CN107440718A

CN107440718A - 磁共振成像的sar值确定方法及磁共振成像装置

Info

Publication number: CN107440718A
Application number: CN201610378133.1A
Authority: CN
Inventors: 刘振伟
Original assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Current assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2017-12-08
Anticipated expiration: 2036-05-31
Also published as: CN107440718B

Abstract

本发明公开了磁共振成像的SAR值确定方法，包括：将受检者置于扫描床中，移动受检者至扫描区域，获取处于扫描区域的身体部位质量，并获得身体部位的射频吸收功率在前向射频功率中的比重r；在t₁时刻采用成像序列激发处于扫描区域的身体部位，获取t₁至t_x时刻成像序列所对应的前向射频功率，t_x>t₁；根据比重r和t₁至t_x时刻成像序列所对应的前向射频功率，计算得到t₁至t_x时刻身体部位的射频吸收功率，t₁<t_x≤t_n，其中t_n表示成像序列扫描完成时刻；根据t₁至t_x时刻身体部位的射频吸收功率和身体部位质量确定SAR值。本发明可有效监测成像区域射频特定吸收率。此外，本发明还提出一种磁共振成像装置。

Description

磁共振成像的SAR值确定方法及磁共振成像装置

【技术领域】

本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及监测磁共振成像扫描区域射频特定吸收率的相关技术。

【背景技术】

磁共振成像(MRI，magnetic resonance imaging)是根据生物体氢核在磁场中的表现特性成像的高新技术，磁共振成像的物理基础是与物质磁性和磁场相关的共振现象，即射频波与既有角动量又有磁矩的核系统在外磁场中相互作用所表现出来的共振特性。在中枢神经系统的临床应用已成为疾病诊断的金标准，在骨关节、软组织病变的诊断中也有独到之处。近年来，超高场磁共振成像设备，由于具有更优的空间、时间分辨率以及更好的信噪比等显著优势，在磁共振脑功能成像、频谱成像、白质纤维束成像、心脏检查等方面都得到了突飞猛进的发展，尤其是近年来临床应用型MRI仪主磁体的场强已由0.2T以下提高到1.5T以上，且3.0T的超高MRI仪通过FDA认证进入临床应用阶段。

高场强MRI成像设备具有可提高质子的磁化率，增加图像的信噪比；在保证信噪比的前提下，可缩短MRI信号采集时间；增加化学位移效应使磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy，MRS)对代谢产物的分辨力得到提高；增加血氧饱和度依赖效应，使脑功能成像的信号变化更为明显等诸多优点。然而，高场和超高场磁共振也存在一定隐患。一方面，人体组织器官具有复杂的解剖结构，不同组织器官具有的电磁参数、密度差异大，由此导致射频电磁波在人体内不同部位产不同的衰减；另一方面，随着主磁场场强的升高，对应的拉莫尔共振频率也升高，射频电磁波在人体内波长变短，射频电磁波在人体内传播时，入射电磁波与发射电磁波叠加会产生驻波效应；上述两种情况会影响电磁波在人体内的传输，射频能量在人体局部吸收过多，导致高场强下射频脉冲的能量在人体内累积明显增大。射频特殊吸收率(specific absorption ration，SAR)问题在高场磁共振成像仪上表现得比较突出，在3.0T的超高场强MRI成像设备尤为严重。此外，为提高成像速度而发展的磁共振并行成像技术，由于所用表面线圈分辨率高，图像信号来自不同的线圈，图像信噪比和图像质量得到很大的提高。然而，现有MRI成像技术中主要依靠在K空间中梯度场来进行相位方向编码，为了提高MRI成像速度，主要增加梯度场的强度和切换率，有些MRI设备还应用双梯度技术，使梯度场强达到80mT，切换率达到200mT/m/s，而提高的梯度切换同样会使SAR值提高，产生神经刺激和灼伤的危险。IEC(国际电工技术委员会)的标准规定了在磁共振成像中SAR值不能超过规定的安全标准。因此，在磁共振成像过程中通常会对SAR值进行监测。

