专利名称：磁共振导航的动态B<sub>0</sub>场检测和对射频线圈结构的校正的制作方法
技术领域：
本发明涉及在磁共振成像系统中、特别是在使用多通道接收和/或发射射频(RF)线圈结构这样的成像系统中用于校正基本磁场(Btl)中四个场不均匀性的方法和装置。
背景技术：
功能性磁共振成像(fMRI)是通过用诸如回波平面成像(EPI)或螺旋成像的快速成像序列来重复采集图像容积(特别是大脑的图像容积)来实现的。已知为BOLD (BloodOxygen Level Detection,血氧水平检测)的序列产生所谓的BOLD信号,其取决于被检测区中血液里的氧水平而变化，该氧水平又成为该区域中大脑活动的指示。对BOLD信号中的变化(其包括两个即CBF和CBV中的变化)的检测依赖于对检查区域中各体素实现的时间序列的统计分析。例如，与血液动力学响应函数卷积(convoluted)所采用的(例如,主动和基线条件)具有范例(paradigm)的时间序列的相关分析或广义线性模型(GLM)分析,是用于fMRI的基本过程。潜在假设是空间域中以及时间域中所测量信号的稳定性。对于其它快速成像应用(如扩散成像、灌注成像应用)而言这种前提也是有效的。空间稳定性可能受到总对象(gross subject)运动的干扰，并且已知许多技术被用于校正空间不稳定性。通过匹配(fitting)漂移的理论模型函数(例如，正弦展开项(sine expansionterms))与基于体素的时间过程保持时间稳定性。也能监测并校正磁共振系统中的全局频率变化(Dynamic Off-Resonance changes in K-space, DORK, K-空间中的动态非共振变化)。生理信号如呼吸和心跳可 以由体外装置记录,并且在fMRI分析中如在GLM统计中被用作回归量量(regressor)。EPI图像和螺旋图像中的静态和动态图像劣化在非均匀Btl场中有其来源，通常由对象本身被带进Btl场所致(静态Btl场失真)，或者由生理变化、对象的运动、或系统不稳定性所致的外部动态变化(动态Btl场变化)所致。Btl场的映射(mapping)是一种导致Btl场图(1 field map)的公知技术,在所采用的图像处理过程中将Btl场图转换成用于图像校正的图像失真图或体素位移图。然而，对高质量Btl场图的测量至少需要一片持续在6秒到10秒之间的多次扫描重复(TRs)，并且常常导致持续在I分钟到2分钟之间的映射过程。对于动态噪声和图像劣化的这些附加来源妨碍可靠MR图像(fMR1、DWI (扩散加权成像)、灌注)的检测，因此，必须监测这类来源，并且在图像校正中例如在fMRI系列的统计分析中考虑其影响。这些噪声来源实时存在，并且在数据采集进行期间可以直接用于图像校正(在线)。然而，大多数情况下，在完成测量(数据采集)之后实现更复杂的统计分析(离线后处理)。在“Retrospective Estimation and Correction of Physiological Artifactsin fMRI by Direct Extraction of Physiological Activity from MR Data，”Le etal.，Magnetic Resonance in Medicine, Vol.35，N0.3 (1996) pgs290_298 image-BasedMethod for Retrospective Correction of Physiological Motion Artifacts infMR1:RETROICOR, ^Glover et al.，Magnetic Resonance in Medicine, Vol.44, N0.1(2000)pgsl62-167 !“Functional MR Imaging in the Awake Monkey:Effects of Motion onDynamic Off-Resonance and Processing Strategies,，，Pfeuffer et al., MagneticResonance in Medicine, Vol.25，N0.6 (2007)pgs 869-882 以及“Correction ofPhysiologically Induced Global Off-Resonance Effects in Dynamic Echo-Planarand Spiral Functional Imaging,，，Pfeuffer et al., Magnetic Resonance inMedicine, Vol.47 (2002) pgs344_353中，描述了用于校正由于生理噪声所致时间变化的周知过程不例 ° ii“Real-Time Autoshimming for Echo Planar Timecourse Imaging, ^ardet al.Magnetic Resonance in