，首先测量对于FID分量的相位偏移和时间偏移以及对于SE/STE分量的相位偏移和时间偏移。

图8示出了用于测量对于FID分量的相位偏移和时间偏移的脉冲序列。该脉冲序列与具有替代相位编码梯度而施加至相位编码轴的冲击梯度(crusher gradient)的SSFP状态中的成像序列相同。

在α°脉冲前即时施加冲击。这实现了对于SE/STE分量的相位复位，从而产生仅包括FID分量的回波。至此，基于回波时间TE’测量此回波中的相位偏移和时间偏移，可获得FID中的相位偏移和时间偏移。

图9示出了用于测量对于SE/STE分量的相位偏移和时间偏移的脉冲序列。该脉冲序列与具有替代相位编码梯度而施加至相位编码轴的冲击梯度的SSFP状态中的成像序列相同。

在α°脉冲后立即施加冲击。这实现了对于FID分量的相位复位，从而产生仅包括SE/STE分量的回波。至此，基于回波时间TE”测量此回波中的相位偏移和时间偏移，可获得SE/STE中的相位偏移和时间偏移。

相位偏移之间和时间偏移之差表示了FID与SE/STE分量之间的相位差和时间差。通过调节梯度磁场来实现分量之间的时间匹配。具体地说，如图10(1)所示，向频率编码梯度Gfreq加入适当的修正脉冲来实现时间匹配。基于时间偏移的方向，修正脉冲的极性可与图10中所示的相反。通过调整α°脉冲的相位来实现时间匹配。

图11示出了本设备的功能方框图。如图所示，本设备包括回波数据获取部分202。回波数据获取部分202通过如前所述的相位循环过程执行SSFP态中回波数据的获取。回波数据获取部分202与包括磁铁***100(100’)、梯度驱动部分130、RF驱动部分140、数据收集部分150和序列控制部分160的部分的功能相对应。回波数据获取部分202为本发明的获取装置的实施例。

将由回波数据获取部分202获取的回波数据f(k)输入至傅立叶变换部分204中。傅立叶变换部分204如前所述地对回波数据f(k)执行傅立叶变换。傅立叶变换部分204对应于数据处理部分170的功能。傅立叶变换部分204为本发明变换装置的实施例。

将来自傅立叶变换部分204的输出数据F(n)输入至绝对值加法部分208。绝对值加法部分208对F(0)和F(1)执行绝对值相加。绝对值加法部分208对应于数据处理部分170的功能。绝对值加法部分208为本发明的加法装置的实施例。

将来自绝对值加法部分208的输出数据输入至图像产生部分210。图像产生部分210基于输入数据产生图像。图像产生部分210对应于数据处理部分170的功能。图像产生部分210为本发明图像产生装置的实施例。

图12示出了本发明的另一原理图。图12中，类似于图11中示出的部分由类似的附图标记表示，并且略去其说明。如图所示，本设备包括修正部分212。修正部分212执行梯度回波(FID)与自旋回波(SE/STE)之间如前所述的相位匹配和时间匹配。

修正部分212对应于包括磁铁***100(100’)、梯度驱动部分130、RF驱动部分140、数据收集部分150、序列控制部分160和数据处理部分170的部分的功能。修正部分212为本发明的修正装置的实施例。

图13示出了本设备的又一功能方框图。图13中，类似于图11中示出的部分由类似的附图标记表示，并且略去其说明。如图所示，本设备包括水/油脂分离部分206。水/油脂分离部分206对数据F(0)和F(1)分别通过SQFWI执行水/油脂的分离，如前所述。水/油脂分离部分206对应于数据处理部分170的功能。水/油脂分离部分206为本发明的分离装置的实施例。

将分离的水数据和油脂数据输入至绝对值加法部分208’。绝对值加法部分208分别对F(0)和F(1)项的水和油脂执行绝对值相加。绝对值加法部分208’对应于数据处理部分170的功能。绝对值加法部分208’为本发明的加法装置的实施例。

将来自绝对值加法部分208的输出数据输入至图像产生部分210’。图像产生部分210’基于输入的数据产生水图像和油脂图像。可仅产生水和油脂图像中的一个。图像产生部分210’对应于数据处理部分170的功能。图像产生部分210’为本发明图像产生装置的实施例。

图14示出了本发明的另一功能方框图。图14中，类似于图11中示出的部分由类似的附图标记表示，并且略去其说明。如图所示，本设备包括修正部分212。修正部分212如前所述地执行梯度回波(FID)与自旋回波(SE/STE)之间的相位匹配。

