專利名稱：磁共振成像中的b1場(chǎng)控制的制作方法
以下涉及磁共振領(lǐng)域。其尤其適用于磁共振成像，并且將特別地參考磁共振成像進(jìn)行描述。然而，它也適用于其它磁共振應(yīng)用，例如磁共振光譜學(xué)。
由于自旋的翻轉(zhuǎn)角(flip angle)與B1磁場(chǎng)有關(guān)，因此希望磁共振成像期間通過射頻發(fā)射產(chǎn)生的磁場(chǎng)B1不僅在圖像切片內(nèi)，而且在多個(gè)圖像切片之間是空間均勻的。在與大約1.5T的主(B0)磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)的例如64MHz的較低共振頻率下，成像對(duì)象的導(dǎo)電和介電性質(zhì)對(duì)B1場(chǎng)的改變通常是可忽略的。然而，對(duì)于128MHz或更高的頻率(對(duì)于1H，B0≥～3.0T)，成像對(duì)象的導(dǎo)電和介電性質(zhì)顯著影響B(tài)1場(chǎng)的均勻性，并且導(dǎo)致所述場(chǎng)比沒有對(duì)象影響時(shí)不均勻。
為了部分地減輕B1場(chǎng)不均勻性的影響，可以利用絕熱射頻脈沖群。所述絕熱射頻脈沖群減小了射頻場(chǎng)強(qiáng)的空間變化的影響以產(chǎn)生更一致的翻轉(zhuǎn)角。然而，絕熱射頻脈沖群具有某些缺陷，包括難以重新聚焦以及利用導(dǎo)致更高的比吸收率(SAR)值的更高的射頻功率水平。
在Clare等的“Compensating for B1inhomogeneity using activetransmit power modulation”(Magnetic Resonance Imagingvol.19，pp.1349-52(2001))中公開了部分地減輕多個(gè)圖像切片之間的B1場(chǎng)不均勻性的影響的方法。為了提高多個(gè)軸向切片之間的翻轉(zhuǎn)角的一致性，Clare等人使用磁通量探頭沿空載鳥籠式射頻線圈的中心軸測(cè)量軸向B1場(chǎng)依賴性，以產(chǎn)生射頻激發(fā)強(qiáng)度校正值的查找表。使用所述查找表，在每個(gè)切片的基礎(chǔ)上為所采集的每個(gè)切片調(diào)節(jié)射頻功率輸入，以補(bǔ)償B1場(chǎng)的軸向依賴性。在128MHz(3.0T)下使用該輸入功率補(bǔ)償對(duì)圓柱形均質(zhì)膠體填充模型和人的頭部進(jìn)行的測(cè)量產(chǎn)生了沿所述線圈的中心軸的翻轉(zhuǎn)角的相當(dāng)大的軸向一致性提高。然而，仍存在相當(dāng)大的切片內(nèi)不均勻性，并且已認(rèn)識(shí)到沿中心軸的軸向校正不能夠補(bǔ)償這樣面內(nèi)B1場(chǎng)變化。
在更高的頻率下，眾所周知人體中的B1場(chǎng)顯著不同于空載或輕載RF線圈中測(cè)量的那些場(chǎng)。而且，由于期望切片之間的B1場(chǎng)變化取決于切片內(nèi)坐標(biāo)和對(duì)象的影響，因此沿空載線圈的中心軸產(chǎn)生的校準(zhǔn)可能在很大程度上不能有效地補(bǔ)償遠(yuǎn)離中心軸的徑向位置處的B1場(chǎng)變化，軸向磁通量探頭校準(zhǔn)是沿所述中心軸獲取的。
本發(fā)明設(shè)想了一種克服前述及其它限制的改進(jìn)裝置和方法。
根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種磁共振成像方法，其使用布置成在感興趣區(qū)域中產(chǎn)生B1磁場(chǎng)的射頻線圈對(duì)成像對(duì)象的感興趣區(qū)域進(jìn)行多切片磁共振成像。為每個(gè)切片確定每切片B1場(chǎng)值，其代表在該切片的選定區(qū)域上的B1場(chǎng)。為每個(gè)切片確定被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)，其將該切片的B1場(chǎng)值調(diào)節(jié)到選定值。使用每個(gè)切片的被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)，采集該切片的磁共振成像數(shù)據(jù)。被采集的磁共振成像數(shù)據(jù)被重建成重建圖像表示。
根據(jù)另一方面，公開了一種磁共振成像設(shè)備，其用于執(zhí)行成像對(duì)象的感興趣區(qū)域的多切片磁共振成像。射頻線圈設(shè)置成在所述感興趣區(qū)域中產(chǎn)生B1磁場(chǎng)。提供了一種用于為每個(gè)切片確定每切片B1場(chǎng)值的裝置，該值代表在所述切片的選定區(qū)域上的B1場(chǎng)。提供了一種用于確定每個(gè)切片的被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)的裝置，其將該切片的B1場(chǎng)值調(diào)節(jié)到選定值。提供了一種采集裝置，用于使用每個(gè)切片的被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)采集該切片的磁共振成像數(shù)據(jù)。提供了一種重建裝置，用于將所采集的磁共振成像數(shù)據(jù)重建為重建圖像表示。
