本發明涉及磁共振(mr)成像領域。它涉及一種對被放置在mr系統的檢查體積內的主磁場中的對象進行mr成像的方法。本發明還涉及一種mr系統和一種在mr系統上運行的計算機程序。

背景技術：

1、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形成圖像mr方法如今被廣泛使用，特別是在醫學診斷領域中，因為對于軟組織的成像，它們在許多方面優于其他成像方法，不需要電離輻射并且通常是非侵入性的。

2、確保mr圖像的幾何精度對于許多應用至關重要。如果有必要，需要評估和校正臨床mr圖像的幾何失真。在現有技術的mr系統中，充分校正了系統級失真，但是仍然需要考慮和校正由于敏感性和化學位移效應導致的對象引起的失真。

3、用于量化和校正對象引起的幾何失真的常見方法是在單獨的預掃描中(即，在采集實際mr圖像之前)采集主磁場的圖(例如，b0圖)。b0圖用于根據在不同回波時間處采集的兩幅梯度回波圖像的相位差來評估主磁場的不均勻性。

4、b0圖可以用于在所采集的mr信號的處理期間校正主場不均勻性，以便減少或消除重建mr圖像中的幾何失真。這尤其適用于諸如epi(回波平面成像)的成像技術以及使用非笛卡爾k空間軌跡(諸如螺旋k空間掃描)的技術。

5、備選地(或額外地)，可以在被稱為b0勻場的過程中實現b0不均勻性的最小化。勻場使用被施加到專用線圈的電流，所述專用線圈生成對mr系統的檢查體積中的主磁場的校正，從而使該體積內的場盡可能均勻。這些校正以不同幾何形狀的場梯度的形式生成。調整通過勻場線圈的電流的過程被稱為勻場，并且可以在任何時間執行。特別地，所確定的b0圖可以用于導出適當的勻場電流，以補償任何檢測到的主場不均勻性。j.p.stockmann等人(neuroimage,168:71-87,2018)討論了使用高階球面諧波勻場線圈或多線圈勻場陣列的針對靜態和動態b0勻場的幾種硬件方法，自適應電流網絡用于有源勻場。這種勻場技術還可以實現信噪比(snr)的顯著改進。然而，勻場具有固有的限制，并且不能校正所有b0不均勻性。因此，所確定的b0圖可以有助于評估勻場之后的任何剩余的不均勻性。這種殘差b0圖對于重建期間的失真和模糊校正仍然有用。

6、對b0圖的估計面臨若干挑戰，其中一些挑戰對于所有身體部位是共同的，諸如在具有大磁化率效應的位置處的不良信噪比和相位扭結，而其他挑戰與特異性身體部分更相關，諸如化學位移。由于來自脂肪和水質子的信號貢獻，b0圖會受到化學位移偽影破壞，特別是對于具有大量脂肪含量的身體部位。

7、用于b0確定的更先進的方法估計b0圖以及脂肪和水貢獻，從而減少或基本上消除化學位移偽影。如果將來自在不同回波時間處采集的兩個或更多個對應回波的信息進行組合，則可以計算脂肪和水對mr信號的相對貢獻。這可以被認為是化學位移編碼，其中，通過在稍微不同的回波時間處采集兩幅或更多幅mr圖像來定義和編碼額外維度(化學位移維度)。對于水/脂肪分離，這些類型的實驗通常被稱為dixon類型的測量。借助于dixon?mr成像或dixon水/脂肪mr成像，通過根據在不同回波時間處采集的兩個或更多個對應回波計算水和脂肪的貢獻來實現水/脂肪分離。通常，這種分離是可能的，因為存在脂肪與水中的已知的氫的進動頻率差。

8、近年來已經提出了若干種dixon-型mr成像方法。除了用于水/脂肪分離的不同策略之外，已知技術主要由它們采集的特異性數量的回波(或“點”)以及它們對所使用的回波時間施加的約束來表征。常規方法需要同相和反相回波時間，在該回波時間處，水和脂肪信號分別在復平面中平行和反平行。三點和兩點方法已經逐漸推廣以允許靈活的回波時間。因此，它們不再將回波時間處的水與脂肪信號之間的角度或相位限制為某些值。以這種方式，它們在成像序列設計中提供了更大的自由度，并且特別地實現了來自采集的信噪比(snr)增益與分離中的snr損失之間的權衡。另一方面，期望僅采樣兩個而不是三個回波以減少掃描時間(參見eggers等人,magn.reson.med.,65:96-107,2011)。

9、這些已知的方法主要成功地校正/抑制了與主場不均勻性和化學位移相關的偽影。然而，在預掃描中(即，在主掃描之前執行的單獨掃描中)采集b0圖需要額外的掃描時間，并且如果在預掃描與主掃描之間發生運動，則無法校正/抑制不均勻性引起的偽影。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種改進的mr成像技術，其中，在沒有或僅有最小額外掃描時間的情況下執行b0映射。

2、根據本發明，提出了一種對被放置在mr系統的檢查體積內的主磁場中的對象進行mr成像的方法，其中，所述方法包括以下步驟：

3、-使所述對象經受第一成像序列，以在第一回波時間處生成第一組mr信號，

4、-從所述對象采集所述第一組mr信號，

5、-使所述對象經受第二成像序列，以在不同于所述第一回波時間的第二回波時間處生成第二組mr信號，其中，所述第一成像序列和所述第二成像序列關于以下中的至少一項還存在差異：視場、圖像分辨率、重復時間、k空間采樣模式、弛豫時間加權，

6、-從所述對象采集所述第二組mr信號，以及

7、-根據所述第一組mr信號和所述第二組mr信號導出水圖、脂肪圖和b0圖。

8、如上所述，已知的dixon方法基于至少在兩個不同的回波時間處采集mr信號數據，并且使用計算來分離水和脂肪信號貢獻并確定b0圖。本發明在沒有額外采集步驟的情況下概括該概念，即通過利用在兩個或更多個不同回波時間處采集的mr信號數據，而且還使用兩個(或更多個)不同(第一和第二)成像序列。第一成像序列和第二成像序列對應于不同的(梯度回波)采集。它們可以關于視場、圖像分辨率、重復時間、k空間采樣模式、弛豫時間加權等存在差異。因此，本發明能夠將不同的梯度回波掃描用于水/脂肪分離和b0映射。以這種方式，本發明的方法通過消除需要在單獨的預掃描中的明確b0采集來節省掃描時間。根據本發明，該概念的實現在于，mr成像的方法涉及準備階段和診斷階段。準備階段包括：空間低分辨率調查掃描，其用于生成幾何規劃；以及，空間低分辨率校準掃描，以確定rf接收器陣列的多個線圈元件的線圈靈敏度分布。所述診斷階段包括診斷成像掃描，其中，使用幾何規劃以空間高分辨率編碼來采集k空間數據。因此，空間低分辨率調查掃描和空間低分辨率校準掃描在相應的不同回波時間處形成第一成像掃描和第二成像掃描，從中可以使用dixon方法，可以導出水圖、脂肪圖和b0圖。b0圖可以在診斷階段期間用于準確的b0勻場并且補償b0不均勻性。水和/或脂肪圖像可以在診斷階段期間用于水-脂肪分離或脂肪抑制。

9、第一成像序列和第二成像序列分別與調查序列和校準序列相關聯，其中，所述調查序列用于提供對象的概覽圖像，并且其中，所述校準序列用于確定用于采集mr信號(例如，用于并行成像)的多個接收天線(線圈)元件的rf接收器陣列的空間靈敏度分布。這樣的調查掃描和校準掃描通常無論如何都在每個成像會話開始時執行，因此它們不涉及任何額外的掃描時間。它們使用不同的成像序列(在視場和圖像分辨率方面)。本發明提出使用在這些預掃描中采集的mr信號數據來導出b0圖(以及水圖和脂肪圖，以便避免化學位移偽影)。由于b0圖在空間上平滑地變化，因此調查掃描和校準掃描的粗略分辨率沒有障礙。

