阅读说明：本技术 用于获取磁共振成像数据的方法和磁共振成像系统 (Method for acquiring magnetic resonance imaging data and magnetic resonance imaging system ) 是由 曹楠 赖永传 路鹏飞 于 2019-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明的实施例提供一种磁共振成像系统以及一种用于获取磁共振成像数据的方法。该方法包括：在成像序列的任一重复时间开始前,施加脂肪抑制脉冲；在所述重复时间内执行多次回波,其中在所述多次回波中的每次回波期间获取水和脂肪同相位时的第一图像数据以及水和脂肪反相位时的第二图像数据；以及,根据所述第一图像数据和第二图像数据获取脂肪抑制图像数据。(Embodiments of the invention provide a magnetic resonance imaging system and a method for acquiring magnetic resonance imaging data. The method comprises the following steps: applying a fat suppression pulse prior to the start of any repetition time of the imaging sequence; performing multiple echoes over the repetition time, wherein first image data is acquired during each echo of the multiple echoes when water and fat are in phase and second image data is acquired when water and fat are in anti-phase; and acquiring fat-suppressed image data from the first image data and the second image data.)

用于获取磁共振成像数据的方法和磁共振成像系统

技术领域

本发明公开的实施例涉及医学成像技术，更具体地涉及一种用于获取磁共振成像数据的方法和磁共振成像系统。

背景技术

磁共振成像(MRI)作为一种医学成像模态，可以在不使用X射线或其他电离辐射的情况下获得人体的图像。MRI利用具有强磁场的磁体来产生静磁场B0。当将人体的待成像部位定位于静磁场B0中时，与人体组织中的氢原子核相关联的核自旋产生极化，从而待成像部位的组织在宏观上产生纵向磁化矢量。当施加与静磁场B0的方向相交的射频场B1后，质子旋转的方向发生改变，从而待成像部位的组织在宏观上产生横向磁化矢量。移除射频场B1后，横向磁化矢量以螺旋状进行衰减直至恢复为零，衰减的过程中产生自由感应衰减信号，该自由感应衰减信号能够作为磁共振信号被采集，并基于采集的该信号可以重建待成像部位的组织图像。

人体组织中的水和脂肪中质子的进动频率存在差异，在进行磁共振成像时，会产生化学位移伪影，为了去除化学位移伪影或者其它由于脂肪组织引起的伪影，或者为了满足一些特定的临床诊断需求，现有技术提出了多种脂肪抑制方法，但是仍然难以获得理想的水组织图像，特别是在静磁场B0或射频场B1不够均匀的情形下。

尽管现有技术提出一种改进的脂肪抑制方法，即在成像序列的一个重复时间期间，获取水和脂肪组织同相位时的图像数据，并在成像序列的另一个重复时间期间，获取水和脂肪组反相位时的图像数据，然后通过图像处理算法得到纯水的图像数据。这种方法虽然能够获取图像质量更好的水组织图像，然而由于需要两个重复时间才能获得需要的图像，使得扫描时间较长，不利于节省流程。

因此，需要提供一种新的获取磁共振成像数据的方法，能够利用较短的扫描时间获取图像，并且有效去除图像中由于化学位移产生的各种伪影。

发明内容

本发明的一个实施例提供一种用于获取磁共振成像数据的方法，包括：在成像序列的任一重复时间开始前，施加脂肪抑制脉冲；在所述重复时间内执行多次回波，其中在所述多次回波中的每次回波期间获取水和脂肪同相位时的第一图像数据以及水和脂肪反相位时的第二图像数据；以及，根据所述第一图像数据和第二图像数据获取脂肪抑制图像数据。

本发明的一个实施例提供一种磁共振成像系统，包括：扫描仪，所述扫描仪用于获取成像对象的数据；控制器单元，所述控制器单元耦合至所述扫描仪，并用于控制所述扫描仪执行成像序列，其中：在成像序列的任一重复时间开始前，施加脂肪抑制脉冲；在所述重复时间内执行多次回波，其中在所述多次回波中的每次回波期间获取水和脂肪同相位时的第一图像数据以及水和脂肪反相位时的第二图像数据；以及，数据处理单元，其用于根据所述第一图像数据和第二图像数据获取脂肪抑制图像数据。

