本發(fā)明涉及磁共振(MR)成像領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種對被置于MR設(shè)備的檢查體積中的身體的一部分進(jìn)行MR成像的方法。本發(fā)明還涉及一種MR設(shè)備并且涉及一種要在MR設(shè)備上運(yùn)行的計算機(jī)程序。

背景技術(shù)：
當(dāng)今，利用磁場與核自旋之間的相互作用以形成二維或三維圖像的圖像形成MR方法被廣泛使用，尤其是在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域中，這是因為對于軟組織的成像而言，它們在許多方面優(yōu)于其他成像方法，即，不要求電離輻射并且通常是無創(chuàng)的。通常根據(jù)MR方法，要被檢查的患者的身體被布置在強(qiáng)均勻磁場B0中，所述磁場B0的方向同時定義了測量所基于的坐標(biāo)系的軸(一般是z軸)。根據(jù)通過施加具有定義的頻率(所謂的拉莫爾頻率，或MR頻率)的電磁交變場(RF場)來激勵(自旋共振)的磁場強(qiáng)度，磁場B0能夠產(chǎn)生針對個體核自旋的不同的能級。從宏觀的角度，個體核自旋的分布產(chǎn)生總體磁化，其能夠在磁場B0垂直于z軸延伸時通過施加適當(dāng)頻率的電磁脈沖(RF脈沖)而被偏轉(zhuǎn)出平衡狀態(tài)，使得磁化執(zhí)行關(guān)于z軸的進(jìn)動。進(jìn)動描繪了錐體的表面，所述錐體的孔徑角被稱為翻轉(zhuǎn)角。翻轉(zhuǎn)角的大小取決于所施加的電磁脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時間。在所謂的90°脈沖的情況下，自旋被從z軸偏轉(zhuǎn)到橫向平面(翻轉(zhuǎn)角90°)。在RF脈沖結(jié)束之后，磁化弛豫返回至最初的平衡狀態(tài)，其中，以第一時間常數(shù)T1(自旋晶格或縱向馳豫時間)再次建立在z方向上的磁化，并且在垂直于z方向的方向上的磁化以第二時間常數(shù)T2(自旋-自旋或橫向弛豫時間)弛豫。磁化的變化能夠借助在MR設(shè)備的檢查體積之內(nèi)布置和取向的接收RF線圈通過如下方式來進(jìn)行探測，即，在垂直于z軸的方向上測量磁化的變化。在施加例如90°脈沖之后，橫向磁化的衰減伴隨著(由局部磁場不均勻性感應(yīng)的)核自旋從具有相同相位的有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變到所有相位角被均勻分布(失相)的狀態(tài)。失相能夠借助重聚焦脈沖(例如180°脈沖)來進(jìn)行補(bǔ)償。這在接收線圈中產(chǎn)生回波信號(自旋回波)。JMRI1，1991，第521至530頁中的文章“MultipointDixonTechniqueforwaterandfatprotopnsusceptbilityimaign”涉及一種多點Dixon技術(shù)。在這一Dixon技術(shù)中，采用了保持脂肪復(fù)雜性作為單線但是允許線寬不同于水的線寬的譜模型。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了實現(xiàn)身體中的空間分辨率，沿著三個主軸延伸的恒定磁場梯度被疊加在均勻磁場B0上，引起自旋共振頻率的線性空間相關(guān)性。然后，在接收線圈中獲取的信號包含能夠與身體中的不同位置相關(guān)聯(lián)的不同頻率的分量。經(jīng)由接收線圈獲得的信號數(shù)據(jù)對應(yīng)于空間頻率域，并且被稱為k-空間數(shù)據(jù)。k-空間數(shù)據(jù)通常包括利用不同相位編碼而采集的多條線。通過收集若干樣本來使每條線數(shù)字化。借助傅立葉變換將k-空間數(shù)據(jù)的集合轉(zhuǎn)換為MR圖像。在MR成像中，常常期望獲得關(guān)于不同化學(xué)物種(諸如水和脂肪)對總體信號的相對貢獻(xiàn)的信息，或者抑制它們中的一些的貢獻(xiàn)，或者單獨或聯(lián)合地分析它們中的所有的貢獻(xiàn)。