CN115963439A - 用于估计磁共振成像扫描的发射衰减的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了用于校正在磁共振成像(MRI)系统中使用的发射射频(RF)线圈的放大器的发射衰减的各种方法和系统。在一个示例中，一种方法包括：设置发射射频(RF)线圈的放大器的发射衰减的参考值，以设置为参考值的发射衰减获取三维B₁场图，针对来自B₁场图的预扫描成像体积中的多个切片位置确定多个平均翻转角，基于规定翻转角和针对相应切片位置确定的平均翻转角确定针对切片位置中的每个切片位置的发射衰减校正值，在切片位置中的每个切片位置处用发射衰减校正值校正发射衰减的参考值以获得针对切片位置中的每个切片位置的发射衰减的最终值，以及以设置为一定值的发射衰减执行MRI扫描。

Description

用于估计磁共振成像扫描的发射衰减的方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请是2018年8月10日提交的美国专利申请序列号16/101,199的部分继续申请，该申请以引用方式并入本文。

技术领域

本文公开的主题的实施方案涉及磁共振成像，并且更具体地讲，涉及估计磁共振成像扫描的发射衰减(或发射增益)。

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使用强力磁体来产生强大、一致、稳恒的磁场B0。当人体或人体的一部分置于磁场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地沿该磁场B₀的方向对准，从而导致沿该轴线的小净组织磁化。MRI系统还包括梯度线圈，该梯度线圈产生具有正交轴线的较小幅值、空间变化的磁场，以通过在体内每个位置处产生特征共振频率来对磁共振(MR)信号进行空间编码。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线圈阵列检测并且使用重建算法来变换成图像。

被发射以为核自旋系统增加能量的射频信号(其被称为RF脉冲)生成高频磁场B1。B1场的幅值可以改变，以便生成所期望的翻转角，所期望的翻转角是在RF脉冲的施加期间净磁化所经历的旋转量。为了改变B₁场的幅值，可以通过调整RF线圈放大器的发射衰减(或发射增益)来改变发射RF线圈的功率输出。

发明内容

在一个实施方案中，一种用于磁共振成像(MRI)系统的方法包括：设置发射射频(RF)线圈的放大器的发射衰减的参考值，以设置为参考值的发射衰减获取三维B₁场图，针对来自B₁场图的预扫描成像体积中的多个切片位置确定多个平均翻转角，基于规定翻转角和针对相应切片位置确定的平均翻转角确定针对切片位置中的每个切片位置的发射衰减校正值，在切片位置中的每个切片位置处用发射衰减校正值校正发射衰减的参考值以获得针对切片位置中的每个切片位置的发射衰减的最终值，以及以设置为最终值的发射衰减执行MRI扫描。

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发明，其中以下：

图1是示例性MRI系统的框图。

图2示出了用基于幅值的方法估计发射衰减的过程。

图3示出了用基于相位的方法估计发射衰减的过程。

图4A和图4B示出了在图3的基于相位的方法的投影期间执行的矢量加法。

图5是示出用于校正在MRI扫描期间将施加的发射衰减的方法的流程图。

图6A是示例性相移图，并且图6B是示例性B₁场图。

图7A和图7B示出脊柱的示例性MR图像。

图8是示出用于校正在MRI扫描期间将施加的发射衰减的另一种方法的流程图。

具体实施方式

以下描述涉及用于调整MRI系统中的发射衰减(或发射增益)的各种实施方案。在MRI扫描期间，氢核由处于或接近氢核的共振频率的射频(RF)信号激发来为核自旋系统增加能量。该RF信号由MRI系统的发射RF线圈发射，这样由此生成高频磁场B1。可以控制发射RF信号，以便实现目标翻转角。翻转角是指在施加RF脉冲期间净磁化所经历的旋转量。可以通过改变B₁场的幅值来控制翻转角，该幅值是发射RF线圈的RF放大器的输出电压和电流的函数。因此，发射衰减是指RF放大器的最大输出减小或衰减，以便输出实现目标翻转角的RF信号的量。RF放大器输出由发射衰减器(例如，其可以是插置电路)衰减，该发射衰减器控制RF放大器的增益，使得命令的电流和电压被发送到RF线圈以生成所期望的B₁场。在一些实施方案中，“发射增益”用于描述RF放大器的增益，其与发射衰减互补。尽管在本公开的大部分中使用“发射衰减”，但是应当理解，本文公开的方法也适用于“发射增益”。

