[发明专利]一种磁共振成像中的DIXON水脂分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁共振成像中的水脂分离方法，尤其涉及一种改进的DIXON水脂分离方法。

背景技术

人体MRI（磁共振成像）信号主要来源于两种成分：水和脂肪。水分子中的氢质子的化学键为O-H键，而脂肪分子中氢质子的化学键为C-H键。由于这两种结构中氢质子周围电子云分布的不同，造成水分子中氢质子所感受到的磁场强度稍高些，最终导致水分子中氢质子的进动频率要比脂肪分子中氢质子稍快些，其差别为3.5ppm，相当于150Hz/T，这种进动频率差异随着场强的增大而加大。例如场强为1.5T，水分子比脂肪分子中的氢质子进动频率快225Hz。

在磁共振成像常用的GRE T1WI序列中，可以通过选择不同的回波时间（TE）得到水与脂肪信号正反相位图像。

第一个同相位TE=1000ms÷［150Hz/T×场强］

第一个反相位TE=第一个同相位TE÷2

对于场强为1.5T，第一个同相位TE=1000÷（150×1.5）=4.4ms

                第一个反相位TE=2.2ms

利用同相位和反相位图像，可产生单独的“水”或“脂肪”信号的图像：

W：水的信号强度；            F：脂肪的信号强度

I同：水与脂肪同相位信号；    I反：水与脂肪反相位信号

那么：

I同=W+F；                    I反=W-F

这样，两式分别相加和相减，得出：

W=（I同+I反）/2；            F=（I同-I反）/2

就可以进行单独的水或脂肪的成像，也叫水脂分离成像，即原始DIXON技术[Dixon WT,Simple proton spectroscopic imaging,Radiology 153:189-194(1984)]。DIXON技术也可用干SE或FSE序列。

但是,在主磁场不均匀的情况下,原始DIXON技术无法实现水脂分离.只有采用改进后的DIXON方法,通过分析处理多回波磁共振信号,来实现主磁场不均匀情况下的水脂分离。相关的文献有：Glover GH,Schneider E,Three-point Dixon technique for true water/fat decomposition with Bo inhomogeneity correction,Magnetic Resonance in Medicine 18:371-383(1991);Zhang W,Goldhaber DM,Kramer DM,Separation of Water and Fat MR Images in a Single Scan at 35 T Using“Sandwich”Echoes,Journal of Magnetic Resonance Imaging 6:909-917(1996)。

传统的DIXON方法一般都要求所有回波信号中水脂信号相位成同相或反相的关系,因而对成像脉冲序列所能采用的回波时间(TE)及相关参数有严格的限制。例如在1.5T场强条件下,水脂反相的相位进动时间只能采用2.2毫秒,6.6毫秒,11.0毫秒等,而同相的回波时间只能采用4.4毫秒,8.8毫秒,13.2毫秒等。这种要求对用户在成像序列参数的选择带来了不必要的限制。对场回波而言，相位进动时间等于回波时间；然而对于自旋回波序列，相位进动时间为实际回波时间与理想自旋回波时间的偏差。

Xiang Qing-San和An Li发明了一种称作DPE的方法,见Xiang QS,An L,Water-Fat Imaging with Direct Phase Encoding,Journal of Magnetic Resonance Imaging 7:1002-1015(1997)。DPE方法不再对回波信号中水脂相位的绝对关系进行限制,而只要求水脂信号在回波之间的相位进动差为固定量。这虽然给脉冲序列的回波时间及相关参数设置提供了灵活性,但对所得到数据必须进行与传统DIXON不同的特殊处理。