Medicine, Vol.48(2002) pgs771_780 ;“Point SpreadFunction Mapping with Parallel Imaging Techniques and High AccelerationFactors:Fast, Robust, and Flexible Method for Echo-Planar Imaging DistortionCorrection,，，Zaitsev et al., Magnetic Resonance in Medicine, Vol.52 (2004)pgsll56_1166 以及“Correction for Geometric Distortion and N/2 Ghosting inEPI by Phase Labeling for Additional Coordinate Encoding (PLACE)，，，Xiang etal.Magnetic Resonance in Medicine, Vol.57 (2007) pgs731_741 中，描述了 EPI 失真校正(静态及动态)。
发明内容
本发明的目的是，改进在使用多通道RF线圈结构传送(发射)RF激励信号和/或接收跟随激励所产生RF信号的磁共振数据采集过程中图像校正和/或从扫描重复到扫描重复的成像参数重新计算所使 用的Btl映射。根据本发明，使用从各自通道(或者全部各自通道之中的至少多个通道)的每一个所接收的导航(navigator)产生Bci图来实现这一目的。从而，实现了来自各单个RF线圈的信号的附加空间选择(定位)。然后，将其与导航信号伪影检测(navigator signal artifactdetection)相结合。根据本发明，为了能得到空间图，导航自身中的空间编码并非必须。相反，根据多通道线圈结构中相应的多个线圈得到必要的空间信息。
图1示意性地图示了根据本发明适用类型的多通道磁共振(MR)线圈阵列的一种实施例；图2A示意性地图示了在回波平面成像(EPI)序列背景下导航的使用；图2B示意性地图示了在螺旋成像序列中导航的使用；图3A示意性地图示了用于离线图像校正的根据本发明Btl场图的生成；图3B示意性地图示了用于各自图像采集校正的根据本发明B。场图的使用；图4示意性地图示了在多次重复数据采集过程中从重复到重复根据本发明使用Btl场图可以进行的校正；以及图5示意性地图示了校正四个动态Btl场变化的根据本发明Btl场图的生成。
具体实施方式
图1示意性地图示了磁共振数据采集中用作发射或接收线圈的多通道RF线圈结构类型的示例。本实施例中的多通道线圈阵列具有32个通道，各通道分别由阵列的单个线圈形成，该阵列在大致圆筒状整体结构周围布置成相继的环形圈。单个线圈1.1、1.2、1.3、1.4...1.8被示为形成一个环形圈，而相继的环形圈圆环也示出，分别由单个线圈2.1、3.1,4.1来标记。图2A示意性地图示了导航与回波平面成像(EPI)序列组合的已知使用，其中，在跟随RF激励之后发射(激励)导航及相关梯度,可能带有选层梯度(slice selectivegradient)。通过具有交变极性梯度的信号采样来进行图像采集。在EPI中利用导航的Btl映射的常规使用中，需要从导航自身得到空间信息，从而使信号采集和/或计算过程更为复杂，并且可能耗费更多时间。对于Btl映射使用导航的另一周知技术是螺旋成像，如图2B中示意性地图示的那样。在螺旋成像的情况下，将导航嵌入信号采样(作为其一部分)，而不是分开的、较早发射的信号。根据本发明，用多通道线圈阵列的至少一些单个线圈、优选为全部单个线圈单独地获取来自导航的回波。例如，如在并行成像的情况中那样，预先已知这些单个线圈每一个的灵敏度分布图(sensitivity profile),诸如借助于校准过程中进行的测定。根据本发明，由线圈阵列的各自单个线圈单独接收的导航回波，为使用导航回波来表达Btl图提供了必要的空间信息。如图3A中示意性地图示的那样，根据本发明按这种方式所得到的Btl场图，可以在MR图像采集程序完成之后图像重建(后处理)期间所实施的图像数据的离线校正中使用。如图3B中示意性地图示的那样，在跟随导航回波并且确切表达Btl场图之后的图像采集中，根据本发明的Btl场图能可选地或另外地用来构成即时预期校正。此外，如图4中所示的那样，使用由多通道结构根据本发明所产生Btl场图的这种校正，可以在多次重复数据采集过程的相继的重复中用来进行校正。如图4中所示，在多通道MR系统中所实施的第一次重复TR1中采集MR数据和导航回波，以便生成Btl场图，然后，可以使用该Btl场图以在下一次重复TR2中实现校正。对于每一后来的重复，需要时，都可以重复该过程。校正可以是频率中的变化或匀场(shimming)，或者，基于该Btl场图可以重新计算下一次激励中的RF脉冲。图5中示意性图示另一示例，用于在呈现动态变化的Btl场中进行校正的目的，如图5中上部示意性地图示的那样。当从检查对象中采集多个层SpS2、...Sn时，各层都在多次重复TRp TR2...中，可以实现Btl场图的滑动窗口计算。例如，第一次计算可以只基于第一次重复中得到的层，然后，根据该Btl场图计算可以移动窗口，以便从重复TR1中剔除一个或多个层，同时，还包括从下一重复TR2开始的相等数量的层，等等。虽然本领域技术人员可以对本发明进行多种修改和改动，但是本发明人试图将所有改动和修改在所授权的专利的范围内，以及合理地和恰当地将其归入本发明对现有技术的贡献的范围之内。