一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在每個(gè)切片基礎(chǔ)上提供了射頻功率輸入校正，其解決了B1場(chǎng)的切片內(nèi)變化。
另一優(yōu)點(diǎn)在于提供了B1場(chǎng)校正，其解決了成像對(duì)象的空間變化導(dǎo)電和介電性質(zhì)。
另一優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)合峰值和平均比吸收率(SAR)值的確定提供了B1場(chǎng)校正，以優(yōu)化B1場(chǎng)的均勻性和強(qiáng)度，同時(shí)保證SAR保持在規(guī)定限度內(nèi)。
又一優(yōu)點(diǎn)在于基于切片的感興趣區(qū)域上的B1場(chǎng)模擬提供每切片B1場(chǎng)校正，其中使用成像對(duì)象的至少一個(gè)感興趣區(qū)域的非均質(zhì)模型執(zhí)行所述模擬。
還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在裝載成像對(duì)象或分區(qū)非均質(zhì)體模(phantommodel)的情況下，基于切片的感興趣區(qū)域上的B1場(chǎng)的原位測(cè)量校準(zhǔn)射頻功率輸入。
在閱讀優(yōu)選實(shí)施例的以下具體描述后本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見多種附加優(yōu)點(diǎn)和益處。
本發(fā)明的形式可以采用各種部件和部件的安排，各種過程操作和過程操作的安排。附圖的目的僅僅是舉例說明優(yōu)選實(shí)施例而不應(yīng)當(dāng)被理解成限制本發(fā)明。


圖1顯示了一種磁共振成像系統(tǒng)，其包括射頻激發(fā)的每切片校準(zhǔn)。
圖2A和2B分別顯示了圖1的TEM頭線圈的頂視圖和側(cè)截面。在圖2A的頂視圖中，以虛線示出了橫檔(rung)。圖2B的側(cè)截面沿通過兩個(gè)間隔最大的橫檔的平面截取。
圖3A、3B和3C分別顯示了人頭模型放置在其中的TEM頭線圈模型的軸向、矢狀和冠狀切片，以用于執(zhí)行由TEM頭線圈產(chǎn)生的B1場(chǎng)的電磁模擬。
圖4描繪了使用圖3A、3B和3C中所示的模型的電磁模擬，以及使用相同頭部大小但是使用平均組織性質(zhì)的電磁模擬所獲得的切片上平均|B1|場(chǎng)與軸向位置z的關(guān)系。
圖5描繪了對(duì)于圖3A、3B和3C的實(shí)際頭模型，和具有平均的組織性質(zhì)的頭模型，切片中歸一化|B1|場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)偏差與軸向位置z的關(guān)系。
參考圖1，磁共振成像掃描器10包括限定大致圓柱體掃描器孔14的外殼12，相關(guān)成像對(duì)象16安置在所述掃描孔器內(nèi)。主磁場(chǎng)線圈20放置在外殼12內(nèi)。主磁場(chǎng)線圈20被簡(jiǎn)化地顯示成大致為螺線管構(gòu)造，以產(chǎn)生沿平行于掃描孔14的中心軸22的z方向指向的主B0磁場(chǎng)。主磁場(chǎng)線圈20通常是放置在低溫圍板(cryoshrouding)內(nèi)的超導(dǎo)線圈，當(dāng)然也可以使用電阻性主磁體。特別在更高的場(chǎng)強(qiáng)以及因此在更高的頻率下，超導(dǎo)磁體是優(yōu)選的。
外殼12也容納或支承磁場(chǎng)梯度線圈30，該磁場(chǎng)梯度線圈用于選擇性地沿橫跨z方向的面內(nèi)方向(例如沿笛卡爾x-和y-方向)或沿其它選定方向，產(chǎn)生沿z方向的磁場(chǎng)梯度。外殼12也容納或支承射頻頭部或身體線圈32，用于選擇性地激勵(lì)和/或檢測(cè)磁共振。盡管鳥籠式線圈在128MHz及以下是常用的，但除鳥籠式線圈之外的其它線圈也可以用作體積發(fā)射線圈，例如橫電磁(TEM)線圈、相控線圈陣列、或其它類型的射頻線圈。外殼12通常包括限定掃描器孔14的裝飾內(nèi)襯36。作為射頻線圈32的替代或附加，可以采用諸如所示出的TEM頭線圈40的局部射頻發(fā)射和/或發(fā)射/接收線圈。
主磁場(chǎng)線圈20在z方向產(chǎn)生主磁場(chǎng)B0，其優(yōu)選地至少為3.0T，并且更優(yōu)選地大于3.0T，例如7.0T或更高。磁共振成像控制器44操作磁體控制器46以選擇性地激勵(lì)磁場(chǎng)梯度線圈30并且操作耦合到一個(gè)或多個(gè)射頻線圈32、40的射頻發(fā)射器50以選擇性地激勵(lì)誼一個(gè)或多個(gè)射頻線圈32、40。通過選擇性地操作磁場(chǎng)梯度線圈30和該一個(gè)或多個(gè)射頻線圈32、40，在成像對(duì)象16的選定感興趣區(qū)域的至少一部分中，產(chǎn)生磁共振并且其被空間編碼。磁共振成像控制器44探作耦合到射頻線圈32、40中的一個(gè)或多個(gè)的射頻接收器52，以接收存儲(chǔ)在k空間存儲(chǔ)器56中的磁共振k空間數(shù)據(jù)樣本。
