CN107438773A - 包括rf换能器和磁场探头阵列的无线类型rf线圈装置 - Google Patents

包括rf换能器和磁场探头阵列的无线类型rf线圈装置 Download PDF

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Abstract

一种用于控制针对磁共振(MR)系统的无线类型射频(RF)线圈装置(102、202、302、500)的系统，所述系统包括处理器，所述处理器用于：采集来自RF换能器阵列的多个线圈的发射射频(RF)信号，所述发射射频(RF)信号包括对指示(RF)信号采集的时间的本地时钟信号的指示；采集来自磁场探头阵列的多个场探头的磁场强度信息，所述磁场强度信息包括对指示磁场强度信息采集的时间的本地时钟信号的指示；并且，基于均包括对本地时钟信号的指示的采集到的来自所述RF换能器阵列的所述多个线圈的发射RF信号以及采集到的磁场强度信息而形成k空间信息。

Description

包括RF换能器和磁场探头阵列的无线类型RF线圈装置
技术领域
本系统涉及一种针对磁共振(MR)成像(MRI)系统和磁共振波谱(MRS)系统的k空间状态机，更具体而言，涉及一种具有针对MRI系统和MRS系统的移动k空间状态机的无线射频(RF)线圈及其操作方法。
背景技术
MRI是使用质子的频率和相位编码进行图像重建的成像技术。最近，无线类型接收线圈，例如，射频(RF)线圈(也可以称为无线类型或者仅接收类型RF线圈等)已经变得可用。这些无线类型RF线圈依赖于其本地时钟与MRI系统的系统时钟的精确同步(例如，通常在皮秒的量级上，这将导致无线时钟递送和恢复的复杂系统)，以适当地对信号采集与相应的激励计时，用于重建。换言之，常规重建技术需要与模拟信号和对应的系统时钟有关的信息来形成对应的k空间数据。令人遗憾的是，无线类型RF线圈难以准确地与系统时钟同步，而且如果同步不精确，则可能发生由于伪影导致的不预期的图像劣化等。为了实现真正无线，时钟信号也必须无线发送。无线信号通过的通道(MR系统膛、患者、附件等)可能导致所恢复的时钟的与时间有关的相位变化，因此导致信号劣化。此外，很多MRI系统使用可能因制造商的不同而变化的专有同步方法。相应地，对于缺少这些专有方法的无线类型RF线圈(例如，由与所述MRI系统的制造商不同的制造商制造的无线类型RF线圈)而言，很难或者几乎不可能与所述MRI时钟同步。相应地，现有MRI系统的用户只能从由相同制造商或者许可制造商制造的常规无线类型线圈中进行选择。此外，由于MRI系统通常在诊断过程中采集到的数据存储到本地存储器上，因而在没有所述MRI系统和对应数据访问或使用收费的情况下这一数据可能是不可用的。相应地，本系统的实施例可以克服现有技术系统中的这些和/或其他缺陷。
发明内容
文中描述的系统、设备、方法、布置、用户接口、计算机程序、过程等(在下文中将它们当中的每者称为系统，除非上下文另行指示)可以解决现有技术系统中的问题。
根据本系统的实施例，公开了一种针对磁共振(MR)系统的无线类型射频(RF)线圈装置，所述无线类型RF线圈装置包括以下中的一个或多个：RF换能器阵列，其包括被调谐为在扫描体积经历MR编码信号时采集来自扫描体积内的感兴趣对象(OOI)的发射RF信号的多个线圈；磁场探头阵列，其包括被调谐为采集所述扫描体积内的动态编码场的磁场信息的多个场探头；本地时钟，其被配置为产生本地时钟信号；以及，至少一个控制器，其采集来自所述RF换能器阵列的所述多个线圈的发射射频(RF)信号，所述发射射频(RF)信号包括对指示(RF)信号采集的时间的所述本地时钟信号的指示，采集来自所述磁场探头阵列的所述多个场探头的磁场强度信息，所述磁场强度信息包括对指示磁场强度信息采集的时间的所述本地时钟信号的指示，并且基于均包括对所述本地时钟信号的所述指示的采集到的来自所述RF换能器阵列的所述多个线圈的发射RF信号以及采集到的磁场强度信息而形成k空间信息。
所述至少一个控制器可以利用对所述本地时钟信号的所述指示来形成所述k空间信息，而不依赖于某一时钟并且在无需与发射所述RF信号和所述磁场的MR系统的系统时钟同步。所述至少一个控制器可以基于所述k空间信息来重建图像。所述至少一个控制器可以在本地时钟的采样时间(ts)处重复地执行采集。
根据本系统的实施例，在形成k空间信息之前，所述至少一个控制器可以使采集到的发射RF信号和采集到的磁场强度信息数字化。在形成k空间信息时，所述至少一个控制器可以基于采集到的磁场强度信息来确定所述MRI系统的编码函数。所述至少一个控制器可以对经数字化的采集到的磁场强度信息打上时间戳。所述多个场强探头可以被定位为实质上紧密地靠近所述RF换能器阵列。所述多个场强探头可以围绕所述RF换能器阵列。
根据本系统的实施例，公开了一种控制针对磁共振(MR)系统的无线类型射频(RF)线圈装置的方法，所述方法包括由至少一个处理器执行的操作，所述操作包括以下中的一个或多个：采集来自RF换能器阵列的多个线圈的发射射频(RF)信号，所述发射射频(RF)信号包括对指示(RF)信号采集的时间的本地时钟信号的指示；采集来自磁场探头阵列的多个场探头的磁场强度信息，所述磁场强度信息包括对指示磁场强度信息采集的时间的本地时钟信号的指示；并且，基于均包括对本地时钟信号的指示的采集到的来自所述RF换能器阵列的所述多个线圈的发射RF信号以及采集到的磁场强度信息而形成k空间信息。
