用於確定水的t1時間和脂肪的t1時間的方法和磁共振設備的製作方法
2023-09-27 06:33:10
用於確定水的t1 時間和脂肪的t1 時間的方法和磁共振設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於確定檢查對象(O)的預定的體積片段中的水的T1時間和脂肪的T1時間的方法和磁共振設備(5)。方法包括以下步驟：接通磁場梯度(Gx)，以產生多個梯度回波(34)；從具有第一翻轉角的HF脈衝(31)出發在至少兩個不同的回波時間(TE1-TE3)採集第一回波(34)；根據該第一回波按照迪克松方法對於每個體素確定第一水磁化和第一脂肪磁化；從具有第二翻轉角的HF脈衝(31)出發在至少兩個不同的回波時間採集第二回波(34)；根據該第二回波按照迪克松方法對於每個體素確定第二水磁化和第二脂肪磁化；和根據第一水磁化、第一脂肪磁化、第一翻轉角、第二水磁化、第二脂肪磁化和第二翻轉角，對於每個體素確定水的T1時間和脂肪的T1時間。
【專利說明】用於確定水的T1時間和脂肪的T1時間的方法和磁共振設 備
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用於對於預定的體積片段的每個體素分開地確定水的Tl時間和脂肪 的Tl時間的一種方法和一種磁共振設備。
【背景技術】
[0002] 按照現有技術公知，利用所謂的迪克松方法（Dixon-Methode)進行水和脂肪信號 的分離。迪克松方法利用脂肪和水的不同共振頻率。由於該不同的共振頻率，在水磁化和脂 肪磁化之間的相位關係取決於回波時間（在HF激勵脈衝和採集的回波之間的時間間隔）。 如果現在例如這樣選擇第一回波時間，使得水磁化和脂肪磁化同相（in-phase)，並且這樣 選擇第二回波時間，使得水磁化和脂肪磁化具有180°的相位關係（opposed-phase)，則對 於在第一回波時間採集的磁化M1成立以下等式（1)並且對於在第二回波時間採集的磁化 M2成立以下等式（2)。
[0003] M1 =ff+F (1)
[0004] M2 =W-F (2)
[0005] 在此，W相應於水磁化（即由水分子引起的磁化）並且F相應於脂肪磁化（即由 脂肪分子引起的磁化）。等式（1)和（2)可以變形為以下等式（3)和（4)，從而最後確定水 磁化W和脂肪磁化F。
[0006] W= (MfM2) /2 (3)
[0007] F= (M1-M2) /2 (4)
[0008] 按照迪克松方法也可以在多於兩個不同的回波時間採集回波，以便根據在該回波 時間的多於兩個磁化分離地確定水磁化和脂肪磁化。在獲取多於兩個回波時除了兩個磁化 之外還通常要考慮和/或確定附加的效應，諸如橫向T2*弛豫。總之可以說，迪克松方法從 至少兩個磁化出發，所述磁化在不同的回波時間對於每個體素是確定的或已知的，根據從 回波時間已知的、這些磁化的互相的相位關係確定水和脂肪磁化和必要時對於每個體素確 定橫向的弛豫時間T2*。
[0009] 然而迪克松方法也具有弱點。例如迪克松方法容易發生T1弛豫效應。該弱點按 照現有技術通常通過採用具有小的翻轉角（〈10° )的HF激勵脈衝來克服，但是這又必須付 出小的信噪比的代價。
【發明內容】
[0010] 本發明要解決的技術問題是，確定預定的體積片段中水的Tl時間和脂肪的Tl時 間。
[0011] 按照本發明，該技術問題通過按照本發明的用於確定水的Tl時間和脂肪的Tl時 間的方法、通過按照本發明的用於確定水的Tl時間和脂肪的Tl時間的磁共振設備、通過按 照本發明的電腦程式產品和通過按照本發明的電子可讀數據載體來解決。
[0012] 從屬權利要求定義了本發明的優選的和有利的實施方式。
[0013] 在本發明的範圍內提供了一種用於藉助磁共振設備確定檢查對象的預定的體積 片段中的水的Tl時間和脂肪的Tl時間的方法。水的或脂肪的Tl時間在此被理解為水的 或脂肪的縱向弛豫時間。在此該方法包括以下步驟：
[0014] ?在不同的回波時間接通磁場梯度，以產生梯度回波。換言之採用梯度回波序列， 以採集MR數據。
[0015] ?在兩個或更多個不同的回波時間藉助具有第一翻轉角的HF脈衝採集第一回 波。換言之在具有第一翻轉角的各一個HF激勵脈衝之後的不同的回波時間採集梯度回波。[0016] ?根據該第一回波藉助迪克松方法對於體積片段的每個體素確定第一水磁化和 第一脂肪磁化。
[0017] ?以類似方式在兩個或更多個不同的回波時間藉助具有第二翻轉角的HF脈衝採 集第二回波。
[0018] ?從該第二回波出發，藉助迪克松方法對於體積片段的每個體素確定第二水磁化 和第二脂肪磁化。
