專利名稱：在并行發(fā)射mri中的虛擬線圈仿真的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種執(zhí)行磁共振成像掃描以采集對象的磁共振圖像的方法、一種適于執(zhí)行磁共振成像掃描以采集對象的磁共振圖像的磁共振成像(MRI)系統(tǒng)、一種在用于采集對象的磁共振圖像的磁共振成像掃描中使用的虛擬線圈仿真方法、一種虛擬線圈仿真系統(tǒng)和計算機程序產(chǎn)品。當前，尤其是在醫(yī)學診斷領(lǐng)域中，廣泛使用了磁共振(MR)成像方法，該方法利用磁場和核自旋之間的交互，以便形成二維或三維圖像，因為對于軟組織的成像而言，它們在很多方面優(yōu)于其他成像方法，不需要電離輻射，并且通常不是侵入性的。根據(jù)一般的MR方法，患者的身體或者待檢查的一般對象被布置在強的均勻磁場Btl中，磁場的方向同時定義測量所依據(jù)的坐標系的軸，通常為z軸。磁場根據(jù)所施加的磁場強度針對個體核自旋產(chǎn)生不同的能級，能夠通過施加具有定義頻率(所謂的拉莫爾頻率或MR頻率)的交變電磁射頻場(RF場)來激勵個體核自旋(自旋共振)。從宏觀角度講，個體核自旋的分布產(chǎn)生總體磁化，通過施加具有適當頻率的電磁脈沖(RF脈沖)能夠使總體磁化偏離平衡狀態(tài)，同時磁場垂直于z軸延伸，使得磁化繞z軸執(zhí)行進動。能夠利用接收RF天線檢測磁化的變化，在MR裝置的檢查體積之內(nèi)布置并定向所述接收RF天線，從而在垂直于z軸的方向上測量磁化的變化。為了在身體中實現(xiàn)空間分辨率，在均勻磁場上疊加沿三個主軸延伸的磁場梯度，導致自旋共振頻率的線性空間相關(guān)性。那么接收天線中拾取的信號包含可能與身體中不同位置相關(guān)聯(lián)的不同頻率分量。經(jīng)由接收天線獲得的信號數(shù)據(jù)對應(yīng)于空間頻率域，并且被稱為k空間數(shù)據(jù)。k空間數(shù)據(jù)通常包括利用不同相位編碼采集的多條線。通過收集若干樣本對每條線進行數(shù)字化。例如利用傅里葉變換將一組k空間數(shù)據(jù)的樣本轉(zhuǎn)換成MR圖像。于是可以總結(jié)出，線圈在磁共振成像中起到重要作用，相對于用于向自旋系統(tǒng)施加RF激勵脈沖的傳輸線圈以及相對于從被激勵自旋系統(tǒng)接收RF響應(yīng)的接收線圈兩者都是這樣的。
背景技術(shù)：
在MRI中利用包括一組線圈(例如8、16、32個線圈)的發(fā)射線圈陣列進行并行發(fā)射代表了一種新興技術(shù)，實現(xiàn)了各種令人感興趣的應(yīng)用，諸如RF勻場和發(fā)送SENSE，以改善MR 的性能，尤其是在高場強下(Katscher U 等人，Magn Reson Med.2003 ；49 (I): 144-5 ；Zhu Y.Magn Reson Med.2004 ；51 (4):775_84)。在當前語境中，發(fā)射線圈的配置對于目標并行發(fā)射應(yīng)用而言至關(guān)重要，已經(jīng)提出了具有不同通道數(shù)量或線圈拓撲結(jié)構(gòu)的線圈設(shè)置(Vernickel P 等人，Magn Reson Med.2007 ；58:381-9 ；Alagappan V 等人，Magn ResonMed.2007 ；57:1148-1158 ；Adriany G 等人，Magn Reson Med.2008 ；59:590_597)。然而，最優(yōu)的線圈概念表示各種重要約束之間的不同折衷關(guān)系，例如RF功效、t匕吸收率(SAR)屬性、相對于目標應(yīng)用和解剖結(jié)構(gòu)的BI繪圖和勻場的時間和性能約束。在整個本說明書中，BI繪圖被理解為確定發(fā)射線圈的發(fā)射線圈靈敏度的方法。此夕卜，勻場被理解為考慮所采集的BI圖來調(diào)節(jié)這些線圈的發(fā)射性質(zhì)的流程，以便在檢查體積中的特定空間MR激勵區(qū)之內(nèi)獲得期望的、例如均勻的發(fā)射分布圖。需要良好的發(fā)射線圈勻場，同時確保暴露至待成像對象的SAR水平在小水平，這給出了各種約束之間的上述折衷關(guān)系的一個范例:高質(zhì)量的線圈勻場需要采集用于每個個體線圈的BI圖，在發(fā)射線圈的數(shù)量很大時，這需要大量的時間，并且導致待成像對象暴露于不希望的高SAR水平。在實踐中，基于很多發(fā)射通道(例如N=8)的臨床并行發(fā)射應(yīng)用面臨各種問題，例如工作流程繁瑣、SAR控制困難以及RF功率約束的限制。例如，基于很多發(fā)射通道的RF勻場困難能夠?qū)е聦σ恍┌l(fā)射通道的高RF功率需求的勻場設(shè)置，并且因此，提高了 SAR值。這是由于如下事實:一些線圈本征模(eigenmode)對勻場結(jié)果幾乎沒有影響。因此,僅可以利用低BI播放經(jīng)勻場的RF脈沖，限制了很多應(yīng)用的臨床使用。然而，規(guī)則化技術(shù)能夠抑制這些線圈模式，這通常表示勻場結(jié)果與RF功率/SAR之間的仔細折衷，在自動樣式中不能始終這樣做。此外，不同線圈模式的性能可能在目標應(yīng)用和解剖結(jié)構(gòu)方面不同。為了提供這種沖突的解決方案，Nehrke K.和Bos iicrl, P.在“EigenmodeAnalysis of Transmit Coil Array for Tailored Blmapping，，，MRM63:754-764 (2010)中建議使用虛擬發(fā)射線圈陣列，因為發(fā)送鏈路的線性允許經(jīng)由適當?shù)淖儞Q矩陣相對于源自實際線圈元件的疊加的任何虛擬線圈陣列測量發(fā)送靈敏度矩陣。于是，MR發(fā)送鏈路的線性性質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬發(fā)射線圈的概念。