專利名稱：采用時序自旋激勵的磁共振的制作方法
專利說明采用時序自旋激勵的磁共振 本發(fā)明涉及磁共振領(lǐng)域，尤其涉及降低由超高場中的線圈B1非均勻性導(dǎo)致的磁共振應(yīng)用中的空間非均勻性，其中所述線圈B1非均勻性是由對象的電介質(zhì)和導(dǎo)電性效應(yīng)導(dǎo)致的，在此將具體參照其對本發(fā)明予以說明。更一般而言，下文涉及降低一般由(例如)線圈加載、儀器缺陷、靜態(tài)(B0)磁場非均勻性、電介質(zhì)或渦流效應(yīng)等引起的磁共振應(yīng)用中的空間非均勻性。
通常將磁共振掃描儀中采用的射頻線圈配置為在空載條件下在檢查區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生基本均勻的B1場。也就是說，射頻線圈在檢查區(qū)域內(nèi)未布置對象的情況下產(chǎn)生基本均勻的B1場。理想地，置于檢查區(qū)域內(nèi)的對象將由此受到基本上具有空間均勻性的B1場的作用，該B1場將在整個對象內(nèi)界定基本上具有空間均勻性的自旋偏折角(tip angle)分布，由此獲得準(zhǔn)確的磁共振成像和/或波譜特性(spectroscopy)。
但是，將諸如人體成像對象的目標(biāo)插入到檢查區(qū)域可能導(dǎo)致B1場發(fā)生變形，尤其是在3T或更強的B0場中。這樣的變形通常是由電介質(zhì)和/或?qū)щ娦孕?yīng)導(dǎo)致的，并且與所述目標(biāo)內(nèi)變得可以與所述目標(biāo)的尺寸相比較的RF波長相關(guān)。隨著成像對象的不對稱性的增大(例如，就“寬肩膀”或不對襯人體成像對象而言)，以及隨著靜態(tài)(即B0)磁場強度的增大，由對象引發(fā)的B1場變形和加載將變得越來越成問題。因而，隨著商用磁共振掃描儀從低場(例如，0.23特斯拉、1.5特斯拉)逐漸向更高的靜態(tài)磁場(例如，3特斯拉、7特斯拉等)發(fā)展，線圈加載也變得越來越成問題。
對于耦合至大的檢查區(qū)域的大線圈而言，加載線圈也能夠面臨更大的問題，因為不僅對象尺寸增大了，而且還要在更大的區(qū)域上保持基本均勻的B1場。對于人體對象的大體積成像而言，有時采用正交體線圈。正交體線圈能夠提供與大的感興趣區(qū)域，例如，軀干、腿或人體成像對象的其他部分的有效射頻耦合。正交體線圈通常為圓柱形，并且徑向?qū)ΨQ。例子包括正交鳥籠式體線圈和正交橫向電磁場(TEM)體線圈。正交體線圈包括I和Q信道輸入端口，其由具有90°的相位差的射頻能量驅(qū)動，以生成用于激勵磁共振的旋轉(zhuǎn)B1場。
人們嘗試通過各種方式解決B1非均勻性。
在后獲取處理方法中，在獲取之后校正所獲取的磁共振數(shù)據(jù)，以考慮B1場的變形。盡管能夠?qū)邮站€圈靈敏度圖案進(jìn)行校正，但是所述激勵仍然具有影響MR的進(jìn)行的偏折角分布?？梢圆捎媒^熱RF脈沖降低所激勵的偏折角的范圍，但是這一方法耗費時間，并且因RF照射而代價高昂，此外RF序列有限。
