CN110554339A - 用于磁共振成像中的线圈选择以减少相位卷褶伪影的方法和系统 - Google Patents

用于磁共振成像中的线圈选择以减少相位卷褶伪影的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明题为“用于磁共振成像中的线圈选择以减少相位卷褶伪影的方法和系统”。提供了用于射频线圈阵列的各种方法和系统，该射频线圈阵列包括用于磁共振成像的多个线圈元件。在一个实施方案中，一种方法包括：根据接收元件组(REG)信息将所述多个线圈元件分组为REG；生成用于所述多个线圈元件的线圈元件灵敏度图；基于所述REG信息和所述线圈元件灵敏度图生成REG灵敏度图；基于所述REG灵敏度图，针对每个REG确定感兴趣区域(ROI)内的信号和所述ROI外侧的信号；基于每个REG的所述ROI内的信号和所述ROI外侧的信号选择一个或多个REG；并且在所述选择的REG中的线圈元件被激活并且不在任何选择REG中的线圈元件未被激活的情况下扫描所述ROI。以这种方式，可以减少相位卷褶伪影。

Description

用于磁共振成像中的线圈选择以减少相位卷褶伪影的方法和 系统
技术领域
本文公开的主题的实施方案涉及磁共振成像，更具体地，涉及选择射 频(RF)线圈阵列以减少磁共振成像期间的相位卷褶伪影。
背景技术
磁共振成像(MRI)是可在不使用x射线或其他电离辐射的情况下创建人 体体内的图像的医学成像模态。MRI系统使用强力磁场产生强而均匀的静 磁场B0。当人体或人体的一部分被放置在磁场B0中时，与组织水中的氢核 相关联的核自旋变得极化，其中与这些自旋相关联的磁矩优先沿磁场B0方 向对准，从而导致沿该轴的小的净组织磁化。MRI系统还包括梯度线圈， 其产生具有正交轴的较小幅度、空间变化的磁场，以通过在身体中的每个位置处创建特征共振频率来对磁共振(MR)信号进行空间编码。氢核由氢核 的共振频率处或附近的射频信号激发，这为核自旋系统增加了能量。随着 核自旋放松回到其静止能量状态，它们以RF信号的形式释放所吸收的能量。 该RF信号(或MR信号)由一个或多个RF线圈阵列检测，并使用计算机 和已知的重建算法转换成图像。
在一些示例中，一个或多个RF线圈阵列可以是可移除的。例如，基于 给定的成像物镜，操作者可以将选定的表面RF线圈阵列定位在成像对象上 并将RF线圈阵列插入MRI成像装置中。此外，一些RF线圈阵列可以是可 变形的、可拉伸的，或者可以相对于成像对象具有不同的形状或位置。
发明内容
在一个实施方案中，一种利用包括多个线圈元件的接收射频(RF)线 圈阵列进行磁共振成像(MRI)的方法包括：根据接收元件组(REG)信 息将多个线圈元件分组为REG；生成用于多个线圈元件的线圈元件灵敏度 图；基于REG信息和线圈元件灵敏度图生成REG灵敏度图；基于REG灵 敏度图，针对每个REG确定感兴趣区域(ROI)内的信号和ROI外侧的信号；基于每个REG的ROI内的信号和ROI外侧的信号选择一个或多个REG； 并且在选择的REG中的线圈元件被激活并且不在任何选择REG中的线圈元 件未被激活的情况下扫描ROI。以这种方式，可以在ROI的重建图像中减 少相位卷褶伪影。
应当理解，提供上面的简要描述以便以简化的形式介绍在具体实施方 式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键 或必要特征，该主题范围由具体实施方式后的权利要求唯一地限定。此外， 所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点 的实施方式。
附图说明
通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述，将会更好地理解 本发明，其中：
图1是根据实施方案的MRI系统的框图。
图2是RF线圈阵列相对于成像对象的示例布置。
图3是示出用于在MRI扫描期间选择RF线圈阵列以减少相位卷褶伪 影的示例方法的高级流程图。
图4是示出用于确定接收元件组(REG)灵敏度图的示例子例程的流 程图。
图5示出了基于校准数据生成的线圈元件灵敏度图的示例。
图6示出了原始REG灵敏度图的示例。
图7是示出用于生成接收元件组(REG)灵敏度图的示例子例程的流 程图。
图8A至图8C示出了用于处理原始REG灵敏度图的示例。
图9A示出了具有相位卷褶伪影的示例图像。图9B示出了没有相位卷 褶伪影的示例图像。
图10示出了罚分曲线和相应的ROI轮廓的示例。
图11是用于确定动态线圈模式的示例子例程的流程图。
图12A至图12C示出了基于不同ROI轮廓确定的动态线圈模式的示例。
图13是具有MRI图像的动态线圈模式的示例视觉表示。
具体实施方式
以下描述涉及选择一个或多个射频(RF)线圈阵列的线圈元件的各种 实施方案，用于在磁共振成像(MRI)系统(诸如图1中描绘的MRI系统) 中接收磁共振(MR)信号。如图2所示，多个RF线圈阵列可以布置在患 者身体周围。每个RF线圈阵列可以包括一个或多个线圈元件。每个线圈元 件电耦接到MRI装置，并且可以单独地接收从不同空间位置生成的MR信 号。可以基于预定的线圈元件分组信息将线圈元件分组为多个接收元件组 (REG)。
在MRI成像期间，在成像视场(FOV)和信号采集时间之间存在折衷。 较大的FOV需要在k空间中进行更密集的采样，这增加了扫描时间。为减 少扫描时间，扫描较小的FOV。在某些条件下，小FOV可以满足成像目标。 例如，当对手或脚踝进行成像时，由操作者规定的感兴趣区域(ROI)相对 较小，因此即使用小FOV也可以对整个手或脚踝进行成像。然而，局部接 收RF线圈阵列不仅可以接收从FOV内生成的MR信号，还可以接收在FOV 外侧生成的MR信号。作为示例，如果对象的一部分正好位于FOV的外侧， 则RF线圈阵列可以拾取从FOV外侧的对象生成的MR信号。在FOV外侧 生成的信号可以引入相位卷褶伪影，其中FOV外侧的对象的部分折叠到 ROI内的对象的部分中。当FOV小时，可能发生相位卷褶伪影，其中对象 的一部分更可能存在于FOV的外部。此外，相位卷褶伪影很可能在相位编 码方向上发生。在一个示例中，如图9A-9B所示，当用手/手腕线圈阵列对 手腕成像时，手指可能出现在重建的手腕图像中。
在具有小ROI或FOV的MRI中避免相位卷褶伪影的一种方法是通过 增加采样密度来增加扫描期间的FOV，并且仅在ROI内显示图像。但是， 这种方法会增加扫描时间。相反，本公开可以通过仅使用RF线圈阵列的所 选REG来接收MR信号，以在不增加扫描时间的情况下减小灵敏度区域来 减少相位卷褶伪影。
根据本文公开的实施方案，可以选择一个或多个REG以在扫描FOV时 接收MR信号。具体地，对于每个REG，基于从校准扫描获取的数据来评 估由REG接收的ROI外侧生成的MR信号的量。接收在ROI外侧生成的大 量MR信号的REG可以对相位卷褶伪影贡献更多，而接收在ROI外侧生成 的少量(或没有)MR信号的REG可以对相位卷褶伪影贡献更少。因此， 可以基于相对于在ROI内侧生成的MR信号在ROI外侧生成的MR信号来 选择用于主扫描的一个或多个REG。例如，可以为主扫描选择对ROI内侧 生成的MR信号的总灵敏度高于对ROI外侧生成的MR信号的总灵敏度的 REG。然后，所选择的REG用于在主扫描期间接收MR信号。以这种方式， 可以减少或避免从在主扫描中获取的数据重建的图像中的相位卷褶伪影。
如图3所示，在MRI扫描期间，重建从所选REG接收的MR信号以形 成成像对象的图像。基于从较低分辨率校准扫描获取的数据来选择REG。 基于所获取的数据，可以根据图4的子例程确定REG灵敏度图。在图4的 子例程期间，可以从经由线圈元件获取的3D数据集生成每个线圈元件的线 圈元件灵敏度，如图5所示。通过组合属于每个REG的线圈元件的线圈元 件灵敏度来生成原始REG灵敏度图。图6示出了示例原始REG灵敏度图。 基于线圈阵列的类型，可以根据图7的子例程从原始REG灵敏度图生成 REG灵敏度图。图8A至图8C示出了用于处理原始REG灵敏度图以获得 REG灵敏度图的示例。图9A示出了具有相位卷褶伪影的手腕的示例图像。 图9B示出了没有相位卷褶伪影的手腕的示例图像。图10示出了用于计算净信号的罚分曲线的示例。图11示出了用于计算净信号并基于净信号确定 动态线圈模式的示例子例程。图12A至图12C示出了基于ROI确定的动态 线圈模式的示例。可以向操作者显示动态线圈模式，如图13所示。
图1示出了磁共振成像(MRI)装置10，该装置包括静磁场磁铁单元12、 梯度线圈单元13、一个或多个局部RF线圈阵列(210、220和230)、RF 体线圈单元15、发射/接收(T/R)开关20、RF端口接口21、RF驱动器单 元22、梯度线圈驱动器单元23、数据获取单元24、控制器单元25、病床 26、数据处理单元31、操作控制台单元32和显示单元33。MRI装置10将 电磁脉冲信号传输到放置在成像空间18中的对象16，其中形成静态磁场以 执行扫描，用于获得来自对象16的磁共振信号，以基于通过扫描获得的 MR信号重建对象16的切片的图像。
