CN107003374B - 生成多频带rf脉冲的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于磁共振成像MRI系统(100)中的边带抑制的方法，所述方法包括：提供第一多频带RF脉冲以用于在第一频带(301)和第二频带(303)处同时激励对象(118)中的至少两个切片，并且使用所述MRI系统(100)来采集来自所激励的两个切片的信号(307、308)，以及在第三频带(305)处的至少一个额外的信号(309)，所述额外的信号(309)来源于与所述两个切片不同的切片的边带激励；使用所述第一多频带RF脉冲来确定所述额外的信号(309)；根据所述第一多频带RF脉冲和所述额外的信号(309)导出预补偿项，将所述预补偿项加到所述第一多频带RF脉冲以获得第二多频带RF脉冲，从而由所述第二多频带RF脉冲替换所述第一多频带RF脉冲，以用于抑制所述额外的信号(309)的至少部分。

Description

生成多频带RF脉冲的方法
技术领域
本发明涉及磁共振成像，尤其涉及生成多频带RF脉冲的方法。
背景技术
多频带激励通过例如同时激励和采集多于一个切片而加速了多切片磁共振成像(MRI)扫描。然而，由于RF硬件限制，多频带激励在得到的图像中示出出边带伪迹，尤其是当使用高频率调制多频带激励和/或高功率扫描时。例如，边带伪迹可以是谱学或边带信号交叠或折叠成主瓣的结果。
美国专利申请US2011/0267053涉及3D TSE成像方法，其中几个厚片相继地被扫描，使得数据在每个TR-间隔内从几个厚片被采集。
美国专利申请US2014/0167752涉及一种使用半RF脉冲的UTE序列，并且其中，旁瓣的信号通过添加正和负的梯度脉冲而被抵消。
发明内容
各种实施例提供了如通过独立权利要求的主题所描述的生成多频带RF脉冲的改进的方法、改进的计算机程序产品、改进的磁共振成像MRI系统以及改进的RF脉冲生成器。在从属权利要求中描述了有利的实施例。
在一个方面中，本发明涉及一种用于磁共振成像系统中的边带抑制的方法。该方法包括：提供(步骤a))第一多频带RF脉冲以在第一和第二频带处同时激励对象中的至少两个切片，并且使用来自所激励的两个切片的MRI系统信号和在第三频带处的至少一个额外的信号来采集数据，所述额外的信号来源于来自与所述两个切片不同的切片的边带激励。例如，该信号可以是可同时采集的磁共振信号。指示来自被激励两个切片的频率和信号的幅度的频谱或频率概况可以使用所采集的信号来重建。MRI系统可以包括的磁体以用于生成具有成像区的主磁场，其中，所述对象的至少一部分在所述成像区内。
所述方法还包括：使用(步骤b))第一多频带RF脉冲来确定在所述数据中的额外的信号；并且根据所述第一多频带RF脉冲和所述额外的信号来导出(步骤c))预补偿贡，将所述预补偿项加到所述第一多频带RF脉冲，以获得第二多频带RF脉冲，从而用所述第二多频带RF脉冲取代所述第一多频带RF脉冲，以抑制所述额外的信号的至少一部分。添加可以包括将预补偿项与所述第一多频带RF脉冲进行组合。根据所述第一多频带RF脉冲和所述额外的信号导出预补偿项可以包括根据所述第一多频带RF脉冲、所述额外的信号的幅度和/或所述第三频带导出所述预补偿项。亦即，本发明通过由第二多频带RF脉冲来激励对象中的至少两个切片来实现对额外的信号的至少一部分的抑制。
术语“确定”指的是预测、检测、测量和/或识别。
激励可以将由所述第一多频带RF脉冲的磁化的倾翻或激励限制到特定区域或切片中。“频带”是指映射到在特定位置处的切片厚度的频率范围。多频带是指多个频率范围(多切片)。术语“切片”是指受选择性的和/或重新聚焦激励影响的区域。术语“切片”是指由MR图像或谱表示的磁化的物理区域或空间分布。
这些特征可以具有提供用于避免或抑制无意中激励切片的预防性方法的优点。在其它方面，本发明方法可提供对源自切片的无意中激励的边带的先验校正。这可以增加所采集的MR数据的质量，并且可以节省处理资源，其否则将需要在重建图像中进行对边带的后验校正。
根据一个实施例，确定所述额外的信号包括：使用所述第一多频带RF脉冲来激励两个切片；响应于所述第一多频带RF脉冲而使用所采集的针对所述两个切片MR数据来重建图像；并且使用重建图像来识别所述额外的信号。该实施例的特征可以在MRI系统的校准扫描期间执行。校准扫描通常在对对象的诊断扫描之前进行。该实施例可以具有提供用于识别所述额外的信号(在本文中也被称为边带信号或旁瓣或旁瓣信号)的准确的方法的优点。
