CN111796228A - 用于mr成像的可配置射频线圈的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“用于MR成像的可配置射频线圈的系统和方法”。本发明提供了用于磁共振成像(MRI)的各种系统。在一个示例中，一种方法包括选择用于操作可配置射频(RF)线圈组件的轮廓拓扑，其中该可配置RF线圈组件包括经由多个开关耦接的导电区段的阵列，并且轮廓拓扑限定在可配置RF线圈组件上形成的一个或多个RF线圈元件的配置。方法还包括：在接收模式期间，根据所选择的轮廓拓扑至少部分地激活多个开关的一个或多个开关子集以形成一个或多个RF线圈元件。

Description

用于MR成像的可配置射频线圈的系统和方法
技术领域
本文所公开的主题的实施方案涉及磁共振成像(MRI)，并且更具体地讲，涉及MRI射频(RF)线圈。
背景技术
磁共振成像(MRI)是可以在不使用X射线或其他电离辐射的情况下创建人体内部的图像的医学成像模态。MRI系统包括超导磁体以产生强而均匀的静磁场B0。当成像对象被放置在磁场B0中时，与成像对象中的氢核相关联的核自旋变得极化，使得与这些自旋相关联的磁矩优先沿磁场B0的方向对准，从而导致沿该轴的小的净磁化。氢核由处于或接近氢核的共振频率的射频信号激发，这为核自旋系统增加了能量。当核自旋弛豫回到其静止能量状态时，其以RF信号的形式释放吸收的能量。该RF信号(或MR信号)由一个或多个RF线圈组件检测并且使用重建算法来变换成图像。
不同的MR成像协议可以取决于成像协议的目标、成像对象的方面等优先考虑不同的成像参数。例如，一些成像协议可以优先于快速成像而考虑进入成像对象的成像穿透，而其他成像协议可以优先考虑低信噪比。这些不同的成像参数可能被RF线圈组件的配置影响。通常，RF线圈组件包括多个单独RF线圈元件，这些RF线圈元件相对于其上安装有RF线圈元件的基板基本上固定就位，并且因此可以具有固定配置(例如，固定RF线圈几何形状、固定数量的RF线圈元件等)。因为典型RF线圈组件无法轻松调整，所以可能难以通过单个RF线圈组件实现所有期望的成像参数。
发明内容
在一个实施方案中，一种用于磁共振成像(MRI)的方法包括：选择用于操作可配置射频(RF)线圈组件的轮廓拓扑，其中可配置RF线圈组件包括经由多个开关耦接的导电区段的阵列，并且轮廓拓扑限定在可配置RF线圈组件上形成的一个或多个RF线圈元件的配置；以及在接收模式期间，根据所选择的轮廓拓扑至少部分地激活多个开关的一个或多个开关子集以形成一个或多个RF线圈元件。
应当理解，提供上面的简要描述来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，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。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更好地理解本公开，其中以下：
图1是根据一个示例性实施方案的MRI系统的框图。
图2示意性地示出了根据一个示例性实施方案的RF线圈区段的示例零级阵列。
图3示意性地示出了包括图2的RF线圈区段的阵列和多个开关的示例可配置RF线圈组件。
图4示出了处于第一开关配置的图3的可配置RF线圈组件。
图5A和图5B示出了处于不同开关状态的图3和图4的可配置RF线圈组件的两个开关的放大详细视图。
图6示意性地示出了根据一个示例性实施方案的RF线圈区段的示例一级阵列。
图7示意性地示出了包括图6的RF线圈区段的阵列和多个开关的示例可配置RF线圈组件。
图8A示出了处于第一开关配置的图7的可配置RF线圈组件。
图8B和图8C示出了处于不同开关状态的图7的可配置RF线圈组件的两个开关的放大详细视图。
图9示出了处于第二开关配置的图7的可配置RF线圈组件。
图10示出了图7的可配置RF线圈组件的示意性局部视图。
图11是示出用于使用可配置RF线圈组件来执行成像扫描的示例方法的流程图。
图12是示出用于确定可配置RF线圈组件的轮廓拓扑的示例方法的流程图。
图13示出了第一示例开关的侧视图。
图14示出了第二示例开关的侧视图。
具体实施方式
以下描述涉及用于MRI系统的射频(RF)线圈组件的各种实施方案。MRI系统，诸如图1所示的MRI系统，包括接收RF线圈单元，其可以由一个或多个RF线圈元件构成。例如，接收RF线圈单元可以包括可配置RF线圈组件，其示例在图3和图7中示出。可配置RF线圈组件由如图2和图6所示的导电区段的阵列以及多个开关构成。每个开关可以包括可单独耦接和去耦的多个端子，如图5A、图5B和图13以及图8B、图8C和图14所示。每个开关的每个端子可以根据开关矩阵来耦接或去耦以便形成RF线圈元件的目标轮廓拓扑。例如，如图4所示，第一轮廓拓扑可以包括单独的、不重叠的RF线圈元件。第二轮廓拓扑可以包括跨过仅在可配置RF线圈组件的一部分上延伸的视场(FOV)的重叠RF线圈元件，如图8A所示。第三轮廓拓扑可以包括跨过在整个可配置RF线圈组件上延伸的FOV的重叠RF线圈元件，如图9所示。可以基于目标成像参数来选择不同的轮廓拓扑，如图11的方法所示，并且在一些示例中，可以由使用机器学习算法来训练的模型进行选择，如图12的方法所示。如图10所示，控制板可以控制(即打开或闭合)开关以使得区段形成具有期望轮廓拓扑的RF线圈元件，并且可以接收由已形成的RF线圈元件获得的信号以进行处理。以这种方式，可以使用单个可配置RF线圈组件来提供多个不同的有效RF线圈元件阵列，包括不同的RF线圈元件几何形状和/或不同数量的RF线圈元件。
图1示出了磁共振成像(MRI)装置10，该磁共振成像装置包括静磁场磁体单元12、梯度线圈单元13、RF线圈单元14、RF体或体积线圈单元15、传输/接收(T/R)开关20、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、患者检查床或床26、数据处理单元31、操作控制台单元32和显示单元33。在一些实施方案中，RF线圈单元14是表面线圈，其是通常被放置在对象16感兴趣的解剖结构附近的局部线圈。此处，RF体线圈单元15是传输RF信号的传输线圈，并且局部表面RF线圈单元14接收MR信号。因此，传输体线圈(例如，RF体线圈单元15)和表面接收线圈(例如，RF线圈单元14)是独立但电磁耦合的部件。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来从对象16获得磁共振信号。可基于由此通过扫描获得的磁共振信号来重建对象16的一个或多个图像。
静磁场磁体单元12包括例如安装在环形真空容器内的环形超导磁体。磁体限定了围绕对象16的圆柱形空间，并且生成恒定的主静磁场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，以便为由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，每个梯度线圈系统生成沿彼此垂直的三个空间轴线中的一者的梯度磁场，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方向上生成梯度场。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)上施加梯度场，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脉冲传输到对象16的所选择的切片。梯度线圈单元13还在对象16的相位编码方向上施加梯度场，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的频率编码方向上施加梯度场，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。
RF线圈单元14被设置为例如包围对象16的待成像区域。在一些示例中，RF线圈单元14可被称为表面线圈或接收线圈。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，RF线圈单元15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，并且从而生成高频磁场B1。这激发了待成像的对象16的切片中的质子自旋。RF线圈单元14接收当在对象16的待成像的切片中由此激发的质子自旋返回到与初始磁化矢量对准时生成的电磁波作为磁共振信号。在一些实施方案中，RF线圈单元14可传输RF脉冲并接收MR信号。在其他实施方案中，RF线圈单元14可仅用于接收MR信号，而不用于传输RF脉冲。
RF体线圈单元15被设置为例如包围成像空间18，并且产生与由成像空间18内的静磁场磁体单元12产生的主磁场B0正交的RF磁场脉冲以激发核。与RF线圈单元14相比，其可以与MRI装置10断开并且用另一个RF线圈单元替换，RF体线圈单元15固定地附接并连接到MRI装置10。此外，尽管局部线圈诸如RF线圈单元14可以仅从对象16的局部区域传输或接收信号，但是RF体线圈单元15通常具有更大的覆盖区域。例如，RF体线圈单元15可用于向对象16的全身传输或接收信号。使用仅接收的局部线圈和传输体线圈提供均匀的RF激发和良好的图像均匀性，代价是沉积在对象中的高RF功率。对于传输-接收局部线圈，局部线圈向感兴趣区域提供RF激发并接收MR信号，从而减少沉积在对象中的RF功率。应当理解，RF线圈单元14和/或RF体线圈单元15的特定用途取决于成像应用。