在虛擬線圈的數(shù)量被選擇為小于物理發(fā)射線圈的數(shù)量時，這種虛擬發(fā)射線圈的概念允許執(zhí)行加速的BI繪圖掃描，因為需要從更少數(shù)量的虛擬線圈元件采集BI圖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種執(zhí)行磁共振成像掃描以采集對象的磁共振圖像的改進方法、一種適于執(zhí)行磁共振成像掃描以采集對象的磁共振圖像的改進磁共振成像(MRI)系統(tǒng)、一種在用于采集對象的磁共振圖像的磁共振成像掃描中使用的改進虛擬線圈仿真方法、一種虛擬線圈仿真系統(tǒng)和計算機程序產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明，提供了 一種執(zhí)行磁共振成像掃描以采集對象的磁共振圖像的方法，其中，利用包括個體發(fā)射線圈組的物理線圈布置執(zhí)行掃描，所述線圈適于向?qū)ο蟀l(fā)射期望的RF發(fā)射場，用于對象的磁共振自旋激勵，其中，每個線圈與一物理發(fā)射通道相關(guān)聯(lián)，所述方法包括:a)選擇要由所述線圈生成的期望的RF發(fā)射場，所述RF發(fā)射場對應(yīng)于兩個或更多個所述線圈的虛擬布置，其中，向RF發(fā)射場分配包括虛擬發(fā)射通道權(quán)重的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述虛擬發(fā)射通道權(quán)重描述為了生成RF發(fā)射場而需要施加到物理線圈的關(guān)于虛擬線圈布置的每個個體線圈的虛擬復(fù)RF場幅度，b)利用通道編碼矩陣變換所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述發(fā)射通道編碼矩陣描述所述虛擬線圈布置的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)到物理線圈布置的物理發(fā)射通道性質(zhì)的變換，c)利用針對每個虛擬線圈的相應(yīng)變換的個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)測量兩個或更多個虛擬線圈的個體虛擬線圈靈敏度，其中，由對應(yīng)虛擬發(fā)射通道性質(zhì)和對應(yīng)虛擬線圈靈敏度的組合給出每個個體虛擬線圈的RF發(fā)射場，d)利用測量的虛擬線圈靈敏度針對每個虛擬線圈優(yōu)化個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，以便以更高的精確度獲得期望的RF發(fā)射場，e)利用所述通道編碼矩陣變換優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述變換獲得包括物理發(fā)射通道權(quán)重的物理發(fā)射通道性質(zhì)，所述物理發(fā)射通道權(quán)重描述關(guān)于物理線圈布置的每個個體線圈的物理復(fù)RF場幅度，f)利用所述無線發(fā)射通道性質(zhì)執(zhí)行磁共振成像掃描。根據(jù)本發(fā)明的實施例具有如下優(yōu)點:可以在現(xiàn)有MR系統(tǒng)中實施該方法，其適于并行RF場發(fā)射，而無需修改一般的系統(tǒng)布置。這是由于如下事實:現(xiàn)有的MR系統(tǒng)能夠保持其設(shè)置，包括其BI繪圖和勻場特征，同時可以由獨立模塊實現(xiàn)虛擬線圈概念?，F(xiàn)有的MR系統(tǒng)于是能夠執(zhí)行已經(jīng)實施的操作，像BI繪圖和勻場，而升級這種系統(tǒng)以采用虛擬線圈概念所需的任何的額外特征能夠排他地限于所述額外的獨立模塊。因此，這可以用于提高BI繪圖的魯棒性和速度，以改善RF功率和SAR控制，并簡化并行發(fā)射應(yīng)用的工作流程。詳細地講，在現(xiàn)有技術(shù)中，經(jīng)由虛擬線圈靈敏度變換到物理線圈靈敏度并為勻場過程考慮物理線圈靈敏度來執(zhí)行勻場。相反，本發(fā)明僅利用虛擬線圈靈敏度執(zhí)行勻場。為此目的，不需要虛擬線圈靈敏度的變換。即使這“僅僅”實現(xiàn)了優(yōu)化的個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，同時允許現(xiàn)有技術(shù)獲得優(yōu)化的真實的物理發(fā)射通道性質(zhì)，本發(fā)明確保了能夠在現(xiàn)有MR系統(tǒng)中實施該方法，這不需要區(qū)分虛擬和物理線圈布置。于是，盡管在現(xiàn)有技術(shù)中，必須修改現(xiàn)有的MR系統(tǒng)以在虛擬線圈與物理線圈之間進行區(qū)分，但根據(jù)本發(fā)明，可以提供獨立的模塊，其允許實施虛擬線圈概念而無需顯著修改現(xiàn)有MR系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，物理和虛擬發(fā)射通道性質(zhì)此外或備選地包括針對每個虛擬線圈與時間有關(guān)的RF脈沖波形，其中，所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)和優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)的變換考慮了所述RF脈沖波形的時間相關(guān)性。例如，在這一實施例中，在不同時間點針對MR成像序列的不同的期望的RF發(fā)射場重復(fù)步驟a)到e)，其中，在步驟f)中，利用與不同時間點的不同的期望的RF發(fā)射場對應(yīng)的物理發(fā)射通道性質(zhì)執(zhí)行磁共振成像掃描。因此，這允許優(yōu)化提供針對個體脈沖序列的設(shè)計精確定制的RF功率和SAR控制:例如，根據(jù)用于成像掃描的脈沖序列的個體RF脈沖的目的，能夠改變物理發(fā)射通道性質(zhì)。