磁共振成像水脂图像分离方法、装置及磁共振成像系统

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，特别是一种磁共振成像水脂图像分离方法、装置及磁共振成像系统。

背景技术

在磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)系统中，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同，使得它们的共振频率不相同；当脂肪和其他组织的氢质子同时受到射频脉冲激励后，它们的驰豫时间也不相同。在不同的回波时间采集信号，脂肪组织和水表现出不同的相位以及信号强度。

狄克逊(Dixon)法是在磁共振成像中用以产生纯水质子图像的方法，其基本原理是分别采集水和脂肪质子的同相位(In Phase)和反相位(Out phase)两种回波信号，两种不同相位的信号通过运算，各产生一幅纯水质子的图像和纯脂肪质子的图像，从而达到脂肪抑制的目的。目前存在有多种Dixon水脂图像分离方法，包括：单点Dixon法、两点Dixon法和三点Dixon法等。

在基于Dixon的快速自旋回波(Turbo Spin Echo，TSE，也称Fast Spin Echo，FSE)脉冲序列中，射频(RF)脉冲序列包括90°激发脉冲和180°重聚脉冲(也叫复相脉冲)，在相邻两个重聚脉冲之间(即一个回波间距内)可以采集到多个回波(echo)。对应不同重聚脉冲的相应位置的各个回波构成一组回波，比如：重聚脉冲1后出现的第一个回波、重聚脉冲2后出现的第一个回波、……、重聚脉冲n后出现的第一个回波可构成一组回波，重聚脉冲1后出现的第二个回波、重聚脉冲2后出现的第二个回波、……、重聚脉冲n后出现的第二个回波可构成另一组回波。每一组回波都可独立重建出一幅图像。由于不同回波所带的幅值和相位信息不同，通过进一步计算可以分别重建纯水图像和纯脂肪图像。

考虑到目前的水脂图像分离方法中有些需要进行相位校正，有些则对成像过程中的呼吸运动等移动比较敏感，容易产生运动伪影，因此本领域内的技术人员还在致力于寻找其它的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例中一方面提出了一种磁共振成像水脂图像分离方法，另一方面提出了一种磁共振成像水脂图像分离装置及磁共振成像系统，用以实现高效的水脂图像分离。

本发明实施例中提出的一种磁共振成像水脂图像分离方法，包括：在一个重复时间内获取两个叶片的回波数据，每个叶片的回波数据为采用相同的读出梯度极性获取的至少两组回波数据，所述至少两组回波数据被分别填充到至少两个k空间中；其中，不同组的回波数据具有不同回波时间，每组回波数据的回波个数等于一个重复时间内的回波链长度；以叶片为单位，根据每个叶片的至少两个k空间中的数据得到所述叶片的至少两个叶片图像，利用每个叶片的所述至少两个叶片图像进行Dixon水脂分离计算，得到所述叶片的水图像和脂肪图像；将所有叶片的水图像合成为一个完整k空间的磁共振水图像，将所述叶片的脂肪图像合成为一个完整k空间的磁共振脂肪图像。

在一个实施方式中，得到所有叶片的水图像和脂肪图像之后，进一步包括：对每个叶片的水图像进行傅里叶变换，得到所述水图像对应的水k空间数据；将所述水k空间数据按照所述叶片在完整k空间中所对应的角度进行相应角度的旋转，得到所述叶片在设定角度下的水k空间数据；确定过采样的k空间中心区域，并从各叶片在所述设定角度下的水k空间数据中分别提取对应所述中心区域的数据，得到各叶片的水k空间中心区域数据；对所述各叶片的水k空间中心区域数据分别进行傅里叶变换，得到各叶片的过采样区域水图像；计算所有叶片的过采样区域水图像的灰度平均值；将每个叶片的过采样区域水图像的灰度值与所述灰度平均值分别进行相似度计算，在计算得到的相似度低于设定阈值时，将对应叶片的水图像和脂肪图像进行互换。

在一个实施方式中，所述在一个重复时间内获取两个叶片的回波数据包括：在一个重复时间内获取低于设定阈值的低b值的两个叶片的回波数据；所述利用每个叶片的所述至少两个叶片图像进行Dixon水脂分离计算，得到所述叶片的水图像和脂肪图像包括：利用每个叶片的所述至少两个叶片图像进行Dixon水脂分离计算，得到对应所述叶片的反应磁场均匀度的B0场图；根据所述叶片的B0场图以及所述叶片的至少两个叶片图像计算得到所述叶片的水图像和脂肪图像。