当以接收模式操作时，T/R开关20可以选择性地将RF体线圈单元15电连接到数据获取单元24，并且当以传输模式操作时，T/R开关20可以选择性地将RF体线圈单元15电连接到RF驱动器单元22。类似地，当RF线圈单元14以接收模式操作时，T/R开关20可以选择性地将RF线圈单元14电连接到数据获取单元24，并且当以传输模式操作时，T/R开关20可以选择性地将RF线圈单元14电连接到RF驱动器单元22。当RF线圈单元14和RF体线圈单元15都用于单次扫描时，例如，如果RF线圈单元14被配置为接收MR信号并且RF体线圈单元15被配置为传输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，同时将接收的MR信号从RF线圈单元14引导到数据获取单元24。RF体线圈单元15的线圈可以被配置为以仅传输模式或传输-接收模式操作。局部RF线圈单元14的线圈可以被配置为以传输-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)，它们用于驱动RF线圈(例如，RF线圈单元15)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的控制信号并且使用栅极调制器，将从RF振荡器接收的RF信号调制成具有预定包络的预定定时的信号。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线圈单元15。
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，并且从而在成像空间18中生成梯度磁场。梯度线圈驱动器单元23包括与梯度线圈单元13中包括的三个梯度线圈系统对应的三个驱动器电路系统(未示出)。
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)和用于获取由RF线圈单元14接收的磁共振信号的模拟/数字转换器(未示出)。在数据获取单元24中，相位检测器相位将来自RF驱动器单元22的RF振荡器的输出用作参考信号来检测从RF线圈单元14接收并由前置放大器放大的磁共振信号，并将相位检测的模拟磁共振信号输出到模拟/数字转换器，以转换成数字信号。由此获得的数字信号被输出到数据处理单元31。
MRI装置10包括用于在其上放置对象16的检查床26。通过基于来自控制器单元25的控制信号移动检查床26，可以使对象16在成像空间18的内部和外部移动。
控制器单元25包括计算机和其上记录有要由计算机执行的程序的记录介质。程序在被计算机执行时使装置的各个部分执行与预定扫描对应的操作。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并且处理输入到操作控制台单元32的操作信号，并且还通过向它们输出控制信号来控制检查床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以获得期望的图像。
操作控制台单元32包括用户输入设备，诸如触摸屏、键盘和鼠标。操作者使用操作控制台单元32，例如，输入此类数据作为成像协议，并且设置要执行成像序列的区域。关于成像协议和成像序列执行区域的数据被输出到控制器单元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，并且基于从控制器单元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，并且通过对从数据获取单元24输出的磁共振信号施加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，并且基于从控制器单元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生成的对象16的二维(2D)切片图像或三维(3D)图像。
在扫描期间，RF线圈交接电缆(图1中未示出)可以用于在RF线圈(例如，RF线圈单元14和RF体线圈单元15)和处理系统的其他方面(例如，数据获取单元24、控制器单元25等)之间传输信号，例如以控制RF线圈和/或从RF线圈接收信息。如前所述，RF体线圈单元15是传输RF信号的传输线圈，并且局部表面RF线圈单元14接收MR信号。更一般地，RF线圈用于传输RF激励信号(“传输线圈”)，并接收由成像对象发射的MR信号(“接收线圈”)。在一些实施方案中，传输和接收线圈是单个机械和电气结构或结构阵列，传输/接收模式可由辅助电路切换。在其他示例中，传输体线圈(例如，RF体线圈单元15)和表面接收线圈(例如，RF线圈单元14)可以是独立的部件。然而，为了提高图像质量，可能希望提供与传输线圈机械和电气隔离的接收线圈。在这种情况下，希望接收线圈在其接收模式下电磁耦接到由传输线圈激励的RF“回波”并与之谐振。然而，在传输模式期间，可能希望接收线圈与传输线圈电磁去耦，因此在RF信号的实际传输期间不与传输线圈谐振。这种去耦避免了当接收线圈耦接到RF信号的全功率时在辅助电路内产生噪声的潜在问题。下面将描述关于接收RF线圈的解耦的附加细节。
RF线圈单元14可以由多个单独RF线圈元件构成。单独RF线圈元件可以是导电环(或其他形状)，其各自被配置为获得当核自旋(例如，成像对象的氢核的核自旋)在传输RF脉冲后弛豫回到其静止能量状态时发射的局部RF信号(也称为MR信号)。这些RF线圈元件可以是可配置的，使得可以使用单个RF线圈组件来创建不同的RF线圈元件数量、尺寸、几何形状等。如将在下面更详细地描述的，RF线圈单元14可以包括经由多个开关耦接的多个导电区段。开关的端子可以根据开关矩阵被控制为打开或闭合，以便形成被配置为在MRI扫描期间接收MR信号的一个或多个有效的RF线圈元件。例如，可以控制开关以使得一个或多个区段子集被电耦接以形成成形为环的一个或多个RF线圈元件。可以针对不同的患者和不同的扫描协议来不同地控制开关以便形成RF线圈元件的不同配置。例如，在对第一患者的第一扫描期间，可以控制开关以形成12个RF线圈元件，而在对第二患者的第二扫描期间，可以控制开关以形成24个RF线圈元件。可以控制开关以形成不同的RF线圈元件配置以便获得期望的扫描参数，诸如目标视野、目标成像速度、目标成像深度和/或目标信噪比(SNR)，其可基于患者体型、被扫描的目标解剖结构、扫描的诊断目标、或其他变量而变化。
在一些实施方案中，基于人工智能的模型可以为给定MRI扫描选择RF线圈元件配置(例如，RF线圈元件的数量、RF线圈元件的尺寸、RF线圈元件的重叠等)。可以使用多个训练数据集来训练模型(称为轮廓拓扑模型)，该多个训练数据集包括RF线圈元件配置和患者信息作为输入以及扫描质量参数(例如，SNR、加速度、成像深度)作为输出。因此，在一些实施方案中，MRI装置10可以包括轮廓拓扑助理100。轮廓拓扑助理100可以是基于人工智能的模块，其可以在一个或多个合适的设备上存储和/或执行。如图所示，轮廓拓扑助理100存储在远离控制器单元25的设备(诸如与控制器单元25进行有线或无线通信的中央服务器)上。训练轮廓拓扑助理100以选择最佳地平衡被成像的给定患者和目标解剖结构的期望扫描质量参数的RF线圈元件配置。
轮廓拓扑助理100可以在非暂时性存储器中实现并且可以由计算系统的一个或多个处理器执行，诸如与控制器单元25和/或其他计算设备(诸如临床医生设备和/或医疗设施操作系统)通信的中央服务器。在一些实施方案中，轮廓拓扑助理100可以在控制器单元25、或被包括作为医疗设施操作系统的一部分的设备上完全或部分地实现(其中医疗设施操作系统包括一个或多个计算设备，这些计算设备被配置为存储和/或控制各种与医疗设施、操作者和患者相关的信息，包括但不限于患者信息以及患者护理/影像协议和工作流程)。在一些实施方案中，轮廓拓扑助理100可以在与控制器单元25通信的云中实现。在一些实施方案中，轮廓拓扑助理100的部分在不同的设备(诸如控制器单元25、操作者设备、云等的任何适当组合)上实现。
可以使用诸如随机森林、神经网络、或其他训练机制的机器学习(例如，深度学习)来训练轮廓拓扑助理100以选择适当的RF线圈元件配置。例如，可以使用多个图像的扫描参数以及每个图像的一个或多个结果来训练轮廓拓扑助理100。图像的扫描参数可以包括用于获得以下的RF线圈元件配置：图像(例如，RF线圈元件的数量、尺寸和几何形状，以及RF线圈元件的重叠水平)、被成像的目标解剖结构、成像的视野、成像的感兴趣区域(如果与视野不同)、被成像的患者的参数(诸如患者年龄、患者体型等)、以及成像的诊断目标(诸如病变检测)。每个图像的一个或多个结果可以包括图像质量参数(例如，SNR、图像伪影的水平)和扫描质量参数(例如，加速度、成像深度)。因此，可以基于训练扫描参数和相关联的已知结果来训练轮廓拓扑助理100，以选择将为给定患者和扫描类型提供期望的图像/扫描质量参数的适当RF线圈元件配置。轮廓拓扑助理100可以继续从未来的扫描学习，因为可以在训练完成之后向轮廓拓扑助理100提供反馈。
现在转到图2，示出了RF线圈区段的阵列200的示意图。RF线圈区段的阵列200包括形成可配置RF线圈组件(图3所示)的基础的多个区段。RF线圈区段的阵列200的每个区段由被配置为通过在暴露于磁通量变化时进行感应以生成电流而在成像扫描期间生成MR信号的材料构成。在一些实施方案中，每个区段可以由铜或其他合适的导体构成。
在一些实施方案中，每个区段可以由至少两个平行导体构成，它们沿着区段的长度形成分布式电容。如本文所用，分布式电容(DCAP)表示导体之间呈现的电容，该电容沿着导体的长度分布，并且可以没有分立的或集总的电容部件以及分立的或集总的电感部件。DCAP也可以称为集成电容。在一些实施方案中，电容可以沿着导体的长度以均匀的方式分布。
