抽取具有不同化学偏移的自旋集合的方法及设备技术

本发明专利技术涉及一种核自旋断层造影设备以及一种用于使这种设备运行的方法，该方法基于三点迪克松方法（３－Ｐｕｎｋｔ－Ｄｉｘｏｎ－Ｖｅｒｆａｈｒｅｎ），通过信息最大化使分离尽管有较大的磁场不均匀性仍具有不同化学偏移的自旋集合的图像信息的新型算法成为可能。其中心思想在于，这样实现相连像素区域（相位不重叠）的相位连续，即首先仅在具有较高信号振幅的区域内进行处理，然后逐渐连续地达到振幅较小的区域。由此可将各个自旋类型（Ｓｐｉｎｓｐｅｚｉｅｓ），如脂肪或水准确地进行分类。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种核自旋断层造影(Kemspintomographie，KST，同义语磁共振断层造影(Magnetresonanztomographie))，它例如在医学中用于对患者进行检查。本专利技术尤其涉及一种核自旋断层造影设备以及操作它的方法，利用这种设备和方法可以实现基于三点迪克松方法(3-Punkt-Dixon-Verfahren)的分离尽管有较大的磁场不均匀性仍具有不同化学偏移的自旋集合的图像信息的算法。但对患者组织的显示在边界层面上会出现在脂肪和水之间的人为影响(Artefakte)，这是由于化学偏移的影响导致的。化学偏移表示这样的特性，即谐振频率与原子核存在于其中的化学键的类型相关，并与磁场强度成正比轻微偏移。由于自由的水及脂肪的氢原子核在人体中有很高的密度，故在成像中它们起到主要作用。其相对谐振频率差为3ppm(百万分之三)。该频率差导致两种自旋类型的图像在获取数据时活跃的梯度方向上(“读梯度(Lesegradient)”或“频率编码梯度(Frequenz-codiergradient)”)有相对偏移。对这种偏移的度量取决于每个像素的读出带宽，并因此而取决于视场(Field-of-View)和矩阵的大小。通常，从单自旋集合图像，即纯水或纯脂肪图像可以更好地获得诊断信息。因此本专利技术要解决的技术问题是，提供一种核自旋断层造影设备和使这种设备运行的方法，其中各抑制一种自旋集合的信号部分以分别产生两个相对化学偏移的自旋集合的图像。在W.T.Dixon(迪克松)最初发表的论文“Simple Proton SpectroscopicImaging”(1984，Radiology，153卷，pp.189-194)中提出了一种利用两个回波(梯度回波或自旋回波)实现分离脂肪和水图像的方法。对于迪克松基于化学偏移分离脂肪和水的图像信息的思想，这里仅涉及到对理解所提出的算法所必需的内容。按照迪克松方法，分离脂肪和水信号的基础在于脂肪和水质子间的化学偏移。化学偏移导致以上所述的质子类型的不同的旋进频率。在对称自旋回波实验中，将由化学偏移(或者也可以是由磁场的不均匀性)产生的相位进行再聚焦。脂肪和水的磁化理想的是在回波时刻相互平行地存在。但人们可以有意地使脂肪和水的磁化在回波时刻相互垂直或反平行地存在，使这一条件得到破坏。这一点可以通过例如将再聚焦脉冲偏移时间ΔT＝π/2Δω(反平行)或偏移ΔT＝π/4Δω(目互垂直)实现(其中Δω表示由于化学偏移脂肪和水质子的角频率之差)。当然所述相对磁化方向也可以通过梯度回波实验产生。当人们实现这三种情况时，即当人们以相应的相位演变时间拍摄图像时，可以局部地以相位关系0°、90°、180°制备自旋类型。在实施相应的傅立叶变换之后，得到三幅由位置相关的水质子密度(W(r))和脂肪质子密度(F(r))构成的复合图像S0＝(W(r)+F(r))exp(iΦ0(r))S1＝(W(r)+iF(r))exp(i(Φ0(r)+Φ(r)/2))S2＝(W(r)-F(r))exp(i(Φ0(r)+Φ(r)))S0为当水和脂肪在相位中时，即相互间角度为0°时的磁化。S1为90°时的磁化，S2为180°时的磁化。Φ0表示系统规定的位置相关相位，该相位是由于激励脉冲的B1不均匀性产生的，或者是在信号运行时间中在频谱仪中已在第一图像中存在的。在原始的迪克松方法中，仅利用了平行的以及反平行的自旋类型的校准图像，而未考虑磁场不均匀性。在随后的公开物中，人们开发了用于相连像素区域相位连续(目位不重叠)的算法，尽管通过这种算法首次考虑了磁场不均匀性，但在较小信噪比的范围内的区域增长(Regionenwachstum)会产生错误。同样，相位不重叠算法也由于其没有从关于图像区域的相位信息中外推出信号信息而证明是错误较多的。