CN108303661B - 磁共振发射信号的校正 - Google Patents

磁共振发射信号的校正 Download PDF

Info

Publication number
CN108303661B
CN108303661B CN201810021511.XA CN201810021511A CN108303661B CN 108303661 B CN108303661 B CN 108303661B CN 201810021511 A CN201810021511 A CN 201810021511A CN 108303661 B CN108303661 B CN 108303661B
Authority
CN
China
Prior art keywords
transfer function
frequency
magnetic resonance
transmission
transmit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810021511.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108303661A (zh
Inventor
J.尼斯特勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Healthcare GmbH
Original Assignee
Siemens Healthcare GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Healthcare GmbH filed Critical Siemens Healthcare GmbH
Publication of CN108303661A publication Critical patent/CN108303661A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108303661B publication Critical patent/CN108303661B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/565Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities
    • G01R33/5659Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities caused by a distortion of the RF magnetic field, e.g. spatial inhomogeneities of the RF magnetic field
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/36Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/385Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using gradient magnetic field coils
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/5608Data processing and visualization specially adapted for MR, e.g. for feature analysis and pattern recognition on the basis of measured MR data, segmentation of measured MR data, edge contour detection on the basis of measured MR data, for enhancing measured MR data in terms of signal-to-noise ratio by means of noise filtering or apodization, for enhancing measured MR data in terms of resolution by means for deblurring, windowing, zero filling, or generation of gray-scaled images, colour-coded images or images displaying vectors instead of pixels
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/58Calibration of imaging systems, e.g. using test probes, Phantoms; Calibration objects or fiducial markers such as active or passive RF coils surrounding an MR active material
    • G01R33/583Calibration of signal excitation or detection systems, e.g. for optimal RF excitation power or frequency
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/445MR involving a non-standard magnetic field B0, e.g. of low magnitude as in the earth's magnetic field or in nanoTesla spectroscopy, comprising a polarizing magnetic field for pre-polarisation, B0 with a temporal variation of its magnitude or direction such as field cycling of B0 or rotation of the direction of B0, or spatially inhomogeneous B0 like in fringe-field MR or in stray-field imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/483NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
    • G01R33/4833NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy using spatially selective excitation of the volume of interest, e.g. selecting non-orthogonal or inclined slices
    • G01R33/4835NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy using spatially selective excitation of the volume of interest, e.g. selecting non-orthogonal or inclined slices of multiple slices

Abstract

本发明涉及磁共振发射信号的校正。本发明涉及一种用于确定磁共振设备的发射系统的传输函数的方法、用于校正磁共振设备的发射信号的方法、相应的磁共振设备和用于执行该方法的计算机程序产品。该方法包括根据磁共振设备的发射系统的发射特性确定传输函数,其中,传输函数与频率有关。可以根据传输函数校正发射信号。发射系统可以根据校正后的发射信号发射激励脉冲。