在一些实施方案中，介电材料封装并分开每个区段的第一导体和第二导体。可以选择介电材料来实现期望的分布式电容。例如，可以基于期望的介电常数∈来选择介电材料。特别地，介电材料可以是空气、橡胶、塑料或任何其他合适的介电材料。在一些实施方案中，介电材料可以是聚四氟乙烯(pTFE)。介电材料可以围绕每个区段的第一导体和第二导体的平行导电元件。另选地，第一导体和第二导体可以彼此扭绞以形成双绞线电缆。作为另一示例，介电材料可以是塑料材料。第一导体和第二导体可以形成同轴结构，其中塑料介电材料将第一导体和第二导体分开。作为另一示例，第一和第二导体可以被配置为平面条带。
RF线圈区段的阵列200包括多个区段，其可以具有某个串联电容以减小正电抗。当区段电耦接以形成环时，如下所述，该电容可以平衡所生成的环的电感。如上所述，可以将电容作为分布式电容或集总电容器插入。在一些实施方案中，每个区段包括具有可变电容的调谐电容器，以用于将线圈电路的电谐振的频率与组织中的自旋的核MR的频率匹配。
多个区段被布置成行和列。例如，第一行201包括沿着公共轴线对准的八个区段(如图所示，第一行201中的每个区段被水平定向以使得每个区段的纵向轴线沿共同水平轴线对准)。第一行201的每个区段(诸如第一区段202和第二区段204)在长度上相等，并且与该行中的相邻区段间隔相等的量。RF线圈区段的阵列200包括七个行，每行类似于第一行201。例如，第二行203包括八个区段，包括第三区段206和第四区段208，每个区段被水平定向并且沿着共同水平轴线对准。第二行203的每个区段可以与第一行201的对应区段垂直对准(例如，第三区段206与第一区段202对准)。
RF线圈区段的阵列200包括区段的多个列，诸如第一列205和第二列207。每列包括垂直定向并沿公共轴线对准的六个区段，使得给定列的每个区段的纵向轴线沿公共垂直轴线对准。第一列205的每个区段(诸如第五区段210)在长度上相等，并且与该列中的相邻区段间隔相等的量。RF线圈区段的阵列200包括六个列，每列类似于第一列205。例如，第二列207包括六个区段，包括第六区段212和第七区段214，每个区段被垂直定向并沿着共同垂直轴线对准。第二列207的每个区段可以与第一列205的对应区段水平对准(例如，第五区段210与第六区段212对准)。
以这种方式，RF线圈区段的阵列200的区段以不重叠方式布置，其中每个区段间隔开并且不接触阵列的任何其他区段。这种配置可以被称为零级阵列，其指示没有区段重叠。虽然在图2中未示出，RF线圈区段的阵列200的每个区段可以被安装在(例如，胶合、缝合、或以其他方式耦接到)合适的基板上。基板可以是柔性基板(例如，对RF信号透明的基板，诸如一层或多层的
Figure BDA0002435785300000101
材料或Nomex
Figure BDA0002435785300000102
材料)或刚性基板(例如，聚碳酸酯)。在又一些另外的示例中，RF线圈区段的阵列200可以包括由图案化到柔性基板(诸如聚酰亚胺)上的铜迹线形成的区段。
应当理解，图2所示的区段的数量和布置是示例性的，并且其他配置也是可能的。例如，阵列可以具有任何数量的行和/或列的区段，诸如多于或少于九列或者多于或少于七行。此外，虽然在图2所示的每个区段具有相等的长度和宽度并且以类似方式与相邻区段间隔开，但其他配置也是可能的，诸如具有不同长度的区段。
为了形成能够接收MR信号的一个或多个RF线圈元件，RF线圈区段阵列的每个区段耦接到两个开关。每个开关可以包括可被定位为形成期望的RF线圈元件几何形状的两个可移动元件(在本文中称为指针)。图3示出了由RF线圈区段的阵列200和多个开关构成的可配置RF线圈组件300。在一些实施方案中，可配置RF线圈组件300可以是表面接收线圈，其可以是单通道或多通道的。可配置RF线圈组件300可以是图1的RF线圈单元14的非限制性示例，并且因此可以在MRI装置10中的一个或多个频率下操作。
尽管多个开关中的每个开关包括两个指针，但不同开关可以耦接到不同数量的区段，并且因此可以具有不同数量的本文所谓的端子节点。例如，多个开关可以包括第一组两端子节点开关，诸如第一开关302，在图3中被示为圆圈。多个开关还可以包括第二组三端子节点开关，诸如第二开关304，在图3中被示为三角形。多个开关还可以包括第三组四端子节点开关，诸如第三开关306，在图3中被示为正方形。因此，可配置RF线圈组件300的每个拐角包括两端子节点开关，每个外部开关(除了拐角开关)是三端子节点开关，并且每个内部开关是四端子节点开关。
每个区段被配置为耦接到两个开关。例如，第一区段202可以在第一区段202的第一端子处耦接到第一开关302，并且在第一区段202的第二端子处耦接到第二开关304。每个两端子节点开关可以耦接到两个区段。例如，第一开关302被配置为耦接到第一区段202和第五区段210。每个三端子开关被配置为耦接到三个区段中的两个。例如，第二开关304可以耦接到第一区段202、第二区段204和第六区段212中的两个。每个四端子开关被配置为耦接到四个区段中的两个。例如，第三开关306可以耦接到第三区段206、第四区段208、第六区段212和第七区段214中的两个。
如将在下面相对于图5A和图5B更详细地说明的，可以控制每个开关以使开关与开关的相关联端子去耦(称为打开开关)，或经由开关电耦接两个端子(并且将两个端子耦接到对应的线圈交接电缆)(称为闭合开关)。当闭合时，开关可以电耦接两个端子，使得两个端子中的每一个可以允许电流沿着相应区段流动(假设通过端子的闭合形成的电路被另外闭合)。当打开时，开关可以使与开关相关联的端子去耦，使得端子无法允许电流沿着相应区段流动。通过选择性地打开一些端子同时闭合其他端子，可以将不同区段彼此电耦接以形成被配置为接收MR信号的RF线圈元件(例如，环)。
图4示出了处于第一开关配置400的可配置RF线圈组件300。在第一开关配置400中，可配置RF线圈组件300包括四个有效的RF线圈元件。四个有效的RF线圈元件各自由一组电耦接的区段构成，其中区段经由选择性地耦接多个开关的子集的端子来电耦接。通过耦接多个开关的第一子集的端子来形成第一RF线圈元件402。例如，如图所示，通过耦接第一开关302的两个端子以及通过耦接第二开关304的三个端子中的两个来形成第一RF线圈元件402，这使第一区段202电耦接到第五区段210和第二区段204。同样，三端子节点开关404、406、416和418的三个端子中的两个被耦接。四端子节点开关408、410、412和414的四个端子中的两个被耦接。因此，第一RF线圈元件402包括有助于十个区段的电耦接的十个开关。以环电耦接十个区段。一些开关(诸如开关420)不具有任何耦接的端子并且因此不有助于区段之间的电耦接。应当注意，在图4中，包括在RF线圈元件中(并且因此电耦接到其他区段)的区段以粗线示出，而未包括在RF线圈元件中的区段(并且因此与任何其他区段电去耦)以非粗线示出。
通过耦接多个开关中的每一个的两个端子，与第一RF线圈元件类似地形成剩余的三个RF线圈元件。剩余的三个RF线圈元件包括：第二RF线圈元件422(通过耦接12个开关中的每一个的两个端子，从而以环电耦接12个区段来形成)、第三RF线圈元件424(通过耦接14个开关中的每一个的两个端子，从而以环电耦接14个区段来形成)、以及第四RF线圈元件426(通过耦接12个开关中的每一个的两个端子，从而以环电耦接12个区段来形成)。
根据图4所示的配置形成的RF线圈元件不重叠。例如，第一RF线圈元件402和第二RF线圈元件422被一组去耦区段间隔开(例如，耦接在开关406和开关430之间的区段428被电去耦并且不形成第一RF线圈元件402或第二RF线圈元件422的部分，因为耦接到区段428的开关406和开关430的端子是打开的)。同样地，第一RF线圈元件402与第四RF线圈元件426间隔开，第二RF线圈元件422与第三RF线圈元件424间隔开，并且第三RF线圈元件424与第四RF线圈元件426间隔开。通过将可配置RF线圈组件300配置成如图4所示的不重叠环配置，可以增加扫描速度(例如，高加速度)，但欠重叠环配置可导致进入成像对象的更浅穿透(例如，更小的成像深度)。
图5A和图5B示意性地示出了处于两个不同开关状态的来自可配置RF线圈组件300的两个示例性开关(第一开关302和第二开关304)。图5A示出了处于第一状态500的开关，其中开关可耦接到的所有端子都打开。图5B示出了处于第二状态550的开关，其中开关可耦接到的端子中的一些闭合以便形成RF线圈元件(例如，以形成图4的第一RF线圈元件402)。如本文所用，端子可以指导电区段的一点，其中当开关处于特定配置时(例如，当向开关施加致动电压，从而使开关的元件接触端子时)，区段可以接触开关的元件(例如，梁、指针、或其他接触元件)。例如，如果开关包括指针，则端子可以是接触指针的区段的点。换句话说，当开关被致动到闭合状态时，端子可以是接触开关的指针并且电流可流过的区段的点/位置。在位于区段的端部时，端子可以在本文中被称为开关的一部分或耦接到开关，或者至少被配置为接触开关的部分。
第一开关302是两端子节点开关并且因此仅包括两个开关状态-耦接(闭合)或去耦(打开)。第一开关302包括两个指针，即第一指针504和第二指针506。第一指针504和第二指针506可以经由中心部分502彼此电耦接。当第一开关302闭合时(如图5B所示)，第一指针504可以接触第一区段202的端子。当闭合时，第二指针506可以接触第五区段210的端子。当第一开关302打开时(如图5A所示)，第一区段202与开关302电断开并且第五区段210与开关302电断开。为了控制第一指针504和第二指针506的位置，第一线圈交接电缆508耦接到第一开关302。线圈交接电缆508可以用于向开关供应致动电压以便将指针移动到期望位置。例如，控制器单元524可以被配置为向可配置RF线圈组件的每个线圈交接电缆单独地供应致动电压，使得可以控制每个开关的每个指针以耦接或解耦相应区段。
在一些示例中，线圈交接电缆中的每一个可以被配置为在已形成的RF线圈元件与处理系统的其他方面(例如，控制器单元524)之间传输信号。因此，在此类示例中，电缆可以是3导体三轴电缆，其具有中心导体、内屏蔽件和外屏蔽件。在一些实施方案中，中心导体连接到RF信号(RF)，内屏蔽件连接到地(GND)，并且外屏蔽件被配置为供应致动电压。对于共模，每个线圈交接电缆都可具有高阻抗。因为可以形成RF线圈元件以使得电流流过多个开关，并且因此多个线圈交接电缆可以电耦接到每个已形成的RF线圈元件，所以控制器单元524(或MRI处理系统的其他元件)可以被配置为针对每个已形成的RF线圈元件选择一个线圈交接电缆以用于RF信号传输，以便防止由已形成的RF线圈元件接收的RF信号沿着多个单独路径传输到控制器单元524。在其他示例中，RF信号可以沿着每个耦接电缆传输。控制器单元524可以对应于图1中的数据处理单元31和/或控制器单元25和/或与其相关联。
本文讨论的线圈阵列交接电缆可以设置在MRI装置(诸如图1的MRI装置10)的孔或成像空间内，并且经受由MRI装置产生和使用的电磁场。在MRI系统中，线圈交接电缆可以支持发射器驱动的共模电流，这继而可能产生场失真和/或不可预测的部件加热。通常，共模电流通过使用巴伦来阻断。巴伦或共模陷波器提供高共模阻抗，继而降低发射器驱动电流的影响。因此，线圈交接电缆508可以包括一个或多个巴伦。在一些实施方案中，一个或多个巴伦可以是连续巴伦，诸如分布式巴伦、颤振巴伦和/或蝶形巴伦。
第二开关304是三端子节点开关并且因此包括四个可能位置一去耦(打开)、第一耦接位置(第一闭合位置)、和第二耦接位置(第二闭合位置)、以及第三耦接位置(第三闭合位置)。类似于第一开关302，第二开关304包括经由中心部分彼此电耦接的两个指针。当开关处于第一闭合位置时(如图5B所示)，指针可以接触第二区段204的端子和第一区段202的端子(在与接触第一指针504的第一区段202的端部相对的端部处)，从而耦接第二区段204和第一区段202。当打开时(如图5A所示)，第二区段204、第一区段202和第六区段212与开关304电断开。剩余的闭合位置包括耦接到第六区段212的第一区段202和耦接到第六区段212的第二区段204。
第二开关304耦接到线圈交接电缆510，该线圈交接电缆类似于上述线圈交接电缆，并且因此被配置为供应致动电压以及还可以包括接地线和RF信号线。在一些示例中，每个线圈交接电缆可以经由连接器522耦接到控制器单元524。
控制器单元524可以包括附加的耦接电子器件以放大由RF线圈元件接收的一个或多个信号。例如，控制器单元524可以包括多个前置放大器526。每个前置放大器可以被配置为耦接到已形成的RF线圈元件。在一些实施方案中，可配置RF线圈组件可以具有可与该组件一起形成的最大数量的RF线圈元件(诸如16、32、64个等)，并且控制器单元可以包括相等数量的前置放大器。在一些实施方案中，前置放大器可以不物理地容纳在控制器单元中，而是可以替代地容纳在与控制器单元分开但可操作地耦接到控制器单元的盒中。
图5A示出了处于打开/断开位置的两个开关(开关302和开关304)。这样，电流不会沿着第一区段202、第二区段204、第五区段210、或第六区段212流动。当激活RF传输线圈(诸如图1的体线圈单元15)以生成RF脉冲时，可以在传输操作期间采用这种状态。打开所有开关可以在传输操作期间将可配置RF线圈组件有效地去耦。通常，处于其接收模式的RF线圈组件可以从正由MR装置成像的对象的身体接收MR信号。如果可配置RF线圈组件不用于传输，那么它可以在RF体线圈传输RF信号时从RF体线圈去耦。
图5B示出了两个开关都闭合以便耦接区段的子集的状态，诸如当形成图4的第一RF线圈元件402时。在图5B所示的状态下，电流可以流过第一区段202、第二区段204和第五区段210。电流可能不会流过第六区段212。
图13示出了第二开关304的侧视图1300。第二开关304包括经由中心部分516电耦接的第一指针512和第二指针514。第一指针512是平坦的，并且具有沿着与每个区段的顶表面延伸跨过的平面相同的平面排列的底表面。以此方式，第一指针512包括可接触期望的端子/区段的底表面。第二指针516可以定位在第一指针512的底表面垂直上方的平面中，但是可以具有向下延伸到与区段的顶表面相同的平面的元件。以这种方式，第二指针514可以经由元件的底表面接触期望的端子/区段。在图13所示的位置中，第一指针512耦接到第一区段202的端子，并且第二指针514耦接到第二区段204的端子。第六区段212被去耦。从图13认识到，每个指针可以被配置为围绕中心轴线518旋转。在一些示例中，每个指针可以独立地旋转通过多个不同的角位置。在其他示例中，指针可以至少部分地一起旋转。然而，为了提供第二开关304的四个可能开关状态，指针的位置不相对于彼此固定。
在一些实施方案中，第一指针512可以基于供应给第一指针512的电流或电压的量旋转到指定角位置。在一些实施方案中，第一指针512可以旋转到任何角位置(例如，在公差水平内，诸如以1或10度的增量移动)。在其他实施方案中，第一指针512可以仅旋转到角位置的子集(例如，0°、90°、180°、270°和360°)。同样地，第二指针514可以旋转到任何角位置或者可以仅旋转到角位置的子集。
虽然图5A、图5B和图13所示的开关已经被描述为包括旋转以有助于耦接和去耦的指针，但这种配置是示例性的并且其他配置是可能的。例如，开关可以包括各自处于固定角位置的多个梁，其中这些梁可以响应于致动电压而垂直移动(例如，与对应端子接触和不接触)。在其他示例中，开关可以不是基于机械的(例如，具有指针或梁)并且可以替代地是基于电子的开关。
可配置RF线圈组件300中的其他开关可以与图5A、图5B和图13所示的开关类似地进行配置；四端子节点开关(例如，开关408)可以包括可经由从相应线圈交接电缆供应致动电压来控制的两个指针。另外，可配置RF线圈组件中存在并且在图5A和图5B中示出的开关可以是合适类型的开关，诸如微机电系统(MEMS)开关、场效应晶体管(FET)、二极管、或其他开关。然而，给定组件上的开关数量(以及每个开关的端子数量)的高密度的情况下，这些开关可以是低功率开关以防止过热和高功率开关可能引起的其他问题。
可以将上述两指针开关定位到多个不同状态，其中不同状态的数量基于可耦接到开关的端子的数量。例如，两端子节点开关可以具有两个状态(去耦和耦接)，而三端子节点开关可以具有四个状态(解耦、耦接第一端子和第二端子、耦接第一端子和第三端子、以及耦接第二端子和第三端子)。开关通过三轴电缆将n个端子中的两个连接到开关驱动器，例如，该开关驱动器可以包括在控制器单元中。基于开关的状态，开关可以连接到端子作为电气短路，还连接到三轴电缆，或者开关可以与端子断开。
上面参考图3和图4给出的可配置RF线圈组件可以用于在MR成像会话期间接收MR信号。这样，图3和图4的可配置RF线圈组件可以在图1的RF线圈单元14中使用，并且可以耦接到MRI系统的下游部件，诸如控制器单元25。可配置RF线圈组件可以放置在MRI系统的孔中，以便在成像会话期间接收MR信号，因此可以靠近传输RF线圈(例如，图1的体RF线圈单元15)。控制器单元可以将指令存储在非暂时性存储器中，这些指令可执行以在MR成像会话期间从定位在MRI系统的孔中的成像对象生成图像。为了生成图像，控制器单元可以存储指令以执行MR成像会话的传输阶段。在传输阶段期间，控制器单元可以命令(例如，发送信号)以激活传输RF线圈，以便传输一个或多个RF脉冲。为了防止在传输阶段期间导致B1场失真的干扰，可以在传输阶段期间将可配置RF线圈组件去耦。控制器单元可以存储可执行以执行MR成像会话的后续接收阶段的指令。在接收阶段期间，控制器单元可以从可配置RF线圈组件的已形成RF线圈元件获得MR信号。MR信号可用于重建定位在MRI系统的孔中的成像对象的图像。
如所说明的，线圈交接电缆在每个开关和RF线圈交接连接器(例如，连接器522)之间延伸。耦接到开关的每根电线可以一起容纳(例如一起捆扎)在线圈交接电缆内，并且电耦接到连接器。连接器可以与MRI系统交接(例如，通过插入MRI系统的输入端与MRI系统电耦接)，以便将信号从RF线圈元件输出到MRI系统，并且MRI系统可以处理经由连接器从RF线圈元件接收的信号，以便产生成像对象(诸如患者的身体)的图像。
图6至图9示出了根据本公开的另一个实施方案的可配置RF线圈组件。图6至图9所示的可配置RF线圈组件可以是包括重叠导电区段的一级阵列。例如，这种配置可以允许RF线圈元件具有比图2所示的零级阵列更复杂的几何形状。
图6是RF线圈区段的阵列600的示意图。RF线圈区段的阵列600包括形成可配置RF线圈组件(图7所示)的基础的多个区段。RF线圈区段的阵列600的每个区段由被配置为通过在暴露于磁通量变化时进行感应以生成电流而在成像扫描期间生成MR信号的材料构成。在一些实施方案中，每个区段可以由铜或其他合适的导体构成。在一些实施方案中，每个区段可以由至少两个平行导体构成，它们沿着环部分的长度形成分布式电容，如以上相对于图2所述的。
多个区段被布置成行和列。例如，第一行601包括沿着公共轴线对准的八个区段(如图所示，第一行601中的每个区段被水平定向以使得每个区段的纵向轴线沿共同水平轴线对准)。第一行601的每个区段(诸如第一区段602)在长度上相等，并且与该行中的相邻区段间隔相等的量。RF线圈区段的阵列600包括七个行，每行类似于第一行601。
RF线圈区段的阵列600包括区段的多个列，诸如第一列603。每列包括垂直定向并沿公共轴线对准的六个区段，使得给定列的每个区段的纵向轴线沿公共垂直轴线对准。第一列603的每个区段(诸如第二区段604)在长度上相等，并且与该列中的相邻区段间隔相等的量。RF线圈区段的阵列600包括六个列，每列类似于第一列603。
RF线圈区段的阵列600还包括多个重叠区段，其在由区段的列和行中的区段形成的每个矩形的相应中心中以两个为一组进行布置。两个区段的每组重叠，从而形成x形。例如，参考图6，第三区段606和第四区段608形成两个区段的重叠x形组。第三区段606和第四区段608重叠，但不电连接。如图6所示，RF线圈区段的阵列600包括两个区段的重叠x形组的八个列，其中每列包括两个区段的六个重叠x形组。
以这种方式，RF线圈区段的阵列600的区段以半重叠方式布置，其中一些区段间隔开并且不接触阵列的任何其他区段，并且其他区段重叠。这种配置可以被称为一级阵列，其指示区段之间存在第一重叠水平。虽然在图6中未示出，RF线圈区段的阵列600的每个区段可以被安装在(例如，胶合、缝合、或以其他方式耦接到)合适的基板上。基板可以是柔性基板(例如，对RF信号透明的基板，诸如一层或多层的
Figure BDA0002435785300000181
材料或Nomex
Figure BDA0002435785300000182
材料)或刚性基板(例如，聚碳酸酯)。在又一些另外的示例中，RF线圈区段的阵列600可以包括由图案化到柔性基板(诸如聚酰亚胺)上的铜迹线形成的区段。
应当理解，图6所示的区段的数量和布置是示例性的，并且其他配置也是可能的。例如，阵列可以具有任何数量的行和/或列的区段，诸如多于或少于九列或者多于或少于七行。此外，虽然在图6所示的每个区段具有相等的长度和宽度并且以类似方式与相邻区段间隔开，但其他配置也是可能的，诸如具有不同长度的区段。在又一些另外的示例中，区段的阵列的其他级别是可能的，诸如其中区段之间可以存在第二重叠水平的区段的二级阵列，以便为RF线圈元件的尺寸和几何形状提供甚至更多的选择。然而，更高级阵列可能利用具有更多数量的端子的开关，这可能受到成本、功率要求等的限制。
为了形成能够接收MR信号的一个或多个RF线圈元件，RF线圈区段阵列600的每个区段耦接到两个开关。每个开关可以选择性地耦接到至少三个端子，该至少三个端子可以被选择性地打开和闭合以便形成期望的RF线圈元件几何形状。图7示出了由RF线圈区段的阵列600和多个开关构成的可配置RF线圈组件700。在一些实施方案中，可配置RF线圈组件700可以是表面接收线圈，其可以是单通道或多通道的。可配置RF线圈组件700可以是图1的RF线圈单元14的非限制性示例，并且因此可以在MRI装置10中的一个或多个频率下操作。
多个开关可以包括第一组三端子节点开关，诸如第一开关702，在图7中被示为三角形。多个开关还可以包括第二组五端子节点开关，诸如第二开关704，在图7中被示为五边形。多个开关还可以包括第三组八端子节点开关，诸如第三开关706，在图7中被示为六边形。因此，可配置RF线圈组件700的每个拐角包括三端子节点开关，每个外部开关(除了拐角开关)是五端子节点开关，并且每个内部开关是八端子节点开关。
每个区段耦接到两个开关。例如，第一区段602在第一区段602的第一端部处耦接到第一开关702，并且在第一区段602的第二端部处耦接到第二开关704。每个三端子节点开关被配置为耦接到两个区段。例如，第一开关702可以将第一区段602、第二区段604和第四区段608中的两个彼此耦接。每个五端子节点开关可以将五个区段中的两个彼此耦接。每个八端子节点开关可以是包括彼此堆叠的两个开关的2×2开关，其中每个开关被配置为将四个(不同)端子中的两个彼此耦接，这将在下面更详细地说明。
如以上相对于图5A和图5B所述的，每个开关被配置为选择性地将端子与开关去耦和耦接。当开关处于闭合位置时，耦接到开关的指针的端子可以允许电流沿着耦接到端子的区段流动(假设通过端子的闭合形成的电路被另外闭合)。未耦接到开关的指针的被配置为耦接到开关的其他端子可能不使电流流动。当开关打开时，被配置为耦接到开关的端子中没有一个可以使电流沿着耦接到端子的相应区段流动。通过选择性地耦接一些端子并且不耦接其他端子，可以将不同区段彼此电耦接以形成被配置为接收MR信号的RF线圈元件(例如，环)。可配置RF线圈组件700的每个三端子节点开关和五端子节点开关可以与以上相对于图5A和图5B所述的开关类似地进行配置，因为开关包括可电耦接(三个或五个可能端子中的)两个端子或将(三个或五个)端子与开关去耦的两个指针。每个八端子节点开关可以包括两个单独开关，并且将在下面更详细地描述。每个开关是可单独控制的，使得可以形成具有期望几何形状、期望尺寸等的期望RF线圈组。
图8A示出了处于第一开关配置800的可配置RF线圈组件700。在第一开关配置800中，可配置RF线圈组件700包括两个有效的RF线圈元件。两个有效的RF线圈元件各自由一组电耦接的区段构成，其中区段经由使用多个开关来选择性地耦接端子的子集来电耦接。两个RF线圈元件与视场(FOV)802重叠，其中FOV仅部分地跨过可配置RF线圈组件700延伸。因此，仅FOV内的区段被电连接，从而将RF线圈元件的范围限制到FOV。这种配置可以减小或防止由于接收到FOV之外的信号而引起的图像伪影。
通过将多个开关的第一子集移动到相应的闭合/耦接位置来形成第一RF线圈元件810。例如，如图所示，通过耦接多个五端子节点开关(此处，在开关的顶行的中心中的五个五端子节点开关)中的每一个的两个端子，以及通过耦接多个八端子节点开关中的每一个的两个端子来形成第一RF线圈元件810。如图所示，第一RF线圈元件810包括有助于14个区段的电耦接的14个开关。以环电耦接14个区段。可配置RF线圈组件700中的一些开关被完全去耦并且因此不有助于区段之间的电耦接。应当注意，在图8A中，包括在RF线圈元件中(并且因此电耦接到其他区段)的区段以粗线示出，而未包括在RF线圈元件中的区段(并且因此与任何其他区段电去耦)以非粗线示出。
在具有耦接端子以形成第一RF线圈元件810的14个开关中，六个开关具有耦接在一起以产生RF线圈元件中的转弯或拐角的端子一五端子节点开关中的两个和八端子节点开关中的四个。具体地，第一RF线圈元件810的几何形状类似于具有两个切断底角的矩形，从而产生RF线圈元件的比顶侧更短的底侧，并且包括两个倾斜边缘。为了有助于这种形状，八端子节点开关中的一些耦接重叠区段的一个或多个端子。例如，第一开关804将区段806的端子耦接到区段812(其是重叠区段)的端子，这使第一RF线圈元件810在第一开关804处成角度。
通过耦接多个开关中的每一个的两个端子，与第一RF线圈元件类似地形成剩余的RF线圈元件(第二RF线圈元件820)。第二RF线圈元件820包括以环电耦接14个区段的14个开关，具有与第一RF线圈元件810类似的切断矩形形状。
根据图8A所示的配置形成的RF线圈元件重叠。例如，第一RF线圈元件810和第二RF线圈元件820包括重叠区域，其中第二RF线圈元件820的顶部与第一RF线圈元件820的底部重叠。两个已形成的两个RF线圈元件共用两个开关。例如，第一开关804提供两个端子之间的第一耦接以有助于区段806和区段812的电耦接，以便形成第一RF线圈元件810。第一开关804还提供两个不同端子之间的第二耦接以有助于区段808和区段810的电耦接，以便形成第二RF线圈元件820。通过将可配置RF线圈组件700配置成如图8A所示的重叠环配置，可以增加扫描穿透，但重叠环配置可能减少扫描速度(例如，低加速度)。另外，图8A所示的配置展示了可以选择已形成的RF线圈元件的尺寸和/或已形成的RF线圈元件的数量以便与成像FOV重叠，从而减小FOV外部的RF线圈元件的范围。
图8B和图8C示意性地示出了处于两个不同开关状态的来自可配置RF线圈组件700的两个示例性开关(第一开关804和第二开关814)。图8B示出了处于第一状态850的开关，其中开关被完全去耦以使得开关可耦接到的所有端子都被去耦。图8C示出了处于第二状态880的开关，其中来自每个开关的端子的子集彼此耦接以便形成RF线圈元件(例如，以形成图8A的第一RF线圈元件810)。首先参考图8B，第一开关804和第二开关814各自打开，从而使与每个开关相关联的所有端子完全去耦。第一开关804和第二开关814各自是由两个重叠且可独立控制的子开关构成的2×2开关。例如，参考第一开关804，其包括第一子开关852，该第一子开关包括经由中心部分电耦接的两个指针，类似于上述开关302。第一开关804还包括定位在第一子开关852上的第二子开关854。第一子开关852以实线示出而第二子开关854以虚线示出，以增强视觉清晰度和区别。第二子开关854包括经由中心部分电耦接的两个指针。第一子开关852和第二子开关854未彼此电耦接并且被单独控制，使得第一子开关852可以有助于两个端子的耦接(或不有助于)而第二子开关854可以有助于两个不同端子的耦接(或不有助于)，从而允许没有端子、两个端子或四个端子经由第一开关804耦接。如图8B所示，第一子开关852和第二子开关854中的每一个被去耦(例如，在指针不接触端子的位置)，并且没有端子经由第一开关804来电耦接。同样，第二开关814包括各自具有两个指针的两个子开关，并且在图8B中，两个子开关都被去耦并且没有端子经由第二开关814电耦接。第一开关804经由线圈交接电缆860耦接到下游部件(例如，控制器单元524)，并且第二开关814经由线圈交接电缆870耦接到下游部件(例如，控制器单元524)。线圈交接电缆860、870类似于以上相对于图5A描述的线圈交接电缆。
图8C示出了处于第二状态880的第一开关804和第二开关814，其中这些开关有助于端子之间的电连接以形成图8A所示的RF线圈元件。第一子开关852和第二子开关854的指针的位置已经被移动以便耦接两组的两个端子。第一子开关852的指针已经被调整以耦接区段806和区段812。第二子开关854的指针已经被调整以耦接区段808和区段810。相比之下，仅第二开关814的子开关中的一个的指针的位置已经被调整，以便将区段812耦接到区段816。第二开关814的另一个子开关的指针与任何端子去耦。
