CN1851494A - 改进发送侧加速的体积选择磁共振成像的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定特定于发送线圈的HF激励脉冲的方法，具有步骤：沿第一减小的发送轨迹通过第一发送线圈辐射第一体积选择HF激励脉冲序列；用所有接收线圈从被激励的组织区域沿完整的接收轨迹同时接收由第一HF激励产生的核自旋共振响应信号；对所有其它发送线圈重复上述步骤；同时沿另一减小的发送轨迹通过所有发送线圈辐射第二体积选择HF激励脉冲序列；利用所有接收线圈从被激励的组织区域沿同一完整的接收轨迹同时接收由该第二HF激励产生的核自旋共振响应信号；在AF＞2时重复前两个步骤直至所有减小的发送轨迹共同构成一个完整的发送轨迹；基于所有测量的响应信号确定组合系数；基于确定的组合系数计算特定于发送线圈的HF激励脉冲。

Description

改进发送侧加速的体积选择磁共振成像的方法和设备

技术领域

本发明一般地涉及在医学中用于对患者进行检查的核自旋断层造影(同义语：磁共振断层造影MRT)。本发明尤其涉及用于改进发送侧加速的基于PPA的体积选择的成像方法的方法和核自旋断层造影设备。

背景技术

MRT基于核自旋共振的物理现象，并作为成像方法成功地应用于医疗和生物物理学已有超过20年的历史。在该检查方法中，对物体施加强的恒定磁场。由此使物体内原本无规则取向的原子的核自旋定向。高频场可以将该“有序”的核自旋激励成特定的振荡。该振荡在MRT中产生可借助适当的接收线圈接收的实际测量信号。通过采用由梯度线圈产生的不均匀磁场，可以在所有3个空间方向对测量信号进行空间编码。该方法允许任意选择待成像的立体，由此可以获得在所有方向上的人体截面图像。MRT作为医学诊断中的截面图像方法，突出的首先是通用多方面的对比能力的“非介入”检查方法。由于其对软组织的优秀表现性，MRT已发展成为比X射线计算机断层造影(CT)优秀得多的方法。当今MRT基于自旋回波序列和梯度回波序列的应用，其在秒至分钟数量级的测量时间内能够获得出色的图像质量。

在MRT中数据的记录是在所谓的(接收)k空间(同义词：频域)中进行的。在所谓的图像空间中的MRT图像借助付立叶变换与k空间中的MRT数据关联。在k空间中展开的对象的位置编码可以不同的方式进行，但最常用的是笛卡儿或投影扫描。编码借助梯度在所有3个空间方向上进行。

对对象的高频激励可以基于类似的位置编码在进行体积选择的激励期间通过采用梯度场进行。激励的位置可变的强度，即与位置相关的触发角对于小的触发角来说在一级近似中与在发送k空间中对经傅立叶变换的HF信号的接收情况类似。时间有效的体积选择激励迄今仅能在一个空间方向上进行，即以层选择的形式进行，因为相应的k空间轨迹对应于3Dk空间中的一条线。

多维体积选择激励用于多维k空间轨迹展开。这与在接收情况下的2D和3D相位编码类似，需要数倍的时间并在目前阻碍了体积选择激励的应用，例如在光谱学中的应用或在高场设备中使触发角分布均匀化的应用。

用于缩短在笛卡儿扫描的接收情况下的图像测量时间的有效方法基于耗时的相位编码步骤数NY的减少以及对多个信号采集线圈的采用，这被称为所谓的“部分平行采集”并在以下用PPA表示。该原理可以用于利用径向或螺旋形扫描的数据采集方法中，其中降低了耗时的角度步骤的数目N以及螺旋臂的数目或长度。以下将在不限制发送和接收情况的一般性的情况下考察笛卡儿k空间扫描。为了区分发送和接收k空间轨迹，用符号κ(希腊字符k)表示前者。

常规接收侧PPA成像的基本思想是，不是由一个线圈，而是利用例如线圈阵列形式的线形、环形或矩阵形围绕对象设置的组件线圈来记录k空间数据。线圈阵列的每个在空间上独立的组件由于其几何形状都提供一定的空间信息，这些信息可以用来通过将同时采集的线圈数据加以组合而得到完整的位置编码。这意味着从一个记录的k空间行可以确定k空间中多个“被消除(ausgelassene)”的行。