所述方法可以包括以下中的一个或多个：利用对所述本地时钟信号的指示形成所述k空间信息，而不依赖于并且无需与发射所述RF信号和所述磁场的MR系统的系统时钟同步；基于所述k空间信息来重建图像；并且在本地时钟的采样时间(ts)处重复地执行采集。在形成所述k空间信息之前，所述方法可以包括使采集到的发射RF信号和采集到的磁场强度信息数字化。在形成所述k空间信息时，所述方法可以包括以下中的一个或多个：基于采集到的磁场强度信息来确定所述MRI系统的编码函数；以及对经数字化的采集到的磁场强度信息打上时间戳。所述多个场强探头可以被定位为实质上紧密地靠近所述RF换能器阵列。所述多个场强探头可以被定位为围绕所述RF换能器阵列。
根据本系统的实施例，公开了一种计算机可读非暂态介质，其具有用于在无线类型射频(RF)线圈装置上运行以执行操作所述无线类型射频(RF)线圈装置的方法的计算机可读程序代码，所述方法包括下述操作中的一个或多个：采集来自RF换能器阵列的多个线圈的发射射频(RF)信号，所述发射射频(RF)信号包括对指示(RF)信号采集的时间的本地时钟信号的指示；采集来自磁场探头阵列的多个场探头的磁场强度信息，所述磁场强度信息包括对指示磁场强度信息采集的时间的本地时钟信号的指示；以及，基于均包括对本地时钟信号的指示的采集到的来自所述RF换能器阵列的所述多个线圈的发射RF信号以及采集到的磁场强度信息而形成k空间信息。
附图说明
将在下文的范例性实施例中并且参考附图更详细地解释本发明，在附图中，部分地通过相同或类似的附图标记表示等同或类似的元件，并且各种范例性实施例的特征是可结合的。在附图中：
图1示出了根据本系统的实施例运行的无线类型RF线圈部分的部分的示意性方框图；
图2示出了根据本系统的实施例运行的RF线圈的部分的示意性方框图；
图3示出了根据本系统的实施例运行的MR系统的部分的局部剖面侧视图；
图4示出了说明由根据本系统的实施例运行的只读RF线圈执行的扫描过程的功能流程图；以及
图5示出了根据本系统的实施例的系统的部分。
具体实施方式
下文是对例示性实施例的描述，其在结合下述附图考虑时将展示出上文指出的以及其他的特征和优点。在下文的描述当中，出于解释而非限定的目的，将阐述例示性细节，例如，架构、接口、技术、元件属性等。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，其他脱离了这些细节的实施例仍应当被理解为落在所附权利要求的范围内。此外，出于清楚的目的，将省略对公知设备、电路、工具、技术和方法的详细描述，以避免对本系统的描述造成模糊。应当明确地理解，包括附图只是为了达到举例说明的目的，而并非表示本系统的全部范围。在附图中，不同附图中的类似附图标记可以表示类似的元件。术语和/或其构词要素应当被理解为是指所列举的元件中可能只须有一个或多个适当地存在于根据权利要求陈述的以及根据本系统的一个或多个实施例的系统当中(例如，仅存在一个所列举的元件，存在两个所列举的元件，等等，直至存在所有的所列举元件)。
图1示出了根据本系统的实施例运行的RF线圈部分102(下文的无线RFC或简称RFC)的部分的示意性方框图100。RFC 102可以包括控制器104、本地时钟124、RF线圈阵列106、场强阵列(FSA)108、重建器110和存储器112。为了清楚起见，假定RFC 102可以包括多个通道(Ch)，例如，N个通道，其中，N为整数。
根据本系统的实施例，控制器104可以控制RFC 102的整体操作。此外，控制器104可以使用任何适当的一种或多种通信方法(例如，有线/无线通信方法)与一个或多个外部设备通信。例如，控制器104可以与用户的通信设备和/或与MRI系统的控制器通信，其中，RFC 104正被用于发送诊断数据，诸如，MRI图像、原始数据、光谱数据、设置等。RFC 102可以根据需要包括有线和/或无线类型RFC。此外，RFC 102可以根据需要包括仅接收RFC和/或发射/接收RFC。然而，为了简化讨论，将讨论无线类型仅接收RFC。应当理解，所述讨论对于发射/接收RFC也是适用的。
此外，为了简化讨论，将在探测诸如患者的感兴趣对象(OOI)所处的MRI系统的扫描体积内的编码场的环境下描述RFC 102。所述MRI系统可操作用于在生成贯穿扫描体积的主磁场(B0)的同时对扫描体积进行编码(例如，使用编码场(例如，通过发射RF激励(例如，B1)场和梯度(G)场)。MRI系统可以使用系统时钟进行操作，所述系统时钟可以不同于本地时钟124。
本地时钟124可以是自由运行但是稳定的时钟，该时钟可以独立于系统时钟运行(例如，其中的RFC 102正在被使用的MRI系统的系统时钟)并输出时钟信号(CLK)。
FSA 108可以包括传感器阵列118，所述传感器阵列可以包括多个场传感器探头118-1到118-M(通称为118-M)(其中，M是整数)，它们可以探测每个探头位置处的磁场，并形成对应的磁场强度信号(MFS)，所述磁场强度信号可以指示所述多个场传感器探头118-M中的每个处的磁场。例如，场传感器探头118-M可以探测磁场，诸如，由MRI系统发射的暂态磁场。