权利要求
1.一种用于产生Btl场图的方法,包括: 在基本磁场(Btl场)存在的磁共振数据采集单元中激励导航脉冲，所述磁共振数据采集单元包括多通道射频(RF)接收线圈阵列，所述多通道RF线圈阵列中的各通道包括一个RF线圈； 检测所述多通道RF阵列的多个通道每一个中的导航响应信号，从而产生多个导航响应信号； 将所述多个导航响应信号提供给计算机处理器，并且还将用以识别所述多通道RF阵列中所述线圈各自位置的定位信息提供给所述计算机处理器；以及 在所述计算机处理器中，通过空间方式组织所述多个导航响应信号与分别关于在其中分别检测所述多个导航响应信号的所述多个通道中的线圈的定位信息来生成Btl场图，并且使得所述Btl场图按照作为数据文件的电子形式可用。
2.根据权利要求1所述的方法，包括:操作所述数据采集单元，以便通过向该数据采集单元提供磁共振脉冲序列而从位于所述Btl场中的对象获取磁共振数据，并且在所述磁共振脉冲序列中具体表达所述导航脉冲。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述磁共振脉冲序列包括激励阶段和数据采样阶段，以及使用所述Btl场图来修改所述激励阶段。
4.根据权利要求3所述的方法，包括:在所述激励阶段中，发射至少一个具有脉冲波形的RF脉冲，以及使用所述Btl场图来计算所述至少一个RF脉冲的修改后的RF波形。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述磁共振脉冲序列包括激励阶段和数据采样阶段，以及使用所述Btl场图来修改所述数据采样阶段。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述磁共振脉冲序列是包括激励阶段和数据采样阶段的回波平面成像序列，以及在所述激励阶段与所述数据采样阶段之间的所述回波平面成像序列中激励所述导航脉冲。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述磁共振脉冲序列是包括激励阶段和数据采样阶段的螺旋成像序列，以及在所述螺旋成像序列的所述数据采样阶段中激励所述导航脉冲。
8.根据权利要求2所述的方法，包括:在图像处理器中，根据所述磁共振数据生成图象，并且使用所述Btl场图来校正所述图像。
9.根据权利要求2所述的方法，包括在多个相继的重复中重复所述磁共振脉冲序列，并且在至少一个所述重复中激励所述导航脉冲，以及，在跟随所述至少一个所述重复之后的至少一个后续重复中，使用所述Btl场图来修改所述磁共振脉冲序列。
10.根据权利要求9所述的方法，包括在各所述重复中采集来自所述对象多个层的磁共振数据，并且使用滑动窗口计算所述Btl场图，所述滑动窗口相继包围分别来自直接连续出现的两个重复的不同层。
11.一种磁共振设备,包括: 磁共振数据采集单元，包括产生基本磁场(Btl场)的基本场磁体，以及多通道射频(RF)接收线圈阵列，所述多通 道RF线圈阵列中的各通道包括一个RF线圈； 控制单元，被构造用于操作所述数据采集单元以便在其中激励导航脉冲，并且用于检测所述多通道RF阵列的多个通道每一个中的导航响应信号，从而产生多个导航响应信号；计算机处理器，被提供以所述多个导航响应信号，并且还被提供以识别所述多通道RF阵列中所述线圈各自位置的定位信息；以及 所述计算机处理器被构用于，通过空间方式组织所述多个导航响应信号与关于在其中分别检测所述多个导航响应信号的所述多个通道中所述各自线圈的所述定位信息来生成Btl场图， 并且使得所述BO场图按照作为数据文件的电子形式可用。
全文摘要
在用于计算磁共振设备中B0场图(基本磁场的图)的方法中，发射导航脉冲，并且在多通道RF线圈阵列的至少一些通道中检测由导航脉冲所引起的导航响应。多通道RF线圈阵列的各通道包括一个RF线圈，并且使关于单个RF线圈的各自位置的空间信息连同多个导航信号一起对处理器可用。使用根据分别检测导航响应信号的RF线圈的位置所得到的空间信息来生成B0场图，而不需要对各自导航响应信号的空间编码。
文档编号G01R33/565GK103217656SQ20131002558
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月23日 优先权日2012年1月23日
发明者J.福伊弗, L.沃尔德 申请人:西门子公司, 通用医疗公司