如果將在不同回波時間處采集的來自兩個或更多個對應(yīng)回波的信息進(jìn)行組合，能夠計算這些貢獻(xiàn)。這可以被認(rèn)作化學(xué)位移編碼，其中，通過在稍微不同的回波時間處采集幾個圖像來定義和編碼額外的維度，即，化學(xué)位移維度。具體地，對于水-脂肪分離而言，這些類型的實驗常常被稱為Dixon類型測量。借助Dixon成像或Dixon水/脂肪成像，通過計算在不同回波時間處采集的來自兩個或更多個對應(yīng)回波的水和脂肪的貢獻(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)水-脂肪分離?？傮w而言，這樣的分離是可能的，這是因為在脂肪和水中具有氫的已知進(jìn)動頻率差。在其最簡單的形式中，通過對“同相”和“異相”數(shù)據(jù)集的相加或者相減來生成水圖像和脂肪圖像。然而，當(dāng)B0場不均勻性變得更大時，該所謂的2點Dixon技術(shù)失效。對于在高B0場處的許多臨床應(yīng)用而言是這種情況，其中，全局勻場不能夠完全補(bǔ)償局部場變化。開發(fā)3點或4點Dixon技術(shù)以校正這些場不均勻性。除了水圖像和脂肪圖像，這些技術(shù)還提供B0場不均勻性圖，即，所謂的B0圖。來自不同化學(xué)物種對在Dixon類型MR成像中采集的復(fù)合MR信號的貢獻(xiàn)的回顧性分離一般依賴于主磁場B0的平滑空間變化。通常在檢查體積之內(nèi)的接近大的磁化率梯度處違反該一般假設(shè)，并且也在遠(yuǎn)離所使用的MR設(shè)備的主磁體線圈的等中心的位置處違反該一般假設(shè)。主磁場B0的對應(yīng)缺陷可以引起來自不同化學(xué)物種對“互換”的信號貢獻(xiàn)的回顧性分離，結(jié)果是來自脂肪的信號貢獻(xiàn)錯誤地出現(xiàn)在水圖像中，并且反之亦然。目前，這一限制比不需要不同化學(xué)物種分離的應(yīng)用更進(jìn)一步限制可用視場。從前述內(nèi)容能夠容易地認(rèn)識到，需要一種改進(jìn)的MR成像技術(shù)。因此，本發(fā)明的目的是提供一種在視場覆蓋具有大的主磁場缺陷的區(qū)域的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)Dixon水/脂肪分離的方法。根據(jù)本發(fā)明，公開了一種對具有不同MR譜的至少兩種化學(xué)物種進(jìn)行MR成像的方法。本發(fā)明的方法包括如下步驟：a)通過使被置于MR設(shè)備的檢查體積中的身體經(jīng)受RF脈沖和被切換的磁場梯度的成像序列，生成至少一個回波信號；b)采集至少一個回波信號；c)基于譜模型和關(guān)于在檢查體積中的主磁場B0的空間變化的先驗知識，分離至少兩個化學(xué)物種對所采集的至少一個回波信號的信號貢獻(xiàn)；以及d)根據(jù)化學(xué)物種中的至少一種的信號貢獻(xiàn)重建MR圖像。本發(fā)明解決了以上描述的對在常規(guī)Dixon類型MR技術(shù)中可用視場的限制。本發(fā)明提出在信號分離步驟中包括關(guān)于主磁場B0的空間變化的先驗知識。從所使用的MR設(shè)備的主磁體線圈的設(shè)計中可以得到關(guān)于主磁場B0的空間變化的這樣的先驗知識。例如，基于主磁體線圈的模型能夠執(zhí)行B0的模擬。從主磁場B0的測量結(jié)果中也可以得到先驗知識，這是因為通常通過放置勻場鐵在主磁場B0的靜態(tài)勻場期間和之后的系統(tǒng)安裝時來執(zhí)行主磁場B0的測量。另外，可以考慮關(guān)于由勻場線圈產(chǎn)生的磁場的知識。這些勻場線圈充當(dāng)動態(tài)勻場，即，在被定義的體積中的磁場不均勻性的減少。基于勻場線圈的模型和在具體的掃描中驅(qū)動勻場線圈的電流也能夠模擬它們生成的磁場B0。此外，在具體的掃描之前或者期間，從借助磁場探頭的主磁場B0的測量結(jié)果中能夠得到先驗知識。最后，從諸如執(zhí)行用于動態(tài)勻場的B0映射掃描的成像中也能夠得到這樣的先驗知識。