CN110050198B - 梯度脉冲响应函数映射 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁共振成像系统(100)。所述磁共振成像系统(100)包括梯度系统和用于控制所述磁共振成像系统(100)的处理器(124)。机器可执行指令的执行使所述磁共振成像系统(100)执行以下操作：由所述线圈元件(114)从第一组无源局部探头(115、302、312、402、702、901)同时采集第一磁共振数据，其中，所述第一组无源局部探头(115、302、312、402、702、901)包括被定位为彼此间隔开的多个无源局部探头(115、302、312、402、702、901)；分清来自各个局部探头的对所述第一磁共振数据的贡献；针对所述磁共振成像系统(100)，使用来自所述局部探头的所述第一磁共振数据来计算所述梯度系统的梯度脉冲响应函数；使用所述梯度脉冲响应函数来确定校正因子。

Description

梯度脉冲响应函数映射
技术领域
本发明涉及磁共振成像，特别涉及确定磁共振成像系统的梯度脉冲响应函数。
背景技术
磁共振成像(MRI)扫描器(也被称为磁共振断层摄影)使用大的静态磁场使原子的核自旋对齐，作为用于产生患者体内图像的流程的部分。这种大的静态磁场被称为B0场或主磁场。
一种空间编码方法是使用由梯度系统提供的一个或多个磁场梯度线圈将一个或多个梯度场添加到B0场。通常，存在三个磁梯度线圈，它们用于在三个不同的空间正交方向上生成三个不同的梯度磁场。
在MRI扫描期间，由一个或多个发射器线圈生成的射频(RF)脉冲引起所谓的B1场。所施加的梯度场和B1场确实会对有效局部磁场产生扰动，导致至少一些核自旋的激励。激励的核自旋会发出RF信号，该RF信号被一个或多个接收器线圈检测到。磁共振数据可以由各个接收器线圈单独采集。
这样的MRI系统代表复杂的磁共振信号生成和数据采集系统，特别是当其被驱动到其极限时，其可能不能表现出理想效果。例如，生成的磁场可以包括影响所采集的磁共振数据的非预期变形。这种效应例如对于MRI系统的涉及空间编码处理的部件(例如，生成磁场梯度的梯度系统)来说可能是重要的。梯度系统可能在重载扫描期间略微改变其表现，当梯度线圈或所涉及的驱动部件(如放大器)发热时尤为如此。梯度系统的表现的这种变化可能会导致所生成的提供空间编码的梯度场发生变化。
MRI系统可以以多个传递函数来表征。在这些函数中，梯度脉冲响应函数(GIRF)是最重要的函数之一，因为它与空间编码和图像质量有关。GIRF反映了梯度系统的线性时不变(LTI)物理性质。它描述了梯度系统应该生成的理想梯度波形在现实中看起来如何或者由相应的磁场梯度激励的自旋系统看到的情况。
作为传递函数，GIRF可以提供表征梯度系统的性质的有效方式，梯度系统的性质可能会发生非预期的改变，例如在高占空比的情况下会引发梯度线圈发热。
Vannesjo S.J.、Haeberlin M.、Kasper L.、Pavan M.、Wilm B.J.、Barmet C.和Pruessmann K.P.在“Gradient System Characterization by Impulse ResponseMeasurements with a Dynamic Field Camera”(Magn Reson Med，第69卷，第583-593页，2013年)中描述了一种使用场相机来确定测量梯度磁场的GIRF的方法。最简单形式的场相机是由多个微线圈组成的接收阵列，所述多个微线圈包含被放置在不同的已知空间位置处的小MR容器，这允许在播放特定梯度GIRF编码波形时对信号进行采样。如De Zanche N.、Barmet C.、Nordmeyer-Massner J.A.和Pruessmann K.P在“NMR probes for measuringmagnetic fields and field dynamics in Magnetic resonance imaging systems”(Magn.Reson.Med.，第60卷，第176–186页，2008年)中所描述的，这样的场相机特别包括由螺线管微线圈提供的紧密耦合的检测器线圈。检测器线圈可以连接到单独的读出线，该读出线包括前置放大器、平衡屏蔽传输线和阻抗匹配网络。因此，场相机需要额外的硬件，特别是额外的数据采集硬件，这使得MRI系统更加复杂并且可能增加系统成本。
发明内容
本发明在独立权利要求中提供了磁共振成像系统、计算机程序产品和方法。在从属权利要求中给出了实施例。
本领域的技术人员将意识到，本发明的各方面可以被实施为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采用以下形式：完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或在本文中全部被通称为“电路”、“模块”或“系统”的组合了软件方面和硬件方面的实施例。此外，本发明的各方面可以采用被实施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被实施在其上的计算机可执行代码。
可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。本文使用的“计算机可读存储介质”涵盖可以存储能由计算设备的处理器执行的指令的任何有形存储介质。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。计算机可读存储介质还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能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储媒介的示例包括但不限于：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。光盘的示例包括压缩盘(CD)和数字多用盘(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”还指能够由计算机设备经由网络或通信链路进行存取的各种类型的记录媒介。例如，可以在调制解调器上、在互联特网上或在局域网上检索数据。可以使用任何适当的介质来发射在计算机可读介质上实施的计算机可执行代码，所述任何适当的介质包括但不限于：无线、有线、光纤缆线、RF等，或前项的任何合适的组合。
计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或作为载波的部分的、在其中实施计算机可执行代码的传播的数据信号。这样的经传播的信号可以采用各种形式中的任何形式，包括但不限于：电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：所述计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且能够传递、传播或传输用于由指令执行系统、装置或设备使用的程序或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。
“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的示例。计算机存储器是能由处理器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外的示例。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，或者反之亦然。
