Abstract Chemical shift based methods are often used to achieve uniform water–fat separation that is insensitive to B o inhomogeneities. Many spin‐echo (SE) or fast SE (FSE) approaches acquire three echoes shifted symmetrically about the SE, creating time‐dependent phase shifts caused by water–fat chemical shift. This work demonstrates that symmetrically acquired echoes cause artifacts that degrade image quality. According to theory, the noise performance of any water–fat separation method is dependent on the proportion of water and fat within a voxel, and the position of echoes relative to the SE. To address this problem, we propose a method termed “iterative decomposition of water and fat with echo asymmetric and least‐squares estimation” (IDEAL). This technique combines asymmetrically acquired echoes with an iterative least‐squares decomposition algorithm to maximize noise performance. Theoretical calculations predict that the optimal echo combination occurs when the relative phase of the echoes is separated by 2π/3, with the middle echo centered at π/2+π k ( k = any integer), i.e., (–π/6+π k , π/2+π k , 7π/6+π k ). Only with these echo combinations can noise performance reach the maximum possible and be independent of the proportion of water and fat. Close agreement between theoretical and experimental results obtained from an oil–water phantom was observed, demonstrating that the iterative least‐squares decomposition method is an efficient estimator. Magn Reson Med, 2005. © 2005 Wiley‐Liss, Inc.

Abstract Multiecho chemical shift–based water‐fat separation methods are seeing increasing clinical use due to their ability to estimate and correct for field inhomogeneities. Previous chemical shift‐based water‐fat separation methods used a relatively simple signal model that assumes both water and fat have a single resonant frequency. However, it is well known that fat has several spectral peaks. This inaccuracy in the signal model results in two undesired effects. First, water and fat are incompletely separated. Second, methods designed to estimate T in the presence of fat incorrectly estimate the T decay in tissues containing fat. In this work, a more accurate multifrequency model of fat is included in the iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least‐squares estimation (IDEAL) water‐fat separation and simultaneous T estimation techniques. The fat spectrum can be assumed to be constant in all subjects and measured a priori using MR spectroscopy. Alternatively, the fat spectrum can be estimated directly from the data using novel spectrum self‐calibration algorithms. The improvement in water‐fat separation and T estimation is demonstrated in a variety of in vivo applications, including knee, ankle, spine, breast, and abdominal scans. Magn Reson Med 60:1122–1134, 2008. © 2008 Wiley‐Liss, Inc.

Abstract Three encoding strategies for the measurement of flow velocities in arbitrary directions with phase‐contrast magnetic resonance imaging are presented; their noise and dynamic range performance are compared by means of theoretical analysis and computer simulation. A six‐point measurement strategy is shown to be quite inefficient in terms of velocity variance per unit time. A simple four‐point method exhibits equal dynamic range; its noise depends on flow direction but on average is equal to that of the six‐point method. An alternate, balanced four‐point method has noise that is direction independent and has, depending on implementation, possibly lower noise levels. Either four‐point method is more efficient and is preferred over the six‐point approach.

Abstract Purpose To describe and demonstrate the feasibility of a novel multiecho reconstruction technique that achieves simultaneous water‐fat decomposition and T2* estimation. The method removes interference of water‐fat separation with iron‐induced T2* effects and therefore has potential for the simultaneous characterization of hepatic steatosis (fatty infiltration) and iron overload. Materials and Methods The algorithm called “T2*‐IDEAL” is based on the IDEAL water‐fat decomposition method. A novel “complex field map” construct is used to estimate both R2* (1/T2*) and local B 0 field inhomogeneities using an iterative least‐squares estimation method. Water and fat are then decomposed from source images that are corrected for both T2* and B 0 field inhomogeneity. Results It was found that a six‐echo multiecho acquisition using the shortest possible echo times achieves an excellent balance of short scan and reliable R2* measurement. Phantom experiments demonstrate the feasibility with high accuracy in R2* measurement. Promising preliminary in vivo results are also shown. Conclusion The T2*‐IDEAL technique has potential applications in imaging of diffuse liver disease for evaluation of both hepatic steatosis and iron overload in a single breath‐hold. J. Magn. Reson. Imaging 2007;26:1153–1161. © 2007 Wiley‐Liss, Inc.

We present a method for rapid measurement of T1 relaxation times using gradient refocused images at limited flip angles and short repetition times. This “variable nutation” techniques was investigated using a T1 phantom. There was a high correlation between measurements obtained with the variable nutation and partial saturation techniques. The ability of this method to create calculated T1 images is also demonstrated. We conclude that the variable nutation method may allow measurement of T1 relaxation times with a significant reduction in acquisition time compared to partial saturation techniques.

Abstract Purpose To combine gradient‐echo (GRE) imaging with a multipoint water–fat separation method known as “iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least squares estimation” (IDEAL) for uniform water–fat separation. Robust fat suppression is necessary for many GRE imaging applications; unfortunately, uniform fat suppression is challenging in the presence of B 0 inhomogeneities. These challenges are addressed with the IDEAL technique. Materials and Methods Echo shifts for three‐point IDEAL were chosen to optimize noise performance of the water–fat estimation, which is dependent on the relative proportion of water and fat within a voxel. Phantom experiments were performed to validate theoretical SNR predictions. Theoretical echo combinations that maximize noise performance are discussed, and examples of clinical applications at 1.5T and 3.0T are shown. Results The measured SNR performance validated theoretical predictions and demonstrated improved image quality compared to unoptimized echo combinations. Clinical examples of the liver, breast, heart, knee, and ankle are shown, including the combination of IDEAL with parallel imaging. Excellent water–fat separation was achieved in all cases. The utility of recombining water and fat images into “in‐phase,” “out‐of‐phase,” and “fat signal fraction” images is also discussed. Conclusion IDEAL‐SPGR provides robust water–fat separation with optimized SNR performance at both 1.5T and 3.0T with multicoil acquisitions and parallel imaging in multiple regions of the body. J. Magn. Reson. Imaging 2007;25:644–652. © 2007 Wiley‐Liss, Inc.