在另一種方法中，采用多個獨立的射頻放大器生成自定義B1場。例如，就正交體線圈而言，可以通過不同的放大器驅(qū)動I和Q端口中的每個。通過選擇每一放大器的幅度和相位調(diào)整B1場分布。這種方法可以起作用，但是B1場分布調(diào)整的程度受到四個自由度，即，兩個放大器中的每個的幅度和相位的限制。為了提供額外的自由度，可以對射頻線圈重新配置，以包括與額外的射頻放大器連接的額外端口。例如，可以將TEM線圈配置為使每一級(rung)或者每一組選定的級受到不同的射頻放大器的獨立驅(qū)動。對于八元件TEM線圈而言，例如，可以采用多達(dá)八個放大器，以提供十六個調(diào)整B1場的自由度。
但是，采用這些方法在對B1場進(jìn)行調(diào)整以補償線圈加載中的充分靈活性是以顯著提高系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本為代價的。射頻放大器是價格昂貴的部件。每一獨立驅(qū)動的端口都需要其自身的波形生成控制、放大器以及專用射頻布線、俘獲(trapping)等。額外的射頻連接占用了寶貴的內(nèi)膛(bore)空間，并且為有害的射頻交叉耦合提供了機會。
根據(jù)一個方面，公開了一種磁共振掃描儀。主磁體至少在檢查區(qū)域內(nèi)生成靜態(tài)磁場。磁共振激勵系統(tǒng)包括至少一個被布置為向所述檢查區(qū)域內(nèi)注入射頻能量的射頻線圈和與所述至少一個射頻線圈的不同輸入端口耦合的至少兩個射頻放大器。控制器控制所述磁共振激勵系統(tǒng)，從而在所述檢查區(qū)域內(nèi)的對象中生成隨時間變化的B1場分布，對所述場分布進(jìn)行時間積分以在所述對象內(nèi)界定具有降低的空間非均勻性的空間偏折角分布。
根據(jù)另一方面，公開了一種磁共振激勵方法。確定由與所述至少一個射頻線圈耦合的對象施加在所述至少一個射頻線圈上的B1非均勻性。采用所述至少一個射頻線圈在所述對象中生成隨時間變化的空間B1場分布。對所述隨時間變化的空間B1場分布進(jìn)行時間積分，從而在所述對象內(nèi)界定比所述隨時間變化的空間B1場分布具有更高的空間均勻性的空間偏折角分布。
根據(jù)另一方面，公開了一種磁共振激勵設(shè)備。提供用于確定由與所述至少一個射頻線圈耦合的對象施加在所述至少一個射頻線圈上的B1非均勻性的裝置。提供用于在所述對象內(nèi)生成隨時間變化的B1場分布的包括所述至少一個射頻線圈的裝置。對所述隨時間變化的B1場分布進(jìn)行時間積分以在所述對象內(nèi)界定具有降低的空間非均勻性的空間偏折角分布。
一個優(yōu)點在于對B1場非均勻性提供了靈活、有效的補償。
另一個優(yōu)點在于在不采用不同的補償線圈或其他具有加載特異性的硬件的情況下提供了針對不同類型的B1非均勻性模式的補償。
另一個優(yōu)點在于獲取了更為準(zhǔn)確的、受到B1非均勻性的影響更低的磁共振數(shù)據(jù)。
另一優(yōu)點在于提高了重建圖像質(zhì)量。
另一優(yōu)點在于改善了磁共振波譜。
在閱讀并理解了下述詳細(xì)說明的同時，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到本發(fā)明的其他優(yōu)點。
本發(fā)明采取了各種部件和部件布置以及各種步驟和步驟布置的形式。附圖的作用僅在于對優(yōu)選實施例舉例說明，不應(yīng)將其視為對本發(fā)明構(gòu)成限制。


