[发明专利]沿弯曲辐条k空间轨线的RF匀场的MRI切片激励

说明书

本申请涉及磁共振领域。尤其与平行发射系统的射频(RF)匀场结合应用。然而，应当认识到，本申请还将与其他类型的磁共振成像、波谱分析和使用射频线圈的其他诊断技术结合应用。

磁共振成像(MRI)和波谱分析系统(MRS)常常用于检查和处置患者。通过这样的系统，待检查的身体组织的核自旋被静态主磁场B₀对准并由在射频带中振荡的横向磁场B₁激励。在成像中，将弛豫信号暴露于梯度磁场以定位所产生的共振。接收驰豫信号以便通过已知的方式形成单维或多维图像。在波谱分析中，关于组织的组成的信息承载于共振信号的频率分量中。

普遍使用的两种类型的MR系统包括“开放型”MR系统(直立系统)和“膛型”系统。在前者中，患者被引入到位于由C形单元连接的两个磁极之间的检查区中。在检查或处置期间实际上可以从所有侧面接近患者。后者包括患者被引入其中的圆柱形检查空间(轴向系统)。

RF线圈系统提供RF信号的发射和共振信号的接收。除了永久构建到成像装置中的RF线圈系统之外，还能够在待检查的特定区域周围或其中灵活地布置专用线圈。设计专用线圈以优化信噪比(SNR)，特别是在要求均一激励和高灵敏度探测的情况下。此外，还可以由多通道天线布置实现和生成特定序列的RF信号、更高的场强、高的翻转角或实时序列，并且可以加速多维激励。

MR成像和波谱分析受益于在较高静磁场强度，例如大于3特斯拉(T)时的改善的信噪比(SNR)和对比度噪声比(CNR)，因为更大数量的质子沿主磁场对齐，由此增加了纵向磁化并增加了进动速率。然而，波传播效应使SNR和CNR在主场强度大约为3T及以上时减小。在这种减小中，一个这样的因素是B₁场不均一性，其跨成像体积引起不均匀的SNR和CNR。与比发射波长更长的对象产生的电介质共振耦合的患者组织的导电负载导致了B₁场不均一性。

已经开发了用于减轻B₁场不均一性的有效方法，诸如绝热脉冲、新型线圈设计和图像处理技术。然而，绝热脉冲受困于高SAR吸收，线圈设计不能解决受检者的形状和尺寸，而图像处理技术仅仅使像素强度标准化，其不能改善SNR或CNR。

平行RF发射系统具有通过RF匀场来补偿B₁场不均一性的潜质。可以按照两种不同的方式执行RF匀场。基本RF匀场在每个独立发射元件中调整电流的全局幅度和相位，旨在获得感兴趣区域中的恒定B₁。基本RF匀场施加标准切片选择性RF脉冲，其通常具有正弦形状，与激励k空间中的一维(跨平面)轨线对应。通过调整每个发射元件中电流的全局幅度和相位，人们能够在许多情形下在感兴趣区域中实现相对恒定的B₁幅度。对于3D体积成像，针对不同的发射元件使用不同的频率便于3D RF匀场。利用不同的频率驱动发射阵列的元件以经由基本梯度在激励体积中激励不同的块(slab)。可以针对每个块独立地优化幅度和相位以实现最佳的均一性。基本RF匀场的优点在于，其能够与几乎每个MR序列容易地进行组合，因为基本RF匀场不要求对序列定时或序列梯度做出任何改变。另一方面，基本RF匀场具有有限的灵活性，即，并非所有的B₁信号不均一性都能被补偿，特别是在仅使用两个RF发射通道的时候。

经由设计用于实现空间恒定激励模式(pattern)的多维RF脉冲执行定制的RF匀场。通常，使用激励k空间中的二维、平面内轨线，这允许激励任意的空间磁化模式。此外，可以考虑额外的维度，像跨平面或谱维度。多维RF脉冲不要求平行发射；然而，平行发射允许利用发射SENSE或备选技术对多维RF脉冲加速。假定足够的脉冲长度，则能够补偿几乎所有的B₁信号不均一性。尽管定制的RF匀场有非常高的RF匀场潜力(potential)，但是它对序列定时和序列梯度具有较大的影响。即使利用加速技术，多维RF脉冲通常也比标准1D正弦脉冲长许多。

本申请提供了新的并且经改进的射频匀场装置和方法，其克服了上述问题和其他问题。

根据一个方面，一种射频(RF)匀场装置，其包括空间灵敏度单元，所述空间灵敏度单元确定至少一个RF线圈的发射空间灵敏度分布。选择单元选择具有激励k空间轨线的激励模式。优化单元根据所生成的空间灵敏度分布来弯曲所选择的激励模式的激励k空间轨线，并将经弯曲的激励k空间轨线提供给至少一个发射器，所述发射器令至少一个RF发射线圈发射所选择的具有经弯曲的激励k空间轨线的激励模式。