重建處理器58應(yīng)用諸如傅立葉變換重建算法的適當(dāng)重建算法來將k空間樣本重建為包括成像對(duì)象的感興趣區(qū)域的至少一部分的重建圖像。重建圖像存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器60中、顯示在用戶界面62上、存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中、通過局城網(wǎng)或因特網(wǎng)發(fā)送、或者以其它方式顯示、存儲(chǔ)、操作等等。用戶界面62也可以使放射學(xué)家、技師或磁共振成像掃描器10的其它操作者與磁共振成像控制器44通信，以選擇、修改和執(zhí)行磁共振成像序列。
在成像序列的一個(gè)例子中，TEM頭線圈40被射頻激發(fā)激勵(lì)以在成像對(duì)象16的感興趣區(qū)域中激發(fā)1H的磁共振。對(duì)于主磁場(chǎng)B0＝7.0T的例子，相應(yīng)的磁共振頻率為fres＝γB0＝298MHz，其中γ≅42.58MHz/T]]>是質(zhì)子回轉(zhuǎn)比(gyrometric ratio)。在該頻率下，共振信號(hào)在空氣中具有大約一米的波長(zhǎng)，但是在平均介電常數(shù)為εr＝40的人的頭部中所述波長(zhǎng)為λ≈16cm，其小于許多典型的感興趣成像區(qū)域。在射頻激發(fā)期間，磁場(chǎng)梯度線圈30沿z方向產(chǎn)生片選磁場(chǎng)梯度以選擇滿足激發(fā)的共振條件的軸向切片或厚片(slab)66。代替選擇軸向切片，通過使用在射頻激發(fā)期間施加的適當(dāng)指向的磁場(chǎng)梯度，也可以選擇冠狀、矢狀或其它方向的切片。使用一系列沿切片內(nèi)相編碼方向施加的相編碼梯度和沿橫跨相編碼方向的切片內(nèi)讀出方向施加的讀出梯度，讀出來自選定切片的共振信號(hào)。在另一合適的讀出中，切片內(nèi)磁場(chǎng)梯度沿橫跨z方向的選定角方向被施加并且跨越180°或360°的角視圖。對(duì)多個(gè)相鄰或間隔開的切片重復(fù)所述切片或厚片成像序列以產(chǎn)生成像數(shù)據(jù)，所述成像數(shù)據(jù)適于由重建處理器58重建為體積或多切片重建圖像數(shù)據(jù)。所述的成像僅僅作為例子。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地修改所述的多切片序列或構(gòu)造其它多切片成像序列，其包括例如自旋重聚焦、回波平面讀出、對(duì)比增強(qiáng)的特征或選擇機(jī)制(例如反轉(zhuǎn)恢復(fù)預(yù)脈沖等)等等。
參考圖2A和2B，所示的TEM頭線圈40包括多個(gè)橫檔70。在圖2A中的剖視圖中豎著示出了所述橫檔。每個(gè)橫檔70包括銅管72，所述銅管具有插入到其中的銅桿74。在所示的TEM頭線圈40中，每個(gè)插入的銅桿74的位置可在相應(yīng)的銅管72內(nèi)調(diào)整以調(diào)諧TEM頭線圈40的共振頻率。大致圓柱形的銅制TEM射頻屏蔽76圍繞橫檔70，并且銅端蓋78放置在TEM頭線圈40的一端。在圖2中，對(duì)應(yīng)于圖1中所示的圓柱形掃描孔14中的TEM頭線圈40的空間取向，表示笛卡爾x-y-z坐標(biāo)?？梢岳斫釺EM頭線圈40可以在其它方向被使用；然而，僅僅橫跨B0場(chǎng)的B1場(chǎng)產(chǎn)生信號(hào)。
圖3A、3B和3C顯示了用于TEM頭線圈40和成像對(duì)象16的感興趣區(qū)域的電磁建模的時(shí)域有限差分模型1，所述感興趣區(qū)域包括頭部和上肩。TEM頭線圈40由圖3A、3B和3C中示出的TEM頭線圈模型40′建模，而成像對(duì)象12的感興趣區(qū)域作為在圖3A、3B和3C中顯示的頭模型16′被建模。人頭模型基于識(shí)別身體中的組織分布的人體模型。在圖3A、3B和3C中，對(duì)應(yīng)于導(dǎo)電和介電性質(zhì)的差異，人頭的各種組織在圖中由不同的陰影表示。
適合用于時(shí)域有限差分電磁建模的人體模型和選定的動(dòng)物體模型可以從多種資源獲得，例如來自The United States Air Force Research LaboratoryBrooks Air Force Base，TXhttp://www.brooks.af.mil/AFRL/HED/hedr/和來自The Visible Human ProjectNational Library of MedicineBethesda，MD
http://www.nlm.nih.gov/research/visible/visible_human.html。