圖1示意性地示出了一種磁共振掃描儀，其包括正交體線圈、單獨驅(qū)動所述正交體線圈的I和Q輸入端口的兩個獨立的射頻放大器以及用于激勵隨時間變化的空間B1場分布的具有時間序列發(fā)生器的雙信道掃描儀控制器； 圖2示意性地示出了圖1的磁共振掃描儀的磁共振激勵系統(tǒng)的更多細(xì)節(jié)； 圖3示出了四種不同的激勵條件下用于對放置在3特斯拉磁場下的正交體線圈內(nèi)的橢圓形心臟體模(phantom)進(jìn)行建模的空間B1場分布； 圖4和圖5示出了由兩個不同的不隨時間變化的B1場分布生成的空間偏折角分布； 圖6示出了針對圖4和圖5的不隨時間變化的B1場分布的時間積分組合的空間偏折角分布； 圖7示意性地示出了采用多個局部線圈替代圖1的正交體線圈的另一磁共振掃描儀； 圖8示意性地示出了圖7的磁共振掃描儀的磁共振激勵系統(tǒng)的更多細(xì)節(jié)。
參考圖1，磁共振掃描儀10包括掃描儀外殼12，在掃描儀外殼12內(nèi)至少部分設(shè)置患者16或其他對象。掃描儀外殼12的保護(hù)性絕緣內(nèi)膛襯墊18任選對掃描儀外殼12的一般為圓柱形的內(nèi)膛或開口加襯墊，在其內(nèi)安置對象16。通過主磁體控制器22控制設(shè)置于掃描儀外殼12內(nèi)的主磁體20，從而至少在至少包括對象16的一部分的掃描區(qū)域內(nèi)生成靜態(tài)(B0)磁場。典型地，主磁體20是由低溫外套24包圍的超導(dǎo)永磁體。在一些實施例中，主磁體20生成至少大約0.2特斯拉的主磁場，例如，其可以是0.23特斯拉、1.5特斯拉、3特斯拉、7特斯拉等。將磁場梯度線圈28布置在外殼12內(nèi)或外殼12上，從而至少在掃描區(qū)域內(nèi)在主磁場上疊加選定的磁場梯度。典型地，磁場梯度線圈包括用于生成三個正交磁場梯度，例如，x梯度、y梯度和z梯度的線圈。
與磁共振掃描儀10的內(nèi)膛基本同軸安裝一般為圓柱形的正交體線圈30。在一些實施例中，所述正交體線圈30是安裝在掃描儀外殼12內(nèi)的永久性設(shè)施。在一些實施例中，將正交體線圈30安裝在電介質(zhì)線圈架(former)或其他支架上，其能夠通過滑動的方式被插入到磁共振掃描儀10的內(nèi)膛內(nèi)或從其中去除，或者通過滑動的方式被插入到掃描儀外殼12的環(huán)形接受器內(nèi)或從其中去除。在其他實施例中，正交體線圈30可以是局部正交線圈，例如，頭部正交線圈或者膝蓋正交線圈。在一些實施例中，正交體線圈30是包括多個級的正交鳥籠式線圈，所述多個級一般與內(nèi)膛的軸平行布置，并且在操作上通過兩個或多個端環(huán)(endring)、端帽或者設(shè)置在所述級的相對端上或附近的其他終端結(jié)構(gòu)互連。在一些實施例中，所述正交體線圈30是正交橫向電磁場(TEM)線圈，其包括多個桿，所述桿大致平行于所述內(nèi)膛的軸布置并且在操作上通過充分包圍所述桿的大致為環(huán)形的射頻屏蔽件或屏幕互連。所述正交體線圈30任選包括電感、電容、電阻、扼流圈(choke)、晶體管、繼電器或其他部件，以提供射頻調(diào)諧、去耦、電流阻擋或俘獲或者其他功能。
在一些實施例中，正交體線圈30既執(zhí)行發(fā)射功能又執(zhí)行接收功能。也就是說，從外部對正交體線圈30加電，從而在對象16內(nèi)激勵磁共振，并且還采用正交體線圈30接收由所述激勵生成的磁共振信號。在一些實施例中，所述正交體線圈30執(zhí)行發(fā)射功能，獨立的接收線圈34接收由激勵生成的磁共振信號。任選的獨立接收線圈34可以是如圖所示的表面線圈，或者可以是表面線圈陣列、或胳膊線圈、腿線圈或其他局部線圈。在一些實施例中，可以對掃描儀10進(jìn)行配置，從而在一些成像應(yīng)用中，使正交體線圈30既執(zhí)行發(fā)射功能又執(zhí)行接收功能，而在其他成像應(yīng)用中，正交體線圈30則只執(zhí)行發(fā)射功能，其由獨立的接收線圈執(zhí)行接收功能。任選的獨立接收線圈34通常包括失諧電路，其在發(fā)射相位中使接收線圈失諧，以避免使接收線圈過載。
繼續(xù)參考圖1，并進(jìn)一步參考更為詳細(xì)地示出了圖1的磁共振掃描儀的磁共振激勵系統(tǒng)36的圖2，其中，I信道射頻放大器38生成處于磁共振頻率上的具有幅度AI和相位