因此接收侧的PPA方法采用包含在线圈装置组件中的空间信息，以便部分替代耗时的相位编码梯度的串接。由此图像测量时间相应于减小的数组的行数与常规(即完整的)数组的行数的比例而减少。在典型的PPA采集中相比于常规的采集仅采集k空间行的一部分(1/2，1/3，1/4，等等)。然后采用对k空间数据的特殊再现以再现缺失的行，由此仅以部分时间获得完整视场(FOV)的图像。FOV根据系数2π/k由观察的k空间的大小来确定。

如SENSE或GRAPPA的用于笛卡儿数据采集的已建立的PPA方法需要所谓的傅立叶移位定理(Fourier-Shift-Theorem)，其中通过组合单个线圈的信号对核共振信号沿相位编码方向施加了附加的相位Δk_yy。由此在频域中产生一新的行k_y，对其不必进行清楚的测量，由此降低了测量时间。

在所有PPA方法中必要时还附加地采集校正数据点(附加测量的中央参考行)，这些数据点可以加上实际的测量数据并且缩减的数组又可以在其基础上成为完整的。

最近对发送器一侧的PPA成像方法也建议采用附加的加速的体积选择激励。对此的前提条件是多个同时运行的发送线圈，它们以其围绕检查对象的设置形成一个PPA发送线圈阵列。通过(类似于在接收k空间中沿欠扫描的接收轨迹的加速的接收侧PPA数据采集)在发送κ空间中沿欠扫描发送轨迹对检查区域进行激励，可以实现发送线圈侧的加速，但该激励还产生相应于完整发送轨迹的激励特性。为此必须在发送线圈阵列的各个元件中采用单独确定的HF脉冲形状。在以“Transmit-SENSE”为题的文章(U.Katscher，P.Bornert，C.Leussler，JS.Van den Brink，Transmit SENSE，Magnetic Resonance in Medicine，2003 Jan；49(1)：144-150)中公开了一种这样的确定的可能性，并提出了与接收侧SENSE方法的并行。其缺点在于，必须知道所有参与的发送线圈的灵敏度特性(发送线圈敏感性)。对发送线圈敏感性的测量技术确定表现出一个中心的问题，因为无法独立于接收敏感性来对其进行测量。就是对于采用同一高频线圈来用于激励和接收来说，也不能从发送线圈灵敏度和接收线圈敏感性相同出发，因为尤其是在高场强时发送场和接收场是明显不同的。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，提供一种方法和实施该方法的设备，以改进加速的体积选择激励的性能，并且不需要了解线圈敏感性或不需要清楚地确定线圈敏感性，尤其是在发送和接收采用不同的线圈阵列的情况下。

本发明的技术问题通过一种用于为发送线圈阵列确定特定于发送线圈的HF激励脉冲的方法，用于对用核自旋断层造影设备进行检查的患者的组织区域进行加速的基于PPA的体积选择激励，该核自旋断层造影设备具有基本磁场磁铁、梯度线圈***、发送线圈阵列和接收线圈阵列，该方法具有下列步骤：

a)沿一在发送κ空间中基于加速系数AF减小的第一发送轨迹通过发送线圈阵列的第一线圈辐射第一体积选择高频激励脉冲序列；

b)同时利用接收线圈阵列的所有线圈从被激励的组织区域沿接收k空间的完整的接收轨迹接收由该第一高频激励产生的核自旋共振响应信号；

c)用发送线圈阵列的所有其它线圈逐个重复执行步骤a)和b)；

d)同时沿另一在发送κ空间中减小的发送轨迹通过发送线圈阵列的所有线圈辐射第二体积选择高频激励脉冲序列；以及然后

e)同时利用接收线圈阵列的所有线圈从被激励的组织区域沿接收k空间的同一完整的接收轨迹接收由该第二高频激励产生的核自旋共振响应信号；

f)在AF＞2的情况下重复步骤d)和e)直至所有减小的发送轨迹共同构成一个完整的发送轨迹；

g)基于所有测量的响应信号确定组合系数；

h)基于确定的组合系数计算特定于发送线圈的高频激励脉冲，这些高频激励脉冲在辐射的同时沿第一减小的发送轨迹通过发送线圈阵列的多个或全部线圈产生所期望的激励特性。

在此根据本发明优选完整的发送轨迹和完整的接收轨迹是相同的。

但还可以优选使发送轨迹和接收轨迹不同，但根据本发明使它们在其k空间坐标中具有几何关系，该几何关系使得可以基于接收轨迹计算组合系数并基于第一发送轨迹应用该组合系数。