例如，可以从瑞士苏黎士的Skope Magnetic Resonance Technologies有限责任公司获得适当的场传感器探头。场传感器探头118-M可以分布在RFC 104各处的预定位置上，并且可以在一个或多个轴(例如，x、y、z轴)中提供梯度场(Gr)和/或RF(例如，B1)场信息，并且可以生成对应的一个或多个MFS信号。为了清楚起见，假设在当前实施例中M可以等于N。然而，在其他实施例中，M可以不同于N。例如，M可以大于N。根据需要，MFS可以被打上时间戳，以根据本地时钟124识别样本，例如，当前样本，或者MFS可以以其他形式索引(例如，通过样本编号顺次标引，例如，使用索引(i)，其中，i可以是整数，并且可以从1开始，以指示第一样本并，且后续递增以指示接下来的样本等等)。在本系统中，可以假设每个通道可以包括6个MFS，诸如，Gx MFS、Gy MFS、Gz MFS和B1MFS。例如，对Bo(t)进行采样，从而测量RF发射和梯度。由于传感器处于被成像组织的外部，因而使用外部测量结果来执行对对象内的场的内插。根据本系统的实施例，采样基本上可以在采集过程中连续发生。可以测量所有三个维度，但是RF通常仅需要处于x、y方向内，而梯度通常仅需要处于z方向内。根据本系统的实施例，可以适当地采用很多不同的传感器技术，其细节超出了本系统的范围并不意味着不可以根据本系统的实施例使用这样的系统。
RF线圈阵列106可以包括线圈环阵列(CLA)120和数字接收器阵列116，所述线圈环阵列120包括多个接收线圈120-1到120-N(通称为120-N)，并且所述数字接收器阵列116包括多个接收器116-1到116-N，例如，所述N个通道中的每个至少一个，然而，在本系统的实施例内也可以设想不同的组合。接收线圈120-N可以被调谐以接收来自感兴趣对象(OOI)(例如，正在使用根据本系统的实施例的MR技术进行扫描的患者)的发射射频信号(ERFS)，并且形成对应的信号，诸如，模拟信号，其可以被统称为探测信号(DS)。针对每个第n通道的DS可以被称为DS(n)。因而，所述N个通道中的每个可以具有至少一个对应的DS。例如，通道1可以采集DS(1)，并且通道2可以采集DS(2)，并且通道N可以采集DS(N)。
对于接收线圈120-N，根据本系统的实施例，这些接收线圈中的每个可以被调谐到预期MR频率，诸如，一个或多个预期的核素(诸如，1H、13C、31P、23Na、19F)在预期的主磁场(B0)T上的共振频率。根据本系统的实施例，针对一个或多个通道的DS，例如当根据本地时钟124采集时，可以被打上时间戳，或者可以根据需要以其他方式被索引(例如，通过样本编号顺次索引)。例如，对于每个第n通道而言，可以采用由本地时钟确定的采集时间给DS打上时间戳，所述本地时钟如上文所述为自由运行时钟，并且可以被假定为不同于系统时钟和/或不依赖于系统时钟而计时。根据本系统的相同的或者其他实施例，例如，依采集/提供的时间对DS顺次索引。
所述数字接收器阵列116可以包括多个数字接收器116-1到116-N(通称为116-n)，其中的每个中的一个可以与所述N个通道中的第n通道相关联。每个数字接收器116-n可以被耦合到至少一个接收线圈120-N和对应的场传感器探头118-M，以接收DS和对应的MFS。更具体地，每个数字接收器116-n可以(例如)在给定采样时间处对DS和MFS相对于彼此同步地、基本同步地和/或顺序地进行采样，并将这些信号转换成对应的k空间信息(kx、ky、kz)。根据本系统的实施例，可以利用具有与本地时钟信号(例如，时钟124、224、352等)一致时间戳的任何适当数据格式。根据本系统的实施例，通过将被采样的MFS与对应的DS一起使用，可以在将这些信号转换为对应的k空间信息的过程中消除可能由期望的MFS和得到的MFS之间的差异而产生的误差。根据需要，可以根据本地时钟124对k空间信息打上时间戳，或者以其他方式索引(例如，通过样本编号顺次索引)。根据实施例，本地时钟124可以被用于对数字接收器116-n的采样时间定时。
对于编码，所述系统通过场传感器探头118-M的操作可以检测由MRI系统输出的RF场和磁场(例如，梯度场)，用于对感兴趣区域进行编码。因此，通过对这些编码场采样，诸如，以连续方式和/或重复方式，这些场可以被实时跟踪，并且在(例如)重建期间提取出有价值的数据。根据本系统的实施例，这一数据可以消除本地时钟与系统时钟同步的必要性。此外，本系统的实施例可以根据需要使用内插技术等估计由MRI系统朝向感兴趣区域(ROI)发射的编码场，以补偿诸如任何缺失的场数据。相应地，可以不依赖于生成编码的系统而确定对数据的编码。换言之，根据本系统的实施例，从MRI系统朝向ROI的电磁发射，例如，瞬时发射(例如，RF)可以被检测到并且被精确地确定和/或估计，而不需与MRI进行交互。
根据本系统的实施例，重建器110可以包括多个重建部分114-1到114-N(通称为114-N)，与数字接收器116-n类似，它们被例示性地示为每一个与N个通道的第n通道相关联。每个重建部分114-n可以被耦合到对应通道的对应数字接收器116-n，以接收对应的k空间数据流，并使用任何适当的重建方法(例如，快速傅里叶变换(FFT)方法)来生成针对对应通道的图像数据。之后，可以通过积分器122对每个通道的图像数据进行积分，以形成一幅或多幅重建图像，例如MRI图像103。之后，所述重建图像可以被呈现在显示器上，被发送至预期位置(例如，外部医学记录数据库、用户的服务器、MRI系统的存储器等)和/或预期接收者(例如，医务人员电子邮件地址、网址等)，和/或可以被存储到RF线圈102的存储器中，诸如，存储器112。还可以设想，由RFC 102生成的信息(诸如，k空间信息)可以被存储到系统的存储器中，诸如，存储器112，以供后续使用，和/或被发送至预期位置、接收者等。