的I信道射頻驅(qū)動信號，而Q信道射頻放大器40則生成處于同一磁共振頻率上的具有幅度AQ和相位

的Q信道射頻驅(qū)動信號。所述I信道和Q信道射頻驅(qū)動信號是獨立的，因為它們具有不同的幅度AI、AQ(處于由放大器38、49的動態(tài)范圍施加的限制內(nèi))和不同的相位

將I信道射頻放大器38輸出的I信道驅(qū)動信號輸入到正交體線圈30的I信道輸入端口42內(nèi)。將Q信道射頻放大器40輸出的Q信道驅(qū)動信號輸入到正交體線圈30的Q信道輸入端口44內(nèi)。
如果I信道和Q信道射頻驅(qū)動信號具有相同的幅度(AI＝AQ)，并且在I信道和Q信道射頻驅(qū)動信號之間存在90°的相位差

然后使正交體線圈30在一種常用的正交模式下工作，所述模式將生成在所述磁共振頻率處旋轉(zhuǎn)的B1場矢量。但是，如果提供了兩個獨立的RF波形發(fā)生器和兩個獨立的放大器38、40，那么一般而言，不存在對I和Q信道射頻驅(qū)動信號幅度AI、AQ以及其間的相位差

的限制。
參考圖1，磁場梯度控制器54任選地操作磁場梯度線圈28以將磁共振激勵在空間上局域化到一個厚片或其他局域化區(qū)域內(nèi)。任選地，磁場梯度控制器54操作磁場梯度線圈28以施加一個或多個空間編碼磁場梯度脈沖。
在圖1的實施例中，使射頻接收器56在操作上與圖示的局部線圈34連接，從而在磁共振序列的讀出相位期間讀取磁共振信號。或者，在一些實施例中，使射頻接收器56在所述讀出相位期間在操作上與正交體線圈30的I和Q信道輸入端口42、44耦合，其中，提供適當(dāng)?shù)纳漕l電路，從而在處于發(fā)射相位中的正交體線圈30與射頻放大器38、40的操作連接和處于讀出相位中的正交體線圈30與射頻接收器56的操作連接之間進(jìn)行切換。任選地，磁場梯度控制器54在讀出相位中操作磁場梯度線圈28，以提供磁共振信號的額外的空間編碼(即，讀出編碼)。
將所述讀出過程中獲取的磁共振樣本存儲在數(shù)據(jù)緩沖器58中。磁共振數(shù)據(jù)處理器60對所獲取的磁共振數(shù)據(jù)執(zhí)行處理，從而提取有用的信息。在成像應(yīng)用當(dāng)中，數(shù)據(jù)處理器60采用快速傅立葉變換或者與磁共振數(shù)據(jù)的生成過程中應(yīng)用的選定空間編碼相適應(yīng)的其他圖像重建算法適當(dāng)?shù)貓?zhí)行圖像重建。在波譜應(yīng)用中，由數(shù)據(jù)處理器60執(zhí)行的處理可以包括，例如，執(zhí)行波譜快速傅立葉變換操作，以恢復(fù)化學(xué)位移和J耦合數(shù)據(jù)。將所得到的經(jīng)處理的數(shù)據(jù)(例如，圖像、波譜等)適當(dāng)?shù)卮鎯υ跀?shù)據(jù)/圖像存儲器62內(nèi)，顯示在用戶界面64上，打印出來，通過Internet或局域網(wǎng)傳輸，存儲在非易失存儲介質(zhì)上，或者另作他用。在圖1所示的示范性配置中，用戶界面64還是放射醫(yī)師或其他操作人員與掃描儀控制器66之間的接口，從而對磁共振掃描儀10加以控制。在其他實施例中，可以提供獨立的掃描儀控制界面。
參考圖1和圖2，將磁共振激勵系統(tǒng)36配置為允許對B1(r)場求時間平均，以補償B1空間非均勻性。在這一記法中，r表示空間位置，因而B1(r)表示空間B1場分布。在時間τ內(nèi)施加不隨時間變化的B1(r)將產(chǎn)生通過下式給出的空間偏折角分布θ(r) 其中，γ是旋磁比，

是B1(r)矢量的對磁共振激勵做出貢獻(xiàn)的分量。對于不隨時間變化的B1(r)場而言，分量|B1+(r)|獨立于時間，從而將方程(1)簡化為 其中，T是恒定

場的施加持續(xù)時間。
磁共振掃描儀10包括通過獨立控制I和Q信道射頻放大器38、40而生成空間形狀發(fā)生變化的隨時間變化的B1(r)場分布的能力。如果將隨時間變化的空間B1(r)場分布表示為B1(r，t)(其中，t表示時間)，那么方程1將變成 如果僅將單個射頻放大器與混合電路結(jié)合使用，以產(chǎn)生I和Q分量，那么隨時間變化的空間B1(r，t)場分布可能只有幅度或相位發(fā)生變化，即，空間B1(r，t)場分布的空間形狀可能不變。這也是典型的MR系統(tǒng)的情況。相反，在掃描儀10中，隨時間變化的空間B1(r，t)場分布的形狀可能變化。
圖3示出了用于對放置在處于3特斯拉靜態(tài)(B0)磁場下的正交體線圈內(nèi)的橢圓形心臟體模(縱橫比＝19cm/35cm，長度＝34cm，電導(dǎo)率＝0.5S/m，相對電容率＝78)進(jìn)行建模的空間B1(r，t)場分布。圖3示出了四種條件下的空間B1(r，t)場分布AI＝1，AQ＝0(即，采用I信道放大器38僅驅(qū)動I信道)；AI＝0，AQ＝1(即，采用Q信道放大器40僅驅(qū)動Q信道)；AI＝1，AQ＝1，