在實施例中，RF脈沖的“目的”可以包括反轉(zhuǎn)恢復(fù)、飽和、區(qū)域或全局抑制化學物類，例如脂肪或T2準備。根據(jù)本發(fā)明的實施例，執(zhí)行利用測量的虛擬線圈靈敏度針對每個虛擬線圈對個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)的優(yōu)化，以便在被成像對象處以更高的空間均勻性獲得期望的RF發(fā)射場。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述方法還包括確定發(fā)射通道編碼矩陣，其中，通過如下方式進行所述確定:-考慮被成像對象的存在，對期望的RF發(fā)射場進行數(shù)學模擬(例如，采用描述被成像對象中的電磁場分布的對象圖集，或者一般的，被成像人體的身體圖集)，和/或-指導線圈的物理發(fā)射線圈靈敏度的先驗測量，和/或-從所述接收性質(zhì)確定所述線圈的RF接收性質(zhì)并計算所述線圈的物理發(fā)射線圈靈敏度。這樣允許以更快速方式執(zhí)行MR成像，因為即使在存在被成像對象時，也可以根據(jù)MR掃描器檢查體積體內(nèi)的實際“成像條件”來選擇虛擬線圈布置。通常，檢查體積中發(fā)射的RF場強烈取決于目標應(yīng)用和被成像對象的解剖結(jié)構(gòu)。通過選擇如上所述的適當發(fā)射通道編碼矩陣，能夠適應(yīng)關(guān)于目標對象(例如人體)處關(guān)于期望的RF發(fā)射場分布的實際需要，從而改善相應(yīng)的勻場流程。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，由磁共振成像系統(tǒng)的控制器執(zhí)行所述方法，其中，所述控制器包括方法部件、虛擬線圈仿真部件和驅(qū)動器部件，其中，-方法部件控制執(zhí)行步驟a)、C)、d)和 f),以及-虛擬線圈仿真部件控制執(zhí)行步驟b)和e)，其中，所述方法部件經(jīng)由虛擬線圈仿真部件控制所述驅(qū)動器部件以驅(qū)動線圈，其中，所述虛擬線圈仿真部件仿真僅存在虛擬線圈部件給所述方法部件。換言之，提出了向MRI系統(tǒng)中插入仿真層以充當方法軟件與基本硬件相關(guān)軟件之間的接口。這允許從方法軟件看到的自由選擇的虛擬線圈陣列的N’個虛擬通道映射到實際線圈陣列的N個物理通道b，實現(xiàn)給定系統(tǒng)平臺的靈活實施。優(yōu)選地，仿真給所述方法部件的虛擬線圈布置包括若干虛擬線圈。例如，虛擬線圈的數(shù)量可以取決于:-所述對象，尤其是被成像的目標解剖結(jié)構(gòu)，和/或-用于執(zhí)行磁共振成像掃描的期望成像序列，和/或-用于執(zhí)行磁共振成像掃描的期望線圈類型，和/或-控制器的用戶的身份驗證。在實踐中，對于對應(yīng)的編碼矩陣，可以在系統(tǒng)上存儲針對不同應(yīng)用(例如RF勻場，發(fā)射SENSE)、不同解剖結(jié)構(gòu)(例如身體、頭部、四肢)、硬件平臺(通道數(shù)量和發(fā)射線圈拓撲)和用戶(研究用戶，臨床用戶)的預(yù)定義矩陣。另外，可以經(jīng)由產(chǎn)品/研究安全裝置控制/限制不同虛擬線圈陣列的使用。此外，可以通過針對特定應(yīng)用鎖定特定線圈布置來簡化SAR的控制，即，虛擬線圈的數(shù)量可以取決于要暴露至對象的最大比吸收率水平。另一應(yīng)用可以是逐步對虛擬線圈解鎖。例如，用戶可以獲得包括8個物理線圈的MR系統(tǒng)，但僅具有用于同時使用最多5個線圈的許可。于是，將向用戶仿真最多5個虛擬線圈。在另一范例中，對于一個通道有缺陷的8發(fā)射通道系統(tǒng)，仍然可以利用剩余7個物理通道的適當疊加來仿真8個虛擬通道。在另一方面中，本發(fā)明涉及一種適于執(zhí)行磁共振成像掃描以采集對象的磁共振圖像的磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括物理線圈布置，其包括適于執(zhí)行掃描的個體發(fā)射線圈組，所述線圈適于向所述對象發(fā)射RF發(fā)射場用于所述對象的磁共振自旋激勵，其中，每個線圈與一物理發(fā)射通道相關(guān)聯(lián)，所述系統(tǒng)適于:a)選擇要由所述線圈生成的期望的RF發(fā)射場，所述RF發(fā)射場對應(yīng)于兩個或更多個所述線圈的虛擬布置，其中，向RF發(fā)射場分配包括虛擬發(fā)射通道權(quán)重的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述虛擬發(fā)射通道權(quán)重描述為了生成RF發(fā)射場而需要施加到物理線圈的關(guān)于虛擬線圈布置的每個個體線圈的虛擬復(fù)RF場幅度，b)利用通道編碼矩陣變換所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述發(fā)射通道編碼矩陣描述所述虛擬線圈布置的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)到物理線圈布置的物理發(fā)射通道性質(zhì)的變換，c)利用針對每個虛擬線圈的相應(yīng)變換的個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)測量兩個或更多個虛擬線圈的個體虛擬線圈靈敏度，其中，由對應(yīng)虛擬發(fā)射通道性質(zhì)和對應(yīng)虛擬線圈靈敏度的組合給出每個個體虛擬線圈的RF發(fā)射場，d)利用測量的虛擬線圈靈敏度針對每個虛擬線圈優(yōu)化個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，以便以更高的精確度獲得期望的RF發(fā)射場，e)利用所述通道編碼矩陣變換優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述變換獲得包括物理發(fā)射通道權(quán)重的物理發(fā)射通道性質(zhì)，所述物理發(fā)射通道權(quán)重描述關(guān)于物理線圈布置的每個個體線圈的物理復(fù)RF場幅度，f)利用所述無線發(fā)射通道性質(zhì)執(zhí)行磁共振成像掃描。