静磁场磁体单元12通常包括例如环形超导磁体，其安装在环形真空容 器内。磁铁限定了围绕对象16的圆柱形空间，并产生恒定的初级静磁场B0。
MRI装置10还包括梯度线圈单元13，该梯度线圈单元在成像空间18 中形成梯度磁场，以便为RF线圈阵列接收的磁共振信号提供三维位置信息。 梯度线圈单元13包括三个梯度线圈系统，每个梯度线圈系统产生梯度磁场 (该梯度磁场向彼此垂直的三个空间轴线中的一个空间轴线倾斜)，并且 根据成像条件在频率编码方向、相位编码方向和切片选择方向中的每一个 方向上产生梯度场。更具体地，梯度线圈单元13在对象16的切片选择方向(或扫描方向)上应用梯度场，以选择切片；并且RF体线圈单元15或局 部RF线圈阵列可以将RF脉冲发射到对象16的选定切片。梯度线圈单元13 还在对象16的相位编码方向上应用梯度场，以对来自由RF脉冲激发的切 片的磁共振信号进行相位编码。然后梯度线圈单元13在对象16的频率编码 方向上应用梯度场，以对来自由RF脉冲激发的切片的磁共振信号进行频率 编码。
本文中示出了三个局部RF线圈阵列210、220和230。局部RF线圈阵 列被布置成例如包围受试者16的待成像区域。在由静磁场磁体单元12形成 静磁场B0的静磁场空间或成像空间18中，局部RF线圈阵列可以基于来自 控制器单元25的控制信号将作为电磁波的RF脉冲传输到对象16，从而产 生高频磁场B1。这激发了对象16待成像的切片中的质子自旋。局部RF线 圈阵列接收当质子自旋返回到与初始磁化矢量对准时产生的电磁波作为MR 信号。在一个实施方案中，局部RF线圈可以使用相同的局部RF线圈发射 和接收RF脉冲。在另一个实施方案中，局部RF线圈可以用于仅接收MR 信号，但不用于发射RF脉冲。在图2中示出了局部RF线圈阵列的细节。
RF体线圈单元15被设置为例如封闭成像空间18，并且产生RF磁场脉 冲B1，该RF磁场脉冲与主磁场B0正交，该主磁场由成像空间18内的静磁 场磁体单元12产生，以激发核。与可从MRI装置10容易地断开并更换为 另一个RF线圈单元的局部RF线圈阵列(诸如，局部RF线圈阵列210和 220)相比，RF体线圈单元15固定地附接并连接到MRI装置10。此外，尽 管线圈阵列可以仅从对象16的局部区域发射信号或从对象的局部区域接收 信号，但是RF体线圈单元15通常具有更大的覆盖区域并且可以用于向对 象16的整个身体发射或接收信号。使用仅接收RF线圈阵列和传输体线圈 提供了均匀的RF激发和良好的图像均匀性，代价是沉积在对象体内的高RF 功率。对于发射-接收RF线圈阵列而言，线圈阵列向感兴趣区域提供RF激 励并且接收MR信号，从而降低对象中沉积的RF功率。应当理解，局部RF 线圈阵列和/或RF体线圈单元15的特定用途取决于成像应用。
当在接收模式下操作时，T/R开关20可以选择性地将射频体线圈单元 15电连接到数据获取单元24，并且当在传输模式下操作时，该T/R开关可 以选择性地电连接到射频驱动器单元22。类似地，当局部RF线圈阵列以接 收模式操作时，T/R开关20可以选择性地将局部RF线圈阵列电连接到数据 获取单元24，并且当以发射模式操作时，该T/R开关可以选择性地将局部 RF线圈阵列电连接到RF驱动器单元22。当局部RF线圈阵列和RF体线圈 单元15两者都用于单次扫描时，例如，如果局部RF线圈阵列被配置为接 收MR信号并且RF体线圈单元15被配置为发射RF信号，则T/R开关20 可以将来自RF驱动器单元22的控制信号引导到RF体线圈单元15，同时将 所接收的MR信号从局部RF线圈阵列引导到数据获取单元24。RF体线圈 单元15可以被配置为以仅传输模式、仅接收模式或传输-接收模式操作。局 部RF线圈阵列可以被配置成以发射接收模式、或仅接收模式操作。
RF驱动器单元22包括栅极调制器(未示出)、RF功率放大器(未示 出)和RF振荡器(未示出)，用于驱动RF线圈阵列并在成像空间18中形 成高频磁场。RF驱动器单元22基于来自控制器单元25的控制信号并使用 门调制器将从RF振荡器接收到的RF信号调制成具有预定包络的预定定时 信号。由栅极调制器调制的RF信号由RF功率放大器放大，然后输出到RF线圈阵列。
梯度线圈驱动器单元23基于来自控制器单元25的控制信号驱动梯度线 圈单元13，从而在成像空间18中产生梯度磁场。梯度线圈驱动器单元23包 括三个驱动器电路系统(未示出)，该驱动器电路系统与梯度线圈单元13 中包括的三个梯度线圈系统对应。
数据获取单元24包括前置放大器(未示出)、相位检测器(未示出) 和模拟/数字转换器(未示出)，其用于采集由局部RF线圈阵列接收的MR 信号。在数据获取单元24中，相位检测器使用来自RF驱动器单元22的RF 振荡器的输出作为参考信号来对从RF线圈阵列接收并由前置放大器放大的 MR信号进行相位检测，并且将相位检测的模拟磁共振信号输出到模拟/数 字转换器以便转换为数字信号。由此获得的数字信号被输出到数据处理单 元31。
MRI装置10包括用于将受检者16置于其上的检查台26。通过基于来 自控制器单元25的控制信号移动桌子26，可以使对象16在成像空间18的 内部和外部移动。一个或多个RF线圈阵列可以耦接到工作台26并与工作 台一起移动。
在一些实施方案中，控制器单元25包括计算机和记录介质，在该记录 介质上记录了要由计算机执行的程序。该程序在由计算机执行时引起该装 置的各个部分执行对应于预定扫描的操作。记录介质可包括例如ROM、软 盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM或非易失性存储卡。控制器单元25连 接到操作控制台单元32并处理输入到操作控制台单元32的操作信号，而且 通过向它们输出控制信号来控制检查台26、RF驱动器单元22、梯度线圈驱 动器单元23和数据获取单元24。控制器单元25还基于从操作控制台单元 32接收的操作信号来控制数据处理单元31和显示单元33，以获得期望图 像。
操作控制台单元32包括用户输入设备(诸如键盘和鼠标)。操作者使 用操作控制台单元32，例如，输入作为成像协议的数据，并设置待执行成 像序列的区域。将关于成像协议和成像序列执行区域的数据输出到控制器 单元25。
数据处理单元31包括计算机和记录介质，在该记录介质上记录由计算 机执行以执行预先确定数据处理的程序。数据处理单元31连接到控制器单 元25，并基于从控制器单元25接收的控制信号执行数据处理。数据处理单 元31还连接到数据获取单元24，并通过对从数据获取单元24输出的磁共 振信号应用各种图像处理操作来生成光谱数据。
显示单元33包括显示设备，并基于从控制器单元25接收的控制信号在 显示设备的显示屏幕上显示图像。显示单元33显示例如关于操作者从操作 控制台单元32输入操作数据的输入项目的图像。显示单元33还显示由数据 处理单元31生成的受试者16的切片图像。
不同的RF线圈阵列可用于不同的扫描目标。为此，可以从MRI装置 10断开一个或多个RF线圈阵列，诸如RF线圈阵列210，使得不同的线圈 阵列可以连接到MRI装置10。RF线圈阵列可以经由连接器和RF端口接口 21耦接到T/R开关20，并且因此耦接到RF驱动器单元22和数据获取单元 24。每个RF线圈阵列可以电耦接到一个或多个连接器(诸如连接器17a-17c)。连接器可以插入RF端口接口21，以将RF线圈阵列电耦接到T/R开 关20。例如，线圈阵列210可以通过将连接器17c插入RF端口接口21而 电耦接到MRI装置10。这样，可以容易地改变局部RF线圈阵列。
图2示出了图1的MRI装置10的RF线圈阵列相对于对象16的示例布 置。具体地，前线圈阵列210、头颈部线圈阵列220和后线圈阵列230分别 位于身体的顶部、头颈部上方和身体下方。每个线圈阵列是单独的部件并 且可以在物理上彼此分离。一个或多个线圈阵列(诸如前线圈阵列210和头 颈部线圈阵列220)可以由操作者与MRI装置10连接或移除。后线圈阵列 230可以嵌入工作台26内并与工作台26一起移动。每个线圈阵列可包括一 个或多个线圈元件，并且每个线圈元件接收从对象16的特定体积生成的 MR信号。线圈元件可以彼此重叠或不重叠。例如，前线圈阵列210包括沿 上下(S/I)方向布置的三行线圈元件(211-213)。每行(211，212，213) 可以包括沿垂直于S/I方向的方向的多个(例如，4、5、6、7、8等)线圈 元件。头部线圈阵列220包括四行线圈元件(221-224)以覆盖对象的不同 表面区域；后线圈阵列230包括沿S/I方向布置的六行线圈元件(231-236)。 在一些实施方案中，线圈阵列的线圈元件之间的相对位置可以相对于彼此 固定。在一些实施方案中，线圈阵列的线圈元件之间的相对位置可以相对 于彼此可变。
根据REG信息，可以将来自多个线圈阵列的多个线圈元件或一个线圈 阵列的多个线圈元件分组为接收元件组(REG)。REG信息是用于对发射 和/或接收MR信号的线圈阵列的线圈元件进行分组的预定规则。不同的 REG包括线圈元件的不同组合。线圈元件可以包括在多于一个REG中。可 以基于成像目标、线圈阵列的几何形状、硬件限制(例如，必须同时打开/ 关闭多个线圈元件)等等来确定REG信息。REG信息可以进一步提供专用 REG。例如，当一个线圈元件包括在两个REG中时，两个REG彼此排斥， 这意味着它们不能同时被选择。
以前线圈阵列210为例。前线圈阵列210中的所有线圈元件可以被分组 为第一REG。行211中的线圈元件可以被分组为第二REG；行212中的线 圈元件可以被分组为第三REG；行213中的线圈元件可以被分组为第四 REG。列中的线圈元件(沿垂直于行的方向)可以被分组为第五REG。第 一REG和第二REG彼此排斥，因为它们都包括行211中的线圈元件。第二 REG和第五REG彼此排斥，因为它们都包括在行212和列的交叉处的线圈 元件，等等。后线圈阵列230的REG可以类似地定义。作为另一个示例， 头颈部线圈阵列220的行223和224中的线圈元件可以被分组为一个颈部 REG。在一些实施方案中，每个线圈元件可以表示单独的REG。REG信息 可以保存在MRI装置10的存储器中。
线圈阵列的每个线圈元件经由通道电耦接到控制器单元(诸如图1的 控制器单元25)。具体地，每个线圈元件可以感测MR信号并且经由相应 的通道将MR信号传送到MRI装置的数据获取单元(诸如图1的数据获取 单元24)。然后，数据获取单元将数字化MR信号输出到控制器单元。这 样，线圈阵列的通道也可以根据REG信息进行分组。在一些示例中，每个单独的线圈元件可以耦接到一个通道，并且每个通道可以仅耦接到一个线 圈元件(例如，前线圈阵列210可以包括经由12个单独的通道耦接到数据 获取单元的12个线圈元件)。在其他示例中，不仅线圈元件可以耦接到给 定通道(例如，前线圈阵列210可以包括经由6个单独通道耦接到数据获取 单元的12个线圈元件)。
图3示出了使用MRI装置(诸如图1的MRI装置10)执行成像对象检 查的示例方法300。在更高分辨率的主扫描期间，根据基于动态线圈模式获 取的数据重建MRI图像。动态线圈模式限定用于对ROI进行成像的REG。 基于每个REG对ROI内侧和外侧生成的MR信号的灵敏度来选择REG。具 体地，在校准扫描期间，每个REG的与FOV重叠的每个线圈元件可以被设 置为接收MR信号。基于从每个线圈元件接收的信号，确定相应线圈元件 的线圈元件灵敏度。可以根据REG信息(例如，定义哪些线圈元件在哪些 REG中的信息)来组合线圈元件灵敏度，以生成多个REG灵敏度图。然后 将REG灵敏度图与ROI轮廓一起使用，ROI轮廓定义沿线圈选择方向的 ROI和罚分曲线，该罚分曲线将权重/显著性分配给ROI外侧的REG灵敏度，以便选择具有对ROI内的MR信号比ROI更高的灵敏度的一个或多个REG。 方法300还包括显示所选REG的视觉表示，以帮助操作者在主扫描之前验 证或调整线圈阵列位置和/或ROI。当多个RF线圈阵列被插入MRI装置中 时，可以单独考虑每个RF线圈阵列。也就是说，可以为每个线圈阵列确定 动态线圈模式。或者，可以共同考虑RF线圈阵列，并且可以确定动态线圈 模式用于所有线圈阵列。方法300可以由图1的控制器单元25根据存储在 非暂时性存储器中的指令来执行。
在302，响应于操作者的指令，移动工作台(诸如图1的工作台26) 以将对象(诸如患者)定位在成像空间(诸如图1的成像空间18)中。
在304，在控制器单元处接收布置在患者周围的线圈阵列的信息，使得 可以识别线圈阵列的类型。可以通过操作者输入接收线圈阵列的信息。或 者，MRI装置可以自动识别线圈阵列类型，例如，通过识别已插入该装置 中的线圈阵列的连接器(诸如图1的连接器17a-17c)。方法300可以加载 与连接到MRI装置的线圈阵列有关的REG信息。连接的线圈阵列也可以通 过显示单元显示给操作者。
在306，在控制器单元处接收关于患者信息和成像协议的操作者输入。 特别地，操作者可以基于将要扫描的解剖结构来选择协议。通过选择协议， 可以相应地确定视场(FOV)。FOV定义患者的三维体积。在一个示例中， FOV定义将要针对定位器扫描和校准扫描所扫描的体积。在一些示例中， FOV可以包括MRI系统能够在不移动上面放置成像对象的工作台的情况下 成像的整个成像对象/MRI孔体积。在一个示例中，可以选择协议使得相位编码方向与线圈选择方向对准。例如，可以选择相位编码方向在距线圈选 择方向的阈值角度内。阈值角度可以是小于90度的预定角度(诸如45度)。 通过使相位编码方向与线圈选择方向对准，可以通过基于罚分曲线选择 REG来更有效地减少相位卷褶伪影。
在308，经由控制器单元执行定位器扫描(例如，控制器单元可以向 MRI系统的组件发送命令以执行定位器扫描)。定位器扫描可以是FOV的 低分辨率扫描。在本文中，低分辨率扫描是具有大体素体积的扫描，其能 够以减少的测量时间完成。在一个示例中，在定位器扫描期间获取的图像 数据可以用于重建FOV的MR图像。定位器扫描可以生成对象的一个或多 个2D图像，例如，在矢状面、冠状面和/或横向平面中。
在310，经由控制器单元在校准FOV中执行全模式低分辨率校准扫描 (例如，控制器单元可以向MRI系统的组件发射命令以执行定位器扫描)。 校准FOV可以与定位器FOV相同或不同。在全模式校准扫描期间，一个或 多个线圈阵列的每个线圈元件接收MR信号。从对应于线圈元件的每个通 道接收的MR信号生成一个3D数据集。这样，每个3D数据集对应于多个 通道中的一个通道，并且对应于通道电耦接到的一个线圈元件。在一些实 施方案中，收集来自所有线圈阵列的所有通道的MR信号。在一些实施方 案中，收集来自所选线圈阵列的通道的MR信号。可以基于线圈阵列相对 于成像区域或FOV的相对位置来选择线圈阵列。例如，在校准扫描期间， 在距离扫描中心的阈值距离内的线圈阵列被设置为接收模式，而未选择的 线圈阵列不接收MR信号。阈值距离可以是线圈阵列沿线圈选择方向对MR 信号敏感的距离。在又一个实施方案中，所选REG的每个线圈元件接收 MR信号，而未选择的REG不接收MR信号。可以基于REG相对于成像区 域或FOV的相对位置来选择线圈阵列。例如，选择在距离FOV和/或扫描 中心的阈值距离内的线圈阵列。阈值距离可以是REG沿线圈选择方向对 MR信号敏感的距离。可以基于诸如线圈阵列的类型的先验知识来估计线圈 阵列和REG相对于FOV和/或扫描中心的相对位置。在一个实施方案中， 可以组合定位器扫描和校准扫描，其中FOV的低分辨率3D扫描可以生成 定位器扫描图像和校准数据。
在312，在控制器单元处接收由操作者选择的ROI。例如，由定位器扫 描生成的图像可以显示在显示单元上，并且操作者可以基于图像选择用于 主扫描的ROI。至少在一些示例中，ROI可以小于定位器FOV。在一些实 施方案中，可以通过选择3D体积的角的位置来定义ROI。在一些实施方案 中，ROI可以由上下、内外和后前方向中的每一个的范围限定。在其他实 施方案中，ROI可以是立方体的形状，其由中心位置和范围以及旋转角度 限定。例如，对于心脏扫描，ROI可以由心脏的中心位置和预定范围限定。
在314，方法300经由控制器单元确定ROI是否超出校准FOV(例如， 超过在校准扫描期间由MRI系统成像的FOV)。例如，当操作者指示ROI 时，ROI可以延伸到校准FOV之外。如果ROI超出校准FOV，则方法300 前进到315以调整全模式校准中心并重新执行全模式校准扫描。例如，可以 移动工作台或者可以执行其他动作以调整校准FOV的中心，以便将ROI保持在校准FOV内。在调整校准中心并重新执行校准扫描时，方法300前进 到316。
如果在314确定ROI没有超出校准FOV或者在315利用调整的校准中 心重新执行校准扫描，则方法300前进到316以经由控制器单元基于校准扫 描和ROI选择生成REG灵敏度图。下面参考图4更详细地描述生成REG灵 敏度图的过程。
在316，基于在全模式校准扫描期间获取的数据生成REG灵敏度图。 特别地，从校准扫描获得多个3D数据集。从特定线圈元件(或特定通道) 获取每个3D数据集。然后，可以通过沿线圈选择方向投射相应的3D数据 集来确定特定线圈元件的线圈元件灵敏度，如图5所示。这样，每个线圈元 件对应于一个线圈元件灵敏度。组合多个线圈元件的线圈元件灵敏度以根 据预定的REG信息生成REG灵敏度。可以基于所生成的REG灵敏度来构 建REG灵敏度图。在图4中示出了关于生成REG灵敏度图的细节。
在317，基于在315确定的罚分曲线、在316生成的REG灵敏度图以 及在312接收的ROI来生成动态线圈模式。动态线圈模式确定在主扫描期 间用于对ROI成像的REG。下面参考图11更详细地描述产生动态线圈模式 的过程。
在318，动态线圈模式的视觉表示与在308经由显示单元经由定位器扫 描获取的图像一起显示。图13中示出了示例的视觉表示。简而言之，可以 与切片位置和所选REG的灵敏度一起显示在定位器扫描期间获取的成像对 象的图像。此外，还可以显示REG之间的重叠区域。在本公开中，REG的 范围可与REG的灵敏度范围互换使用。
在320，方法300包括例如基于318的所显示的动态线圈模式从操作者 接收控制器单元处的输入，该输入指示当前动态线圈模式是否理想。例如， 基于显示器，操作者可以确定ROI的位置和/或REG的范围是否令人满意。 在一个示例中，操作者可以确定动态线圈模式的REG的范围是否与ROI匹 配。如果ROI与所选REG不匹配，则操作者可以调整线圈阵列的位置。在 另一个示例中，操作者可以确定REG之间的重叠是否太大。响应于重叠大 于阈值重叠，操作者可以重新调整一个或多个线圈阵列的位置。如果控制 器单元接收到动态线圈模式的确认，则方法300前进到326并执行主扫描， 这将在下面更详细地描述。否则，如果操作者确定动态线圈模式不理想， 则方法300前进到322。
在322，方法300经由控制器单元确定是否需要重新定位要在主扫描中 使用的一个或多个接收RF线圈阵列，使得完全覆盖ROI。如果需要重新定 位一个或多个RF线圈阵列，则方法300前进到324以重新定位RF线圈阵 列。例如，如果前RF线圈阵列没有完全覆盖ROI，则可以移动工作台，使 得成像对象在MRI系统的孔之外并且操作者可以重新定位前RF线圈阵列(例如，使RF线圈阵列在成像对象上向上或向下移动)。在另外的示例中， 附加地或替代地，可以移动工作台和/或可以移动成像对象，使得调整ROI 的绝对位置(例如，相同的解剖结构可以包括在ROI中，但是ROI可以相 对于MRI系统和RF线圈阵列处于不同的位置)。在重新定位RF线圈阵列 时，方法300前进到308以重新执行定位器扫描、重新执行校准扫描、获得 ROI等。如果不重新定位要在主扫描中使用的RF线圈阵列，则方法300循 环回到312以获得新的ROI。新ROI可以小于前一个ROI，这可以促进一个 或多个REG完全覆盖ROI。
在326，经由控制器单元使用动态线圈模式在ROI上执行主扫描(例 如，控制器单元可以向MRI系统的组件发射命令以执行主扫描)。具体地， 在主扫描期间，从基于动态线圈模式选择的REG中的线圈元件接收MR信 号，但是不从所选REG外的任何线圈元件接收MR信号。换句话说，在主 扫描期间，不在所选REG中的线圈元件被关闭。主扫描是高分辨率3D扫 描，以生成高质量的ROI图像。主扫描具有比308的定位器扫描和312的校 准扫描低的体素体积。执行主扫描还可以包括基于接收的MR信号重建和 显示一个或多个MRI图像。
在328，方法300经由控制器单元确定检查(例如，当前扫描会话)是 否完成。可以通过操作者输入结束扫描会话。或者，方法300可以基于在 306处选择的成像协议来确定扫描会话是否结束。如果会话未结束，则方法 300前进到312以接收ROI的新选择。
图4示出了用于确定REG灵敏度图的示例子例程400。REG灵敏度图 包括一个或多个REG中的每一个的REG灵敏度。具体地，首先基于每个线 圈元件或每个相应通道的线圈元件灵敏度生成REG灵敏度图。然后可以基 于线圈阵列的配置将原始REG灵敏度图外推到FOV内或外侧的REG。
在401，在图3的312执行全模式校准扫描之后，从在完全模式校准扫 描期间设置为接收模式的每个线圈元件获得3D数据集。从耦接到线圈元件 的每个通道接收每个3D数据集。例如，如果在全模式校准扫描期间将N个 线圈元件设置为接收模式，则获取N个3D数据集，每个数据集对应于一个 线圈元件。3D数据集可以在图像空间中。也就是说，3D数据集中的每个数 据点的值对应于从相应线圈元件接收的MR信号的强度。数据点的空间位 置是MR信号源的位置。
在402，子例程400可选地包括处理多个获得的3D数据集。特别地， 可以对每个线圈元件的每个3D数据集执行误差校正。例如，可以将一个或 多个误差图(诸如频率图、相位图和切片渐变误差图)应用于数据集以校 正空间失真。通过预处理，可以校正数字化MR信号的每个数据点的空间 位置的误差。
在404，基于所获取的数据集生成每个线圈元件(或针对每个通道)的 一个1D线圈元件灵敏度。例如，如果在全模式校准扫描期间将N个线圈元 件设置为接收模式，则获取N个3D数据集，并确定N个线圈元件灵敏度。 具体地，可以将在校准扫描期间获取的每个3D数据集投射到线圈选择方向 上。在一个示例中，线圈选择方向可以是S/I方向。
图5示出了通过将3D数据集505投射到S/I方向上而获得的示例线圈 元件灵敏度510。可以首先沿着内-外(R/L)方向502将3D数据集505投 射到矢状平面504上。例如，为了将3D数据集投射到2D平面，将沿着内- 外侧方向502的数据点相加以获得矢状平面504中的数据点。然后，可以将 投射的2D数据再次投射到S/I方向上以获得线圈元件灵敏度510。
在一个示例中，线圈选择方向可以是线圈元件具有不同覆盖范围的方 向。换句话说，一个或多个线圈元件的范围沿线圈选择方向覆盖不同的区 域。例如，如果RF线圈阵列包括四乘四线圈元件阵列，则RF线圈阵列可 以布置成四个REG，每个REG包括沿第一方向(例如，水平地)延伸的一 行线圈元件。线圈选择方向可以沿着垂直于第一方向(例如，垂直)的第 二方向，因为每个REG的线圈元件沿着第二方向具有不同的覆盖范围。在 另一个示例中，如果RF线圈阵列被布置成四个REG，其中每个REG包括 沿第二方向延伸的列，则线圈选择方向可以沿着第一方向。在一个示例中， RF线圈阵列可以包括在多于一个方向上具有不同覆盖范围的REG。线圈选 择方向可以是基于成像协议确定的多个方向中的一个方向。在另一个示例 中，线圈选择方向可以与MRI扫描期间的切片选择方向相同。换句话说，线圈选择方向垂直于包含成像切片的平面。线圈选择方向也可以与扫描方 向相同。
在406，基于来自404的线圈元件灵敏度和REG信息生成原始REG灵 敏度图。在一个示例中，对于每个REG，REG中包括的线圈元件的线圈灵 敏度被组合，诸如通过求和，以生成原始REG灵敏度。
图6示出了一组示例原始REG灵敏度图601。y轴是REG的索引(例 如，每个REG在y轴上单独表示)。每行对应于相应REG的REG灵敏度。 包括四个REG。x轴表示沿S/I方向的距离(诸如以像素或cm为单位)。 原始REG灵敏度值以灰度色彩编码。每个REG对沿S/I方向的不同范围生 成的MR信号敏感。
图7示出了用于基于原始REG灵敏度图生成REG灵敏度图的子例程 700，诸如图6的原始REG灵敏度图601。可以基于线圈阵列的类型处理原 始REG灵敏度图。图8A-8C示出了经由子例程700基于原始REG灵敏度图 生成的REG灵敏度图的示例。
在702，确定在原始REG灵敏度图中表示的线圈阵列的类型。例如， 子例程可以确定RF线圈阵列是固定到工作台的线圈(例如，后线圈)、浮 动线圈(例如，前线圈)、刚性线圈(例如头颈部线圈)、柔性线圈(例 如，空气线圈)或其他类型的RF线圈阵列。在其他示例中，子例程可以确 定RF线圈阵列的长度(例如，相对于FOV)和/或RF线圈阵列中的REG 的数量。
在704，可以基于线圈阵列的类型来处理原始REG灵敏度图中的每个 REG的灵敏度。在一个示例中，在706，使用阈值灵敏度水平对原始REG 灵敏度图进行阈值处理。可以基于MR信号的噪声水平来确定阈值灵敏度 水平。具有低于阈值灵敏度水平的值的REG灵敏度图的任何数据点被设置 为固定的低水平(诸如零)。对于具有四个REG的RF线圈阵列，诸如头 颈部线圈阵列，在图8A中示出了一组示例原始REG灵敏度图801。类似于 图6的原始REG灵敏度图601，原始REG灵敏度图801的每一行表示沿着 线圈选择方向的一个REG的组合灵敏度。在阈值处理之后，通过将那些数 据点(例如，像素)设置为零值来丢弃低水平数据点。每个REG的灵敏度 范围可以确定为REG的非零灵敏度的范围。例如，在图8A中示出了第一REG 811的范围810。
在另一个示例中，附加地或替代地，处理可以包括用相同范围的高斯 拟合替换每个REG的阈值化灵敏度。例如，高斯拟合替换可以应用于前线 圈阵列或后线圈阵列的REG。在一个示例中，如图8B所示，原始REG灵 敏度图803的第一REG的阈值化灵敏度被高斯拟合822替换。高斯拟合822 以REG灵敏度图804的灰度示出。对于原始REG灵敏度图的每一行，阈值 化的灵敏度值被沿着线圈选择方向(诸如S/I方向)的相同范围的高斯曲线 替换。在一个示例中，通过拟合REG的阈值化灵敏度来确定高斯曲线。在 另一个实施方案中，高斯曲线具有由原始信号确定的最大值和方差(例如， 最大值与原始信号的最大值相同或相似)。
在一个示例中，在708，可以在FOV内外推REG灵敏度图。在一个示 例中，REG灵敏度图可以外推到在校准扫描期间不接收MR信号的REG。 在另一个示例中，REG灵敏度图可以外推到在校准扫描期间接收低幅度MR 信号的REG。可以基于线圈阵列的REG的信息外推REG灵敏度图。例如， 如果第二REG具有与第一REG相同的配置，则可以将REG灵敏度图中包 括的第一REG的灵敏度外推到第二REG。该配置可包括线圈元件的数量和 类型、线圈元件的相对位置以及线圈阵列的刚度。
图8B示出了基于原始REG灵敏度图803的前线圈阵列的外推REG灵 敏度图804的示例。在原始REG灵敏度图803中，第六REG具有低值。这 样，在阈值处理期间，REG灵敏度图803中的第六REG的所有值都被设置 为零。由于第六REG是第五REG的同一类型，并且假设第六REG和第五 REG的相对位置与第五REG和第四REG的相对位置相同，可以基于第五 REG的灵敏度来确定第六REG的灵敏度。在一个示例中，通过基于第五和 第六REG之间的相对位置移位第五REG的灵敏度，将第六REG的灵敏度 805添加到REG灵敏度图804。在另一个示例中，第六REG的灵敏度可以 是高斯曲线，其范围与第五REG的范围相同。这样，在没有额外的校准扫 描的情况下，可以生成外推的REG灵敏度图804以覆盖沿着S/I方向的完整 FOV 820。
在另一个示例中，在710，可以在FOV之外外推REG灵敏度图。外推 可以基于REG的相似性、线圈阵列刚度以及线圈元件的类型和位置。FOV 外侧的外推可以应用于后线圈阵列或具有位于FOV外侧和/或不易于移动或 定位可变性的线圈元件的其他阵列。由于校准扫描可能无法沿线圈选择方 向覆盖线圈阵列的整个范围，通过外推FOV外的REG灵敏度图，可以基于 成像区域的一次校准扫描来获得整个线圈阵列的REG灵敏度图。
图8C示出了基于原始REG灵敏度图806的后线圈阵列的外推REG灵 敏度图807的示例。可以通过在FOV 830内执行校准扫描并沿S/I方向投射 数据来生成原始REG灵敏度图806。由于FOV 830之外的REG类似于FOV 内的REG(类似地，REG可以具有相同数量的线圈元件，以相同的方式间 隔开等)，在阈值处理和高斯拟合替换之后的REG灵敏度图可以外推以覆 盖线圈阵列的整个范围831。在一个示例中，由于后阵列的线圈元件之间的 相对位置是固定的，通过基于后线圈阵列中的REG之间的相对位置的先验 知识使FOV 830内的REG灵敏度图移位，可以在FOV 830外部外推REG 灵敏度图。
图9A示出了用手/手腕线圈获取的手/手腕区域的MRI图像910。箭头 905表示线圈选择方向。从两个REG 903和904接收的MRI信号用于重建 图像910。两个REG 903和904沿线圈选择方向905布置，并且在线圈选择 方向905上覆盖不同的范围。线圈选择方向可以与相位编码方向相同。因为 REG 903的一部分覆盖图像910的成像区域之外的区域906，所以REG903 可以接收在区域906中生成的MR信号。结果，产生相位卷褶伪影，在本文 中示出为与手腕图像重叠的手指902的图像。
图9B示出了与图像910相同的ROI的MRI图像920。与图像910不 同，在图9B中，仅REG 904用于接收MR信号，而REG 903不接收MR信 号。结果，根据从REG 904接收的信号重建图像920没有相位卷褶伪影。 然而，由于使用较少的REG来获取MR信号，因此图像920的信噪比(SNR) 可以低于910的SNR。
图10示出了基于ROI确定的罚分曲线的示例。图1010示出了具有从S 到T的范围1011的ROI轮廓。ROI轮廓的值在范围1011内是一，并且在范 围1011之外是零。图1020示出了三种示例类型的罚分曲线。三种类型的罚 分曲线具有不同的形状。图1010和1020的x轴是线圈选择方向上的距离。 罚分曲线在ROI范围1011内具有零值。第一种罚分曲线在ROI外侧具有恒 定值。例如，罚分曲线1021是ROI范围1011之外的罚分曲线。随着与ROI 的距离增加，第二类型罚分曲线的值增大。例如，罚分曲线1022随着距 ROI的距离的增加而线性增加。第三种罚分曲线基于FOV而不是ROI，因 此在FOV内为零，并且在FOV之外是非零的。例如，罚分曲线1023在 FOV 1024内为零，并且是FOV之外的恒定值(诸如二)。可以基于线圈阵列和成像物镜的类型和配置来确定罚分曲线的形状。例如，当用手/腕线圈 阵列对腕部成像时，可以选择第一类罚分曲线以对从手指生成的信号罚分。 在一些示例中，可以针对特定线圈阵列和/或成像物镜专门调整罚分曲线的 形状和值。例如，可以通过在校准过程期间对体模进行成像来确定罚分曲 线。
图11示出了用于确定动态线圈模式的示例子例程1100。动态线圈模式 包括用于对特定ROI成像的所选REG，其中所选REG可包括RF线圈阵列 的一些但不是全部REG。可以基于REG灵敏度、ROI和罚分曲线来选择 REG。特别地，计算每个REG的净信号。净信号是ROI内的信号之间的差 异(例如，REG对ROI内/在ROI内接收的MR信号的灵敏度)和ROI外的 信号由罚分曲线加权。ROI外侧的总信号表示REG对ROI外侧生成/接收的 MR信号的灵敏度。罚分曲线表示由REG贡献的ROI外侧的信号引起的潜 在相位卷褶伪影的重要性。作为示例，负净信号指示REG可以比ROI的无 伪影MRI图像对相位卷褶伪影贡献更多。
在1102，选择从图3的316生成的REG灵敏度图的第一REG。所选 REG的REG灵敏度由REG灵敏度图的对应行表示(例如，第一REG的 REG灵敏度在REG灵敏度图601的第一行中示出)。
在1104，基于REG灵敏度和ROI确定ROI内的信号和所选REG(例 如，第一REG)的ROI外侧的信号。特别地，对于每个REG，ROI内的信 号是在ROI范围内的REG灵敏度值。ROI外侧的信号是ROI范围外的REG 灵敏度值。在本文中ROI内的信号表示REG对ROI内生成的MR信号的灵 敏度，ROI外的信号表示REG对ROI外侧生成的MR信号的灵敏度。
在1106，基于ROI内的透视信号、ROI外侧的透视信号和相位卷褶罚 分曲线来计算每个REG的净信号。
罚分曲线可以定义REG对ROI外侧生成的MR信号的灵敏度的重要性， 作为沿ROI沿线圈选择方向的距离的函数。在一些实施方案中，罚分曲线 是预定义的。在进一步的实施方案中，预定义具有不同形状和/或值的多个 罚分曲线，并且基于成像物镜和/或线圈阵列布置选择一个。在一些实施方 案中，可以实时确定/调整罚分曲线。例如，第一成像协议(例如，用于手) 可以包括罚分曲线，该罚分曲线将非有效值(例如，零值)分配给ROI内 侧生成的信号，然后将恒定的有效值(例如，值一)分配给ROI外侧生成 的信号。第二成像协议(例如，用于脚踝)可以包括罚分曲线，该罚分曲 线将非有效值(例如，零值)分配给ROI内侧生成的信号，然后将线性增 大的有效值(例如，值一随着与ROI的距离线性增加而增加到三的值)分 配给ROI外侧生成的信号。在图10中示出了罚分曲线的示例。
在一些实施方案中，可以基于在312接收的ROI或在306确定的FOV 来调整罚分曲线。例如，罚分曲线可以在ROI内被调整为零，并且可以在 FOV之外是非零的。作为示例，可以基于线圈阵列的类型确定罚分曲线。
作为另一个示例，可以基于线圈选择方向和成像协议来确定罚分曲线。 可以基于线圈选择方向的角度和引起相位卷褶伪影的方向来确定罚分曲线。 例如，引起相位卷褶伪影的方向可以是相位编码方向。罚分曲线的值可以 响应于线圈选择方向与引起相位卷褶伪影的方向之间的角度减小而增加。 换句话说，当线圈选择方向与相位卷褶伪影的方向更加对准时，可以对 ROI外侧的信号应用更高的罚分。以这种方式，可以通过选择REG来更有效地解决相位卷褶伪影。
作为另一个示例，响应于与引起相位卷褶伪影的方向垂直的线圈选择 方向，可以将罚分曲线设置为零。当线圈选择方向沿着频率编码方向时， 可以通过在几乎没有扫描时间增加的情况下增加读出采样率来去除卷褶伪 影。因此，在线圈选择期间可以避免相位卷褶损失。
作为另一个示例，可以基于ROI范围或数据获取FOV(或编码FOV) 的范围来确定罚分曲线。当ROI范围或FOV范围大于阈值时，可以在任何 地方将罚分曲线设置为零值。通过在任何地方将罚分曲线设置为零值，对 在ROI外侧接收的MR信号不应用罚分。在一个示例中，通过在任何地方 将罚分曲线设置为零值，与ROI重叠的所有REG可以包括在动态线圈模式 中。
每个REG的净信号ΔS可以被计算为ROI内的信号与由罚分曲线加权的 ROI外侧的信号之差。净信号可以表示为REG灵敏度和ROI轮廓的点积与 REG灵敏度和相位卷褶罚分曲线的点积之差：
其中REG是1102所选REG的REG灵敏度，ROI是ROI轮廓(诸如图10的 曲线图1010中的ROI轮廓)，P是罚分曲线(诸如图10的图1020中的罚 分曲线)，N是REG灵敏度的数据点的数量，并且i是沿线圈选择方向的第i个数据点。例如，线圈选择方向是S/I方向。如果ROI轮廓在ROI范围内 是一，并且在其他任何地方都为零，则等式1的第一项REG·ROI是ROI内REG灵敏度的总和。等式2的第二项REG·P是由罚分曲线加权的ROI外侧 的REG灵敏度的总和。换句话说，首先将ROI外侧的每个REG灵敏度值乘 以罚分曲线的对应值，然后将加权的REG灵敏度值相加。
在另一个示例中，当ROI轮廓在其从S到T的范围为一并且在任何其 他地方为零(如图10的图1010所示)时，罚分曲线在ROI外侧是恒定值 (例如，恒定值是罚分参数p)，净信号ΔS可以被计算为ROI内的总信号S1与由罚分参数p加权的ROI外的总信号S2之差。ROI内的总信号是ROI内 的REG灵敏度的总和：ROI外侧的总信号是ROI外侧的REG灵敏度的总和：净信号是ROI内的总 信号与罚分参数加权的ROI外侧的总信号之差。净信号ΔS可以表示为：
ΔS＝S1-p×S2。 等式2
在1108，将净信号与预定的第一阈值进行比较。可以在使用体模进行 系统校准期间预先确定第一阈值。在一个示例中，第一阈值为零。如果净 信号大于第一阈值，则REG在1110包括在动态线圈模式中。否则，在1112 将REG从动态线圈模式中排除。
在1114，如果当前REG是REG灵敏度图中的最后一个REG(例如， 已经为RF线圈阵列的每个REG确定净信号)，则子例程移动到1114。否 则，在1116选择REG灵敏度图中的下一个REG，并且子例程循环回到1104 以确定ROI内和ROI外的下一个REG的总信号。
在1118，检查动态线圈模式中所选REG的数量。如果所选REG的数 量非零，则子例程1100退出。以这种方式，已经识别出至少一个REG包括 在动态线圈模式中，并且主扫描可以从所选择的REG开始。如果在动态线 圈模式中没有选择REG，则在1120处将REG灵敏度图中的每个REG的 ROI内的总信号与第二阈值进行比较。在一个示例中，ROI内的总信号可以被计算为REG灵敏度和ROI轮廓的点积。在另一个示例中，ROI内的总信 号可以是ROI内的REG灵敏度的总和。第二阈值可以高于零。在一个示例 中，第二阈值可以是对接收的MR信号的最小灵敏度。在另一个示例中， 可以基于所接收的MR信号的噪声水平来确定第二阈值，其中第二阈值高 于噪声水平。在另一个示例中，第二阈值可以是所接收的MR信号的最高噪声水平。如果ROI内的每个REG的总信号低于第二阈值，则ROI在REG 灵敏度图的覆盖范围(例如，灵敏度范围)之外。可以在动态线圈模式的 视觉表示中向操作者显示REG灵敏度图的覆盖不足。然后，操作者可以重 新调整线圈阵列位置。如果至少一个REG的ROI内的总信号大于第二阈值， 则子例程1100进行到1122，并且在ROI内具有最高总信号的REG包括在动态线圈模式中。以这种方式，识别出至少一个REG包括在动态线圈模式 中，并且主扫描可以从所选择的REG开始。子例程1100退出。
在一些示例中，可以应用附加约束来生成动态线圈模式。例如，在基 于净灵敏度评估REG之后，可以进一步评估包括在动态线圈模式中的REG 以确定所识别的REG是否彼此兼容。已识别的REG可以彼此排斥。以图2 的线圈阵列布置为例，如果第一REG由前线圈阵列210中的所有线圈元件 组成，并且第二REG由行211中的线圈元件组成，则第一和第二REG彼此 排斥，因为它们都包括行211中的线圈元件。因此，在一些实施方案中，可 以应用决胜局规则以从独占REG中选择一个REG。例如，如果使用并行成 像，则优选更大的REG(即，第一REG)；而如果优选减少相位卷褶伪影， 则优选较小的REG(即第二REG)。在一些实施方案中，总体上考虑多个 因素，并且从独占REG中选择达到最佳平衡的REG。
以这种方式，基于ROI内侧和外侧的REG灵敏度以及罚分曲线识别动 态线圈模式，该罚分曲线限定了对ROI外侧的MR信号对相位卷褶伪影的 贡献的加权(或重要性)。通过调整罚分曲线的形状和/或值，ROI外侧的 REG灵敏度受到不同的罚分。例如，当罚分曲线是ROI外侧的恒定值(诸 如图10的罚分曲线1021)时，在与ROI不同距离处生成的MR信号被同等 地处理。在另一个示例中，当罚分曲线随着距ROI的距离增加而线性增加 时(诸如图4的罚分曲线1022)，进一步远离ROI生成的MR信号受到更 多罚分。在另一个示例中，在1108增加罚分曲线的值并增加第一阈值可以 有效地增加应用于在ROI外侧生成的MR信号的罚分并且减少将发生相位 卷褶伪影的可能性。然而，这种更严格的方法可以降低SNR，并因此降低 最终重建图像的图像质量，因此可以在相位卷褶伪影和SNR的减小之间进 行平衡。例如，上面关于图10描述的第二罚分曲线可以具有作为距ROI的 距离的函数而增加的罚分。这可以允许ROI边界附近的REG被包括在动态 线圈模式中，从而增加用于成像的线圈元件的数量。
图12A-12C示出了基于不同范围的ROI和REG灵敏度图确定的动态线 圈模式的示例。由于图12A-12C中所示的示例的REG灵敏度图是相同的， 因此图12A-12C示出了ROI大小对动态线圈模式的影响。
在图12A中，REG灵敏度图1212包括两个REG。ROI轮廓1210的范 围为1211。x轴(对于REG灵敏度图1212和ROI轮廓1210两者)是沿线 圈选择方向的距离。REG灵敏度图1212的y轴是REG的索引。在该示例 中，第一REG的净信号大于第一阈值零，第二REG的净信号小于第一阈值 (例如，由于第一REG的大部分灵敏度范围与ROI重叠，而第二REG的灵 敏度范围的大部分不与ROI重叠)。这样，第一REG包括在动态线圈模式 中，第二REG被排除在动态线圈模式之外。
在图12B中，REG灵敏度图1212保持与图12A的第一示例中的相同。 ROI轮廓1220具有比ROI轮廓1210的范围1211更小的范围1221。由于 ROI小，第一REG和第二REG的净信号都小于零的第一阈值。ROI内的第 一REG的总信号大于第二阈值，并且ROI内的第二REG的总信号不大于第 二阈值。这样，第一REG包括在动态线圈模式中，第二REG被排除在动态 线圈模式之外。
在图12C中，REG灵敏度图1212保持与图12A的第一示例相同。ROI 轮廓1230具有范围1231。第一REG和第二REG的净信号都小于零的第一 阈值。此外，ROI内的第一REG的总信号和ROI内的第二REG的总信号都 小于第二阈值。因此，在动态线圈模式中没有选择REG。ROI位置和REG 的范围可以通过视觉呈现显示给操作者，如上面参考图3所解释的。视觉呈现可以指示ROI和动态线圈模式之间存在不匹配。
图13是与从定位器扫描获取的成像对象的图像1302一起显示的动态线 圈模式的示例视觉表示。图像1302示出了矢状平面中的对象。第一REG的 范围1304和第二REG的范围1306显示在图像1302的左侧。第一REG包 括例如第一前线圈阵列的线圈元件。第二REG包括例如第二前线圈阵列的 线圈元件。第三REG的范围1308相对于对象显示在图像1302的右侧。第 三REG来自例如后阵列，并且根据动态线圈模式来选择。沿前后方向的线 1310示出了用于主扫描的切片的位置。范围1304和1306之间的重叠区域1307显示在图像1302的顶部。例如，可以通过用颜色对区域进行着色来显 示重叠区域。在一个实施方案中，如果沿着REG的范围的重叠区域的范围 超过预定阈值，则重叠区域可以用第二颜色进行着色，从而指示动态线圈 模式中REG之间的过度重叠。REG之间的过度重叠可能导致更高的噪声水平。响应于过度重叠，操作者可以重新调整线圈阵列位置以减小REG之间 的重叠区域。以这种方式，可以增加接收的MR信号的信噪比。或者，操 作者可以命令以当前REG位置进行主扫描。REG范围1304和1306也可以 以第二颜色显示，从而指示前线圈阵列的REG选择中的错误。如果重叠区 域的范围小于或等于阈值，则1304和1306的范围可以用第一颜色进行着色，从而指示REG之间的适当重叠。当范围1308完全覆盖ROI时，范围 1308以第一颜色显示，从而指示后线圈阵列的适当REG选择。
基于ROI内侧和外侧的REG灵敏度选择用于MRI的REG的技术效果 是可以评估在ROI外侧生成的接收MR信号对相位卷褶伪影的贡献。基于 罚分曲线选择REG的技术效果是可以在不增加扫描时间的情况下减少相位 卷褶伪影。此外，可以通过调整罚分曲线来调节相位卷褶伪影的抑制。选 择罚分曲线的形状的技术效果是响应于成像目标可以抑制沿着线圈选择方 向在特定位置处生成的MR信号。
在一个实施方案中，一种利用包括多个线圈元件的RF(RF)线圈阵列 进行磁共振成像(MRI)的方法包括：根据接收元件组(REG)信息将所 述多个线圈元件分组为REG；生成用于多个线圈元件的线圈元件灵敏度图； 基于REG信息和线圈元件灵敏度图生成REG灵敏度图；基于REG灵敏度 图，针对每个REG确定感兴趣区域(ROI)内的信号和ROI外侧的信号；基于每个REG的ROI内的信号和ROI外侧的信号选择一个或多个REG；并 且在该选择的REG中的线圈元件被激活并且不在任何选择REG中的线圈元 件未被激活的情况下扫描ROI。在该方法的第一示例中，在选择的REG中 的线圈元件被激活情况下扫描ROI包括在更高分辨率扫描期间激活选择的 REG来扫描ROI，并且其中，生成用于多个线圈元件的线圈元件灵敏度图 包括基于从较低分辨率校准扫描获取的数据生成用于多个线圈元件的线圈 元件灵敏度图。该方法的第二示例可选地包括第一示例并且还包括：生成 多个线圈元件灵敏度图，包括对于每个线圈元件沿着线圈选择方向投射利 用线圈元件在较低分辨率校准扫描期间获取的3D数据集。该方法的第三示 例可选地包括第一和第二示例中的一个或多个，并且还包括：基于REG信 息和线圈元件灵敏度图生成REG灵敏度图包括，对于每个REG，组合与由REG信息定义的REG相关联的每个线圈元件灵敏度图。该方法的第四示例 可选地包括第一至第三示例中的一个或多个，并且还包括：基于每个REG 的ROI内的信号和ROI外侧的信号选择一个或多个REG包括：获得相位卷 褶罚分曲线；基于ROI内的各个信号、ROI外侧的各个信号和相位卷褶罚 分曲线确定每个REG的净信号；并且基于REG灵敏度图、ROI和每个净信号选择一个或多个REG。该方法的第五示例可选地包括第一至第四示例中 的一个或多个，并且还包括：其中基于REG灵敏度图、ROI和净信号选择 一个或多个REG包括：确定每个净信号是否大于第一阈值；并且如果至少 一个REG具有大于该第一阈值的净信号，则选择具有大于第一阈值的净信 号的每个REG作为一个或多个选择的REG。该方法的第六示例可选地包括 第一至第五示例中的一个或多个，并且还包括：如果没有REG具有大于第 一阈值的净信号，则通过对ROI内的各个REG的REG灵敏度值求和来确定 每个REG的ROI内的总信号，并且确定至少一个REG是否具有ROI内的 大于第二阈值的总信号；如果至少一个REG具有在ROI内大于所述第二阈 值的总信号，则选择ROI内具有最高总信号的REG作为一个或多个选择的 REG；并且如果没有REG具有在ROI内大于第二阈值的总信号，则向操作 者输出通知以重新定位RF线圈阵列和/或重新定位成像对象。
在另一个实施方案中，一种利用包括多个线圈元件的RF(RF)线圈阵 列进行磁共振成像(MRI)的方法包括：获得多个数据集，每个数据集表 示RF线圈阵列的多个线圈元件中各个线圈元件在视场(FOV)的低分辨率 校准扫描期间的灵敏度，该多个线圈元件被分组为多个接收元件组 (REG)；基于该多个数据集确定一个或多个REG对在感兴趣区域(ROI)内生成的磁共振(MR)信号的第一灵敏度；基于该多个数据集确定一个或 多个REG对在ROI外侧生成的MR信号的第二灵敏度；获得表示相位卷褶 伪影沿线圈选择方向的有效值的罚分参数；基于该第一灵敏度、第二灵敏 度和罚分参数选择一个或多个REG；并且基于在高分辨率主扫描期间从选 择的一个或多个REG获得的数据来重建覆盖ROI的图像。在该方法的第一 示例中，该方法还包括：将多个数据集的每个数据集投射到线圈选择方向 上以生成多个线圈元件灵敏度图，并且基于REG信息组合多个线圈元件灵 敏度图以生成多个REG灵敏度图，每个REG灵敏度图表示各个REG的灵 敏度。该方法的第二示例可选地包括第一示例并且还包括，其中确定一个 或多个REG的第一灵敏度包括：对于每个REG，对该REG的ROI内的 REG灵敏度图的每个REG灵敏度值求和。该方法的第三示例可选地包括第 一和第二示例中的一个或多个，并且还包括，其中确定一个或多个REG的 第二灵敏度包括：对于每个REG，对该REG的ROI外侧的REG灵敏度图 的每个REG灵敏度值求和。该方法的第四示例可选地包括第一至第三示例 中的一个或多个，并且还包括，其中基于第一灵敏度和第二灵敏度选择一 个或多个REG，包括基于由罚分参数加权的第一灵敏度和第二灵敏度之间 的差异来选择每个REG。
在另一个实施方案中，磁共振成像(MRI)装置包括控制器单元；射 频(RF)线圈阵列，该射频线圈阵列包括多个线圈元件，该线圈元件被分 组为多个接收元件组(REG)，每个REG包括多个线圈元件的子集；存储 器，该存储器存储可执行指令，该可执行指令在执行时使控制器单元：基 于REG对在感兴趣区域(ROI)外侧生成的磁共振(MR)信号的第一灵敏度、该REG对ROI内侧生成的磁共振(MR)信号的第二灵敏度以及相位 卷褶参数，从多个REG中选择接收元件组(REG)；并且在选择的REG激 活并且多个REG的任何未被选择的REG未被激活的情况下扫描该ROI。在 该装置的第一示例中，相位卷褶参数定义REG的灵敏度范围对相位卷褶伪 影的贡献，作为沿着线圈选择方向与该ROI的距离的函数。该装置的第二 示例可选地包括第一示例并且还包括：其中，该线圈选择方向是MRI装置 的相位编码方向。该装置的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个 或多个，并且还包括，其中在选择的REG激活的情况下扫描该ROI是高分 辨率主扫描，并且其中该指令可执行以基于在该高分辨率主扫描之前执行 的低分辨率校准扫描期间从多个线圈元件的至少一个子集获取的数据来确 定该第一灵敏度和第二灵敏度。该装置的第四示例可选地包括第一至第三 示例中的一个或多个，并且还包括，其中，该指令可执行以：基于在该低 分辨率校准扫描期间获取的数据，确定多个线圈元件的至少一个子集的每 个线圈元件的线圈元件灵敏度；通过组合与REG对应的多个线圈元件中的 每个线圈元件的线圈元件灵敏度来确定该REG的REG灵敏度，该REG灵 敏度包括REG沿该线圈选择方向的灵敏度；并且基于该REG沿ROI外侧的 线圈选择方向的每个REG灵敏度，确定该REG对ROI外侧生成的MR信号 的第一灵敏度。该装置的第五示例可选地包括第一至第四示例中的一个或 多个，并且还包括，其中该指令可执行以基于该REG沿ROI内的线圈选择 方向的每个REG灵敏度来确定该REG对ROI内侧生成的MR信号的第二灵 敏度。该装置的第六示例可选地包括第一至第五示例中的一个或多个，并 且还包括，其中该指令可执行以通过确定第二灵敏度的总和与第一灵敏度 和相位卷褶参数的点积之差来确定该REG的净灵敏度，并且响应于该REG 的大于阈值灵敏度的净灵敏度来选择REG。该装置的第七示例可选地包括 第一至第六示例中的一个或多个，并且还包括，其中该指令可执行以确定 该RF线圈阵列的每个剩余REG的净灵敏度，并且如果剩余REG具有不大 于该阈值灵敏度的净灵敏度，则不选择用于扫描该ROI的剩余REG。
在另一个表示中，一种利用包括多个线圈元件的射频(RF)线圈阵列 进行磁共振成像(MRI)的方法包括：基于该感兴趣区域(ROI)外侧的接 收元件组(REG)相对于该ROI内的REG的灵敏度的灵敏度从多个REG选 择REG；并且基于从该选择REG获得的数据重建覆盖该ROI的图像。在该 方法的第一示例中，该方法还包括：确定该ROI外侧的每个REG的灵敏度以及该ROI内的每个REG的灵敏度；选择在ROI内具有比罚分参数加权的 ROI外侧的灵敏度高的灵敏度的每个REG；并且不选择在ROI内具有比罚 分参数加权的ROI外侧的灵敏度低的灵敏度的每个REG。该方法的第二示 例可选地包括第一示例并且还包括，其中，不选择REG包括在扫描期间关 闭未选择的REG，并且利用所选择的REG扫描。该方法的第二示例可选地包括第一示例并且还包括，其中由罚分参数加权的ROI外侧的灵敏度被确 定为由罚分参数的对应值加权的ROI外侧的REG灵敏度的每个数据点的总 和。
如本文所用，以单数形式叙述且以词语“一”或“一个”开头的元件 或步骤应被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确地说明这种排除。 此外，对本发明的“一个实施方案”的引用并非旨在被解释为排除也包含 所叙述的特征的其他实施方案的存在。此外，除非明确地相反说明，否则 “包含”、“包括”或“具有”一个元件或具有特定属性的多个元件的实 施方案可包括不具有该属性的其他这类元件。术语“包括”和“在……中” 用作相应术语“包含”和“其中”的通俗语言等同物。此外，术语“第 一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，而不旨在对其对象施加数字要 求或特定的位置顺序。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领 域的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及 执行任何包含的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求限定，并且 可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权 利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的 字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例旨在在权利要求的 范围内。

Claims (20)

1.一种利用包括多个线圈元件的射频(RF)线圈阵列进行磁共振成像(MRI)的方法，所述方法包括：
根据接收元件组(REG)信息将所述多个线圈元件分组为REG；
生成用于所述多个线圈元件的线圈元件灵敏度图；
基于所述REG信息和所述线圈元件灵敏度图生成REG灵敏度图；
基于所述REG灵敏度图，针对每个REG确定感兴趣区域(ROI)内的信号和所述ROI外侧的信号；
基于每个REG的所述ROI内的信号和所述ROI外侧的信号选择一个或多个REG；以及
在所述选择的REG中的线圈元件被激活并且不在任何选择REG中的线圈元件未被激活的情况下扫描所述ROI。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述选择的REG中的线圈元件被激活的情况下扫描所述ROI包括在更高分辨率扫描期间激活所述选择的REG来扫描所述ROI，并且其中，生成用于所述多个线圈元件的线圈元件灵敏度图包括基于从较低分辨率校准扫描获取的数据生成用于所述多个线圈元件的线圈元件灵敏度图。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，生成所述多个线圈元件灵敏度图包括对于每个线圈元件沿着线圈选择方向投射利用所述线圈元件在较低分辨率校准扫描期间获取的3D数据集。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，基于所述REG信息和所述线圈元件灵敏度图生成所述REG灵敏度图包括，对于每个REG，组合与由所述REG信息定义的REG相关联的每个线圈元件灵敏度图。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，基于每个REG的所述ROI内的信号和所述ROI外侧的信号选择一个或多个REG包括：
获得相位卷褶罚分曲线；
基于所述ROI内的各个信号、所述ROI外侧的各个信号和所述相位卷褶罚分曲线确定每个REG的净信号；以及
基于所述REG灵敏度图、所述ROI和每个净信号选择一个或多个REG。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，基于所述REG灵敏度图、所述ROI和所述净信号选择一个或多个REG包括：
确定每个净信号是否大于第一阈值；以及
如果至少一个REG具有大于所述第一阈值的净信号，则选择具有大于所述第一阈值的净信号的每个REG作为所述一个或多个选择的REG。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：如果没有REG具有大于所述第一阈值的净信号，则通过对所述ROI内的各个REG的REG灵敏度值求和来确定每个REG的ROI内的总信号，并且确定至少一个REG是否具有所述ROI内的大于第二阈值的总信号；
如果至少一个REG具有在所述ROI内大于所述第二阈值的总信号，则选择所述ROI内具有最高总信号的REG作为一个或多个选择的REG；以及
如果没有REG具有在所述ROI内大于所述第二阈值的总信号，则向操作者输出通知以重新定位所述RF线圈阵列和/或重新定位成像对象。
8.一种利用接收射频(RF)线圈阵列进行磁共振成像(MRI)的方法，所述RF线圈阵列包括多个线圈元件，所述方法包括：
获得多个数据集，每个数据集表示所述RF线圈阵列的多个线圈元件中各个线圈元件在视场(FOV)的低分辨率校准扫描期间的灵敏度，所述多个线圈元件被分组为多个接收元件组(REG)；
基于所述多个数据集确定一个或多个REG对在感兴趣区域(ROI)内生成的磁共振(MR)信号的第一灵敏度；
基于所述多个数据集确定所述一个或多个REG对在所述ROI外侧生成的MR信号的第二灵敏度；
获得表示相位卷褶伪影沿线圈选择方向的有效值的罚分参数；
基于所述第一灵敏度、所述第二灵敏度和所述罚分参数选择一个或多个REG；和
基于在高分辨率主扫描期间从所述选择的一个或多个REG获得的数据来重建覆盖所述ROI的图像。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括将所述多个数据集的每个数据集投射到线圈选择方向上以生成多个线圈元件灵敏度图，并且基于REG信息组合所述多个线圈元件灵敏度图以生成多个REG灵敏度图，每个REG灵敏度图表示各个REG的灵敏度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，确定所述一个或多个REG的第一灵敏度包括：对于每个REG，对所述REG的ROI内的REG灵敏度图的每个REG灵敏度值求和。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，确定所述一个或多个REG的第二灵敏度包括：对于每个REG，对所述REG的ROI外侧的REG灵敏度图的每个REG灵敏度值求和。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，基于所述第一灵敏度和所述第二灵敏度选择一个或多个REG包括基于由所述罚分参数加权的第一灵敏度和第二灵敏度之间的差异来选择每个REG。
13.一种磁共振成像(MRI)装置，包括：
控制器单元；
射频(RF)线圈阵列，所述射频线圈阵列包括多个线圈元件，所述线圈元件被分组为多个接收元件组(REG)，每个REG包括所述多个线圈元件的子集；
存储器，所述存储器存储可执行指令，所述可执行指令在执行时使所述控制器单元：
基于所述REG对在感兴趣区域(ROI)外侧生成的磁共振(MR)信号的第一灵敏度、所述REG对所述ROI内侧生成的磁共振(MR)信号的第二灵敏度以及相位卷褶参数，从所述多个REG中选择接收元件组(REG)；以及
在所述选择的REG激活并且所述多个REG的任何未被选择的REG未被激活的情况下扫描所述ROI。
14.根据权利要求13所述的MRI装置，其中，所述相位卷褶参数定义所述REG的灵敏度范围对相位卷褶伪影的贡献，作为沿着线圈选择方向与所述ROI的距离的函数。
15.根据权利要求14所述的MRI装置，其中，所述线圈选择方向是所述MRI装置的相位编码方向。
16.根据权利要求14所述的MRI装置，其中，在所述选择的REG激活的情况下扫描所述ROI是高分辨率主扫描，并且其中所述指令可执行以基于在所述高分辨率主扫描之前执行的低分辨率校准扫描期间从所述多个线圈元件的至少一个子集获取的数据来确定所述第一灵敏度和所述第二灵敏度。
17.根据权利要求16所述的MRI装置，其中，所述指令可执行以：
基于在所述低分辨率校准扫描期间获取的数据，确定所述多个线圈元件的至少一个子集的每个线圈元件的线圈元件灵敏度；
通过组合与所述REG对应的多个线圈元件中的每个线圈元件的线圈元件灵敏度来确定所述REG的REG灵敏度，所述REG灵敏度包括所述REG沿所述线圈选择方向的灵敏度；以及
基于所述REG沿所述ROI外侧的线圈选择方向的每个REG灵敏度，确定所述REG对所述ROI外侧生成的MR信号的第一灵敏度。
18.根据权利要求17所述的MRI装置，其中，所述指令可执行以基于所述REG沿所述ROI内的线圈选择方向的每个REG灵敏度来确定所述REG对所述ROI内侧生成的MR信号的第二灵敏度。
19.根据权利要求18所述的MRI装置，其中，所述指令可执行以通过确定所述第二灵敏度的总和与所述第一灵敏度和所述相位卷褶参数的点积之差来确定所述REG的净灵敏度，并且响应于所述REG的大于阈值灵敏度的净灵敏度来选择所述REG。
20.根据权利要求19所述的MRI装置，其中，所述指令可执行以确定所述RF线圈阵列的每个剩余REG的净灵敏度，并且如果剩余REG具有不大于所述阈值灵敏度的净灵敏度，则不选择用于扫描所述ROI的剩余REG。
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