应理解，提供上文的简要描述是为了以简化的形式介绍在

具体实施方式

中进一步描述的一些概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由详细描述之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决在上文中或在本公开的任一区段中所提及的任何缺点的实现。

附图说明

参考所附附图，通过阅读下列非限制性实施例的描述，本发明将被更好地理解，其中：

图1是根据一种实施例的磁共振成像系统的框图。

图2是根据本发明一种实施例的获取磁共振图像数据的方法的流程图。

图3是对化学位移方向相反的第一图像数据和第二图像进行分析的示意图。

图4是根据本发明实施例的用于图2所示方法的成像序列的一个示例。

图5是出根据本发明的实施例，基于该MRI系统1获取磁共振成像数据的方法的流程图。

图6是利用现有的脂肪抑制技术得到的一组人体组织图像。

图7和图8分别是利用本发明实施例的方法得到的一组人体组织图像。

具体实施方式

以下描述的各种实施例包括由成像系统(诸如，图1中的磁共振成像(MRI)系统)从成像对象(例如，人体)获取数据的方法，通过该方法，使得基于该数据进行图像重建获得的图像具有更好的脂肪抑制效果，例如，减少由于脂肪信号引起的伪影，例如化学位移伪影、化学位移边缘伪影等。

图2示出了根据一种实施例的获取医学图像数据的方法的流程图。如图2所示，该方法包括步骤S21、S22和步骤S23。

步骤S21中，在成像序列的任一重复时间开始前，施加脂肪抑制脉冲。

本领域技术人员可以理解，上述成像序列是指在执行MRI时应用的具有特定幅度、宽度、方向和时序的脉冲的组合，这些脉冲可以包括例如射频脉冲和梯度脉冲。该射频脉冲可以包括，例如用于激发人体内质子发生共振的射频激发脉冲，该梯度脉冲可以包括，例如切片选择梯度脉冲、相位编码梯度脉冲、频率编码梯度脉冲等。在一种实施例中，上述的重复时间是指成像序列的相邻两个射频激发脉冲的时间间隔。

在步骤S22中，在该重复时间内执行多次回波，其中在上述多次回波中的每次回波期间获取水和脂肪同相位时的第一图像数据以及水和脂肪反相位时的第二图像数据。

在步骤S23中，根据上述第一图像数据和第二图像数据获取脂肪抑制图像数据。

本发明的实施例中，在重复时间之前即施加了脂肪抑制脉冲，使得在重复时间期间脂肪组织信号被抑制或强度被降低从而不产生或产生较弱的脂肪组织的磁共振信号，并且进一步通过在同一重复时间内既获取水和脂肪同相位时的第一图像数据又获得反相位时的第二图像数据，使得能够在较短的时间内实现对两种数据的采集，并且能够根据该两种数据获得抑制了其中一种组织的图像数据，在不增加扫描时间的同时达到较好的伪影去除效果。

在一个实施例中，在每次回波期间，在水和脂肪同相位时施加第一梯度读取脉冲以获取该第一图像数据，并在水和脂肪反相位时施加第二梯度读取脉冲以获取该第二图像数据。上述的梯度读取脉冲即频率编码梯度脉冲，响应该脉冲以能够采集带有位置信息的磁共振信号。

进一步，在每次回波期间获取的第一图像数据和第二图像数据中的化学位移方向相反。通过这种方式，使得能够进一步去除化学位移边缘伪影。由于水和脂肪组织的化学位移导致图像中的脂肪组织向一侧偏移，使得在同一重复时间获取两种图像数据时，造成图像中成像部位的边缘部分一侧为亮信号另一侧为暗信号。以图3进行举例来说，通过使得化学位移方向反转，使得在每侧边缘都有水信号和脂肪信号(例如数据左侧为(W+F)/2而非(F+F)/2，数据右侧为(W-F)/2而非(W-W)/2)，降低了边缘的亮度差，使得图像更均匀。

例如，可以通过以下公式(1)～(3)得到脂肪抑制图像数据。

I1＝F1+W+F+W2 (1)