可以在发起全成像扫描之前的预扫描程序期间确定RF线圈的发射衰减(以及因此由RF线圈在RF线圈的给定功率下生成的B1场)的值，因为发射衰减的值可以因在患者和不同解剖结构间的大小、形状和成分(例如，脂肪含量、水含量等)的变化而在患者间和解剖结构间变化，这样在RF线圈上生成不同的电磁负载。然后，可以相应地为全成像(例如，获得高分辨率MR数据以重建成像对象的一个或多个图像的成像扫描)设置用以实现所期望的翻转角的发射衰减的值。用于确定发射衰减的值的现有方法包括基于幅值的计算，该基于幅值的计算计算在预扫描到一个维度期间获取的成像对象的2D切片的MR信号幅值(也被称为强度)的投影产生的曲线下方的面积。然而，基于幅值的方法完成起来相对耗时(例如，20秒至30秒)，因为需要测试发射衰减的多个值。用于确定发射衰减的值的基于相位的方法基于Bloch-Siegert位移并且包括一维相位投影，其中可以测量从施加非共振脉冲产生的相移量(因为相移量可以取决于RF脉冲幅值)。虽然该基于相位的方法相对快速，但是相移估计的准确性依赖于均一MR信号幅值。因此，如果MR信号强度不均一，那么该方法可能高估(或低估)发射衰减，从而导致翻转过度或不足并且导致图像伪影。

因此，根据本文公开的实施方案，可以根据测量到的平均翻转角(也被称为实际翻转角)来校正基于RF线圈参数和待扫描的解剖结构而预定的发射衰减的参考值。特别地，发射衰减的参考值根据所期望的(例如，规定或预定)翻转角来设置。可以在预扫描期间用设置为参考值的RF放大器来获取B₁场图。然后，可以从B₁场图得到实际平均翻转角，并且可以基于预定和实际平均翻转角而计算发射衰减误差(也被称为发射衰减的校正值或变化)。可以通过发射衰减误差来校正发射衰减的参考值，并且可以用发射衰减的校正值来执行全成像扫描。通过使用3D或2D B1场图而不是1D投影，保留在多个位置处的任何B1变化，从而提高发射衰减确定的准确度。

图1示出了磁共振成像(MRI)装置10，其包括静磁场磁体单元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将电磁脉冲信号发射到放置在成像空间18中的对象16，其中形成静磁场以执行扫描，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，并且产生恒定的主静磁场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梯度磁场(该梯度磁场向彼此垂直的三个空间轴线之一倾斜)，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方向上生成梯度场。更具体地，梯度线圈单元13在受检者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脉冲传输到受检者16的所选择的切片。梯度线圈单元13还在受检者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在受检者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。

本文示出了三个局部RF线圈阵列210、220和230。局部RF线圈阵列被设置成例如包封对象16的待成像的区域。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体波的RF脉冲发射到对象16，并且由此生成高频磁场B₁。这激发了受检者16的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生成的电磁波作为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线圈来发射和接收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。