SAR的定义为单位质量的人体组织吸收的高频输出，通常的计算方式为人体吸收功率与人体在射频场中暴露的质量的比值。在SAR值获取过程中，人体吸收的射频功率是非常重要的一个参数，其计算方式为净功率乘以(1-Q_比率)，净功率为前向射频功率与后向射频功率的插值，Q_比率根据暴露质量和发射线圈的已知特性确定，通常为有载品质因数与无载品质因数的比值。但是该种方法容易受系统硬件特性的影响，对于线圈之间耦合作用较明显的系统计算得到的人体吸收功率与真实值之间存在一定偏差。因此，有必要对线圈磁共振成像的SAR值确定方法进行改进。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种可准确检测磁共振成像扫描区域射频特定吸收率的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种磁共振成像的SAR值确定方法，包括如下步骤：

将受检者置于扫描床中，移动扫描床使受检者至扫描区域，获取处于扫描区域的身体部位质量，并获得所述身体部位的射频吸收功率在前向射频功率中的比重r；

在t₁时刻采用成像序列激发处于扫描区域的身体部位，获取t₁至t_x时刻成像序列所对应的前向射频功率，t_x>t₁；

根据所述比重r和t₁至t_x时刻成像序列所对应的前向射频功率，计算得到t₁至t_x时刻所述身体部位的射频吸收功率，t₁<t_x≤t_n，其中t_n表示所述身体部位对应的成像序列扫描完成时刻；

根据t₁至t_x时刻身体部位的射频吸收功率和所述身体部位质量确定SAR值。

进一步地，所述比重r通过如下方式获得：

利用预扫描序列激发处于扫描区域的身体部位，并测量所述预扫描序列对应的前向射频功率和反向射频功率，并根据预扫描序列所对应的前向射频功率和反向射频功率获取有载损耗参数D；

根据所述有载损耗参数D和先验空载损耗参数D₀，确定身体部位的射频吸收功率占所述前向射频功率的比重r。

进一步地，所述射频线圈损耗呈线性分布，且所述有载损耗参数D、先验空载损耗参数D₀和所述比重r满足关系式：r＝(D-D₀)/(1-D₀),0＜r＜1。

进一步地，所述SAR值为部分身体SAR，且所述身体部位的质量通过如下过程实现：

在扫描床移动过程中记录扫描床的位置，利用预扫描序列激发经过选定层面位置处的受检者身体部位，获取预扫描磁共振信号；

将所述预扫描磁共振信号变换到频域，获取经过选定层面位置处的身体部位轮廓频域特征曲线；

根据所述身体部位轮廓频域特征曲线中信号区域的分布识别处于扫描区域的身体部位，并根据记录的所述扫描床的位置确定所述身体部位的位置；

根据所述受检者的体重、身高以及身体部位的位置获取所述身体部位的质量。

进一步地，根据所述身体部位轮廓频域特征曲线中信号区域的分布识别处于扫描区域的身体部位的具体过程为：

检测所述身体部位轮廓频域特征曲线中信号区域的左边缘和右边缘所在位置，并根据所述左边缘和右边缘的位置获取所述身体部位轮廓频域特征曲线中信号区域的宽度；

根据所述身体部位轮廓频域特征曲线中信号区域的宽度和先验身体部位轮廓频域特征曲线信号区域宽度识别处于扫描区域的身体部位。

进一步地，所述SAR值为全身SAR，所述全身SAR通过所述身体部位的吸收功率和所述受检者总体重确定。

本发明还提出一种磁共振成像装置，包括：

扫描床，用于支撑受检者，将受检者移动到扫描区域；

至少一个射频线圈，用于发射射频脉冲以激励处于扫描区域的受检者身体部位；

射频功率放大器，用于根据扫描序列的SAR控制所述射频线圈发射射频功率的量；

比重r获取模块，用于采集预扫描序列所对应的前向射频功率和反向射频功率，并根据预扫描序列所对应的前向射频功率和反向射频功率计算身体部位的射频吸收功率占前向射频功率的比重r；

吸收功率测量模块，用于获取成像序列对应的前向射频功率，并根据所述比重r和所述成像序列对应的前向射频功率获取成像期间身体部位的射频吸收功率；

暴露模型获取模块，用于根据处于扫描区域的身体部位建立暴露估算模型；

SAR值获取模块，用于根据所述身体部位的射频吸收功率和暴露估算模型计算SAR值。

进一步地，所述比重r获取模块包括：

定向耦合器，设置在所述射频功率放大器与所述射频线圈之间，用于前向射频功率和反向射频功率的隔离；

射频链路信号采集单元，与所述定向耦合器的耦合端连接，用于测量预扫描序列激发时射频线圈的前向射频功率或反向射频功率，并根据所述前向射频功率和反向射频功率计算有载损耗参数D；