根據(jù)本發(fā)明的信號貢獻(xiàn)的分離可以涉及對根據(jù)主磁場B0的空間變化和(在k-空間或在圖像空間中)所采集的MR信號的對應(yīng)解調(diào)在相應(yīng)的回波時間上的至少兩種化學(xué)物種的信號貢獻(xiàn)的相位演變的預(yù)測。優(yōu)選地，在所采集的MR信號的失真校正之后執(zhí)行根據(jù)所預(yù)測的相位演變的解調(diào)，所述所采集的MR信號的失真校正補(bǔ)償由所使用的MR設(shè)備的主磁體的缺陷和梯度系統(tǒng)的缺陷兩者引起的誤配準(zhǔn)。也可能考慮所預(yù)測的相位演變作為MR頻率的局部偏移。這實現(xiàn)其他步驟的后續(xù)應(yīng)用，所述其他步驟依賴于在Dixon類型應(yīng)用中通常用于水和脂肪信號分離的例如區(qū)域生長、迭代濾波等過程中的平滑度。畢竟，在要求大視場的應(yīng)用中，本發(fā)明的方法允許來自遠(yuǎn)離主磁體的等中心的不同化學(xué)物種的信號貢獻(xiàn)的可靠分離而，不增加方法對噪聲的磁化率。在根據(jù)本發(fā)明的信號分離步驟期間，采用了針對不同化學(xué)物種的譜模型。這樣的模型就單個主峰而言可以近似于脂肪譜。然而，這一簡單模型無法提供有效的脂肪抑制。這是因為已知脂肪中的氫原子包括多個譜峰。根據(jù)本發(fā)明也可能，例如，通過多峰譜模型對其中一個化學(xué)物種的的譜進(jìn)行建模，而通過單峰譜可以簡單對另一化學(xué)物種(例如水質(zhì)子)進(jìn)行建模。應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明的上下文中的術(shù)語“化學(xué)物種”必須被廣泛地解釋為任何種類的化學(xué)物體或具有MR屬性的任何種類的核。在簡單的范例中，采集兩種化學(xué)物種的MR信號，其中，化學(xué)物種是在“化學(xué)成分”水和脂肪中的質(zhì)子。在更復(fù)雜的范例中，多峰譜模型實際描述在已知相對量中發(fā)生的一組不同化學(xué)成分中的核。到目前為止，能夠借助MR設(shè)備執(zhí)行所描述的本發(fā)明的方法，所述MR設(shè)備包括：至少一個主磁體線圈，其用于在檢查體積之內(nèi)生成均勻穩(wěn)定的磁場B0；若干梯度線圈，其用于在檢查體積之內(nèi)生成在不同的空間方向上的切換的磁場梯度；至少一個身體RF線圈，其用于生成在檢查體積之內(nèi)的RF脈沖和/或用于從被放置于檢查體積之內(nèi)的患者的身體接收MR信號；控制單元，其用于控制RF脈沖和切換的磁場梯度的時間連續(xù)性；以及，重建單元，其用于根據(jù)所接收的MR信號重建MR圖像。本發(fā)明的方法能夠通過MR設(shè)備的重建單元和/或控制單元的對應(yīng)編程來實施。能夠在當(dāng)前的臨床使用中的大多數(shù)MR設(shè)備上有利地實行本發(fā)明的方法。為此，僅僅需要利用控制MR設(shè)備使得其執(zhí)行本發(fā)明的上述方法步驟的計算機(jī)程序。計算機(jī)程序可以存在于數(shù)據(jù)載體上或者存在于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，以便被下載用于安裝在MR設(shè)備的控制單元中。如上所述，本發(fā)明的技術(shù)主要應(yīng)用于脂肪抑制的MR成像、水/脂肪MR成像以及具有MR成像的脂肪量化。本發(fā)明對要求遠(yuǎn)離主磁體的等中心的區(qū)域覆蓋度的應(yīng)用特別感興趣，如在大視場或偏離中心成像中的應(yīng)用。在遠(yuǎn)離等中心的相應(yīng)區(qū)域中，主磁場B0的大的變化可以引起根據(jù)回波時間以π、2π或甚至更大的數(shù)幅度的所采集的回波信號中的每個的至少兩種化學(xué)物種的個體信號貢獻(xiàn)的對應(yīng)大的相位位移。在不具有關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的主磁場B0的空間變化的先驗知識的情況下，這樣大的相位位移將是不可解決的。