RF体线圈单元15例如被设置为包围成像空间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B₁以激发核。相比于可从MR装置10容易地断开并且用另一个局部RF线圈替换的局部RF线圈阵列(诸如局部RF线圈阵列210和220)，RF体线圈单元15固定地附接和连接到MR装置10。此外，尽管线圈阵列可以发射信号或仅从对象16的局部区域接收信号，RF体线圈单元15一般具有较大的覆盖区域，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线圈阵列和发射体线圈提供均匀RF激发和良好图像均匀性，代价是在对象中沉积的高RF功率。对于发射-接收RF线圈阵列，线圈阵列向感兴趣区域提供RF激发并且接收MR信号，从而减小沉积在对象中的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线圈阵列中的一个或多个电连接到数据获取单元24，并且当以发射模式操作时，T/R开关可以选择性地将局部RF线圈阵列中的一个或多个电连接到RF驱动器单元22。当局部RF线圈阵列和RF体线圈单元15均用于单次扫描时，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，那么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，同时将接收到的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可以被配置为以仅发射模式、仅接收模式或发射-接收模式操作。局部RF线圈阵列可以被配置为以发射-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122和RF振荡器(未示出)，它们用于驱动RF线圈阵列并且在成像空间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线圈阵列。如下面将更详细地描述的，RF放大器122可以被衰减(例如，减小到RF线圈的输出电压和电流)确定的量，以便产生所期望的B₁磁场。

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)和模拟/数字转换器(未示出)，其用于获取由局部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线圈阵列接收的以及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包括用于在其上放置受检者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，可以使受检者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并且与工作台一起移动。

在一些实施方案中，控制器单元25包括计算机以及记录有要由计算机执行的程序的记录介质。程序当由计算机执行时致使装置的各个部分执行对应于预定扫描协议或设置的操作。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的切片图像。

如先前所解释，可以在进行成像扫描之前确定发射衰减的值，以便考虑不同患者和不同解剖结构可提供的可变电磁负载。用于确定发射衰减的值的第一种方法包括基于幅值的计算。图2中示出了示例性基于幅值的计算过程200。基于幅值的计算过程200包括获取沿成像对象的二维切片202的一个维度(例如，内侧-外侧轴线)延伸的幅值曲线204。切片202是横截面切片(例如，沿横向平面截取的)。幅值曲线204表示MR信号幅值沿内侧-外侧轴线的投影。计算在曲线204下方的面积以确定在2D切片202上的MR信号的幅值。在达到理想幅值之前，针对发射衰减的多个值获得MR信号的幅值。因此，基于幅值的方法相对耗时(例如，花费20秒至30秒才能完成)，并且因此对于时间敏感的成像协议可能不太理想。

用于确定发射衰减的值的第二种方法包括基于相位的计算。图3中示出了示例性基于相位的计算过程300。基于相位的计算过程300包括沿2D切片302的一个维度(例如，内侧-外侧轴线)获取相位曲线304。在图3中，示出了两条曲线，每条曲线对应于发射RF线圈的通道。曲线304表示由施加非共振脉冲引起的相移沿内侧-外侧轴线的投影。相移量可以取决于RF脉冲幅值。基于从曲线304获得的相移，确定发射衰减的所期望值。虽然该基于相位的方法相对快速，但是使用一维投影的相移估计的准确性依赖于均一MR信号幅值。例如，切片302的区域A可以具有与区域B不同的MR信号强度。当执行投影时，MR信号幅值不均一性可能导致该方法高估(或低估)发射衰减。

图4A示出了区域A和区域B的第一矢量加法400，其中区域A和区域B处的MR信号幅值是均一的，并且图4A示出了区域A和区域B的第二矢量加法410，其中区域A和区域B是不均一的(诸如切片302中所示的示例)。如果|矢量_A|＝|矢量_B|，相位_AB＝(相位_A+相位_B)/2，那么投影在该条件下反映平均相移。如果|矢量_A|≠|矢量_B|，相位_AB≠(相位_A+相位_B)/2，那么投影在该条件下反映平均矢量的相位(即，图4B中的实线)而不反映平均相移(即，图4B中的虚线)。因此，对于不均一的MR信号，相移估计不准确。如下面将更详细地解释的，可以通过避免相位投影并且直接地从B₁场图计算平均翻转角来提供对发射衰减的更准确的估计。

图5是示出用于校正驱动(例如，将所期望的输出电流和电压提供到)发射RF线圈的放大器(诸如驱动RF体线圈单元15的RF驱动器单元22的放大器122)的发射衰减的方法500的流程图。方法500可以根据存储在非暂态存储器中的指令由图1的控制器单元25执行。