本文使用的“处理器”涵盖能够运行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应被解读为可能包含多于一个处理器或处理核。处理器例如可以是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统之内的或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”也应被解读为可能指多个计算设备的集合或网络，所述多个计算设备中的每个均包括一个或多个处理器。计算机可执行代码可以由可以在相同的计算设备之内或者甚至可以被分布在多个计算设备上的多个处理器来执行。
计算机可执行代码可以包括令处理器执行本发明的一方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的各方面的操作的计算机可执行代码可以被写成一种或多种编程语言的任何组合，包括面向对象的编程语言(例如，Java、Smalltalk、C++等)和常规程序编程语言(例如，“C”编程语言或类似的编程语言)，并且被编译成机器可执行指令。在一些实例中，计算机可执行代码可以是高级语言的形式或是预编译的形式，并且可以与解读器联合使用，所述解读器在运行中生成机器可执行指令。
计算机可执行代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上、作为独立软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种场景中，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，所述网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)的连接。
参考根据本发明的实施例的流程图图示和/或方法、装置(系统)以及计算机程序产品的框图描述了本发明的各方面。应当理解，在适当时能够由计算机可执行代码形式的计算机程序指令来实施流程图、图示和/或框图的框的每个框或部分。还应当理解，当互不排斥时，可以对不同的流程图、图示和/或框图中的框进行组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执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/动作的单元。
这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备来以特定方式起作用，使得被存储在计算机可读介质中的指令产生制造品，所述制造品包括实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的指令。
计算机程序指令也可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以引起要在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的一系列操作步骤，从而产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上运行的指令提供用于实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的过程。
本文使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机系统交互的接口。“用户接口”还可以被称为“人机接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被所述计算机接收，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，并且接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。显示器或图形用户接口上对数据或信息的显示是向操作者提供信息的示例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触控板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、头戴式设备、脚踏板、有线手套、遥控器以及加速度计来接收数据是使得能够从操作者接收信息或数据的用户接口部件的全部示例。
本文使用的“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/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口还可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的示例包括但不限于：通用串行总线、IEEE 1394端口、并行端口、IEEE 1284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、模拟输入接口以及数字输入接口。
本文使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适用于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、听觉和/或触觉的数据。显示器的示例包括，但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(CRT)、存储管、双稳显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪以及头戴式显示器。
磁共振(MR)数据在本文中被定义为是在磁共振成像扫描期间通过使用磁共振装置的天线所记录的对通过原子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振数据是医学图像数据的示例。磁共振成像(MRI)图像在本文中被定义为是对在磁共振成像数据之内包含的结构数据以及特别是解剖数据所重建的二维可视化或三维可视化。能够使用计算机来执行该可视化。
本文使用的并行成像方法包括使用多个接收线圈进行磁共振成像的成像方法。从并行采样数据的RF线圈阵列获得的空间信息可以用于执行通常由梯度场(通常是相位编码梯度)完成的空间编码的某个部分。因此，可以加速MRI采集时间而不需要较快切换梯度或者不需要额外的RF功率沉积。此外，并行成像可以用于分清源自不同空间位置的磁共振信号。并行成像方法的示例是k空间同时采集空间谐波(SMASH)、广义自动校准部分并行采集(GRAPPA)和图像域灵敏度编码(SENSE)。
在Pruessmann等人的期刊文章“SENSE：sensitivity encoding for fast MRI”(Magnetic Resonance in Medicine，第42卷，第952-962页，1999年)中介绍了SENSE重建技术。描述SENSE重建的术语是众所周知的并且已经成为许多综述文章的主题并且存在于磁共振成像的标准文本中。例如，Bernstein等人于2004年在爱思唯尔学术出版社上出版的“Handbook of MRI Pulse Sequences”的第527至531页包含了对SENSE重建技术的综述。
在一个方面中，本发明提供了一种磁共振成像系统，包括：磁共振成像磁体，其用于生成主磁场以用于对被定位在成像体积内的对象的原子核的磁自旋进行定向；以及至少一个磁场梯度系统，其用于生成梯度磁场以用于对所述成像体积内的原子核的自旋的磁共振信号进行空间编码，所述梯度系统包括梯度放大器和梯度线圈。