本發(fā)明的技術(shù)可以有利地應(yīng)用于全脊柱、上肢、臂叢神經(jīng)以及腹部的MR成像?，F(xiàn)今，對于這些應(yīng)用的通常應(yīng)用的脂肪抑制技術(shù)是短τ反轉(zhuǎn)恢復(fù)(STIR)或具有反轉(zhuǎn)恢復(fù)的譜預(yù)飽和(SPIR)。STIR具有更低的掃描時間效率和對弛豫速率模糊度的靈敏度，并且其一般與造影劑不相容。當(dāng)前，遭受對主磁場不均勻性的高靈敏度的技術(shù)(如SPIR)必須與造影劑一起采用。本發(fā)明的技術(shù)還可以應(yīng)用于首次通過對比度增強(qiáng)MR血管造影。在這種情況下，常規(guī)的脂肪抑制技術(shù)太耗時，并且通常由對比前圖像和對比后圖像的相減來取代，其增加對患者運(yùn)動的靈敏度，并且延長總體掃描時間。本發(fā)明的技術(shù)還可以應(yīng)用于人體建模的全身MR成像，其得到在多種領(lǐng)域的相關(guān)性，諸如正電子發(fā)射斷層攝影的衰減校正和多傳輸MR成像的表面吸收率預(yù)測。附圖說明附圖公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，設(shè)計所述附圖僅僅是為了圖示的目的，并非作為本發(fā)明的限制的定義。在附圖中：圖1示出了用于實施本發(fā)明的方法的MR設(shè)備；圖2示出了根據(jù)在兩個不同的回波時間處采集的回波信號重建的幅度和相位MR圖像；圖3圖示了先驗知識B0圖(左)和在圖2的MR圖像的采集中應(yīng)用的在回波間距上預(yù)測的相位演變(右)；圖4示出了在使用(左)和不使用(右)圖3的先驗知識B0圖的情況下從圖2的MR圖像中分離的水和脂肪圖像。具體實施方式參考圖1，示出了MR設(shè)備1。所述設(shè)備包括超導(dǎo)或電阻主磁體線圈2，使得沿著通過檢查體積的z軸創(chuàng)建基本均勻、在時間上恒定的主磁場B0。所述設(shè)備還包括(第1級、第2級以及在適當(dāng)情況下第3級)勻場線圈2’的集合，其中，流過集合2’的個體勻場線圈的電流是可控制的，以便達(dá)到使檢查體積之內(nèi)的B0偏差最小化的目的。磁共振生成和操縱系統(tǒng)施加一系列的RF脈沖和切換的磁場梯度，以反轉(zhuǎn)或激勵核磁自旋、感應(yīng)磁共振、重聚焦磁共振、操縱磁共振、在空間上并且以其他方式編碼磁共振、飽和自旋等來執(zhí)行MR成像。更具體而言，梯度脈沖放大器3沿著檢查體積的x、y和z軸向全身梯度線圈4、5和6中的選定的那些施加電流脈沖。數(shù)字RF頻率發(fā)射器7經(jīng)由發(fā)送/接收開關(guān)8向身體RF線圈9發(fā)射RF脈沖或脈沖包，以向檢查體積中發(fā)射RF脈沖。典型的MR成像序列由短持續(xù)時間的RF脈沖段的包組成，其與任何所施加的磁場梯度一起實現(xiàn)對核磁共振的選定操縱。RF脈沖用于使飽和、激勵共振、反轉(zhuǎn)磁化、重聚焦共振或操縱共振，并且選擇被放置于檢查體積中的身體10的一部分。身體RF線圈9也獲取MR信號。為了借助并行成像來生成身體10的有限區(qū)域的MR圖像，局部陣列RF線圈11、12、13的集合被放置為鄰近選定用于成像的區(qū)域。陣列線圈11、12、13能夠用于接收由身體線圈RF發(fā)射而感應(yīng)的MR信號。得到的MR信號由身體RF線圈9和/或由陣列RF線圈11、12、13獲取，并且由優(yōu)選包括前置放大器(未示出)的接收器14解調(diào)。接收器14經(jīng)由發(fā)送/接收開關(guān)8被連接到RF線圈9、11、12以及13。主機(jī)15控制勻場線圈2’以及梯度脈沖放大器3和發(fā)射器7，以生成多個MR成像序列中的任一個，諸如回波平面成像(EPI)、回波體積成像、梯度和自旋回波成像、快速自旋回波成像，等等。