Description

磁共振发射信号的校正
技术领域
本发明涉及一种用于确定磁共振设备的发射系统的传输函数的方法、用于校正磁共振设备的发射信号的方法、相应的磁共振设备和用于执行该方法的计算机程序产品。
背景技术
磁共振断层成像(MRT;英文Magnetic Resonance Imaging,MRI)是基于磁共振(MR)物理现象的用于生成患者身体内部的图像的公知的检查技术。为此,磁共振设备通常包括发射系统,利用发射系统可以产生在磁共振测量期间入射到患者内的、通常也称为高频脉冲的高频(HF,英文RF)电磁激励脉冲。文献US 20140347054A1,US 8901929B2和DE 102012 210 280B4示例性地示出了发射系统的不同的实施方式。高频入射产生具有发射频率的交变磁场,也称为B1场。入射的激励脉冲能够使核自旋偏转,以获得希望的用于相应的检查的翻转角分布。偏转的核自旋又发出MR信号,其由磁共振设备测量。
发射系统通常包括至少一个高频天线,其也可以称为高频发射天线。高频发射天线例如由至少一个高频放大器驱动。在此,至少一个高频放大器借助高频发射电压将发射信号传输到高频发射天线。在此,发射信号具有例如具有特定发射频率的正弦形状,其由包络线、例如矩形或高斯曲线限定。
用于高频脉冲的高频发射电压的缩放通常涉及事先通过对各个患者进行测量获得的基准电压。在这种测量中,通过发射信号产生高频脉冲,发射信号的发射频率是发射系统的中心频率。在进行缩放之后记录成像测量数据时,出现如下问题:当通过以不同于中心频率的发射频率产生的高频脉冲进行激励时,图像质量往往不够好。
发明内容
本发明的技术问题可以理解为给出一种方法,该方法改善通过不以中心频率产生的高频脉冲进行激励时的图像质量。
上述技术问题通过本发明的特征来解决。在说明书中给出有利的扩展。
提出了一种用于确定磁共振设备的发射系统的传输函数的方法。在此,根据磁共振设备的发射系统的发射特性确定传输函数,其中,传输函数与频率有关。可以根据传输函数对发射信号进行校正。发射系统可以根据校正后的发射信号发出激励脉冲。
可以通过传输函数对特别是B1场的与频率有关的偏差进行校正。由此尤其可以实现,即使对于不以中心频率产生的高频脉冲,对可能的基准电压的参考也是正确的,从而在这种情况下也激励期望的翻转角。由此,图像质量、特别是图像均匀性可以得到显著改善。所确定的传输函数例如可以存储在存储单元中。
优选地,发射系统包括至少一个高频发射天线,特别是身体线圈(英文bodycoil)。有时也称为全身线圈的身体线圈通常固定地集成在磁共振设备中。
发射系统的发射特性尤其由发射系统的结构特征、例如大小和/或形状和/或结构确定,即,通常发射系统的硬件设计确定发射系统的发射特性。通常至少一个高频发射天线的特征决定发射系统的发射特性,但是发射链中的其它组件也可能影响发射特性。发射系统的发射特性,特别是至少一个高频发射天线的发射特性,例如通过发射系统的带宽和/或频率响应来描述。至少一个高频发射天线的带宽特别是与其通常也称为品质因子或Q因子的品质有关。通常,品质可以由发射系统的共振频率与发射系统的带宽的比来确定。
优选地,传输函数H(f)反映施加到至少一个高频发射天线上的高频发射电压Utra(f)到所产生的B1场B1(f)的传输:H(f)∝B1(f)/Utra(f)。频率f通常也被描述为角频率ω=2πf。在确定传输函数时,确定H(f)的绝对值通常并不重要,但H(f)关于频率f的相对变化是决定性的。特别地,感兴趣的是所产生的B1场B1(f)在f变化时以什么因子改变。其使得能够作为B1(f1)/B1(f2)例如针对两个值f1和f2计算因子。
为了确定传输函数H(f),可以想到多种方法。特别地,根据吸收功率来确定传输函数。
在此,特别是根据经验通过至少一个高频发射天线的输入反射因子来确定例如所产生的B1场的频率相关性。如果知道输入反射因子R(f),则可以通过H(f)∝(1-|R(f)|2)1/2近似H(f)。在此,1-|R(f)|2描述吸收功率。因此,吸收功率、由此传输函数H(f)可以根据输入反射因子R(f)来确定。
输入反射因子R(f)可以由返回电压、特别是反射电压与先行电压的比来计算。两个电压例如可以借助定向耦合器来测量。
本方法的另一种实施方式设置为,根据高频发射天线中的电流来确定传输函数。该实施方式基于如下知识:所产生的B1场与高频发射天线中的电流I(f)成比例,即B1(f)∝I(f)。通过测量电流、更确切地说:电流强度,由此也可以确定传输函数H(f)∝I(f)/Utra(f)。
