[发明专利]在磁共振成像中的并行发送阵列的退耦

说明书

关于联邦资助的研发的声明

借助在由美国国立卫生研究院（NIH）授予的研究拨款项目（R01）合同号EB006847和EB007942下的政府支持，完成了本发明。政府拥有本发明中的一些权利。

技术领域

本发明一般地涉及磁共振成像（MRI）系统，更具体地涉及具有并行发送阵列的MRI系统。

背景技术

磁共振成像（MRI）是一种广泛用于查看人体的结构和功能的医学成像技术。MRI系统提供软组织对比度，诸如用于诊断很多软组织异常。MRI系统一般地实施两阶段方法。第一阶段是激励阶段，其中通过主极化磁场B₀和射频（RF）激励场B₁⁺来在对象中生成磁共振信号。第二阶段是采集阶段，其中系统接收由于进动核（precessing nuclei）通过法拉第效应在接收线圈中感应出电压而发射的电磁信号。在激励和进动阶段之后，核磁矩以特征时间T1弛豫回至与主磁场对齐（例如在大脑中大约1秒）。这两个阶段成对地重复，以采集足够的数据来构造图像。

最近，已经使用较强磁场强度扫描仪，以提高图像信噪比和对比度。然而，在主磁场强度为例如7特斯拉的情况下，发生在RF激励磁场B₁⁺的幅度上的空间变化。在感兴趣区域上的激励中的这种不受欢迎的不均匀性通常被称作“中心发亮”、“B₁⁺不均匀性”或“翻转角不均匀性”。

较新一代的MRI系统通过激励不均匀性的空间倒置，能够生成具有空间定制的激励形式的RF脉冲，以减轻强磁场所固有的B₁⁺不均匀性。在这些系统中，通过独立的射频发送通道、例如全身天线（whole-body antenna）的单独的杆（rod）来并行地发送多个射频脉冲串。该被称作“并行发送”或“并行激励”的方法，利用了在多元件RF线圈阵列的不同空间轮廓之间的变动。除了减轻B1+不均匀性之外，并行激励还实现了几个重要的应用，包括灵活成形的激励体积和当由特定吸收率（SAR）测量时组织中功率沉积的最小化和管理。

可惜的是，在并行发送系统中，来自一个通道的功率可能耦合至、也就是说并行地输送至其他通道。这样的耦合与其他通道的脉冲的入射波相干扰。从一个通道耦合至另一通道的功率被更改方向至用于耗散以保护功率放大器的电阻性负载，就此而言，耦合也降低MRI系统的功率效率。该功率由此被丧失并且不能用于激励MRI信号。

发明内容

通过基于用与退耦运行条件之间的偏差来表示的目标函数的自动化技术，来定义用于并行发送磁共振成像（MRI）系统的线圈阵列的退耦矩阵。目标函数可以“惩罚”退耦矩阵的响应与退耦运行条件之间的偏差。使用迭代过程，以使目标函数最小化从而使退耦矩阵的元素最优化。

根据一方面，确定用于并行发送磁共振（MRI）系统的线圈阵列的退耦系统的退耦矩阵的方法包含：获取针对没有退耦系统情况下的线圈阵列的阻抗矩阵数据；基于线圈阵列的阻抗矩阵数据来确定目标函数，所述目标函数表示与用于线圈阵列的退耦运行条件之间的偏差，在所述退耦运行条件下线圈阵列通过退耦系统被退耦；和使用迭代过程、借助处理器来定义对退耦系统的一组阻抗进行表示的退耦矩阵，所述迭代过程对退耦矩阵的元素进行最优化以便使目标函数最小化并且达到退耦的运行条件。

根据另一方面，一种用于配置具有用于并行发送MRI系统线圈阵列的退耦系统的并行发送MRI系统的方法包含：获取针对没有退耦系统情况下的线圈阵列的阻抗矩阵数据；基于针对线圈阵列的阻抗矩阵数据来确定代价函数，该代价函数表示与用于线圈阵列的退耦运行条件之间的偏差，在所述退耦运行条件下通过退耦系统来对线圈阵列进行退耦；使用迭代过程借助处理器来定义对退耦系统的一组阻抗进行表示的退耦矩阵，所述迭代过程对退耦矩阵的元素进行最优化以便使代价函数最小化并且达到退耦运行条件；和将退耦系统连接至线圈阵列，所述退耦系统根据退耦矩阵的最优化元素被配置。