优选发送轨迹和/或接收轨迹在k空间中具有笛卡儿形状，或者发送轨迹和/或接收轨迹在k空间中为线形或螺旋形。

同样具有优点的是，采用唯一的一个线圈阵列作为发送线圈阵列和接收线圈阵列，即发送线圈阵列和接收线圈阵列相同。

此外本发明还涉及一种基于测量的或估计的发送线圈阵列的发送线圈敏感性为发送线圈阵列确定特定于发送线圈的HF激励脉冲的方法，用于对用核自旋断层造影设备进行检查的患者的组织区域进行加速的基于PPA的体积选择激励，该核自旋断层造影设备具有基本磁场磁铁、梯度线圈***、发送线圈阵列和接收线圈阵列，该方法具有下列步骤：

a)测量或估计发送线圈阵列的发送灵敏性；

b)基于该发送线圈的发送灵敏性对发送线圈阵列的每个单独的线圈沿基于加速系数AF减小的第一发送轨迹以及对发送线圈阵列的线圈组合沿其它AF-1个减小的发送轨迹产生虚拟的校正测量值；

c)基于该虚拟的校正测量值确定组合系数；

d)基于确定的组合系数计算特定于发送线圈的高频激励脉冲，这些高频激励脉冲在辐射的同时沿第一减小的发送轨迹通过发送线圈阵列的多个或全部线圈产生所期望的激励特性。

在刚描述的方法中，必要时优选发送轨迹具有在k空间中的笛卡儿形状，或发送轨迹在k空间中为线形或螺旋形。

此外本发明还涉及一种用于实施上述方法的设备。

本发明还涉及一种计算机软件产品，当其在与核自旋断层造影设备连接的计算装置上运行时可以实现本发明的方法。

附图说明

以下结合附图借助实施例对本发明的其它优点、特征和特性进行描述。其中示出：

图1示意性示出用于实施本发明方法的按照本发明的MRT设备；

图2A示意性示出(一维)层选择激励；

图2B示意性示出(两维)体积选择激励；

图3分别示意性示出一个PPA发送线圈阵列的线圈沿第一减小的发送轨迹的发送和相应的同时利用PPA接收线圈阵列的所有线圈的接收；

图4示意性示出PPA发送线圈阵列的所有线圈沿第二和第三减小的发送轨迹的同时发送和相应的利用PPA接收线圈阵列的所有线圈的同时接收；

图5示意性示出利用基于按照本发明的校正方法确定的HF激励脉冲沿第一减小的发送轨迹在保持所期望的体积选择激励特性的情况下的PPA发送线圈阵列的所有线圈的同时发送；

图6示出对于AF＝2的第一和第二减小的发送轨迹的实部；

图7示出被均匀激励(左侧)和加速选择激励(右侧)的对象的层。

具体实施方式

图1示意性示出具有按照本发明的发送和接收特性的磁共振成像设备或核自旋断层造影设备。在此该核自旋断层造影设备的结构的大部分相应于常规的断层造影设备。基本磁场磁铁1产生时间不变的强磁场，用于极化或校准对象的检查区域(如人体的***位)中的核自旋。核自旋测量所需的高度均匀的基本磁场定义在测量空间V中，人体的被***位被置于其中。为了支持均匀性要求，尤其是为了消除不随时间改变的影响，在适当的位置上设置由铁磁材料制成的所谓的填隙片。随时间变化的影响通过由填隙片电源控制的填隙片线圈2消除。

在基本磁场磁铁1中采用由多个绕组(即所谓的部分绕组)构成的梯度线圈***3。每个部分绕组都由一个放大器提供电流，以在笛卡尔坐标系的各个方向上分别产生一个线性梯度场。在此梯度场***3的第一部分绕组产生x方向上的梯度G_x，第二部分绕组产生y方向上的梯度G_y，而第三部分绕组产生z方向上的梯度G_z。每个放大器包括一个数字模拟转换器，其由序列控制器18控制，用于及时产生梯度脉冲。