在502处，接收患者信息和/或扫描协议。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，操作员可以从菜单选择预定义的扫描协议，或者操作员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、哪个接收RF线圈阵列将在扫描期间使用(例如，头部和颈部RF线圈阵列、后部RF线圈阵列和/或前部RF线圈阵列)的其他参数、以及其他扫描参数。特别地，操作者可以基于要扫描的解剖结构选择协议。

接收患者信息和/或扫描协议可以包括，如在503处所指示，基于扫描协议和/或患者信息而确定发射衰减(TA)(或发射增益)的参考值。TA的参考值可以限定要施加到放大器的衰减，以减小(例如，衰减)用于驱动发射RF线圈的输出电压和电流，以便生成所期望的B₁磁场。通过调整供应给发射RF线圈的输出电压和电流，可以将B₁磁场的强度调整为所期望的强度。所期望的B₁磁场(以及因此TA的参考值)可以基于从扫描协议和/或患者信息确定的待扫描的解剖结构而确定，并且可以进一步基于发射RF线圈的配置(例如，大小、数量等)。例如，TA的参考值可以从存储在控制器单元的存储器中的查找表获得，其中查找表将参考TA索引到例如要扫描的解剖结构或扫描协议。

在504处，方法500包括执行预扫描。预扫描可以包括以一个或多个预定序列激活MRI系统，以便在发起成像扫描之前获得数据以校准MRI系统的各个方面。可在预扫描期间校准的MRI系统的方面可以包括快速高阶匀场、线圈调谐/匹配、中心频率校准、发射器增益调整、接收器增益调整和虚设循环刺激。在一些示例中，预扫描可还包括MRI系统的视场(FOV)的低分辨率扫描，其中所获取的图像用于重建FOV的MR图像以确认所期望的解剖结构在FOV内。在一些示例中，可以在预扫描之前执行的单独的定位器扫描期间获得该信息。

执行预扫描包括以设置为参考值的发射衰减获取二维B1场图，如在505处所指示。如上所述，可以执行预扫描，以便获得可用于校准MRI系统的各个方面(包括校准发射衰减(或发射增益))的信息。为了校准发射衰减(或发射增益)，获取2D B1场图。2D B₁场图表示对于成像空间中的所期望的平面的每个像素，MRI系统的FOV中的B₁场的测量到的强度。为了获取B₁场图，可以根据脉冲序列操作MRI系统，以使成像系统的孔中的核经历Bloch-Siegert位移。在一个示例中，脉冲序列包括将第一谐振RF脉冲施加到多个核。共振RF脉冲是调谐到经受磁场的多个核的共振频率的RF脉冲。因此，共振RF脉冲的施加将核置于激发态中。脉冲序列可还包括：在施加第一谐振RF脉冲之后，将第一非共振RF脉冲施加到多个激发的核。非共振RF脉冲是调谐的RF脉冲，使得将非共振RF脉冲施加到多个核不会将多个核置于激发态中。例如，非共振RF脉冲是具有特定形状或频率的RF脉冲，使得其对经受磁场的多个核的施加将不被激发，或者将被激发到最小程度。当多个核已经处于激发态时，发生该第一非共振RF脉冲的施加。第一非共振RF脉冲的施加使得多个激发的核的共振频率发生位移。这种位移通常被称为Bloch-Siegert位移。这种位移的幅值取决于施加到多个激发的核的B₁场。

在施加非共振RF脉冲之后，用接收RF线圈获取第一信号。然后，施加一个或多个第二谐振RF脉冲，而不施加任何非共振RF脉冲。在施加第二谐振RF脉冲之后，用接收RF线圈获取第二信号。可以基于第一信号和第二信号的相位差而确定相移，并且然后可以基于相移而确定B₁场强。