计算单元，用于根据所述有载损耗参数D和先验空载损耗参数D₀确定身体部位的射频吸收功率占前向射频功率的比重r。

进一步地，所述定向耦合器为双定向耦合器，且所述双定向耦合器的耦合度至少为50dB。

进一步地，还包括射频监控模块，所述射频监控模块用于监测所述SAR值是否超过设定范围，如果所述SAR值在设定范围内，则继续执行成像序列；如果所述SAR值超过设定范围，则调节所述扫描序列，直至所述SAR值处于设定范围内。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在预扫描阶段，通过射频线圈的前向射频功率和后向射频功率计算有载损耗参数D，根据所述有载损耗参数D和先验空载损耗参数D₀，确定身体部位的射频吸收功率占前向射频功率的比重r，进而在成像过程中，仅获取前向射频功率即可确定身体部位的射频吸收功率，可有效避免负载较大时射频线圈之间耦合对射频线圈品质因数的影响，由此得到的SAR值更精确；根据身体部位轮廓频域特征曲线中信号区域的分布识别处于扫描区域的身体部位，可适用于各种扫描体位和不同大小的负载；对于处于扫描区域的确定身体部位的射频吸收功率采用固定的比重r，简化了成像扫描过程中SAR确定的流程。

【附图说明】

图1为磁共振成像装置的结构原理示意图；

图2为磁共振成像的SAR确定结构原理示意图；

图3为磁共振成像的SAR值确定方法流程图；

图4为本发明一实施例所用预扫描序列示意图；

图5为本发明一实施例扫描床移动过程中频域特征曲线的信号区域的宽度随位置变化结果示意图；

图6为以受检者作为负载时获得的身体部位的射频吸收功率占比随扫描床位置变化结果示意图；

图7为以水膜作为负载时获得的射频吸收功率占比随扫描床位置变化结果示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

MRI系统的主要组成部分包括磁体系统、梯度系统、射频系统、谱仪和成像控制系统。磁体系统用于产生使原子核发生磁化的静态主磁场B0；梯度系统通常由三个相互垂直方向的线圈组成，分别产生对MR信号进行空间定位的线性梯度场Gx、Gy和Gz，可用于层面选取、相位编码和频率编码以实现对MR信号进行空间定位编码；射频系统主要由射频发射线圈和射频接收线圈组成，其中发射线圈工作时发射产生与主磁场垂直的射频B1场，激发生物体内的磁化氢质子按照拉莫尔频率共振，即产生磁共振现象，接收线圈在弛豫过程中接收带有空间编码信息的MR信号；谱仪由脉冲序列发生器、射频发射和信号接收器等组成；成像控制系统控制整个磁共振系统的工作，并根据采集的磁共振信号重建得到磁共振图像。图1为本发明磁共振成像装置的结构原理示意图，其包括基本信息输入模块，例如鼠标或者键盘等外部输入设备，用于输入受检者的身高、体重和待成像部位等生理信息，以及用于显示图像信息或者受检者数据的显示单元。在进行磁共振检查时，临床医师首先将受检者3置于扫描床1上，并在受检者3身体表面放置用于接收磁共振信号的局部线圈；然后临床医师通过操作与成像控制系统5连接的控制台控制扫描床移动至磁体系统2形成的孔径，在磁共振成像系统监测到临床医师发出扫描床1移动的指令后，随即通过成像控制系统5监测扫描床的移动范围，当扫描床1进入发射线圈产生的射频B1场，受检者身体部位进入由射频脉冲形成的扫描区域4，成像控制系统5控制脉冲序列发生器生成相应的序列，而脉冲序列发生器与射频功率放大器直接连接，射频功率放大器可根据生成的扫描序列进行扫描，即射频功率放大器根据扫描序列的SAR控制射频线圈发射射频功率的量，从而激励处于扫描区域的受检者身体部位。在扫描床1的移动过程中，放置于受检者身体表面的接收线圈可随扫描床1在磁体空间的内部空间中移动，处于不同位置的接收线圈在控制系统作用下处于打开或者关闭状态，以便接收对应的磁共振信号。实际扫描中人体各部位和组织的SAR值是由扫描区域的质量、扫描序列的参数、射频发射器的调谐结果以及使用的线圈参数来决定的，其计算公式为SAR＝P_f-(P_CPL+P_r+ABR)。其中P_f为一次扫描过程中射频脉冲总功率或前向射频功率，P_CPL为所选线圈对射频能量的吸收功率，P_r为扫描中将被反射的射频能量功率，ABR(absorption rate)是指人体体温调节系统对射频能量的最大吸收率，当人体吸收的能量超出其ABR时，多余的能量将导致体温升高。因此，射频发射线圈在整个MRI系统中起关键的作用，其产生射频电磁场的优劣直接关系到磁共振图像质量的好坏以及人体组织吸收射频能量的多少，直接关系到医生对患者病情的诊断和患者的安全。