图14示出了第一开关804的侧视图1400。第一开关804包括两个子开关，即第一子开关852和第二子开关854。每个子开关包括经由中心部分电耦接的第一指针和第二指针。如以上相对于图13所述的，每个指针可以具有被配置为接触相应端子的至少一部分(例如，从指针向下延伸的元件、或指针的底表面)。在图14中，第一子开关852和第二子开关854处于相同位置，使得每个子开关具有接触区段806的端子的第一指针并且每个子开关具有接触区段808的端子的第二指针。剩余的六个区段被去耦。如以上相对于图13所述的，每个指针可以被配置为围绕中心轴线旋转。在一些示例中，每个指针可以独立地旋转通过多个不同的角位置。在其他示例中，指针可以至少部分地一起旋转。然而，为了提供第一开关804的多个可能开关状态，指针的位置不相对于彼此固定。
在一些实施方案中，每个指针可以基于供应给该指针的电流或电压的量旋转到指定角位置。在一些实施方案中，每个指针可以旋转到任何角位置(例如，在公差水平内，诸如以1或10度的增量移动)。在其他实施方案中，每个指针可以仅旋转到角位置的子集(例如，0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°和360°)。
图9示出了处于第二开关配置900的可配置RF线圈组件700。在第二开关配置900中，可配置RF线圈组件700包括四个有效的RF线圈元件。四个有效的RF线圈元件各自由一组电耦接的区段构成，其中区段经由选择性地耦接多个开关的子集的端子来电耦接。四个RF线圈元件与跨过整个可配置RF线圈组件700延伸的FOV 901重叠。
通过耦接多个开关的第一子集的端子来形成第一RF线圈元件910。例如，如图所示，通过耦接三端子开关(例如，在左上角处)的两个端子、多个五端子开关中的每一个的两个端子、以及多个八端子开关中的每一个的两个端子来形成第一RF线圈元件910。如图所示，第一RF线圈元件910包括有助于14个区段的电耦接的14个开关。以环电耦接14个区段。可配置RF线圈组件700中的一些开关不具有任何耦接端子并且因此不有助于区段之间的电耦接。应当注意，在图9中，包括在RF线圈元件中(并且因此电耦接到其他区段)的区段以粗线示出，而未包括在RF线圈元件中的区段(并且因此与任何其他区段电去耦)以非粗线示出。
在具有耦接端子以形成第一RF线圈元件910的14个开关中，六个开关具有耦接在一起以产生RF线圈元件中的转弯或拐角的端子以便产生类似于具有两个切断底角的矩形的几何形状，从而产生RF线圈元件的比顶侧更短的底侧，并且包括两个倾斜边缘。为了有助于这种形状，一些开关具有耦接到重叠区段的端子(当端子闭合时)。
通过耦接多个开关中的每一个的两个端子，与第一RF线圈元件类似地形成剩余的RF线圈元件。第二RF线圈元件920包括以环电耦接14个区段的14个开关，具有矩形形状。第三RF线圈元件930包括以环电耦接16个区段的16个开关，具有切断矩形形状。第四RF线圈元件940包括以环电耦接12个区段的12个开关，具有切断矩形形状。
根据图9所示的配置形成的RF线圈元件重叠。例如，第一RF线圈元件910和第四RF线圈元件940包括重叠区域，其中第四RF线圈元件940的顶部与第一RF线圈元件910的底部重叠。第一RF线圈元件910也与第二RF线圈元件920重叠，但其中第一RF线圈元件和第二RF线圈元件实际上依赖于相同的区段来形成线圈元件的一部分。例如，开关902具有闭合的三个端子，这三个端子将区段904电耦接到区段906和区段908两者。第一RF线圈元件和第二RF线圈元件共用三个区段，即区段904以及区段912和区段914。第三RF线圈元件930和第四RF线圈元件940也共享一个区段，即区段916。
通过将可配置RF线圈组件700配置成如图9所示的重叠环配置，可以增加扫描穿透，但重叠环配置可能减少扫描速度(例如，低加速度)。另外，图9所示的配置展示了可以选择已形成的RF线圈元件的尺寸和/或已形成的RF线圈元件的数量以便与成像FOV重叠。
以这种方式，单个RF线圈组件可以用于提供多个不同的RF线圈配置，在此也称为轮廓拓扑。通过这样做，可以通过一个RF线圈组件对不同的FOV进行成像。同样，一个RF线圈组件可以用于执行具有不同扫描/图像质量优先级(诸如SNR、加速度、图像穿透等)的不同扫描，其通常依赖于不同的RF线圈元件配置(例如，不同的线圈元件重叠、不同的线圈元件尺寸、不同的线圈数量等)。通过可经由多个开关以不同环形成来选择性地电耦接以及还被选择性地去耦的导电区段的阵列，可以在扫描会话之间提供不同的RF线圈元件配置。
例如，在对第一患者的第一MRI扫描期间，可以选择限定包括第一RF线圈元件的第一组RF线圈元件的第一轮廓拓扑。为了形成第一组RF线圈元件，可以选择性地激活一些或全部的开关以将一个或多个相应的第一导电区段子集电耦接成RF线圈元件。例如，为了形成第一RF线圈元件，可以激活第一开关子集(例如，其中至少一个端子闭合)以电耦接第一导电区段子集。
然后，在对第二不同患者的第二MRI扫描期间，可以选择限定包括第二不同RF线圈元件的第二组RF线圈元件的第二不同轮廓拓扑。为了形成第二组RF线圈元件，可以选择性地激活一些或全部的开关以将一个或多个相应的第二导电区段子集电耦接成RF线圈元件。例如，为了形成第二RF线圈元件，可以激活第二开关子集(例如，其中至少一个端子闭合)以电耦接第二导电区段子集。
第一RF线圈元件和第二RF线圈元件可以在尺寸、几何形状和/或其他特征方面不同。例如，第一RF线圈元件可以包括12个导电区段，而第二RF线圈元件可以包括14个导电区段，从而使第二RF线圈元件具有比第一RF线圈元件更大的直径。在另一个示例中，如上所述，第一RF线圈元件可以是标准矩形形状，而第二RF线圈元件可以是修剪矩形。
在一些实施方案中，第一RF线圈元件和第二RF线圈元件可以由至少一些相同的导电区段构成。例如，参考图8A和图9，图8A包括第一RF线圈元件810并且图9包括第二RF线圈元件920。第一RF线圈元件810被成形为修剪矩形，而第二RF线圈元件920被成形为规则矩形。另外，形成第一RF线圈元件810的导电区段中的一些也包括在第二RF线圈元件920中。例如，区段906包括在两个RF线圈元件中。
图10示出了可配置RF线圈组件700的另一个示意图1000。在视图1000中，出于视觉目的，仅示出了可配置RF线圈组件700的一部分。开关由带箭头线表示，其中每个带箭头线表示开关的一个指针。在与对应区段对准时，该开关耦接到该区段。例如，开关702耦接区段602和区段604。八端子节点开关具有两个重叠子开关，通过两组的两个带箭头指针示出。每个开关耦接到相应的线圈交接电缆。为了清楚起见，仅示出了线圈交接电缆的子集，但是应当理解，所有开关耦接到相应的线圈交接电缆。
如上所述，线圈交接电缆可以连接到MRI系统的下游部件。如图10所示，下游部件可以包括控制器板。控制器板驱动可配置RF线圈组件(包括开关)并且提取信号并将信号通过信道传输到MRI系统。在一些示例中，整个可配置RF线圈组件可能仅需要一个控制器板。在此类示例中，组件的每个电缆可以耦接到控制器板。
然而，在一些示例中，取决于组件的密度，可以使用多于一个控制器板。图10包括两个控制器板，即第一控制器板1002和第二控制器板1013。在一些实施方案中，可配置RF线圈组件700可以连接到四个控制器板，并且因此在图10中仅示出了控制器板的子集。例如，组件700可以被划分成多个象限，并且每个象限可以耦接到不同的控制器板。如图10所示，左上象限可以耦接到控制器板1002，而左下象限可以耦接到控制器板1013。顶部象限的每个开关可以经由相应电缆耦接到控制器板1002，并且底部象限的每个开关可以经由相应电缆耦接到控制器板1013(仅示出了电缆的一部分以使得可以看到下面的元件)。
第一控制器板1002包括第一开关驱动器1004和四个馈送板(馈送板1006、1008、1010和1012)。可配置RF线圈组件700的开关的子集中的每个开关(左上象限的每个开关)通过相应的线圈交接电缆连接到开关驱动器1004。开关驱动器1004控制每个开关的指针的方向以及与端子的接触。第二控制器板1013包括第二开关驱动器1014和四个馈送板(馈送板1016、1018、1020和1022)。可配置RF线圈组件700的开关的子集中的每个开关(例如，左下象限的每个开关)通过相应的线圈交接电缆连接到开关驱动器1014。开关驱动器1014控制每个开关的指针的方向以及与端子的接触。
如下面将更详细说明的，轮廓拓扑助理可以选择决定每个开关的指针的位置的开关矩阵，由此选择哪些区段将被电耦接以形成期望组的RF线圈元件。轮廓拓扑助理还可以选择要生成多少个信号信道以及哪些开关要连接到可用馈送板。馈送板可以包括前置放大器和/或其他耦接电子器件，并且可以将通过已形成的RF线圈元件获得的MR(例如，RF)信号输出到MRI系统的一个或多个部件。MRI系统的一个或多个部件然后可以基于所接收的MR信号来重建图像。如图10所示，在左上象限上形成一个RF线圈元件，并且因此经由控制器板1002(经由馈送板1006)仅生成一个信号信道。同样，在左下象限上形成一个RF线圈元件，并且因此经由控制器板1013(经由馈送板1016)仅生成一个信号信道。每个开关驱动器可以可操作地耦接到MRI系统的一个或多个部件(诸如控制器单元25和/或轮廓拓扑助理100)以便例如接收所选择的开关矩阵。以这种方式，在四个控制器板各自具有四个馈送板的情况下，可配置RF线圈组件700可以是16信道组件，但其他配置也是可能的。
在一些实施方案中，本文所述的MRI系统可以存储可由处理器(例如，经由控制器单元25)执行的指令以选择用于以MRI系统的接收模式操作可配置射频(RF)线圈组件的轮廓拓扑，轮廓拓扑限定在可配置RF线圈组件上形成的一个或多个RF线圈元件的配置。指令可执行以基于所选择的轮廓拓扑来确定开关矩阵，开关矩阵限定要在接收模式期间至少部分地被激活以形成一个或多个RF线圈元件的可配置RF线圈组件的多个开关的一个或多个开关子集。在这种配置中，开关矩阵可以被输出到一个或多个下游部件，诸如以上相对于图10所描述的控制器板。控制器板可以激活/停用由开关矩阵限定的开关。例如，开关矩阵可以限定开关并且从而控制器板可以相应地激活开关，使得一个或多个开关子集的每个开关的至少两个端子电耦接到可配置RF线圈组件的一个或多个导电区段子集以形成RF线圈元件，其中每个RF线圈元件由相应的导电区段子集和相应的开关子集形成。轮廓拓扑可以基于要通过MRI系统成像的患者的患者信息、在患者的成像期间限定MRI系统的方面的扫描协议、和/或要通过MRI系统获得的一个或多个图像的目标图像质量参数。开关矩阵可以进一步限定开关，并且控制板可以进一步相应地停用开关，使得在MRI系统的传输模式期间，多个开关中的每个开关被停用以使可配置RF线圈组件去耦。
图11是示出用于使用可配置RF线圈组件(诸如图3的可配置RF线圈组件300或图7的可配置RF线圈组件700)来执行MRI扫描的方法1100的流程图。方法1100可以由MRI系统的计算设备的处理器(诸如控制器单元25)根据存储在计算设备的非暂时性存储器中的指令来执行。
在1102处，接收患者信息和扫描协议。例如，MRI系统的操作员可以输入患者标识符，诸如代码或患者的姓名，并且/或者操作员可以输入关于患者的选择信息(例如，出生日期、年龄、性别、体重)。此外，操作者可以从菜单中选择预定的扫描协议，或者操作者可以输入各种扫描参数来设置扫描协议。扫描协议可以指示要扫描的解剖结构、扫描的诊断目标和/或MRI系统可用于识别工作台位置、哪些接收RF线圈组件将在扫描期间使用(例如，头部和颈部RF线圈组件、后部RF线圈组件和/或前部RF线圈组件)、要使用哪种轮廓拓扑(当RF线圈组件包括可形成不同的RF线圈元件轮廓拓扑的可配置RF线圈组件时)的其他参数、以及其他扫描参数。具体地讲，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限定患者的三维体积。在一个示例中，FOV限定将要扫描的体积。例如，在心脏成像中，FOV是具有20cm长边缘的立方体以覆盖整个心脏。在一些示例中，FOV可以包括整个成像受检者/MRI系统能够成像而无需移动放置成像受检者的检查床的MRI孔体积。
在1104处，接收对感兴趣区域(ROI)的选择。在一些示例中，FOV可以用作ROI，并且可以不选择附加的ROI。在其他示例中，操作者可能希望将扫描区域缩小到比FOV更小的ROI。在一些实施方案中，可以在接收到患者信息和扫描协议时执行定位器扫描，其中定位器扫描可以是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，其可以在缩短的测量时间完成。可以在接收模式下使用体RF线圈来执行定位器扫描，这可以使得能够在大区域上接收MR信号。在其他示例中，可以在定位器模式下通过一个或多个可配置表面RF线圈组件来执行定位器扫描，其中可以设置RF线圈元件的默认配置。在一个示例中，在定位器扫描期间获取的图像数据可用于重建FOV的MR图像。定位器扫描可生成受检者的三个2D图像，例如在矢状平面、冠状平面和横向平面中。在查看通过定位器扫描获得的图像时，操作者可以输入选择ROI的输入。
在1106处，使用轮廓拓扑模型来确定轮廓拓扑。轮廓拓扑模型可以利用FOV和/或ROI以及患者信息和扫描协议作为输入，以确定将提供期望的图像/扫描质量参数的可配置RF线圈组件的轮廓拓扑。例如，扫描协议可以包括某些扫描优先级的指定，诸如优先考虑SNR、优先考虑扫描速度和/或优先考虑成像深度。与指定优先级一起，被扫描的目标解剖结构和患者信息(例如，患者身高和体重)可以由轮廓拓扑模型用来确定在主成像扫描期间将使用RF线圈元件的哪种配置来接收MR信号。在一些实施方案中，MRI系统存储预定义查找表，该预定义查找表将扫描协议与线圈的对应的轮廓拓扑相关联。在一些实施方案中，轮廓拓扑模型可以由轮廓拓扑助理执行，如将在下面相对于图12更详细地说明的。
在1108处，确定将生成轮廓拓扑的开关矩阵。开关矩阵指示在接收模式期间可配置RF线圈组件的哪些开关的哪些端子要被去耦，以及可配置RF线圈组件的哪些开关的哪些端子要被耦接，以便形成由轮廓拓扑模型指定的轮廓拓扑(例如，RF线圈元件)。在一些实施方案中，MRI系统存储预定义查找表，该预定义查找表将轮廓拓扑与对应开关矩阵相关联。在一些实施方案中，轮廓拓扑模型可以输出将要形成哪些RF线圈元件(例如，元件的数量、元件的几何形状、元件的尺寸和元件的位置)，并且方法1100可以确定可配置RF线圈组件的哪些区段要彼此电耦接以便形成指定的RF线圈元件，并且因此确定哪些端子要被去耦以及哪些端子要被耦接。在一些实施方案中，轮廓拓扑模型可以输出将生成指定轮廓拓扑(例如，RF线圈元件)的开关矩阵。
例如，轮廓拓扑助理可能以[s1 s2 s3 s4 s5 … sn]的形式输出开关矢量，其中si是开关的状态。如上所述，取决于开关可耦接到的端子的数量，每个开关可以具有两个或更多个状态。另外，如上所述，轮廓拓扑助理也可以输出要生成的信号信道的数量，其也可以是以矢量(称为阵列配置矢量)的形式。
在1110处，执行主扫描。主扫描是高分辨率3D扫描，以生成ROI的高质量图像。例如，主扫描具有比定位器扫描更低的体素体积。在主扫描期间，MRI装置可以通过一系列脉冲序列进行操作，其中除其他元素外，脉冲序列还包括传输模式，该传输模式然后是接收模式。如上所述，接收RF线圈元件可以在每个传输模式期间被去耦。因此，如在1112处指示的，执行主扫描可以包括在每个传输模式期间停用(去耦)可配置RF线圈组件的所有开关。在接收模式期间，从由轮廓拓扑模型指定的已形成的RF线圈元件接收MR信号。因此，如在1114处指示的，执行主扫描可以包括根据开关矩阵来激活可配置RF线圈组件的一个或多个开关。应当理解，激活开关可以包括耦接被激活的开关的两个或更多个端子。在接收模式期间，仅从已形成的RF线圈元件中包括的区段中接收MR信号，并且不从所选择的RF线圈元件中未包括的任何RF线圈组件区段接收MR信号。换句话说，在主扫描期间，在传输模式和接收模式期间，除形成RF线圈元件的区段之外的区段被关闭(例如，电去耦)。
在1116处，根据在主扫描期间获得的MR信号重建一个或多个图像。一个或多个图像可以被显示在显示单元上和/或被保存在存储器(MRI装置和/或远程设备的存储器，诸如医院图片档案和通信系统(PACS))中。在1118处，可以任选地为轮廓拓扑模型生成反馈。如将在下面相对于图12更详细地说明的，轮廓拓扑助理可以执行被训练以基于各种输入(包括但不限于扫描协议和患者信息)选择可配置RF线圈组件的轮廓拓扑的模型(例如，其中轮廓拓扑是RF线圈元件配置，包括在可配置RF线圈组件上形成的RF线圈元件的尺寸、数量、位置、重叠等)。在轮廓拓扑模型已经被训练并且被执行以选择用于MRI扫描的轮廓拓扑之后，如果将反馈提供给轮廓拓扑助理，则轮廓拓扑助理可以继续学习针对各种输入的最佳轮廓拓扑。因此，在一些实施方案中，可以生成反馈并将其发送到轮廓拓扑助理，或者可以由控制器单元直接生成并使用反馈以更新轮廓拓扑模型。反馈可以包括当前扫描的扫描协议和患者信息、当前扫描的RF线圈元件配置、以及当前扫描的图像/扫描质量参数，包括但不限于SNR、检测到的图像伪影、成像深度、成像加速度等。然后方法1100结束。
因此，方法1100选择性地耦接和去耦可配置RF线圈组件的开关的端子以便形成所选择的RF线圈元件配置。可以根据已训练的轮廓拓扑模型基于扫描协议来选择RF线圈元件配置，该扫描协议可以指示被扫描的解剖结构、扫描的目标、要优先考虑的期望质量参数和其他参数，以及患者参数(诸如患者体型)。然而，在一些实施方案中，可以利用其他机制来选择RF线圈元件配置。例如，操作者可以选择期望的RF线圈元件配置。在另一个示例中，扫描协议可以包括期望的RF线圈元件配置。
图12是示出了用于经由轮廓拓扑助理(诸如图1的轮廓拓扑助理100)训练和执行轮廓拓扑模型的方法1200的流程图。方法1200可以由计算设备的处理器根据存储在设备的非暂时性存储器上的指令来执行(诸如图1所示的控制器单元25的一个或多个处理器和存储器或与图1的控制器单元25通信的设备(诸如中央服务器)的一个或多个处理器和存储器)。在1202处，接收多个训练数据集。可以接收合适数量的训练数据集，诸如200或500个训练数据集。每个训练数据集可以包括用于获得相应MR图像的RF线圈组件的轮廓拓扑，如在1204处指示的。轮廓拓扑可以是RF线圈组件的RF线圈元件配置，包括RF线圈元件的数量、每个RF线圈元件的尺寸、RF线圈元件之间的重叠、以及每个RF线圈元件的几何形状。应当理解，被包括作为训练数据集的一部分的相应MR图像的轮廓拓扑可以是针对可配置RF线圈组件的轮廓拓扑，如本文所述，或者它可以是针对标准固定元件RF线圈组件的轮廓拓扑。
每个训练数据集还可以包括相应MR图像的图像参数，如在1206处指示的。图像参数可以包括图像/扫描质量参数，诸如SNR、图像均匀性、扫描加速度、图像伪影、成像深度等。每个训练数据集还可以包括相应MR图像的扫描参数。扫描参数可以包括目标解剖结构、FOV、患者信息、扫描的诊断目标和/或其他参数。因此，可以使用不同的图像“结果”来训练轮廓拓扑模型以便能够确定在特定MRI扫描(例如，其可具有特定扫描参数，包括要优先考虑的结果)期间可用于特定患者(例如，具有特定患者参数)的轮廓拓扑，其中结果可以包括SNR、均匀性、伪影、加速度、成像深度、或可影响最终MR图像的其他参数。