I2＝W1+W-F-F2 (2)

I3＝(I1+I2)/2＝(F1+W1)/2+2*W/2+(W2-F2)/2 (3)

其中，I1和I2分别为第一图像数据和第二图像数据，I3为抑制了脂肪组织后的水组织图像数据；W代表图像中间区域处的水组织信号；F代表图像中间区域处的脂肪组织信号；W1、W2分别代表图像两侧(如左侧和右侧)边缘处的水组织信号；F1、F2分别代表图像两侧(如左侧和右侧)边缘处的脂肪组织信号。

又由于重复时间之前施加了脂肪抑制脉冲，使得在脂肪组织信号强度极低的情况下脂肪信号F1和F2极低，此时，I3≈W1/2+W+W2/2，因此可以获得质量更高的图像，其中脂肪抑制效果较佳，有效去除化学位移伪影、化学位移边缘伪影以及其他由于脂肪信号带来的图像问题。

在一个实施例中，可以使第一梯度读取脉冲和第二梯度读取脉冲方向相反，来使第一图像数据和第二图像数据中的化学位移方向相反。

进一步，第一梯度读取脉冲和第二梯度读取脉冲是连续施加的。这样设计能够实现在一个回波周期内，同时获得第一图像数据和第二图像数据，减少扫描时间.

进一步，在每次回波期间施加一次第一梯度读取脉冲并分别在该第一梯度读取脉冲之前和之后分别施加两次第二梯度读取脉冲。通过这种对称的方式，既可以保证读取梯度面积平衡，又可以实现在一个回波周期内，同时获取第一图像和第二图像数据，减少扫描时间。

当在每次回波期间施加两次第二梯度读取脉冲获取的两个第二图像数据时，根据施加该两次第二梯度脉冲时分别得到的两个第二图像数据的平均图像数据以及该第一图像数据获取脂肪抑制图像数据，具体地，在上述公式(1)和(3)中提及的第二图像数据I2是对两组相同梯度读取脉冲下获得的图像数据进行数据平均处理后得到的。

图4是根据本发明实施例的用于上述方法的成像序列的一个示例，其中至少示出了该成像序列的至少一个重复时间的部分序列波形。

如图4所示，该成像序列包括在任一重复时间TR之前施加的脂肪抑制脉冲P41，并且在该重复时间TR内，在施加的射频激发脉冲P42结束之后，依次施加梯度读取脉冲P43、P44和P45，其中梯度读取脉冲P43、P44和P45的幅度、宽度优选地相同，梯度读取脉冲P44的方向与梯度读取脉冲P43和P45的方向相反。其中，梯度读取脉冲P44可以作为上述第一梯度脉冲，在水和脂肪同相位时施加，该梯度读取脉冲PP43和P45可以分别作为上述第二梯度脉冲，在水和脂肪反相位时施加。

该示例的成像序列还可以包含其它脉冲，这些其它脉冲例如可以位于图3中任意两个相邻脉冲之间，例如在射频激发脉冲P41结束之后施加的射频重聚脉冲P46。本发明的示例仅用于说明图3示出的各脉冲之间本身的时序关系，而不限定这些脉冲与其它未示出的脉冲之间的时序关系。

上述示例中，该射频激发脉冲可以为，例如90度射频脉冲，该脂肪抑制脉冲可以为频率选择抑制脉冲、空间预饱和脉冲、反转脂肪抑制脉冲或者绝热脉冲中的一种或多种。

图4仅示出了能够应用于上述方法的成像序列的一种形式，其不用于限制本发明的保护范围。

上述获取磁共振图像数据的方法可以通过例如图1所示的磁共振(MRI)系统1来实现，在其它实施例中，上述MRI系统1仅作为一个示例进行描述，在其它实施例中，该MRI系统1可以具有多种变换形式，只要能够从成像对象采集图像数据即可。