传输函数、尤其是高频发射天线中的电流优选地借助至少一个拾取探针(Pickup-Sonde)来确定。至少一个拾取探针在此优选地布置在高频发射天线附近,例如,在高频发射天线作为鸟笼型线圈(英文birdcage coil)实施的情况下布置在鸟笼型线圈的端环上。
在至少一个拾取探针中感生的电压Upu(f)在此与高频发射天线中、例如鸟笼型线圈的端环中的电流I(f)成比例,由此也与所产生的B1场B1(f)成比例,即,Upu(f)∝B1(f)。然后,由此又可以确定传输函数H(f)∝Upu(f)/Utra(f)。
另一种实施方式设置为,传输函数、特别是高频发射天线中的电流借助用于高频发射天线的供电单元中的先行电压和/或反射电压来确定。供电单元例如可以包括将高频发射天线与至少一个高频放大器连接的至少一个电导线。特别地,可以从对先行电压和反射电压的复数相加的测量获得值Upu,coupling(f),该值又与高频发射天线中的电流I(f)成比例,由此也与所产生的B1场B1(f)成比例,即,Upu,coupling(f)∝B1(f)。然后,特别地由以下关系得到传输函数:H(f)∝Upu,coupling(f)/Utra(f)。
根据另一种实施方式,通过施加的磁场的变化来确定传输函数。在此,施加的磁场通常是如下磁场,通过激励脉冲偏转的核自旋围绕该磁场进动。施加的磁场B0通常与拉莫尔频率fL、即核自旋进动的频率成比例,即,fL=γB0,其中,γ是旋磁比。因此,频率fL也可以通过施加的磁场B0来改变。由此可以通过施加的磁场的变化来确定与频率有关的传输函数H(f)。
在此,施加的磁场B0特别是由主磁体产生,主磁体例如包括至少一个主磁体线圈、特别是超导主磁体线圈,并且可以特别是通过主磁体本身和/或通过至少一个另外的磁体来改变。由主磁体本身产生的磁场B0,m的变化例如通过改变通过至少一个主磁体线圈的电流来实现。
施加的磁场B0的变化通过至少一个另外的磁体来实现,例如,通过由至少一个另外的磁体产生另一个磁场B0,off,将该另一个磁场B0,off与主磁体的磁场、即主磁场B0,m叠加,即B0=B0,m+B0,off。该至少一个另外的磁体特别地可以包括至少一个梯度线圈。因此,该另一个磁场B0,off也可以称为梯度偏移。该另一个磁场B0,off通过至少一个梯度线圈的变化例如可以通过改变流过至少一个梯度线圈的电流来实现。
在此,优选地在不同的施加的磁场下设置高频发射电压Utra(f),使得磁共振信号的幅值基本保持恒定。在此,高频发射电压Utra(f)优选地是施加到高频发射天线上的电压。磁共振信号可以由也可以与高频发射天线相同的接收天线采集并由分析单元分析。然后,可以根据针对不同的施加的磁场B0设置的高频发射电压Utra(f=fL),根据H(f)∝1/Utra(f)来确定传输函数。
分析其幅值以确定传输函数的磁共振信号优选地基本上仅来自一个平面。该平面有利地位于磁共振设备的对称中心,因为图像场的中心点通常也位于此处。特别地,所述平面垂直于磁共振设备的纵轴地定向。纵轴通常称为z轴。在这种情况下,对称中心的位置被定义在z=0处,从而这里该条件也适用于所述平面。纵轴通常是描述磁共振设备的患者容纳区域的形状的圆柱体的中心轴。
也可以想到磁共振信号源自不同的平面。为此,例如通过至少一个梯度线圈施加例如空间变化的梯度磁场B0,gra,通常也仅简称为梯度场。由此例如平行于z轴地形成空间变化的、特别是线性增长或下降的施加的磁场B0(z)=B0,m(z)+B0,gra(z)。因此,不同的拉莫尔频率fL(z)=γB0(z)也平行于轴z地起作用。然而,在此,与之前描述的磁共振信号仅源自一个平面的方法变形方案相比,不能排除施加的磁场B0(z)的空间场分布扭曲结果。
进一步提出,传输函数借助仿真、特别是数值仿真,例如借助计算机来确定。
因此可以想到,传输函数根据吸收功率,和/或根据输入反射因子,和/或根据高频发射天线中的电流,和/或借助至少一个拾取探针,和/或根据用于高频发射天线的供电单元中的先行电压和/或反射电压,和/或通过施加的磁场的变化,和/或借助仿真来确定。
提出了例如在调整(英文tune-up)磁共振设备的过程中仅确定一次传输函数。当各个患者对频率响应的预期影响相当低时,这是特别有利的。
也可以想到,特别是在对患者的每一次磁共振检查之前多次确定传输函数。由此可以满足特别高的精度要求。
此外,提出了一种用于校正磁共振设备的发射信号的方法。在此,提供根据之前描述的方法中的一种确定的传输函数。另外,根据传输函数来校正发射信号。
发射系统可以根据校正后的发射信号发射激励脉冲。在此,有利地校正发射信号,使得通过发射的激励脉冲实现均匀的翻转角激励。