在梯度场***3内设置了高频天线4，该高频天线4将由高频功率放大器输出的高频脉冲转换为交变磁场，以激励待检查对象或对象的待检查区域中的原子核并使核自旋定向。高频天线4由例如PPA成像***的组件线圈的线性排列形式的多个HF发送线圈和多个HF接收线圈构成。高频天线4的HF接收线圈还将由进动的核自旋发出的交变场、即通常由一个或多个高频脉冲和一个或多个梯度脉冲组成的脉冲序列引起的核自旋回波信号，转换为电压，该电压通过放大器7输入高频***22的高频接收信道8。高频***22还包括一个或多个发送信道(它们被综合在组件9中)，在其中产生用于激励磁核共振的高频脉冲。为了在发送侧加速激励必须至少有两个独立的发送信道可用。在此，根据设备计算机20预先给定的脉冲序列，在序列控制器18中将各高频脉冲数字化地表示为复数序列。该数列分别作为实部和虚部通过输入端12输入到高频***22中的数字模拟转换器，并由该数字模拟转换器输入到发送信道9。在发送信道9中，将该脉冲序列调制为高频载波信号，其基本频率对应于测量空间内核自旋的共振频率。

通过发送-接收转接器6实现发送运行和接收运行的转换。高频天线4的HF发送线圈将用于激励核自旋的高频脉冲入射到测量空间V中，HF接收线圈对产生的回波信号进行扫描。在高频***22的接收信道8中对相应获得的核共振信号进行相敏解调，并通过相应的模拟数字转换器分别转换为测量信号的实部和虚部。通过图像计算机17，从这样获得的测量数据中再现图像。对测量数据、图像数据和控制程序的管理都通过设备计算机20进行。根据预先给定的控制程序，序列控制器18监控各期望的脉冲序列的产生以及相应的对k空间的扫描。序列控制器18在此尤其是控制梯度的及时接通、具有特定相位和振幅的高频脉冲的发送以及对核共振信号的接收。高频***22和序列控制器18的时基由合成器19提供。通过终端21选择用于产生核自旋图像的相应控制程序，并显示所产生的核自旋图像，该终端21包括键盘以及一个或多个显示屏。

为了能够利用MRT设备进行发送侧和接收侧的基于PPA的测量，需要尤其是在相位编码的方向(y方向)上不是仅采用一个线圈，而是采用由多个发送和接收线圈构成的装置。这些所谓的组件线圈分别与一个发送线圈阵列和一个接收线圈阵列连接，其中，两个阵列的线圈相对相邻地设置，或重叠及套叠地设置。组件线圈的空间设置无疑是非常复杂的。为了使线圈阵列的线圈能够单独激励，每个发送线圈需要用于调制的硬件装置，例如自身的可实时调节的衰减元件或由数字模拟转换器、频率调节器和HF放大器组成的自身的发送器。对于单独接收每个接收线圈需要具有自身的分别由前置放大器、混合器和模拟数字转换器构成的接收器。

按照本发明的方法在发送侧加速的PPA方法中采用如GRAPPA的自动校准方法，以改进尤其是加速的体积选择激励的性能，无须清楚地确定或估计发送线圈敏感度。

在最简单的情况下体积选择激励这样实现：在辐射例如正弦形HF激励脉冲时接通恒定的层选择梯度。该恒定梯度将正弦形HF脉冲转换到k空间。由此该激励产生在位置空间中近似矩形的层特性(图2A)，其例如对应于感兴趣的被检查患者的层。一般情况下可以期望任意形状的激励特性，其通过在κ空间中采用一个或多个沿着多维发送轨迹的HF激励脉冲得到。由此确定的κ空间函数又近似地相当于所期望的激励特性的傅立叶变换。κ空间轨迹可以类似于成像序列(例如回波平面成像，EPI)由适当的梯度电路预先给出(由此采用2D正弦形函数例如在投影中给出位置空间中的矩形激励特性-图2B)。

这样的体积选择激励的意图可以是各种各样的，其中例如在光谱学MR试验中仅激励选出的区域，或在常规MRT成像中通过改变触发角来局部地改变激励的强度，以例如改善在高流密度下(如＞3特斯拉)的HF激励的均匀性。

同样如在一般情况下三维k空间轨迹在接收情况下需要很多时间，这样的体积选择激励在发送κ空间中也需要相应多的时间去激励所期望的层特性。公知方法(如Transmit-SENSE)的目的在于如如下简述地将接收侧PPA成像转换到发送的情况：