根据一个实施例，所述MRI系统包括用于放大在所述MRI系统处生成的RF脉冲的RF放大器，其中，确定所述额外的信号包括：使用所述第一多频带RF脉冲激励所述两个切片；接收所述第一多频带RF脉冲作为所述RF放大器的输出或者作为所述MRI系统的RF线圈的输出；对接收到的第一多频带RF脉冲应用傅立叶变换或块模拟以获得接收到的第一多频带RF脉冲的频谱；并且识别所述频谱中的额外的信号。例如，RF放大器和/或RF线圈可以被配置为将它们的输出(RF脉冲)发送到识别所述额外的信号的MRI系统的RF脉冲生成器。该实施例的特征可以在MRI系统的校准扫描期间或诊断扫描期间执行。例如，在诊断扫描期间，MRI系统可以被控制为使得所述第二多频带RF脉冲在替代第一多频带RF脉冲之后被应用，即，所述第一多频带RF脉冲可以不被应用。这种方法可以防止完全运行MRI系统(例如无需激励切片和重建图像)以便识别所述额外的信号。
根据一个实施例，确定所述额外的信号包括从MRI系统的用户接收数据，所述数据指示所述额外的信号是在所述第三频带处的边带信号。例如，所述数据的接收可以响应于提示用户用于指示额外的信号而发生，所述额外的信号可能来源于所述第一多频带RF脉冲的应用。
根据一个实施例，确定所述额外的信号包括提供：指示一个或多个多频带RF脉冲和相关联的频谱的历史数据：识别所述一个或多个多频带RF脉冲中的对应于第一多频带RF脉冲的多频带RF脉冲；并且使用与所识别的多频带RF脉冲相关联的频谱来识别所述额外的信号。例如，第二多频带RF脉冲可以被选择为所述一个或多个多频带RF脉冲中的如下的多频带RF脉冲：所述多频带RF脉冲的相关联的频谱对应于所述第一多频带RF脉冲中的没有额外的信号的预期频谱。该实施例可以具有提供用于识别所述额外的(边带)信号的自动方法的优点。
根据一个实施例，识别包括：确定所述对象的几何结构或尺寸；使用所确定的几何结构或尺寸来确定在所述频谱中的围绕所述第一和第二频带的周边区域；识别所述周边区域内的额外的信号。所确定的对象的几何结构或尺寸包括被成像的对象的(例如MRI系统的成像区内的)部分的几何结构或尺寸。这可以提供一种用于仅抑制可能影响所希望的图像的边带信号的有效方法。例如，不在覆盖已经被成像的对象的部分的成像区域引起伪迹效应的边带信号可以不被处置或识别。根据一个实施例，第一多频带RF脉冲被定义为Aei (φ+2πft)+Aei(φ-2πft)＝Aeiφ·2·cos(2πf·t)，其中，所述第二多频带RF脉冲被定义为Aeiφ·(2·cos(2πf·t)-h(f,t))
其中，
是预补偿项，sk是调谐参数，其表示所述第一或第二频带处的信号中的一个的幅度与第(2k+1)频率带处的额外的信号的幅度的比率，φk是所述额外的信号与来自所述两个切片的信号中的一个之间相位差，N确定所述至少一个额外的信号的数量。给定的频带中的所述信号的幅度可以是在所述给定的频带的中心频率处的幅度。在另一范例中，在给定频带处的所述信号的幅度可以是该信号之下的表面。在第一或第二频带处的信号中的一个可以被随机地选择。在另一范例中，在第一或第二频带处的信号中的一个可以是具有更接近所述第三频带的频带的信号。在另一范例中，在第一或第二频带处的信号中的一个可以是具有最高幅度的信号。例如，在第一或第二频带处的信号中的所述一个以及在第三频带处的所述额外的信号的幅度可以在执行经归一化的信号的幅度的比率之前被归一化(例如，归一化到所述额外的切片以及与所述第一或第二频带处的所述信号中的一个相关联的两个切片中的一个中的相同质子密度)。
根据一个实施例，第二多频带RF脉冲被定义为
Aeiφ·g(f,t)·m(f,t)其中，m(f,t)是谐波函数，并且g(f,t)m(f,t)在t上的傅立叶变换在f和-f处给出接近1的响应并且在其他情况下给出接近0的响应，并且g(f,t)＝2·cos(2πf·t)。
这些实施例可以提供用于确定可针对彼此交叉检验的预补偿项的备选方法。
根据一个实施例，所述方法还包括：使用步骤b)中的作为所述第一多频带RF脉冲的所述第二多频带RF脉冲来重复额外的信号的确定和导出步骤c)，直到被抑制的额外的信号的至少一部分比预定最小边带信号幅度更高。这可以具有针对多个主瓣信号进一步减小不期望的旁瓣或额外的信号的优点。
根据一个实施例，所述方法还包括：使用所述第二多频带RF脉冲来激励所述两个切片以用于重建来自MRI系统的RF线圈的信号，其中，重建来自RF线圈的RF线圈的信号是根据公式Sq*(f*x)q,1来执行的，其中，q是指所述两个切片中的切片和所述额外的切片，Sq是RF线圈针对q的敏感度，f是q处的信号的归一化的幅度，并且x是来自q的信号。因为在执行由前述实施例描述的第一抑制方法后可能仍有剩余的旁瓣，本方法可以具有减少或消除来自主瓣的图像的可能由剩余的旁瓣引起的伪迹的优点。此外，由于主瓣的信号是不相等的，并且差异反映在重建公式中的“f”中，因而在主瓣中的差异也可以被校正。例如，MRI系统可以包括两个切片中和额外的切片的每切片至少一个RF线圈。该实施例可在物理扫描期间执行。
在另一方面中，本发明涉及一种计算机程序产品，其包括用于执行根据前述实施例中的任一个所述的方法的方法步骤的计算机可执行指令。
