基于反转恢复技术的水脂分离成像方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于反转恢复技术的水脂分离成像方法，确定脂肪中氢原子核或水中氢原子核纵向磁化分量为０的第一反转恢复时刻；在第一反转恢复时刻之前和之后，分别选择第二反转恢复时刻和第三反转恢复时刻；在第二反转恢复时刻和第三反转恢复时刻，分别使用扫描序列激发被检体，获取同时包含纯水图像和纯脂肪图像的两幅图像；使用获取的两幅图像进行合成，当合成消除两幅图像中包含的纯脂肪图像时获取一幅纯水图像，当合成消除两幅图像中包含的纯水图像时获取一幅纯脂肪图像。应用本发明专利技术，能够通过使用扫描序列激发被检体一次就获得纯水图像和纯脂肪图像，且获得图像的信噪比较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁共振成像技术，特别涉及基于反转恢复(IR，Inversion Recovery)技术的水脂分离成像方法及系统。
技术介绍
磁共振成像是利用磁共振现象进行成像的一种技术。磁共振现象的原理主要包括包含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子具有自旋运动，犹如一个小磁体，并且这些小磁体的自旋轴无一定的规律，如果施加外在磁场，这些小磁体将按外在磁场的磁力线重新排列，具体为在平行于或反平行于外在磁场磁力线的两个方向排列，将上述平行于外在磁场磁力线的方向称为正纵向轴，将上述反平行于外在磁场磁力线的方向称为负纵向轴，原子核只具有纵向磁化分量，该纵向磁化分量既具有方向又具有幅度。用特定频率的射频(RF，Radio Frequency)脉冲激发处于外在磁场中的原子核，使这些原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴，产生共振，这就是磁共振现象。上述被激发原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴之后，原子核具有了横向磁化分量。 停止发射射频脉冲后，被激发的原子核发射回波信号，将吸收的能量逐步以电磁波的形式释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态，将原子核发射的回波信号经过空间编码等进一步处理即可重建图像。上述被激发原子核向激发前状态的恢复过程称为驰豫过程，恢复到平衡状态所需的时间称为驰豫时间。驰豫时间包括纵向驰豫时间T1和横向驰豫时间T2两种。 由于人体内部脂肪中的氢原子核和水中的氢原子核所处的分子环境不相同，在使用相同射频脉冲进行激发时，它们的共振频率不相同，驰豫时间也不相同。根据实际应用的要求，有时需要分别获得纯水图像或纯脂肪图像，这时就需要使用水脂分离的成像方法。目前存在的水脂分离的成像方法包括以下几种 第一、基于频率选择的方法 在基于频率选择的方法中存在一些具体的方法实例，例如1)水激发方法，由于水中的氢原子核和脂肪中的氢原子核形成的化学位移约为3.5ppm，利用该化学位移可以实现使用窄带射频脉冲只激发水中的氢原子核，重建纯水图像。但是如果人体所处的外在磁场的不均匀程度超过3.5ppm，使用该方法将无法获得纯水图像，图像中会包含一部分脂肪组织图像，因此该方法对外在磁场不均匀较敏感，并且针对低场系统(例如0.35T系统)来说，由于水和脂肪之间的频率偏移非常小(约为50Hz)，窄带射频脉冲的设计也有一定的困难。2)脂肪饱和方法，与上述水激发方法相似，在该方法中，使用窄带射频脉冲激发脂肪中的氢原子核，利用施加的梯度磁场使脂肪中的氢原子核磁化饱和，然后使用常规扫描序列再次激发被检体，由于脂肪中的氢原子核磁化饱和，本次激发后只有水中的氢原子核对成像有贡献，因而利用激发后的回波信号重建的图像为纯水图像。该方法的缺陷与上述水激发方法相同，即对外在磁场不均匀较敏感，并且针对低磁场强度的系统来说，窄带脉冲的设计难度较大。 第二、Dixon方法 该方法的基本原理是分别采集水和脂肪中氢原子核的同相位和反相位两种回波信号，两种不同相位的回波信号通过运算取出脂肪信号，重建纯水图像，从而达到脂肪抑制的目的。该方法的缺点是对外在磁场不均匀较敏感，而且计算过程较为复杂。 为了同时得到分离的纯水和纯脂肪图像，一种改进的三点Dixon方法被广泛应用，该方法的原理是同时取得一幅同相位图像和两幅反相位图像，根据两幅反相位图像，求得外在磁场不均匀引起的附加相位，然后对两幅反相位图像进行相位纠正，再与同相位图像同时分别求得水和脂肪的图像。