[发明专利]通过非选择性的定制RF脉冲补偿磁共振成像中的B1不均匀性的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于校正核磁共振（NMR）中、特别是核磁共振成像（MRI）中的射频脉冲场（或者“B₁”）不均匀性的方法。本发明还涉及适用于执行这样的方法的设备或者“扫描仪”。

背景技术

磁共振成像（MRI）为在研究和诊断中非常强大的工具。其包括：将身体置入静磁场B₀中以定向其核自旋；使身体暴露于被称为“拉莫尔频率”的共振频率下的横向的、圆极化的射频（RF）脉冲B₁，以使所述核自旋翻转预定的角度；以及检测翻转的核自旋发出的信号，从该信号可以重建身体的图像。此处的“横向”是指射频脉冲的偏振面与静磁场B₀垂直，该静磁场B₀通常被认为沿着“z”轴线定向。

目前的趋势为朝向越来越高强度的静磁场发展以便改进MRI的空间分辨率。例如，目前在临床实践中使用的是1.5T（特斯拉）的磁场，在商用仪器中使用的最高磁场为3T，以及研究系统可以在大于7T下运行。然而，随着静磁场的强度增大，射频脉冲的波长减小并且该射频脉冲的振幅在待成像的身体内的分布变得不那么均匀。

在3T下，射频脉冲场的不均匀性已经带来明显的伪像。在7T下，质子的拉莫尔频率为约298MHz，其对应于人的脑部中约14cm的波长，即，与人的头部的尺寸相当的尺寸。在这些情况中，射频场空间分布如此不均匀以致于图像（诸如用标准技术获得的人脑部的图像）会变得非常难以解读。

B₁的不均匀性问题如此重要，以致于其会阻碍高分辨率MRI的进一步发展。

已经开发出大量的技术以弥补B₁的不均匀性，或者，更普遍地，以根据均匀的激发图案激发核自旋。

并行传输在于使用多个天线来产生射频脉冲场B₁。在“静态”并行传输（“RF匀场”）中，调整各个天线上的振幅和初始相位以便通过干涉使RF场均匀化。反之，“动态”并行传输（例如，在所谓的“Transmit SENSE”技术[1]中）目的不在于均匀化瞬时射频场，而仅在于产生的自旋翻转角。换句话说，该场在某给定的时刻保持不均匀，但是该射频场的暂时变化最终产生所需的激发图案。相对于静态“RF匀场”，动态并行传输允许在很大的体积中使翻转角均匀化并且减少作为热而残留在身体中的电能。然而，所有的并行传输技术具有增加硬件复杂性的缺点。如果并行传输被用作用以抵消B₁不均匀性的唯一策略，则需要非常复杂的激发线圈或者必须容忍明显的剩余的不均匀性。

“三维定制脉冲”方法[2，3]使用时变的磁梯度以在空间频域（“k-空间”）中沿着预定的轨迹行进，同时发射RF脉冲。

具体地，文献[2]涉及一种使用一串螺旋形式的k-空间轨迹来实现均匀激发（即，翻转）置入均匀B₀场中的身体的关注区域内的自旋的方法。因RF脉冲持续时间长，故该方法是不利的，使得对于临床应用而言，该方法是不可行的，并且使B₀不均匀性和弛豫问题变得突出。

文献[3]描述了一种使用沿给定方向具有静磁场梯度的“轮辐式”轨迹来进行切面选择的方法。该方法仅解决了切面中的翻转角均匀化，并且假定穿过所选的切面的B₁的不均匀性不明显。

发明内容

本发明的目的在于提供在诸如人的脑部的扩展体积上均匀激发核自旋的方法，以克服现有技术的至少一部分限制。本发明的方法基于发现短的非可选性定制的射频脉冲的策略；其不要求并行传输，但如果并行传输可用的话，可以从中受益。

则本发明的目的为根据权利要求1的激发身体中的核自旋的方法，所述方法包括以下步骤：

（a）将所述身体置入静磁场B₀中以沿着磁化轴定向核自旋，所述静磁场至少在所述身体的关注体积上为基本上均匀的；

（b）将所述身体或者至少所述关注体积暴露于具有沿着至少三个非共面的方向定向的分量的随时间变化的磁场梯度以及暴露于横向射频场（B₁），由此所述随时间变化的磁场梯度限定k-空间中的由连接离散点的线段构成的三维轨迹，并且所述横向射频场沿着所述轨迹的至少一部分沉积射频能量，以使所述核自旋翻转相同的预定翻转角，而与所述核自旋在所述关注体积内的位置无关。