[发明专利]使用多通道RF激励进行MR成像

说明书

本发明涉及磁共振(MR)领域。本发明涉及一种MR成像设备，包括用于向位于检查体积中的患者的身体发射RF脉冲并从身体接收MR信号的两个或更多个RF天线的阵列，其中控制RF天线的RF馈送的相位和幅度，例如用于RF匀场的目的。

当前，尤其是在医学诊断领域中广泛使用了MR图像形成方法，该方法利用磁场和核自旋之间的相互作用，以便形成二维或三维图像，因为对于软组织成像，它们在很多方面优于其他成像方法，不需要电离辐射，通常是无创的。

根据一般的MR方法，要检查的患者的身体布置在强均匀磁场中，磁场的方向同时定义测量依据的坐标系的轴(通常为z轴)。磁场根据磁场强度针对个体核自旋产生不同的能级，可以通过施加定义频率(所谓的拉莫尔频率或MR频率)的交变电磁场(RF场)激励个体核自旋(自旋共振)。从宏观角度讲，个体核自旋的分布产生总体磁化强度，通过施加适当频率的电磁脉冲(RF脉冲)可以使总体磁化强度偏离平衡状态，同时磁场垂直于z轴(也称为纵轴)延伸，使得磁化强度绕z轴进行进动运动。进动运动描绘出锥形表面，锥形的孔径角称为翻转角。翻转角的大小取决于所施加电磁脉冲的强度和持续时间。对于所谓的90°脉冲，自旋从z轴偏斜到横平面(翻转角90°)。

在终止RF脉冲之后，磁化强度弛豫回原始平衡状态，其中再次以第一时间常数T1(自旋点阵或纵向弛豫时间)建立z方向的磁化强度，垂直于z方向的方向上的磁化强度以第二时间常数T2(自旋-自旋或横向弛豫时间)弛豫。可以利用接收RF天线探测磁化强度的变化，接收RF天线在MR装置的检查体积之内被布置为使得沿垂直于z轴的方向测量磁化强度变化。在施加例如90°脉冲之后，横向磁化强度的衰减伴随着(局部磁场不均匀性诱发的)核自旋从具有相同相位的有序状态到所有相角均匀分布的状态(失相)的过渡。可以利用重新聚焦脉冲(例如180°脉冲)补偿失相。这样在接收RF天线中产生回波信号(自旋回波)。

为了在身体中实现空间分辨率，在均匀磁场上叠加沿三个主轴延伸的线性磁场梯度，导致自旋共振频率的线性空间相关性。那么接收线圈拾取的信号包含可能与身体中不同位置相关联的不同频率分量。经由接收线圈获得的信号数据对应于空间频率域，被称为k空间数据。k空间数据通常包括利用不同相位编码采集的多条线。通过收集若干样本对每条线进行数字化。利用傅里叶变换将一组k空间数据变换成MR图像。

在高主磁场强度(3特斯拉或更大)的MR成像应用中，用于向被检查身体发射RF脉冲和从其接收MR信号的两个或更多个RF天线的阵列提供了几个优点。在高主磁场强度下进行MR成像一般受到所发射RF场(B₁场)不均匀的影响。可以使用RF天线的阵列改善B₁场的均匀性(所谓的RF匀场)，其中独立的传输通道与每个RF天线相关联。这是通过在发射RF脉冲时控制经由个体发射通道的RF馈送的相位和振幅来实现的。控制RF馈送的相位和振幅还对其他应用有用，例如所谓的发射-SENSE技术。

WO 02/095435 A1公开了一种用于MR设备的RF天线的阵列。该阵列包括若干可以单个致动的个体RF天线，即用于接收模式和发射模式两者。在这样的MR设备中，有利地，在生成RF脉冲时通过单个地设置个体RF天线之内的振幅和相位，能够完全控制检查体积中的RF场分布。利用MR设备的软件，可以直接且交互地控制检查体积之内的RF场分布。对于已知的MR设备，可以想到将对发射RF场的空间分布的全自动控制集成到相应成像序列中，以便补偿例如由于被检查患者的身体的个体介电性质对RF场分布造成的可变影响。

为了能够确定个体RF天线的RF馈送的振幅和相位，必须要知道个体RF天线的空间发射灵敏度分布图(也称为B₁图)。现有技术中已知有几种方法用于确定发射灵敏度分布图，例如，Yarnykh等人提出的双TR技术(Magnetic Resonance in Medicine，57：192-200，2007)。这样的方法也称为B₁映射。

已知B₁映射方法的缺点是它们往往很费时间。在实践中，对于每个RF天线确定个体B₁图所需的测量花费大约一分钟。为了RF匀场的目的，例如，必须要事先，即在开始实际诊断成像期之前，确定发射灵敏度分布图。为了确定发射灵敏度分布图，必须要针对每个RF天线顺序进行对应的B₁映射。于是，用于B₁映射的预扫描所得总长度通常是大约几分钟，对于临床应用而言这明显太长了。