在一个实施方式中，进一步包括：存储所述B0场图；所述在一个重复时间内获取两个叶片的回波数据进一步包括：在一个重复时间内获取高于所述设定阈值的高b值的两个叶片的回波数据；所述利用每个叶片的所述至少两个叶片图像进行Dixon水脂分离计算，得到所述叶片的水图像和脂肪图像包括：根据所述叶片的至少两个叶片图像以及预先存储的对应所述叶片的B0场图，得到所述叶片的水图像和脂肪图像。

在一个实施方式中，所述根据每个叶片的至少两个k空间中的数据得到所述叶片的至少两个叶片图像包括：对每个叶片的每个k空间中的数据按照其他叶片位置填充0的方式得到低分辨率的完整k空间数据，对所述低分辨率的完整k空间数据进行傅里叶变换，得到对应所述k空间的一个叶片图像；所述将所有叶片的水图像合成为一个完整k 空间的磁共振水图像，将所述叶片的脂肪图像合成为一个完整k空间的磁共振脂肪图像包括：对每个叶片的水图像和脂肪图像分别进行傅里叶变换得到所述叶片的低分辨率的完整k空间的水图像数据和脂肪图像数据；从所述低分辨率的完整k空间的水图像数据中提取出对应所述叶片的有效k空间水图像数据，从所述低分辨率的完整k空间的脂肪图像数据中提取出对应所述叶片的有效k空间脂肪图像数据；利用所有叶片的有效k空间水图像数据重建出高分辨率的完整k空间的水图像数据，利用所有叶片的有效k空间脂肪图像数据重建出高分辨率的完整k空间的脂肪图像数据；对所述高分辨率的完整k 空间的水图像数据和脂肪图像数据分别进行傅里叶变换，得到所述完整k空间的磁共振水图像和脂肪图像数据。

本发明实施例中提出的一种磁共振成像水脂图像分离装置，包括：数据获取单元，在一个重复时间内获取两个叶片的回波数据，每个叶片的回波数据为采用相同的读出梯度极性获取的至少两组回波数据，所述至少两组回波数据被分别填充到至少两个k空间中；其中，不同组的回波数据具有不同回波时间，每组回波数据的回波个数等于一个重复时间内的回波链长度；和水脂分离单元；所述水脂分离单元包括：第一水脂分离模块，用于以叶片为单位，根据每个叶片的至少两个k空间中的数据得到所述叶片的至少两个叶片图像，利用每个叶片的所述至少两个叶片图像进行Dixon水脂分离计算，得到所述叶片的水图像和脂肪图像；和第二水脂分离模块，用于将所有叶片的水图像合成为一个完整k空间的磁共振水图像，将所述叶片的脂肪图像合成为一个完整k空间的磁共振脂肪图像。

在一个实施方式中，所述水脂分离单元进一步包括：水脂图像辨析模块，用于对每个叶片的水图像进行傅里叶变换，得到所述水图像对应的水k空间数据；将所述水k空间数据按照所述叶片在完整k空间中所对应的角度进行相应角度的旋转，得到所述叶片在设定角度下的水k空间数据；确定过采样的k空间中心区域，并从各叶片在所述设定角度下的水k空间数据中分别提取对应所述中心区域的数据，得到各叶片的水k空间中心区域数据；对所述各叶片的水k空间中心区域数据分别进行傅里叶变换，得到各叶片的过采样区域水图像；计算所有叶片的过采样区域水图像的灰度平均值；将每个叶片的过采样区域的水图像的灰度值与所述灰度平均值分别进行相似度计算，在计算得到的相似度低于设定阈值时，将对应叶片的水图像和脂肪图像进行互换。

在一个实施方式中，所述数据获取单元在一个重复时间内获取低于设定阈值的低b 值的两个叶片的回波数据；所述第一水脂分离模块以叶片为单位，根据每个叶片的低b值的至少两个k空间中的数据得到所述叶片的低b值的至少两个叶片图像，所述第二水脂分离模块利用每个叶片的低b值的所述至少两个叶片图像进行Dixon水脂分离计算，得到对应所述叶片的反应磁场均匀度的B0场图；根据所述叶片的B0场图以及所述叶片的至少两个叶片图像计算得到所述叶片的水图像和脂肪图像。