在1210处，基于训练数据集生成轮廓拓扑模型。轮廓拓扑模型可以取决于正执行的机器学习方法而采用合适的形式。例如，如果使用随机森林学习算法来训练轮廓拓扑助理，则轮廓拓扑模型可以包括决策树。在另一个示例中，如果使用人工神经网络来训练轮廓拓扑助理，则轮廓拓扑模型可以包括已连接人工神经元层。轮廓拓扑模型可以被配置为在输入患者参数(诸如患者体型)和扫描参数(诸如优先考虑的图像/扫描质量参数、目标解剖结构和FOV)作为轮廓拓扑模型的输入时输出轮廓拓扑(例如，其可以是一个或多个RF线圈元件的数量、大小、重叠和几何形状)。
在1212处，当由用户或与轮廓拓扑模型通信的另一个计算设备请求时，基于接收的患者信息、扫描协议、和/或ROI或FOV输出轮廓拓扑。例如，在执行图11的方法1100期间，控制器单元25可以请求轮廓拓扑。轮廓拓扑助理可以从控制器单元25接收当前患者参数和扫描协议，并且输入当前患者参数和扫描协议的方面作为轮廓拓扑模型的输入。轮廓拓扑助理然后可以将来自轮廓拓扑模型(例如，轮廓拓扑)的输出发送到控制器单元25。在一些实施方案中，轮廓拓扑模型可以输出可由控制器单元25用来确定开关矩阵(例如，在接收模式期间要耦接哪些开关的哪些端子)的RF线圈元件配置。在其他实施方案中，轮廓拓扑模型可以将开关矩阵输出到控制器单元25。
在1214处，可以基于接收的反馈来调整轮廓拓扑模型。如以上相对于图11所述的，在执行主扫描时，控制器单元25可以将反馈发送到轮廓拓扑助理，其中反馈可以包括在通过以所选择的RF线圈元件配置的可配置RF线圈组件进行MR扫描期间获得的一个或多个图像的实际图像/扫描质量参数。轮廓拓扑助理可以通过对轮廓拓扑模型进行改变来从反馈中学习。例如，如果一个或多个图像的SNR低于期望值，则可以调整轮廓拓扑模型以降低RF线圈元件配置与高SNR的关联。然后方法1200结束。
利用可配置RF线圈组件的技术效果是：可以通过单个RF线圈组件来生成不同的RF线圈元件配置，从而改善不同患者和不同解剖结构的扫描之间的图像质量参数并同时降低成本。利用可配置RF线圈组件的另一个技术效果是：能够随着时间推移，学习哪些RF线圈元件配置可以提供期望的图像/扫描质量参数，使得可以改善成像质量。
如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一个”或“一种”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明此类排除。此外，对本发明的“一个实施方案”的引用不旨在被解释为排除也包含所引用特征的附加实施方案的存在。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定特性的元件或多个元件的实施方案可包括不具有该特性的附加此类元件。术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应的术语“包含(comprising)”和“其中(wherein)”的简明语言等同形式。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位置次序。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领域中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书限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其它示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其它示例旨在落入权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于磁共振成像(MRI)的方法，所述方法包括：
选择用于操作可配置射频(RF)线圈组件的轮廓拓扑，其中所述可配置RF线圈组件包括经由多个开关耦接的导电区段的阵列，并且所述轮廓拓扑限定在所述可配置RF线圈组件上形成的一个或多个RF线圈元件的配置；以及
在接收模式期间，根据所述选择的轮廓拓扑至少部分地激活所述多个开关的一个或多个开关子集以形成所述一个或多个RF线圈元件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中至少部分地激活所述一个或多个开关子集包括耦接所述一个或多个开关子集的每个开关的至少两个端子以电耦接所述导电区段的一个或多个子集，其中每个RF线圈元件由相应的导电区段子集和相应的开关子集形成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述轮廓拓扑包括：在第一MRI扫描期间，选择第一轮廓拓扑，以及在第二MRI扫描期间，选择不同于所述第一轮廓拓扑的第二轮廓拓扑。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一轮廓拓扑和所述第二轮廓拓扑在RF线圈元件的总数方面不同。
5.根据权利要求3所述的方法，还包括：
在所述第一MRI扫描期间，耦接所述多个开关的第一开关子集中的每个开关的至少两个端子以电耦接所述导电区段的阵列的第一导电区段子集，从而形成第一RF线圈元件；以及
在所述第二MRI扫描期间，耦接所述多个开关的第二开关子集中的每个开关的至少两个端子以电耦接所述导电区段的阵列的第二导电区段子集，从而形成第二RF线圈元件，
其中所述第一RF线圈元件和所述第二RF线圈元件在尺寸和/或几何形状方面不同。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一导电区段子集中的所述导电区段的一部分包括在所述第二导电区段子集中。
7.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述轮廓拓扑包括基于要成像的患者的患者信息、用于所述患者的成像的扫描协议、和/或要获得的一个或多个图像的目标图像质量参数来选择轮廓拓扑。
8.根据权利要求7所述的方法，其中选择所述轮廓拓扑包括应用基于所述患者信息、所述扫描协议、和/或所述目标图像质量参数来选择所述轮廓拓扑的轮廓拓扑模型，所述轮廓拓扑模型被训练以将所述选择的轮廓拓扑与所述目标图像质量参数相关联。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述MRI系统的传输模式期间，停用所述多个开关中的每个开关以使所述可配置RF线圈组件去耦；以及
根据由所述一个或多个RF线圈元件获得的MR信号重建图像。
10.一种用于磁共振成像(MRI)系统的射频(RF)线圈组件，包括：
导电区段的阵列；和
多个开关，每个开关耦接到所述导电区段的阵列中的至少两个导电区段，所述多个开关能够选择性地激活以便形成多个不同的RF线圈元件配置。
11.根据权利要求10所述的RF线圈组件，其中每个开关包括至少两个端子，并且其中当相应开关被激活时，所述相应开关的两个或更多个端子经由该开关耦接，从而电耦接至少两个不同的导电区段。
12.根据权利要求10所述的RF线圈组件，其中所述导电区段的阵列包括被布置成多行和多列的多个不重叠导电区段。
13.根据权利要求12所述的RF线圈组件，其中所述多个开关包括第一开关子集、第二开关子集和第三开关子集，所述第一开关子集各自耦接到两个相应的导电区段，所述第二开关子集各自耦接到三个相应的导电区段，并且所述第三开关子集各自耦接到四个相应的导电区段。
14.根据权利要求12所述的RF线圈组件，其中所述导电区段的阵列还包括被布置成两个重叠导电区段的组的多个导电区段，每组的两个重叠导电区段定位在由所述多个不重叠导电区段形成的相应矩形的中心中。
15.根据权利要求14所述的RF线圈组件，其中所述多个开关包括第一开关子集、第二开关子集和第三开关子集，所述第一开关子集各自耦接到三个相应的导电区段，所述第二开关子集各自耦接到五个相应的导电区段，并且所述第三开关子集各自耦接到八个相应的导电区段。
16.根据权利要求10所述的RF线圈组件，其中每个开关能够选择性地停用以便使所述RF线圈组件去耦，并且其中每个开关能够通过经由耦接到每个开关的一个或多个相应线圈交接电缆供应的致动电压来激活。
17.一种非暂态计算机可读介质，所述非暂态计算机可读介质包括指令，所述指令在被执行时使得处理器：
选择用于以所述MRI系统的接收模式操作可配置射频(RF)线圈组件的轮廓拓扑，所述轮廓拓扑限定在所述可配置RF线圈组件上形成的一个或多个RF线圈元件的配置；以及
基于所述选择的轮廓拓扑来确定开关矩阵，所述开关矩阵限定要在所述接收模式期间至少部分地被激活以形成所述一个或多个RF线圈元件的所述可配置RF线圈组件的多个开关的一个或多个开关子集。
18.根据权利要求17所述的计算机可读介质，其中所述开关矩阵限定所述一个或多个开关子集的每个开关的至少两个端子要电耦接到所述可配置RF线圈组件的一个或多个导电区段子集，其中每个RF线圈元件由相应的导电区段子集和相应的开关子集形成。
19.根据权利要求17所述的计算机可读介质，其中选择所述轮廓拓扑包括基于要通过所述MRI系统成像的患者的患者信息、在所述患者的成像期间限定所述MRI系统的方面的扫描协议、和/或要通过所述MRI系统获得的一个或多个图像的目标图像质量参数来选择轮廓拓扑。
20.根据权利要求17所述的计算机可读介质，其中所述开关矩阵还限定：在所述MRI系统的传输模式期间，所述多个开关中的每个开关要被停用以使所述可配置RF线圈组件去耦；并且
其中所述指令在被执行时进一步使所述处理器根据由所述一个或多个RF线圈元件获得的MR信号重建图像。
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