相位差图的确定制造技术

本发明专利技术描述了一种用于借助成像磁共振测量来确定检查对象的定义区域的相位差图以产生两种互相不同的化学物质种类的图像数据的方法。首先在两个不同的任意回波时间采集定义区域的第一和第二磁共振回波原始数据，然后基于其重建定义区域的第一和第二图像数据。最后基于第一和第二图像数据，对于定义区域的图像点，在使用两种化学物质种类中的至少一个化学物质种类的信号模型的条件下确定候选相位差值并且由此建立相位差图。此外描述了一种用于确定不同化学物质种类的图像数据的方法、一种用于产生相位差图和必要时用于产生图像数据的图像处理装置以及具有这样的图像处理装置的磁共振设备。

【技术实现步骤摘要】
相位差图的确定
本专利技术涉及一种用于借助成像磁共振测量确定检查对象的定义区域的相位差图的方法，其中从这些相位差图中于是稍后能够产生定义区域的相位校正，用于产生至少两种互相不同的化学物质种类、例如脂肪和水的图像数据。此外本专利技术涉及一种用于确定相位差图和必要时用于产生检查对象的定义区域的两个互相不同的化学物质种类的图像数据的图像处理装置以及具有这样的图像处理装置的磁共振设备。
技术介绍
为了从检查对象的身体内部获得基于磁共振的照片，即利用磁共振断层成像设备产生的图像数据，必须首先将身体或待检查的身体部位暴露于通常称为B0场的、尽可能均匀的静态基本磁场。由此将身体中的核自旋平行于B0场的方向（通常也称为z方向）对齐。此外利用合适的高频天线将高频脉冲（HF脉冲）入射到检查对象中，其频率位于当前磁场中的待激励的核的共振频率、即所谓的拉莫尔频率的范围内。借助该高频脉冲这样激励检查对象中待激励的核（通常是氢核）的自旋，使得其以所谓的“激励翻转角”从其平行于基本磁场B0的平衡位置偏转。核自旋然后首先围绕z方向进动并且又逐渐弛豫，其中所述弛豫取决于受激励的核所处于的分子环境。在弛豫的情况下产生的磁共振信号作为所谓的原始数据借助高频接收天线记录并且基于采集的原始数据最后重建磁共振图像。空间编码借助快速转换的梯度磁场进行，所述梯度磁场在磁共振高频脉冲的发送期间和/或原始数据的采集期间与基本磁场叠加。在原始数据的采集中一般公知的基本问题在于，在身体组织中的激励的核在磁场中不具有统一的共振频率，而是按照其化学环境对于不同的组织类型或物质种类可以是不同的。这通常称为化学位移。在此物质种类（或简称物质）在本专利技术的范围内在以下理解为具有特定的磁共振特性的任何种类的原子核或分子核或者任何类型的预先定义的化学物质。不同的物质种类的典型例子是物质种类脂肪和水。在此物质种类完全可以包含多个成分，所述成分具有（稍微）不同的共振频率，例如当可以如下面还要详细解释的那样通过具有在共振频率方面的多个峰的化学谱模型描述物质种类时。不同的物质种类由此也理解为复杂的化学化合物或混合物，其不同的成分可能具有不同的共振频率，但是综合为一个特征性的谱。在磁共振成像中特别相关的是脂肪组织相对于通常激励的水的化学位移，因为脂肪在许多身体区域中以极大的量呈现。在脂肪组织和水之间的化学位移为大约3.4ppm。目前有不同的方法用于建立对于不同的物质种类的分离的磁共振图像，例如用于产生分离的水图像和脂肪图像。为此的典型方法是所谓的两点迪克松方法。为此利用合适的磁共振序列借助两个不同的回波记录原始数据，例如两个不同的梯度回波或自旋回波，其中这些回波在其回波时间方面不同，从而在一个回波情况下水的相位与脂肪的相位一致，而在第二回波期间水的相位与脂肪的相位相反地对齐。这通过精确地事先相应确定回波时间并且相应地构造磁共振序列是可能的。在信号处理和用于从原始数据重建图像数据的通常的傅里叶变换之后从中获得两个不同种类的磁共振图像数据，即，一个是具有一致相位的图像数据，即所谓的同相图像，并且另一个是具有相反设置的相位的图像数据，即所谓的反相图像。在这两种图像中的信号值可以在忽略组织弛豫的情况下在此如下来描述：在这些等式中在给定的图像点中水分量和脂肪分量通过W(v)及F(v)表示。S0(v)和S1(v)是在各个图像点处的同相图像中和反相图像中的强度值。图像点在此以及在以下在二维图像数据的情况下理解为像素并且在三维图像数据的情况下理解为体素。v在此代表图像点的坐标（即，当x,y和z分别是沿着x轴、y轴和z轴的坐标时，v=(x,y,z)）。