在一个实施方式中，所述第二水脂分离模块进一步存储所述B0场图；所述数据获取单元进一步在一个重复时间内获取高于所述设定阈值的高b值的两个叶片的回波数据；所述第一水脂分离模块以叶片为单位，根据每个叶片的高b值的至少两个k空间中的数据得到所述叶片的高b值的至少两个叶片图像；所述第二水脂分离模块根据所述叶片的高b值的至少两个叶片图像以及预先存储的对应所述叶片的B0场图，得到所述叶片的水图像和脂肪图像。

在一个实施方式中，所述第一水脂分离模块以叶片为单位，对每个叶片的每个k空间中的数据按照其他叶片位置填充0的方式得到低分辨率的完整k空间数据，对所述低分辨率的完整k空间数据进行傅里叶变换，得到对应所述k空间的一个叶片图像；利用每个叶片的至少两个叶片图像进行Dixon水脂分离计算，得到所述叶片的水图像和脂肪图像；所述第二水脂分离模块对每个叶片的水图像和脂肪图像分别进行傅里叶变换得到所述叶片的低分辨率的完整k空间的水图像数据和脂肪图像数据；从所述低分辨率的完整k空间的水图像数据中提取出对应所述叶片的有效k空间水图像数据，从所述低分辨率的完整k空间的脂肪图像数据中提取出对应所述叶片的有效k空间脂肪图像数据；利用所有叶片的有效k空间水图像数据重建出高分辨率的完整k空间的水图像数据，利用所有叶片的有效k空间脂肪图像数据重建出高分辨率的完整k空间的脂肪图像数据；对所述高分辨率的完整k空间的水图像数据和脂肪图像数据分别进行傅里叶变换，得到所述完整k空间的磁共振水图像和脂肪图像数据。

本发明实施例中提出的另一种磁共振成像水脂图像分离装置，包括：至少一个存储器和至少一个处理器，其中：所述至少一个存储器用于存储计算机程序；所述至少一个处理器用于调用所述至少一个存储器中存储的计算机程序，执行如上所述的任一具体实施方式中的磁共振成像水脂图像分离方法。

本发明实施例中提出的一种磁共振成像系统，包括如上所述的任一具体实施方式中的磁共振成像水脂图像分离装置。

本发明实施例中提出的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；其特征在于，所述计算机程序能够被一处理器执行并实现如上所述的任一具体实施方式中的磁共振成像水脂图像分离方法。

从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中将Dixon法和BLADE序列相结合，在一个TR内获取两个叶片，并且针对每个叶片，采用相同极性的读出梯度获取至少两个具有不同回波时间的回波数据组，之后，以叶片为单位利用该叶片的至少两个回波数据组的图像进行水脂分离计算，最后再将计算得到的所有叶片的水图像和所有叶片的脂肪图像分别合成最终的水图像和最终的脂肪图像。该过程中，由于针对每个叶片用于进行Dixon水脂分离计算的至少两个回波数据组是在相同的读出梯度极性下获取的，因此无需进行相位校正。此外，由于水脂分离计算是以叶片为单位进行的，而每个叶片用于水脂分离计算的回波数据是在一个回波链采集中得到的，因此避免了不同回波之间的潜在错误配准。更重要的，因其对运动具有较强的鲁棒性，因此还可用于扩散成像。并且，这种在一个TR内获取两个叶片的操作，可以加快采样效率。

此外，通过利用过采样k空间中心区域的冗余数据对Dixon水脂分离计算得到的叶片水图像和脂肪图像进行辨析，可以识别和纠正Dixon水脂分离计算中可能出现的水图像和脂肪图像交换。

另外，通过利用低b值图像进行水脂分离计算时得到的一个反应磁场均匀度的中间结果，即B0场图来作为高b值图像的中间结果来对高b值图像进行水脂分离计算，可提高高b值图像水脂分离的可靠性。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为采用二维快速自旋回波(TSE)的刀锋伪影校正序列(BLADE)采集k空间数据的一个轨迹示意图。