可以在任何所期望的位置处获取2D B1场图，并且可以从FOV的单个或多个切片获取该场图。在一个示例中，可以在MRI系统的孔的最中心位置处获取2D B1场图。在另一个示例中，可以在成像FOV的中心切片位置或其他合适的位置处获取2D B1场图。在又一示例中，可以基于用户处方在MRI系统的孔的偏心位置处获取2D B1场图。

可以在任何合适的平面中获取2D B1场图脉冲序列。在X、Y和Z方向上修改序列梯度以获取在所期望的平面/取向中的场图。

在一些示例中，方法500任选地包括在506处将掩模施加到B₁场图，以便去除噪声。例如，掩模可以是圆形掩模，其大小、形状和位置被设计为对应于MRI系统的孔。以此方式，可以在进一步处理之前去除在孔外测量的任何B₁场(其可以对应于噪声)。在一些实施方案中，不施加掩模。

图6A示出了示例性MR信号相移图600，其中每个像素表示相移量。可以通过使用Bloch-Siegert位移来获取MR信号相移的图。例如，可以通过施加引起Bloch-Siegert位移的脉冲序列来获取图，如上所述。在一个实施方案中，可以施加掩模602，其中掩模被成形为与孔的大小和形状匹配。在另一个实施方案中，掩模可以是基于感兴趣区域的局部掩模。图6B示出了对应B₁场图610，其中每个像素表示B₁场强。可以根据B₁场强与MR相移之间的已知关系从MR相移得到B₁场强。在施加掩模602的情况下，在进一步处理B₁场图之前，移除位于掩模外部的B₁场强值。

在508处，从B₁场图确定平均翻转角(R)。如上所述，B₁场图包括所期望的切片(例如，位于孔的中心的中心切片)的成像空间中的每个像素的B₁场强值。对于每个像素，可以基于B₁场强而计算对应翻转角。例如，可以根据以下方程计算翻转角：

其中

是翻转角，γ是旋磁比，并且T是RF脉冲的持续时间。然后，可以通过对所有计算的翻转角求平均来计算平均翻转角(R)。在一些实施方案中，可以通过对每个像素的B₁场强的值求平均并且然后根据平均B₁场值计算平均翻转角来确定平均B₁场强值。

在510处，基于规定翻转角(R0)和平均翻转角(R)而确定发射衰减的Δ(ΔTA)，或者称为TA误差。规定翻转角(R0)可以是基于正被扫描的解剖结构和/或扫描协议(例如，扫描的诊断目标)的即将到来的成像扫描所期望的翻转角。翻转角取决于B₁场强。在一些实施方案中，可以选择上面讨论的TA的参考值，以便产生规定翻转角。然而，由于B₁场取决于发射RF线圈的在患者间变化的负载，因此TA的参考值可能未必生成规定翻转角。因此，从B₁场图得到的实际翻转角用于调整发射衰减，以便实现规定翻转角。在一个示例中，ΔTA可以基于以下方程确定：

ΔTA＝-200*log10(R/R0)

上述方程将实际翻转角与预期翻转角的比率转换为分贝(具体地，十分之一分贝)，但是其他方程也是可能的，这取决于如何表示发射衰减。作为示例，使用上述方程，如果规定翻转角为20°并且测量到的平均翻转角为24.47°，那么ΔTA将为约-18(-1.8dB)。

在512处，方法500包括基于TA和ΔTA的参考值而确定TA的最终值。例如，可以通过用ΔTA校正参考TA来计算最终TA。在上面的示例中，如果TA的参考值是191(19.1dB)，那么TA的最终值可以是173(17.1dB)。

在514处，使用校正的最终TA执行成像扫描。例如，可以将放大器的增益调整为TA的最终值，以便生成B₁场强，该场强导致达到规定翻转角。在成像扫描期间，响应于由发射RF线圈施加的RF脉冲，(例如，通过接收RF线圈)获得MR信号，并且可以从所获得的MR信号重建一个或多个图像。