(即，采用放大器38和40二者以正交模式驅(qū)動正交體線圈30)；以及AI＝1，AQ＝1，

(即，采用放大器38和40二者以反正交模式驅(qū)動正交體線圈30)。在圖3的|B1+|場圖(以及圖4-6的場圖)中，采用較白的灰度級值示出了大約為平均|B1+|場強度的區(qū)域；同時采用較黑的灰度級值示出了具有低或高|B1+|場強的區(qū)域。也就是說，相對均勻的區(qū)域較白，而顯著導(dǎo)致非均勻性的區(qū)域則較黑。從每一線圈操作模式中都可以看到顯著的空間非均勻性，其主要是由心臟體模內(nèi)的電介質(zhì)和渦流效應(yīng)導(dǎo)致的。
通過按時間適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合不同的空間B1(r，t)場分布，能夠在對象內(nèi)產(chǎn)生隨時間變化的空間B1場分布，對所述場分布進(jìn)行時間積分以在對象內(nèi)界定具有降低的空間非均勻性的空間偏折角分布。所述結(jié)合可以是連續(xù)的，例如，通過采用方程(3)，或者可能涉及結(jié)合兩個或更多不隨時間變化的空間B1場分布，所述不隨時間變化的空間B1場分布中的每個在選定的時間間隔τ內(nèi)保持恒定。例如，可以通過控制器66控制放大器38、40，以生成處于時間τ1上的第一不隨時間變化的空間B1場分布

和處于時間τ2上的第二不隨時間變化的空間B1場分布

所述第一和第二不隨時間變化的B1場分布因RF激勵條件的不同而不同。通過方程(2)的線性組合給出了組合偏折角θ(r) 如果在時間τ3內(nèi)施加了第三不隨時間變化的空間B1場分布

其中，所述第一、第二和第三不隨時間變化的B1場分布是不同的，那么通過下式給出了所得的偏折角θ(r) 更一般而言，如果在每一選定的時間τn上施加N個不同的不隨時間變化的空間B1場分布

中的一個，其中，n＝1...N是所施加的不隨時間變化的空間場分布的標(biāo)引，那么通過下式給出了所得的偏折角θ(r) 圖4-6示出了方程(4)的應(yīng)用。圖4示出了通過不隨時間變化的

場分布而得到的空間偏折角分布θ1(r)，其中，在時間間隔τ1上施加AI＝1，AQ＝0.1，

圖5示出了通過不隨時間變化的

場分布而得到的空間偏折角分布θ2(r)，其中，在時間間隔τ2上施加AI＝0.4，AQ＝0.9，

在圖4的空間偏折角分布θ1(r)中，中央?yún)^(qū)域表示大約90-120°的大偏折角，而在圖5的空間偏折角分布θ2(r)中，中央?yún)^(qū)域表示大約0-40°的小偏折角。
圖6示出了在τ1＝τ2的情況下，針對根據(jù)方程(4)組合的圖4和圖5的不隨時間變化的

和

場分布的時間積分組合的空間偏折角分布θ(r)。圖6的場空間偏折角分布θ(r)具有90°±9.25°的偏折角，與線圈30在正交模式下的操作相比，其標(biāo)準(zhǔn)偏差降低了67％。盡管圖6示出了兩個不同的不隨時間變化的B1場分布

和

的組合，但是可以預(yù)期的是，通過有選擇地根據(jù)方程(5)組合三個不同的不隨時間變化的B1場分布或者根據(jù)方程(6)組合四個或更多不同的不隨時間變化的B1場分布也能夠提供進(jìn)一步降低的空間偏折角分布θ(r)的空間非均勻性。一般而言，可以預(yù)期的是，通常有可能組合兩個選定的不同的不隨時間變化的B1場分布，由此生成的空間偏折角分布θ(r)比任一組成的不隨時間變化的空間B1場分布具有更高的空間均勻性。類似地，可以預(yù)期的是，可以選擇隨時間變化的B1場分布以生成比所述隨時間變化的B1場分布具有更高的空間均勻性的空間偏折角分布。
參考圖1和圖2，用于建立更為均勻的空間偏折角分布的不隨時間變化的空間B1場分布可以是連續(xù)變化的(采用方程(3)分析)或者可以是離散變化的(采用方程(4)-(6)分析)。在所述連續(xù)變化的方法中，控制器66控制射頻放大器38和40，以生成具有幅度AI(t)、AQ(t)和相位

的輸出射頻信號，所述幅度和相位是時間的函數(shù)，從而生成隨時間變化的場分布

對所述場分布根據(jù)方程(3)進(jìn)行時間積分可以生成具有降低的空間非均勻性的空間偏折角分布θ(r)。在離散變化的方法中，控制器66控制射頻放大器38、40，以生成每個具有幅度AI(n)、AQ(n)和相位

的不隨時間變化的輸出射頻信號的時間序列，所述幅度和相位能夠生成不隨時間變化的場分布

對所述場分布根據(jù)方程(6)求和將生成具有降低的空間非均勻性的空間偏折角分布θ(r)?；趯υ跈z查區(qū)域內(nèi)由對象施加在射頻線圈30上的線圈加載的確定，時間序列發(fā)生器70確定能夠提供具有降低的空間非均勻性的空間偏折角分布θ(r)的適當(dāng)?shù)倪B續(xù)函數(shù)AI(t)、AQ(t)、