图2示出了根据本系统的实施例运行的无线类型RF线圈202的部分的示意性方框图200。系统202可以与系统102类似，并且可以包括控制器204、多个场传感器探头218-1到218-M(通称为218-M)、重建器210、CLA 220、线圈信号数字化器230、磁场数字化器232和时钟224。RF线圈202可以包括多个通道，诸如，N个通道。控制器204可以被编程为根据本系统的实施例来控制(例如，由存储器内存储的指令)无线类型RF线圈202的总体运行。
本地时钟224可以与时钟124类似，并且可以是产生不依赖于系统时钟(诸如，MRI系统的系统时钟)的时钟信号的时钟。根据本系统的实施例，时钟224可以被耦合到磁场数字化器232和线圈信号数字化器230。与时钟124类似，时钟224可以输出如图所示的时钟信号(CLK)。
CLA 220可以与CLA 120类似，并且可以包括多个接收线圈，这些线圈可以接收来自被扫描(例如，采用核MR方法)的OOI的发射RF信号，并且形成对应的检测信号DS。之后，这些DS可以被提供给被耦合到其上的线圈信号数字化器230，以进行数字化。每个接收线圈可以与N个通道中的对应通道相关联。
线圈信号数字化器230可以包括至少一个模数(A/D)变换器，其可以对提供给它的DS进行采样和数字化，并且可以输出对应的经数字化的DS(dDS)。根据本系统的实施例，线圈信号数字化器230可以针对所述N个通道中的每个第n通道都包括A/D。因而，在这一图示中，线圈信号数字化器230可以例如包括N个A/D。A/D中的每个可以被耦合到对应的一个或多个线圈，以在采样时间(ts)针对被耦合到其上的一个或多个线圈的DS进行采样。根据本系统的实施例，可以连续执行采样。根据本系统的实施例，这些采样时间(ts)可以是例如基于时钟224的输出来确定的。例如，根据本系统的实施例，可以以10MHz到100MHz的范围内的速率对RF信号进行采样。根据其他实施例，采样速率可以被选择为仅超过带通奈奎斯特速率或更高。至少在一些情况下，可以以更低的速率对MFS采样，但是也可以以与DS相同的速率对其进行采样。
磁场数字化器232可以接收来自场传感器探头218-M的MFS，并且可以对该信息进行采样和数字化，并输出对应的经数字化的MFS(dMFS)，其可以包括与每个采样时间(ts)处RF线圈200范围内的多个探头218-M中的每个处的磁场测量结果(诸如，Gr和/或B0场，诸如，场编码)有关的信息。因此，所述dMFS可以包括针对一个或多个磁场(诸如，Gr和/或B0场)的每个采样时间(ts)的磁场测量信息之后，磁场数字化器2232可以将dMFS提供给重建器210。
根据本系统的实施例，MFS和DS可以在采样时间(ts)处相对于彼此同步、基本同步和/或顺序地进行采样。因而，场传感器探头218-M和/或CLA 220线圈可以相对于彼此同步、基本同步和/或顺序地进行采样。此外，可以如所描述的依据公共时钟时间对MFS和DS样本相对于彼此打上时间戳。
重建器210可以接收来自磁场数字化器232的dMFS以及来自线圈信号数字化器的dDS，并基于接收到的dMFS和dDS来重建图像(或在MRS应用中的谱)。可以使磁场数字化器232和线圈信号数字化器230同步，从而使输出dMFS和dDS可以对应于相同的采样时间、采样时间周期和/或采样区域(ROI内的区域或点)。重建器210可以相对于无线类型RF线圈202处于本地或远程位置。
在重建期间，所述系统可以应用的各种条件来提供用于根据采集到的样本进行图像重建的足够信息，其中，t可以表示采样时间(ts)。可以容易地认识到，在重建期间可以利用Bloch方程。根据本系统的实施例，B的条件可以被设置为允许对磁化分布反转，以获得对预期视野(FOV)内的磁化及弛豫矩阵的预期解析。由于磁场测量结果和线圈信号测量结果(例如，分别由MFI和DS表示)是使用相同的定时(例如，在采样时间(ts)处同步)获得的，因而该数据(例如，MFI和DS)可以被数字化，并且之后在提到的重建过程中进行重建，而无需与系统时间同步。重建可以在无线类型RF线圈202内本地进行(例如，如图所示)，或者所述数字化数据(例如，dMFS和dDS)可以被发送至远程位置，以供存储和/或进一步处理，诸如，用于重建，以重建出MRI图像103或谱。
图3示出了根据本系统的实施例运行的MR系统300的部分的局部剖面侧视图。MR系统300可以包括以下中的一个或多个：主控制器360、存储器358、用户接口(UI)362、外壳350、主磁体352、梯度线圈354、发射类型RF线圈356和仅接收类型RF线圈302。可以提供患者支撑物366，以支撑用于扫描的感兴趣对象(OOI)，例如，患者101(例如，人类患者等)，和/或在控制器360的控制下将OOI定位到预期位置和/或取向。
外壳350可以包括位于外壳350的相对端370之间的主腔膛368。尽管示出了封闭型MR系统300，但是可以设想，外壳350可以包括封闭型MRI扫描系统或开放型MRI扫描系统。
控制器360可以控制MR系统300的总体运行，并且可以包括可以根据操作指令处理信息并输出处理结果的一个或多个逻辑设备，诸如，处理器(例如，微处理器等)等。控制器360可以包括以下中的一个或多个：主磁体控制器、梯度控制器、RF控制器、系统时钟352和重建器。