以此方式，在成像扫描期间将一个或多个发射RF脉冲从发射RF线圈施加到成像对象，以便生成可以由一个或多个接收RF线圈接收的MR信号。然后，接收到的MR信号用于生成成像对象的一个或多个图像。可以基于从二维B1场图测量的平均翻转角确定的功率输出而驱动发射RF线圈。例如，发射RF线圈可以被配置有最大功率输出，并且发射RF线圈可以用小于最大功率输出的功率输出来驱动。如上所述从B₁场图确定实际上驱动RF线圈的功率输出，由此从B₁场图测量平均翻转角，并且使用平均翻转角与规定翻转角的比率来校正参考功率输出。参考功率输出可以是用于获得B₁场图的功率输出，并且可以被选择来实现规定翻转角。

图8是示出用于校正放大器驱动的发射衰减的另一方法600的流程图。方法600可以根据存储在非暂态存储器中的指令由图1的控制器单元25执行。类似于方法500，在方法600中，在步骤602处，接收患者信息和/或扫描协议。接收患者信息和/或扫描协议可以包括，如在603处所指示，基于扫描协议和/或患者信息而确定发射衰减(TA)(或发射增益)的参考值。TA的参考值可以限定要施加到放大器的衰减，以减小(例如，衰减)用于驱动发射RF线圈的输出电压和电流，以便生成所期望的B₁磁场。所期望的B₁磁场(以及因此TA的参考值)可以基于从扫描协议和/或患者信息确定的待扫描的解剖结构而确定，并且可以进一步基于发射RF线圈的配置(例如，大小、数量等)。例如，TA的参考值可以从存储在控制器单元的存储器中的查找表获得，其中查找表将参考TA索引到例如要扫描的解剖结构或扫描协议。

在604处，方法600包括执行预扫描。执行预扫描包括以设置为参考值的发射衰减获取三维(3D)B₁场图，如在605处所指示。如上所述，可以执行预扫描，以便获得可用于校准MRI系统的各个方面(包括校准发射衰减(或发射增益))的信息。为了校准发射衰减(或发射增益)，获取身体部分的3D B₁场图。3D B₁场图表示针对期望的成像空间中的每个体素位置，MRI系统的FOV中的B₁场的测量到的强度。在一个实施方案中，获取3D B1场图包括在预扫描期间获取磁共振(MR)信号相移的三维图；以及通过将MR信号相移转换成对应的B1场强来得到三维B1场图。进一步地，为了获取3D B₁场图，可以根据脉冲序列操作MRI系统，以使成像系统的孔中的核经历Bloch-Siegert位移，如先前在方法500中所解释。唯一的差异是在预扫描期间，采集3D B₁场图而不是2D图。例如，可以获取全脑的3D图，而不是获取仅大脑中期望位置的2D图。

在一些示例中，方法600任选地包括在606处将掩模施加到B₁场图，以便去除噪声。例如，掩模可以是圆形掩模，其大小、形状和位置被设计为对应于MRI系统的孔。以此方式，可以在进一步处理之前去除在孔外测量的任何B₁场(其可以对应于噪声)。在一些实施方案中，不施加掩模。

在608处，从3D B₁场图确定针对成像体积中的多个切片位置的多个平均翻转角(R)。通常，B₁场图包括针对成像体积中的每个体素位置的B₁场强值。应注意，在预扫描期间获取成像体积，并且包括多个切片(例如，位于孔的中心中的中心切片或偏心切片)。此外，预扫描成像体积位于与处方扫描位置(即用户处方)相同的区域中。对于每个体素位置，可以基于B₁场强来计算对应翻转角。例如，可以根据以下方程计算针对一个切片的翻转角：

其中

是翻转角，γ是旋磁比，并且T是RF脉冲的持续时间。然后，可以通过对所有计算的翻转角求平均来计算平均翻转角(R)。在一些实施方案中，可以通过针对每个体素位置对B₁场强的值求平均并且然后由平均B₁场值计算平均翻转角来确定平均B₁场强值。以类似的方式，针对多个切片位置，确定多个此类平均翻转角(Rs)。