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)還包括控制器，用于控制步驟a)到f)，其中，所述控制器包括方法部件、虛擬線圈仿真部件和驅(qū)動器部件，其中，-所述方法部件適于控制步驟a)、C)、d)和f)，并且-所述虛擬線圈仿真部件適于控制執(zhí)行步驟b)和e)，其中，所述方法部件適于經(jīng)由虛擬線圈仿真部件控制所述驅(qū)動器部件以驅(qū)動線圈，其中，所述虛擬線圈仿真部件適于仿真僅存在虛擬線圈部件給所述方法部件。在另一方面中，本發(fā)明涉及一種計算機程序產(chǎn)品，其包括計算機可執(zhí)行指令，以執(zhí)行上述方法步驟。在另一方面中，本發(fā)明涉及一種在用于采集對象的磁共振圖像的磁共振成像掃描中使用的虛擬線圈仿真方法，其中，由MR系統(tǒng)利用包括個體發(fā)射線圈組的物理線圈布置執(zhí)行掃描，所述線圈適于向所述對象發(fā)射期望的RF發(fā)射場用于所述對象的磁共振自旋激勵，其中，每個線圈與一物理發(fā)射通道相關(guān)聯(lián)，其中，所述RF發(fā)射場對應(yīng)于兩個或更多個所述線圈的虛擬布置，其中，向RF發(fā)射場分配包括虛擬發(fā)射通道權(quán)重的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述虛擬發(fā)射通道權(quán)重描述為了生成RF發(fā)射場而需要施加到物理線圈的關(guān)于虛擬線圈布置的每個個體線圈的虛擬復(fù)RF場幅度，所述方法包括:a)從MR系統(tǒng)接收虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，b)利用通道編碼矩陣變換所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述發(fā)射通道編碼矩陣描述所述虛擬線圈布置的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)到物理線圈布置的物理發(fā)射通道性質(zhì)的變換，c)接收優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)是從所述MR系統(tǒng)接收的，從如下操作獲得:1.由所述MR系統(tǒng)利用針對每個虛擬線圈的相應(yīng)變換的個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)來測量兩個或更多個虛擬線圈的個體虛擬線圈靈敏度，其中，由對應(yīng)虛擬發(fā)射通道性質(zhì)和對應(yīng)虛擬線圈靈敏度的組合給出每個個體虛擬線圈的RF發(fā)射場，i1.由所述MR系統(tǒng)利用測量的虛擬線圈靈敏度針對每個虛擬線圈優(yōu)化個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，以更高的精確度獲得期望的RF發(fā)射場，d)利用所述通道編碼矩陣變換優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述變換獲得包括物理發(fā)射通道權(quán)重的物理發(fā)射通道性質(zhì)，所述物理發(fā)射通道權(quán)重描述關(guān)于物理線圈布置的每個個體線圈的物理復(fù)RF場幅度，e)向所述MR系統(tǒng)提供物理發(fā)射通道性質(zhì)以利用所述無線發(fā)射通道性質(zhì)執(zhí)行磁共振成像掃描。在另一方面中，本發(fā)明涉及一種適于在用于采集對象的磁共振圖像的磁共振成像掃描中使用的虛擬線圈仿真系統(tǒng)，其中，由MR系統(tǒng)利用包括個體發(fā)射線圈組的物理線圈布置執(zhí)行掃描，所述線圈適于向所述對象發(fā)射期望的RF發(fā)射場用于所述對象的磁共振自旋激勵，其中，每個線圈與一物理發(fā)射通道相關(guān)聯(lián)，其中，所述RF發(fā)射場對應(yīng)于兩個或更多個所述線圈的虛擬布置，其中，向RF發(fā)射場分配包括虛擬發(fā)射通道權(quán)重的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述虛擬發(fā)射通道權(quán)重描述為了生成RF發(fā)射場而需要施加到物理線圈的關(guān)于虛擬線圈布置的每個個體線圈的虛擬復(fù)RF場幅度，所述仿真系統(tǒng)適于:f)從MR系統(tǒng)接收虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，g)利用通道編碼矩陣變換所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述發(fā)射通道編碼矩陣描述所述虛擬線圈布置的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)到物理線圈布置的物理發(fā)射通道性質(zhì)的變換，h)接收優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)是從所述MR系統(tǒng)接收的，從如下操作獲得:1.由所述MR系統(tǒng)利用針對每個虛擬線圈的相應(yīng)變換的個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)來測量兩個或更多個虛擬線圈的個體虛擬線圈靈敏度，其中，由對應(yīng)虛擬發(fā)射通道性質(zhì)和對應(yīng)虛擬線圈靈敏度的組合給出每個個體虛擬線圈的RF發(fā)射場，i1.