合適的時(shí)域有限差分電磁建模軟件可以從這些資源中的一些獲得，或者可以作為獨(dú)立的建模軟件包獲得，到所述軟件包中引入了人體模型16′和射頻線圈模型40′。通常，時(shí)域有限差分電磁建模在數(shù)字模型上操作，所述數(shù)字模型例如為成像對(duì)象和射頻線圈的基于像素或基于體素的模型。作為例子，目前可從United States Air ForceResearch Laboratory獲得的人體模型是具有(1mm)3分辨率的基于體素的模型。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以測(cè)量和構(gòu)建人類或適合于時(shí)域有限差分電磁建模的其它成像對(duì)象的其它模型，和/或可使用除了用于電磁建模的時(shí)域有限差分算法之外的其它多種電磁建模算法。在298MHz的頻率(7.0T的主B0磁場(chǎng))下各種人體組織的合適的導(dǎo)電和介電數(shù)據(jù)在表I中被提供。表I中的數(shù)據(jù)來源來自美國(guó)空軍網(wǎng)站http://www.brooks.af.mil/AFRL/HED/hedr/reports/dielectric.
表I-在298MHz下組織導(dǎo)電和介電值，和人頭模型的密度。
返回參考圖1，包括組織導(dǎo)電和介電值的人頭模型16′(例如在表1中給出)、射頻線圈模型40′和輸入射頻脈沖模型80被輸入到電磁模擬器82中，所述模擬器執(zhí)行時(shí)域有限差分電磁建?；蚱渌线m的電磁建模算法，以計(jì)算作為二維或三維空間位置的函數(shù)的空間依賴性B1場(chǎng)84。例如，B1(x，y，z)場(chǎng)被適當(dāng)?shù)赜?jì)算。由電磁模擬器82計(jì)算的空間依賴性B1場(chǎng)被輸入到射頻發(fā)射器校準(zhǔn)處理器88，該處理器計(jì)算例如切片上的B1場(chǎng)的平均|B1|值，以產(chǎn)生每切片射頻發(fā)射器校準(zhǔn)92。
參考圖4和5，顯示了使用TEM頭線圈模型40′和人頭模型16′計(jì)算的用于負(fù)載的TEM頭線圈40的射頻發(fā)射器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。圖4顯示了在切片上平均的以微特斯拉為單位的平均|B1|場(chǎng)作為軸向切片位置z的函數(shù)。圖5顯示了切片的以微特斯拉為單位的歸一化|B1|場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)偏差作為軸向切片位置z的函數(shù)。在圖4和5中也顯示了使用TEM頭線圈模型40′和均質(zhì)頭模型、電磁建模負(fù)載的TEM頭線圈40的相應(yīng)數(shù)據(jù)，所述勻質(zhì)頭模型使用整個(gè)頭部的“平均”組織電導(dǎo)率和介電常數(shù)。在圖1、4和5中，考慮沿z方向的軸向切片，例如所示的切片66；然而，對(duì)于冠狀、矢狀或其它方向的切片的每切片校準(zhǔn)也可以利用基本類似的處理。
優(yōu)選地，射頻發(fā)射器校準(zhǔn)處理器88也根據(jù)被模擬的空間依賴性的B1場(chǎng)84計(jì)算平均的、位置依賴的和峰值比吸收率(SAR)值。表II比較了使用非均質(zhì)的實(shí)際人頭模型16′和使用均質(zhì)的頭模型的平均SAR(單位為W/kg)和峰值SAR(即，在1克的組織部分上或者在10克的組織部分上平均的最大SAR)，所述均質(zhì)的頭模型對(duì)整個(gè)頭部使用“平均”組織電導(dǎo)率和介電常數(shù)。
表II-非均質(zhì)人頭模型和幾何結(jié)構(gòu)相同的均質(zhì)頭模型的比吸收率(SAR)比較。SAR被標(biāo)定為在頭模型的中心橫切片中具有平均|B1|＝10μT。
表II顯示了非均質(zhì)的實(shí)際人頭模型優(yōu)于均質(zhì)模型的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)使用非均質(zhì)模型16′更精確地計(jì)算模擬峰值SAR值，這是因?yàn)樗鼈兛紤]了由于不同的組織類型、組織質(zhì)量、組織類型之間的界面等等造成的SAR的局部變化。特別地，對(duì)于1克組織體素，實(shí)際人頭模型16′識(shí)別出的峰值SAR值是使用勻質(zhì)頭模型類似建模的兩倍。
在用于校準(zhǔn)射頻發(fā)射的一種方法中，射頻發(fā)射器校準(zhǔn)處理器88計(jì)算平均和峰值SAR值并且調(diào)節(jié)射頻校準(zhǔn)92或建議用戶調(diào)節(jié)成像序列參數(shù)，例如回波時(shí)間、翻轉(zhuǎn)角、重復(fù)時(shí)間、或切片數(shù)，以保證計(jì)算出的平均和峰值SAR值滿足與最大平均和/或峰值SAR值相關(guān)的相關(guān)規(guī)定的SAR限度96。例如，在美國(guó)，食品和藥品管理局(FDA)發(fā)布了SAR安全規(guī)章，而在歐洲的許多地方可適用國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)條例。