图2为本发明实施例中一种磁共振成像水脂图像分离方法的示例性流程图。

图3为本发明一个例子中基于快速自旋回波(TSE)序列的两点Dixon法的数据采集序列的示意图。

图4A和图4B为本发明一个例子中一个重复时间内采集的k空间数据。

图5为本发明实施例中一种水脂图像的辨析方法的示例性流程图。

图6A和图6B分别为本发明实施例中一种磁共振成像水脂图像分离装置的示例性结构图。

图7为本发明实施例中又一种磁共振成像水脂图像分离装置的示例性结构图。

图8A中示出了一个例子中采用本发明实施例中的磁共振成像水脂图像分离方法得到的活体颈部的40幅水(第一行)和脂肪(第二行)图像中的4幅。

图8B中示出了一个例子中采用本发明实施例中的磁共振成像水脂图像分离方法得到的20张b值为50(第一行)和b值为800(第二行)的扩散加权成像中的4张。

其中，附图标记如下：

具体实施方式

MRI成像包括沿期望方向的各种横断面的图像。k空间是每个横断面的数据空间，即k空间数据表示可形成一个图像的一组原数据。例如，采用二维或三维快速梯度回波序列进行k空间的回波数据采集后，回波数据被填充至一相位编码k空间。之后通过对 k空间数据执行傅里叶变换，可获得期望的图像。

图1为采用二维快速自旋回波(TSE)的刀锋伪影校正序列(BLADE)采集k空间数据的一个轨迹示意图。如图1所示，在一个重复时间(TR)内获取一个叶片，旋转一定角度(图1为20°)后获取下一个叶片。图1中以叶片宽度为L，对应该叶片宽度L 的回波链长度为15的情况为例。其中，每个TR表示在脉冲序列中从90°激发脉冲到下一个90°激发脉冲的一个时间段。

本发明实施例中，为了克服磁共振成像中需要进行相位校正和运动伪影的问题，考虑将Dixon法和BLADE序列相结合，在一个TR内获取两个叶片，并且针对每个叶片，采用相同极性的读出梯度获取至少两个具有不同回波时间的回波数据组。之后，以叶片为单位利用该叶片的至少两个回波数据组的图像进行水脂分离计算，最后再将计算得到的所有叶片的水图像和所有叶片的脂肪图像分别合成最终的水图像和最终的脂肪图像。该过程中，由于针对每个叶片用于进行Dixon水脂分离计算的至少两个回波数据组是在相同的读出梯度极性下获取的，因此无需进行相位校正。此外，由于水脂分离是以叶片为单位进行的，而每个叶片用于水脂分离计算的回波数据是在一个回波链采集中得到的，因此避免了不同回波之间的潜在错误配准。更重要的，因其对运动具有较强的鲁棒性，因此还可用于扩散成像。并且，这种在一个TR内获取两个叶片的操作，可以加快采样效率。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

图2为本发明实施例中一种磁共振成像水脂图像分离方法的示例性流程图，如图2所示，该方法可包括如下步骤：

步骤S22，在一个重复时间内获取两个叶片的回波数据，每个叶片的回波数据为采用相同的读出梯度极性获取的至少两组回波数据，所述至少两组回波数据被分别填充到至少两个k空间中；其中，不同组的回波数据具有不同回波时间，每组回波数据的回波个数等于一个重复时间内的回波链长度。

图3示出了本发明一个例子中基于快速自旋回波(TSE)序列的两点Dixon法的数据采集序列的示意图，图3中仅示出了一个自旋回波周期(Echo Spacing，ESP)。图4A 和图4B中示出了一个重复时间内采集的k空间数据。图4A和图4B中以一个重复时间内的回波链长度为5的情况为例，即每个叶片的叶片宽度对应5条回波数据线，基于图 4A和图4B所示的情况，一个重复时间内应包括5个如图3所示的自旋回波周期，即两个90度的射频脉冲之间包括5个180度重聚相射频脉冲。其中，RF、Gx、Gy和D分别对应射频脉冲、x轴向梯度、y轴向梯度和回波数据。B1E1对应叶片1的第一个回波， B1E2对应叶片1的第二个回波，B2E1对应叶片2的第一个回波，B2E2对应叶片2的第二个回波。