在另一个方面中，本发明涉及一种用于边带抑制的磁共振成像MRI系统的RF脉冲生成器，其中，第一多频带RF脉冲被提供用于在对象中在第一和第二频带处同时激励至少两个切片，并且使用来自所激励的两个切片MRI系统的信号和在第三频带处的至少一个额外的信号来采集来源于与所述两个切片不同的切片边带激励的额外的信号。RF脉冲生成器被配置用于：使用所述第一多频带RF脉冲来确定所述额外的信号；根据所述第一多频带RF脉冲和所述额外的信号导出预补偿项，将所述预补偿项加到所述第一多频带RF脉冲以获得第二多频带RF脉冲，从而由所述第二多频带RF脉冲替换所述第一多频带RF脉冲以抑制所述额外的信号的至少一部分。
在另一个方面中，本发明涉及一种用于采集磁共振数据的MRI系统，其包括根据前述实施例所述的RF脉冲生成器。
如本领域的技术人员将认识到的，本发明的各个方面可以实现为装置、方法或计算机程序产品。相应地，本发明的各个方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的实施例(在本文中总体上全部可以被称为“电路”、“模块”或“系统”)的形式。此外，本发明的各个方面可以采取实现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有实现在其上的计算机可执行代码。
本发明的各方面参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图得以描述。将理解到，流程图、图示和/或框图的每个框或框的一部分能够在适用时通过以计算机可执行代码的形式的计算机程序指令来实施。还应当理解的是，当不是相互排斥的，在不同的流程图，图示和/或框图中块的组合可以被组合。这些计算机程序指令可以被提供到通用计算机、专用计算机的处理器或者其他可编程数据处理装置以生产机器，使得经由计算机的处理器或其他可编程数据处理装置运行的指令创建用于实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的装置。
可以使用一个或多个计算机可读介质的任何组合。所述计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。如在本文中使用的“计算机可读存储介质”包括任何有形存储介质，其可以存储能够由计算装置的处理器执行的指令。所述计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非瞬态存储介质。所述计算机可读存储介质也可以被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还可以能够存储数据，所述数据能够被所述计算设备的处理器访问。计算机可读存储介质的范例包括，但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的范例包括压缩光盘(CD)和数字多用光盘(DVD)，例如CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。术语计算机可读存储介质还指代能够由所述计算机设备经由网络或通信链路访问的各种类型的记录介质。例如，可以经由调制解调器、经由互联网或经由局域网络来检索数据。可以使用任何适当的介质来传送实现在计算机可读介质上的计算机可执行代码，包括但不限于：无线、有线、光纤线缆、RF等，或者前述的任何适合的组合。
计算机可读信号介质可以包括具有实现在其中的例如在基带内或者作为载波的一部分的计算机可执行代码的传播的数据信号。这样的被传播信号可以采取多种形式中的任一种，包括，但不限于，电磁的、光学的、或者它们的任意合适的组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，其不是计算机可读存储介质并且其能够传递、传播或传输程序用于由指令运行系统、装置或设备使用或者与其结合使用。
“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是处理器能直接访问的任何存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的另一范例。计算机存储设备是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储设备也可以是计算机存储器，或反之亦然。