在基本上最大化平均場(chǎng)|B1|同時(shí)滿足SAR規(guī)定限度96的適當(dāng)方法中，選擇每切片平均場(chǎng)|B1|的目標(biāo)值，或例如相關(guān)翻轉(zhuǎn)角的相關(guān)參數(shù)。射頻發(fā)射器校準(zhǔn)處理器88為每個(gè)切片確定合適的射頻激發(fā)強(qiáng)度，該強(qiáng)度在所述切片中產(chǎn)生期望的平均場(chǎng)|B1|。校準(zhǔn)處理器88也計(jì)算整個(gè)受激體積上的平均SAR、峰值SAR、或其它相關(guān)SAR值。如果一個(gè)或多個(gè)計(jì)算的SAR值超過相關(guān)SAR規(guī)定限度96中的一個(gè)，每切片平均場(chǎng)|B1|的目標(biāo)值就減小，或者影響SAR的另一成像參數(shù)被調(diào)節(jié)，并且所述計(jì)算被重復(fù)直到滿足SAR規(guī)定限度96。該方法提供了切片上的正確平均場(chǎng)|B1|，同時(shí)滿足SAR規(guī)定限度96強(qiáng)加的安全限度。
在成像期間，磁共振成像控制器44將待成像的切片的切片位置100，例如在軸向切片的情況下為z軸位置，輸入到射頻校準(zhǔn)92，然后所述射頻校準(zhǔn)返回適合所述切片的射頻激發(fā)強(qiáng)度。磁共振成像控制器44控制射頻發(fā)射器50以將所述激發(fā)應(yīng)用到頭線圈40，以在成像對(duì)象12中激勵(lì)或操縱磁共振。射頻校準(zhǔn)92被適當(dāng)?shù)卦O(shè)布置成射頻激發(fā)相對(duì)切片位置的、經(jīng)驗(yàn)擬合的數(shù)學(xué)函數(shù)、或者從模擬空間依賴性B1場(chǎng)84導(dǎo)出的類似函數(shù)。
代替使用電磁模擬器82來計(jì)算空間依賴性B1場(chǎng)，可以通過將成像對(duì)象12的感興趣區(qū)域布置在頭線圈40中在實(shí)驗(yàn)上獲取B1分布圖。通過采集和重建一對(duì)(θ，2θ)切片自旋回波圖像而合適地采集待成像的每個(gè)切片的磁場(chǎng)圖。映射處理器110基于所述一對(duì)(θ，2θ)自旋回波圖像執(zhí)行B1場(chǎng)映射以產(chǎn)生每切片平均|B1|與z校準(zhǔn)的關(guān)系112。這可以為多個(gè)對(duì)象執(zhí)行，以導(dǎo)出用于人頭的一組統(tǒng)計(jì)平均的空間B1圖。對(duì)于使用矢狀、冠狀或其它方向切片的成像，類似地產(chǎn)生類似合適的每切片平均|B1|校準(zhǔn)。在成像期間，磁共振成像控制器44訪問每切片平均|B1|校準(zhǔn)112以確定合適的射頻激發(fā)強(qiáng)度，并且磁共振成像控制器44控制射頻發(fā)射器50以將所述激發(fā)應(yīng)用到頭線圈40。
代替在人頭上執(zhí)行B1映射，可以使用空間非均勻分區(qū)體模測(cè)量B1圖，所述體模至少是安置在射頻線圈內(nèi)的成像對(duì)象的感興趣區(qū)域。例如，空間非均勻分區(qū)人頭體?？梢杂糜诋a(chǎn)生用于成像人頭的每切片平均|B1|對(duì)z校準(zhǔn)112。校準(zhǔn)112適合以列表形式存儲(chǔ)并且在真實(shí)人頭的成像期間由磁共振成像控制器44訪問。而且，替代使用B1映射，可以采集快速磁共振頂錐角校準(zhǔn)并且將其用于射頻發(fā)射器校準(zhǔn)。也可以使用這些方法的組合。快速頂錐角校準(zhǔn)可以用于確定RF發(fā)射器輸入電平和在指定切片位置獲得的實(shí)際平均B1值之間的初始校準(zhǔn)關(guān)系。該數(shù)據(jù)組提供了參考電平，根據(jù)所述參考電平、基于為那些切片建?；蛴?jì)算的平均B1值，計(jì)算剩余切片的射頻發(fā)射器輸入電平。
已經(jīng)參考所示的TEM頭線圈40和為了使用軸向切片成像，描述了每切片射頻強(qiáng)度校準(zhǔn)。然而，每切片射頻校準(zhǔn)容易應(yīng)用于基本上任何類型的射頻線圈，例如鳥籠式線圈、相控線圈陣列、SENSE線圈陣列等，并且容易應(yīng)用于頭線圈、全身線圈、局部線圈等。進(jìn)一步地，所述的每切片射頻校準(zhǔn)容易應(yīng)用于任何成像切片方向，例如矢狀方向、冠狀方向、或非標(biāo)準(zhǔn)切片方向。
在所示出的實(shí)施例中，以每切片為基礎(chǔ)用該切片的平均|B1|表征B1場(chǎng)。即，在切片的感興趣區(qū)域上平均的B1場(chǎng)用作品質(zhì)因數(shù)，該品質(zhì)因數(shù)用于確定射頻發(fā)射器校準(zhǔn)92。然而，可以利用其它品質(zhì)因數(shù)，例如中間|B1|值，或由下式給出的均方根|B1|值
在方程(1)中，N是在切片的感興趣區(qū)域中的切片像素的數(shù)量，并且在所有N個(gè)切片像素上進(jìn)行求和。切片像素由坐標(biāo)(x，y)表示，當(dāng)然也可以使用非笛卡爾坐標(biāo)。
也可以使用除了中數(shù)、中值、平均或均方根之外的其它統(tǒng)計(jì)集合。總計(jì)的感興趣區(qū)域可以包括所述切片的整個(gè)視野，或者該感興趣區(qū)域可以僅僅包括具有大于閾值的磁共振信號(hào)的那些像素，所述閾值表示對(duì)應(yīng)于人組織，或者所述感興趣區(qū)域可以是預(yù)選尺寸的區(qū)域。