或者離散值A(chǔ)I(n)、AQ(n)、
能夠通過各種方式確定B1非均勻性。在一些實施例中，執(zhí)行預(yù)掃描，并重建對象的圖像，和由重建的圖像估算B1非均勻性。在其他實施例中，可以基于對對象尺寸的測量值估算B1非均勻性。例如，可以通過測量人體對象的肩膀?qū)挾群托夭恐睆揭怨浪銓⑹┘拥骄€圈上的人體對象的B1非均勻性的量。在一些實施例中，時間序列發(fā)生器70包括為空間偏折角分布θ(r)提供了基本均勻性的連續(xù)函數(shù)AI(t)、AQ(t)、

或者離散值A(chǔ)I(n)、AQ(n)、

的查找表?？梢酝ㄟ^有限元分析仿真或者通過對具有不同的縱橫比的體模或人體對象進(jìn)行的實驗測量等適當(dāng)?shù)仡A(yù)先確定查找表值。在其他實施例中，時間序列發(fā)生器70可以包括有限元分析電磁仿真器或其他計算器，以估算能夠為空間偏折角分布θ(r)提供基本均勻性的連續(xù)函數(shù)AI(t)、AQ(t)、

或者離散值A(chǔ)I(n)、AQ(n)、

的適當(dāng)值。也就是說，在所述離散實施例中，通過放大器38、40施加復(fù)合B1脈沖或脈沖群(pulsepacket)，其包括由兩個(方程(4))、三個(方程(5))或N個(方程(6))子脈沖構(gòu)成的一系列，其累積產(chǎn)生選定的空間偏折角分布。每一子脈沖具有可選的幅度、相位和/或持續(xù)時間，從而在調(diào)整整個B1脈沖或脈沖群的過程中提供若干個自由度。
在一些實施例中，傳感器、傳感器陣列或分析器檢測或測量B1場分布，以提供所感興趣的區(qū)域內(nèi)的所施加的實際B1場的反饋72。在這些實施例中，適當(dāng)?shù)厥┘右幌盗袑?dǎo)頻B1脈沖(pilot pulse)，并通過時間序列發(fā)生器70采用所檢測或測量的B1場分布動態(tài)地或迭代地調(diào)整B1子脈沖或B1脈沖形狀，以實現(xiàn)預(yù)期的空間偏折角分布。對于這些實施例而言，可以采用專用傳感器、傳感器陣列或分析器，或者可以采用接收線圈34作為傳感器，并通過數(shù)據(jù)處理器60或其他處理器執(zhí)行適當(dāng)?shù)奶幚恚陨捎糜趧討B(tài)或迭代地調(diào)整B1子脈沖或B1脈沖形狀的反饋72。
參考圖7和圖8，可以向其他磁共振激勵系統(tǒng)應(yīng)用這樣一種技術(shù)，其采用隨時間變化的場分布

對所述場分布進(jìn)行時間積分(例如，采用方程(3)-(6)中的適當(dāng)?shù)囊粋€)以界定在對象中比隨時間變化的空間B1場分布具有更高的空間均勻性的空間偏折角分布。磁共振掃描儀10’包括不同的磁共振激勵系統(tǒng)36’，其中，采用局部線圈301、302和303構(gòu)成的陣列替代了正交體線圈30。盡管示出了三個局部表面線圈301、302和303，但是可以采用其他類型和/或數(shù)量的局部線圈。采用一組通過掃描儀控制器66獨立控制的三個射頻放大器40’替代I信道和Q信道射頻放大器38、40。更一般而言，每一局部線圈301、302和303具有耦合至其獨立的放大器的輸入端口，因此，能夠使局部線圈301以幅度A1(t)和相位

工作，能夠使局部線圈302以幅度A2(t)和相位

工作，能夠使局部線圈303以幅度A3(t)和相位

工作。在圖7的實施例中，局部線圈301、302和303作為發(fā)射/接收(Tx/Rx)線圈工作，其通過適當(dāng)?shù)拈_關(guān)80與射頻放大器40’或者射頻接收器56有選擇地耦合。在隨時間變化的幅度A1(t)、A2(t)、A3(t)和隨時間變化的相位

的基礎(chǔ)上，通過局部線圈301、302和303的組合生成隨時間變化的B1場分布

與在正交體線圈實施例中一樣，所述時間積分可以是連續(xù)的(其中，A1(t)、A2(t)、A3(t)、


一般為時間的連續(xù)函數(shù))或者可以是離散的(其中，幅度和相位離散變化，例如，A1(n)、A2(n)、A3(n)、

其中n＝1...N表示根據(jù)方程(6)組合的離散的不隨時間變化的B1場分布

的編號)。
作為例子的磁共振激勵系統(tǒng)36、36’并不是窮舉的?？梢圆捎煤啿?degenerate)鳥籠式或TEM線圈作為適當(dāng)?shù)拇殴舱窦钕到y(tǒng)的另一個例子，其中，根據(jù)文中公開的技術(shù)采用單獨的射頻放大器驅(qū)動獨立的級或桿。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以使所有線圈參數(shù)中的部分發(fā)生變化。例如，再次參考圖1和圖2的實施例，在一些情況下，可能使AI和