例如可以通过特别是可以具有一个或多个处理器的校正单元来进行发射信号的校正。传输函数例如可以从存储传输函数的存储单元提供。
本方法的一个实施方式设置为,将传输函数归一化,并且借助归一化的传输函数校正激励脉冲。
例如,求得传输函数的逆G(f)=(H(f))-1并且对其进行缩放,使得其最大值等于1,即MAX(G(f))==1。然后,可以将该函数用于发射信号Utra(f)的校正、特别是预失真(Vorverzerrung):U(f)=G(f)*Utra(f)。在此,U(f)是校正后的发射信号,并且Utra(f)是频域中的实际期望的发射信号。
本发明的另一种实施方式设置为,对传输函数进行变换,并且根据变换后的传输函数校正激励脉冲。
例如将传输函数变换到时域中。为了在时域t中使用,例如求得G(f)的逆傅里叶变换后的g(t)。然后,优选地通过卷积U(t)=g(t)**Utra(t)校正发射信号。期望的发射信号Utra(t)的时间曲线通常是已知的,因此可以特别容易地实现与逆传输函数的卷积。
本方法的一种实施方式设置为,施加的磁场小于1T(T=Tesla)。施加的磁场在此通常是如下磁场:在磁共振测量期间通过激励脉冲偏转的核自旋围绕该磁场进动。该磁场可能由叠加的主磁场和梯度磁场组成。特别地,磁共振设备具有小于1T的主磁场。
此方面基于如下知识,即对于小的施加的磁场,发射系统的带宽窄。由于带宽窄,发射频率与发射系统的中心频率不一致的发射信号被特别强地扭曲。因此,在这种情况下,所提出的根据传输函数对发射信号的校正是特别有利的。
优选地,发射系统具有至少一个超导的、特别是冷却的高频发射天线。这种高频发射天线通常具有很窄的带宽,因此即使在这里、特别是即使在施加的磁场大于1T时,根据传输函数对发射信号的校正也特别有利地起作用。
在一个优选的实施方式中,利用发射系统同时激励多个层,特别是彼此间隔开的层。在此,这些层特别是平行于磁场梯度、例如平行于磁共振设备的纵轴地间隔开。
在同时激励多个层时,通常产生具有不同的发射频率的高频脉冲或具有包括与中心频率间隔开的分量的频谱的高频脉冲。通常需要不同的发射频率,以在通常给出不同的施加的磁场的期望的层中产生用于有效地激励核自旋的共振条件。
通过根据传输函数校正发射信号,可以实现在多个层中以相同的翻转角激励核自旋。多个层的同时激励经常也在SMS-技术(SMS=Simultaneous MultiSlice)中使用。
本方法的另一种实施方式设置为,发射系统激励图像场(英文,Field of View,FoV),该图像场在第一方向上具有延伸。在此,在第一方向上、例如平行于磁共振设备的纵轴地施加梯度磁场。在此,第一方向上的图像场的延伸和梯度磁场在第一方向上的幅值的乘积大于1mT,优选地大于2mT,特别优选地大于5mT。
在大的图像场中,大的层偏移是可能的,其在梯度磁场的幅值大的情况下导致大的频率偏移,由此导致与发射系统的中心频率的大的距离。通过所提出的根据传输函数对发射信号的校正,可以考虑这一点。
此外,提出了一种磁共振设备,其被构造为执行用于确定磁共振设备的发射系统的传输函数和/或用于校正磁共振设备的发射信号的方法。
根据本发明的磁共振设备的优点基本上对应于上文中详细描述的用于确定磁共振设备的发射系统的传输函数的方法和/或用于校正磁共振设备的发射信号的方法的优点。在此提及的特征、优点或者替换实施方式同样也可以转用于磁共振设备,反之亦然。
换言之,设备也可以以结合方法描述或要求保护的特征来扩展。在此,方法的相应的功能特征通过相应的设备模块、特别是通过硬件模块来构造。
为了对发射信号进行校正,磁共振设备特别地可以包括例如具有一个或多个处理器的校正单元。优选地,磁共振设备包括存储单元,在存储单元中可以存储传输函数,和/或可以从存储单元将传输函数传输到校正单元。
优选地,磁共振设备具有用于确定传输函数的单元,例如一个或多个拾取探针。
此外,提出了一种计算机程序产品,其包括程序并且能够直接加载到校正单元的可编程计算单元的存储器中,并且具有程序部件、例如程序库和辅助功能,用于当在校正单元中执行计算机程序产品时,用于执行用于确定磁共振设备的发射系统的传输函数的方法和/或用于校正磁共振设备的发射信号的方法。在此,计算机程序产品可以包括具有还必须进行编译和绑定或者仅必须进行解释的源代码的软件,或者可以包括仅需要加载到校正单元中执行的可执行的软件代码。通过计算机程序产品,用于确定磁共振设备的发射系统的传输函数的方法和/或用于校正磁共振设备的发射信号的方法可以快速、可相同地重复并且鲁棒地执行。计算机程序产品被配置为,使得其可以借助校正单元来执行根据本发明的方法步骤。在此,校正单元必须相应地具有诸如相应的工作存储器和/或相应的逻辑单元的先决条件,使得能够有效地执行各个方法步骤。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节由下面描述的实施例以及结合附图给出。在所有附图中对彼此对应的部分设置相同的附图标记。