如图1所示，MRI系统1至少包括：扫描仪10、控制器单元20和数据处理单元30。扫描仪10可以用于获取成像对象的数据。控制器单元20耦合至扫描仪11，以用于控制扫描仪10的操作，例如，控制扫描仪10执行上述步骤S21～S22，其中：在成像序列的任一重复时间开始前，施加脂肪抑制脉冲；在该重复时间内执行多次回波，其中在该多次回波中的每次回波期间获取水和脂肪同相位时的第一图像数据以及水和脂肪反相位时的第二图像数据。数据处理单元30可以用于根据该第一图像数据和第二图像数据获取脂肪抑制图像数据。

在一个示例中，扫描仪10可以包括设置在扫描间的部件和设备间的部件，例如，扫描仪10包括主磁体11、RF发射线圈12、射频发生器13、梯度线圈系统17、梯度线圈驱动器18以及RF接收线圈19。

主磁体11通常包括例如环形超导磁体，该环形超导磁体安装在环形的真空容器内。该环形超导磁体限定了环绕对象100的圆柱形的空间。并沿圆柱形空间的Z方向生成恒定的静磁场，如静磁场B0。MRI系统1利用所形成的静磁场B0将静磁脉冲信号发射至放置在成像空间中的对象16，使得对象16体内的质子的进动有序化，产生纵向磁化矢量。

射频发生器13用于产生射频脉冲，射频脉冲可以包括射频激发脉冲，该射频激发脉冲经(例如射频功率放大器(未示出))放大后施加至RF发射线圈12，使得RF发射线圈12向对象16发射正交于静磁场B0的RF磁场B1以激发对象16体内的原子核，纵向磁化矢量转变为横向磁化矢量。

当射频激发脉冲结束后，对象16的横向磁化矢量逐渐恢复为零的过程中产生自由感应衰减信号，即能够被采集的磁共振信号。

射频脉冲还还可以包括具有其它功能的脉冲，例如用于抑制特定组织信号的射频脉冲，更具体地，例如脂肪抑制脉冲，当在施加射频激发脉冲之前施加脂肪抑制脉冲，则施加射频激发脉冲后脂肪组织不被激发，因此采集的磁共振信号不包含脂肪组织信号或者仅包含较小的脂肪组织信号。

射频发生器13可以用于响应控制器单元20发出的成像序列控制信号来产生上述射频激发脉冲或脂肪抑制脉冲。

在一种实施例中，RF发射线圈12可以为体线圈，该体线圈可以连接发射/接收(T/R)开关(未示出)，通过控制该发射/接收开关可以使得体线圈在发射和接收模式进行切换，在该接收模式时，体线圈可以用于接收来自对象16的磁共振信号。

扫描仪10还可以包括梯度线圈系统17和梯度驱动器18，该梯度线圈系统17在成像空间中形成梯度磁场以便为上述磁共振信号提供三维位置信息。该磁共振信号可以由RF接收线圈19或者接收模式下的体线圈所接收，数据处理单元30可以对接收到的磁共振信号进行处理以获得需要的图像或图像数据。

具体地，梯度线圈系统17可以包括三个梯度线圈，三个梯度线圈中的每一个生成倾斜到互相垂直的三个空间轴(例如X轴、Y轴和Z轴)之一中的梯度磁场，并且根据成像条件在切片选择方向、相位编码方向和频率编码方向中的每一个上生成梯度场。更具体地，梯度线圈系统17在对象16的切片选择方向上施加梯度场以便选择切片；并且RF发射线圈12将RF激发脉冲发射至对象16的所选的切片并激发该切片。梯度线圈系统17也在对象16的相位编码方向上施加梯度场，以便对被激发的切片的磁共振信号进行相位编码。梯度线圈系统17随后在对象16的频率编码方向上施加梯度场，以便对被激发的切片的磁共振信号进行频率编码。

梯度线圈驱动器18用于响应控制器单元30发出的序列控制信号为上述三个梯度线圈分别提供合适的功率信号。

扫描仪10还可以包括数据采集单元14，该数据采集单元用于采集由RF表面线圈19或者体线圈接收的磁共振信号，该数据采集单元14可以包括，例如射频前置放大器(未示出)、相位检测器(未示出)以及模拟/数字转化器(未示出)，其中射频前置放大器用于对RF表面线圈19或者体线圈接收的磁共振信号进行放大，相位检测器用于对放大后的磁共振信号进行相位检测，模拟/数字转换器用于将经相位检测的磁共振信号从模拟信号转换为数字信号。