通常通过采用欠扫描激励轨迹实现发送侧PPA成像技术的加速，而且在各发送元件中对HF信号进行相应的调制期间采用发送线圈阵列，以保持相同的激励特性。

从核自旋断层造影设备出发，核自旋断层造影设备除了基本磁场磁铁和梯度线圈***外还具有由C线圈构成的PPA发送线圈阵列以及由D线圈构成的PPA接收线圈阵列。为了实现对被检查患者身体区域的发送侧加速的基于PPA的体积选择激励，目前采取下述步骤：

-通过PPA发送线圈阵列的相应线圈在发送κ空间中沿发送轨迹同时辐射多个C体积选择HF激励脉冲，

-通过PPA接收线圈阵列的相应线圈在接收k空间中沿读出轨迹从被激励的组织区域同时接收核自旋共振信号，

-通过将接收k空间中的测量数据变换到位置空间而产生位置空间中该组织区域的图像，其中，在所有发送线圈中体积选择HF激励脉冲是不同的，并采用表现在常规体积选择激励中可能使用的每个轨迹的欠扫描部分的发送轨迹。在Transmit-SENSE中必须基于发送线圈灵敏度代数地确定特定于线圈的HF激励脉冲，在此，对发送线圈灵敏度的确定是很成问题的。

出于这个原因按照本发明的方法在于，以对沿各分段的HF激励脉冲的线性组合的形式代数地形成欠扫描(减小的)激励轨迹的缺失的分段，而不必显式地应用发送线圈的敏感性，根据GRAPPA，对未测量的k空间行的代数再现基于所获得的组合系数矩阵来实现。因此，按照本发明的方法被称为“Transmit-GRAPPA”。在本发明的方法Transmit-GRAPPA中，基于校正数据以各κ空间分段的线性组合形式来表示缺失的κ空间分段。每个线圈的HF激励脉冲又通过根据以下的公式(5)的常规体积选择HF脉冲的分段的线性组合给出。

为了理解下面对常规GRAPPA方法进行简述：

为了优化欠扫描k空间轨迹的再现质量和SNR，根据GRAPPA的再现从例如N个不完全测量的数组(直至附加测量的中央参考行的欠扫描的线圈图像；线圈1至线圈N)中又产生仍在k空间中的、本身又分别为完全的N个数组(线圈图像)。由此对各线圈图像的傅立叶变换导出N个不含皱褶(einfaltungsfrei)的单线圈图像，其在位置空间的组合(例如借助平方和再现)导致就SNR和信号分辨率来说优化的图像。

在N个组件线圈下重又导致N个完全的单线圈数组的GRAPPA再现基于不完全数组的所测量的行的线性组合，其中首先是确定为此所需的(线性)系数。为此尝试将不完全数组的常规测量(即不去除)的行这样进行线性组合，使得附加测量的参考行(即校正数据点)与它们尽可能好地相适应。由此该参考行用作目标函数，常规测量(可能分布在不同组件线圈的不完全数组中)的行越多，该目标函数匹配得就越好。

这意味着在GRAPPA再现的范围内必须将N个组件线圈的不完全数组再映射在N个组件线圈上以使这些数组完全。这种“映射”通过向量矩阵乘法代数地实现，其中，向量表示常规测量的k空间行，而矩阵表示所确定的组合系数矩阵。即换言之，如果所测量的行的线性组合基于系数矩阵给出对参考行(校正数据点)的很好近似，则利用该矩阵同样可以很好地再现同阶(ranggleiche)消除(并由此而不被测量)的行。这些系数常常被称为加权系数，参考行具有关于线圈敏感性的信息。

以下将示出，如何应用如GRAPPA的自动校准方法来改进加速的体积选择激励的性能而不必显式地确定发送敏感性。

设

为通过HF激励脉冲 在线圈c(c＝1...C)中引起的对对象磁化的调制，其中 是空间坐标， 是在发送κ空间中的空间激励的本机振荡频率坐标。该场的本机振荡频率显示分别用小写字母表示：

以及 其中 是在接收k空间中的本机振荡频率的坐标。

此外，假设组件线圈阵列由D个接收线圈组成，它们具有线圈敏感特性或 (d＝1...D)以及加速系数AF。因此由

将发送κ空间轨迹分布到HF激励的AF个分段

(n＝1...AF)，这基本上类似于接收情况下的平行成像的情况，例如类似于在笛卡儿试验中对每个发送的行消除AF-1个κ空间行。通过

在线圈c中造成的对对象磁化的调制可以表示成 或

此外还假设，当同时对所有发送元件采用

时会造成均匀组合的激励或对各分段造成相应的调制

和对所有分段造成 (在k空间显示中用 和

表示)，它们分别由下式给出：

$T^n\left(\stackrel{\→}{x}\right)={\mathrm{\Σ}}_{c=1}^C{T}_c^n\left(\stackrel{\→}{x}\right)---\left(1a\right)$