图1以示意图示出了磁共振设备,
图2示出了用于确定磁共振设备的发射系统的传输函数的方法和/或用于校正磁共振设备的发射信号的方法的框图,
图3示出了高频发射链的示例性结构,
图4示出了具有在不同的施加的磁场下的高频发射天线的示例性的与频率有关的阻抗曲线的曲线图。
具体实施方式
图1示意性地示出了磁共振设备10。磁共振设备10包括磁体单元11,其具有主磁体12、例如超导主磁体,用于产生强的、特别是在时间上恒定的主磁场。此外,磁共振设备10包括用于容纳患者15的患者容纳区域14。在本实施例中,患者容纳区域14被构造为圆柱形的,并且由磁体单元11沿圆周方向圆柱形地包围。然而,原则上,在任何时候都可以设想患者容纳区域14的不同的设计。
可以借助磁共振设备10的患者安置装置16将患者15移入患者容纳区域14中。为此,患者安置装置16具有设计为在患者容纳区域14内可移动的患者卧榻17。
磁体单元11还包括至少一个、通常是三个梯度线圈18,用于生成用于在成像期间进行位置编码的梯度磁场。梯度磁场和主磁场叠加为施加的磁场B0。至少一个梯度线圈18借助磁共振设备10的梯度控制单元19控制。
此外,磁体单元11包括高频发射天线20,在本实施例中,高频发射天线被构造为固定地集成在磁共振设备10中的身体线圈。高频发射天线20被设计用于激励在施加的磁场B0中产生的核自旋。
通过磁共振设备10的高频天线控制单元21将发射信号传输到高频发射天线20,由高频天线控制单元21来控制高频发射天线20。高频发射天线20借助发射信号产生高频脉冲,高频脉冲入射到基本上由磁共振设备10的患者容纳区域14形成的检查空间中。入射的高频脉冲在患者容纳区域14中引起也可以称为B1场的交变磁场。
因此,高频发射天线20和/或高频天线控制单元21是磁共振设备10的发射系统的一部分,其具有与高频脉冲的频率有关的发射特性。通常,高频发射天线20还被构造用于接收磁共振信号。
为了控制主磁体12、梯度控制单元19并且为了控制高频天线控制单元21,磁共振设备10具有系统控制单元22。系统控制单元22对磁共振设备10进行中央控制,例如执行预定的成像脉冲序列。系统控制单元22包括校正单元26和存储单元27。借助校正单元26,可以根据发射系统的发射特性确定与频率有关的传输函数,其任选地可以存储在存储单元27中,和/或可以根据传输函数校正发射信号。为此,可以在校正单元中执行相应的计算机程序产品。
此外,系统控制单元22包括未详细示出的用于分析在磁共振检查期间采集的医学图像数据的分析单元。此外,磁共振设备10包括与系统控制单元22连接的用户接口23。控制信息、例如成像参数以及重建的磁共振图像可以显示在医疗操作人员的用户接口23的显示单元24上,例如显示在至少一个监视器上。此外,用户接口23具有输入单元25,借助输入单元,医疗操作人员可以在测量过程期间输入信息和/或参数。
图2示出了用于确定磁共振设备的发射系统的传输函数的方法和/或用于校正磁共振设备的发射信号的方法的框图。在步骤100中,根据磁共振设备10的发射系统的发射特性确定与频率有关的传输函数。
在可选步骤110中,提供所确定的传输函数并且用于校正发射信号。在另外的可选步骤120中,发射系统根据校正后的发射信号发出激励脉冲。
传输函数H(f)反映了高频发射电压Utra(f)到产生的B1场B1(f)的传输:H(f)∝B1(f)/Utra(f)。
为了在步骤100中特别是针对发射系统的中心频率附近的频率确定该传输函数,可以想到多种方法。例如,理论上可以借助仿真来确定传输函数。
但是也可以根据经验来确定传输函数H(f)。在此,例如,产生的B1场的频率相关性通过吸收功率的开方(Wurzel)来确定,吸收功率的开方可以借助高频发射天线20的输入反射因子R(f)根据H(f)∝(1-|R(f)|2)1/2来给出。
此外,传输函数H(f)可以通过高频发射天线20中的电流来确定。在此,利用这一点,即产生的B1场在关注的频率范围内与高频发射天线20中的电流成比例。因此,通过测量电流也可以确定H(f)。
借助图3来说明电流测量的两种变体。电流测量一方面可以通过拾取探针30进行,拾取探针放置在这里构造为鸟笼型线圈的高频发射天线20附近。在此,拾取探针30布置在鸟笼型线圈20的端环35附近。在拾取探针30中感应出的电压Upu与端环35中的电流成比例,由此也与产生的B1场成比例:H(f)∝Upu(f)/Utra(f)。