磁共振成像需要梯度线圈来调用位置相关的场，同时从对象采集信息。通常，梯度系统可以被设计为创建在空间中完全线性变化且完全遵循来自控制磁共振成像系统的处理器的需求的场。然而，梯度系统生成的梯度场可能并不完美。最值得注意的是，当切换梯度需求时，MR系统中的所有导电结构都可能产生涡流。这些涡流可能会导致瞬态场稳定表现以各种时间常数进行衰减。在假定这种表现是线性的情况下，能够以梯度脉冲响应函数的形式来表示这种表现。
在充分了解相应表现的情况下，可以预先校正需求，或者替代地，在重建磁共振图像时可以考虑该表现与预定义理想表现的偏差。不充分了解相应表现可能会导致较差的图像质量。
磁共振成像系统可以包括三个梯度线圈，这三个梯度线圈用于在三个不同的正交方向上生成三个不同的梯度磁场，这三个不同的梯度磁场是叠加的。因此，当在下文中参考梯度磁场时，相应的梯度磁场实际上可以是由两个或更多个梯度线圈生成的两个或更多个梯度磁场的叠加物。该磁共振成像系统还包括射频系统，该射频系统包括具有多个线圈元件的线圈阵列，该多个线圈元件被配置用于使用并行成像来采集磁共振数据。多个线圈元件可以被配置用于单独采集磁共振数据。换句话说，多个线圈元件可以被配置为使得它们被配置用于独立地发射和/或接收射频信号。
梯度系统还可以包括驱动器单元，该驱动器单元被配置为将预加重内容应用于需要的梯度波形。
磁共振成像系统还包括存储器，该存储器存储机器可执行指令和脉冲序列命令。脉冲序列命令被配置用于控制磁共振成像系统以根据并行成像协议来采集磁共振数据。
脉冲序列命令可以是指令的形式，该指令能由磁共振成像系统的部分直接执行，或者脉冲序列命令可以是数据的形式，例如，可以被编译或转换成这样的指令以用于直接控制磁共振成像系统的部件的定时序列。
磁共振成像系统还包括用于控制磁共振成像系统的处理器。机器可执行指令的执行使处理器控制磁共振成像系统以由线圈元件使用脉冲序列命令从第一组无源局部探头同时采集第一磁共振数据。无源探头本身并不包括用于从探头采集磁共振数据的任何数据采集硬件，例如，检测器线圈。根据本公开内容，使用线圈阵列来采集来自无源局部探头的磁共振数据，该线圈阵列也用于从要被扫描的对象采集磁共振数据以便生成磁共振图像。因此，无源局部探头不包括任何额外的磁共振数据采集硬件。第一组无源局部探头包括多个无源局部探头，该多个无源局部探头被定位为彼此间隔开。磁共振成像系统还被控制为使用并行成像协议来分清来自各个局部探头的对第一磁共振数据的贡献并且针对磁共振成像系统使用来自局部探头的第一磁共振数据来计算梯度系统的梯度脉冲响应函数。可以使用一系列扩展来计算梯度脉冲响应函数。换句话说，以高达特定空间阶数的贡献的精确度来计算梯度脉冲响应函数。因此，梯度脉冲响应函数可以被扩展成空间基函数(例如，球谐函数)的合适集合。磁共振成像系统还被控制为使用梯度脉冲响应函数来确定用于补偿梯度系统的表现与预定义表现的偏差的校正。
磁共振成像系统还被控制为应用该校正以用于生成对象的磁共振图像。GIRF映射整个梯度链的物理性质，即，对磁场梯度的实际形式有贡献的整个硬件。整个梯度链可以包括梯度系统，该梯度系统考虑例如因波形生成、预加重、梯度放大、滤波产生的贡献以及因线缆性质、自身涡流和系统涡流等产生的贡献。根据GIRF电位，可以导出在MR重建中要考虑的校正，从而帮助获得经优化的MR图像质量。GIRF还可以用于适当地驱动磁共振成像系统。这样的校正可以通过以下操作来导出以补偿与预期值的偏差：将旨在用于GIRF的值与实际测量值进行比较，并且确定在重建磁共振图像时要考虑的针对硬件的校正设置和/或校正因子。
生成磁共振图像包括：由线圈元件利用脉冲序列命令的第二集合从对象采集第二磁共振数据，并且使用第二磁共振数据来重建对象的磁共振图像。
机器可执行指令可以包括脉冲序列数据。本文使用的脉冲序列数据包括可以用于控制磁共振成像系统以根据特定磁共振成像协议来采集磁共振数据的数据。脉冲序列数据可以例如是可以执行的命令的形式，或者脉冲序列数据可以是时序图或定时信息的形式，其可以由程序转换成用于控制磁共振成像系统的命令。
实施例可以具有提供成本有效的磁共振成像系统的有益效果，该系统能够在短的测量时间内测量GIRF的全频谱，包括交叉项。
基于对来自多个局部探头的同时响应来测量GIRF。基于并行成像的空间选择性激励和信号编码可以用于同时激励若干探头并分清来自这些探头的各个信号贡献。由此，可以生成并读出来自多个同时激励的无源局部探头的MR信号。无源局部探头可以例如以多个物理体模探头的形式来提供，或者可以以在共同的物理探头中(例如在体模中或者在要被扫描的目标的体内)激励的多个虚拟δ探头的形式来提供。也就是说，通过将具有小的延伸横向(例如，薄切片)的体积激励到要评估GIRF的梯度方向或者通过具有横向于要评估GIRF的梯度方向的空间分布的激励来形成虚拟δ探头。物理δ探头只是非常小的射频激励物质体积，或者来自弛豫磁共振信号的较大的物质是利用(微)接收线圈刺激的，其敏感体积的延伸非常小。可以由磁共振成像系统的RF系统通过施加硬RF脉冲来同时激励物理体模探头。硬脉冲是在时域中形状类似于RECT函数的脉冲。当不需要空间或谱选择时，可以使用硬脉冲，并且这可以非常方便，因为脉冲长度能够非常短。基于来自探头的因硬RF脉冲产生的响应信号，可以确定GIRF。可以展开来自多个物理体模探头的MR信号以进行空间分离，从而支持根据这些多个源数据来估计GIRF。
因此，提供了一种简单有效的场监测系统，其用于确定磁共振系统的梯度脉冲响应函数(GIRF)，使得能够有效地确定GIRF，特别是减少确定GIRF所需的测量时间。可以实现针对多个梯度方向且比线性空间阶数更高的GIRF测量。因此，实施例可以代替场相机方法而不需要诸如集成检测器线圈的额外硬件来测量GIRF。这可以通过使用磁共振成像系统的现有并行接收硬件来实现，特别是与同时多频带激励相结合，以便在短的总扫描时间内实现针对高空间阶数的高效GIRF映射，从而允许接近实时的GIRF映射。并行成像(例如，SENSE、GRAPPA或SMASH)可以用于信号展开，其中，可以从用作接收线圈的射频系统的多个线圈元件中获得优势。
根据示例，所述第一组无源局部探头包括至少三个无源局部探头，并且其中，计算所述梯度脉冲响应函数至少达到二阶贡献。当磁共振成像系统生成多个梯度的叠加时，使用三个或更多个无源局部探头可以允许一次映射多于一个的梯度场。此外，它们可以允许捕获交叉效应，例如，通过切换y梯度通道而调用的梯度场的x分量。
根据示例，其中，所述无源局部探头包括多个被激励的虚拟δ探头，所述多个被激励的虚拟δ探头在共同的物理探头内彼此间隔开，所述共同的物理探头被布置在所述磁共振成像系统内。这可以是有益的，因为至多需要共同的物理探头作为要并入磁共振成像系统中以有效确定GIRF的额外元件。δ探头是在至少一个空间方向上具有受限延伸的探头。受限延伸被选择为使得在确定GIRF时，相应延伸的影响对于期望的准确度可忽略不计。例如，受限延伸可以是5mm或更小的量级，例如，2mm。例如，δ探头可以通过小的物理体模探头以切片的形式来提供。为了能够激励多个δ探头，物理体模可以具有细长的形状。
根据示例，所述物理探头是体模探头。这可以是有益的，因为可以优化体模探头的尺寸和位置以用于激励虚拟δ探头和/或采集表征GIRF的数据。
根据示例，所述物理探头是所述对象，所述对象的所述磁共振图像要被生成。这可以是有益的，因为可以不必将额外的元件并入磁共振成像系统中以有效确定GIRF。
根据示例，所述无源局部探头包括多个物理体模探头，所述多个物理体模探头被定位为在所述磁共振成像系统内彼此间隔开。这可以是有益的，因为空间非选择性脉冲序列(例如，硬脉冲)可以用于同时激励所有无源局部探头。