按照它们来给出位置坐标的单位例如可以简单地通过在各个方向上图像点的数量来定义。值给出了图像中的相位，所述相位根据场不均匀性和根据可能在信号和接收链中出现的静态的相位误差得到。相位旋转或相位表示主要由于场不均匀性导致的、在同相和反相回波之间得到的另一个相位误差。目前存在不同算法，用于从同相图像和反相图像中在使用等式（1）和（2）的条件下产生水图像W和脂肪图像F。由于可能的场不均匀性、梯度延迟、涡流等，对于两点迪克松方法来说非常重要的是，对于每个图像点确定在两个回波时间之间的全局相位旋转并且然后在重建中考虑其。通常此外假定，相位旋转的变化在空间上是弱的，即，在相邻的图像点之间的变化例如小于180°。该两点迪克松方法的一个大的缺陷是限制于完全精确定义的回波时间。这一点极大降低了在开发合适的磁共振序列时的自由度。于是不再可能将回波时间匹配到另外的条件，以便例如开发特别快速的磁共振序列，用于实现最佳的信噪比。在HolgerEggers等人的文章“Dual-EchoDixonImagingwithFlexibleChoiceofEchoTimes”，MagneticResonanceinMedicine65,96至107页,2011中描述了一种方法，在该方法中可以更灵活地旋转回波时间。但是在此一如既往地从脂肪的相对简单的模型出发，其中假定，脂肪精确地具有共振频率线。但是事实上是，脂肪以及其他物质种类具有多个彼此紧挨的共振频率，即，实际上必须通过多峰谱模型描述。在EP2431760A1中由此Eggers描述一种方法，在该方法中，可以对于脂肪使用这样的多峰谱模型，但是由此总的数学上的描述与公知的经典方法相比复杂得多。为了最终获得水图像或脂肪图像，由此在EP2431760A1中建议，首先识别所有这样的体素，对于这些体素存在唯一的数学解，并且然后求解其他体素的不唯一性。在此于是援用直接相邻的、所识别的具有唯一解的体素。为了实现这一点，在图像中需要相当大数量的体素，其中存在这样的数学上唯一的解。为此示出，可能的是，通过合适选择回波时间来影响具有唯一解的体素的数量。在此缺陷是，虽然与经典方法中不同地并未精确确定回波时间，但是尽管如此还是关于回波时间的选择来说存在不小的限制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，实现一种方法和合适的图像处理装置，用于对于两种互相不同的化学物质种类的图像数据的（立即或后来）产生而确定相位差图，其在尽可能高的精度的情况下仍然还允许选择在另一个区域中的回波时间，优选几乎任意可选的回波时间。用于确定相位差图的按照本专利技术的方法具有以下方法步骤：首先采集期望的定义区域的第一和第二磁共振回波原始数据（以下简称为“回波数据”），其是在两个不同的任意回波时间被记录的。回波数据的采集在此可以直接理解为利用磁共振设备采集回波数据。但是原则上这些回波数据也可以事先就已经被采集并且现在例如由图像处理装置通过合适的接口接收。然后以通常方式从回波数据中重建第一和第二图像数据。这一点类似于开头提到的同相和反相图像，但是其中现在因为回波时间是可以自由选择的、所以两个物质种类的信号不是强制地在一种图像数据中同相而在另外的图像数据中具有相反设置的相位，而是存在不同相位就足够。此外在方法的范围内基于第一和第二图像数据对于定义区域的图像点在使用两个化学物质种类中的至少一个化学物质种类的谱信号模型的条件下确定候选相位差值。按照本专利技术该信号模型包含至少一个可设定的回波时间参数，即，在信号模型中参数可以作为表单变量（Formvariable）在方法的开始被输入或通过接口被接收，其中回波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于借助成像磁共振测量来确定检查对象（O）的定义区域（ROI）的相位差图（ΔΦ,ΔΦ′）以产生两个互相不同的化学物质种类的图像数据（W,F）的方法，具有以下方法步骤：‑在两个不同的回波时间采集定义区域（ROI）的第一磁共振回波原始数据和第二磁共振回波原始数据（RD1,RD2），‑基于第一磁共振回波原始数据和第二磁共振回波原始数据（RD1,RD2）重建定义区域的第一图像