控制器360可以确定和/或获得来自用户的和/或来自存储器358的(MR)扫描序列、扫描参数等，并在扫描过程期间采用它们。例如，控制器360可以获得来自存储器的扫描序列，并且相应地控制主磁体352、梯度线圈354和/或RF部分356，从而输出对应的场。控制器360可以相对于外壳350处于本地和/或远程位置。
(UI)362可以包括一个或多个呈现设备，诸如，显示器364、扬声器等，其可以呈现信息，诸如，由MR系统300获得、存储和/或生成的内容。
主磁体116可以被控制为在具有腔368的扫描体积内生成主磁场(例如，B0场)。所述主磁场(B0)在扫描体积内可以基本是均匀的。主磁体352可以是圆环形(例如，环形)磁体。然而，在其他实施例中，主磁体352可以包括任何适当的一个或多个磁体，诸如，圆环形或环形磁体、平面磁体、分裂磁体、开放磁体、半圆形磁体(例如，C形磁体)等。
梯度线圈354可以包括一个或多个梯度线圈(例如，x梯度线圈、y梯度线圈和z梯度线圈)，其可以在控制器360的控制下沿一个或多个对应轴产生一个或多个梯度场(例如，Gx、Gy和Gz)。发射类型RF线圈356可以包括RF发射器，其可以在控制器360的控制下发射RF信号，诸如，RF序列。
仅接收RF线圈302可以是仅接收类型RF部分，其在操作上可以与RF部分102、202类似，并且可以在与控制器360分离的控制器和本地时钟(例如，控制器104、204等)的控制下运行。由仅接收RF线圈302生成的诊断数据，例如，文中讨论的k空间信息、原始数据、重建数据(例如，图像、谱等)可以直接访问，如果有需要，使用任何适当通信方法由远程设备直接访问。相应地，可以在不必访问存储器358内的数据和/或不必与控制器360、其定时等交互的情况下访问该诊断数据。
图4示出了说明由根据本系统的实施例运行的仅接收RF线圈执行的扫描过程400(下文的过程400)的功能流程图。过程400可以是使用经由网络进行通信的一个或多个计算机执行的，并且可以从处于本地和/或彼此远程位置的一个或多个存储器获得信息和/或向其存储信息。过程400可以包括下述操作中的一个或多个。在一些实施例中，可以使用根据本系统的实施例运行的MRI或MRS系统来执行过程400的操作。此外，可以根据需要对这些操作中的一个或多个合并和/或将其拆分成子操作。此外，可以根据设置跳过这些操作中的一个或多个。在运行中，所述过程可以在操作401期间开始，之后进行至操作403。
在操作403期间，所述过程可以执行初始化过程，在该初始化过程中所述过程可以获得并采用系统设置(例如，设置、参数等)。例如，所述过程可以设置来自系统的存储器的采样时间(ts)。在完成操作403之后，所述过程继续至操作405。
在操作405期间，可以在采样时间处相互同步、基本同步和/或顺序地执行子操作405A和405B。参考操作405A，在该操作期间，所述过程可以通过对由场传感器阵列的传感器探头生成的磁场信号(MFS)进行采样(例如，以采样时间ts)而采集磁场信息信号(MFI)、编码等。每个样本可以与采集时间或样本编号相关联。例如，可以采用对应的采样时间(ts)给每个样本打上时间戳。采样时间可以是基于本地自由运行时钟(例如，不依赖于诸如MRI系统的系统时钟运行的时钟)来确定的。然而，在其他实施例中，可以设想，可以使用索引(i)来识别每个样本，其中，i是整数，或者可以将每个样本放置到根据采集顺序标识样本的矩阵中。所述过程可以根据需要获得针对多个通道(例如，N个通道)中的每个通道的MFI。
在操作405B期间，所述过程可以采集来自线圈环阵列的多个接收线圈的发射射频信号(ERFS)。该操作可以相对于操作405A的采样同步、基本同步和/或顺序地发生。因而，每当在所述过程获得MFI样本时，所述过程可以对来自多个线圈的发射射频信号(ERFS)进行采样，以获得对应的ERFS样本。可以以与MFI类似的方式识别ERFS。例如，所述过程可以使当前ERFS样本和MFI样本相关联。然而，在其他实施例中，可以通过采集时间、样本索引编号(i)等识别MFI。然而，在其他实施例中，采集到的ERFS对应的MFI样本可以是相对于彼此同步、基本同步和/或顺序采集的，和/或可以被打上时间戳或索引。
在操作407期间，所述过程可以使ERFS样本和MFI样本数字化。根据一些实施例，ERFS样本可以与对应采集的MFI样本相关联，并且所述样本中的一个或多个可以如上文所述被打上时间戳和/或索引。在完成操作407之后，所述过程继续至操作409。
在操作409期间，所述过程可以基于经数字化的ERFS样本和MFI样本来形成k空间数据。根据本系统的实施例，所述k空间数据可以在不需要与系统时钟(例如，MRI系统时钟)同步的情况下形成。之后，根据需要，所述k空间数据可以被存储到系统的存储器中，以供(例如)后续处理，和/或可以被发送以供评估、重建等。在完成操作409之后，所述过程继续至操作411。
在操作411期间，所述过程可以重建k空间数据，以形成图像或谱信息。例如，所述过程可以形成MRI图像。所述重建可以是根据本系统的实施例使用任何适当方法来执行的。在完成操作411之后，所述过程可以继续至操作413，其中，所述过程可以将MRI图像信息呈现在系统的U I上，例如，系统的显示器上。还可以设想，可以将MRI图像信息存储在系统的存储器中，以供后续使用。在完成操作413之后，所述过程继续至操作415并在该操作中结束。
图5示出了根据本系统的实施例的系统500的部分。例如，本系统的部分可以包括处理器504(例如，控制器)，其被操作性地耦合到存储器512、诸如显示器530的呈现设备、一个或多个场传感器探头518-M、一个或多个接收线圈520-N和用户输入设备570。处理器504对本地时钟524做出响应，如前述实施例中所述，包括用于控制采集和采集到的信号的时间戳的时钟定时信号。存储器512可以用于存储应用数据以及与所描述的运行有关的其他数据的任何类型的设备。所述应用数据以及其他数据可以由处理器504接收，从而将处理器504配置(例如，编程)为执行根据本系统的运行操作。经过这样的配置的处理器504将变成尤其适合用于执行根据本系统的实施例的专用机。
所述运行操作可以包括如文中所述的对如线圈系统的系统加以配置。例如，所述控制器可以被配置为作为接收器、重建器等中的一个或多个运行，如文中所述。根据本系统的一个或多个实施例，所述运行中的一个或多个(诸如，接收器、重建器等中的一个或多个)可以是由单独的部分提供的，例如，如图1所示。在这些实施例中，处理器504可以被如此配置为(例如，由预编程状态编程为和/或构造为)运行这些部分并与这些部分交互。
例如，处理器504可以被编程为作为重建器运行，以处理接收到的如k空间信息的信息，并(例如，使用本系统的实施例的一种或多种重建技术)将所述k空间信息转换为可以包括能够被呈现在例如本系统的用户接口(UI)(诸如，显示器530、扬声器等)上的图像信息(例如，静态或视频图像(例如，视频信息))、数据和/或图表的内容。此外，所述内容之后可以被存储到系统的存储器中，例如，存储器512，以供后续使用。因而，运行操作可以包括接收和/或呈现内容，例如，根据k空间信息获得的重建图像信息。处理器504可以将诸如视频信息的内容呈现在系统的UI上，诸如，系统的显示器。
用户输入570可以包括键盘、鼠标、跟踪球或者其他设备，诸如，触敏显示器，用户输入570可以是独立的，也可以是系统的部分，诸如，个人计算机、个人数字助理(PDA)、移动电话(例如，智能电话)、监视器、智能终端或哑终端或者用于经由任何可操作链路与处理器504通信的其他设备的部分。用户输入设备570可以操作用于与处理器504交互，包括如文中所述的实现UI内的交互。显然，处理器504、存储器512、显示器530和/或用户输入设备570可以全部或者部分地是计算机系统或其他设备(例如，客户端和/或服务器)的部分。
本系统的方法尤其适于通过计算机软件程序执行，这样的程序包含对应于由本系统描述和/或设想的各个步骤或操作中的一个或多个的模块。这样的程序当然可以体现在计算机可读介质中，例如，集成芯片、外围设备或存储器中，诸如经由诸如网络580被耦合到处理器504的存储器520或其他存储器。
存储器512内包含的程序和/或程序部分可以将处理器504配置为实施文中公开的方法、运行操作和功能。所述存储器可以分布于(例如)客户端和/或服务器之间，或者可以是本地的，并且处理器504也可以是分布式的或者是单体式的，在处理器504处还可以提供额外的处理器。所述存储器可以被实施为电、磁或光存储器，或者这些或其他类型的存储设备的任何组合。此外，“存储器”一词应当被足够广义地视为包括任何能够从可由处理器504访问的可寻址空间内的地址读取或者向其写入的信息。就这一定义而言，可通过网络访问的信息仍然处于存储器内，例如，因为处理器504可以从该网络检索所述信息以实施根据本系统的运行。
处理器504可操作用于响应于来自用户输入设备570的输入信号以及响应于网络的其他设备来提供控制信号和/或执行操作，并且执行被存储在存储器512内的指令。处理器504可以包括以下中的一个或多个：微处理器、专用集成电路或通用集成电路、逻辑设备等。此外，处理器504可以是用于根据本系统执行的专用处理器，或者可以是通用处理器，其中，多个程序函数中的仅一个操作用于根据本系统执行。处理器504可以利用程序部分或多个程序段运行，或者可以是利用专用或多用集成电路的硬件设备。本系统的实施例可以提供快速成像方法以采集并重建图像，而不依赖于可以用于发起MRI信号的MRI系统。适当的应用可以包括诸如MRI和MRS系统的成像系统。
本系统的实施例可以提供一种用于信号采集和重建的无线类型接收系统及方法，其可以消除无线类型接收系统(例如，无线类型线圈)中的时钟同步的需要。相应地，本系统的实施例可以消除当在MRI系统内使用RF线圈时对RF电缆以及同步电缆的需求。此外，根据本系统的实施例的仅接收RF线圈可以被用于对图像信息进行内部重建，从而使所述图像信息可以通过所述RF部分可被用户所用而不是从MRI系统或者通过MRI系统可被用户所用。此外，本系统的实施例允许直接利用采集到的数据(例如，MR和MFI)而无需参考系统时钟或系统参数。此外，由于本系统的实施例可以不必与MR系统控制器通信，因而它们可以独立于MR系统运行。相应地，在扫描期间采集到的扫描结果(例如，MRI图像信息、k空间信息等)可以独立于MR系统进行访问和/或处理。相应地，可以消除访问MRI系统上的数据的访问费用。这样可以节约成本并且可以实现跨平台的移动性和/或互操作性。
因而，本系统的实施例提供了一种系统及方法，其中，可以使无线类型RF线圈与系统时钟的时钟同步不必要。尽管本系统的实施例是参考MRI系统描述的，但是应当理解本系统的实施例应当不限于MRI系统，而是可以涵盖MRS系统等。