根据国际电工委员会(IEC)规定MRI系统中射频信号产生的部分人体SAR值不同超过8W/kg，局部SAR值(任意10g组织SAR的平均值)不能超过10W/kg。在上述结构基础上本发明的磁共振成像装置，如图2所示为精确获取SAR值还设置有：

比重r获取模块，用于采集预扫描序列所对应的前向射频功率和反向射频功率，并根据预扫描序列所对应的前向射频功率和反向射频功率计算身体部位的射频吸收功率占所述前向射频功率的比重r；更具体地比重r获取模块包括：定向耦合器，设置在射频功率放大器与射频线圈之间，用于前向射频功率和后向射频功率的隔离；射频链路信号采集单元，与定向耦合器的耦合端连接，用于测量预扫描序列激发时射频线圈的前向射频功率和后向射频功率，并根据前向射频功率和后向射频功率计算有载损耗参数D；计算单元，用于根据有载损耗参数D和先验空载损耗参数D₀，确定身体部位的射频吸收功率占前向射频功率的比重r，并根据比重r计算身体部位射频吸收功率。在一个具体实施例中定向耦合器的类型为双定向耦合，耦合度为50dB，且定向耦合器的输入端与射频功率放大器输出端连接，定向耦合器的输出端与负载输入端连接；射频链路信号采集单元，定向耦合器的耦合端与射频链路信号采集单元的输入端连接，用于测量射频线圈的前向射频功率P_f和后向射频功率P_r，并根据前向射频功率P_f和后向射频功率P_r计算有载损耗参数D；吸收功率获取单元，用于根据有载损耗参数D和先验空载损耗参数D₀，确定身体部位的射频吸收功率占前向射频功率P_f的比重r。

吸收功率测量模块，获取成像序列对应的前向射频功率，并根据所述比重r和所述成像序列对应的前向射频功率获取成像期间身体部位的射频吸收功率。

暴露模型获取模块，该模块在身体部位射频吸收功率测量的同时根据身体部位的特征值识别进入扫描区域的身体部位，以及根据受检者生理信息和识别的身体部位建立暴露估算模型，更具体地，可根据预扫描磁共振信号匹配先验器官或先验身体部位，以识别进入扫描区域的身体部位，并根据受检者生理信息和识别的身体部位建立暴露估算模型。

SAR值获取模块，用于根据身体部位的射频吸收功率和暴露估算模型计算SAR值。

进一步地，为了保证磁共振成像过程中射频的安全性，本发明的磁共振成像装置还包括射频监控模块，射频监控模块可设置在成像控制系统5中，用于监测所述SAR值是否超过设定范围，如果所述SAR值在设定范围内，则继续激发成像序列；如果所述SAR值超过设定范围，则在成像控制系统控制下调节预扫描参数，在谱仪系统中生成经过调节的扫描序列，射频功率放大器根据扫描序列的SAR控制射频线圈发射射频功率的量，直至所述SAR值处于设定范围内。

与上述成像设备相对应地，如图3所示本发明磁共振成像装置的SAR值确定方法，SAR值可以为部分身体SAR、头部SAR、全身SAR或局部肢体SAR，具体为：

S10、将受检者置于扫描床中，移动扫描床使受检者至扫描区域，获取处于扫描区域的身体部位质量，并获得身体部位的射频吸收功率在前向射频功率中的比重r；

S20、在t₁时刻采用成像序列激发处于扫描区域的身体部位，获取t₁至t_x时刻成像序列所对应的前向射频功率，t_x>t₁，x>1；

S30、根据比重r和t₁至t_x时刻成像序列所对应的前向射频功率，计算得到t₁至t_x时刻身体部位的射频吸收功率，t₁<t_x≤t_n，其中t_n表示身体部位对应的成像序列扫描完成时刻，t₁、t_x、t_n用于表示不同的时刻的参数(x、n为下标，其为大于或者等于2的自然数，以用于区分不同的时刻)，具体取值可以为10秒、30秒、1分钟、2分钟，5分钟等；