如在本文中所使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机系统进行交互的接口。“用户接口”还可以被称为“人类接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或接收来自操作者的信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被计算机接收并且可以从计算机向用户提供输出。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且该接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。数据或信息在显示器或图形用户界面上的显示是向操作员提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触摸板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏板、网络摄像头、头盔、变速杆、方向盘、踏板、有线手套、舞蹈板、遥控器以及加速度计接收数据都是实现从操作者接收信息或数据的用户接口部件的范例。
如在本文中所使用的“硬件接口”涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置进行交互或者对其进行控制的接口。硬件接口可允许处理器将控制信号或指令发送给外部计算装置和/或设备。硬件接口也可以使处理器与外部计算装置和/或设备交换数据。硬件接口的范例包括，但不限于：通用串行总线、IEEE 1394端口、并行端口、IEEE1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口和数字输入接口。
本文中所使用的“处理器”涵盖了能够运行程序或机器可运行指令的电子部件。包括"处理器"的计算设备的参考应当被解读为能够包含超过一个处理器或处理内核。所述处理器例如可以是多核处理器。处理器还可以是指单个计算机系统之内或者被分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语计算设备也应被解释为可能指计算设备的集合或网络，每个计算设备均包括一处理器或多个处理器。许多程序具有由多个处理器执行的指令，所述多个处理器可以是在相同的计算设备之内或者所述多个处理器甚至可以分布在多个计算设备上。
在本文中的磁共振图像数据被定义为在磁共振成像扫描期间通过磁共振装置的天线对由对象/目标的原子自旋发出的射频信号的记录下的测量结果。磁共振成像(MRI)图像在本文中被定义为包含在磁共振成像数据内的解剖数据的经重建的二维或三维可视化。这种可视化可使用计算机来执行。
应理解的是，本发明的一个或多个前述实施例可组合，只要组合后的实施例不相互排斥即可。
附图说明
在下文中，将仅通过举例的方式参考附图描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1图示了磁共振成像系统，
图2是用于避免或抑制边带信号的方法的流程图，
图3图示了切片概况，
图4图示了在应用本方法的至少部分之前和之后的切片概况，
图5是用于确定边带信号的示范性方法的流程图，
图6是用于确定边带信号的另一示范性方法的流程图，并且
图7图示了切片概况。
附图标记列表
100 磁共振成像系统
104 磁体
106 磁体的膛
108 成像区
110 磁场梯度线圈
112 磁场梯度线圈电源
114 射频线圈
115 RF放大器
118 对象
126 计算机系统
128 硬件接口
130 处理器
132 用户接口
134 计算机存储设备
136 计算机存储器
160 控制模块
164 RF脉冲生成器
170 历史数据
300 切片概况
301-305 频带
307-308 主带(主瓣)信号
309-312 边带(旁瓣)信号
313 幅度
400A-B 切片概况
401A-B 边带信号
700 切片概况
701 主瓣信号
703-707 旁瓣信号。
具体实施方式
在这些附图中相似编号的元件或为等价元件或执行相同的功能。如果功能等价，则先前已经论述的元件将不必要在后面的附图中论述。
仅出于解释的目的而在附图中示意性地描绘了各种结构、系统和设备，并且从而不使具有对于本领域技术人员而言公知的细节的本发明难以理解。尽管如此，附图被包括以描述并解释所公开的主题的说明性范例。
图1图示了磁共振成像系统100的范例。该磁共振成像系统100包括磁体104。磁体104是具有通过其的膛106的超导圆柱型磁体100。使用不同类型的磁体也是可能的，例如，可以使用分裂式圆柱形磁体和所谓的开放式磁体两者。分裂圆柱磁体类似于标准的圆柱磁体，除了低温恒温器已经分裂成两部分，以允许进入所述磁体的等平面，从而使磁体可以例如与带电粒子束治疗相结合地使用。开放式磁体具有两个磁体段，一个在另一个上面，中间具有足够大以接收对象118的空间，两段的布置与亥姆霍兹(Helmholtz)线圈的布置类似。开放式磁体是受欢迎的，因为对象受较少的限制。在圆柱磁体的低温恒温器内部有超导线圈的集合。在圆柱形磁体104的膛106内，存在其中磁场足够强且足够均匀以执行磁共振成像的成像区108。