如图3所示，在一个自旋回波周期内，即两个180度重聚相射频脉冲RF_1、RF_2 之间，在距离回波中心C的第一回波时间(TE1)和第二回波时间(TE2)处，磁共振成像设备在x轴梯度方向上施加针对第一叶片和第二叶片中每个叶片的两个x轴向梯度，同时在y轴梯度方向上施加针对第二个叶片的两个y轴向梯度，基于x轴向梯度和y轴向梯度的共同作用，可分别读取对应的四个回波1、2、3、4。将所读取的四个回波1、2、 3、4填充至k空间中，一个重复时间结束后，便可得到如图4A和图4B中所述的两个k 空间示意图，其中，图4A示出了第一回波时间采集的两个叶片中每个叶片的一组回波数据，图4B示出了第二回波时间采集的两个叶片中每个叶片的一组回波数据。

实际应用中，本步骤中针对每个叶片也可以获取多于两组的回波数据，如获取三组回波数据，或四组回波数据，或者更多组都可以。具体可根据实际需要确定，此处不对其进行限定。

步骤S24，以叶片为单位，根据每个叶片的至少两个k空间中的数据得到所述叶片的至少两个叶片图像，利用每个叶片的所述至少两个叶片图像进行Dixon水脂分离计算，得到所述叶片的水图像和脂肪图像。

本步骤中，考虑到每个叶片的两组回波数据是在一个回波链采集中得到的，因此为了避免了不同回波之间的潜在错误配准，考虑以叶片为单位进行水脂分离计算。更重要的，因其对运动具有较强的鲁棒性，因此还可用于扩散成像中。

下面列举其中一种实现方式：

基于图4A和图4B中所示的同一叶片的两个不同回波时间采集的k空间中的数据，可对每个k空间中的数据按照其他叶片位置填充0的方式得到低分辨率的完整k空间数据，对所述低分辨率的完整k空间数据进行傅里叶变换，得到对应所述k空间的一个叶片图像，即基于图4A中所示的a叶片的第一回波时间采集的一组回波数据可得到a叶片的一个叶片图像，记为a1；基于图4B中所示的a叶片的第二回波时间采集的另一组回波数据可得到a叶片的另一个叶片图像，记为a2。针对存在多个线圈单元进行数据采集的情况，针对每个叶片图像a1和a2，可分别对其进行自适应线圈组合，以得到最终的叶片图像a1和叶片图像a2。之后，可利用叶片图像a1和叶片图像a2进行两点式Dixon水脂分离计算，得到所述叶片的水图像和脂肪图像。其中，叶片图像a1可作为近似的同相位图像，叶片图像a2可作为近似的反相位图像。实际应用中，若步骤S22中针对每个叶片获取了三组回波数据，则本步骤S24中可利用得到的三个叶片图像进行三点式Dixon 水脂分离计算。若是获取了四组，则进行四点式Dixon水脂分离计算，依次类推。具体情况可根据实际需要确定，此处不对其进行限定。

步骤S26，将所有叶片的水图像合成为一个完整k空间的磁共振水图像，将所述叶片的脂肪图像合成为一个完整k空间的磁共振脂肪图像。

具体实现时，本步骤中对于步骤S24中得到的每个叶片的水图像和脂肪图像，可分别对其进行傅里叶变换得到所述叶片的低分辨率的完整k空间的水图像数据和脂肪图像数据。之后可从低分辨率的完整k空间的水图像数据中提取出对应所述叶片的有效k空间水图像数据，从低分辨率的完整k空间的脂肪图像数据中提取出对应所述叶片的有效 k空间脂肪图像数据。然后利用所有叶片的有效k空间水图像数据重建出高分辨率的完整k空间的水图像数据，利用所有叶片的有效k空间脂肪图像数据重建出高分辨率的完整k空间的脂肪图像数据；之后再对所述高分辨率的完整k空间的水图像数据和脂肪图像数据分别进行傅里叶变换，便可得到所述完整k空间的磁共振水图像和脂肪图像数据。