S40、根据成像序列所对应的身体部位射频吸收功率和身体部位质量确定SAR值。当SAR值为部分身体SAR时，包括：

S101、在预扫描前获取受检者的体重和身高，受检者的体重、身高等个人信息，可通过控制台上的键盘、输入设备等组成的基本信息输入模块输入成像控制系统5，受检者的个人信息还可包括年龄、目标扫描部位以及扫描体位头朝前或脚朝前、俯卧、仰卧、左侧卧或右侧卧，当采集完上述信息时将受检者置于扫描床中，移动扫描床使受检者向扫描区域移动，可利用预扫描序列激发处于扫描区域的身体部位，获取受检者处于扫描区域的身体部位质量。身体部位质量可通过如下方式获得：根据固定线圈的位置获得人体位于扫描床的具体位置，进而获得扫描区域中人体相对于射频发射线圈的位置，由此综合人体相对于射频发射线圈的位置以及受检者生理信息建立暴露模型，并根据暴露模型估计处于扫描区域的身体部位质量。

在另一实施例中，身体部位的质量通过如下方式获取：利用预扫描脉冲序列激发经过选定层面位置处的受检者身体部位，获取预扫描磁共振信号。在本具体实施例中，预扫描脉冲序列如图4所示，包括90°RF脉冲和随后的180°RF脉冲，其中预扫描脉冲序列的层面选择梯度G_SS在90°RF脉冲和180°RF脉冲时施加，方向垂直于扫描床移动的方向(沿图1的Z方向)；G_PE是相位编码梯度场或读出梯度场，在90°脉冲后和180°RF脉冲前施加；G_RO频率编码梯度场在信号产生过程中施加，方向与扫描体位相关，沿受检者的左右方向(当扫描体位为头先进、仰卧时，频率编码梯度场沿图1的X方向)；回波时间TE为90°脉冲中点到自旋回波中点的时间间隔；将预扫描磁共振信号变换到频域，获取经过选定层面位置处的身体部位轮廓频域特征曲线；根据身体部位轮廓频域特征曲线中信号区域的分布识别处于扫描区域的待成像部位，并根据记录的扫描床的位置确定待成像部位的位置；根据受检者的体重、身高以及待成像部位的位置建立暴露模型，由暴露模型估计进入扫描区域的身体部位质量。需要说明的是，身体部位的特征值可以是将预扫描磁共振信号经傅里叶变换，得到的可表征身体部位轮廓的频域特征曲线上若干个数据点，若干个数据点可特异性的表征对应的频域特征曲线。

在又一实施例中身体部位的特征值可以是预扫描磁共振信号中的数据点，如可以是磁共振信号的峰值或有效峰值身体部位的特征值还可以通过如下方式获得：将预扫描磁共振信号进行傅里叶变换，得到身体部位轮廓的频域特征曲线，选取可表征该频域特征曲线的表征参数，如选取频域特征曲线中信号区域的宽度或有效半高宽作为表征参数，还可选取频域特征曲线中信号区域的峰值等。如图5为本发明实施例获得的扫描床移动过程中，信号区域的宽度曲线变化图，扫描体位为头先进、仰卧，横坐标表示扫描床的移动的不同位置A-E，纵坐标表示在相应位置采集到的身体部位轮廓频域特征曲线中信号区域的宽度(以分辨率点数表示)。由于在扫描前输入了受检者的身高、年龄、体重等生理信息，系统可自动匹配合理的头部频域特征曲线中信号区域宽度，当在位置A检测到属于系统匹配的范围，则可认定头部开始进入扫描区域；扫描床继续移动，直至位置B，信号区域宽度仅有微小波动；而当扫描床移动至位置C，信号区域宽度呈现较大的跃迁，则此时可判定A-B属于头部范围，从位置C开始进入躯干扫描部位；当扫描床的位置从C连续变化到D，频域特征曲线中信号区域的宽度都在一定范围内波动，且整个信号区域的宽度都在系统设定的先验躯干信号区域范围内，因此可认为C-D属于躯干扫描范围，在此基础上，将获得身体轮廓的频域特征曲线与系统预先存储的先验身体部位轮廓频域特征曲线配准，可精确定位腹部、盆腔或者胸部等多个器官。在D处信号区域的宽度仍然接近先验躯干信号宽度范围，但是此时身体部位轮廓频域特征曲线中具有两个信号区域，且两个信号区域的宽度仅有微小差别，进一步地，从D-E信号区域的宽度持续下降，因此，根据信号区域的变化趋势以及先验知识，并结合信号区域的数量可精确定位腿部扫描区域的范围，在确定扫描区域的身体部位的基础上，结合一定的身体模型可获得处于扫描区域的身体部位质量。

在又一实施例中，待确定SAR值为全身SAR，身体质量包含整个受检者身体，可通过设置在扫描床中的体重测量系统获得，具体可通过压力测量系统或者在预扫描前通过质量称重系统获取。

需要说明的是，对于同一个受检者，每个身体部位的射频吸收功率都具有相对应的比重r，且比重r与选用的预扫描序列的频率直接相关。在本发明实施例中，当扫描区域只包含人体头部时，获得的比重r为0.1；当扫描部位为胸部时，获得的比重r为0.26；当扫描部位为腹部时，获得的比重r为0.5；当扫描部位为脚踝时，获得的比重r为0.12。不同身体部位具有特定的比重r，通常来说负载越大，人体部位对应的负载吸收功率所占比重就越大，该特定的比重r可用于获得成像扫描时扫描区域中的身体部位射频吸收功率。比重r具体可通过如下过程获得：

(1)利用预扫描序列激发处于扫描区域的身体部位，分别测量预扫描序列对应的射频线圈的前向射频功率P_f和后向射频功率P_r，并根据前向射频功率P_f和后向射频功率P_r计算有载损耗参数D。前向射频功率可认为包括三个部分：对应反向射频功率的部分、对应人体吸收功率的部分以及对应线圈功率损耗的部分。对于特定的负载，由于磁共振系统的线性特性，上述三部分在前向射频功率中的占比是固定的，不随发射电压变化。因此，通过估算对应人体吸收功率的部分在前向射频功率中的占比，可精确获取人体吸收功率。具体地，在预扫描前，测量空载情况下的前向射频功率和后向射频功率，两者之差即为线圈损耗。在有载情况下，射频功率放大器根据扫描序列的SAR(通常由序列控制器控制)控制射频线圈执行选定的扫描序列以发射射频功率，该射频发射功率绝大部分发送到负载，而仅有很小的一部分被射频链路信号采集单元接收，射频链路信号采集单元可测量预扫描序列对应的前向射频功率P_f和后向射频功率P_r，并根据前向射频功率P_f和后向射频功率P_r计算有载损耗参数D＝(P_f-P_r)/P_f，其含义为人体吸收功率和线圈损耗功率在前向射频功率P_f中所占的比例。本发明中，前向射频功率P_f和后向射频功率P_r通过设置在射频功率放大器与射频线圈之间的定向耦合器测量，定向耦合器由二路耦合传输线构成，传输线的配置使得能量在一个方向通过主端口时，可将少部分能量耦合至辅助端口(射频链路信号采集端)，而相反方向则不能耦合至辅助端口，且定向耦合器满足主传输线线上的耦合损失非常小，通常耦合度设置在50dB以上。

(2)根据所述有载损耗参数D和先验空载损耗参数D₀，确定身体部位的射频吸收功率占前向射频功率的比重r。射频线圈损耗呈线性分布，且有载损耗参数D、先验空载损耗参数D₀和身体部位的射频吸收功率占前向射频功率的比重r满足关系式：r＝(D-D₀)/(1-D₀)。

在空载情况下，前向射频功率P'_f在数值上等于后向射频功率P'_r和线圈损耗功率之和，则先验空载损耗参数D₀＝(P'_f-P'_r)/P'_f。先验空载损耗参数通常在磁共振系统装机时场地校准SAS时获取，上述校准过程也可以使用任意发射电压。根据上述表述，有载状态下的反向射频功率在前向射频功率中所占的比例为1-D，空载状态下的反向射频功率在前向射频功率中所占的比例为1-D₀。由于负载吸收功率的缘故，有载状态下反向射频功率在前向射频功率中所占的比例通常会下降，即1-D<1-D₀。相对于空载状态，有载状态下的反向射频功率在前向发射射频功率中所占的比例下降的系数K_r＝(1-D)/(1-D₀)。类似地，由于负载的作用，相较于空载，有载时的线圈损耗功率在前向发射射频功率中的占比也存在一定的下降系数K_CPL，且负载与K_CPL或K_r呈正相关关系，即：当负载越大时，K_CPL或K_r变化越明显，反射功率或线圈损耗功率在前向射频功率中的占比变化越大；负载较小时，K_CPL或K_r变化越不明显，反射功率或线圈损耗功率在前向射频功率中的占比变化越小。因此，相对于空载状态，有载状态下的线圈损耗功率在前向发射射频功率中所占的比例下降的系数K_CPL＝(1-D)/(1-D₀)。进一步地，可得与扫描区域对应的射频线圈由先验空载损耗参数D₀下降至有载状态时的K_CPL×D₀。又有载损耗参数D为人体吸收功率与线圈损耗功率在前向射频功率中的占比之和，所以有载状态下的人体吸收功率在前向射频发射功率中的占比可表示为：r＝D-D₀(1-D)/(1-D₀)，即r＝(D-D₀)/(1-D₀),0＜r＜1。

按照上述操作流程，在实际磁共振成像系统中，设置不同大小的负载情况(对于同一人体负载，可通过移动扫描床来实现不同的负载大小)，分别计算出人体吸收功率在前向射频功率中的占比。在一个实施例中，受检者扫描体位为头先进且仰卧，移动扫描床从而实现受检者不同身体部位处于扫描区域，采用本发明方法可获得如图所示的身体部位的射频吸收功率占比随扫描床移动位置的变化情况。作为对比，本实施例还采用现有技术的方法计算人体吸收功率的占比，具体为：采集空载状态下的前向射频功率和后向射频功率，根据两者之差得到射频线圈损耗，同时建立射频线圈与射频线圈损耗的对应关系；采集有载状态下的前向射频功率和后向射频功率，根据两者之差得到功率损耗，该功率损耗为射频线圈损耗与人体吸收功率损耗之和；根据已有的射频线圈与射频线圈损耗的对应关系得到有载状态下的射频线圈损耗，由此可计算得到人体吸收功率，并得到有载状态下人体吸收功率在前向射频功率中的占比。

如图6为以受检者作为负载时身体部位射频吸收功率随扫描床位置的变化曲线结果示意图，其中曲线①为采用现有技术获得，曲线②为采用本发明方法获得。从图可看出，对于曲线①或曲线②，由于扫描床处于不同位置时，扫描区域中的身体部位大小不同，扫描床各位置对应的负载(受检者身体部位)吸收功率在前向射频功率中的占比也不相同：扫描床处于位置1时，仅有受检者头部处于扫描区域此时的负载最小，负载吸收功率在前向射频功率中的占比也最小，且两方法获得的负载吸收功率占比几乎无差别，即：负载较小的情况下，所用的射频线圈较少，线圈之间耦合不太明显，射频线圈功率损耗受负载的影响较小；当扫描床从位置1变化到位置3时，处于扫描区域的负载逐渐变大，扫描区域吸收的射频增多，负载吸收功率在前向射频功率中的占比也逐渐增大；当从位置3开始继续移动扫描床的位置，采用现有技术和采用本发明方法获得的负载吸收功率占比在扫描床处于相同位置时的计算结果逐渐增大，射频线圈之间耦合增大，射频线圈功率损耗受负载大小的影响较明显；当扫描床处于位置7时，处于扫描区域的人体负载达到最大，采用现有技术计算得到的负载吸收功率占比仅为0.42，而采用本发明方法计算得到的负载吸收功率占比为0.5，更接近实际值，此时负载对于线圈损耗的影响最大；当扫描床从位置7逐渐移动到位置17，受检者逐渐移出扫描腔，处于扫描区域的身体部位质量也逐渐减小，进而负载对于线圈损耗的影响逐渐减小，两方法计算得到的负载吸收功率占比逐渐区域吻合。因此，本发明方法对于较大的负载，计算得到的负载吸收功率更准确，可有效减小系统硬件或者线圈耦合的影响。