$T\left(\stackrel{\→}{x}\right)={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^{\mathrm{AF}}{T}^n\left(\stackrel{\→}{x}\right).---\left(1b\right)$

在通过发送线圈c由

辐射之后在接收线圈d中接收的信号

(不考虑弛豫)可用下式表示：

$s_{c,d}^n\left(\stackrel{\→}{k}\right)=m\left(\stackrel{\→}{k}\right)\⊗t_c^n\left(\stackrel{\→}{k}\right)\⊗r_d\left(\stackrel{\→}{k}\right)---\left(2\right)$

其中表示k空间卷积运算符。

为了确定同时在C个发送线圈中沿n＝1的κ空间激励轨迹发送的、用于使所期望的激励完整的HF激励脉冲的信号变化，以下举例给出按照本发明的对于2D激励的建议：

-利用每个线圈沿分段n＝1单独发送 并同时用所有接收线圈沿同样的k/κ空间激励轨迹接收数据

-利用所有发送线圈分别沿着HF轨迹n＝2...AF的其它分段同时发送

并同时利用所有接收线圈按照下式接收数据

$s_d^n\left(\stackrel{\→}{k}\right)=m\left(\stackrel{\→}{k}\right)\⊗t^n\left(\stackrel{\→}{k}\right)\⊗r_d\left(\stackrel{\→}{k}\right)---\left(3\right)$

-确定标量系数(组合系数)

n＝2...AF，从而满足以下条件：

${\mathrm{\Σ}}_{c=1}^C{\mathrm{\Σ}}_{p,q}{f}_c^{1\→n}(p,q)\·s_{c,d}^1(\stackrel{\→}{k}-p\·\mathrm{AF}\·\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{k}}_y-q\·\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{k}}_x)=s_d^n\left(\stackrel{\→}{k}\right)---\left(4\right)$

例如，对于p∈[-1...1]和q∈[-2...2]。

在加速激励期间利用所有线圈c＝1...C同时沿轨迹n＝1发送，下式成立：

${\mathrm{\σ}}_c^1\left(\stackrel{\→}{\mathrm{\κ}}\right)={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^{\mathrm{AF}}{\mathrm{\Σ}}_{p,q}{f}_c^{1\→n}(p,q)\·{\mathrm{\σ}}^1(\stackrel{\→}{k}-p\·\mathrm{AF}\·\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{\mathrm{\κ}}}_y-q\·\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{\mathrm{\κ}}}_x)---\left(5\right)$

其中，对p、q采用与公式(4)相同的区域。应注意的是，在该例中不限制发送和接收的一般性而采用同一轨迹。同样不限制一般性地还可以有公式(4)和(5)的其它线性组合方式。

以下借助图3-5描述本发明的方法：

图3左上方示出的发送线圈阵列由四个绕圆形检查对象均匀设置的发送线圈组成。向内指向对象的箭头将向对象发送或辐射HF激励脉冲的行为符号化。图3右侧示出由两个绕同一对象设置的接收线圈组成的接收线圈阵列。向外指向的箭头将对在由发送线圈发送的HF激励后由对象发出的核共振响应信号的接收符号化。

本发明方法的第一步骤由两个子步骤组成，首先在通过第一发送线圈发送HF脉冲序列

时，该脉冲序列沿发送κ空间中减小的第一发送轨迹(n＝1)引起HF激励。发送的脉冲被显示为黑的并用圆圈标记；发送通过白色箭头表示。减小的发送轨迹在发送线圈阵列右侧两维地显示在发送κ空间的坐标系中，其中，在HF激励下选择加速系数AF＝3，如两个在κ_y方向被消除的虚线表示的κ空间行所示。该第一减小的发送轨迹用n＝1表示。

第二子步骤为在接收k空间中通过接收线圈阵列的所有线圈来测量或接收由HF激励在对象内引起的响应信号。

接收在所有接收线圈中沿完全的(未缩减的)接收轨迹同时(通过向外示出的白箭头表示)进行，该接收轨迹两维地示于图3右侧的接收k空间的坐标系中。该由发送线圈c＝1的沿减小的发送轨迹n＝1的HF激励在接收线圈d＝1中作用的或引起的接收数组用