[0019] 籲根據屬於各自的翻轉角的、各自的體素的（第一或第二）水磁化和屬於各自的 翻轉角的、各自的體素的（第一或第二）脂肪磁化以及根據各自的（第一和第二）翻轉角， 分開地確定或計算對於每個體素的水的Tl時間和脂肪的Tl時間。
[0020] 要指出，按照本發明可以的是，在其他翻轉角的情況下重複按照本發明的方法，由 此對於分別使用的翻轉角，對於體積片段的每個體素獲得其他的水和脂肪磁化。
[0021] 按照本發明的方法相應地在不同的回波時間對於多個翻轉角採集梯度回波。在此 也可以採用更大的翻轉角（>1〇° )。作為中間結果，然後對於不同的回波時間，對於不同的 翻轉角，對於每個體素分別一個磁化是已知的。當按照本發明的方法利用n個不同的回波 時間和m個不同的翻轉角工作時，相應地對於每個體素已知n*m個磁化。
[0022] 通過迪克松方法然後對於每個翻轉角，根據n個對於各自的翻轉角已知的磁化， 確定對於各自的體素的水和脂肪磁化，從而對於每個體素確定的水和脂肪磁化的數量相應 於翻轉角的數量。
[0023] 特別地當採用多於四個回波時間來採集第一和第二回波（或其他回波）時，在這 些回波時間之間中兩個時間上相鄰的回波時間可以存在相同的時間間隔（在實踐中例如 lms)。這些回波時間於是也可以稱為等距的回波時間。在此，這些回波時間中的最短的回 波時間有利地相應於由採用的磁共振設備要實現的最短的回波時間。
[0024] 按照另一個按照本發明的實施方式，這樣選擇回波時間，使得關於在水信號和脂 肪信號之間的相位差得到關於單位圓的均勻分布。為此在水信號和脂肪信號之間的相位差 9相應於以下等式（5)。
[0025]
【權利要求】
1. 一種用於藉助磁共振設備（5)確定檢查對象（O)的預定的體積片段中的水的Tl時 間和脂肪的Tl時間的方法，其中所述方法包括以下步驟： 在多個回波時間（Tei-Te3)接通磁場梯度（Gx)，以產生梯度回波（34); 從具有第一翻轉角的HF脈衝（31)出發在至少兩個不同的回波時間（Tei-Te3)採集第一 回波（34); 根據該第一回波（34)按照迪克松方法對於體積片段的每個體素確定第一水磁化和第 一脂肪磁化； 從具有第二翻轉角的HF脈衝（31)出發在至少兩個不同的回波時間（Tei-Te3)採集第二 回波（34); 根據該第二回波（34)，按照迪克松方法對於體積片段的每個體素確定第二水磁化和第 二脂肪磁化；和 根據各自的體素的第一水磁化、各自的體素的第一脂肪磁化、第一翻轉角、各自的體素 的第二水磁化、各自的體素的第二脂肪磁化和第二翻轉角，對於每個體素確定水的Tl時間 和脂肪的Tl時間。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於， 在用以採集第一回波和/或第二回波的至少兩個不同的回波時間（Tei-Te3)中兩個時間 上相鄰的回波時間之間存在相同的時間間隔。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於， 這樣選擇所述時間間隔，使得在所述時間間隔期間出現的在水信號和脂肪信號之間的 相位差9相應於以下等式 q> = P360% 其中f相應於自然數並且n相應於所述至少兩個不同的回波時間（Tei-Te3)的數量。
4. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟： 接通多個具有第一翻轉角的HF脈衝（31)， 在具有第一翻轉角的一個HF脈衝（31)之後的第一回波時間（Tei)讀出回波（34)， 在具有第一翻轉角的一個HF脈衝（31)之後的第二回波時間（Te2)讀出回波（34)， 接通多個具有第二翻轉角的HF脈衝（31)， 在具有第二翻轉角的一個HF脈衝（31)之後的第一回波時間（Tei)讀出回波（34)，並 且 在具有第二翻轉角的一個HF脈衝（31)之後的第二回波時間（Te2)讀出回波（34)， 其中所述第二翻轉角與第一翻轉角不同，並且 所述第一回波時間（Tei)與第二回波時間不同（Te2)。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於， 在同一個HF脈衝（31)之後在接通下一個HF脈衝（31)之前採集多個回波（34)。
6. 根據權利要求4或5所述的方法， 所述方法還包括以下步驟： 在具有第一翻轉角的一個HF脈衝（31)之後的另一個回波時間（Te3)讀出回波（34)， 並且 在具有第二翻轉角的一個HF脈衝（31)之後的另一個回波時間（Te3)讀出回波（34)， 其中該另一個回波時間（Te3)與所述第一回波時間（Tei)和所述第二回波時間（Te2)不 同，並且 根據在該另一個回波時間（Te3)被採集的回波（34)，確定對於每個體素的T2*時間。