在另一实施例中选择水膜为负载，分别采用现有技术和本发明方法获得扫描床处于不同位置时，负载吸收功率的占比。如图7为以水膜作为负载时射频吸收功率随扫描床位置的变化曲线结果示意图，其中曲线③为采用现有技术获得，曲线④为采用本发明方法获得。从图可看出，对于曲线③或曲线④，由于扫描床处于不同位置时，水膜负载处于扫描区域中大小的不同，扫描床各位置对应的水膜吸收功率在前向射频功率中的占比也不相同：扫描床从位置1逐渐移动到位置3时，处于扫描区域的负载较小，所激发的射频线圈数量较小，射频线圈之间耦合不明显，负载吸收功率在前向射频功率中的占比也最小，且两方法获得的负载吸收功率占比几乎无差别，即：负载较小的情况下，所用的射频线圈较少，线圈之间耦合不太明显，射频线圈功率损耗受负载的影响较小；当扫描床从位置3逐渐变化到位置6，处于扫描区域的负载逐渐增大，所激发的射频线圈数量逐渐增多，射频线圈之间耦合越来越明显，负载吸收功率在前向射频功率中的占比也逐渐增大，采用现有技术获得的负载吸收功率误差逐渐增大；当从位置6逐渐变化到位置12，处于扫描区域的负载逐渐减小，所激发的射频线圈数量逐渐减小，射频线圈之间耦合作用减弱，负载吸收功率在前向射频功率中的占比也逐渐减小，但本发明方法与现有技术相比仍然具有较高的准确性。

因此，从对比曲线来看，不论是人体负载还是水模负载，采用该方案所获得的负载吸收功率占比相对于现有技术方案的结果更接近真实值。采用本发明方法获得的负载吸收占比更合理地反映实际的负载吸收射频功率的大小。

S201、在t₁时刻采用成像序列激发处于扫描区域的身体部位，获取t₁至t_x时刻成像序列所对应的前向射频功率，t_x>t₁，x为下标且x>1。需要说明的是，为保证比重r的一致性，预扫描序列的频率宽带应包含成像序列的频率范围。

S301、根据比重r和t₁至t_x时刻成像序列所对应的前向射频功率，计算得到t₁至t_x时刻身体部位的吸收功率，t₁<t_x≤t_n，其中t_n表示所述身体部位对应的预扫描序列完成时刻，n为下标且n≥x，身体部位的吸收功率为比重r与前向射频功率的乘积。

S401、根据t₁至t_x时刻成像序列所对应的身体部位射频吸收功率和身体部位质量确定SAR值，SAR值具体为身体部位射频吸收功率与身体部位质量的比值。

通过上述方法确定选定扫描序列对应的SAR基础上，进一步地还包括判断计算得到的SAR是否设定范围，如果选定序列对应的SAR值在设定范围内，则继续激发成像序列，并由射频接收线圈采集信号，最终获得的磁共振信号在成像控制系统中重建磁共振成像；如果选定序列对应的SAR值超过设定范围，则通过成像控制系统调节扫描序列的参数，并由脉冲序列发生器生成调节后的扫描序列，直至扫描序列对应的SAR值处于设定范围内。本发明设计方案不论是人体负载还是水模负载，获得的负载吸收功率占比随扫描床的位置变化趋势一致，可用于不同大小的负载，且更加接近真实值，相比与现有技术测量精度更高，灵敏度也更高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种磁共振成像的SAR值确定方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的磁共振成像的SAR值确定方法，其特征在于，所述比重r通过如下方式获得：

3.根据权利要求2所述的磁共振成像的SAR值确定方法，其特征在于，所述射频线圈损耗呈线性分布，且所述有载损耗参数D、先验空载损耗参数D₀和所述比重r满足关系式：r＝(D-D₀)/(1-D₀),0＜r＜1。

4.根据权利要求1所述的磁共振成像的SAR值确定方法，其特征在于，所述SAR值为部分身体SAR，且所述身体部位的质量通过如下过程实现：

5.根据权利要求4所述的磁共振成像的SAR值确定方法，其特征在于，根据所述身体部位轮廓频域特征曲线中信号区域的分布识别处于扫描区域的身体部位的具体过程为：

6.根据权利要求1所述的磁共振成像的SAR值确定方法，其特征在于，所述SAR值为全身SAR，所述全身SAR通过所述身体部位的吸收功率和所述受检者总体重确定。

7.一种磁共振成像装置，包括：

扫描床，用于支撑受检者，将受检者移动到扫描区域；

8.根据权利要求6所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述比重r获取模块包括：

9.根据权利要求8所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述定向耦合器为双定向耦合器，且所述双定向耦合器的耦合度至少为50dB。

10.根据权利要求7所述的磁共振成像装置，其特征在于，还包括射频监控模块，所述射频监控模块用于监测所述SAR值是否超过设定范围，如果所述SAR值在设定范围内，则继续执行成像序列；如果所述SAR值超过设定范围，则调节所述扫描序列，直至所述SAR值处于设定范围内。