盡管總計(jì)品質(zhì)因數(shù)通常優(yōu)選近似說明了切片內(nèi)B1場(chǎng)變化，但是可以使用未總計(jì)的品質(zhì)因數(shù)，例如考慮人頭影響的沿線圈的中心軸的B1場(chǎng)。未總計(jì)的品質(zhì)因數(shù)可以具有計(jì)算效率的優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)由在其上計(jì)算品質(zhì)因數(shù)的切片的感興趣區(qū)域限定的體積小于成像對(duì)象的總受激體積時(shí)，優(yōu)選地關(guān)于成像對(duì)象的總受激體積計(jì)算平均和峰值SAR值，以保證SAR在成像對(duì)象中任何地方不會(huì)超過SAR規(guī)定限度96。
而且，品質(zhì)因數(shù)可以是空間變化的B1場(chǎng)，例如，切片上B1場(chǎng)幅度的總范圍，并且射頻脈沖波形80可以是絕熱脈沖，所述絕熱脈沖基于空間變化B1場(chǎng)品質(zhì)因數(shù)被調(diào)節(jié)，使得所述絕緣脈沖基本上使產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)角的切片內(nèi)空間變化變平。絕熱脈沖的幅度和其它特性也被調(diào)節(jié)，使得對(duì)于每個(gè)切片基本變平的翻轉(zhuǎn)角基本類似。在該情況下，應(yīng)當(dāng)對(duì)每個(gè)絕熱脈沖進(jìn)行SAR計(jì)算以保證沒有切片激發(fā)絕熱脈沖將產(chǎn)生超過規(guī)定限度96的SAR。
在一個(gè)適合于多級(jí)成像方法的實(shí)施例中，所述多級(jí)成像方法例如為磁共振血管造影外圍流出(peripheral run off)研究或全身掃描/屏蔽研究，成像對(duì)象16軸向移動(dòng)，即，沿孔軸22橫跨所采集的一個(gè)或多個(gè)切片連續(xù)或分步通過孔14。沿孔14在選定的孔切片位置或者在多個(gè)孔切片的體積厚片上重復(fù)執(zhí)行成像，以進(jìn)行多切片磁共振成像。在該實(shí)施例中，被成像的孔切片或多個(gè)腔切片的厚片的位置參考孔14并且不會(huì)改變；然而，由于成像對(duì)象16沿軸向移動(dòng)，因此與選定孔切片或多個(gè)孔切片的厚片一致的對(duì)象16的部分會(huì)改變。
在這樣的多級(jí)成像方法中，可以在每次成像對(duì)象移動(dòng)時(shí)，為選定的固定孔切片重復(fù)每切片B1場(chǎng)校準(zhǔn)，以解決由與其一致的成像對(duì)象的不同部分導(dǎo)致的固定孔切片的B1場(chǎng)特性變化。因?yàn)橛捎诔上駥?duì)象的逐漸或小步運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的選定孔切片的B1場(chǎng)特性變化通常較小，所以每切片B1場(chǎng)校準(zhǔn)可以基于先前的孔切片校準(zhǔn)被調(diào)節(jié)。在連續(xù)軸向?qū)ο筮\(yùn)動(dòng)的情況下，每切片B1校準(zhǔn)計(jì)算的每一個(gè)都可以被定時(shí)，以便在下一切片數(shù)據(jù)采集時(shí)為與所選孔切片一致的成像對(duì)象16的切片進(jìn)行校準(zhǔn)。
已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。顯然，在閱讀和理解前面的具體描述后他人可以進(jìn)行改進(jìn)和替換。本發(fā)明希望被理解成包括在后附權(quán)利要求或其等價(jià)物的范圍之內(nèi)的所有這樣的改進(jìn)和替換。
權(quán)利要求
1.一種磁共振成像方法，其使用設(shè)置成在感興趣區(qū)域中產(chǎn)生B1磁場(chǎng)的射頻線圈(40)執(zhí)行相關(guān)成像對(duì)象(16)的感興趣區(qū)域的多切片磁共振成像，該方法包括為每個(gè)切片確定每切片B1場(chǎng)值，其代表在該切片的選定區(qū)域上的B1場(chǎng)；為每個(gè)切片確定被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)，其將該切片的B1場(chǎng)值調(diào)節(jié)到選定值；使用每個(gè)切片的被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)，采集該切片的磁共振成像數(shù)據(jù)；和將被采集的磁共振成像數(shù)據(jù)重建為重建圖像表示。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中為每個(gè)切片確定每切片B1場(chǎng)值包括確定至少該切片的選定區(qū)域上的B1場(chǎng)；和計(jì)算該切片的該選定區(qū)域上的被確定B1場(chǎng)的總值。