在磁体的膛106内还具有磁场梯度线圈组110，所述磁场梯度线圈组用于采集磁共振数据以对在磁体104的成像区108内的目标体积的磁自旋在空间上进行编码。磁场梯度线圈110被连接到磁场梯度线圈电源112。磁场梯度线圈110旨在是代表性的。通常，磁场梯度线圈110包含用于在三个正交空间方向上空间地编码的三个分立的线圈的集合。磁场梯度电源将电流供应到所述磁场梯度线圈。供应给磁场梯度线圈110的电流根据时间来进行控制并且可以是斜变的或脉冲的。
MRI系统100还包括RF发射线圈114，其在对象118之上并且邻接成像区域108，用于生成RF激励脉冲。RF发射线圈114可以包括例如一组表面线圈或其他专用的RF线圈。RF发射线圈114可以被交替地用于RF脉冲的发射以及用于磁共振信号接收，例如，RF发射线圈114可被实施为包括多个RF发射线圈的发射阵列线圈。RF发射线圈114被连接到RF放大器115。RF放大器115被连接到RF脉冲生成器164。RF脉冲生成器164可以生成多频带RF脉冲，以用于同时激励例如在成像区域108内的对象118的多个切片(例如，诸如Caipirinha方法)。
磁场梯度线圈电源112和RF脉冲生成器164被连接到计算机系统126的硬件接口128。计算机系统126还包括处理器130。处理器130被连接到硬件接口128、用户接口132、计算机存储设备134以及计算机存储器136。
计算机存储器136被示出为包含控制模块160。控制模块160包含使得处理器130能够控制磁共振成像系统100的操作和功能的计算机可执行代码。其还实现磁共振成像系统100的基本操作，例如，磁共振数据的采集。
计算机存储设备134被示为包含历史数据170，例如以指示一个或多个多频带RF脉冲和相关联的频谱的数据库的形式。频谱可以是MRI系统100对多频带RF脉冲中的一个或多个多频带RF脉冲的响应(例如，重建图像)。频谱可以使用在应用多频带RF脉冲时MRI系统100的响应的模拟而获得。模拟可以基于MRI系统100的模型。在另一范例中，可以使用MRI系统100使用校准或诊断扫描获得频谱。
响应于将多频带RF脉冲应用到切片，MRI系统100可以重建包括来自所激励的切片的信号的频谱(或切片概况)。但是，至少由于RF放大器115和/或RF发射线圈114的响应的非线性，至少一个额外的信号(边带信号)可以存在于来源于与所述切片不同的切片的激励(即，边带激励)的频谱中。应该指出根据本发明的边带抑制是独立于不想要的边带的起源而实现的。亦即，无论不想要的边带的原因，所述抑制借助于预补偿项而以相同的方式发生。RF放大器不完美仅仅是边带的原因的范例，但抑制它们的本发明的解决方案不依赖于精确起源。
图2是用于避免或抑制额外的信号的方法的流程图。在图3的切片概况或频谱300中示出了额外的信号309-312的以及来自预期的/期望的切片的信号307-308(也被称为主瓣或主瓣信号)的范例。为了简单起见，仅描述了由多频带RF脉冲在例如第一频带301和第二频带303处激励的两个切片。并且，额外的信号309可以例如来源于在第三频带305处激励的额外的(非期望的)切片。
多频带RF脉冲可以被获得为两个个体RF脉冲的形状的和。
pulse#1+pulse#2:Aei(φ+2πft)+Aei(φ-2πft)＝Aeiφ·2·cos(2πf·t)
多频带RF脉冲可以被写为：
Aeiφ·g(f,t)
其中，Aeiφ限定了脉冲形状，并且g(f,t)＝2·cos(2πf·t)是频率调制函数。
在步骤201中，可以由RF脉冲生成器164使用多频带RF脉冲(即上述的第一多频带RF脉冲)来确定额外的信号309-312。确定所述额外信号309-312可包括，例如预测额外的信号和/或识别例如响应于应用多频带RF脉冲而由MRI系统100获得或重建的频谱300中的额外的信号309-312。
例如，额外的信号309-312的确定可以在运行或完成MRI扫描之前(即在使用MRI系统100来激励两个切片之前)执行。用于确定额外的信号的方法的进一步细节参考图5-6进行了描述。
至少一个额外的信号309-312的数量可以依赖于例如正被成像的对象118的部分的几何结构和/或所述额外的信号的幅度。例如，如果脑正被成像，则所述额外的信号可以被识别为在与脑的几何结构或尺寸相匹配的例如几厘米的周边区域中。在另一范例中，在图3中额外的信号309可以被识别为接近成像区域或在成像区域内，而其他额外的信号310-312可能不被识别。
在步骤203中，预补偿项Aeiφ·h(f,t)可以根据多频带RF脉冲Aeiφ·g(f,t)并且根据例如来自第三频带305的额外的信号和/或额外的信号309的幅度313来导出。该预补偿项可以被导出，使得当(经修改的)多频带RF脉冲被应用时，得到的在第三频带305处的预补偿信号被组合，使得其抵消由RF放大器115和/或RF线圈114的非线性度所造成的额外的信号309。以这种方式，额外的信号309可以至少部分地被抑制。该预补偿项可以被定义为以下边带模型其中sk是调谐参数，其表示主频带(例如307或308)的幅度(例如测量的信号强度或幅度可能与xy磁化Mxy的平方有关)与边带k 309的幅度之间的比率。信号(例如，边带309或主带307)的幅度可以包括由信号所覆盖的中心频带处的幅度。在另一范例中，信号的幅度可以包括其表面。(2k+1)f给出了针对边带k 309的边带频率。φk是边带k 309与主带307或308之间的相位差。N确定了多少边带(即额外的信号)要被补偿。