10、在腦部成像的情況下，由于在腦部區域內不存在固有的水/脂肪混淆，因此b0映射可以簡化為單純的相減法技術。盡管這通常使用專用的采集((b0預掃描)來完成，但是本發明消除了該需要，而是使用已經采集的數據(來自調查掃描和校準掃描)來計算b0圖。此外，由于用于調查掃描和校準掃描的成像序列通常是工廠設置的協議，因此它們可以被定制以改進b0映射。

11、根據本發明，b0映射所涉及的計算基本上對應于常規(兩點)dixon方法(參見eggers等人，j.magn.reson.imaging2014；40:251-268)。使用信號模型，其包括來自每個體素位置處的水和脂肪的信號貢獻、由化學位移的差異引起的水與脂肪之間的(由脂肪的所選光譜模型以及第一成像序列和第二成像序列的兩個不同回波時間值產生的)相位偏移以及(主場不均勻性引起的)相位誤差。從與兩個回波時間相關聯的mr信號數據導出信號模型的三個未知數(水貢獻、脂肪貢獻、相位誤差)的本質模糊性可以通過假設主場不均勻性的空間平滑來解決。因此，代替直接計算水信號貢獻和脂肪信號貢獻，兩點dixon方法通常在三個步驟中執行分離：首先，計算針對相位誤差的潛在解。這針對每個體素獨立地完成。然后，通過使相位誤差的空間平滑最大化針對每個體素選擇一個解，并且最終在給定相位誤差的情況下，估計水信號貢獻和脂肪信號貢獻。

12、在第一成像序列和第二成像序列在視場方面不同的可能實施例中，針對第一成像序列和第二成像序列的視場的重疊區域導出水圖、脂肪圖和b0圖。

13、在另一實施例中，對象經受第三成像序列以生成第三組mr信號，其中，第三成像序列的圖像分辨率高于第一成像序列和/或第二成像序列的圖像分辨率，其中，第三組mr信號被采集并重建為mr圖像，重建涉及基于根據第一組mr信號和第二組mr信號導出的b0圖來補償b0不均勻性。在該實施例中，第一成像序列和第二成像序列可以表示預掃描，諸如以較低圖像分辨率運行的所提及的調查掃描和校準掃描，其中，第三成像序列表示針對以較高圖像分辨率的實際圖像采集運行的主掃描。根據使用第一成像序列和第二成像序列采集的mr信號數據導出的b0圖可以用于校正或抑制與根據使用第三成像序列采集的mr信號數據重建的mr圖像中的主要場不均勻性和化學位移相關的偽影。在可能的實施例中，可以在應用第三成像序列期間通過基于根據本發明導出的b0圖使主磁場勻場來補償b0不均勻性。如果第一成像序列和第二成像序列在視場方面彼此不同，則第三成像序列的視場(或至少視場中需要b0不均勻性補償的那部分)應當被包含在第一成像序列和第二成像序列的視場的重疊區域中，以便在第三成像序列的整個相關視場中具有可用的可靠b0數據。

14、到目前為止描述的本發明的方法可以借助于mr系統來執行，所述mr系統包括：至少一個主磁體線圈，其用于在檢查體積內生成基本上均勻的靜態主磁場b0；多個梯度線圈，其用于在檢查體積內在不同空間方向上生成經切換的磁場梯度；至少一個體rf線圈，其用于在檢查體積內生成rf脈沖和/或用于從位于檢查體積中的患者的身體接收mr信號；控制單元，其用于控制rf脈沖和經切換的磁場梯度在時間上的連續性；以及，重建單元，其用于根據接收到的mr信號重建mr圖像。本發明的所述方法可以通過mr系統的重建單元和/或控制單元的對應編程來實現。

15、本發明的所述方法可以有利地在目前臨床使用的大多數mr系統上進行。為此，僅需要利用計算機程序，通過所述計算機程序來控制mr系統，使得其執行本發明的上述方法步驟。所述計算機程序可以存在于數據載體上或者存在于數據網絡中，以便被下載以安裝在mr系統的控制單元中。