針對選定的序列，接收器14跟隨每個RF激勵脈沖快速連續(xù)地接收單個或多個MR數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16執(zhí)行對所接收的信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換，并且將每個MR數(shù)據(jù)線轉(zhuǎn)換為合適用于進(jìn)一步處理的數(shù)字格式。在現(xiàn)代MR設(shè)備中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16是專門用于原始圖像數(shù)據(jù)的采集的單獨的計算機(jī)。最終，數(shù)字原始圖像數(shù)據(jù)由重建處理器17重建成圖像表示，所述重建處理器應(yīng)用傅立葉變換或其他適當(dāng)?shù)闹亟ㄋ惴ǎT如SENSE或SMASH。所述MR圖像可以表示穿過患者的平面切片、平行平面切片的陣列、三維體積等。然后，圖像被存儲在圖像存儲器中，其中，能夠訪問所述圖像，以將切片、投影或者圖像表示的其他部分轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)母袷剑岳缃?jīng)由視頻監(jiān)測器18進(jìn)行可視化，所述視頻監(jiān)測器18提供得到的MR圖像的人可讀的顯示。在本發(fā)明的實施例中，借助雙梯度回波成像序列生成第一回波信號和第二回波信號，其中，第一回波的回波時間是1.8ms，而第二回波的回波時間是3.1ms。在1.5特斯拉的主磁場中，水和脂肪自旋對第一回波信號的貢獻(xiàn)更異相，而它們在第二回波信號的時間處更同相。在通常的方式中利用適當(dāng)?shù)南辔痪幋a生成并采集多個第一回波信號和多個第二回波信號，以便能夠重建期望視場的完整MR圖像。圖2示出了針對來自三維體積的選定切片的幅度和相位MR圖像，其中，根據(jù)第一回波信號重建左側(cè)MR圖像，而根據(jù)第二回波信號重建右側(cè)MR圖像。在圖2中的相位MR圖像中能夠看到，從第一回波時間到第二回波時間的快速相位演變發(fā)生在視場的角落中，即，在腹部圖像中腿部區(qū)域中。這一快速相位演變是由于在遠(yuǎn)離主磁體2的等中心的區(qū)域中主磁場B0的強(qiáng)空間變化。在圖像空間中采集的復(fù)雜回波信號S被建模為：其中，W和F指代在圖像空間中的水和脂肪信號貢獻(xiàn)，并且指代相位誤差。復(fù)雜因子c被給出為：其中，w指代總計為1的權(quán)重，并且θ等于2πΔfTE，Δf是關(guān)于水在脂肪譜的m個峰的共振頻率中的偏移，并且TE是相應(yīng)的回波時間。給出關(guān)于主磁場的空間變化的先驗知識，由ΔB0指代，在回波間距ΔTE上預(yù)測的相位演變是：因此，關(guān)于磁場分布的先驗知識能夠用于根據(jù)如下公式在回波時間TEn處的復(fù)合復(fù)雜回波信號Sn的解調(diào)：以這樣的方式，消除遠(yuǎn)離主磁體的等中心的主磁場B0的已知強(qiáng)空間變化，將主磁場變化的平滑的假設(shè)繪制為再次生效的已知高質(zhì)量水/脂肪分離算法的先決條件。在這一范例中，當(dāng)?shù)谝换夭〞r間被選擇為用于解調(diào)的參考時，可以代替采用任何其他參考，尤其在MR信號激勵處。在主磁體的安裝期間，從B0的適當(dāng)測量結(jié)果中能夠得到關(guān)于主磁場B0的空間變化的先驗知識。在圖3(左邊)中示出了B0的對應(yīng)圖。圖3中的右邊的圖像示出了根據(jù)B0圖預(yù)測的回波信號的間距上的相位演變。圖4示出了根據(jù)如圖3中示出的主磁場B0的空間變化不具有(左側(cè)幅個圖像)和具有(右側(cè)兩幅圖像)解調(diào)的從圖2的MR圖像分離的水和脂肪圖像。在不具有相位解調(diào)的情況下，由遠(yuǎn)離磁體的等中心的主磁場的缺陷引起的強(qiáng)圖像偽影在腿部區(qū)域中是可見的。這些偽影在水圖像和脂肪圖像二者中都是可見的。如從圖4中顯而易見的，通過本發(fā)明的方法獲得圖像質(zhì)量的實質(zhì)性改善。在左側(cè)水圖像和脂肪圖像中可見的偽影在根據(jù)本發(fā)明重建的右側(cè)水圖像和脂肪圖像中不再可見。