本发明实施例中，考虑到步骤S24中在进行Dixon水脂图像分离计算时，有可能存在水图像和脂肪图像标记错误的情况。例如，将水图像标记为脂肪图像，将脂肪图像标记为水图像。当然，出现这种情况的概率还是比较低的。但为了万无一失，保证水脂图像划分正确，并进一步在步骤S26中获取更高质量的水脂图像，可进一步在步骤S24中得到所有叶片的水图像和脂肪图像之后，对各叶片的水脂图像进行辨析。考虑到利用 BLADE序列进行k空间数据采集时，在k空间的中心区域存在着过采样，即相同内容被重复采样。对于这部分过采样内容在不同的叶片中应该具有相似的特征，以水图像为例，这部分内容应具有相似的灰度值，因此可计算所有叶片的水图像在过采样中心区域的灰度平均值，之后将每个叶片在过采样中心区域的灰度值与该灰度平均值进行比较，若相似度达到预设阈值，则认为没有发生水图像与脂肪图像的互换，若相似度低于所述预设阈值，则可认为发生了水图像与脂肪图像的互换，将其交换过来即可。为此，本发明实施例中的磁共振成像水脂图像分离方法可进一步包括如图5所示的步骤：

步骤S51、对每个叶片的水图像进行傅里叶变换，得到所述水图像对应的水k空间数据。

步骤S52、将所述水k空间数据按照所述叶片在完整k空间中所对应的角度进行相应角度的旋转，得到所述叶片在设定角度下的水k空间数据。

步骤S53、确定过采样的k空间中心区域，并从各叶片在所述设定角度下的水k空间数据中分别提取对应所述中心区域的数据，得到各叶片的水k空间中心区域数据。

步骤S54、对所述各叶片的水k空间中心区域数据分别进行傅里叶变换，得到各叶片的过采样区域水图像。

步骤S55、计算所有叶片的过采样区域水图像的灰度平均值。

步骤S56、针对每个叶片，将所述叶片的过采样区域水图像的灰度值与所述灰度平均值分别进行相似度计算，得到对应所述叶片的相似度值。

步骤S57、判断对应所述叶片的相似度值是否低于一设定阈值？如果是，则执行步骤S58。否则，保持所述叶片的水图像和脂肪图像标记不变。

步骤S58，将所述叶片的水图像和脂肪图像进行互换，即将二者的标记互换。

此外，上面提到以叶片为单位进行水脂分离计算时，因其对运动具有较强的鲁棒性，因此还可用于扩散成像中。在扩散成像中，步骤S22中可以采集不同b值的回波数据，考虑到由于高于某设定阈值的高b值图像的信噪比较低，因此对高b值图像进行水脂分离计算时，可能可靠性要低于利用低b值图像进行水脂分离计算的结果。因此，本发明实施例中考虑在对高b值图像进行水脂分离计算时，利用低b值图像进行水脂分离计算时得到的一个反应磁场均匀度的中间结果，即B0场图。也就是说，正常对一叶片的低b 值的至少两个叶片图像进行水脂分离计算时，过程中会得到对应所述叶片的反应磁场均匀度的B0场图，并根据所述叶片的B0场图以及所述叶片的至少两个叶片图像计算得到所述叶片的水图像和脂肪图像。本发明实施例中，为了将对应该叶片的B0场图应用于对应该叶片的高b值的至少两个叶片图像的水脂分离计算中，考虑先把对应该叶片的B0 场图进行存储，以便后续利用每个叶片的高b值的至少两个叶片图像进行Dixon水脂分离计算时，根据所述叶片的高b值的至少两个叶片图像以及预先存储的对应所述叶片的 B0场图，得到所述叶片的高b值的水图像和脂肪图像。

以上对本发明实施例中的磁共振成像水脂图像分离方法进行了详细描述，下面再对本发明实施例中的磁共振成像水脂图像分离装置进行描述。本发明实施例中的磁共振成像水脂图像分离装置可用于实施本发明实施例中的磁共振成像水脂图像分离方法，对于本发明装置实施例中未详细披露的内容可参见本发明方法实施例中的相应描述，此处不再一一赘述。

图6A和图6B分别为本发明实施例中一种磁共振成像水脂图像分离装置的示例性结构图。如图6A所示，该装置可包括数据获取单元610和水脂分离单元620。其中，水脂分离单元620可具体包括：第一水脂分离模块621和第二水脂分离模块622。