在610处，针对每个切片位置，基于规定翻转角(R0)和相应的切片位置的平均翻转角(R)来确定发射衰减的Δ(ΔTA)，或者称为TA误差。规定翻转角(R0)可以是基于正被扫描的解剖结构和/或扫描协议(例如，扫描的诊断目标)的即将到来的成像扫描所期望的翻转角。翻转角取决于B₁场强。在一些实施方案中，可以选择上面讨论的TA的参考值，以便产生规定翻转角。然而，由于B₁场取决于发射RF线圈的在患者间变化的负载，因此TA的参考值可能未必生成规定翻转角。因此，从B₁场图得到的实际翻转角用于调整发射衰减，以便实现规定翻转角。在一个示例中，ΔTA可以基于以下方程确定：

ΔTA＝-200*log10(R/R0)

在612处，方法600包括基于针对相应切片位置的TA的参考值和ΔTA确定针对切片位置中的每个切片位置的TA的最终值。例如，可以通过以ΔTA为相应切片位置添加参考TA来计算针对特定切片位置的最终TA。

在614处，使用校正的最终TA执行成像扫描。例如，基于执行成像扫描的位置，可以将放大器的增益调整到在该位置附近的TA的最终值(在步骤610期间确定)以便产生导致达到规定翻转角的B₁场强。在成像扫描期间，响应于由发射RF线圈施加的RF脉冲，(例如，通过接收RF线圈)获得MR信号，并且可以从所获得的MR信号重建一个或多个图像。

以此方式，在成像扫描期间将一个或多个发射RF脉冲从发射RF线圈施加到成像对象，以便生成可以由一个或多个接收RF线圈接收的MR信号。然后，接收到的MR信号用于生成成像对象的一个或多个图像。可以基于从三维B1场图测量的多个平均翻转角确定的功率输出来驱动发射RF线圈。例如，发射RF线圈可以被配置有最大功率输出，并且发射RF线圈可以用小于最大功率输出的功率输出来驱动。如上所述从B₁场图确定实际上驱动RF线圈的功率输出，由此针对多个位置，从B₁场图测量多个平均翻转角，并且使用平均翻转角与针对相应的位置的规定翻转角的比率来校正参考功率输出。参考功率输出可以是用于获得B₁场图的功率输出，并且可以被选择来实现规定翻转角。

图7A和图7B示出了从用通过基于相位的方法(图7A的图像700)计算的第一发射衰减获得的MR信号和从用根据上面关于图5所述的方法(图7B的图像710)计算的第二发射衰减获得的MR信号重建的示例性图像。图像700包括下脊柱区域中的阴影/条带伪像，如箭头所突出指示。相反，图像710不包括条带伪影，并且脊柱的整体亮度和对比度增加。

基于二维或三维B₁场图而确定用于驱动发射RF线圈的发射衰减的技术效果是发射衰减确定可能不易发生由B₁场不均一性导致的误差。基于二维或三维B1场图而确定发射衰减的另一个技术效果是减少所得MR图像中的条带伪影。

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该元件或步骤，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”和“在...中”用作相应的术语“包含”和“其中”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。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有差别的结构元素，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，那么此类其他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)系统的方法，所述方法包括：

设置发射射频(RF)线圈的放大器的发射衰减的参考值；

以设置为所述参考值的所述发射衰减获取三维B₁场图；

针对来自所述B₁场图的预扫描成像体积中的多个切片位置确定多个平均翻转角；

基于规定翻转角和针对相应切片位置确定的所述平均翻转角确定针对所述切片位置中的每个切片位置的发射衰减校正值；

在所述切片位置中的每个切片位置处用所述发射衰减校正值校正发射衰减的所述参考值以获得针对所述切片位置中的每个切片位置的发射衰减的最终值；以及

以设置为所述最终值的所述发射衰减执行MRI扫描。

2.根据权利要求1所述的方法，其中获取所述三维B₁场图包括：

在预扫描期间获取磁共振(MR)信号相移的三维图；以及

通过将所述MR信号相移转换成对应的B₁场强来得到所述三维B₁场图。

3.根据权利要求2所述的方法，其中通过使用Bloch-Siegert位移来获取MR信号相移的所述图。

4.根据权利要求1所述的方法，其中基于待扫描的成像对象的一个或多个解剖特征来设置发射衰减的所述参考值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中针对来自所述B₁场图的切片位置确定所述平均翻转角包括：确定所述B₁场图中表示的平均B₁场强并且从所述平均B₁场强确定所述平均翻转角。