由所述MR系統(tǒng)利用測量的虛擬線圈靈敏度針對每個虛擬線圈優(yōu)化個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，以更高的精確度獲得期望的RF發(fā)射場，i )利用所述通道編碼矩陣變換優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述變換獲得包括物理發(fā)射通道權(quán)重的物理發(fā)射通道性質(zhì)，所述物理發(fā)射通道權(quán)重描述關(guān)于物理線圈布置的每個個體線圈的物理復(fù)RF場幅度，j)向所述MR系統(tǒng)提供物理發(fā)射通道性質(zhì)以利用所述無線發(fā)射通道性質(zhì)執(zhí)行磁共振成像掃描。在另一方面中，本發(fā)明涉及一種計算機程序產(chǎn)品，其包括計算機可執(zhí)行指令，以執(zhí)行虛擬線圈仿真方法的方法步驟。


在下文中，僅通過舉例的方式更詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。于是，僅僅出于例示的目的設(shè)計如下附圖，并非用作限制本發(fā)明的定義。在附圖中:圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于實施線圈布置的MR系統(tǒng)的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖；圖3示出了軟件模擬層的用法；圖4示出了不同虛擬線圈配置的模擬；圖5示出了各種BI圖。
具體實施例方式參考圖1，示出了 MR成像系統(tǒng)I的示意圖。該系統(tǒng)包括超導或電阻主磁體線圈2，從而沿著通過檢查體積的z軸生成基本均勻的、時間上恒定的主磁場BO。
磁共振生成和操縱系統(tǒng)施加一系列RF脈沖和切變的磁場梯度，以反轉(zhuǎn)或激勵核磁自旋、誘發(fā)磁共振、對磁共振重新聚焦、操縱磁共振、對磁共振進行空間或其他編碼、使自旋飽和等，以執(zhí)行MR成像。更具體而言，梯度脈沖放大器3施加電流脈沖以沿著檢查體積的X、y和z軸選擇全身梯度線圈4、5和6中的一些。RF發(fā)射器7經(jīng)由發(fā)送/接收開關(guān)8向RF天線9發(fā)射RF脈沖或脈沖群，以向檢查體積中發(fā)射RF脈沖。典型的MR成像序列包括一組短持續(xù)時間的RF脈沖序列，它們彼此結(jié)合在一起，并且任何施加的磁場梯度實現(xiàn)對核磁共振的選定操縱。RF脈沖用于飽和、激勵共振、反轉(zhuǎn)磁化、對共振重新聚焦或操縱共振并選擇定位于檢查體積中的身體10的部分。MR信號也可以由RF天線9拾取。為了利用例如并行成像來生成身體或一般對象10限制區(qū)域的MR圖像，毗鄰選定成像的區(qū)域放置一組本地陣列RF線圈11、12和13。陣列線圈11、12和13能夠用于接收經(jīng)由RF天線實現(xiàn)的RF發(fā)射誘發(fā)的MR信號。然而，也可以使用陣列線圈11、12和13向檢查體積發(fā)射RF信號。即使在上文中僅有單個RF發(fā)射器7、發(fā)送/接收開關(guān)8和天線9，根據(jù)本發(fā)明，這必須要被理解為多個RF發(fā)射器7、對應(yīng)開關(guān)8和對應(yīng)天線9的布置，即包括一組個體發(fā)射線圈和關(guān)聯(lián)的發(fā)射通道的物理線圈布置。所得的MR信號被RF天線9和/或RF線圈11、12和13的陣列拾取并被接收器14解調(diào)，接收器14優(yōu)選包括前置放大器(未示出)。接收器14經(jīng)由發(fā)送/接收開關(guān)8連接到RF 線圈 9、11、12 和 13。主計算機15控制梯度脈沖放大器3和發(fā)射器7以生成多種成像序列中的任一種，諸如回波平面成像(EPI)、回波體積成像、梯度和自旋回波成像、快速自旋回波成像等。對于選定的序列，接收器14接收每個RF激勵脈沖之后迅速相繼的單個或多個MR數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16執(zhí)行對接收的信號的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換，并將每個MR數(shù)據(jù)線轉(zhuǎn)換成適于進一步處理的數(shù)字格式。在現(xiàn)代MR裝置中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16是專用于采集原始圖像數(shù)據(jù)的獨立計算機。最后，通過重建處理器17將數(shù)字原始圖像數(shù)據(jù)重建成圖像表示，重建處理器采用傅里葉變換或其他適當?shù)闹亟ㄋ惴?。MR圖像可以表示通過患者的平面切片、平行平面切片的陣列、三維體積等。然后在圖像存儲器中存儲圖像，可以經(jīng)由例如視頻監(jiān)視器18訪問圖像存儲器，以將圖像表示的切片或其他部分轉(zhuǎn)換成用于可視化的適當格式，視頻監(jiān)視器18提供了所得MR圖像的人可讀顯示。圖2是比較利用虛擬線圈布置執(zhí)行MR成像(圖2a)的上述方法與現(xiàn)有技術(shù)方法(圖2b)的流程圖。為了更深入地理解該概念，必須要考慮如下基本問題:在并行發(fā)射應(yīng)用中，使用線圈陣列生成BI發(fā)射場。于是，總有效BI發(fā)射場表示陣列的N個個體線圈生成的場的疊加，
萬(M) = |X(r)4(/)其中，Sn (r)表示第η個發(fā)射線圈的實際空間發(fā)射靈敏度，bn (t)表示對應(yīng)的驅(qū)動波形。高級并行發(fā)射應(yīng)用，像發(fā)射SENSE (Katscher U等人，Magn Reson Med.2003 ；49(1):144-5 ；Zhu Y.Magn Reson Med.2004 ；51 (4):775_84)，采用每個通道獨立的波形實現(xiàn)RF脈沖的加速或改進的脈沖性能。一種更簡單但當前在臨床上更相關(guān)的發(fā)射應(yīng)用是RF勻場，其中，采用固定的復(fù)合通道權(quán)重bn實現(xiàn)空間均勻的BI，
權(quán)利要求
1.一種執(zhí)行磁共振成像掃描以采集對象(10)的磁共振圖像的方法，其中，利用包括個體發(fā)射線圈組的物理線圈布置(9、11、12、13)執(zhí)行所述掃描，所述線圈適于向所述對象(10)發(fā)射RF發(fā)射場用于所述對象(10)的磁共振自旋激勵，其中，每個線圈與一物理發(fā)射通道相關(guān)聯(lián)，所述方法包括: a)選擇要由所述線圈生成的期望的RF發(fā)射場，所述RF發(fā)射場對應(yīng)于兩個或更多個所述線圈的虛擬布置，其中，向所述RF發(fā)射場分配包括虛擬發(fā)射通道權(quán)重的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述虛擬發(fā)射通道權(quán)重描述為了生成所述RF發(fā)射場而需要施加到所述物理線圈(9、11、12、13)的關(guān)于所述虛擬線圈布置中的每個個體線圈的虛擬復(fù)RF場幅度， b)利用通道編碼矩陣變換所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述發(fā)射通道編碼矩陣描述所述虛擬線圈布置的所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)到所述物理線圈布置(9、11、12、13)的物理發(fā)射通道性質(zhì)的變換， c)利用針對每個虛擬線圈的相應(yīng)變換的個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)測量所述兩個或更多個虛擬線圈的個體虛擬線圈靈敏度，其中，由對應(yīng)虛擬發(fā)射通道性質(zhì)和對應(yīng)虛擬線圈靈敏度的組合給出每個個體虛擬線圈的所述RF發(fā)射場， d)利用測量的虛擬線圈靈敏度針對每個虛擬線圈優(yōu)化所述個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，以便以更高的精確度獲得所述期望的RF發(fā)射場， e)利用所述通道編碼矩陣變換經(jīng)優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述變換獲得包括物理發(fā)射通道權(quán)重的物理發(fā)射通道性質(zhì)，所述物理發(fā)射通道權(quán)重描述關(guān)于所述物理線圈布置(9、11、12、13)中的每個個體線圈的物理復(fù)RF場幅度， f)利用所述物理發(fā)射通道性質(zhì)執(zhí)行所述磁共振成像掃描。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述物理發(fā)射通道性質(zhì)和所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)此外或備選地包括針對每個虛擬線圈的時間相關(guān)的RF脈沖波形，其中，所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)和所述經(jīng)優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)的變換考慮了所述RF脈沖波形的時間相關(guān)性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在不同時間點針對MR成像序列的不同的期望的RF發(fā)射場重復(fù)步驟a)到e)，其中，在步驟f)中，利用與在所述不同時間點的所述不同的期望的RF發(fā)射場對應(yīng)的所述物理發(fā)射通道性質(zhì)執(zhí)行所述磁共振成像掃描。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用測量的虛擬線圈靈敏度針對每個虛擬線圈優(yōu)化所述個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，以便在待成像的所述對象(10)處在以更高的空間均勻性獲得所述期望的RF發(fā)射場。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定發(fā)射通道編碼矩陣，其中，通過如下方式進行所述確定: -考慮待成像的所述對象(10)的存在，對所述期望的RF發(fā)射場進行數(shù)學模擬，和/或 -指導所述線圈的所述物理發(fā)射線圈靈敏度的先驗測量，和/或 -確定所述線圈的RF接收性質(zhì)，并從所述接收性質(zhì)計算所述線圈的所述物理發(fā)射線圈靈敏度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，由磁共振成像系統(tǒng)的控制器執(zhí)行所述方法，其中，所述控制器包括方法部件(300)、虛擬線圈仿真部件(302)和驅(qū)動器部件(304)，其中， -所述方法部件(300)控制執(zhí)行步驟a)、C)、d)和f )，并且 -所述虛擬線圈仿真部件(302)控制執(zhí)行步驟b)和e)，其中，所述方法部件(300)經(jīng)由所述虛擬線圈仿真部件(302)控制所述驅(qū)動器部件(304 )以驅(qū)動所述線圈，其中，所述虛擬線圈仿真部件(302 )仿真僅存在所述虛擬線圈布置，給所述方法部件(300)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，仿真給所述方法部件的所述虛擬線圈布置包括若干虛擬線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，虛擬線圈的數(shù)量取決于: -所述對象(10 )，特別是待成像的目標解剖結(jié)構(gòu)，和/或 -用于執(zhí)行所述磁共振成像掃描的期望的成像序列，和/或 -用于執(zhí)行所述磁共振成像掃描的期望的線圈類型，和/或 -所述控制器的用戶的身份驗證。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，虛擬線圈的數(shù)量取決于要暴露至所述對象(10)的最大比吸收率水平。
10.一種適于執(zhí)行磁共振成像掃描以采集對象(10)的磁共振圖像的磁共振成像系統(tǒng)(1)，其中，所述系統(tǒng)包括適于執(zhí)行所述掃描的物理線圈布置(9、11、12、13)，其包括個體發(fā)射線圈組，所述線圈適于向所述對象(10)發(fā)射RF發(fā)射場用于所述對象(10)的磁共振自旋激勵，其中，每個線圈與一物理發(fā)射通道相關(guān)聯(lián)，所述系統(tǒng)適于執(zhí)行如下操作: a)選擇要由所述線圈生成的期望的RF發(fā)射場，所述RF發(fā)射場對應(yīng)于兩個或更多個所述線圈的虛擬布置，其中，向所述RF發(fā)射場分配包括虛擬發(fā)射通道權(quán)重的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述虛擬發(fā)射通道權(quán)重描述為了生成所述RF發(fā)射場而需要施加到所述物理線圈(9、11、12、13)的關(guān)于所述虛擬線圈布置中的每個個體線圈的虛擬復(fù)RF場幅度， b)利用通道編碼矩陣變換所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述發(fā)射通道編碼矩陣描述所述虛擬線圈布置的所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)到所述物理線圈布置(9、11、12、13)的物理發(fā)射通道性質(zhì)的變換， c)利用針對每個虛擬線圈的相應(yīng)變換的個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)測量所述兩個或更多個虛擬線圈的個體虛擬線圈靈敏度，其中，由對應(yīng)虛擬發(fā)射通道性質(zhì)和對應(yīng)虛擬線圈靈敏度的組合給出每個個體虛擬線圈的所述RF發(fā)射場， d)利用測量的虛擬線圈靈敏度針對每個虛擬線圈優(yōu)化所述個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，以便以更高的精確度獲得所述期望的RF發(fā)射場， e)利用所述通道編碼矩陣變換經(jīng)優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述變換獲得包括物理發(fā)射通道權(quán)重的物理發(fā)射通道性質(zhì)，所述物理發(fā)射通道權(quán)重描述關(guān)于所述物理線圈布置(9、11、12、13)中的每個個體線圈的物理復(fù)RF場幅度， f)利用所述物理發(fā)射通道性質(zhì)執(zhí)行所述磁共振成像掃描。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)(I)，還包括控制器，其用于控制步驟a)到f )，其中，所述控制器包括方法部件(300)、虛擬線圈仿真部件(302)和驅(qū)動器部件(304)，其中， -所述方法部件(300)適于控制步驟a)、C)、d)和f )，并且 -所述虛擬線圈仿真部件(302)適于控制執(zhí)行步驟b)和e)， 其中，所述方法部件(300)適于經(jīng)由所述虛擬線圈仿真部件(302)控制所述驅(qū)動器部件(304 )以驅(qū)動所述線圈，其中，所述虛擬線圈仿真部件(302 )適于仿真僅存在所述虛擬線圈布置給所述方法部件(300 )。
12.—種計算機程序產(chǎn)品，其包括計算機可執(zhí)行指令，以執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求1到9所述的方法步驟。
13.一種用于磁共振成像掃描中以采集對象(10)的磁共振圖像的虛擬線圈仿真方法，其中，由MR系統(tǒng)(I)利用包括個體發(fā)射線圈組的物理線圈布置(9、11、12、13)執(zhí)行所述掃描，所述線圈適于向所述對象(10)發(fā)射期望的RF發(fā)射場以用于所述對象(10)的磁共振自旋激勵，其中，每個線圈與一物理發(fā)射通道相關(guān)聯(lián)，其中，所述RF發(fā)射場對應(yīng)于兩個或更多個所述線圈的虛擬布置，其中，向所述RF發(fā)射場分配包括虛擬發(fā)射通道權(quán)重的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述虛擬發(fā)射通道權(quán)重描述為了生成所述RF發(fā)射場而需要施加到所述物理線圈(9、11、12、13)的關(guān)于所述虛擬線圈布置中的每個個體線圈的虛擬復(fù)RF場幅度，所述方法包括: a)從所述MR系統(tǒng)接收所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)， b)利用通道編碼矩陣變換所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述發(fā)射通道編碼矩陣描述所述虛擬線圈布置的所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)到所述物理線圈布置(9、11、12、13)的物理發(fā)射通道性質(zhì)的變換， c)接收經(jīng)優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述經(jīng)優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)是從所述MR系統(tǒng)接收的并從如下操作獲得: 1.由所述MR系統(tǒng)利用針對每個虛擬線圈的相應(yīng)變換的個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)測量所述兩個或更多個虛擬線圈的個體虛擬線圈靈敏度，其中，由對應(yīng)虛擬發(fā)射通道性質(zhì)和對應(yīng)虛擬線圈靈敏度的組合給出每個個體虛擬線圈的所述RF發(fā)射場， .由所述MR系統(tǒng)利用測量的虛擬線圈靈敏度針對每個虛擬線圈優(yōu)化所述個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，以更高的精 確度獲得所述期望的RF發(fā)射場， d)利用所述通道編碼矩陣變換所述經(jīng)優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述變換獲得包括物理發(fā)射通道權(quán)重的物理發(fā)射通道性質(zhì)，所述物理發(fā)射通道權(quán)重描述關(guān)于所述物理線圈布置(9、11、12、13)中的每個個體線圈的物理復(fù)RF場幅度， e)向所述MR系統(tǒng)提供所述物理發(fā)射通道性質(zhì)以利用所述物理發(fā)射通道性質(zhì)執(zhí)行所述磁共振成像掃描。
14.一種適于用于磁共振成像掃描中以采集對象(10)的磁共振圖像的虛擬線圈仿真系統(tǒng)(302 )，其中，由MR系統(tǒng)(I)利用包括個體發(fā)射線圈組的物理線圈布置(9、11、12、13 )執(zhí)行所述掃描，所述線圈適于向所述對象(10)發(fā)射期望的RF發(fā)射場用于所述對象(10)的磁共振自旋激勵，其中，每個線圈與一物理發(fā)射通道相關(guān)聯(lián)，其中，所述RF發(fā)射場對應(yīng)于兩個或更多個所述線圈的虛擬布置，其中，向所述RF發(fā)射場分配包括虛擬發(fā)射通道權(quán)重的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述虛擬發(fā)射通道權(quán)重描述為了生成所述RF發(fā)射場而需要施加到所述物理線圈(9、11、12、13)的關(guān)于所述虛擬線圈布置中的每個個體線圈的虛擬復(fù)RF場幅度，所述仿真系統(tǒng)適于執(zhí)行如下操作: a)從所述MR系統(tǒng)接收所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)， b)利用通道編碼矩陣變換所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述發(fā)射通道編碼矩陣描述所述虛擬線圈布置的所述虛擬發(fā)射通道性質(zhì)到所述物理線圈布置(9、11、12、13)的物理發(fā)射通道性質(zhì)的變換， c)接收經(jīng)優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述經(jīng)優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)是從所述MR系統(tǒng)接收的并從如下操作獲得:i.由所述MR系統(tǒng)利用針對每個虛擬線圈的相應(yīng)變換的個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)測量所述兩個或更多個虛擬線圈的個體虛擬線圈靈敏度，其中，由對應(yīng)虛擬發(fā)射通道性質(zhì)和對應(yīng)虛擬線圈靈敏度的組合給出每個個體虛擬線圈的所述RF發(fā)射場， ii.由所述MR系統(tǒng)利用測量的虛擬線圈靈敏度針對每個虛擬線圈優(yōu)化所述個體虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，以更高的精確度獲得所述期望的RF發(fā)射場， d)利用所述通道編碼矩陣變換所述經(jīng)優(yōu)化的虛擬發(fā)射通道性質(zhì)，所述變換獲得包括物理發(fā)射通道權(quán)重的物理發(fā)射通道性質(zhì)，所述物理發(fā)射通道權(quán)重描述關(guān)于所述物理線圈布置(9、11、12、13)中的每個個體線圈的物理復(fù)RF場幅度， e)向所述MR系統(tǒng)提供所述物理發(fā)射通道性質(zhì)以利用所述物理發(fā)射通道性質(zhì)執(zhí)行所述磁共振成像掃描。
15.一種計算機程序產(chǎn)品(302)，其包括計算機可執(zhí)行指令，以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于磁共振成像掃描中以采集對象(10)的磁共振圖像的虛擬線圈仿真方法，其中，由MR系統(tǒng)(1)利用包括個體發(fā)射線圈組的物理線圈布置(9、11、12、13)執(zhí)行掃描，線圈適于向?qū)ο?10)發(fā)射期望的RF發(fā)射場，用于對象(10)的磁共振自旋激勵，其中，每個線圈與一物理發(fā)射通道相關(guān)聯(lián)，其中，RF發(fā)射場對應(yīng)于兩個或更多個所述線圈的虛擬布置，其中，虛擬發(fā)射通道性質(zhì)包括分配給RF發(fā)射場的虛擬發(fā)射通道權(quán)重，所述虛擬發(fā)射通道權(quán)重描述為了生成RF發(fā)射場而需要施加到物理線圈(9、11、12、13)的關(guān)于虛擬線圈布置的每個個體線圈的虛擬復(fù)RF場幅度。
文檔編號G01R33/561GK103154761SQ201180050351
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者K·內(nèi)爾克, P·博爾納特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司