预补偿项Aeiφ·h(f,t)可以与多频带RF脉冲Aeiφ·g(f,t)进行组合(例如从多频带RF脉冲中减去)，以获得经调整的多频带RF脉冲(即上述的第二多频带RF脉冲)Aeiφ·(g(f,t)-h(f,t))。例如，对于随后的MRI扫描，多频带RF脉冲可以由经修改的多频带RF脉冲替代用于抑制额外的信号309的至少一部分。本方法的结果例如在图4中示出。图4示出了在应用经修改的多频带RF脉冲之前400A和之后400B的两个空间频谱(由6kHz的频率调制获得)。如在图4中所示，所识别的额外的信号401A在应用该方法之后(即在应用经调整的多频带dRF脉冲之后)相比于对应的信号401B时至少部分地被抑制。
例如，预补偿项可以由RF脉冲生成器164响应于提示MRI系统100的用户而被接收到以修改所述多频带RF脉冲。在另一范例中，所述预补偿项可以根据经验通过反复实验直到实现期望的额外的信号抑制而获得。反复实验可以使用例如利用MRI系统100的校准扫描来执行。在另一范例中，预补偿项可以被自动地导出或使用历史数据来获得；其中，所述历史数据存储或包括与所述预补偿项相关联的多频带RF脉冲。
在另一范例中，补偿项可以被导出为谐波函数。在这种情况下，经修改的多频带RF脉冲可以被定义为Aeiφ·g(f,t)·m(f,t)，其中，m(f,t)是多项式函数，并且g(f,t)·m(f,t)在t上的傅立叶变换在f和-f处给出接近1的响应并且在其他情况下给出接近0的响应。
在本公开的另一范例中，在本文中公开了一种用于通过在成像序列开始之前迭代地补偿多频带RF脉冲以修正或避免旁瓣的信号的问题的方法。对此，步骤201和203可以被重复，直到被抑制的至少部分额外的信号高于预定最小边带信号幅度。例如，最小边带信号幅度(要被抑制的)可以包括额外的信号的99％，使得额外的信号被完全抑制。在另一范例中，最小边带信号幅度可以是额外的信号的95％。在步骤201至203的第一重复(或迭代)中，前一步骤203的第二RF脉冲可以被用作当前重复或迭代的步骤201的第一RF脉冲。在这种情况下，预补偿项可以被重新定义为下面的边带模型
这可以抑制在偶数和奇数旁瓣(如在图7的切片概况709中示出的旁瓣)频率(±k*f，k＝0、1、2、3等)处的旁瓣(即额外的信号)。当多频带RF脉冲旨在激励多于两个切片(例如，如参考图7的4个主瓣信号701所示的4个切片)时，这可以是特别有利的。步骤201-203(以及它们的重复)可以是成像序列开始之前的准备阶段。准备阶段可以例如是校准扫描或预扫描，用于确定可以稍后用于物理扫描的成像条件和/或用于图像重建等的数据。准备阶段可以独立于临床或主扫描来执行。准备阶段可以在临床或物理扫描之前执行。术语物理扫描，临床扫描或主扫描可以是指用于对预期诊断图像(诸如T1加权图像)进行成像的扫描。
例如，在准备阶段中，针对步骤201-203的每个重复，步骤201的第一多频带RF脉冲可以被发送出去，并立即从MRI系统的光谱输出(TX输出)和/或RF放大器的RF放大器转发端口(例如115)接收回来。来自TX输出或RFA转发的信号可以被用于确定额外的信号或旁瓣信号。发送到TX和/或RFA和第一多频带RF脉冲与从TX和/或RFA接收的脉冲或信号之间的差异可以被加到所述第一多频带RF脉冲，以形成步骤203的第二多频带RF脉冲。
在准备阶段的结束处，第二多频带RF脉冲可以部分地或完全地被补偿，其中，(一个或多个)额外的信号被至少部分地抑制，并且可以在成像序列中被使用。
但是，硬件不完美有时是不可避免的并且小的旁瓣在准备阶段之后可仍可能存在。因此，在下文中，描述了一种用于在图像重建中(例如，在物理扫描中)展开旁瓣切片的方法。该方法可以与准备阶段组合地或分离地应用(例如，这可以防止迭代的图像重建的使用)。
在常规图像重建方法中，在重建矩阵中旁瓣可能不被考虑。然而，在实践中，准备阶段之后，可能仍有剩余的旁瓣，例如图3的4个旁瓣(309-312)。在图3的情况下，如果使用常规的重建矩阵，则仅生成两幅图像(与主瓣307-308相关联)；然而，来自4个旁瓣的信号可以被嵌入在主瓣图像中，因而存在伪迹。
为了考虑旁瓣和主瓣中的不同的翻转角，重建矩阵(或公式)被定义为：
Sc,q*(f*x)q,1＝Cc,1