其中，数据获取单元610用于在一个重复时间内获取两个叶片的回波数据，每个叶片的回波数据为采用相同的读出梯度极性获取的至少两组回波数据，所述至少两组回波数据被分别填充到至少两个k空间中；其中，不同组的回波数据具有不同回波时间，每组回波数据的回波个数等于一个重复时间内的回波链长度。

第一水脂分离模块621用于以叶片为单位，根据每个叶片的至少两个k空间中的数据得到所述叶片的至少两个叶片图像，利用每个叶片的所述至少两个叶片图像进行Dixon水脂分离计算，得到所述叶片的水图像和脂肪图像。在一个实施方式中，第一水脂分离模块621可以叶片为单位，对每个叶片的每个k空间中的数据按照其他叶片位置填充0 的方式得到低分辨率的完整k空间数据，对所述低分辨率的完整k空间数据进行傅里叶变换，得到对应所述k空间的一个叶片图像；利用每个叶片的至少两个叶片图像进行 Dixon水脂分离计算，得到所述叶片的水图像和脂肪图像。

第二水脂分离模块622用于将所有叶片的水图像合成为一个完整k空间的磁共振水图像，将所述叶片的脂肪图像合成为一个完整k空间的磁共振脂肪图像。在一个实施方式中，第二水脂分离模块622可对每个叶片的水图像和脂肪图像分别进行傅里叶变换得到所述叶片的低分辨率的完整k空间的水图像数据和脂肪图像数据；从所述低分辨率的完整k空间的水图像数据中提取出对应所述叶片的有效k空间水图像数据，从所述低分辨率的完整k空间的脂肪图像数据中提取出对应所述叶片的有效k空间脂肪图像数据；利用所有叶片的有效k空间水图像数据重建出高分辨率的完整k空间的水图像数据，利用所有叶片的有效k空间脂肪图像数据重建出高分辨率的完整k空间的脂肪图像数据；对所述高分辨率的完整k空间的水图像数据和脂肪图像数据分别进行傅里叶变得，得到所述完整k空间的磁共振水图像和脂肪图像数据。

在一个实施方式中，水脂分离单元620可如图6B所示，进一步包括：水脂图像辨析模块623，用于对每个叶片的水图像进行傅里叶变换，得到所述水图像对应的水k空间数据；将所述水k空间数据按照所述叶片在完整k空间中所对应的角度进行相应角度的旋转，得到所述叶片在设定角度下的水k空间数据；确定过采样的k空间中心区域，并从各叶片在所述设定角度下的水k空间数据中分别提取对应所述中心区域的数据，得到各叶片的水k空间中心区域数据；对所述各叶片的水k空间中心区域数据分别进行傅里叶变换，得到各叶片的过采样区域水图像；计算所有叶片的过采样区域水图像的灰度平均值；将每个叶片的过采样区域的水图像的灰度值与所述灰度平均值分别进行相似度计算，在计算得到的相似度低于设定阈值时，将对应叶片的水图像和脂肪图像进行互换。

基于图6A和图6B所示的磁共振成像水脂图像分离装置，在又一个实施方式中，数据获取单元610可在某些重复时间内的每个重复时间内获取低于设定阈值的低b值的两个叶片的回波数据；并在另一些重复时间内的每个重复时间内获取高于设定阈值的高b 值的两个叶片的回波数据。

相应地，第一水脂分离模块621可以叶片为单位，根据每个叶片的低b值的至少两个k空间中的数据得到所述叶片的低b值的至少两个叶片图像；并且，根据每个叶片的高b值的至少两个k空间中的数据得到所述叶片的高b值的至少两个叶片图像。

第二水脂分离模块622可利用每个叶片的低b值的所述至少两个叶片图像进行Dixon 水脂分离计算，得到对应所述叶片的反应磁场均匀度的B0场图；根据所述叶片的B0场图以及所述叶片的至少两个叶片图像计算得到所述叶片的低b值的水图像和脂肪图像，进一步地，第二水脂分离模块622还存储所述B0场图，以便于根据所述叶片的高b值的至少两个叶片图像以及预先存储的对应所述叶片的B0场图，得到所述叶片的高b值的水图像和脂肪图像。

图7为本发明实施例中又一种磁共振成像水脂图像分离装置的示例性结构图。如图 7所示，可包括：至少一个存储器71和至少一个处理器72。此外，还可以包括一些其它组件，例如通信端口等。这些组件通过总线进行通信。