表示。接收线圈d＝2的接收数组用 表示。

现在将两个子步骤相应于发送线圈的数目进行重复(例如图3的下半部：两个发送线圈的发送)，直至对每个发送线圈都相应地获得了接收数组，其中，(减小的)发送轨迹和接收轨迹总是保持相同。因此对于四个发送线圈和两个接收线圈的情况将在四个发送-接收周期中共获得八个接收数组：

$s_{\mathrm{1,1}}^1\left(\stackrel{\→}{k}\right),s_{1,2}^1\left(\stackrel{\→}{k}\right),s_{2,1}^1\left(\stackrel{\→}{k}\right),s_{\mathrm{2,2}}^1\left(\stackrel{\→}{k}\right),s_{3,1}^1\left(\stackrel{\→}{k}\right),s_{3,2}^1\left(\stackrel{\→}{k}\right),s_{\mathrm{4,1}}^1\left(\stackrel{\→}{k}\right),s_{4,2}^1\left(\stackrel{\→}{k}\right).$

本发明方法的第二步骤在图4中示出，其中，在第一子步骤中所有发送线圈同时引起HF激励，并且是沿第二减小的发送轨迹(n＝2)，其优选与步骤1中的第一减小的轨迹(n＝1)不重叠。该第二发送轨迹示于图4上部发送线圈阵列右侧的圆圈中。对于该激励也在所有接收线圈中同时采集相应的接收数组。重复该第二步骤，直至所有减小的发送轨迹从n＝1至AF共同构成一个完整的发送轨迹。对于AF＝3和具有两个线圈的接收线圈阵列在两个另外的发送-接收周期中共给出四个另外的接收数组： $s_{d=1}^{n=2}\left(\stackrel{\→}{k}\right),s_2^2\left(\stackrel{\→}{k}\right),s_1^3\left(\stackrel{\→}{k}\right),s_2^3\left(\stackrel{\→}{k}\right)$ (c下标被去掉了，因为在该步骤中所有C个发送线圈都同时参与)。

最后，从第一和第二步骤的接收数组中产生类似于GRAPPA的、可以确定组合系

的方程组，该组合系数将步骤1的测量数据映射为步骤1和步骤2的测量数据。借助该在某种意义上与GRAPPA再现矩阵的系数相似的组合系数又可以计算特定于发送线圈的HF激励脉冲，由所有线圈同时发送的这些HF激励脉冲一方面给出减小的发送轨迹n＝1，另一方面可以根据期望的激励特性进行激励。图5中示出这些代数确定的HF激励脉冲： ${\mathrm{\σ}}_1^1\left(\stackrel{\→}{\mathrm{\κ}}\right),{\mathrm{\σ}}_2^1\left(\stackrel{\→}{\mathrm{\κ}}\right),{\mathrm{\σ}}_3^1\left(\stackrel{\→}{\mathrm{\κ}}\right),$

GRAPPA自动校准方法的应用只须在校准阶段在接收侧采集少数k空间行。图6示出对此的模拟，其中示出为了校准的目的采用加速系数AF＝2，以及采用8元件鸟笼阵列来发送具有较低分辨率的图像(左侧图像n＝1，右侧图像n＝2)。在这种情况下采用大小为32×32的数据矩阵以确定线性组合系数。如从图7可见(左侧图是非选择的)在加速的选择激励下产生的特性对应于很好的所期望的(选择的)圆形特性(右侧图)。

尽管上述自动校准方法相对于利用显式或近似确定的发送敏感性工作的方法具有明显的优势，但对采用的组合系数的确定和应用完全也可以基于显式确定的和适当估计的发送敏感性。由发送敏感性实际上可以随时而简单地计算与