数据和第二图像数据（S1,S2），‑基于第一图像数据和第二图像数据（S1,S2）对于定义区域（ROI）的图像点（v）在使用两个化学物质种类中的至少一个化学物质种类的信号模型的条件下，确定候选相位差值（ΔΦK1(v),ΔΦK2(v)），所述信号模型包含能设定的回波时间参数，‑建立相位差图（ΔΦ），其中，首先对于种子图像点（vS）确定相位差值（ΔΦ(vS)），并且然后从该种子图像点（vS）出发在逐图像点前进的生长方法中对于其他各个图像点（v）分别从相应的图像点（v）的候选相位差值（ΔΦK1(v),ΔΦK2(v)）中选择相位差值（ΔΦ(v)）。

【技术特征摘要】
2012.12.19 DE 102012223789.51.一种用于借助成像磁共振测量来确定检查对象(O)的定义区域(ROI)的相位差图(ΔΦ,ΔΦ′)以产生两个互相不同的化学物质种类的图像数据(W,F)的方法，具有以下方法步骤：-在两个不同的回波时间采集定义区域(ROI)的第一磁共振回波原始数据和第二磁共振回波原始数据(RD1,RD2)，-基于第一磁共振回波原始数据和第二磁共振回波原始数据(RD1,RD2)重建定义区域的第一图像数据和第二图像数据(S1,S2)，-基于第一图像数据和第二图像数据(S1,S2)对于定义区域(ROI)的图像点在使用两个化学物质种类中的至少一个化学物质种类的信号模型的条件下，确定候选相位差值(ΔΦK1(v),ΔΦK2(v))，所述信号模型包含能设定的回波时间参数，-建立相位差图(ΔΦ,ΔΦ′)，其中，首先对于种子图像点(vS)确定相位差值，然后从该种子图像点(vS)出发在逐图像点前进的生长方法中对于其他各个图像点分别从相应的图像点的候选相位差值(ΔΦK1(v),ΔΦK2(v))中选择相位差值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，对于定义区域(ROI)的至少一个子区域，确定该子区域的图像点的候选相位差值(ΔΦK1(v),ΔΦK2(v))的空间变化的线性分量(ΔΦL)，并且为了建立相位差图(ΔΦ,ΔΦ')而关于该线性分量(ΔΦL)校正候选相位差值(ΔΦK1(v),ΔΦK2(v))。3.根据权利要求2所述的方法，其中，为了确定候选相位差值(ΔΦK1(v),ΔΦK2(v))的空间变化的线性分量(ΔΦL)，对于至少一个空间方向(x,y,z)确定在所述子区域内部相邻的图像点的第一图像数据和第二图像数据(S1,S2)的相关性(Corr(Δx))。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述相关性(Corr(Δx))的确定中考虑取决于图像点的权重系数。5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述相关性(Corr(Δx))的确定中考虑的权重系数取决于在相应的图像点处第一图像数据和/或第二图像数据的强度大小和/或取决于相应的图像点的位置。6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述生长方法内分别对于起始图像点(va)的相邻图像点按照预先给出的质量标准确定质量值(Q(v))，对于该起始图像点已经确定了相位差值。7.根据权利要求6所述的方法，其中，将图像点基于其质量值(Q(v))而对于相位差值的确定来优先安排。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述质量标准包括对在第一图像数据和第二图像数据(S1,S2)中图像点的强度值的评估，和/或其中，按照所述质量标准考虑，对于所涉及的图像点，是否基于第一图像数据和第二图像数据(S1,S2)确定了明确的相位差值。9.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述质量标准包括对图像点的候选相位差值(ΔΦK1(v),Δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD尼克尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE