專利名稱：磁共振成像設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁共振成像(MRI)設(shè)備，它包括一個(gè)RF線圈系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含有用來從感興趣的區(qū)域檢測RF信號(hào)的M個(gè)RF線圈(M是一個(gè)大于2的整數(shù))，該設(shè)備還包括用來接收和處理檢測到的RF信號(hào)的N個(gè)接收器通道(N是大于1而小于M的整數(shù))。
本發(fā)明亦關(guān)于一種磁共振成像(MRI)方法，包括使用包括M個(gè)RF線圈的RF線圈系統(tǒng)從感興趣的區(qū)域檢測RF信號(hào)的步驟(M是大于2的整數(shù))，以及使用N個(gè)接收器通道接收和處理檢測到的RF信號(hào)(N是大于1而小于M的整數(shù))。
背景技術(shù)：
在本文起始段落中提及的那些類型的MIR設(shè)備和MIR成像方法是眾所周知的并被廣泛應(yīng)用。使用磁體來產(chǎn)生一個(gè)穿過檢測區(qū)域的暫時(shí)穩(wěn)定、均勻磁場，并且包括有RF線圈系統(tǒng)的射頻(RF)單元被用來將RF信號(hào)發(fā)射到檢測區(qū)域，以誘發(fā)和操縱排列于檢測區(qū)域內(nèi)的偶極子的磁共振和/或用來從排列于檢測區(qū)域內(nèi)的偶極子接收RF信號(hào)。
文章《SENSESensitivity Encoding For Fast MRI》(KlaasP.Pruessmann等人，Magnetic Resonance In Medcine，42952-962(1999))介紹了借助多個(gè)接收器線圈的陣列大大提高磁共振成像性能的概念。在所述文章中，介紹了敏感度編碼(SENSE)，它建立在下述事實(shí)基礎(chǔ)上，即接收器敏感度通常具有與通過線性場梯度得出的傅里葉處理互補(bǔ)的編碼效果。通過利用多個(gè)接收器線圈的陣列，得以降低掃描時(shí)間并且提高分辨率。上述方法利用了稀疏取樣(undersample)或k空間取樣縮減以及已知的單個(gè)線圈敏感度曲線。由于取樣是使用大于奈奎斯特準(zhǔn)則所規(guī)定的步長大小進(jìn)行的，因此在傅里葉變換過程中(總是必然地)會(huì)出現(xiàn)所謂的重疊，以致理論上從物理圖象空間中得到的兩個(gè)不同的點(diǎn)不能夠相互區(qū)分開來。
在實(shí)踐中，所檢查的解剖區(qū)域需要更多的線圈單元和接收器通道，這些線圈和接收器通道作為硬件設(shè)置在MRI設(shè)備中。飛利浦制造和銷售的MRI設(shè)備-Gyroscan NT在實(shí)踐中也得到了應(yīng)用，該設(shè)備能夠通過應(yīng)用六個(gè)接收器通道，同時(shí)處理多達(dá)六個(gè)協(xié)同/相控陣列線圈。但是某些應(yīng)用可能需要更多的接收器通道和RF線圈。如果RF線圈數(shù)多于接收器通道就必須選擇線圈以分配給可用的接收器通道。大量的接收器通道在理論上是可行的并且能夠?qū)е螺^短的采集時(shí)間或較高的分辨率。但是每一個(gè)額外的接收器通道會(huì)顯著增加MRI設(shè)備的成本，并且接收器通道數(shù)量的每一次變化都必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@樣會(huì)需要更大的帶寬。
在本領(lǐng)域中，對(duì)于具有例如八個(gè)RF線圈的RF線圈系統(tǒng)而言，通常的情況是，通過對(duì)從具有正交模式的相對(duì)的RF線圈獲得的RF信號(hào)進(jìn)行組合，將這八個(gè)RF線圈映射到四個(gè)接收器通道上。不過，這樣的組合對(duì)于上述提到的SENSE方法不是最佳的，因?yàn)閼?yīng)用SENSE縮減時(shí)必然要呈現(xiàn)的空間點(diǎn)都要同樣地在一個(gè)接收器通道中被編碼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種本文起始段落中提到的那種類型的磁共振成像(MRI)設(shè)備以及磁共振成像方法，該設(shè)備和方法用來對(duì)SENSE方法進(jìn)行優(yōu)化，并且能夠?qū)RI設(shè)備提供一種廉價(jià)、魯棒和可靠的支持，具有比RF線圈系統(tǒng)中的單元數(shù)目更少的接收器通道。
為了能夠獲得這個(gè)目標(biāo)，依照本發(fā)明的磁共振成像設(shè)備以及磁共振成像方法的特征在于，對(duì)至少兩個(gè)RF線圈進(jìn)行組合，以用單個(gè)的接收器通道接收上述RF線圈的RF信號(hào)，其中選擇上述至少兩個(gè)RF線圈，以便沿著線圈敏感度編碼的主軸提供最大的空間變化線圈敏感度。
本發(fā)明是基于通過應(yīng)用掃描的優(yōu)選定向和/或SENSE縮減方向的知識(shí)，選擇來自RF線圈的RF信號(hào)的組合方式。SENSE方法使用線圈敏感度曲線的空間清晰度來編碼空間信息。從空間中幾個(gè)位點(diǎn)得到的數(shù)據(jù)將在已編碼(under-encoded)圖像中整合。為了便于SENSE呈現(xiàn)，所要呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的點(diǎn)處的敏感度應(yīng)當(dāng)盡可能地區(qū)分開來。這在單獨(dú)的RF線圈或線圈組合體檢測檢查物體時(shí)能夠得到很好的實(shí)現(xiàn)，例如一位患者或患者的一個(gè)部分，通過盡可能不同的方式能夠最好的達(dá)到這一點(diǎn)。最好是，基于相應(yīng)的解剖角度和最佳的圖像平面/定位以及相關(guān)的折疊/SENSE返折方向，選擇一個(gè)固定的組合，以便將RF線圈數(shù)量M縮減到接收器通道數(shù)量N；即，最好依據(jù)最佳的線圈敏感度編碼軸選擇一種組合，以便使用RF線圈系統(tǒng)進(jìn)行主要的檢查。
依據(jù)本發(fā)明的磁共振成像設(shè)備的一個(gè)特定的實(shí)施例特征在于，成對(duì)的兩個(gè)RF線圈分別被組合并連接到單獨(dú)的接收器通道，其中至少一個(gè)RF線圈沒有與任何一個(gè)其它的RF線圈相組合。在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)顯示出這樣一個(gè)實(shí)施例，其中一個(gè)或更多的RF線圈保持獨(dú)立，從而從所述線圈接收到的RF信號(hào)不與從另一個(gè)或另幾個(gè)RF線圈獲得的RF信號(hào)相組合進(jìn)入一個(gè)共用接收器通道，由此獲得較好的信噪比(SNR)。
依據(jù)本發(fā)明的磁共振成像設(shè)備的一個(gè)特定的實(shí)施例的特征在于，RF線圈系統(tǒng)包括有8個(gè)RF線圈，MRI設(shè)備包括有6個(gè)接收器通道，其中各自包含兩個(gè)RF線圈的兩對(duì)線圈分別與兩個(gè)接收器通道相組合，同時(shí)余下的4個(gè)RF線圈與剩下的4個(gè)接收器通道相組合。這樣的一個(gè)RF線圈系統(tǒng)適于用來進(jìn)行患者頭部的掃描，8個(gè)RF線圈最好以鳥籠的形式圍繞頭部排列。另一個(gè)應(yīng)用是心臟成像，其中各自包含4個(gè)RF線圈的兩圈線圈分別圍繞患者身體排列。這種MRI設(shè)備有益實(shí)施，特別是RF線圈的有益組合在權(quán)利要求3至10中加以限定，并通過下面的圖解進(jìn)行更為詳細(xì)地解釋。但是，這一發(fā)明并不局限于這些特定的實(shí)施例，而能夠應(yīng)用于任何一個(gè)其它的RF線圈數(shù)多于接收器通道數(shù)的MRI設(shè)備。


在下面將結(jié)合附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明的特定實(shí)施例，其中圖1顯示一個(gè)概括解釋SENSE方法的圖表，圖2顯示一個(gè)已知頭部線圈裝置的實(shí)施例，圖3示意顯示本發(fā)明RF線圈系統(tǒng)的第一實(shí)施例，圖4示意顯示本發(fā)明RF線圈系統(tǒng)的第二實(shí)施例，圖5示意顯示本發(fā)明RF線圈系統(tǒng)的第三實(shí)施例，圖6示意顯示本發(fā)明RF線圈系統(tǒng)的第四實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1解釋了用于介紹本發(fā)明的幾個(gè)術(shù)語。其中顯示一個(gè)二維卡笛爾柵格(cartesian grid)，該柵格放置在z-y方向上。Z方向可以被認(rèn)為是切片選擇方向，y方向可以認(rèn)為是相位編碼方向。已知的方法應(yīng)用敏感度編碼并利用在稀疏取樣或k-空間取樣縮減以及已知的單個(gè)線圈敏感度曲線。這樣在兩個(gè)維度上都縮小了視場(FOV)1。縮小后的FOV2中的像素3代表形成卡笛爾柵格的像素的疊加。如圖1所示例子中四個(gè)這樣的像素位于整個(gè)FOV1中。于是實(shí)際的混淆度為4。從而在單獨(dú)的線圈重建圖像中生成混淆像素，不過，可以利用每一個(gè)線圈的不同敏感度曲線來進(jìn)行呈現(xiàn)。對(duì)此有一些約束。應(yīng)用SENSE對(duì)k空間取樣的縮減和隨后圖像有效的呈現(xiàn)僅可以在多接收器線圈的方向上獲得，即，在縮減方向上。SENSE重建算法將呈現(xiàn)圖像。混淆或疊影虛像于是在同一方向產(chǎn)生，例如，在疊影方向。
圖2顯示一個(gè)已知的包括8個(gè)RF線圈11-18的RF線圈系統(tǒng)的實(shí)施例，它們以鳥籠的樣式圍繞著患者頭部4，并且包括額外的已知裝置，用于選擇并組合從這8個(gè)RF線圈11-18獲得的RF信號(hào)到四個(gè)接收器通道C1、C2、C3、C4?？梢钥闯?，從每一個(gè)單獨(dú)的RF線圈得到的RF信號(hào)首先由預(yù)放大器5進(jìn)行預(yù)放大，接著在兩個(gè)RF線圈對(duì)的RF信號(hào)通過一個(gè)RF加法器/組合器7組合到一個(gè)單獨(dú)的接收器通道中之前由相移器6進(jìn)行移相。依據(jù)已知的建議，在頭部4相反的方向設(shè)置的RF線圈的RF信號(hào)被組合到一個(gè)接收器通道中，即，從RF線圈11和15獲得的RF信號(hào)被組合到接收器通道C1中，從RF線圈12和16獲得的RF信號(hào)被組合到接收器通道C2中，從RF線圈13和17獲得的RF信號(hào)被組合到接收器通道C4中以及從RF線圈14和18獲得的RF信號(hào)被組合到接收器通道C3中。這形成一組LR(＝左/右)線圈11、15，一組AP(＝前/后)線圈13、17，和與AP和LR方向斜向排列的兩組線圈12、16和14、18。
如圖2所示的RF線圈系統(tǒng)對(duì)于SENSE方法而言不是最佳的，這是由于應(yīng)用SENSE縮減時(shí)必須被呈現(xiàn)的空間點(diǎn)在一個(gè)單獨(dú)的接收器通道中進(jìn)行編碼，這不能足夠適當(dāng)?shù)乇砻鞑煌膹?fù)合線圈敏感度模式，以允許展現(xiàn)。因此建議，依照本發(fā)明，通過這樣的方式組合來自于RF線圈的RF信號(hào)最大的空間變化線圈敏感度是沿著線圈敏感度編碼的主軸提供的。這意謂著，依據(jù)本發(fā)明，依據(jù)對(duì)在感興趣的主要解剖區(qū)域掃描的優(yōu)選主要方向和SENSE縮減方向的觀察或了解從RF線圈選擇來自RF線圈的RF信號(hào)的固定組合方式。沿著適宜的或?qū)嶋H的SENSE縮減方向盡可能地提供這種特征。這種組合方式的特定的實(shí)施例在圖3至6中示意性地示出。
這一實(shí)施例應(yīng)用腦部解剖加以討論。這里，至少在柱形系統(tǒng)，主要的掃描在疊影方向LR(大約70％)，接著是AP(大約20％，特別是EPI)。強(qiáng)烈偏愛某些方向，然后可以進(jìn)行“硬線”選擇，來從8個(gè)線圈中選出4個(gè)組合到2個(gè)通道中。這是本發(fā)明的要點(diǎn)。
圖3表示來自包括8個(gè)RF線圈11-18的RF線圈系統(tǒng)的RF線圈的RF信號(hào)的組合的第一實(shí)施例。對(duì)于所有這些的實(shí)施例，假設(shè)6個(gè)接收器通道是可用的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以輕松地進(jìn)行向更多或更少RF線圈和/或接收器通道的推廣。為了將8個(gè)RF線圈11-18映射到這6個(gè)接收器通道上，組成了分別包含兩個(gè)RF線圈的兩對(duì)線圈，每對(duì)的RF信號(hào)各自組合到一個(gè)單獨(dú)的接收器通道中，同時(shí)余下的四個(gè)RF線圈的RF信號(hào)各自被輸入到一個(gè)獨(dú)立的接收器通道中。
依據(jù)圖3所示第一實(shí)施例，RF線圈12和16的RF信號(hào)組合到一個(gè)接收器通道中，而RF線圈14和18的RF信號(hào)組合到一個(gè)接收器線圈中。余下的RF線圈保持獨(dú)立并分別與四個(gè)剩下的接收器通道相連接。在這一實(shí)施例中，對(duì)于前/后(AP)和左/右(LR)軸線斜向排列的RF線圈的RF信號(hào)被組合，同時(shí)平行或垂直于上述方向的RF線圈11、13、15、17的RF信號(hào)保持獨(dú)立。
如圖4所示第二實(shí)施例中，RF線圈12和16的RF信號(hào)，以及RF線圈14和18的RF信號(hào)被組合到分開的接收器通道中。在例如AP方向被選為SENSE縮減方向時(shí)，這樣的不對(duì)稱組合將是最佳的。在這種情況下，在考慮相位特性的時(shí)候，這樣的組合是有益的?？梢钥闯?，第一對(duì)RF線圈13和17平行于SENSE縮減方向，同時(shí)第二對(duì)RF線圈對(duì)與SENSE縮減方向斜行排列，但是位置臨近第一對(duì)RF線圈13和17。
一種更為對(duì)稱的組合如圖5所示。其中對(duì)RF線圈12和18的RF信號(hào)組合并且將RF線圈14和16的RF信號(hào)組合到一個(gè)獨(dú)立的接收器通道中。當(dāng)選擇AP方向作為SENSE縮減方向時(shí)，而且在這種情況下，RF信號(hào)按對(duì)組合的RF線圈12、14、16和18的排列方式是斜向于SENSE縮減方向的。但是，與圖3所示實(shí)施例相反，每一對(duì)中的一個(gè)RF線圈平行于另一對(duì)的一個(gè)RF線圈。
圖6中示意性地示出了第四實(shí)施例。其中RF線圈13和14的RF信號(hào)組合并且RF線圈17和18的RF信號(hào)組合到一個(gè)獨(dú)立的接收器通道中。在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)顯示這種相鄰的RF線圈的組合，特別具有90度相移，會(huì)導(dǎo)致高的SNR。
注意如上面描述和顯示的具有8個(gè)RF線圈的RF線圈系統(tǒng)的MRI設(shè)備應(yīng)該被理解為是一個(gè)特殊的例子，而不應(yīng)將本發(fā)明限定于這樣的特定的RF線圈系統(tǒng)。相反，本發(fā)明可以應(yīng)用于任何一個(gè)具有一個(gè)RF線圈數(shù)大于接收器通道數(shù)的RF線圈系統(tǒng)的MRI設(shè)備。另外，線圈的組合方式也可以與上面所顯示和描述的組合不一樣。通常，單個(gè)線圈組單元需要盡可能與主要感興趣的解剖部位的主SENSE縮減方向?qū)R。
在頭部線圈排列中，其中成像平面通常對(duì)于LR軸成約20度角，覆蓋AP方向的RF線圈需要在這一方向呈線狀。在諸如心臟成像應(yīng)用中，單獨(dú)的RF線圈需要最佳覆蓋心臟最常用的截面位置，象短軸、長軸、四腔視角以及它們相應(yīng)的疊影或SENSE縮減方向?？梢韵胂笞罴逊胖玫腞F線圈是自動(dòng)移動(dòng)并且選擇，以最優(yōu)化幾何因素。這取決于單獨(dú)RF線圈的幾何起始點(diǎn)。假設(shè)RF線圈系統(tǒng)包括兩圈各四個(gè)RF線圈，以便與6個(gè)接收器通道相組合，位于身體右前和/或后部分的RF線圈被認(rèn)為對(duì)于長軸視角所需要的敏感度作用不大。這些能夠，例如，進(jìn)行組合。但是，這需要一些額外的研究，有賴于RF線圈的大小和他們的拓?fù)鋵W(xué)?？偟貋碇v，RF線圈的組合原因是，例如，對(duì)于接收器通道數(shù)目少于RF線圈單元數(shù)目的舊MR系統(tǒng)的傳統(tǒng)設(shè)備支持，通過這種方法，剩余的組合RF線圈在感興趣的主軸上確實(shí)具有盡可能高的空間清晰度的特征。
權(quán)利要求
1.一種磁共振成像設(shè)備，包括一個(gè)RF線圈系統(tǒng)，包括M個(gè)RF線圈，用來從感興趣的區(qū)域中檢測出RF信號(hào)，M為大于2的整數(shù)；以及N個(gè)接收器通道，用于接收和處理檢測到的RF信號(hào)，N是大于1而小于M的整數(shù)，其特征在于，對(duì)至少兩個(gè)RF線圈進(jìn)行組合，以使用一個(gè)單獨(dú)的接收器通道來接收所述RF線圈的RF信號(hào)，其中選擇所述至少兩個(gè)RF線圈，以便在線圈敏感度編碼的主軸上提供最大空間變化線圈敏感度。
2.按照權(quán)利要求1所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于，分別組合包含兩個(gè)RF線圈的線圈對(duì)并且將其與一個(gè)獨(dú)立的接收器通道相連接，其中至少一個(gè)RF線圈不與其他任何一個(gè)RF線圈相組合。
3.按照權(quán)利要求1所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于所述RF線圈系統(tǒng)包括有8個(gè)RF線圈，其中配備6個(gè)接收器通道以及其中分別組合包含兩個(gè)RF線圈的線圈對(duì)，以分別使用兩個(gè)獨(dú)立接收器通道接收所述RF線圈對(duì)的RF信號(hào)。
4.按照權(quán)利要求3所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于，所述8個(gè)RF線圈排列成環(huán)狀，特別地形成鳥籠狀頭部線圈排列。
5.按照權(quán)利要求3所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于，分別組合包含兩個(gè)RF線圈的線圈對(duì)，所述線圈對(duì)與敏感度編碼的主軸斜向排列，特別是前-后和左-右軸。
6.按照權(quán)利要求5所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于，第一對(duì)的RF線圈彼此平行排列，第二對(duì)RF線圈彼此平行排列并垂直于第一對(duì)的RF線圈。
7.按照權(quán)利要求5所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于第一對(duì)RF線圈彼此垂直排列，第二對(duì)RF線圈彼此垂直排列，其中所述第二對(duì)的RF線圈的每一個(gè)線圈與第一對(duì)的一個(gè)RF線圈平行排列。
8.按照權(quán)利要求3所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于第一對(duì)RF線圈與敏感度編碼的主軸平行放置，而第二對(duì)RF線圈與敏感度編碼的主軸傾斜放置。
9.按照權(quán)利要求8所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于，所述第一或所述第二對(duì)的RF線圈分別是并列的。
10.按照權(quán)利要求8所述的磁共振成像設(shè)備，其特征在于，所述第一或所述第二對(duì)的RF線圈分別是彼此平行的。
11.一種磁共振成像方法，包括以下步驟使用包括M個(gè)RF線圈的RF線圈系統(tǒng)檢測來自于感興趣區(qū)域的RF信號(hào)，其中M為大于2的整數(shù)，以及使用N個(gè)接收器通道接收并處理所檢測到的RF信號(hào)，N為大于1且小于M的整數(shù)；其特征在于，對(duì)至少兩個(gè)RF線圈進(jìn)行組合，以使用一個(gè)單個(gè)的信號(hào)接收器通道接收所述RF線圈的RF信號(hào)，其中選擇所述至少兩個(gè)RF線圈，以便在線圈敏感度編碼的主軸上提供最大空間變化線圈敏感度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁共振成像設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)RF線圈系統(tǒng)，后者包括M個(gè)RF線圈(11－18)用來檢測興趣區(qū)域的RF信號(hào)，M是大于2的整數(shù)，該設(shè)備還包括N個(gè)接收器通道用來接收和處理檢測到的RF信號(hào)，N是大于1而小于M的整數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)至少兩個(gè)RF線圈(12，16；14，18)進(jìn)行組合，以使用一個(gè)接收器通道接收所述RF線圈的RF信號(hào)，其中選擇所述至少兩個(gè)RF線圈，以便在線圈敏感度編碼的主軸上提供最大的空間變化線圈敏感度。所建議的MRI設(shè)備提供一個(gè)最佳的解決方案使得它能夠應(yīng)用于SENSE方法。總的想法是沿最佳或?qū)嶋H的SENSE縮減方向擁有盡可能大的獨(dú)立性并且在沿感興趣的臨床主軸上盡可能地表現(xiàn)空間清晰度。
文檔編號(hào)G01R33/561GK1662824SQ03814426
公開日2005年8月31日 申請日期2003年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月21日
發(fā)明者J·S·范登布林克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司