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中計(jì)算總值包括計(jì)算該切片的該選定區(qū)域上的被確定B1場(chǎng)的平均值、中值或均方根值。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中確定至少該切片的選定區(qū)域上的B1場(chǎng)包括使用射頻線圈(40)的模型(40′)和成像對(duì)象(16)的非均質(zhì)模型(16′)數(shù)值計(jì)算B1場(chǎng)，所述成像對(duì)象(16)的非均質(zhì)模型(16′)利用形成成像對(duì)象(16)的不同材料的不同電導(dǎo)率和介電常數(shù)值。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述成像對(duì)象(16)的非均質(zhì)模型(16′)是人類成像對(duì)象(16)的至少一部分的非均質(zhì)模型(16′)，該模型(16′)利用不同類型組織的不同電導(dǎo)率和介電常數(shù)值。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中確定至少該切片的該選定區(qū)域上的B1場(chǎng)包括使用下述之一測(cè)量至少該切片的該選定區(qū)域的B1圖(1)放置在射頻線圈(40)中的成像對(duì)象(16)的感興趣區(qū)域，(2)在射頻線圈中先驗(yàn)地采集的成像對(duì)象的代表性分布的感興趣區(qū)域，和(3)至少放置在射頻線圈(40)中的成像對(duì)象的感興趣區(qū)域的空間非均勻分區(qū)體模。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定每個(gè)切片的每切片B1場(chǎng)值包括確定每個(gè)切片的品質(zhì)因數(shù)的值，其代表該切片的選定區(qū)域上的B1場(chǎng)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中為每個(gè)切片確定被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)包括為每個(gè)切片確定被調(diào)節(jié)的射頻激發(fā)，其將B1場(chǎng)品質(zhì)因數(shù)調(diào)節(jié)到B1場(chǎng)品質(zhì)因數(shù)的選定值，所述選定值對(duì)于為其采集成像數(shù)據(jù)的多個(gè)切片來說是基本相同的。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中為每個(gè)切片確定被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)包括確定每個(gè)切片的被調(diào)節(jié)的射頻激發(fā)，所述被調(diào)節(jié)的射頻激發(fā)將每切片B1場(chǎng)值調(diào)節(jié)到選定值，所述選定值對(duì)于為其采集成像數(shù)據(jù)的多個(gè)切片來說是基本相同的，該方法進(jìn)一步包括基于被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)確定比吸收率；和在確定的比吸收率超過規(guī)定安全限度的條件下，使用每切片B1場(chǎng)值的較低選定值中的一個(gè)和至少另一個(gè)成像序列參數(shù)的調(diào)節(jié)重復(fù)為每個(gè)切片確定被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)，以減小比吸收率。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)是絕熱射頻激發(fā)，并且確定被調(diào)節(jié)的絕熱射頻激發(fā)包括為每個(gè)切片計(jì)算被調(diào)節(jié)的絕熱射頻激發(fā)，其基本上校正該切片的選定區(qū)域上的B1場(chǎng)的變化以提供更一致的翻轉(zhuǎn)角。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括沿橫跨切片的方向移動(dòng)該相關(guān)的成像對(duì)象(16)，為固定切片位置重復(fù)確定每切片B1場(chǎng)值、確定被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)、和采集磁共振成像數(shù)據(jù)，并且在每次重復(fù)之間成像對(duì)象(16)相對(duì)于所述固定切片位置移動(dòng)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中相關(guān)成像對(duì)象(16)的移動(dòng)是以下情況中的一種不連續(xù)的步進(jìn)，在采集的每次重復(fù)期間對(duì)象(16)靜止；和連續(xù)的，在采集的每次重復(fù)期間對(duì)象(16)移動(dòng)。
13.一種磁共振成像設(shè)備，其包括產(chǎn)生主磁場(chǎng)的主磁場(chǎng)線圈(20)；選擇性地產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的磁場(chǎng)梯度線圈(30)；射頻線圈(32，40)，其被設(shè)置成在相關(guān)成像對(duì)象(16)的感興趣區(qū)域中產(chǎn)生B1磁場(chǎng)；選擇性地激勵(lì)所述射頻線圈(32，40)的射頻發(fā)射器(50)；選擇性地采樣所述射頻線圈(32，40)的射頻接收器(52)；和被編程以執(zhí)行權(quán)利要求1的方法的處理器。
14.一種磁共振成像設(shè)備，其用于執(zhí)行相關(guān)成像對(duì)象(16)的感興趣區(qū)域的多切片磁共振成像，該設(shè)備包括射頻線圈(40)，其被設(shè)置成在所述感興趣區(qū)域中產(chǎn)生B1磁場(chǎng)；用于為每個(gè)切片確定每切片B1場(chǎng)值的裝置(82，88，110)，該每切片B1場(chǎng)值代表該切片的選定區(qū)域上的B1場(chǎng)；用于為每個(gè)切片確定被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)的裝置(92，112)，該被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)將該切片的B1場(chǎng)值調(diào)節(jié)到選定值；使用每個(gè)切片的被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)采集該切片的磁共振成像數(shù)據(jù)的裝置(10，44，46，50，52)；和用于將被采集的磁共振成像數(shù)據(jù)重建為重建圖像表示的裝置(58)。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中用于為每個(gè)切片確定每切片B1場(chǎng)值的裝置(82，88，110)包括電磁模擬器(82)，其接收感興趣區(qū)域的數(shù)字模型(16′)和射頻線圈(40)的數(shù)字模型(40′)，并且評(píng)估該感興趣區(qū)域上產(chǎn)生的B1場(chǎng)，所述感興趣區(qū)域的數(shù)字模型(16′)模仿該感興趣區(qū)域的非均勻介電和導(dǎo)電性質(zhì)。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述電磁模擬器(82)利用時(shí)域有限差分算法。
17.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中用于為每個(gè)切片確定每切片B1場(chǎng)值的裝置(82，88，110)包括用于為每個(gè)切片確定品質(zhì)因數(shù)值的裝置(82，88，110)，所述品質(zhì)因數(shù)的值代表該切片的選定區(qū)域上的B1場(chǎng)。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中用于為每個(gè)切片確定代表在所述切片的選定區(qū)域上的B1場(chǎng)的每切片B1場(chǎng)品質(zhì)因數(shù)的值的裝置(82，88，110)包括用于計(jì)算總計(jì)值的統(tǒng)計(jì)總計(jì)裝置(88)，所述總計(jì)值代表所述切片的選定區(qū)域上的B1場(chǎng)。
19.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中用于為每個(gè)切片確定被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)包括被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)與從每切片B1場(chǎng)值導(dǎo)出的切片位置的關(guān)系的表(92，112)。
20.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括基于被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)確定比吸收率的裝置(88)；和在確定的比吸收率超過規(guī)定安全限度的條件下，使用每切片B1場(chǎng)值的較低選定值中的一個(gè)和至少另一個(gè)成像序列參數(shù)的調(diào)節(jié)重復(fù)為每個(gè)切片確定被調(diào)節(jié)的每切片射頻激發(fā)，以減小比吸收率。
全文摘要
使用設(shè)置成在感興趣區(qū)域中產(chǎn)生B
文檔編號(hào)G01R33/58GK1875286SQ200480032215
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2004年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者M·A·莫里奇, G·D·德梅斯特, Z·翟 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司