7. 根據權利要求4至6中任一項所述的方法，其特徵在於， 根據在具有第一翻轉角的HF脈衝（31)之後的第一回波時間（Tei)被採集的回波（34)， 重建體積片段的第一圖像， 根據在具有第一翻轉角的HF脈衝（31)之後的第二回波時間（Te2)被採集的回波（34)， 重建體積片段的第二圖像， 根據在具有第二翻轉角的HF脈衝（31)之後的第一回波時間（Tei)被採集的回波（34)， 重建體積片段的第三圖像， 根據在具有第二翻轉角的HF脈衝（31)之後的第二回波時間（Te2)被採集的回波（34)， 重建體積片段的第四圖像， 將所述第一圖像、所述第二圖像、所述第三圖像和所述第四圖像彼此配準， 通過迪克松方法根據第一圖像和第二圖像的體素的數據，確定對於每個體素的第一水 磁化和第一脂肪磁化，並且 通過迪克松方法根據第三圖像和第四圖像的體素的數據，確定對於每個體素的第二水 磁化和第二脂肪磁化。
8. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於， 從以下對於水磁化Mw的等式出發
確定水的Tl時間和脂肪的Tl時間I\，F， 其中Tk是在兩個時間上相繼跟隨的HF脈衝（31)之間的時間間隔， 其中Pw是在該體素中的水密度， 其中Pf是在該體素中的脂肪密度，並且 其中a是翻轉角。
9. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於， 根據各自的體素的第一水磁化、各自的體素的第一脂肪磁化、第一翻轉角、各自的體素 的第二水磁化、各自的體素的第二脂肪磁化和第二翻轉角，確定對於各自的體素的水密度 和脂肪密度。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特徵在於， 根據水密度Pw和脂肪密度Pf藉助以下等式確定各自的體素中的水分量WA
11. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於， 執行測量序列，在所述測量序列中，從具有相同的翻轉角P _的HF激勵脈衝出發確定 在各自的體素 X的情況下設置的翻轉角P (X)， 利用以下等式
根據為了採集回波（34)而分別接通的具有翻轉角Cim的HF脈衝（31)計算各自的體 素中的實際的翻轉角a (X)，並且 在確定水的Tl時間和脂肪的Tl時間時分別替代所述第一和第二翻轉角採用該實際的 翻轉角。
12. -種用於確定檢查對象（O)的預定的體積片段中的水的Tl時間和脂肪的Tl時間 的磁共振設備，其中所述磁共振設備（5)包括基本場磁體（1)、梯度場系統（3)、至少一個HF 天線（4)和控制裝置（10)，該控制裝置用於控制所述梯度場系統（3)和所述至少一個HF天 線（4)，用於接收由所述至少一個HF天線（4)記錄的測量信號，用於評估所述測量信號以及 用於建立磁共振數據， 其中所述磁共振設備（5)被構造為用於接通多個磁場梯度（Gx)，以產生多個梯度回波 (34)，用於接通具有第一翻轉角和具有與第一翻轉角不同的第二翻轉角的HF脈衝（31)，用 於從具有第一翻轉角的HF脈衝（31)出發在至少兩個不同的回波時間（Tei-Te3)採集第一回 波（34)，以便按照迪克松方法根據所述第一回波（34)對於體積片段的每個體素確定第一 水磁化和第一脂肪磁化，用於從具有第二翻轉角的HF脈衝（31)出發在至少兩個不同的回 波時間（Tei-Te3)採集第二回波（34)，以便按照迪克松方法根據所述第二回波（34)對於體 積片段的每個體素確定第二水磁化和第二脂肪磁化，並且用於根據各自的體素的第一水磁 化、各自的體素的第一脂肪磁化、第一翻轉角、各自的體素的第二水磁化、各自的體素的第 二脂肪磁化和第二翻轉角確定各自的體素的水的Tl時間和脂肪的Tl時間。
13. 根據權利要求12所述的磁共振設備，其特徵在於，所述磁共振設備（5)被構造為用 於執行按照權利要求1至11中任一項所述的方法。
14. 一種電腦程式產品，其包括程序並且能夠直接加載到磁共振設備（5)的可編程 控制裝置（10)存儲器之中，包括在程序在磁共振設備（5)的控制裝置（10)中運行時用於 執行根據權利要求1至11中任一項所述方法的所有步驟的程序資源。
15. -種電子可讀的數據載體，包括存儲在其上的電子可讀控制信息，當在磁共振設備 (5)的控制裝置（10)中使用所述數據載體（21)時，所述控制信息可執行根據權利要求1至 11中任一項所述的方法。
【文檔編號】G01R33/56GK104345289SQ201410389196
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月8日 優先權日:2013年8月8日
【發明者】S.坎南吉瑟, M.D.尼克爾, 鍾曉東 申請人:西門子公司, 美國西門子醫療解決公司