此外，通过使用无线类型RF线圈，不需要用于DC电力传输和RF传输的电缆(galvanic cables)。这样能够避免患者暴露至由来自电缆的RF发射引起的SAR，并且与使用电缆进行供电和/或RF通信的常规RF线圈相比，可以减少患者的SAR暴露。此外，由于能够避免使用被耦合到RF部分的大量电缆，因而增强了人机工程学和美学特性。此外，由于可以通过RF部分生成数字图像信息，并将其作为数字化信息无线传输至系统的控制器，以供进一步处理、存储和/或呈现在系统的显示器上，因而能够避免与电缆的长距离延展相关联的信号损失，由此能够获得改善的图像质量。此外，由于所述RF部分可以是独立的无线单元，因而能够改善所述RF部分的美学特性和操纵。
相应地，本系统的实施例提供对本地数据采集(诸如，对所有动态编码函数和信号采集的测量结果)的积分，这可以提供独立于生成这些编码函数的系统而对采集到的数据进行重建。本系统的实施例可以提供一种模块，该模块可以提供RF信号采集、RF场生成采集和梯度场生成采集，所有的这些操作均由相同本地时钟进行时钟控制，而不是同步至系统时钟。相应地，可以在给定信号采样位置处采集这些信号，并且对于其他位置可以根据需要对这些信号进行内插。之后，本系统的实施例可以使用所确定的场测量结果来生成诸如k空间数据的数据和/或重建诸如图像、谱等的数据，而完全不需要依赖于生成所述编码函数(例如，生成所述梯度、RF场等)的MR系统。此外，通过保持RF线圈内的信息，RF线圈的所有者而非MRI系统的所有者可以拥有诊断数据。相应地，根据本系统的实施例的RF系统可以完全是自主的，并且本地MRI系统可以不必是重建器或者采集到的信息的单独重建器。
根据本系统的实施例，提供了一种k空间状态机，其可以采用本地的全分光计并与被选择为在MRI(或MRS)环境内使用的探头(例如，可以检测磁场信息的NMR探头)的核结合使用。根据本系统的实施例，该分光计可以在所述环境内执行近乎持续的场采集，所述采集可以提供对在本地发生在根据本系统的实施例运行的RF接收线圈(例如，RF表面线圈)附近的低频(梯度)场和RF频磁场的实时(或者基本实时的)评估。分光计的探头可以分布在RF线圈周围和/或围绕RF线圈，其可以采集从正在使用MR方法进行扫描的OOI(例如，患者的组织)发射的RF信号。因而，随着对编码后的RF信号(例如，编码信号)的采集，这些探头之后可以同时采集场数据(例如，编码函数)。采集到的场数据和采集到的RF信号可以用于提供对动态编码场的全面评估，其具有足够分辨率仅根据该信息来重建图像(例如，MRI图像)。根据本系统的实施例运行的数字接收器(例如，4通道数字化器接收器)可以采集诸如RF自旋信号的发射RF信号，而接收自(NMR)场探头的信号可以是借助于相同的或者其他接收器采集的。由于均采集编码函数和编码信号，因而处理可以本地发生于根据本系统的实施例运行的RF线圈内，或者两组信号可以被(例如，无线)发送至诸如用户的计算机或者MRI系统的控制器的处理器，以供重建、显示和其他处理。
尽管已经参考具体的范例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明不限于此，可以对其做出各种形式和细节上的改变，包括对各种特征和实施例进行组合，而不背离本发明的精神和范围。上文的讨论意在仅对本系统进行举例说明，不应将其视为使所附权利要求局限于任何特定实施例或者特定的一组实施例。因而，尽管已经参考范例性实施例描述了本系统，但是还应当认识到本领域技术人员可以设想很多修改和替代实施例而不脱离下述权利要求中阐述的本系统的更宽意指精神和范围。相应地，应当按照举例说明的方式考虑说明书和附图，它们并非意在限制所附权利要求的范围。
在解释权利要求时，应当理解：
a)“包括”一词不排除既定权利要求中列举的元件或操作以外的其他元件或操作的存在；
b)元件前的单数冠词不排除存在复数个这样的元件；
c)权利要求中的任何附图标记均不对权利要求的范围做出限制；
d)几个“模块”可以通过同一物项或者同一由硬件或软件实施的结构或功能表示；并且
e)所公开的元件中的任何元件均可以由硬件部分(例如，包括分立的以及集成的电子电路)、软件部分(例如，计算机程序设计)及其任何组合构成；
f)硬件部分可以由模拟部分和数字部分中的一个或两者构成；
g)所公开的设备或其部分中的任何设备或部分可以被结合到一起或者进一步拆分成各个部分，除非另行给出了具体陈述；
h)这些公开设备、它们的部分和/或它们的组合中的每者应当被理解为是可独立于任何其他实施例和/或其他实施例的组合操作的单独实施例；
i)除非特别指出，否则没有要求具体的操作或步骤顺序的意图；
j)“多个”某元件的表达方式包括两个或更多所主张的元件，其并非暗示任何特定的元件数量范围；也就是说，多个元件可以少到两个元件，也可以包括数量多到不可计数的元件；并且
k)术语和/或其构词要素应当被理解为是指所列举的元件中可能只须有一个或多个适当地存在于根据权利要求陈述的以及根据本系统的一个或多个实施例的系统中。

Claims (19)

1.一种针对磁共振(MR)系统的无线类型射频(RF)线圈装置(102、202、302、500)，所述无线类型RF线圈装置包括：
RF换能器阵列(106)，其包括多个线圈(120-N、220、520-N)，所述多个线圈被调谐为在扫描体积经历MR编码信号时采集来自所述扫描体积内的感兴趣对象(OOI)的发射RF信号；
