[发明专利]在磁共振断层摄影中设计射频激励脉冲的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在磁共振断层摄影中设计用于激发序列中的RF脉冲波形的方法。

技术背景

目前临床磁共振(MR)系统使用单个RF发射通道来发射射频脉冲，以激励检查对象中的原子核(nuclear)自旋。单个RF发射通道的使用限制了若干MR成像(如高场和全身成像)的应用。

多个、独立的RF调制器以及RF线圈的使用是目前研究的目标，并且通过提供附加的自由度，保证消除一些通过使用单个RF发射通道产生的限制。

由于大量的同步发射通道，与多通道发射相关联的显著问题是潜在的更高特定吸收(SAR)。

当RF脉冲设计为通过奇异值分解(SVD)使用传统矩阵求逆时，这导致比实现在特定设计约束内的激励需要更高的RF峰值和RMS功率。因此，原理上，可以降低SAR和脉冲功率(峰值和RMS)ca而不包括激励质量。

高SAR的很多副作用中的一些是翻转角不能被设置成期望的值，其使信噪比(SNR)和图像对比度劣化，SAR在线监控在测量期间关闭RF功率，从而延迟或停止扫描，对可获得的层数施加了人为限制，并且需要增加重复时间(TR)，这会转变成更长的扫描时间。

此外，传统RF设计算法由于它们差的数值属性导致图像中更高的伪影(artifact)水平。例如，图像可能展现不完整的背景抑制、差的自旋撤销或期望目标区域不太理想的激励。

存在2-D和3-D梯度轨迹线的并行RF激励，提供了用于内部容积激励的空间定制(spatially-tailoring)激励模式的灵活方法(J.Pauly等人，A k-spaceanalysis of small-tip angle excitation.J.Magn.Reson.Med.，81：43-56，1989)，并要处理由于波长干涉效应在高场强度观察到的增加的B₁-不均匀性(inhomogeneity)(如在V.A.Stenger等人的B1 inhomogeneity Reduction withTransmit SENSE.2nd international Workshop on Parallel Imaging，page 94，2004.Zurich，Switzerland.中描述的)。小的顶锥角三维定制射频片选(slab-select)脉冲用于降低3T处的B1不均匀性(J.Magn.Reson.Med.53(2)：479-484，2005和J.Ulloa及J.V.Hajnal的Explorig 3D RF shimming for slice selective imaging.ISMRM，page 21，2005.Miami Beach，Florida，USA)。这些脉冲非常有用，因为可将它们定制以便在横向磁化的幅度和相位上施加任意的空间模式，受到RF和梯度硬件的约束。由Ullmann等人在Experimental analysis of parallelexcitation using dedicated coil setups and simultaneous RF transmission onmultiple channels.J.Magn.Reson.Med.，54(4)：994-1001，2205中首次示出3通道并行激励系统的实现。最近，研究人员在3T人体扫描器上设计了8通道并行激励系统，展示了快速层选均衡激励和高分辨率2-D空间形状激励。

并行激励系统包括一组能够独立、同步RF发射的线圈阵列。假设该组梯度波形是固定的(即，k空间轨迹是预定的)，则线圈阵列的B1图形已知，并且选择了期望的复值目标激励模式，仍需要设计一组用于线圈阵列的RF波形以执行特定的空间定制激励。这种激励的主要限制是脉冲需要的时间长度。并行激励系统通过经由欠采样允许一个“加速”的k空间轨迹来回避该限制，这导致RF脉冲持续时间的减少。螺旋轨迹的R加速因子意味着各螺旋采样之间的径向间隔，相对于未加速的尼奎斯特采样设计增加了R因子。由于系统多个激励线圈阵列引入的额外自由度，该加速是可能的，类似于并行接收中的加速。