或

和

等价的参数。

这例如可以通过在用

标示的第一减小的发送轨迹上对各发送线圈的发送线圈敏感性的傅立叶变换进行分析，并在用

标示的其余减小的发送轨迹上对所有发送线圈敏感性的组合的傅立叶变换进行分析实现。该参数可以理解为虚拟的校准测量值。

同样可以基于所采用的或任意假设的接收线圈阵列的接收线圈敏感性来模拟如上述的校准实验，以获得虚拟的测量值 和

这样，组合系数的确定与应用就与本文开始所述的方法完全类似。

综上所述，开发了一种为确定用于并行发送的多维HF脉冲的基于GRAPPA形式的简单规则。在该概念基础上可以对单个线圈导出HF脉冲(利用自动校准方法)，从而无需象目前的方法那样对各线圈的发送特性进行绝对量化。对C个发送线圈的线圈结构所需的仅是对其中用一个单个线圈发送的减小的发送轨迹的C次采集，然后是AF-1次另外的对发送的其余减小的轨迹的采集。分别用所有接收线圈来接收。由于所有这些采集都可以是低分辨率的实验，该过程应是很快的，并因此而可以对不同的层位置或HF脉冲变化简单地重复。这尤其在高场强时应是很有帮助的，此时发送场的特性明显不同于接收场的特性，并且在实验中对负荷的变化更敏感。

但如果成功地测量或估计了发送线圈的敏感性，也可以基于该发送线圈敏感性应用所描述的用于计算特定于发送线圈的HF脉冲的方法。

Claims (11)

1.一种用于为发送线圈阵列确定特定于发送线圈的高频激励脉冲的方法，用于对用核自旋断层造影设备进行检查的患者的组织区域进行加速的基于部分平行采集的体积选择激励，该核自旋断层造影设备具有基本磁场磁铁、梯度线圈***、发送线圈阵列和接收线圈阵列，该方法具有下列步骤：

a)通过发送线圈阵列的第一线圈沿发送κ空间中基于加速系数AF减小的第一发送轨迹辐射第一体积选择高频激励脉冲序列；

b)利用接收线圈阵列的所有线圈从被激励的组织区域沿接收k空间中的完整的接收轨迹同时接收由该第一高频激励产生的核自旋共振响应信号；

c)用发送线圈阵列的所有其它线圈逐个重复执行步骤a)和b)；

d)同时通过发送线圈阵列的所有线圈沿另一在发送κ空间中减小的发送轨迹辐射第二体积选择高频激励脉冲序列；然后

e)利用接收线圈阵列的所有线圈从被激励的组织区域沿接收k空间中的同一完整的接收轨迹同时接收由该第二高频激励产生的核自旋共振响应信号；

f)在AF＞2的情况下重复步骤d)和e)，直至所有减小的发送轨迹共同构成一个完整的发送轨迹；

g)基于所有测量的响应信号确定组合系数；

h)基于确定的组合系数计算特定于发送线圈的高频激励脉冲，这些高频激励脉冲在通过发送线圈阵列的多个或全部线圈同时沿第一减小的发送轨迹辐射时产生所期望的激励特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，完整的发送轨迹和完整的接收轨迹相同。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发送轨迹和接收轨迹不同，但其k空间坐标具有几何关系，该几何关系使得可以基于接收轨迹计算组合系数并基于第一发送轨迹应用该组合系数。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，发送轨迹和/或接收轨迹在k空间中具有笛卡儿形状。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，发送轨迹和/或接收轨迹构成为k空间中的线形或螺旋形。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，发送线圈阵列和接收线圈阵列相同。

7.一种用于为发送线圈阵列确定特定于发送线圈的高频激励脉冲的方法，用于对用核自旋断层造影设备进行检查的患者的组织区域进行加速的基于部分平行采集的体积选择激励，该核自旋断层造影设备具有基本磁场磁铁、梯度线圈***、发送线圈阵列和接收线圈阵列，该方法具有下列步骤：

a)测量或估计发送线圈阵列的发送灵敏性；

b)基于该发送线圈的发送灵敏性对发送线圈阵列的每个单独的线圈沿基于加速系数AF减小的第一发送轨迹以及对发送线圈阵列的线圈组合沿另外AF-1个减小的发送轨迹产生虚拟的校正测量值；

c)基于该虚拟的校正测量值确定组合系数；

d)基于确定的组合系数计算特定于发送线圈的高频激励脉冲，这些高频激励脉冲在通过发送线圈阵列的多个或全部线圈同时沿第一减小的发送轨迹辐射时产生所期望的激励特性。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，发送轨迹在k空间中具有笛卡儿形状。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，发送轨迹构成为k空间中的线形或螺旋形。

10.一种用于实施根据权利要求1至9中任一项所述的方法的设备。

11.一种计算机软件产品，其特征在于，当其在与核自旋断层造影设备连接的计算装置上运行时，可以实现根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

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