6.根据权利要求1所述的方法，其中获取所述B₁场图包括在所述MRI扫描之前执行的所述预扫描期间获取所述B₁场图，并且其中所述B₁场图表示B₁场在所述预扫描成像体积的每个体素位置处的强度，所述预扫描成像体积位于与处方扫描位置相同的区域中。

7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括将掩模施加到所述B₁场图以生成被掩蔽的B₁场图，并且从所述被掩蔽的B₁场图确定所述平均翻转角。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述掩模被成形为与MM系统的孔的大小和形状匹配。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述掩模是基于感兴趣区域的局部掩模。

10.一种磁共振成像(MRI)系统，所述MRI系统包括：

发射射频(RF)线圈；

放大器，所述放大器被配置为驱动所述发射RF线圈；和

控制器，所述控制器耦接到所述发射RF线圈和所述放大器，所述控制器被配置为：

设置所述放大器的发射衰减的参考值；

以设置为所述参考值的所述发射衰减获取三维B₁场图；

针对来自所述B₁场图的预扫描成像体积中的多个切片位置确定多个平均翻转角；

基于规定翻转角和针对所述相应切片位置确定的所述平均翻转角确定针对所述切片位置中的每个切片位置的发射衰减校正值；

在所述切片位置中的每个切片位置处用所述发射衰减校正值校正发射衰减的所述参考值以获得针对所述切片位置中的每个切片位置的发射衰减的最终值；以及

以设置为所述最终值的所述发射衰减执行成像扫描。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述三维B₁场图通过以下方式获取：在预扫描期间获取磁共振(MR)信号相移的三维图；以及通过将所述MR信号相移转换成对应B₁场强来得到所述三维B₁场图。

12.根据权利要求11所述的系统，其中通过使用Bloch-Siegert位移来获取MR信号相移的所述图。

13.根据权利要求10所述的系统，其中基于待扫描的成像对象的一个或多个解剖特征来设置发射衰减值的所述参考值。

14.根据权利要求10所述的系统，其中针对来自所述B₁场图的切片位置确定所述平均翻转角包括：确定所述B₁场图中表示的平均B₁场强并且从所述平均B₁场强确定所述平均翻转角。

15.根据权利要求10所述的系统，其中所述B₁场图表示B₁场在所述预扫描成像体积的每个体素位置处的强度，所述预扫描成像体积位于与处方扫描位置相同的区域中。

16.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器被进一步配置为将掩模施加到所述B₁场图以生成被掩蔽的B₁场图，并且从所述被掩蔽的B₁场图确定所述平均翻转角。

17.一种用于磁共振成像(MRI)系统的方法，所述方法包括：

设置发射射频(RF)线圈的放大器的发射衰减的参考值；

以设置为所述参考值的所述发射衰减获取B₁场图；

从所述B₁场图确定平均翻转角；

基于规定翻转角和所述平均翻转角来确定发射衰减校正值；

用所述发射衰减校正值校正发射衰减的所述参考值，以获得发射衰减的最终值；以及

以设置为所述最终值的所述发射衰减执行MRI扫描。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述B₁场图包括二维(2D)B₁场图或三维(3D)B₁场图。

19.根据权利要求17所述的方法，其中获取所述B₁场图包括在所述MRI扫描之前执行的所述预扫描期间获取所述B₁场图，并且其中所述B₁场图表示B₁场在成像平面的每个像素位置处的强度。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述成像平面位于所述MM系统的孔的中心或基于用户处方的所述MRI系统的孔的偏心位置中。

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