替代地或附加地,为了利用拾取探针30进行测量,也可以由将高频发射天线20与高频功率放大器32连接的电导线L1和L2中的先行电压UF,1、UF,2和反射电压UR,1、UR,2的复数相加的测量值,得到值Upu,coupling(f),该值也又与高频发射天线20中的电流成比例,由此与产生的B1场成比例:Upu,coupling(f)∝B1(f)。
此外,图3示出了高频发射链的其它可能的部件,例如90°混合耦合器31、终端电阻34以及高频发射链的其它元件33。
另一种方法基于借助磁共振信号的记录对B1场的测量。在此,改变磁共振设备10的运行频率,以确定传输函数的频率相关性。磁共振设备10的运行频率可以通过施加的磁场B0的变化来改变。施加的磁场B0可以通过改变主磁场和/或梯度磁场来改变。为了确定传输函数H(f),针对施加的磁场B0的不同的强度确定高频发射电压Utra(f),在高频发射电压下磁共振信号的幅值基本保持恒定。由此得到:H(f)∝1/Utra(f)。在此,优选对仅来自一个平面、例如特别是在图1中示出的平面z=0的磁共振信号进行分析。在此,z轴是磁共振设备的纵轴,其在此位于磁共振设备10的圆柱形的患者容纳区域14的中心处。
此外,可以想到在不同的平面中进行B1场的测量,其中,不同的平面对应于不同的频率。然而,在此,空间场分布也附加地进入结果。
传输函数H(f)可以在频域中应用或者可以特别有利地在时域中应用。在这两种情况下,优选首先求得传输函数的逆G(f)=(H(f))-1并且对其进行缩放,使得MAX(G(f))==1。然后,该函数用于校正发射信号,由此获得平滑的频率响应:U(f)=G(f)*Utra(f)。在此,U(f)是校正后的发射信号,并且Utra(f)是在频域中实际期望的发射信号。
对于时域中的使用,优选首先求得G(f)的逆傅里叶变换g(t)。然后,优选地通过卷积U(t)=g(t)**Utra(t)校正发射信号。通常,期望的发射信号Utra(t)的时间曲线是已知的,因此能够特别简单地实现与逆传输函数的卷积。
如果对校正有特别高的精度要求,则有利地为每个患者确定传输函数。在精度要求不太高的情况下和/或在患者对频率响应的影响小的情况下,在磁共振设备的装置中采集传输函数可能就足够了。
优选地在小于1T的施加的磁场B0下应用步骤110中的校正。在该条件下,可以特别有效地使用该方法,因为高频发射天线20的带宽在相同的品质下更窄。参照图4更详细地解释这种关系。在那里示例性地示出了品质为200的高频发射天线20的输入阻抗。在水平轴上以kHz为单位绘制了与中心频率的偏差,同时在竖轴上绘制了归一化到1的输入阻抗。该曲线图包括示出了为0.5T和1.5T的施加的磁场的走向的两个曲线。0.5T的曲线的带宽要窄很多。-3dB的带宽仅为110kHz,也就是说,在55kHz的频率偏移下,产生的B1场相对于最大值已经下降了3dB。
在场强低的情况下,患者15还仅对高频发射天线20施加小的负荷附加地开始起作用,由此高频发射天线的带宽基本保持相同。这在带宽由于患者负荷将显著增大的高场系统中是不同的。
即使在具有超导高频发射天线的系统中,发射信号的校正也是非常有益的,因为超导高频发射天线的带宽经常非常窄。
此外,在同时激励多个层时可以特别有利地使用发射信号的校正。在图1中示例性地示出了两个层S1和S2。这些层在这里位于垂直于磁共振设备10的纵轴z的不同平面中,从而在平行于该纵轴z地施加梯度磁场时,在这些平面中不同的施加的磁场起作用。因此,为了在这些层中激励核自旋,借助发射信号产生的高频脉冲必须包括不同的频率和/或高频脉冲的频谱必须包括具有不同的频率的部分。在不进行校正的情况下,在不同的层S1和S2中进行激励将导致核自旋的不同的翻转角激励。
即使在大的图像场的情况下,发射信号的校正也有利地起作用。图1还示出了平行于磁共振设备10的纵轴z的图像场的延伸FoVz。当在该方向上施加梯度磁场时,在该方向上由此产生的频率偏移的另外的不利影响可以通过发射信号的校正来补偿。例如,在梯度磁场的幅值为20mT/m的情况下层位移为200mm的情况下,产生170kHz的频率偏移。
最后再次指出,上面详细描述的方法以及示出的磁共振设备仅仅是实施例,本领域技术人员可以以不同的方式对其进行修改,而不脱离本发明的范围。此外,不定冠词“一”或“一个”的使用不排除所涉及的特征也可能存在多个。同样,术语“单元”不排除所涉及的组件由多个协作的子组件构成,这些子组件必要时也可以分布在空间上。