其中，至少一个存储器71用于存储计算机程序。在一个实施方式中，该计算机程序可以理解为包括图6所示的磁共振成像水脂图像分离装置的各个模块。此外，至少一个存储器71还可存储操作系统等。操作系统包括但不限于：Android操作系统、Symbian 操作系统、Windows操作系统、Linux操作系统等等。

至少一个处理器72用于调用至少一个存储器71中存储的计算机程序，以执行本发明实施例中所述的磁共振成像水脂图像分离方法。处理器72可以为CPU，处理单元/模块，ASIC，逻辑模块或可编程门阵列等。其可通过所述通信端口进行数据的接收和发送。

需要说明的是，上述各流程和各结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。各模块的划分仅仅是为了便于描述采用的功能上的划分，实际实现时，一个模块可以分由多个模块实现，多个模块的功能也可以由同一个模块实现，这些模块可以位于同一个设备中，也可以位于不同的设备中。

可以理解，上述各实施方式中的硬件模块可以以机械方式或电子方式实现。例如，一个硬件模块可以包括专门设计的永久性电路或逻辑器件(如专用处理器，如FPGA或ASIC)用于完成特定的操作。硬件模块也可以包括由软件临时配置的可编程逻辑器件或电路(如包括通用处理器或其它可编程处理器)用于执行特定操作。至于具体采用机械方式，或是采用专用的永久性电路，或是采用临时配置的电路(如由软件进行配置)来实现硬件模块，可以根据成本和时间上的考虑来决定。

此外，本发明实施例中还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序能够被一处理器执行并实现本发明实施例中所述的磁共振成像水脂图像分离方法。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施方式的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或 CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。此外，还可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作。还可以将从存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施方式中任一实施方式的功能。用于提供程序代码的存储介质实施方式包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如 CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

图8A中示出了一个例子中采用本发明实施例中的磁共振成像水脂图像分离方法得到的活体颈部的40幅水(第一行)和脂肪(第二行)图像中的4幅，所使用的协议参数包括：FOV(视野窗)＝300×300mm

通过图8A可以看出，使用本发明实施例中的磁共振成像水脂图像分离方法，可以使得即使在容易受到运动和B0不均匀干扰的复杂区域，也可以获得运动伪影减少和脂肪抑制稳健的图像。

图8B中示出了一个例子中采用本发明实施例中的磁共振成像水脂图像分离方法得到的20张b值为50(第一行)和b值为800(第二行)的扩散加权成像中的4张，所使用的协议参数包括：FOV(视野窗)＝260×260mm

通过图8B可以看出，使用本发明实施例中的磁共振成像水脂图像分离方法用于扩散加权成像时，可获取对运动不敏感以及有稳定脂肪抑制效果的扩散加权图像。

从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中将Dixon法和BLADE序列相结合，在一个TR内获取两个叶片，并且针对每个叶片，采用相同极性的读出梯度获取至少两个具有不同回波时间的回波数据组，之后，以叶片为单位利用该叶片的至少两个回波数据组的图像进行水脂分离计算，最后再将计算得到的所有叶片的水图像和所有叶片的脂肪图像分别合成最终的水图像和最终的脂肪图像。该过程中，由于针对每个叶片用于进行Dixon水脂分离计算的至少两个回波数据组是在相同的读出梯度极性下获取的，因此无需进行相位校正。此外，由于水脂分离计算是以叶片为单位进行的，而每个叶片用于水脂分离计算的回波数据是在一个回波链采集中得到的，因此避免了不同回波之间的潜在错误配准。更重要的，因其对运动具有较强的鲁棒性，因此还可用于扩散成像。并且，这种在一个TR内获取两个叶片的操作，可以加快采样效率。

此外，通过利用过采样k空间中心区域的冗余数据对Dixon水脂分离计算得到的叶片水图像和脂肪图像进行辨析，可以识别和纠正Dixon水脂分离计算中可能出现的水图像和脂肪图像交换。

另外，通过利用低b值图像进行水脂分离计算时得到的一个反应磁场均匀度的中间结果，即B0场图作为高b值图像的中间结果来对高b值图像进行水脂分离计算，可增加高b值图像水脂分离的可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。