磁场探头阵列(108)，其包括多个场探头(118-M、218-M、518-M)，所述多个场探头被调谐为采集所述扫描体积内的动态编码场的磁场信息；
本地时钟(124、224、524)，其被配置为产生本地时钟信号；以及
至少一个控制器(104、204、504)，其：
采集来自所述RF换能器阵列的所述多个线圈的发射射频(RF)信号，所述发射射频(RF)信号包括对指示(RF)信号采集的时间的所述本地时钟信号的指示，
采集来自所述磁场探头阵列的所述多个场探头的磁场强度信息，所述磁场强度信息包括对指示磁场强度信息采集的时间的所述本地时钟信号的指示，以及
基于均包括对所述本地时钟信号的所述指示的采集到的来自所述RF换能器阵列的所述多个线圈的发射RF信号以及采集到的磁场强度信息而形成k空间信息。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个控制器利用对所述本地时钟信号的所述指示来形成所述k空间信息，不依赖于发射所述RF信号和所述磁场的MR系统的系统时钟并且无需与所述系统时钟同步。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个控制器基于所述k空间信息来重建图像。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个控制器在所述本地时钟的采样时间(ts)处重复地执行所述采集。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，在形成所述k空间信息之前，所述至少一个控制器使所述采集到的发射RF信号和所述采集到的磁场强度信息数字化。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，在形成所述k空间信息时，所述至少一个控制器基于所述采集到的磁场强度信息来确定所述MRI系统的编码函数。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述至少一个控制器对经数字化的采集到的磁场强度信息打上时间戳。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个场强探头被定位为实质上紧密地靠近所述RF换能器阵列。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个场强探头围绕所述RF换能器阵列。
10.一种控制针对磁共振(MR)系统的无线类型射频(RF)线圈装置(102、202、302、500)的方法，所述方法包括以下的操作：
至少一个处理器(104、204、504)：
采集来自RF换能器阵列的多个线圈的发射射频(RF)信号，所述发射射频(RF)信号包括对指示(RF)信号采集的时间的本地时钟信号的指示；
采集来自磁场探头阵列的多个场探头的磁场强度信息，所述磁场强度信息包括对指示磁场强度信息采集的时间的所述本地时钟信号的指示；以及
基于均包括对所述本地时钟信号的所述指示的采集到的来自所述RF换能器阵列的所述多个线圈的发射RF信号以及采集到的磁场强度信息而形成k空间信息。
11.根据权利要求10所述的方法，所述至少一个处理器利用对所述本地时钟信号的所述指示而形成所述k空间信息，不依赖于发射所述RF信号和所述磁场的MR系统的系统时钟并且无需与所述系统时钟同步。
12.根据权利要求10所述的方法，所述至少一个处理器基于所述k空间信息来重建图像。
13.根据权利要求10所述的方法，所述至少一个处理器在所述本地时钟的采样时间(ts)处重复地执行所述采集。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，在形成所述k空间信息之前，所述至少一个处理器使所述采集到的发射RF信号和所述采集到的磁场强度信息数字化。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，在形成所述k空间信息时，所述至少一个处理器基于所述采集到的磁场强度信息来确定所述MRI系统的编码函数。
16.根据权利要求15所述的方法，所述至少一个处理器对经数字化的采集到的磁场强度信息打上时间戳。
17.根据权利要求10所述的方法，包括以下操作：将所述多个场强探头定位为实质上紧密地靠近所述RF换能器阵列。
18.根据权利要求10所述的方法，包括以下操作：将所述多个场强探头定位为围绕所述RF换能器阵列。
19.一种具有用于在无线类型射频(RF)线圈装置(102、202、302、500)上运行以执行运行所述无线类型射频(RF)线圈装置(102、202、302、500)的方法的计算机可读程序代码的计算机可读非暂态介质(112、512)，所述方法包括以下操作：
采集来自RF换能器阵列的多个线圈的发射射频(RF)信号，所述发射射频(RF)信号包括对指示(RF)信号采集的时间的本地时钟信号的指示；
采集来自磁场探头阵列的多个场探头的磁场强度信息，所述磁场强度信息包括对指示磁场强度信息采集的时间的所述本地时钟信号的指示；以及
基于均包括对所述本地时钟信号的所述指示的采集到的来自所述RF换能器阵列的所述多个线圈的发射RF信号以及采集到的磁场强度信息而形成k空间信息。
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