修正部分212对应于包括磁铁***100(100’)、梯度驱动部分130、RF驱动部分140、数据收集部分150、序列控制部分160和数据处理部分170的部分的功能。修正部分212为本发明的修正装置的实施例。

虽然已参照以上的优选实施例描述了本发明，与本发明相关的领域的普通技术人员可在不脱离本发明的技术范围的情况下，对这些实施例进行各种变化与替代。因此，本发明的技术范围不仅包括前述的那些实施例，还包括所有落入所附权利要求范围内的内容。

在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可构造多个相差很大的实施例。应该理解，本发明不限于具体在说明书中描述的实施例，除非是如所附权利要求所限定的。

Claims (16)

1.一种磁共振成像设备，包括：

获取装置，用于用处于SSFP态的对象内的自旋获取多个视图的回波数据，并对于k＝0至M-1(M为不小于2的整数；k＝0、1、...、M-1)以RF脉冲的相位中2π·k/M的步差重复进行获取；

变换装置，用于基于所述相位对回波数据进行傅立叶变换；

加法装置，用于获得已傅立叶变换的数据的F(0)项和F(1)项的绝对值之和；以及

图像产生装置，用于基于总和数据产生图像。

2.一种磁共振成像设备，包括：

获取装置，用于用处于SSFP态的对象内的自旋获取多个其中水与油脂之间的相位差为2π/m(m≥2)的视图的回波数据，并对于k＝0至M-1(M为不小于2的整数；k＝0、1、...、M-1)以RF脉冲的相位中2π·k/M的步差重复进行获取；

变换装置，用于基于所述相位对回波数据进行傅立叶变换；

分离装置，用于使用水与油脂之间的相位差分别在已傅立叶变换的数据的F(0)项和F(1)项中分离水数据和油脂数据；

加法装置，用于获得F(0)项和F(1)项中至少水数据或油脂数据的绝对值之和；以及

图像产生装置，用于基于总和数据产生图像。

3.如权利要求2所述的磁共振成像设备，其中

所述获取装置获取具有水与油脂之间的相位差达到2π时的时间的1/m1(m1≥2)的回波时间TE的回波数据，并且获取了具有脉冲重复时间TR与回波时间TE之差为水与油脂之间的相位差达到2π时的时间的1/m2(m2≥2)的回波数据。

4.如权利要求3所述的磁共振成像设备，其中

m1＝m2＝4。

5.如权利要求3所述的磁共振成像设备，其中

回波时间TE等于脉冲重复时间TR乘以α(α＝m2/(m1+m2))。

6.如权利要求3所述的磁共振成像设备，其中

回波时间TE为脉冲重复时间TR的1/2(m1＝m2)。

7.如权利要求2所述的磁共振成像设备，其中

所述分离装置在修正了由于磁场不均匀导致的已傅立叶变换的数据中的相位误差后，分离水数据与油脂数据。

8.如权利要求7所述的磁共振成像设备，其中

所述分离装置通过在将已傅立叶变换的数据的相位乘以m以使水和油脂同相，并修正超过±π范围的部分的绕回后，以乘以1/m的相位分布来修正相位误差。

9.如权利要求2所述的磁共振成像设备，其中

所述加法装置获得F(0)项和F(1)项中的水数据的绝对值之和。

10.如权利要求2所述的磁共振成像设备，其中

所述加法装置获得F(0)项和F(1)项中的油脂数据的绝对值之和。

11.如权利要求2所述的磁共振成像设备，其中

所述加法装置分别获得F(0)项和F(1)项中的水数据和油脂数据的绝对值之和；以及

所述图像产生装置基于各自的总和数据产生各自的图像。

12.如权利要求1所述的磁共振成像设备，其中

M＝4。

13.如权利要求1或2所述的磁共振成像设备，其中

所述变换装置从F(0)项至F(1)项进行傅立叶变换。

14.如权利要求1或2所述的磁共振成像设备，还包括：

修正装置，用于修正梯度回波与自旋回波之间的相位偏移和时间偏移。

15.如权利要求14所述的磁共振成像设备，其中

所述修正装置从通过在由冲击复位自旋回波的相位时梯度回波的相位和回波时间、以及在由冲击复位梯度回波的相位时自旋回波的相位和回波时间中，发现相位偏移和时间偏移，来修正相位偏移和时间偏移。

16.如权利要求15所述的磁共振成像设备，其中

所述修正装置由RF脉冲的相位修正相位偏移，并由梯度磁场修正时间偏移。

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