对这种方法的较好利用是，第一次(如上所述)根据平行、反平行和垂直存在的磁化向量逐个像素地对脂肪和水进行分类，并且允许基于局部区域增长进行补充校正。但其缺点是，不能最大化利用可使用的信息。本专利技术要解决的技术问题通过一种用于在核自旋断层造影测量中产生两个具有不同化学偏移的自旋集合的图像的核自旋断层造影设备以及一种用于在核自旋断层造影测量中产生两个具有不同化学偏移的自旋集合的图像的方法实现的。其中，所述核自旋断层造影设备具有用于产生并向待查物体射入自旋回波或梯度回波脉冲序列的装置，其中，通过各回波时刻的HF脉冲和梯度脉冲(脉冲序列)的适当组合使第一及第二自旋集合的磁化相互平行地、垂直地以及反平行地存在，在进行相应的傅立叶变换之后，获得三幅复合图像S0，S1，S2，它们由第一和第二自旋集合的与位置相关的质子密度构成，并且除了一个系统规定的位置相关的演变相位Φ0外，由于B0磁场不均匀性而各具不同的演变相位Φ(Evolutionsphase)，其特征在于，在Φ0校正之后是Φ校正，最后跟随着第一及第二自旋集合的分类，以由所述三幅复合图像得出第一及第二自旋集合的纯图像。其中，所述方法具有下述步骤产生并向待查物体射入自旋回波或梯度回波脉冲序列，其中，通过在各回波时刻的HF脉冲和梯度脉冲(脉冲序列)的适当组合使第一及第二自旋集合的磁化相互平行地、垂直地以及反平行地存在；在进行相应的傅立叶变换之后，获得三幅复合图像S0，S1，S2，这三幅图像由第一和第二自旋集合的与位置相关的质子密度构成，并且除了一个系统规定的与位置相关的演变相位Φ0外，由于B0磁场不均匀性而各具不同的演变相位，其特征在于，根据不同的相位Φ/2或Φ，首先进行Φ0校正，然后进行Φ校正，以及最后对各自旋集合进行分类。本专利技术的出发点是三点迪克松方法，利用该方法拍摄0°、90°和180°图像。标准三点迪克松方法使用0°、180°和360°图像，90°图像的关系将在后面介绍。由于在一个梯度回波序列中(与自旋回波相反)不可能拍摄0°图像，因此代之以利用磁化相位n*360°+0°/+90°/+180°。这里再一次示出，在给定的(固定的)演变时间内相位演变是如何与不均匀性相关的，即上述三个用于S0、S1、S2的公式是如何推导出来的 在位置r的一个特定的图像像素具有第一类型(水)的质子密度W(r)，第二类型(脂肪)的质子密度F(r)。两种元素的旋进频率的差为Δωcs。由于系统特定的现象存在一个(时间上为常数的)相位偏移Φ0(r)。此外，基本磁场相对于一个参考点偏移ΔB(r)(磁场的不均匀性)。对两个信号分量(自旋集合1和2)可以在其相位演变中分别加以观察对于水，其在旋进持续时间t内的相位演变可以描述为Φ1(r)＝Φ0(r)+γΔB(r)tγ表示原子核的(这里为氢核)旋磁特性。对于脂肪，其相位演变为Φ2(r)＝Φ0(r)+γΔB(r)t+Δωcst测得的叠加信号由下式给出S(r，t)＝W(r)exp(iΦ1(r，t))+F(r)exp(iΦ2(r，t))＝(W(r)+F(r)exp(iΔωcst))exp(iΦ0(r))exp(iγΔB(r)t)对于t180°＝π/Δωcs有Φ(r)＝γΔB(r)π/ΔωcsS2(r)＝(W(r)-F(r))exp(iΦ0(r))exp(iγΔB(r)π/Δωcs)＝(W(r)-F(r))exp(iΦ0(r))ex本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在核自旋断层造影测量中产生两个具有不同化学偏移的自旋集合的图像的核自旋断层造影设备，它具有用于产生并向待查物体射入自旋回波或梯度回波脉冲序列的装置，其中，通过各回波时刻的ＨＦ脉冲和梯度脉冲（脉冲序列）的适当组合使第一及第二自旋集合的磁化相互平行地、垂直地以及反平行地存在，在进行相应的傅立叶变换之后，获得三幅复合图像Ｓ↓［０］，Ｓ↓［１］，Ｓ↓［２］，它们由第一和第二自旋集合的与位置相关的质子密度构成，并且除了一个系统规定的位置相关的演变相位Φ↓［０］外，由于Ｂ↓［０］磁场不均匀性而各具不同的演变相位Φ（Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓｐｈａｓｅ），其特征在于，在Φ↓［０］校正之后是Φ校正，最后跟随着第一及第二自旋集合的分类，以由所述三幅复合图像得出第一及第二自旋集合的纯图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：索尔斯坦费韦尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]