上述数字化的磁共振信号可以经由数据处理单元30进行运算、重建等处理。数据处理单元30可以包括计算机和存储介质，在该存储介质上记录要由计算机执行的预定数据处理的程序。数据处理单元30可以连接至控制器单元20，并且基于从控制器单元20接收到的控制信号来执行数据处理。数据处理单元30也可以连接至数据采集单元14，以接收数据采集单元14输出的磁共振信号以便执行上述数据处理。

控制器单元20可以包括计算机和存储介质，该存储介质用于存储可以由计算机执行的程序，当计算机执行程序时，可以使扫描仪11的多个部件实施对应于上述成像序列的操作。还可以使数据处理单元30执行预定的数据处理。

控制器单元20和数据处理单元30的存储介质可以包括例如ROM、软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、或非易失性存储卡。

MRI系统1还包括用于将对象16放置于其上的工作台40。可以基于来自控制器单元20的控制信号通过移动工作台26将对象16移入或移出成像空间。

MRI系统1还包括连接至控制器单元20的操作控制台50，该操作控制台50可以设置在操作间或者扫描间，控制器单元20用于接收并处理输入至操作控制台50的操作信号，且基于该操作信号来控制例如工作台40、扫描仪10的上述各部件的工作状态。该操作信号可以包括，例如通过手动或自动方式选择的扫描协议、参数等、该扫描协议可以包括上述的成像序列。控制器单元20也基于从操作控制台50接收到的操作信号来控制数据处理单元30以便获得期望的图像。

操作控制台50可以包括用户输入设备，诸如键盘和鼠标，操作者可以通过用户输入设备来向控制器单元20输入操作信号/控制信号。

MRI系统1还可以包括显示单元60，其可以连接操作控制台50以显示操作界面，还可以连接数据处理单元30以显示图像。

图5是出根据本发明的实施例，基于该MRI系统1获取磁共振成像数据的方法的流程图。

在步骤S501中，响应于来自操作控制台50的操作信号，工作台40被移动以便在成像空间中定位成像对象(例如患者)16。

在步骤S502中，控制器单元20接收关于患者信息和成像协议的操作者输入。具体地，操作者可以基于要扫描的解剖结构来选择该协议。成像协议可以包括感兴趣的区域(ROI)、视场(FOV)、需要执行的成像序列等。

在步骤S503中，工作台40被移动以将成像对象16的待扫描部位定位至扫描中心。

在步骤S504中，射频发生器13响应于控制器单元20发出的成像序列中关于射频脉冲的时序、幅度、角度的要求向射频发射线圈12发射脂肪抑制脉冲P41。

在步骤S505中，射频发生器13响应于控制器单元20发出的成像序列中关于射频脉冲的时序、幅度、角度的要求向射频发射线圈12发射射频激发脉冲P42，可以在脂肪抑制脉冲P41结束后马上发射该射频激发脉冲P42。

在步骤S506中，射频发生器13响应于控制器单元20发出的成像序列中关于射频脉冲的时序、幅度、角度的要求向射频发射线圈12发射射频重聚脉冲P46。

在步骤S507中，梯度线圈驱动器18响应于控制器单元20发出的成像序列中关于梯度脉冲的时序、幅度、宽度的要求向梯度线圈系统17发射切片选择梯度脉冲。

在步骤S508中，梯度线圈驱动器18响应于控制器单元20发出的成像序列中关于梯度脉冲的时序、幅度、宽度的要求向梯度线圈系统17发射相位编码梯度脉冲。

在步骤S509中，梯度线圈驱动器18响应于控制器单元20发出的成像序列中关于梯度脉冲的时序、幅度、宽度的要求向梯度线圈系统17发射三个对称的频率编码梯度脉冲(例如梯度读取脉冲P43、P44和P45)。分别响应于该三个对称的频率编码梯度脉冲，通过射频表面线圈19或体线圈接收对象的磁共振信号。

在步骤S510中，数据采集单元14响应控制器单元20发出的数据采集控制信号，对每次回波中接收的上述磁共振信号进行采集和预处理，以分别获取第一图像数据和第二图像数据。

上述步骤S509可以重复多次直至本次重复时间结束，本次重复时间结束后，重复步骤S504～S510以执行成像序列的下一次重复时间。

在步骤S511中，数据处理单元30响应控制器单元20发出的数据处理控制信号，对第一图像数据和第二图像数据进行运算处理和图像重建处理，以获取脂肪抑制图像数据。

在步骤S512中，数据处理单元30响应控制器单元20发出的图像显示信号，将基于上述第一图像数据、第二图像数据或脂肪抑制图像数据进行重建获得的图像通过显示单元60进行显示。

基于以上描述，本发明的实施例能够提供一种改进的磁共振成像系统，其包括：

扫描仪，该扫描仪用于获取成像对象的数据；

控制器单元，其耦合至扫描仪，并用于控制扫描仪执行成像序列，其中：在成像序列的任一重复时间开始前，施加脂肪抑制脉冲；在该重复时间内执行多次回波，其中在该多次回波中的每次回波期间获取水和脂肪同相位时的第一图像数据以及水和脂肪反相位时的第二图像数据；以及，

数据处理单元，其用于根据第一图像数据和第二图像数据获取脂肪抑制图像数据。

进一步地，在每次回波期间获取的第一图像数据和第二图像数据中的化学位移方向相反。

进一步地，在每次回波期间，控制器单元控制扫描仪在水和脂肪同相位时施加第一梯度读取脉冲以获取第一图像数据，并在水和脂肪反相位时施加第二梯度读取脉冲以获取第二图像数据，其中第一梯度读取脉冲和第二梯度读取脉冲方向相反。

进一步地，该第一梯度读取脉冲和第二梯度读取脉冲是连续施加的。

进一步地，该控制器单元控制扫描仪在每次回波期间施加一次第一梯度脉冲并分别在第一梯度脉冲之前和之后分别施加两次第二梯度脉冲。

进一步地，该数据处理单元用于获取两次施加上述第二梯度脉冲时分别得到的两个第二图像数据的平均图像数据，并根据第一图像数据以及该平均图像数据获取脂肪抑制图像数据。

图6是利用现有的脂肪抑制技术得到的一组人体组织图像，其中由于脂肪抑制效果不理想，出现了明显的亮信号伪影区域，造成图像不均匀。

图7和图8分别是利用本发明实施例的方法得到的一组人体组织图像，其中图7中示出在一个重复时间期间既获取水和脂肪同相位时的第一图像数据又获取水和脂肪反相位时的第二图像数据时得到的图像，图8示出进一步在重复时间之前施加脂肪抑制脉冲时获得的图像，对比图6和图7、图8，图7、图8示出的图像中明显地消除了化学位移伪影以及化学位移边缘伪影。对比图7、图8中箭头指示的部分可知，图8中的图像进一步消除了化学位移边缘伪影。

如本文中所使用的，以单数叙述且冠以用词“一”或“一个”的元件或步骤应该被理解为不排除所述元件或步骤的复数，除非此类排除被明确地陈述。此外，参照本发明的“一个实施例”并不旨在被解释为排除同时纳入所叙述的特征的额外实施例的存在。而且，除非明确叙述相反情况，实施例“包含(comprising)”、“包括(including)”、“具有(having)”具有特定性质的元件或多个元件可包括不具有该性质的附加的这样的元件。术语“包括(including)”和“其中(in which)”被用作相应的术语“包含(comprising)”和“其特征在于(wherein)”的简明语言对等词。此外，在所附权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并且不旨在对其对象强加数值要求或特定位置顺序。

此书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，也可以使任何相关技术领域的普通技术人员能够实现本发明，包括制造并使用任何设备或系统以及执行任何涵盖的方法。本发明的专利保护范围由权利要求书限定，并可包括本领域技术人员知道的其他示例。如果它们具有与权利要求书的文字语言没有区别的结构要素，或者它们包括与权利要求书的文字语言无实质区别的等效结构要素，则旨在使该其它示例落在权利要求书的范围内。