根据示例，所述物理体模探头具有球形形状并且被布置在正多面体的拐角处。这可以是有益的，因为这样可以实现对GIRF的精确测量，其中，无源体模探头的对称形式和布置减少了从无源体模探头接收的磁共振信号的不均匀性。根据示例，磁共振成像系统可以被提供有支撑体，特别是被提供有均匀支撑体，无源体模探头被布置在支撑体中。支撑体可以是非磁性活性的并且具有与无源体模探头的磁化率相等的磁化率。无源体模探头可以包含例如掺杂有水的磁共振化合物。根据示例，均匀支撑体可以被配置为拟合在接收器线圈阵列内。
根据示例，脉冲序列命令的所述第一集合被配置用于基于并行成像在空间上非选择性地激励所述无源局部探头并对所得到的第一磁共振数据进行信号编码。这可以是有益的，因为可以提供对无源局部探头的空间分离，物理体模探头之间的分离使得能够使用简单的脉冲序列来激励物理体模探头。
根据示例，脉冲序列命令的所述第一集合被配置用于基于并行成像在空间上选择性地激励所述无源局部探头并对所得到的第一磁共振数据进行信号编码。这可以是有益的，因为对无源局部探头的空间分离可以由脉冲序列来控制而不需要任何硬件修改或补充。
根据示例，所述的在空间上选择性地激励所述无源局部探头包括应用多维或多频带激励脉冲。另外，以多维多频带RF脉冲的形式的高度2D或3D选择性RF脉冲可以允许局部激励虚拟δ探头，以便获得在空间上更好分辨的GIRF信息。另外，可以使用多频带方法并行播放这些局部激励，并且可以基于接收线圈灵敏度信息通过使用例如SENSE、GRAPPA或SMASH将接收到的信号在空间上从各个δ探头分离成其组分。另外的示例可以使用从局部谱脉冲序列(例如，PRESS或STEAM)中已知的空间选择方案。
根据示例，对所述第一磁共振数据的所述采集包括测量在向所述无源局部探头施加梯度场的情况下来自所述无源局部探头的磁共振数据的第一集合以及在不向所述无源局部探头施加所述梯度场的情况下来自所述无源局部探头的磁共振数据的第二集合，其中，从所述第一磁共振数据中减去非共振贡献，其中，所述减去包括从所述第一磁共振数据中减去磁共振数据的所述第二集合。这可以是有益的，因为以这种方式可以通过两次测量来映射单个梯度GIRF，即，第一次测量具有GIRF挑战，而第二次测量没有GIRF挑战。可以足够快地执行这两次测量以允许实时应用。重复测量而无需在正确位置表征梯度可以允许在进一步的信号评估之前减去非共振偏置。
根据示例，所述校正应用于当采集所述第二磁共振数据时对所述磁场的所述生成和/或应用于使用所述第二磁共振数据对所述磁共振图像的所述重建。这可以是有益的，因为可以有效地补偿因用于生成梯度的硬件的不完善而导致的磁场梯度的变形。可以通过调节用于生成相应梯度的设置来平衡相应的变形。例如，可以通过使用磁体中的专用B0补偿线圈改变解调频率或将一些额外的场分量添加到均匀B0场来解决零阶变形。可以例如使用适当的梯度预加重或梯度延迟来校正变形的线性分量。还可以通过在图像重建中使用校正来考虑磁场梯度的变形。特别地，在重建中通过这样的特殊处置可以考虑二阶和更高阶的GIRF的更高阶贡献。
根据示例，为了计算对所述梯度脉冲函数的低频贡献，所述脉冲序列命令的所述第一集合被配置用于通过在采集所述第一磁共振数据时重复施加射频脉冲来重复激励所述无源局部探头。这可以是有益的，因为可以捕获缓慢衰减的涡流(例如，200ms长的涡流)。换句话说，可以有效地确定关于非常低频率的对GIRF的贡献。
根据示例，所述磁共振成像系统包括第二组无源局部探头，其中，所述第二组无源局部探头包括多个物理体模探头，所述多个物理体模探头被定位为在所述磁共振成像系统内彼此间隔开，并且其中，通过重复激励所述无源局部探头来采集所述第一磁共振数据包括随后以交错的方式激励所述第一组无源局部探头和所述第二组无源局部探头。这可以实现快速重复，因为一组无源局部探头的物理体模探头可以在另一组无源局部探头的探头停滞时间内被激励。一组无源局部探头发生RF激励和信号采集，同时在较早前已经被RF激励的另一组无源局部探头发生T1弛豫。因此，与包括与第一组和第二组的总数量相同数量的无源局部探头的单个较大组相比，响应信号的采集时间减少了。通过减少采集时间，也可以降低所采集的响应信号中的T2弛豫效应。在长采集时间的情况下，问题可以是由物理体模探头中的磁化的有限寿命引起的，即，由有限的自旋-自旋弛豫时间T2引起的。有限T2可以限制GIRF测量的频率分辨率，即，使得对GIRF的低频贡献的确定变得复杂或甚至阻止这种确定。可以通过允许在使用的不同组的物理体模探头之间进行切换来克服这种限制。切换可以允许在非常短的时间尺度上交错进行/多路复用。使用本文描述的能够专门隐藏针对某些δ探头的发射RF和某种信号后处理的局部并行发射或其他机制可以允许连续监测梯度响应。
根据示例，可以以交错的方式使用两组以上的(例如，四组、五组或六组)无源局部探头以进一步减少采集时间。
根据示例，可以通过使用空间选择性激励来实施对被RF激励的个体组的选择，例如可以通过控制RF激励场的空间分布的多通道RF激励来实施对被RF激励的个体组的选择，使得仅激励所选择的组的无源局部探头，或者通过相应的无源局部探头的可控屏蔽和不屏蔽来实施对被RF激励的个体组的选择。
根据示例，如果通过控制包括可控屏蔽结构的每组无源局部探头的屏蔽结构来选择相应的组，则可以通过使用硬的，非常短(10μs)的RF脉冲来激励该组无源局部探头。在RF脉冲期间，场监测系统是不能工作的，但是使用梯度系统频率受限(例如被限制到20kHz)的假设，可以以不同的空间阶数对所使用的阵列的测量相位进行插值，从而允许连续监测。因RF脉冲引起的停滞时间可以例如为10-50μs的量级。为了保持激励时段尽可能短，可以使用物理体模探头而不应用用于生成虚拟δ探头的选择梯度，这样引起例如大致1ms至10ms的持续时间的激励过程。通过保持激励时段尽可能短，可以促进多路复用。
本发明可以实现一组探头发生RF激励和信号采集，同时在早前已经被RF激励的另一组探头中发生T1弛豫。因此，可以减少来自较大组的探头的响应信号的采集时间，并且所采集的响应信号中的T2弛豫效应可以更小。对于这样的设置，必须通过设计适当地调节物理δ探头的水含量，以在缩短的RF脉冲间的间隔内促进上述T1弛豫。
为了导出GIRF或至少其近似结果，可以通过梯度脉冲和简短的(即，硬的)(超)宽带RF激励的序列来感应磁共振信号。可以接收感应的磁共振信号并将其分清为各个物理体模探头的个体信号贡献。分清可以是例如通过并行成像技术(例如，SENSE)来完成的。
根据示例，所述第一组无源局部探头和所述第二组无源局部探头的无源局部探头包括可控屏蔽结构，并且其中，通过控制所述屏蔽结构来选择被激励的无源局部探头的组。
每个无源局部探头可以被布置在屏蔽结构中。可以通过外部切换来操纵屏蔽结构，这种外部切换可以改变屏蔽结构的电容或电感。因此，可以将屏蔽结构从RF屏蔽调谐到透明，反之亦然。根据示例，屏蔽结构可以由小线圈来提供。根据示例，可以以谐振器线圈的形式来提供屏蔽结构。可以将谐振器调谐到谐振频率，从而放大由RF脉冲生成的外部RF场。
可以同时控制同一组的无源局部探头的屏蔽结构，使得可以使用由磁共振成像系统驱动的简单电子器件对属于同一组的所有无源局部探头同时进行调谐和失谐。
根据示例，可以以B0提升线圈的形式来提供屏蔽结构，B0提升线圈被放置为围绕无源局部探头。B0提升线圈能够在RF脉冲期间将B0场非常局部地移出用于激励的磁共振条件，而不会干扰其他非切换的屏蔽结构。因此，被定位在非切换的屏蔽结构中的所有其他无源局部探头可以被RF脉冲激励。
在另外的方面中，本发明提供了一种包括机器可执行指令的计算机程序产品，所述机器可执行指令用于由磁共振成像系统的处理器执行以用于控制所述磁共振成像系统。所述磁共振成像系统包括：磁共振成像磁体，其用于生成主磁场以用于对被定位在成像体积内的对象的原子核的磁自旋进行定向；以及至少一个磁场梯度系统，其用于生成梯度磁场以用于对所述成像体积内的原子核的自旋的磁共振信号进行空间编码。所述梯度系统包括梯度放大器和梯度线圈。所述磁共振成像系统还包括：射频系统，其包括具有多个线圈元件的线圈阵列，所述多个线圈元件被配置用于使用并行成像来采集磁共振数据。所述机器可执行指令的执行使所述处理器控制所述磁共振成像系统以执行以下操作：由所述线圈元件使用所述脉冲序列命令的第一集合从多个无源局部探头同时采集第一磁共振数据，其中，所述局部探头被定位为彼此间隔开；以及使用并行成像协议来分清来自各个局部探头的对所述第一磁共振数据的贡献。所述磁共振成像系统还被控制为：针对所述磁共振成像系统，使用来自所述局部探头的所述第一磁共振数据来计算所述梯度系统的梯度脉冲响应函数。另外，所述磁共振成像系统被控制为：使用所述梯度脉冲响应函数来确定用于补偿所述梯度系统的表现与预定义表现的偏差的校正。生成所述磁共振图像包括：由所述线圈元件利用所述脉冲序列命令的第二集合从所述对象采集第二磁共振数据；以及使用所述第二磁共振数据来重建所述对象的所述磁共振图像。
计算机程序产品可以特别用于升级已经安装的可执行指令集并且使得磁共振成像系统能够由处理器根据这里要求保护的方法进行操作。
在另外的方面中，本发明提供了一种用于操作磁共振成像系统的方法。所述磁共振成像系统包括：磁共振成像磁体，其用于生成主磁场以用于对被定位在成像体积内的对象的原子核的磁自旋进行定向；以及至少一个磁场梯度系统，其用于生成梯度磁场以用于对所述成像体积内的原子核的自旋的磁共振信号进行空间编码。所述梯度系统包括梯度放大器和梯度线圈。所述磁共振成像系统还包括：射频系统，其包括具有多个线圈元件的线圈阵列，所述多个线圈元件被配置用于使用并行成像来采集磁共振数据；以及存储器，其存储机器可执行指令和脉冲序列命令。所述脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以根据并行成像协议来采集所述磁共振数据。此外，所述磁共振成像系统包括：处理器，其用于控制所述磁共振成像系统。所述方法包括：由所述线圈元件使用所述脉冲序列命令的第一集合从多个无源局部探头同时采集第一磁共振数据，其中，所述局部探头被定位为彼此间隔开。所述方法还包括：使用所述并行成像协议来分清来自各个局部探头的对所述第一磁共振数据的贡献；以及针对所述磁共振成像系统，使用来自所述局部探头的所述第一磁共振数据来计算所述梯度系统的梯度脉冲响应函数。所述方法还包括：使用所述梯度脉冲响应函数来确定用于补偿所述梯度系统的表现与预定义表现的偏差的校正；以及应用所述校正以用于生成对象的磁共振图像。生成所述磁共振图像包括：由所述线圈元件利用所述脉冲序列命令的第二集合从所述对象采集第二磁共振数据；以及使用所述第二磁共振数据来重建所述对象的所述磁共振图像。
附图说明
在下文中，将参考附图仅通过示例的方式来描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1示出了示例性磁共振成像系统的示意图，
图2示出了第一示例性方法的框图，
图3示出了示例性多切片激励的示意图，
图4示出了第一物理探头阵列的示意图，
图5示出了第一示例性脉冲序列的示意图，
图6示出了第二示例性方法的框图，
图7示出了第二示例性脉冲序列的示意图，
图8示出了第二物理探头阵列的示意图，
图9示出了第三示例性方法的框图，
图10示出了第三脉冲序列的示意图，
图11示出了第三物理探头阵列的示意图，
图12示出了具有谐振器调谐屏蔽物的示意图，并且
图13示出了第四脉冲序列8001的示意图。
附图标记列表
100 磁共振成像系统
102 磁体
104 成像体积
106 对象
108 对象支撑物
109 梯度放大器
110 磁场梯度线圈
112 梯度放大器
114 线圈元件
115 无源局部探头
116 射频收发器
118 效应器
120 计算机
122 硬件接口
124 处理器
126 用户接口
130 计算机存储器
132 第一脉冲序列
134 第二脉冲序列
136 SENSE协议
300 物理探头
302 δ探头
304 切片
306 接收到的单独的MR信号
310 物理探头
312 δ探头
314 切片
316 接收到的单独的MR信号
400 无源探头集合
402 无源局部探头
402' 无源局部探头
404 四面体
406 支撑体
500 脉冲序列
502 RF脉冲
504 梯度脉冲
506 采样脉冲
600 脉冲序列
602 RF脉冲
604 梯度脉冲
606 采样脉冲
700 无源探头集合
702 无源局部探头
704 多面体
800 脉冲序列
900 无源探头集合
901 第一阵列的无源局部探头
902 第二阵列的无源局部探头
904 多面体
1000 谐振电路
1002 无源局部探头
1004 屏蔽物
1006 电容器
1008 二极管
1100 脉冲序列
具体实施方式
在这些附图中，附图标记相同的元件要么是等效元件，要么执行相同功能。如果功能相同，则在后面的附图中不必讨论先前已经讨论过的元件。
图1示出了根据本发明的实施例的磁共振成像系统100的示例。磁共振成像系统100包括磁体102。在磁体102内存在成像体积104。成像体积104是磁体102的磁场足够均匀以执行磁共振成像的区域。能够看到对象106躺在对象支撑物108上，其中，对象106的部分被定位在成像体积104内。对象支撑物108被附接到任选的致动器121，致动器121能够使对象支撑物108和对象106移动通过成像体积104。在磁体102的膛内还存在磁场梯度线圈110。磁场梯度线圈110通常包括针对x方向、y方向和z方向的三个单独的梯度线圈系统。通常，z方向与成像体积104内的磁场线对齐。梯度放大器112被示为连接到磁场梯度线圈110。
在成像体积104上方是包括线圈元件的线圈阵列114。线圈阵列114被示为具有线圈元件。天线元件的实际数量及其布置空间取决于由线圈阵列114成像的几何形状。每个线圈元件可以被配置用于发射和/或接收RF信号。线圈阵列114被连接到射频收发器116。在一些实施例中，射频收发器116可以用单独的发射器和接收器来替换。梯度放大器112和射频收发器116都可以连接到计算机120的硬件接口122。根据示例，可以添加体线圈(未示出)以用于发射和/或接收RF信号。
此外，根据一些实施例，可以提供至少一个物理体模探头115。根据实施例，可以提供多个物理体模探头115。根据替代实施例，可以不提供额外的物理体模探头115。在后一种情况下，物理体模探头可以以对象106自身的形式来提供。在额外的物理体模探头115的情况下，例如可以将其定位在成像体积104内，优选地，当没有对象106被定位成像体积104内并且在对象106进入成像体积104之前对象106被移动到一边或被完全移除时，额外的物理体模探头115被定位在线圈元件114的附近或线圈元件114中的一个线圈元件内。此外，在物理体模探头115被提供有可控屏蔽结构的情况下，相应的屏蔽结构也可以连接到计算机120(未示出)的硬件接口122。
在计算机120内，处理器124能够从硬件接口122发送和接收指令。借助于硬件接口122，处理器124能够控制包括梯度系统的磁共振成像系统100的操作和功能。处理器124还连接到用户接口126，用户接口126可以适于向用户显示磁共振成像的数据或绘制物。用户接口126还可以适于从用户接收用于操作磁共振成像系统100的命令或指令。处理器124还连接到计算机存储器130。虽然示出了单个计算机120和单个处理器124，但是应当理解，术语计算机和处理器可以指代多个计算机和/或多个处理器。
在计算机存储器130中，存储第一脉冲序列132和第二脉冲序列134。本文使用的脉冲序列132包括用于操作磁共振成像系统100从多个无源局部探头采集磁共振数据以计算GIRF的分量的指令集。在本文中，脉冲序列134包括用于采集对象106的磁共振数据以便重建一幅或多幅磁共振图像的指令集。存储器136还包括用于在施加脉冲序列132时实施并行成像协议以分清接收到的信号的指令集136。并行成像协议可以例如使用SENSE、GRAPPA或SMASH。存储器136可以特别地被配置为存储通过将脉冲序列132施加到多个无源局部探头而采集的梯度系统表现的表示(例如，GIRF)。
图2示出了用于确定梯度脉冲响应函数的示例性方法。在框200中，使用磁共振成像系统的线圈元件从多个无源局部探头同时采集第一磁共振数据。在框202中，使用并行成像协议分清来自各个局部探头的对第一磁共振数据的贡献。在框204中，使用来自局部探头的第一磁共振数据来计算梯度系统的梯度脉冲响应函数。在框206中，使用梯度脉冲响应函数来确定用于补偿梯度系统的表现与预定义表现的偏差的校正。在框208中，应用校正以用于生成对象的磁共振图像。生成磁共振图像可以包括从被定位在成像体积内的要被扫描的对象采集第二磁共振数据。脉冲序列命令的第二集合可以用于由线圈元件采集第二磁共振数据并使用第二磁共振数据来重建对象的磁共振图像。校正可以应用于硬件设置(例如修改正在生成的磁场)或软件设置(例如修改根据第二磁共振数据对磁共振图像的重建)。
图3A和图3B示出了示例性多切片激励，其概述了加速测量的基本原理。图3A示出了水体模探头300的第一多切片激励。可以在水体模探头300中进行两个单独的单切片选择性实验，为了图示的目的，将其描绘为椭圆形。在体模探头300中同时生成彼此间隔开的七个虚拟δ探头302。根据示例，δ探头302可以以等距方式布置。根据替代性示例，δ探头302可以以非等距方式布置。每个δ探头302对应于垂直于体模探头300的纵轴延伸的切片304。根据另外的示例，体模探头可以是球形的。在球体的情况下，δ探头可以对应于全部垂直于可以自由选择的球体的共同径向方向布置的切片。在切片选择性激励之后，可以应用所讨论的梯度波形(例如，啁啾梯度脉冲)。在没有梯度脉冲的情况下重复该测量允许表征δ探头的位置处的非共振偏置。在信号减法之后，可以进行信号评估(例如，多频率评估)，从而将来自七个位置的经处理的响应顶部拟合到足够阶数的模型以提取零阶、一阶和二阶空间项。可以提取现有的七个虚拟δ探头302，甚至更高阶项。因此，通过使用具有和不具有磁场梯度的多频带RF激励脉冲序列执行两次测量(例如以啁啾梯度的形式执行两次测量)，对于GIRF映射达到二阶或三阶可能就足够了。基于从由小圆圈306指示的所采用的相控阵列接收到的磁共振信号并使用例如多频带SENSE重建协议，可以分离所有七个个体切片的个体信号贡献。
图3A示出了使用仅一个梯度方向的一维多频带激励映射的示例。这样的方法可以例如在多切片EPI fMRI应用中有用，在多切片EPI fMRI应用中，序列负载在读取梯度上并且其实时表征足以优化图像重建。
图3B示出了第二示例性多切片激励的示意图。图3B中示出的设置与图3A中示出的设置的不同之处在于，代替额外的体模探头300，要被扫描的对象310被用作在体内受到激励的δ探头312所在的共同的物理探头。再次地，可以例如通过使用多频带RF激励脉冲序列激励切片314来生成七个δ探头312。可以从由小圆圈316指示的相控阵列接收所得到的磁共振信号，并且使用例如多频带SENSE重建协议来分离所得到的磁共振信号。如果各个切片中的横向磁化的寿命足够长并且如果能够忽略内部体素失相，则也可以在对象310(例如，患者)在正确位置中受到实际扫描时应用上面针对图3A描述的两次拍摄方法。
对图3A和图3B中示出的示例的进一步改进可以是将一维多频带激励嵌入到解决针对二维编码的额外空间方向的自旋回波类型的实验中。这样的方法可以产生δ探头的二维阵列，这允许在同时活动的同时测量两个或更多个物理通道。
在多个空间受限的δ探头被激励的情况下，可以使用针对SENSE方程的更通用的解决方案来分离这多个空间受限的δ探头的信号，而不是使用在纯一维多频带应用中使用的针对SENSE方程的解决方案来分离这多个空间受限的δ探头的信号，针对SENSE方程的更通用的解决方案也可以包括使用大的N个线圈阵列与线性估计方法的组合来实现对磁共振数据的采集的逆成像方法的元件。
图4示出了第一物理探头阵列400。探头阵列400包括一组物理体模探头，该组物理体模探头以用掺杂的水填充的球体402、402'的形式来提供，该组物理体模探头被定位在支撑体406内。图4中示出的实施例包括在正四面体404形式的多面体的拐角处的四个球体402、402'。球体402'被定位在支撑体406的后侧。根据其他示例，物理体模探头402、402'可以被分布在八面体或立方体的拐角处，其中，物理体模探头的数量可以优选对应于所使用的相应多面体的拐角的数量。球体402、402'的直径可以是5mm。根据实施例，球体402、402'的直径可以是2mm至10mm。
该支撑体400的总尺寸可以被配置为使得其适配在通常可用的商用RF线圈(例如，头部线圈)中。根据示例，支撑体400可以被提供为包括腔体的均匀体的形式，在腔体中有用掺杂的水填充的球体402、402'。根据示例，均匀支撑体400可以被提供为大质量球体的形式，但是腔体不包含磁共振活性质子但具有类似于水的磁化率。例如，支撑体400由塑料(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))制成。支撑体400可以包括四个或更多个(例如，六个或八个)被定位在球体400周缘处的腔体，在球体400中有用掺杂的水填充的球体402、402'。球体的直径可以例如是200mm，包括从190mm至210mm的区间或者从175mm至225mm的区间。
具有球形探头402、402'的支撑体400可以被定位在磁共振成像系统的接收线圈(例如，头部线圈)中。根据示例，可以提供限定支撑体400与相应的接收线圈的相对位置的定位设备。可以通过播放梯度脉冲以及硬RF脉冲来感应来自球形探头402、402'的信号。可以由磁共振成像系统的接收线圈来接收来自这些球体(例如，四个球体402、402')的相应信号，并且可以使用类似SENSE的技术来分清来自这些球体(例如，四个球体402、402')的相应信号。由此，可以重建来自球形探头402、402'中的每个球形探头的信号贡献。所获得的信号的频率可以指示球形探头402、402'的位置处的梯度场。
图5示出了第一示例性脉冲序列500，而图6示出了用于施加脉冲序列500的方法。为了以足够的精度测量GIRF的全频谱(即，考虑到高频贡献以及低频贡献)，可以使用为了测量谱的不同部分而优化的不同脉冲序列来执行多个测量。例如，可以执行高频优化脉冲序列和低频优化测量。图5示出了第一示例性脉冲序列500，其被优化以用于测量高频贡献。用于使用脉冲序列500来测量高频贡献的方法可以如下所示：
在框520中，发射硬RF脉冲502。在框522中，开始对由所有线圈元件接收的信号的ADC 506进行采样，并且计算与用掺杂的水填充的球体中的每个球体有关的各个信号。发射硬RF脉冲502与开始采样506之间的时间间隙可以对应于图4A的支撑体的材料的T2的几倍。
在框524中，针对梯度通道Gi发射梯度脉冲，根据该梯度脉冲来确定GIRF。梯度Gi504可以例如具有三角形形状。由于选择了小尺寸(例如，5mm直径)的以用掺杂的水填充的球体402、402的形式的物理体模探头，因此可以应用低梯度Gi 504。为了测量对GIRF的高频贡献，梯度Gi 504可以是短的，其长度为例如200μs。
与每个水球有关的信号的相位指示该球体位置处的实际磁场的积分，其假设小脉冲，从RF脉冲中心累积直到采样时间。在框526中，计算与各个水球有关的信号。在框528中，使用场的积分来计算磁场。在框530中，在给定四个四面体点处的物理体模探头的情况下，可以确定磁场的B0分量、Gx分量、Gy分量和Gz分量。可以对剩余的两个梯度通道重复该方法。根据示例，可以在不驱动任何梯度的情况下进一步重复该方法。
图7示出第二示例性脉冲序列600，而图8示出用于施加脉冲序列600的方法。用于使用脉冲序列600来测量低频贡献的方法可以如下所示：
在框620中，针对梯度通道Gi发射梯度脉冲，根据该梯度脉冲来确定GIRF。梯度Gi602可以例如具有三角形形状。梯度Gi 602可以例如具有100ms的长度。在框622中，发射硬RF脉冲604。在框624中，由所有线圈元件对响应信号的ADC 606进行采样。在框626中，计算与各个水球有关的信号。与每个水球有关的信号的相位指示在相应球体的位置处的实际磁场的积分，其假设小脉冲，从RF脉冲中心累积直到采样时间。在框628中，使用场的积分来计算磁场。在框630中，在给定四个四面体点处的物理体模探头的情况下，可以确定磁场的B0分量、Gx分量、Gy分量和Gz分量。重复步骤622至630，直到覆盖足够的时间来测量最长响应效应。
在考虑以用水填充的球体(其直径为例如5mm)的形式提供的物理体模探头的情况下，该球体内的自旋可以在大约50ms内反相。水可以掺杂到大致相同时间的T1/T2值。如果要在例如至多1s内确定GIRF，则在每个梯度脉冲之后，必须执行大约20次激励以测量低频贡献。一段时间(例如，2s)后，可以针对不同梯度方向或针对不同强度和长度执行大约20次激励，这可以允许更好地聚焦于梯度脉冲响应函数的非常长寿命的分量。因此，可以在大致16s内确定直到线性阶数的GIRF的分量的全集。该时间尺度可以远低于梯度系统的热时间常数。通过针对多种热状态重复GIRF采集，可以实现对梯度系统表现的完整表征。
根据示例，在图6和图8的方法之前，可以执行一组定位测量以用于确定物理体模探头的位置。每个定位测量可以包括将梯度切换到低但恒定的值，等待几秒钟，然后给出硬RF脉冲并测量结果的频率。结果的频率可以提供梯度坐标中的位置和切换的梯度的方向。该组定位测量可以包括测量针对x梯度、y梯度和z梯度的定位，也可以不驱动任何梯度，即，建立x位置、y位置和z位置。
图9示出了第二物理探头阵列700。用于测量GIRF的无源局部探头以多个物理体模探头702的形式来提供，它们彼此间隔开并且使用相控阵列接收进行局部分辨。这里，描绘了八个物理体模探头702，它们被布置在八面体704的拐角处。
图10示出了使用图9的物理探头阵列700来测量GIRF的第三脉冲序列800。用于测量GIRF的脉冲序列800包括以啁啾梯度脉冲形式的啁啾梯度GS、硬RF脉冲和ADC。硬RF脉冲是非选择性的，使得所有物理体模探头702都被激励。使用由线圈元件提供的相控阵线圈来测量各个物理体模探头702的响应信号，其中，ADC独立地用于每个线圈元件。
图11示出了第三物理探头阵列900，其图示了使用两组不同的无源局部探头901、901进行多路复用测量的基本原理。第一组包括无源局部探头901，第二组包括无源局部探头902。这里，每组分别包括四个物理体模探头901和902。物理体模探头901、902被布置在八面体904的拐角处。可以使用经适当空间整形的发射RF场来选择性地激励不同组的无源局部探头901、902。因此，发射期间的RF暴露可能是局部受限的。这可以通过并行发射(pTx)与局部pTx线圈(即，线圈元件)的适当复合叠加来实现，从而得到B1匀场。
根据替代性示例，在要被激励或不被激励的组的局部探头的无源局部探头901、902附近，全局RF场可以在时间上分别被局部放大或被局部屏蔽。为了屏蔽和不屏蔽无源局部探头901、902，可以使用如图12所示的由磁共振成像系统驱动的适当开关。因此，可以在非常短的时间尺度上的操作期间区分和多路复用不同组的多个无源局部探头901、902，从而引起相当短的停滞时间。
图12示出了具有谐振器调谐屏蔽物1004的物理体模探头1002。物理体模探头1002被提供有包括线圈1004的谐振电路1000。线圈1004与电容器1006和二极管1008操作性地连接。线圈1004可以将外部RF场放大一个数量级以上。因此，当周围线圈1004被调谐为谐振时，可以用1°的RF脉冲进行激励，从而在物理体模探头1002中得到显著的(例如，30°的)激励。由此，可以实施场聚焦效果。通过例如以电学或光学方式驱动PIN二极管1008，电路1000的容量改变。由此，可以使谐振电路1000快速调谐或失谐，使得可以分别接通和关断场聚焦效果。被放置在没有谐振的失谐线圈1004中的物理体模探头1002不会被显著激励。因此，未激励或未显著激励的物理体模探头1002能够弛豫至热平衡。可以仅接通和关断线圈1004来放大外部磁场。不能经由线圈1004采集磁共振数据。
图13是用于使用图11的具有图12的屏蔽物的物理探头阵列900来测量GIRF的第四脉冲序列1100。在对一组无源局部探头进行采样期间，在另一组无源局部探头中发生T1弛豫，从而允许继续进行下一次激励。因此，可以通过在两组无源局部探头之间进行交替来执行对GIRF的测量过程。由于仅使用短的非选择性RF激励脉冲的事实，图11的双组系统能够遵循切换的梯度系统的不同空间阶数的相位相干性。
虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的，本发明不限于所公开的实施例。
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如，与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式进行分布，例如，经由互联网或其他有线或无线的电信系统进行分布。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (18)

1.一种磁共振成像系统(100)，包括：
磁共振成像磁体(102)，其用于生成主磁场以用于对被定位在成像体积(104)内的对象(106、310)的原子核的磁自旋进行定向，
至少一个磁场梯度系统，其用于生成梯度磁场以用于对所述成像体积(104)内的原子核的自旋的磁共振信号进行空间编码，所述梯度系统包括梯度放大器(109)和梯度线圈(110)，
射频系统，其包括具有多个线圈元件(114)的线圈阵列，所述多个线圈元件被配置用于使用并行成像来采集磁共振数据，
存储器(130)，其存储机器可执行指令和脉冲序列命令(132、134)，其中，所述脉冲序列命令(132、134)被配置用于控制所述磁共振成像系统(100)以根据并行成像协议(136)来采集所述磁共振数据，
处理器(124)，其用于控制所述磁共振成像系统(100)，其中，所述机器可执行指令的执行使所述处理器(124)控制所述磁共振成像系统(100)执行以下操作：
由所述线圈元件(114)使用所述脉冲序列命令的第一集合(132)从第一组无源局部探头(115、302、312、402、702、901)同时采集第一磁共振数据，其中，所述第一组无源局部探头(115、302、312、402、702、901)包括被定位为彼此间隔开的多个无源局部探头(115、302、312、402、702、901)；
使用所述并行成像协议(136)来分清来自各个局部探头的对所述第一磁共振数据的贡献；
针对所述磁共振成像系统(100)，使用来自所述局部探头的所述第一磁共振数据来计算所述梯度系统的梯度脉冲响应函数；
使用所述梯度脉冲响应函数来确定用于补偿所述梯度系统的表现与预定义表现的偏差的校正；
应用所述校正以用于生成对象(106、310)的磁共振图像，其中，生成所述磁共振图像包括：由所述线圈元件(114)利用所述脉冲序列命令的第二集合(134)从所述对象(106、310)采集第二磁共振数据；以及使用所述第二磁共振数据来重建所述对象(106、310)的所述磁共振图像。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像系统(100)，其中，所述第一组无源局部探头(115、302、312、402、702、901)包括至少三个无源局部探头(302、312、402、702、901)，并且其中，对所述梯度脉冲响应函数的所述计算至少达到二阶贡献。
3.根据权利要求1所述的磁共振成像系统(100)，其中，所述无源局部探头包括多个虚拟δ探头(302、312)，所述多个虚拟δ探头在空间上被选择性地激励并且在共同的物理探头(106，300、310)内彼此间隔开，所述共同的物理探头被布置在所述磁共振成像系统(100)内。
4.根据权利要求3所述的磁共振成像系统(100)，其中，所述共同的物理探头是体模探头(300)。
5.根据权利要求3所述的磁共振成像系统(100)，其中，所述共同的物理探头是所述对象(106、310)，所述对象的所述磁共振图像要被生成。
6.根据权利要求1或2所述的磁共振成像系统(100)，其中，所述无源局部探头包括多个物理体模探头(402、702、901)，所述多个物理体模探头被定位为在所述磁共振成像系统(100)内彼此间隔开。
7.根据权利要求6所述的磁共振成像系统(100)，其中，所述物理体模探头(402、702、901)具有球形形状并且被布置在正多面体(404、704、904)的拐角处。
8.根据权利要求6所述的磁共振成像系统(100)，其中，脉冲序列命令的所述第一集合(132)被配置用于基于并行成像在空间上非选择性地激励所述无源局部探头(302、312、402、702)并对所得到的第一磁共振数据进行信号编码。
9.根据权利要求7所述的磁共振成像系统(100)，其中，脉冲序列命令的所述第一集合(132)被配置用于基于并行成像在空间上非选择性地激励所述无源局部探头(302、312、402、702)并对所得到的第一磁共振数据进行信号编码。
10.根据权利要求1至5中的任一项所述的磁共振成像系统(100)，其中，脉冲序列命令的所述第一集合(132)被配置用于基于并行成像在空间上选择性地激励所述无源局部探头(115、302、312、402、702，901)并对所得到的第一磁共振数据进行信号编码。
11.根据权利要求10所述的磁共振成像系统(100)，其中，所述的在空间上选择性地激励所述无源局部探头(115、302、312、402、702、901)包括应用多维或多频带激励脉冲。
12.根据权利要求1-5中的任一项所述的磁共振成像系统(100)，其中，对所述第一磁共振数据的所述采集包括测量在向所述无源局部探头(302、312)施加梯度场的情况下来自所述无源局部探头(302、312)的磁共振数据的第一集合以及在不向所述无源局部探头(302、312)施加所述梯度场的情况下来自所述无源局部探头(302、312)的磁共振数据的第二集合，其中，从所述第一磁共振数据中减去非共振贡献，其中，所述减去包括从所述第一磁共振数据中减去磁共振数据的所述第二集合。
13.根据权利要求1-5中的任一项所述的磁共振成像系统(100)，其中，所述校正应用于当采集所述第二磁共振数据时对所述磁场的所述生成和/或应用于使用所述第二磁共振数据对所述磁共振图像的所述重建。
14.根据权利要求6所述的磁共振成像系统(100)，其中，为了计算对所述梯度脉冲函数的低频贡献，所述脉冲序列命令的所述第一集合(132)被配置用于通过在采集所述第一磁共振数据时重复施加射频脉冲来重复激励所述无源局部探头(402、702、901)。
15.根据权利要求14所述的磁共振成像系统(100)，其中，所述磁共振成像系统(100)包括第二组无源局部探头(902)，其中，所述第二组无源局部探头包括多个物理体模探头(902)，所述多个物理体模探头被定位为在所述磁共振成像系统(100)内彼此间隔开，并且其中，通过重复激励所述无源局部探头来采集所述第一磁共振数据包括随后以交错的方式激励所述第一组无源局部探头(901)和所述第二组无源局部探头(902)。
16.根据权利要求15所述的磁共振成像系统(100)，其中，所述第一组无源局部探头(901)和所述第二组无源局部探头(902)的无源局部探头(1002)包括可控屏蔽结构(1004)，并且其中，通过控制所述屏蔽结构(1004)来选择被激励的无源局部探头的组。
17.一种存储包括机器可执行指令的计算机程序的计算机可读介质，所述机器可执行指令用于由磁共振成像系统(100)的处理器(124)执行以用于控制所述磁共振成像系统(100)，其中，所述磁共振成像系统(100)包括：磁共振成像磁体(102)，其用于生成主磁场以用于对被定位在成像体积(104)内的对象(106、310)的原子核的磁自旋进行定向；至少一个磁场梯度系统，其用于生成梯度磁场以用于对所述成像体积(104)内的原子核的自旋的磁共振信号进行空间编码，所述梯度系统包括梯度放大器(109)和梯度线圈(110)；射频系统，其包括具有多个线圈元件(114)的线圈阵列，所述多个线圈元件被配置用于使用并行成像来采集磁共振数据；其中，所述机器可执行指令的执行使所述处理器(124)控制所述磁共振成像系统(100)以执行以下操作：
由所述线圈元件(114)使用脉冲序列命令的第一集合(132)从多个无源局部探头(115、302、312、402、702、901)同时采集第一磁共振数据，其中，所述局部探头被定位为彼此间隔开；
使用并行成像协议(136)来分清来自各个局部探头的对所述第一磁共振数据的贡献；
针对所述磁共振成像系统(100)，使用来自所述局部探头的所述第一磁共振数据来计算所述梯度系统的梯度脉冲响应函数；
使用所述梯度脉冲响应函数来确定用于补偿所述梯度系统的表现与预定义表现的偏差的校正；
应用所述校正以用于生成对象(106、310)的磁共振图像，其中，生成所述磁共振图像包括：由所述线圈元件(114)利用所述脉冲序列命令的第二集合(134)从所述对象(106、310)采集第二磁共振数据；以及使用所述第二磁共振数据来重建所述对象(106、310)的所述磁共振图像。
18.一种用于操作磁共振成像系统(100)的方法，其中，所述磁共振成像系统(100)包括：磁共振成像磁体(102)，其用于生成主磁场以用于对被定位在成像体积(104)内的对象(106、310)的原子核的磁自旋进行定向；至少一个磁场梯度系统，其用于生成梯度磁场以用于对所述成像体积(104)内的原子核的自旋的磁共振信号进行空间编码，所述梯度系统包括梯度放大器(109)和梯度线圈(110)；射频系统，其包括具有多个线圈元件(114)的线圈阵列，所述多个线圈元件被配置用于使用并行成像来采集磁共振数据；存储器(130)，其存储机器可执行指令和脉冲序列命令(132、134)，其中，所述脉冲序列命令(132、134)被配置用于控制所述磁共振成像系统(100)以根据并行成像协议(136)来采集所述磁共振数据；处理器(124)，其用于控制所述磁共振成像系统(100)，其中，所述方法包括：
由所述线圈元件(114)使用所述脉冲序列命令的第一集合(132)从多个无源局部探头(115、302、312、402、702、901)同时采集第一磁共振数据，其中，所述局部探头被定位为彼此间隔开；
使用所述并行成像协议(136)来分清来自各个局部探头的对所述第一磁共振数据的贡献；
针对所述磁共振成像系统(100)，使用来自所述局部探头的所述第一磁共振数据来计算所述梯度系统的梯度脉冲响应函数；
使用所述梯度脉冲响应函数来确定用于补偿所述梯度系统的表现与预定义表现的偏差的校正；
应用所述校正以用于生成对象(106、310)的磁共振图像，其中，生成所述磁共振图像包括：由所述线圈元件(114)利用所述脉冲序列命令的第二集合(134)从所述对象(106、310)采集第二磁共振数据；以及使用所述第二磁共振数据来重建所述对象(106、310)的所述磁共振图像。
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