Claims (19)

1.一种用于确定磁共振设备的发射系统的传输函数的方法,其中,所述方法包括根据磁共振设备的发射系统的发射特性确定传输函数,
其中,传输函数与频率有关,
其中,传输函数被配置为校正具有与发射系统的中心频率不一致的发射频率的发射信号。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,根据吸收功率来确定传输函数。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,根据输入反射因子来确定传输函数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,根据高频发射天线中的电流来确定传输函数。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,借助至少一个拾取探头来确定传输函数。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,根据用于高频发射天线的供电单元中的先行电压和/或反射电压来确定传输函数。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,通过施加的磁场的变化来确定传输函数。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,调整不同的磁场强度下的高频发射电压,使得磁共振信号的幅值基本保持恒定。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,磁共振信号基本仅源自一个平面。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,借助仿真来确定传输函数。
11.一种用于校正磁共振设备的发射信号的方法,其中,所述方法包括
-提供按照根据权利要求1至10中任一项所述的方法确定的传输函数,
-根据传输函数校正发射信号,所述发射信号具有与发射系统的中心频率不一致的发射频率。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,发射系统根据校正后的发射信号发射激励脉冲。
13.根据权利要求11所述的方法,其中,将传输函数归一化,并且根据归一化的传输函数校正激励脉冲。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法,其中,对传输函数进行变换,并且根据变换后的传输函数校正激励脉冲。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的方法,其中,施加的磁场小于1T。
16.根据权利要求11至13中任一项所述的方法,其中,发射系统包括至少一个超导高频发射天线。
17.根据权利要求11至13中任一项所述的方法,其中,利用发射系统同时激励多个层。
18.根据权利要求11至13中任一项所述的方法,
其中,发射系统激励图像场,
其中,图像场在施加梯度磁场的方向上具有延伸,
其中,所述方向的图像场的延伸和梯度场在所述方向上的幅值的乘积大于2mT。
19.一种磁共振设备,其被构造为用于执行根据权利要求1至18中任一项所述的方法。
CN201810021511.XA 2017-01-12 2018-01-10 磁共振发射信号的校正 Active CN108303661B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017200446.0 2017-01-12
DE102017200446.0A DE102017200446A1 (de) 2017-01-12 2017-01-12 Korrektur eines MR-Sendesignals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108303661A CN108303661A (zh) 2018-07-20
CN108303661B true CN108303661B (zh) 2020-10-20

Family

ID=62636613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810021511.XA Active CN108303661B (zh) 2017-01-12 2018-01-10 磁共振发射信号的校正

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10551466B2 (zh)
CN (1) CN108303661B (zh)
DE (1) DE102017200446A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017220697A1 (de) * 2017-11-20 2019-05-23 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zum Betreiben einer MRT-Anlage und MRT-Anlage
CN110353681B (zh) * 2018-03-26 2023-09-01 西门子医疗有限公司 借助高频信号对b0不均匀性进行校正的方法和设备
EP3614163A1 (en) * 2018-08-21 2020-02-26 Siemens Healthcare GmbH Method of operating an mri apparatus
EP3667352B1 (de) * 2018-12-10 2022-03-30 Siemens Healthcare GmbH Verfahren zum verbessern der bildqualität eines magnetresonanzbildes durch berücksichtigung von frequenzgangdaten
EP3739353B1 (en) * 2019-05-15 2024-02-28 Siemens Healthineers AG Method for controlling a magnetic resonance imaging system and corresponding magnetic resonance imaging system

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5461314A (en) * 1993-10-21 1995-10-24 The Regents Of The University Of California MRI front end apparatus and method of operation
US20090224755A1 (en) * 2004-11-30 2009-09-10 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Means and method for sensing a magnetic stray field in biosensors
JP2009513217A (ja) * 2005-10-27 2009-04-02 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Mriにおける送信器の能動減結合
US7505009B2 (en) * 2006-12-11 2009-03-17 Harris Corporation Polarization-diverse antenna array and associated methods
US8085075B2 (en) * 2007-08-16 2011-12-27 General Electric Comapany Method and system for diagnostic imaging using a digital phase locked loop
US8143896B2 (en) * 2007-10-23 2012-03-27 Abqmr, Inc. Microcoil magnetic resonance detectors
DE102010025919A1 (de) 2010-07-02 2012-01-05 Siemens Aktiengesellschaft Spule; D-Form
US9714994B2 (en) * 2010-11-09 2017-07-25 Hitachi, Ltd. Magnetic resonance imaging apparatus, and method for correcting measurement-space coordinates
CN103635135B (zh) * 2011-06-30 2016-01-13 株式会社日立医疗器械 磁共振成像装置和高频磁场决定方法
EP2756324B1 (en) * 2011-09-16 2021-07-14 The United States of America, as represented by the Secretary, Department of Health and Human Services Mri tractography method for determining transit time for nerve or muscle fibers
DE102012210280B4 (de) 2012-06-19 2015-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Hochfrequenzspulenvorrichtung
US9903928B2 (en) * 2013-02-06 2018-02-27 Regents Of The University Of Minnesota Beam steering with resonance along a trajectory
DE102013209609A1 (de) 2013-05-23 2014-11-27 Siemens Aktiengesellschaft Magnetresonanzanlage mit Ganzkörper-Sendearray
DE102013226170B4 (de) * 2013-12-17 2018-04-05 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur räumlichen Homogenisierung der Feldstärke von Hochfrequenzpulsen einer Sendeantenne eines Magnetresonanztomographiegerätes
MX366786B (es) * 2014-09-05 2019-07-23 Hyperfine Res Inc Metodos y aparato de supresion de ruido.

Also Published As

Publication number Publication date
US10551466B2 (en) 2020-02-04
US20180196114A1 (en) 2018-07-12
CN108303661A (zh) 2018-07-20
DE102017200446A1 (de) 2018-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108303661B (zh) 磁共振发射信号的校正
US8102177B2 (en) Using S-parameter measurements to manage SAR and transmit gain in MRI
KR101617936B1 (ko) Mr 데이터를 획득하고 b1 자기장을 판정하는 방법 및 이에 대응하여 설계된 자기 공명 시스템
JP5184049B2 (ja) 磁気共鳴検査装置及び高周波パルス波形算出方法
US9720066B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and control method thereof
US7863898B2 (en) Method and magnetic resonance system to determine the phase position of a magnetization
WO2016183572A1 (en) Systems and methods for estimating complex b1+ fields of transmit coils of a magnetic resonance imaging (mri) system
US8890527B1 (en) Methods of radio frequency magnetic field mapping
JP2010508054A (ja) 複数の送信コイルを使用したmrirf符号化
US20120153950A1 (en) Rf shimmed mri slice excitation along a curved spoke k-space trajectory
US9651642B2 (en) Magnetic resonance system and method to acquire MR data and to determine a B1 magnetic field
US9702952B2 (en) Method and device for determination of a magnetic resonance control sequence
US11194000B2 (en) Active b1+ shimming of transmission coils
KR101627706B1 (ko) 자기 공명 기법에서 측정 볼륨 내의 검사 대상의 대상-특정 b1 분포를 결정하는 방법, 자기 공명 시스템, 및 컴퓨터 판독가능한 기록 매체
US10156622B2 (en) Method and apparatus for sectional optimization of radial MR pulse sequences
WO2014027271A2 (en) Magnetic field probe system with synchronous excitation for use in a magnetic resonance imaging system
US11567157B2 (en) Calibration of a magnetic resonance device and estimating a specific absorption rate
US9146292B2 (en) Method and device for determining a magnetic resonance system control sequence
JP2018538057A (ja) 磁気共鳴検査システム用の無線周波数コイルアレイ
US10578697B2 (en) Method and magnetic resonance apparatus using a spin-echo sequence for the spatially selective acquisition of magnetic resonance data
US8829903B2 (en) Method and apparatus for characterizing and optimizing an RF coil in a magnetic resonance imaging system
US10684334B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and pulse design method
WO2023014924A1 (en) Miniaturized magnetic field sensor
JPH11235324A (ja) 磁気共鳴診断装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant