CN111712719A

CN111712719A - 对发射线圈的有源b1+匀场

Info

Publication number: CN111712719A
Application number: CN201980012801.0A
Authority: CN
Inventors: C·洛斯勒; P·韦尔尼科尔; O·利普斯; I·施马勒; D·维尔茨
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2020-09-25
Anticipated expiration: 2039-01-10
Also published as: EP3737955A1; WO2019137984A1; US20210063517A1; EP3737955B1; EP3511727A1; CN111712719B; JP7004828B2; JP2021510569A; US11194000B2

Abstract

本发明提供了一种磁共振成像系统(100)，其包括被配置用于从成像区(108)采集磁共振数据(144)的射频系统(116、114、118)。所述射频系统被配置用于发送并接收射频信号以采集所述磁共振数据，其中，所述射频系统包括：椭圆形发射线圈(114)，其被配置用于生成所述成像区内的B1+激励场；以及有源B1匀场线圈(118)，其被配置用于被放置在所述成像区内，其中，所述射频系统被配置用于在由所述椭圆形发射线圈对所述B1+激励场的所述生成期间向所述有源B1匀场线圈供应射频功率，其中，所述B1匀场线圈被配置用于对所述成像区内的所述B1+激励场进行匀场。

Description

对发射线圈的有源B1+匀场

技术领域

本发明涉及磁共振成像，具体涉及对发射线圈的B1+激励场的匀场。

背景技术

作为用于产生患者体内的图像的过程的一部分，由磁共振成像(MRI)扫描器使用大的静态磁场以使原子的核自旋对准。该大的静态磁场称为B0场或主磁场。原子具有磁矩并且它们中的一部分与B0场对准。射频系统能够用来生成射频B1+激励场，所述射频B1+激励场能够在这些原子开始列队行进的情况下利用磁矩将这些原子中的一些移出与B0场的对准。梯度磁场能够以空间选择性方式进一步操纵这些原子。所发射的射频信号能够被数字化并且被记录。傅里叶技术然后能够空间地解析要从这些记录构建的磁共振图像。B1+激励场的均匀性是确定磁共振图像的质量的一个因素。

美国专利公开US 6,023,167公开了一种用于在磁共振成像系统中使用的局部化匀场线圈，其包括多个导电元件。多个导电元件被连接到电流源。多个导电元件被布置为邻近正被成像的对象的局部化区域，使得流过导电元件的电流生成局部化磁场。多个串联连接的扼流器和电阻器对分别被连接到多个导电元件。扼流器对具有与磁共振成像系统的共振频率基本上相同的频率的电流呈现高阻抗。电阻器平衡流过每个导电元件的电流。局部化磁场被生成为使得它与由正被成像的局部化区域中的对象的几何形状和磁化率在磁共振系统的主磁场中生成的局部化不均匀性基本上相等且相反。

发明内容

本发明在独立权利要求中提供了一种磁共振成像系统。在从属权利要求中给出了实施例。

当椭圆形发射线圈(诸如圆柱形鸟笼线圈)用来生成B1+激励场时，在生成具有高均匀性的B1+激励场方面可能存在困难。即使椭圆形发射线圈具有多个输入端口或通道，也可能是如此。本发明的实施例可以使用有源B1匀场线圈来改善B1+激励场均匀性的均匀性。如本文中使用的椭圆形发射线圈包含具有椭圆形横截面的发射线圈。如本文中使用的有源B1匀场线圈包含被主动供应有射频(RF)功率的B1匀场线圈。

在一个方面中，本发明提供了一种磁共振成像系统，包括被配置用于从成像区采集磁共振数据的射频系统。所述磁共振成像系统可以包括生成足够强且均匀以用于执行磁共振成像的磁场区域的磁体或主磁体。具有足够的场强度和均匀性的这种区域是成像区。所述射频系统被配置用于发送并接收射频信号以采集所述磁共振数据。所述射频系统包括被配置用于生成所述成像区内的B1+激励场的椭圆形发射线圈。所述射频系统还包括被配置用于被放置在所述成像区内的有源B1匀场线圈。在一些实施例中，有源B1匀场线圈可以被永久地安装或固定到磁共振成像系统，诸如到椭圆形发射线圈或到对象支撑物。

所述射频系统被配置用于在由所述椭圆形发射线圈对所述B1+激励场的所述生成期间向所述有源B1匀场线圈供应射频功率。所述B1匀场线圈被配置用于对所述成像区内的所述B1+激励场进行匀场。该实施例具有以下优点：有源B1匀场线圈使B1+激励场更均匀，并且因此提供更高质量的磁共振图像。

椭圆形发射线圈也可以是圆形发射线圈。如本文中使用的圆形发射线圈是具有圆形横截面的发射线圈。圆形发射线圈可以被成形为像圆柱体。圆形发射线圈也可以被称为圆柱形发射线圈。

在不同的范例中，椭圆形发射线圈可以采取不同的形式。在一个范例中，椭圆形发射线圈是被附接到磁共振成像磁体组件的身体线圈。在其他范例中，椭圆形发射线圈可以是用于对四肢(诸如头部、腿部或手臂)进行成像的线圈。取决于实施例的不同范例，椭圆形发射线圈可以被固定到或可以不被固定到磁共振成像系统。

在另一实施例中，所述射频系统还包括用于局部接收线圈的连接。所述有源B1匀场线圈包括用于在调谐状态与未调谐状态之间切换所述有源B1匀场线圈的调谐电路。所述磁共振成像系统还包括用于存储机器可执行指令的存储器。所述磁共振成像系统还包括用于控制所述磁共振成像系统的处理器。对所述机器可执行指令的运行使所述处理器在所述椭圆形发射线圈在所述磁共振数据的采集期间正在生成所述有源B1+激励场时控制所述调谐电路以将所述有源B1匀场线圈置于所述调谐状态中。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在用于所述局部接收线圈的所述连接在所述磁共振数据的采集期间被配置用于接收射频信号时控制所述调谐电路以将所述有源B1匀场线圈置于所述未调谐状态中。该实施例是有益的，因为在调谐状态与未调谐状态之间切换有源B1匀场线圈减少了有源B1匀场线圈与任何局部接收线圈之间的耦合。

在不同的范例中，局部接收线圈可以采取不同的形式。它可以例如是邻近对象放置或定位的线圈。

在另一实施例中，所述存储器还包含被配置用于根据磁共振成像协议来采集所述磁共振数据的脉冲序列命令。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器利用脉冲序列命令来控制所述磁共振成像系统以采集所述磁共振数据。

对所述机器可执行指令的运行还可以使所述处理器根据所述磁共振数据来重建磁共振图像，并且在一些范例中，还存储或显示得到的磁共振图像。

在另一实施例中，所述射频系统被配置用于调节向所述有源B1匀场线圈供应的射频功率和/或相位的量。这可以是有益的，因为它可以提供对B1+激励场的改善的匀场。

在另一实施例中，所述有源B1匀场线圈包括磁场传感器。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器控制所述磁共振成像系统以使用所述椭圆形发射线圈来生成测试B1场。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在对所述测试B1场的所述生成期间利用所述磁场传感器来测量磁场强度。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述磁场强度来计算有源B1匀场线圈校准。所述射频系统被配置用于使用所述有源B1匀场线圈校准来调节向所述有源B1匀场线圈供应的射频功率的所述量。该实施例可以是有益的，因为它可以实现针对特定对象对有源B1匀场线圈的校准，并且它可以在不执行成像协议的情况下被完成。

在另一实施例中，所述磁场传感器是与所述有源B1匀场线圈分开的传感器。

在另一实施例中，所述磁场传感器至少部分地由所述有源B1匀场线圈形成。例如，有源B1匀场线圈的环或部分可以被用作传感器。在一个范例中，所述磁场传感器通过测量从所述椭圆形发射线圈到所述有源B1匀场线圈的功率耦合的量来形成。

在另一实施例中，所述B1匀场线圈是环形线圈。

在另一实施例中，所述B1匀场线圈是“8字形”线圈。

在另一实施例中，所述B1匀场线圈是偶极天线。

在另一实施例中，所述B1匀场线圈是折叠偶极天线。

在另一实施例中，所述B1匀场线圈是螺旋形偶极天线。

在另一实施例中，所述B1匀场线圈被定位在所述成像区的中心区域中。将B1匀场线圈放置在成像区的中心区域中可以是有益的，因为它可以被定位得进一步远离椭圆形发射线圈，并且由此减少耦合的量。

在另一实施例中，所述B1匀场线圈被定位在所述椭圆形发射线圈中或被附接到所述椭圆形发射线圈。

在另一实施例中，所述有源B1匀场线圈被定位在对象床垫中。

在另一实施例中，所述有源B1匀场线圈被定位在对象能够穿戴的对象衣服中。

在另一实施例中，所述有源B1匀场线圈被定位在对象支撑物中。当有源B1匀场线圈被定位在对象支撑物中时，它可以被定位在对象支撑物的移入和移出磁体的部分中，或它可以相对于其在磁体内的位置被永久地固定。

在另一实施例中，所述磁共振成像系统包括被配置用于生成所述成像区中的主磁场的主磁体。所述有源B1匀场线圈与所述主磁场的磁场线对准。例如，如果主磁体是圆柱形磁体，则磁场线可以与磁体的z轴线对准。有源B1匀场线圈可以被对准以使得其主要尺寸或最长尺寸与z轴线或磁场线对准。这可以具有以下优点：它可以对于与利用椭圆形发射线圈难以成像的解剖结构(诸如脊柱、腿部、手臂或其他四肢)对准是有用的。

在另一实施例中，所述射频系统包括被连接到所述椭圆形发射线圈的多个发射通道。例如，非常典型的是，在圆柱形鸟笼线圈的情况下存在射频功率被耦合到的两种模式。这两种模式可以用来为向椭圆形发射线圈供应的射频功率提供一些调节。其他椭圆形发射线圈(诸如TEM或其他类型的线圈)也可以具有多于一个用于供应射频功率的端口。

在另一实施例中，所述射频系统包括被连接到所述多个发射通道以用于向所述有源B1匀场线圈供应射频功率的射频耦合器。该实施例可以具有以下益处：可以不需要额外的发射通道来将有源B1匀场线圈包含到磁共振成像系统内。

在另一实施例中，所述椭圆形发射线圈是身体线圈。

在另一实施例中，所述椭圆形发射线圈是头部线圈。

在另一实施例中，所述椭圆形发射线圈是圆柱形发射线圈。

在另一实施例中，所述椭圆形发射线圈是鸟笼线圈。

在另一实施例中，所述椭圆形发射线圈是身体线圈的z段组合。

在另一实施例中，所述椭圆形发射线圈是TEM线圈。

在另一实施例中，所述磁共振成像系统还包括用于进一步对所述成像区内的所述B1+激励场进行匀场一个或多个共振耦合线圈。该实施例可以是有益的，因为共振耦合线圈的添加可以进一步增强对B1+激励场的适当匀场。

在另一实施例中，所述磁共振成像系统还包括用于进一步对所述B1+激励场进行匀场的一个或多个电介质垫。该实施例可以是有益的，因为电介质垫的添加可以进一步改善对B1+激励场的匀场。

应当理解，只要组合的实施例不相互排斥，就可以组合本发明的前述实施例中的一个或多个。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。所述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。如本文使用的“计算机可读存储介质”涵盖任何可以存储可由计算设备的处理器执行的指令的有形存储介质。可以将计算机可读存储介质称为计算机可读非瞬态存储介质。也可以将计算机可读存储介质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可以能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的范例包括但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪存、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。光盘的范例包括压缩盘(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访问的各种类型的记录介质。例如，可以在调制调解器上、在因特网上或在局域网上检索数据。可以使用任何适当介质发送体现在计算机可读介质上的计算机可执行代码，所述任何适当介质包括但不限于无线的、有线的、光纤线缆的、RF等或者前面的任何合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括具有(例如，在基带中或作为载波的部分)体现在其中的计算机可执行代码的传播数据信号。这样的传播信号可以采取各种形式中的任何，包括但不限于电磁的、光学的或它们的任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：不是计算机可读存储介质，并且能够传送、传播或传输用于由指令运行系统、装置或设备使用或与指令运行系统、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范例。计算机存储器是任何可由处理器直接访问的存储器。“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范例。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反之亦然。

如本文所使用的“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当被解读为能够包含多于一个的处理器或处理核。所述处理器可以例如是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统之内的或分布在多个计算机系统之中的处理器的集合。术语计算设备也应当被解读为能够指每个包括一个或多个处理器的计算设备的集合或网络。计算机可执行代码可以由可以在相同的计算设备之内或甚至可以跨多个计算设备分布的多个处理器来运行。

计算机可执行代码可以包括令处理器执行本发明的方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的方面的操作的计算机可执行代码可以以一种或多种编程语言的任何组合来编写并且被编译为机器可执行指令，所述一种或多种编程语言包括诸如Java、Smalltalk、C++等的面向对象的编程语言以及诸如“C”编程语言或相似编程语言的常规过程性编程语言。在一些实例中，所述计算机可执行代码可以采取高级语言的形式或者采取预编译的形式并且结合在运行中生成机器可执行指令的解释器一起被使用。

所述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、作为独立的软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后一种情形下，所述远程计算机可以通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)的任何类型的网络连接到用户的计算机，或者可以(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)对外部计算机进行连接。

参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图来描述本发明的方面。应理解，当可应用时，能够通过采取计算机可执行代码的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框的部分。还应理解，当互不排斥时，可以组合不同流程图、图示和/或框图中的框。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或产生机器的其他可编程数据处理装置的处理器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器运行的指令创建用于实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的单元。

这些计算机程序指令还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引计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定的方式来工作，使得被存储在计算机可读介质中的指令产生包括实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的指令的制品。

所述计算机程序指令还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，以使一系列操作步骤在计算机、其他可编程装置或其他设备上被执行，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。

如本文所使用的“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计算机接收并且可以从计算机向用户提供输出。换言之，所述用户接口可以允许操作者控制或操控计算机，并且所述接口可以允许计算机指示操作者的控制或操控的效果。数据或信息在显示器或图形用户接口上的显示是向操作者提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触摸板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、头戴式耳机、踏板、有线手套、遥控器和加速度计对数据的接收全都是实现对来自操作者的信息或数据的接收的用户接口部件的范例。

如本文所使用的“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将控制信号或指令发送到外部计算设备和/或装置。硬件接口也可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括但不限于：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。

如本文所使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适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、音频和或触觉数据。显示器的范例包括但不限于：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、双稳态显示器、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)、等离子体显示板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪和头戴式显示器。

磁共振(MR)数据在文本中被定义为在磁共振成像扫描期间使用磁共振装置的天线所记录的由原子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振成像(MRI)图像或MR图像在文本中被定义为磁共振数据内包含的解剖数据的经重建的二维或三维可视化。这种可视化能够使用计算机来执行。

附图说明

在下文中，将仅通过范例并且参考附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1图示了磁共振成像系统的范例；

图2图示了有源B1匀场线圈的范例；

图3图示了有源B1匀场线圈的又一范例；

图4图示了有源B1匀场线圈的又一范例；

图5图示了有源B1匀场线圈的又一范例；

图6图示了有源B1匀场线圈的又一范例；

图7图示了磁共振成像系统的又一范例；

图8图示了磁共振成像系统的又一范例；

图9示出了图示操作图8的磁共振成像系统的方法的范例的流程图；

图10示出了圆柱形鸟笼线圈的电磁模拟的结果；

图11示出了圆柱形鸟笼线圈的电磁模拟的其他结果；

图12示出了圆柱形鸟笼线圈的电磁模拟的其他结果；

图13示出了圆柱形鸟笼线圈的电磁模拟的其他结果；

图14图示了图1、图7和图8的磁共振成像系统的备选射频系统；以及

图15图示了包括椭圆形发射线圈和有源B1匀场线圈的射频系统的若干不同操作模式。

附图标记列表

100 磁共振成像系统

104 磁体

106 磁体的膛

108 成像区

109 感兴趣区域

110 磁场梯度线圈

112 磁场梯度线圈电源

114 椭圆形发射线圈

116 收发器

118 有源B1匀场线圈

120 对象

120’ 后脊柱

122 对象支撑物

126 计算机系统

128 硬件接口

130 处理器

132 用户接口

134 计算机存储器

140 机器可执行指令

142 脉冲序列命令

144 磁共振数据

146 磁共振图像

200 环形线圈

300 8字形线圈

400 偶极天线

500 折叠偶极天线

600 螺旋形偶极天线

700 磁共振成像系统

702 无源B1匀场元件

800 磁共振成像系统

802 调谐电路

804 磁场传感器

806 用于局部接收线圈的连接

808 局部接收线圈

810 用于有源B1匀场线圈的控制器

812 磁场强度测量结果

814 有源B1匀场线圈校准

900 控制磁共振成像系统以使用椭圆形发射线圈来生成测试B1场

902 在对测试B1场的生成期间利用磁场传感器来测量磁场强度

904 使用磁场强度来计算有源B1匀场线圈校准，其中，射频系统被配置用于使用有源B1匀场线圈校准来调节向有源B1匀场线圈供应的射频功率的量

1000 身体线圈人类负载

1100 身体线圈人类负载加局部增压器SC

1200 在空的身体线圈关闭的情况下的局部SC B1+激励

1300 在负载的身体线圈打开的情况下的局部SC B1+激励

1400 耦合器

1402 调谐元件

1404 切换单元

1500 局部有源增压器模式发射

1502 局部有源增压器模式接收

1504 局部有源增压器模式发射选择相位和幅度

1506 利用PIN二极管控制用于调谐电路的局部有源增压器模式发射

具体实施方式

这些附图中的类似编号的元件为等价的元件或执行相同的功能。如果功能等价，则先前已经讨论过的元件将不必要在后面的附图中讨论。

图1示出了具有磁体104的磁共振成像系统100的范例。磁体104是具有通过其的膛106的超导圆柱形磁体。不同类型的磁体的使用也是可能的，例如，使用分裂式圆柱形磁体和所谓的开放式磁体两者也是可能的。分裂式圆柱形磁体类似于标准的圆柱形磁体，除了低温恒温器已经分成两部分以允许接近所述磁体的等平面，这样的磁体可以例如与带电粒子束治疗相结合地使用。开放式磁体具有两个磁体部分，一个在另一个上方，它们之间具有足够大的空间以接收对象：两部分区域的布置类似于亥姆霍兹线圈的布置。开放式磁体是受欢迎的，因为对象受较少的约束。在圆柱形磁体的低温恒温器内部有超导线圈的集合。在圆柱形磁体104的膛106内，存在其中磁场足够强且均匀以执行磁共振成像的成像区108。感兴趣区域109被示出在成像区108内。磁共振数据通常针对感兴趣区域来进行采集。对象120被示为由对象支撑物120支撑，使得对象120的至少一部分在成像区108和感兴趣区域109内。

在磁体的膛106内还有磁场梯度线圈110的集合，其用于采集初步磁共振数据，以在磁体104的成像区108内对磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈110连接到磁场梯度线圈电源112。磁场梯度线圈110旨在为代表性的。通常，磁场梯度线圈110包含用于在三个正交空间方向上空间地编码的三组分离的线圈。磁场梯度电源将电流供应到磁场梯度线圈。供应到磁场梯度线圈110的电流根据时间来控制并且可以是斜变的或脉冲的。

在磁体104的膛106内存在椭圆形发射线圈114。在该特定范例中，椭圆形发射线圈114是圆柱形身体线圈。尽管在图1中描绘了圆柱形身体线圈114，但是它可以用椭圆形身体线圈或用于对头部、手臂、腿部或其他四肢进行成像的局部线圈来代替。椭圆形发射线圈114被示为被连接到收发器116。收发器116与椭圆形发射线圈114上的一个或多个端口之间可以存在连接。

在对象支撑物122内存在有源B1匀场线圈118。有源B1匀场线圈118被定位在成像区108的中心区域内。B1有源匀场线圈118被定位在对象支撑物122内，并且对象120的脊柱区域近似地在有源B1匀场线圈118的位置上面。这可以帮助对对象120的邻近脊柱的部分的成像。针对头部、腿部、手臂或其他四肢对对象的类似定位也可以以这种方式进行成像。

B1有源匀场线圈118被示为被连接到收发器116。收发器适于为有源匀场线圈118提供射频功率。在一些范例中，收发器适于控制向B1有源匀场线圈供应的射频功率和射频功率的相位。

收发器116和梯度控制器112被示为被连接到计算机系统126的硬件接口128。计算机系统还包括与硬件系统128、存储器134和用户接口132通信的处理器130。存储器134可以是可由处理器130访问的存储器的任意组合。这可以包括如主存储器、高速缓冲存储器、以及非易失性存储器(诸如闪速RAM、硬盘驱动器或其他存储设备)的此类事物。在一些范例中，存储器134可以被认为是非瞬态计算机可读介质。

存储器134被示为包含机器可执行指令140。机器可执行指令140使得处理器130能够控制磁共振成像系统100的操作和功能。机器可执行指令140还可以使得处理器130能够执行各种数据分析和计算功能。计算机存储器134还被示出为包含脉冲序列命令142。脉冲序列命令被配置用于控制磁共振成像系统100以从对象118采集磁共振数据。

计算机存储器134还被示出为包含通过利用脉冲序列命令142来控制磁共振成像系统100而采集的磁共振数据144。脉冲序列命令142控制磁共振成像系统100使得当椭圆形发射线圈114正在产生B1+激励场时，收发器116也直接向有源B1匀场线圈118供应功率。当磁共振数据144被采集时，这可以提供更均匀的B1+激励场。存储器134还被示出为包含根据磁共振数据144重建的磁共振图像146。机器可执行指令140可以例如具有使得处理器130能够执行这种任务的程序指令。

在不同的范例中，有源B1匀场线圈118的位置可以是不同的。例如，有源B1匀场线圈118也可以被定位在支撑对象120的垫子中、或对象120正穿戴的衣服上或中。因此，(一个或多个)有源B1匀场线圈能够环绕对象，具有例如圆形或椭圆形横截面，或不环绕对象(或其部分)，例如它们可以只是邻近对象，具有例如在对象正下方的平面实现。

在一些范例中，(一个或多个)有源B1匀场线圈甚至能够被安装到椭圆形发射线圈114。尽管这样，但是通常考虑使有源B1匀场线圈118远离椭圆形发射线圈114的优点的事实，因为它可以减少有源B1匀场线圈与椭圆形发射线圈114之间的耦合的量。

当有源B1匀场线圈118被安装在对象支撑物122中时，它可以被安装在底座上，使得有源B1匀场线圈118相对于磁体104总是在固定位置中。在其他范例中，有源B1匀场线圈118可以被包含或集成到对象支撑物122的可移动部分内，并且例如当对象120被移动时，可以移动到磁体的膛106内。这可以是有利的，因为对象的解剖结构122的特定部分能够被定向地或优选地放置在有源B1匀场线圈118上面。

图2图示了有源B1匀场线圈118的实施方式。示出了对象支撑物122的顶视图。有源B1匀场线圈118被嵌入在对象支撑物122内。有源B1匀场线圈118被示为是或包括环形线圈200。在一些范例中，有源B1匀场线圈118可以包括多于一个环形线圈200。

图3示出了有源B1匀场线圈118的实施方式的又一范例。在该范例中，再次从顶视图示出了对象支撑物122。有源B1匀场线圈118被示为包括“8字形”线圈300。在一些范例中，有源B1匀场线圈118可以包括多于一个“8字形”线圈300。

图4示出了有源B1匀场线圈118的实施方式的又一范例。再次，示出了对象支撑物122的顶视图。在该范例中，有源B1匀场线圈118被示为是或包括偶极天线400。在其他范例中，有源B1匀场线圈118可以包括多于一个偶极天线400。

图5示出了有源B1匀场线圈118的实施方式的又一范例。再次，在该范例中，示出了对象支撑物122的顶视图。有源B1匀场线圈118被示为包括折叠偶极天线500。在一些范例中，有源B1匀场线圈118可以包括多于一个折叠偶极天线500。在一些范例中，折叠偶极天线的末端可以被电容地耦合。这可以帮助适当地调谐折叠偶极天线500。

图6示出了有源B1匀场线圈118的实施方式的又一范例。再次，在该范例中，示出了对象支撑物122的顶视图。有源B1匀场线圈118被示为包括螺旋形偶极天线600。使用螺旋形偶极天线600的优点是，相比于正常偶极天线，有源B1匀场线圈118可以被更紧凑地制造。在一些范例中，有源B1匀场线圈118包括多于一个螺旋形偶极天线600。

图7示出了磁共振成像系统700的又一范例。图1中示出的磁共振成像系统700类似于图1的磁共振成像系统100，除了对象支撑物122额外地被示为包括无源B1匀场元件702。无源B1匀场元件例如可以是用于进一步对B1+激励场进行匀场的一个或多个共振耦合线圈。一个或多个共振耦合线圈还可以具有用于将它们置于调谐状态或未调谐状态中的电路。一个或多个共振耦合线圈对B1+激励场的影响因此可以被选择性地控制。一个或多个共振耦合线圈也可以在磁共振信号的采集期间被去谐，以降低一个或多个共振耦合线圈耦合到接收线圈或天线的几率。

无源B1匀场元件702还可以包括也用于进一步对B1+激励场进行匀场的一个或多个电介质垫。无源B1匀场元件702被示为在成像区109与有源B1匀场线圈之间。无源B1匀场元件702的添加可以进一步改善对B1+激励场的匀场。

图8图示了磁共振成像系统800的又一范例。图8中的磁共振成像系统800在许多添加的情况下类似于图1的磁共振成像系统1。有源B1匀场线圈118还被示出为包括用于将有源B1匀场线圈置于调谐状态和未调谐状态中的调谐电路802。对象支撑物122还被示出为包含或包括邻近有源B1匀场线圈118的磁场传感器804。在一些范例中，磁场传感器804被包含到有源B1匀场线圈118内，或包括有源B1匀场线圈，或由有源B1匀场线圈部分地形成。射频系统116被示为包含用于局部接收线圈808的至少一个连接。例如，局部接收线圈808可以是邻近对象120放置或定位的表面线圈或其他线圈。

局部接收线圈808可以包含多个线圈元件。局部接收线圈808也可以被称为通道或天线。局部接收线圈808被连接到射频收发器116。如果并行成像技术(诸如SENSE)被执行，则局部接收线圈808具有多个线圈元件。

磁共振成像系统800还被示出为包含用于有源B1匀场线圈的控制器810。控制器810例如可以用来控制调谐电路802和/或接收来自磁场传感器804的数据。在图8中示出的布置中，射频信号的发射可以使用椭圆形发射线圈114来执行。当椭圆形发射线圈114正在生成B1+激励场时，调谐电路802将有源B1匀场线圈118置于调谐状态中，并且向有源B1匀场线圈118供应射频功率。当B1+激励场的生成完成时，调谐电路802能够将有源B1匀场线圈118置于未调谐状态中，使得它不与局部接收线圈808耦合。

存储器134还被示出为包含使用磁场传感器804做出的磁场强度测量结果812。存储器134还被示出为包含使用磁场强度测量结果812计算的有源B1匀场线圈校准814。

图9示出了图示操作图8的磁共振成像系统800的方法的流程图。首先在步骤900中，控制磁共振成像系统以使用椭圆形发射线圈114来生成测试B1场。接下来在步骤902中，使用磁场传感器804来测量磁场强度812。最后在步骤904中，使用磁场强度测量结果812来计算有源B1匀场线圈校准814。射频系统(更具体地收发器116)被配置用于使用有源B1匀场线圈校准814来调节向有源B1匀场线圈118供应的射频功率的量。

图1、图7和图8的磁共振成像系统的特征中的任何或全部可以与彼此进行组合。

例如对于专门的临床脊柱和腿部应用，双通道发射系统(诸如双通道圆柱形身体线圈)可能遭受不足的均匀性性能。已经表明即使对于具有典型圆柱形线圈元件放置的8通道发射系统(具有8个输入端的身体线圈)，不均匀性问题也依然存在。另一方面，当期望的体积被覆盖时，局部发射阵列遭受有限的视场或极大增加的成本和工作流的复杂性。

范例可以通过所提出的身体线圈和(一个或多个)局部RF匀场元件的组合来克服上面提到的问题。虽然在B1发射期间局部匀场设备的EM场与身体线圈的发射场叠加，但是在接收期间匀场设备被主动切换为与局部接收线圈叠加。匀场设备能够由用于发射和接收的单独天线设备组成。局部匀场设备被主动切换以在不同模式之间改变配置。

在一些范例中，在不使用额外RF放大器的情况下，功能地实现用于两种系统模式的最佳配置的可切换或自主开关可以被实施。

一个范例经由耦合器从身体线圈获取RF能量，并且经由可切换线缆长度，适当的相位能够被选择。

一些范例可以被实施在患者床、线圈外壳或患者床垫中，和/或与陶瓷电介质垫进行组合。

在一些范例中，对于发射相位，B1+均匀性和SAR可以被优化，而在接收状态下，B1均匀性和SNR也被最佳地增加。

在高场MRI中，图像质量经常遭受由波传播效应引起的差的B1场均匀性和低SNR。这种问题的非常实际的、简单的且便宜的解决方案是对电介质垫的使用，所述电介质垫能够对发射场具有平滑效果。以类似的方式，局部有源共振器能够与电介质垫相比类似地但是以更好的可控方式起作用。然而，这些技术会有缺点。

模拟和实验已经表明，通过优化与围绕B0轴线负循环的分量相关的发射场，定义接收灵敏性的相反场方向通常变得更小。这意味着，针对发射效率和均匀性优化垫或共振器伴随有降低的接收灵敏性和均匀性。

具有圆柱形元件放置的典型多元件发射线圈阵列不能在脊柱区域中并且例如针对腿部成像产生均匀的B1场。

具有8个或更多个RF通道的多元件发射难以操纵，并且具有由于高功率RF放大器的高成本和对于校准和工作流的增加的需求。

用于系统集成的MR身体线圈的两个发射通道不足以用于专门的临床脊柱和腿部应用。为了克服并降低成本，主动结合系统集成的身体线圈的局部有源匀场设备可以被实施。

范例可以集成有源发射和无源匀场设备。虽然在B1发射期间局部匀场设备的电磁场与身体线圈的发射场叠加，但是在接收期间匀场设备被主动切换为与局部接收线圈叠加。

范例匀场设备(有源B1匀场线圈)能够包括用于发射和接收的单独天线设备。

在一些范例中，局部匀场设备(有源B1匀场线圈)能够被主动切换以在不同模式之间改变配置。

其他范例可以在不使用额外RF放大器的情况下实施实现用于两种系统模式的最佳配置的可切换或自主开关功能性。

正常通道耦合将防止对身体线圈和局部发射元件的同时使用。然而，在一些范例中，局部元件的数量被限制于被中心地放置在患者下面的单个元件。在一些范例中，它具有到身体线圈的最远距离，减少RF耦合，此外，在该位置处，患者负载占主要地位，再次降低线圈耦合的负面影响。第三，最近的发展表明通用负载放大器是可行的，与现有技术放大器相比，接受强烈增加的功率耦合。

一个范例使用RF耦合器向B1有源匀场线圈供应RF功率，所述RF耦合器使用来自身体线圈的RF能量。可切换线缆长度用来选择向B1有源匀场线圈供应的RF功率的适当相位。

范例结构被实施在患者床、线圈外壳或患者床垫中，和/或与陶瓷电介质垫进行组合。

对于发射相位，B1+均匀性和SAR可以被优化，而在接收状态下，B1均匀性和SNR也被最佳地增加。

图10-14示出了被供应有两个发射通道的圆柱形身体线圈的B1+激励场的数值模拟的结果。均匀性通过电介质物体以及0和270°处的选定匀场参数来确定。

图10示出了当为患者装载身体线圈时的典型范例。两个信号空白(黑色，在中心附近)不能通过利用身体线圈的两个通道的RF匀场来避免。此外，在大多数情况下，最好情况的匀场结果(最均匀)要求身体线圈的非常不对称的驱动，其中驱动幅值相差不多于3倍(>9在功率方面)。然后，然后，仅一个通道促进自旋激励，其中另一个通道差不多不被使用。克服此的一个选项是放置电介质垫或局部无源共振器来改善均匀性。然而，它们通常仅针对一个患者/应用/FOV组合进行优化，并且可以对其他情况具有不利的影响。图10示出了MRI系统的系统集成的身体线圈的双通道驱动的模拟。均匀性通过电介质物体和选定匀场参数(270和0度)来确定。

图11示出了当存在单通道有源B1增压器线圈时的B1+激励场的计算。这能够进一步影响圆柱形鸟笼线圈的双通道驱动的B1不均匀性。能够看出，单个有源B1匀场线圈抵消了邻近有源B1匀场线圈的存在的低B1+激励场。在图11中，局部单通道有源B1增压器能够进一步影响双通道驱动(0度)的B1+不均匀性。

一些范例可以将未使用的RF放大器连接到矩形局部发射设备，所述矩形局部发射设备被定制为去除在仅激励的身体线圈中发生的信号空白中的至少一个。(例如图11)。取决于应用和预期的视场(FOV)，相位和幅值能够被调节，从而增加灵活性。其次对于矩形局部线圈元件，其他形状是可能的，如在图12和图13中图示的。

图12示出了在圆柱形身体线圈关闭的情况下的B1+激励场的图像1200。在图12的线圈内部存在人类负载或对象。B1+激励场然后纯粹是由于有源B1匀场线圈而引起的。

图12示出了MR系统的集成的身体线圈(关闭)内的有源双线圈增压器天线。在局部有源B1增压器(270和0度)和身体线圈打开的情况下，均匀性通过电介质物体和选定匀场参数来确定(图13)。BC双通道驱动具有相同的相位270.0度。

有源RF增压器设备被定位在身体线圈中以便改善MRI图像中的均匀性和SAR。有源局部RF增压器的切换能够借助于电子部件(诸如PIN二极管、Schottky二极管或晶体管)来执行。它能够被无源地或有源地解决，因此B1发射场。

图13示出了在鸟笼线圈被加载有对象的情况并且还在鸟笼线圈被打开的情况下的局部有源B1匀场线圈的图像1300。图11、图12和图13中的灰度是完全相同的。

在图1、图7和图8中，收发器116被示为直接为有源B1匀场线圈118提供射频功率。图14示出了射频系统的备选配置。图14中图示的范例可以被包含到图1、图7和图8中图示的磁共振成像系统内。

在图14中，收发器116向圆柱形鸟笼线圈114供应射频功率。圆柱形鸟笼线圈具有两个输入端口。输入端口中的每个经由耦合器1400被连接到收发器。耦合器1400获取一些射频功率，并将它转移到有源B1匀场线圈118。射频功率经由调谐元件1402被供应给有源B1匀场线圈118。调谐元件1402可以实现对向有源B1匀场线圈供应的射频功率的幅度和/或相位的调节。这可以实现对B1+激励场的匀场的控制。有源B1匀场线圈118被示为邻近对象120的后脊柱120’。邻近脊柱放置有源B1匀场线圈118可以实现对对象120的脊柱的更好成像。

功率输送能够如图14中示出的被实现。在那里，功率分布通过耦合器来实现，另一选项是替代地使用固态RF开关，从而允许引导功率：

从两个放大器到两个身体线圈通道

从一个放大器到一个身体线圈通道

仅到局部TX元件

在图14中，示出了用于改善人体的脊柱区域的均匀性的局部有源增压器。使用耦合器和移相器来修改标准双通道临床MRI系统以便改善均匀性。在发射期间，增压器激活，而对于接收，增压器可以针对与接收线圈的最佳耦合进行切换。例如图14示出了用于将有源B1匀场线圈118可控地从收发器耦合或去耦合的可选切换单元1404。切换单元可以例如绕过耦合器。

范例可以能够在若干不同操作模式中使用。这在图15中进行图示。在操作模式1500中，对于发射，存在局部有源增压器模式。在这种模式中，射频功率被供应给有源B1匀场线圈。下一操作模式是模式1502，其中在射频信号的接收期间存在局部有源增压器模式。

下一操作模式是模式1504。模式1504是局部有源增压器模式，其中在发射期间相位和幅度能够被选择。例如，图14中的调谐元件1402可以被使用。最终操作模式1506是其中在接收期间存在局部有源增压器并且pin二极管用来对有源B1匀场线圈进行调谐或去谐的模式。

尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但这样的说明和描述被认为是说明性或示范性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。

本领域技术人员通过研究附图、说明书和权利要求书，在实践要求保护的本发明时能够理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行权利要求中记载的若干项目的功能。在互不相同的从属权利要求中记载特定措施的仅有事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以存储和/或分布在适当的介质上，诸如与其他硬件一起供应或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但计算机程序也可以以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的电信系统分布。权利要求书中的任何附图标记都不得被解释为对范围的限制。

Claims

1.一种磁共振成像系统(100)，包括被配置用于生成成像区(108)中的B0场的主磁体并且包括被配置用于从所述成像区(108)采集磁共振数据(144)的射频系统(116、114、118)，其中，所述射频系统被配置用于发送并接收射频信号以采集所述磁共振数据，其中，所述射频系统包括：

椭圆形发射线圈(114)，其被配置用于生成所述成像区内的B1+激励场；

有源B1匀场线圈(118)，其被配置用于被放置在所述成像区内，其中，所述射频系统被配置用于在由所述椭圆形发射线圈对所述B1+激励场的所述生成期间向所述有源B1匀场线圈供应射频功率，其中，所述B1匀场线圈被配置用于对所述成像区内的所述B1+激励场进行匀场；

收发器(116)，其被配置为经由发射通道向所述椭圆形发射线圈供应射频功率并且直接向所述有源B1匀场线圈供应射频功率；

所述发射通道，其被连接到所述椭圆形发射线圈；以及

射频耦合器(1400)，其被连接到所述发射通道以用于向所述有源B1匀场线圈供应射频功率。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像系统，其中，所述椭圆形发射线圈(114)包括至少一个输入端口，其中，所述至少一个输入端口中的每个经由所述射频耦合器(1400)被连接到所述收发器(116)，其中，所述射频耦合器(1400)被配置为优选地经由调谐元件(1402)将所述射频功率中的一些转移到所述有源B1匀场线圈，所述调谐元件被配置为调节向所述有源B1匀场线圈供应的所述射频功率的幅度和/或相位。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述射频系统还包括用于局部接收线圈(808)的连接(806)，其中，所述有源B1匀场线圈包括用于在调谐状态与未调谐状态之间切换所述有源B1匀场线圈的调谐电路(802)，其中，所述磁共振成像系统还包括：

存储器(134)，其用于存储机器可执行指令(140)，以及

处理器(130)，其用于控制所述磁共振成像系统，其中，对所述机器可执行指令的运行使所述处理器在所述椭圆形发射线圈在所述磁共振数据的采集期间正在生成所述有源B1+激励场时控制所述调谐电路以将所述有源B1匀场线圈置于所述调谐状态中，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在用于所述局部接收线圈的所述连接在所述磁共振数据的采集期间被配置用于接收所述射频信号时控制所述调谐电路以将所述有源B1匀场线圈置于所述未调谐状态中。

4.根据权利要求3所述的磁共振成像系统，其中，所述存储器还包含被配置用于根据磁共振成像协议来采集所述磁共振数据的脉冲序列命令(142)，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器利用所述脉冲序列命令来控制所述磁共振成像系统以采集所述磁共振数据。

5.根据权利要求3或4所述的磁共振成像系统，其中，所述射频系统被配置用于调节向所述有源B1匀场线圈供应的射频功率和/或相位的量。

6.根据权利要求5所述的磁共振成像系统，其中，所述有源B1匀场线圈包括磁场传感器，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：

控制(900)所述磁共振成像系统以使用所述椭圆形发射线圈来生成测试B1场；

在对所述测试B1场的所述生成期间利用所述磁场传感器来测量(902)磁场强度(812)；并且

使用所述磁场强度来计算(904)有源B1匀场线圈校准(814)，其中，所述射频系统被配置用于使用所述有源B1匀场线圈校准来调节向所述有源B1匀场线圈供应的射频功率的所述量。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述磁场传感器至少部分地由所述有源B1匀场线圈形成。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述B1匀场线圈是以下中的任何一个：环形线圈(200)、8字形线圈(300)、偶极天线(400)、折叠偶极天线(500)和螺旋形偶极天线(600)。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述B1匀场线圈被定位在所述成像区的中心区域中。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述有源B1匀场线圈是以下情况中的任何一种：被定位在所述椭圆形发射线圈中，被定位在对象床垫中，被定位在对象衣服中，以及被定位在对象支撑物(122)内。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述有源B1匀场线圈的主要尺寸或最长尺寸与所述B0场的磁场线对准。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述椭圆形发射线圈是以下中的任何一个：身体线圈、头部线圈、圆柱形发射线圈、鸟笼线圈、身体线圈的z段组合、以及TEM线圈。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述磁共振成像系统还包括以下中的任何一个；

一个或多个共振耦合线圈(702)，其用于进一步对所述成像区内的所述B1+激励场进行匀场，所述一个或多个共振耦合线圈优选地被定位在所述成像区(108)中的感兴趣区域(109)与所述有源B1匀场线圈(118)之间，进一步优选地被定位在所述有源B1匀场线圈(118)的面向所述成像区(108)的感兴趣区域(109)的侧面附近；

一个或电介质垫(702)，其用于进一步对所述成像区内的所述B1+激励场进行匀场；以及

其组合。