“1”在公式中表示矩阵只有一列，其中，q是从1变化到主瓣加不可忽略的旁瓣的数量(即，具有高于预定最大噪声幅度的幅度的旁瓣)的数量，Sc，q是线圈c在切片q处的敏感度。xq,1是来自切片q的空间依赖的信号，Cc，1是接收线圈c中的信号。f被用于修正在所有瓣(主瓣和旁瓣)中的翻转角差异。“f”根据在准备阶段期间采集的RF信号而被计算。f是准备阶段之后的所有瓣(主瓣和旁瓣)的归一化的测量的信号幅度。归一化是关于单个值来执行的，其例如可以是用于计算所需要的翻转角(例如1640)的值。在另一范例中，归一化可以关于主瓣的信号和/或旁瓣信号的幅度的最大或平均幅度来执行。例如，在图7的切片概况700的情况下(其包括4个主瓣701和4个旁瓣703-707)，“f”是8元素阵列(并且q＝1、2、3..或8)，其值是信号701-707的归一化的信号幅度。
在执行重建si之后，代替在常规重建中的4幅图像而生成8幅图像。4个旁瓣信号被重建为4幅个体图像并被丢弃。因此，主瓣的图像是没有伪迹的。而且，由于主瓣的信号是不相等的，并且差异反映在重建公式中的“f”中，因而在主瓣中的差异也被校正。这可以校正4个主瓣中的亮度差异。例如，这可以校正图4中的两个主瓣的不相等的幅度。
根据IQ，成像速度要求，并硬件不完美严重程度，可以单独地或组合地使用脉冲预失真或重建修复。
通过使用修改后的重建矩阵，包括旁瓣切片的所有切片可以被展开而没有伪迹，只要线圈的数量多于q个。由于不同的翻转角信号差也由“f”进行校正。
图3示出了切片概况300(根据模拟数据)，其中，例如在2f＝16kHz处，～10％的边带信号被创建。理论或设计切片概况(即，没有硬件限制例如RF放大器限制)将仅包括两个信号307和308。
图5是用于确定额外的信号309、401A的方法的流程图。
在步骤501中，多频带RF脉冲可以被应用用于同时激励两个切片。
在步骤503中，可以使用MRI系统100响应于所应用的多频带RF脉冲来采集MR数据。
在步骤505中，可以使用所采集的MR数据来重建图像。
在步骤507中，RF脉冲生成器164可以识别重建图像中具有非零幅度(例如具有比预定最小幅度值更高的幅度)的信号。RF脉冲生成器164可确定所识别的信号的频带并且将其与第一和第二频带进行比较。在所确定的频率与所述第一或第二频带不同(例如不交叠或至少部分地交叠)的情况下，相关联的信号可以是所述额外的(非期望的边带)信号。
图6是用于自动地确定额外的信号309、401A的另一方法的流程图。
在步骤601中，RF脉冲生成器164可以在历史数据170中识别所述一个或多个多频带RF脉冲的中的对应于所述多频带RF脉冲的模板多频带RF脉冲。
在步骤603中，RF脉冲生成器164可以使用与所识别的模板多频带RF脉冲相关联的频谱300来识别所述额外的信号。

Claims (14)

1.一种用于磁共振成像MRI系统(100)中的边带抑制的方法，所述方法包括：
a)提供第一多频带RF脉冲以用于在第一频带(301)和第二频带(303)处同时激励对象(118)中的至少两个切片，并且使用所述MRI系统(100)来采集来自所激励的两个切片的MR信号(307、308)，以及在第三频带(305)处的至少一个额外的MR信号(309)，所述额外的MR信号(309)来源于与所述两个切片不同的切片的由于所述第一多频带RF脉冲的边带激励；
b)根据所述第一多频带RF脉冲和额外的MR信号(309)来导出预补偿项，将所述预补偿项加到所述第一多频带RF脉冲以获得第二多频带RF脉冲，从而由所述第二多频带RF脉冲替换所述第一多频带RF脉冲以用于在由所述第二多频带RF脉冲激励对象(118)中的至少两个切片时抑制所述额外的MR信号(309)的至少部分。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在步骤b)中使用所述第二多频带RF脉冲作为所述第一多频带RF脉冲来重复所述额外的MR信号的确定和导出步骤c)，直到所述额外的MR信号的被抑制的至少部分比预定最小边带信号幅度更高。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使用所述第二多频带RF脉冲来激励所述至少两个切片以用于重建来自所述MRI系统的RF线圈的信号，其中，重建来自所述RF线圈中的一个RF线圈的信号是根据公式Sq*(f*x)q,1来执行的，其中：q是指所述两个切片中的切片和额外的切片，Sq是针对q的所述RF线圈的敏感度，f是在q处的所有瓣的归一化的测得的信号幅度，所有瓣表示主要信号分量和额外的信号分量的主瓣和旁瓣，并且x是来自q的所述信号。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括：
使用所述第二多频带RF脉冲来激励所述至少两个切片以用于重建来自所述MRI系统的RF线圈的信号，其中，重建来自所述RF线圈中的一个RF线圈的信号是根据公式Sq*(f*x)q,1来执行的，其中：q是指所述两个切片中的切片和额外的切片，Sq是针对q的所述RF线圈的敏感度，f是在q处的所有瓣的归一化的测得的信号幅度，所有瓣表示主要信号分量和额外的信号分量的主瓣和旁瓣，并且x是来自q的所述信号。