该三点Dixon方法的不足在于由于两幅反相位图像求得的附加相位不能直接用来对其相位进行纠正，而必须对相位进行反缠绕，然而相位反缠绕在数学上是一个无解问题，因此假设外在磁场不均匀在空间上的变化是缓慢的，求解过程会相当费时，同样地计算过程也较为复杂。 第三、基于IR技术的水脂分离成像方法 该技术基于水与脂肪具有不同的纵向驰豫时间T1，具体的说是利用了脂肪中氢原子核和水中氢原子核被激发后向平衡态恢复的时间快慢不一样。使用射频脉冲激发被检体，即同时激发水和脂肪中的氢原子核，这里所使用的射频脉冲通常也叫做反转脉冲，其相当于是正式成像激发前的一次预备激发。确定脂肪的反转恢复时刻TI，使得脂肪中氢原子核在该时刻的纵向磁化分量为0，即在TI时刻脂肪中氢原子核只具有横向磁化分量，又由于水和脂肪的纵向驰豫时间不相同，因此在TI时间到达时水中氢原子核必然具有纵向磁化分量。上述时间TI可以由下式确定TI＝ln2·T1f，其中T1f表示脂肪的纵向驰豫时间。 由于使用射频脉冲激发原子核的原则是使原子核偏离负纵向轴或正纵向轴，而此时脂肪中氢原子核恰好不存在纵向磁化分量，因此在TI时刻使用常规扫描序列激发被检体时，将只有水中的氢原子被再次激发，利用该常规扫描序列激发后接收到的回波信号重建图像，就可以获得纯水图像。同样地，如果要获得纯脂肪图像，也可以利用相同的方式。 虽然使用IR技术进行水脂分离成像，可以不考虑外在磁场不均匀的影响，也不会出现使用频率选择方法时的窄带脉冲设计困难，但是由于在获取纯水图像或纯脂肪图像时，仅仅使用了水中或脂肪中的氢原子核发送的回波信号，使得信号幅度大幅降低，又由于噪声出现的随机性，信号幅度的大幅降低将使图像的信噪比降低，从而影响成像质量。另外，要想通过使用扫描序列激发被检体一次，就获得纯水图像和纯脂肪图像也是无法实现的。 综上所述，目前存在的水脂分离成像方法中，基于IR技术的水脂分离成像方法是一种计算过程简单的方法，并且受外在磁场性能的影响最小，但是基于IR技术的水脂分离成像方法仍然存在图像信噪比低、无法通过使用扫描序列激发被检体一次就获得纯水图像和纯脂肪图像的缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提供一种基于IR技术的水脂分离成像方法，使用该方法可以通过使用扫描序列激发被检体一次就获得纯水图像和纯脂肪图像，并且获得图像的信噪比较高。 本专利技术的另一个目的在于提供一种基于IR技术的水脂分离成像系统，使用该系统可以通过使用扫描序列激发被检体一次就获得纯水图像和纯脂肪图像，并且获得图像的信噪比较高。 本专利技术的技术方案是这样实现的 一种基于反转恢复技术的水脂分离成像方法，将被检体的脂肪中氢原子核或水中氢原子核确定为反转恢复时刻所针对的对象，确定所述对象纵向磁化分量为0的第一反转恢复时刻，关键在于，该方法还包括 在所述第一反转恢复时刻之前和之后，分别选择所述对象纵向磁化分量方向相反、幅度相同的第二反转恢复时刻和第三反转恢复时刻； 在所述第二反转恢复时刻和第三反转恢复时刻，分别使用扫描序列激发被检体，获取同时包含纯水图像和纯脂肪图像的两幅图像； 使用获取的两幅图像进行合成，当所述合成消除两幅图像中包含的纯脂肪图像时获取一幅纯水图像，当所述合成消除两幅图像中包含的纯水图像时获取一幅纯脂肪图像。 较佳地，所述对象为脂肪中氢原子核；所述选择所述对象纵向磁化分量方向相反、幅度相同的第二反转恢复时刻和第三反转恢复时刻为 在所述第一反转恢复时刻之前，随机选择脂肪中氢原子核的第二反转恢复时刻； 在所述第一反转恢复时刻之后，使用选择的第二反转恢复时刻，确定脂肪中氢原子核的第三反转恢复时刻，使得在选择的第二反转恢复时刻和确定的第三反转恢复时刻，脂肪中氢原子核本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于反转恢复技术的水脂分离成像方法，将被检体的脂肪中氢原子核或水中氢原子核确定为反转恢复时刻所针对的对象，确定所述对象纵向磁化分量为０的第一反转恢复时刻，其特征在于，该方法还包括：　在所述第一反转恢复时刻之前和之后，分别选择所述对 象纵向磁化分量方向相反、幅度相同的第二反转恢复时刻和第三反转恢复时刻；　在所述第二反转恢复时刻和第三反转恢复时刻，分别使用扫描序列激发被检体，获取同时包含纯水图像和纯脂肪图像的两幅图像；　使用获取的两幅图像进行合成，当所述合成消 除两幅图像中包含的纯脂肪图像时获取一幅纯水图像，当所述合成消除两幅图像中包含的纯水图像时获取一幅纯脂肪图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：翁得河，
申请(专利权)人：西门子中国有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]