保持恒定(即，使放大器38的輸出保持恒定)，使AQ和

發(fā)生連續(xù)或離散變化，就足以實現(xiàn)隨時間變化的B1場分布

了。實際上，僅使AQ或者僅使

發(fā)生連續(xù)或離散變化，就足以實現(xiàn)隨時間變化的B1場分布
已經(jīng)參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在閱讀并理解了前述詳細(xì)說明的情況下可能想到變化和修改。應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明視為包括所有落在權(quán)利要求及其等同要件的范圍內(nèi)的所有的此類變化和修改。
權(quán)利要求
1、一種磁共振掃描儀，包括
主磁體(20，22)，其用于至少在檢查區(qū)域內(nèi)生成靜態(tài)磁場；
磁共振激勵系統(tǒng)(36，36’)，其包括布置為向所述檢查區(qū)域內(nèi)注入射頻能量的至少一個射頻線圈(30，301，302，303)和與所述至少一個射頻線圈的不同輸入端口耦合的至少兩個射頻放大器(38，40，40’)；以及
控制器(66，70)，其控制所述磁共振激勵系統(tǒng)，從而在所述檢查區(qū)域內(nèi)的對象(16)中產(chǎn)生隨時間變化的空間B1場分布，對所述場分布進(jìn)行時間積分，從而在所述對象內(nèi)界定具有降低的空間非均勻性的空間偏折角分布。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振掃描儀，其中，所述磁共振激勵系統(tǒng)(36)包括
具有I和Q輸入端口(42，44)的正交線圈(30)；
與所述I輸入端口耦合的I信道射頻放大器(38)；以及
與所述Q輸入端口耦合的Q信道射頻放大器(40)。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁共振掃描儀，其中，所述正交線圈(30)包括
兩個以上的輸入端口；以及
兩個射頻放大器(38，40)，每個放大器與一個或多個輸入端口耦合。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁共振掃描儀，其中，所述正交線圈是正交體線圈(30)和正交頭部正交線圈之一。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振掃描儀，其中，所述磁共振激勵系統(tǒng)(36)包括
包括兩個或更多輸入端口(42，44)的體線圈(30)；以及
與每個輸入端口耦合的射頻放大器(38，40)。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振掃描儀，其中，所述磁共振掃激勵系統(tǒng)(36’)包括
每個具有輸入端口的多個局部線圈(301，302，303)；以及
與每個局部線圈的所述輸入端口耦合的射頻放大器(40’)。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振掃描儀，其中，所述控制器(66，70)控制所述磁共振激勵系統(tǒng)(36，36’)，從而至少產(chǎn)生時間τ1上的第一不隨時間變化的空間B1場分布和時間τ2上的第二不隨時間變化的空間B1場分布，所述第一和第二不隨時間變化的空間B1場分布是不同的。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振掃描儀，其中，所述控制器(66，70)控制所述磁共振激勵系統(tǒng)(36，36’)，從而進(jìn)一步產(chǎn)生時間τ3上的第三不隨時間變化的空間B1場分布，所述第一、第二和第三不隨時間變化的空間B1場分布是不同的。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振掃描儀，其中，所述控制器(66，70)控制所述磁共振激勵系統(tǒng)(36，36’)，從而產(chǎn)生在時間τ上連續(xù)隨時間變化的空間B1場分布。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振掃描儀，其中，所述控制器(66，70)控制所述至少兩個射頻放大器(38，40，40’)，以輸出包括至少一個隨時間變化的射頻信號的射頻信號，所述輸出射頻信號耦合至所述至少一個射頻線圈(30，301，302，303)的所述輸入端口，從而使所述射頻線圈產(chǎn)生所述隨時間變化的空間B1場分布。
11、根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁共振掃描儀，其中，所述至少一個隨時間變化的射頻信號具有隨時間變化的幅度和隨時間變化的相位中的至少之一。
12、根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振掃描儀，其中，所述控制器(66，70)包括
查找表(70)，其指定了與所述至少一個射頻線圈(30，301，302，303)的不同線圈加載對應(yīng)的多個不同組的射頻信號，將每組射頻信號配置為通過所述至少兩個射頻放大器(38，40，40’)施加，以產(chǎn)生隨時間變化的空間B1場分布，對所述場分布進(jìn)行時間積分以針對所述對應(yīng)的線圈加載界定具有降低的空間非均勻性的空間偏折角分布。
13、根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振掃描儀，其中，所述控制器(66，70)控制所述放大器(38，40，40’)中的每個，以施加由多個子脈沖構(gòu)成的復(fù)合脈沖，每個子脈沖具有可選的幅度、相位和持續(xù)時間。
14、一種磁共振激勵方法，包括
確定由與至少一個射頻線圈(30，301，302，303)耦合的對象(16)施加在所述至少一個射頻線圈上的B1非均勻性；以及
采用所述至少一個射頻線圈在所述對象內(nèi)生成隨時間變化的空間B1場分布，對所述隨時間變化的B1場分布進(jìn)行時間積分以在所述對象內(nèi)界定比所述隨時間變化的空間B1場分布具有更高的空間均勻性的空間偏折角分布。
15、根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁共振激勵方法，其中，所述生成步驟包括
生成一時間間隔上的不隨時間變化的B1場分布；以及
生成額外的時間間隔上的不同的不隨時間變化的B1場分布。
16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁共振激勵方法，其中，所述生成步驟還包括
生成另一額外的空間間隔上的另一不同的不隨時間變化的B1場分布。
17、根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁共振激勵方法，其中，所述生成步驟包括
生成在一時間間隔上連續(xù)隨時間變化的B1場分布。
18、根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁共振激勵方法，其中，所述生成步驟包括
生成由多個子脈沖構(gòu)成的復(fù)合脈沖，每個子脈沖具有可選的幅度、相位和持續(xù)時間。
19、一種具有控制器(66，70)的磁共振掃描儀，所述控制器被編程為根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法操作所述掃描儀。
20、一種磁共振激勵設(shè)備，包括
用于確定由與至少一個射頻線圈(30，301，302，303)耦合的對象(16)施加在所述至少一個射頻線圈上的B1非均勻性的裝置(10，10’)；以及
用于在所述對象內(nèi)生成隨時間變化的空間B1場分布的、包括所述至少一個射頻線圈(30，301，302，303)的裝置(36，36’，66，70)，對所述隨時間變化的空間B1場分布進(jìn)行時間積分以在所述對象內(nèi)界定具有降低的空間非均勻性的空間偏折角分布。
21、根據(jù)權(quán)利要求20所述的磁共振激勵設(shè)備，其中，所述至少一個射頻線圈(30，301，302，303)是正交線圈(30)，所述生成裝置(36，66，70)還包括
與所述正交線圈的兩個正交端口(42，44)耦合的兩個射頻放大器(38，40)，對所述兩個射頻放大器中的至少之一的操作包括輸出隨時間變化的射頻幅度和隨時間變化的射頻相位中的至少之一。
22、根據(jù)權(quán)利要求20所述的磁共振激勵設(shè)備，其中，所述生成裝置(36，36’，66，70)包括
與所述至少一個射頻線圈(30，301，302，303)的不同輸入端口耦合的至少兩個射頻放大器(38，40，40’)，對所述射頻放大器中的至少之一的操作包括輸出隨時間變化的射頻幅度和隨時間變化的射頻相位中的至少之一。
23、根據(jù)權(quán)利要求20所述的磁共振激勵設(shè)備，其中，所述至少一個射頻線圈(30，301，302，303)包括多個局部線圈(301，302，303)。
24、根據(jù)權(quán)利要求20所述的磁共振激勵設(shè)備，其中，所述確定設(shè)備(10，10’)包括
用于提供有關(guān)所述B1場分布的反饋(72)的傳感器、傳感器陣列或分析器(34，56，60)。
全文摘要
在一種磁共振掃描儀中，主磁體(20，22)至少在檢查區(qū)域內(nèi)生成靜態(tài)磁場。磁場梯度系統(tǒng)(30，54)有選擇地至少在所述檢查區(qū)域內(nèi)的所述靜態(tài)磁場上疊加磁場梯度。磁共振激勵系統(tǒng)(36，36’)包括布置為向所述檢查區(qū)域內(nèi)注入射頻B1場的至少一個射頻線圈(30，301，302，303)和與所述至少一個射頻線圈的不同輸入端口耦合的至少兩個射頻放大器(38，40，40’)?？刂破?66，70)控制所述磁共振激勵系統(tǒng)，從而在所述檢查區(qū)域內(nèi)的對象(16)中產(chǎn)生隨時間變化的空間B1場分布，對所述場分布進(jìn)行時間積分，從而在所述對象內(nèi)界定具有降低的空間非均勻性的空間偏折角分布。
文檔編號G01R33/32GK101427148SQ200780014077
公開日2009年5月6日 申請日期2007年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者Z·翟, G·D·德梅斯泰, M·A·莫里希, P·R·哈維 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司