5.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，确定所述额外的MR信号包括：
-使用所述第一多频带RF脉冲来激励所述两个切片；
-使用响应于所述第一多频带RF脉冲而针对所述两个切片采集的MR数据来重建图像；
-使用重建图像来识别所述额外的MR信号(309)。
6.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述MRI系统(100)包括用于放大在所述MRI系统(100)处生成的RF脉冲的RF放大器(115)，其中，确定所述额外的MR信号(309)包括：
-使用所述第一多频带RF脉冲来激励所述两个切片；
-接收所述第一多频带RF脉冲作为所述RF放大器的输出或者所述MRI系统(100)的RF线圈(114)的输出；
-对接收到的第一多频带RF脉冲应用傅立叶变换或块模拟以获得所述接收到的第一多频带RF脉冲的频谱(300)；
-识别所述频谱(300)中的所述额外的MR信号(309)。
7.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，确定所述额外的MR信号(309)包括：从所述MRI系统(100)的用户接收指示所述额外的MR信号(309)的数据，所述额外的信号为在所述第三频带(305)处的边带信号。
8.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，确定所述额外的MR信号(309)包括：
-提供指示一个或多个多频带RF脉冲和相关联的频谱(300)的历史数据(170)；
-识别所述一个或多个多频带RF脉冲中的对应于所述第一多频带RF脉冲的多频带RF脉冲；
-使用与所识别的多频带RF脉冲相关联的频谱来识别所述额外的MR信号(309)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，识别包括：
-确定所述对象(118)的几何结构；
-使用所确定的几何结构来确定所述频谱中的在所述第一频带和所述第二频带周围的周边区域；
-在所述周边区域内识别所述额外的MR信号(309)。
10.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述第一多频带RF脉冲被定义为Aei(φ+2πft)+Aei(φ-2πft)＝Aeiφ·2·cos(2πf·t)，其中，所述第二多频带RF脉冲被定义为Aeiφ·(2·cos(2πf·t)-h(f,t))，其中，
是预补偿项，sk是调谐参数，所述调谐参数表示在所述第一频带或所述第二频带处的所述信号中的一个的幅度与在所述第三频率带处的所述额外的MR信号的幅度之间的比率，(2k)f包括所述第三频率带，φk是所述额外的MR信号与来自所述两个切片的所述信号中的一个之间的相位差，N确定所述至少一个额外的MR信号的数量。
11.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述第二多频带RF脉冲被定义为Aeiφ·g(f,t)·m(f,t)，其中，m(f,t)是谐波函数，并且g(f,t)＝2·cos(2πf·t)，其中，g(f,t)m(f,t)在t上的傅立叶变换在f和-f处给出接近1的响应并且在其他情况下给出接近0的响应。
12.一种计算机可读介质，包括用于执行根据前述权利要求中的任一项所述的方法的方法步骤的计算机可执行指令。
13.一种用于边带抑制的磁共振成像MRI系统(100)的RF脉冲生成器(164)，其中，第一多频带RF脉冲被提供用于在第一频带(301)和第二频带(303)处同时激励对象中的至少两个切片，并且使用所述MRI系统来采集来自所激励的两个切片的MR信号(307、308)以及在第三频带(305)处的至少一个额外的MR信号(309)，所述额外的MR信号(309)来源于与所述两个切片不同的切片的边带激励，所述RF脉冲生成器被配置用于：使用所述第一多频带RF脉冲来确定所述额外的MR信号(309)；根据所述第一多频带RF脉冲和所述额外的MR信号导出预补偿项，将所述预补偿项加到所述第一多频带RF脉冲以获得第二多频带RF脉冲，从而由所述第二多频带RF脉冲替换所述第一多频带RF脉冲以用于在由所述第二多频带RF脉冲激励对象(118)中的至少两个切片时抑制所述额外的MR信号(309)的至少部分。
14.一种用于采集磁共振数据的磁共振成像MRI系统(100)，包括根据权利要求13所述的RF脉冲生成器(164)。
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