用于集成并行接收、激励和匀场的磁谐振成像系统以及相关方法和设备技术方案

系统、方法和设备被配置用于集成的并行接收、激励和匀场（iPRES）。并行发射/接收（其可以包括B？1#191匀场和/或并行成像能力）和B1匀场采用同一组局部线圈或横向电磁（TEM）线圈元件，其中每个线圈或TEM元件同时以RF模式（用于发射/接收和B1匀场）和直流（DC）模式（用于B0匀场）二者进行操作。RF和DC电流二者可以同时但是独立地在没有两个模式之间的电磁干扰的情况下在相同的线圈中流动。本发明专利技术不仅适用于相同的线圈阵列用于并行发射、接收和匀场的情况，而且还适用于使用两个分离的线圈阵列的情况。在该情况下，B0匀场能力可以被集成到线圈阵列的一个中（即，具有B1匀场能力的发射阵列或接收阵列），由此提高iPRES技术的灵活性和实际应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于集成并行接收、激励和匀场的磁谐振成像系统以及相 关方法和设备 联邦政府支持的声明 本专利技术是在来自国立卫生研究院的授权No. ROl EB 009483下得到政府支持而做出来 的。政府具有对本专利技术的特定权利。 相关申请 本申请要求2012年6月28日提交的美国临时申请序列号61/665, 517的优先权和权 益，其内容通过引用合并于此，就如同其在本文中被全面叙述。
本专利技术涉及磁谐振成像。
技术介绍
对于较高静态磁场（Btl)强度的不断增加的需求已经驱动了磁谐振成像（MRI)技术 的重要发展。然而，该增加已经提出了许多技术挑战，最显著的是在主磁场（B tl)和射频（RF) 磁场（B1)二者中加剧的不均勻性。参见例如Blamire AM. The technology of MRI - the next 10 years? Brit J Radiol 2008 ;81: 601-617;和Bernstein MA，Huston J，Ward HA. Imaging artifacts at 3.0T. J Magn Reson Imaging 2006 ;24:735 - 746。 可能需要均匀的匕场以确保跨样本的统一激励。并行激励(也称为并行发射)技术 的最新进展已经提供了通过使用称为RF或B/'匀场的过程来解决该问题的有效手段，其 中在每个线圈元件中的RF电流的幅度、相位、时序和频率被独立地调整。参见例如Vaughan T j DelaBarre L，Snyder C，Tian JFj Akgun C，Shrivastava D，et al. 9.4T human MRI: preliminary results. Magn Reson Med 2006;56:1274 - 1282 ;和 Setsompop K， Wald LLj Alagappan V， Gagoski B， Hebrank F， Fontius U， Schmitt F， Adalsteinsson E. Parallel RF transmission with eight channels at 3 Tesla. Magn Reson Med 2006:56:1163-1171。还参见，美国专利No. 7, 598, 739和7, 800, 368,其内容通过引用合并 于此，就如同其在本文中被全面阐述。 需要均匀B。场以确保被成像对象的正确空间表示。当存在强的局部B。不均匀性 时，磁场分布的均匀性（即，B。匀场)通常是困难任务。参见例如，Koch KM，Rothman DL，de Graaf RA. Optimization of static magnetic field homogeneity in the human and animal brain in vivo. Prog Nucl Magn Reson Spectrosc 2009;54:69 - 96。 依赖于磁化材料的最优布置的无源匀场受到通常所需要的冗长工作和缺乏特定 于对象的条件的灵活性的限制?参见Wilson JL，Jenkinson M，Jezzard P. Optimization of static field homogeneity in human brain using diamagnetic passive shims. Magn Reson Med 2002;48:906 - 914。 另一方面，利用连续可调电磁体的有源匀场是最广泛使用的匀场方法，并且通常 采用球谐（SH)线圈，包括提供动态勻场的能力。参见Golay MJ，Field homogenizing coils for nuclear spin resonance instrumentation. Rev Sci Instrum 1958;29:313 -315 ;和Romeo F, Hoult DI. Magnet field profiling: analysis and correcting coil design. Magn Reson Med 1984;1:44 - 65.以及 de Graaf RA, Brown PB, McIntyre S, Rothman DL, Nixon T. Dynamic shim updating (DSU) for multislice signal acquisition. Magn Reson Med 2003;49:409 - 416。这些文献的内容通过引用合并于此， 就如同其在本文中被全面阐述。 然而，在实践中，SH匀场经常无法有效地校正高阶局部场失真，因为所需要的线 圈数目随着 SH阶数而显著增加。参见Golay MJ, Field homogenizing coils for nuclear spin resonance instrumentation. Rev Sci Instrum 1958;29:313-315。这样，其通常 被限制为二阶或三阶。 近来，Juchem等人已经提出了多线圈建模和匀场方法，其中通过独立地调整每个 线圈中的直流（DC)，使用大量的小的局部电气线圈来对B tl场进行整形，由此实现与SH匀场 相关的改进的性能。然而，这需要在RF线圈阵列附近的单独的一组匀场线圈，这占用在对 象和磁体孔之间的狭窄空间内的相当大的空间。另外，当匀场线圈阵列被放置于RF线圈 阵列内时，需要大的间隙来保持在匀场线圈阵列中间的开口，以允许RF穿透并且减少在RF 和匀场线圈阵列（即，RF衰减）之间的电磁干扰，这降低了匀场的性能和灵活性。参见例如 Juchem C, Nixon Tff, McIntyre S, Rothman DL, de Graaf RA. Magnetic field modeling with a set of individual localized coils. J Magn Reson 2010;204:281 - 289 ；Juchem C, Brown PB, Nixon Tff, McIntyre S, Rothman DL, de Graaf RA. Multi-coil shimming of the mouse brain. Magn Reson Med 2011;66:893 - 900 ;以及 Juchem C, Brown PB, Nixon Tff, McIntyre S, Boer V0, Rothman DL, de Graaf RA. Dynamic multi-coil shimming of the human brain at 7 T. J Magn Reson 2011; 212:280 - 288。这些文献 的内容通过引用合并于此，就如同其在本文中被全面阐述。
技术实现思路
一种磁谐振成像（MRI)系统，包括：具有多个线圈元件的RF线圈阵列，其中相应线 圈元件同时在以下两个模式中进行操作：（i)用于发射或接收中的至少一个的RF模式；和 [11] 直流（DC)模式，具有在相应的线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁谐振成像（MRI）系统，包括：具有多个线圈元件的RF线圈阵列，其中相应线圈元件同时在以下两个模式中进行操作：（i）用于发射或接收中的至少一个的RF模式；和（ii）直流（DC）模式，具有在相应的线圈元件中的DC电流流动，以生成局部B0磁场用于B0匀场；与RF线圈阵列连通的至少一个DC电源，用于向线圈元件供应DC电流；以及与RF线圈阵列连通的电路，被配置成指示DC电源将DC电流供应到线圈元件以生成局部B0磁场用于B0匀场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.28 US 61/6655171. 一种磁谐振成像（MRI)系统，包括： 具有多个线圈元件的RF线圈阵列，其中相应线圈元件同时在W下两个模式中进行操 作：（i)用于发射或接收中的至少一个的RF模式；和（ii)直流（DC)模式，具有在相应的线 圈元件中的DC电流流动，W生成局部B。磁场用于B。匀场； 与RF线圈阵列连通的至少一个DC电源，用于向线圈元件供应DC电流；W及 与RF线圈阵列连通的电路，被配置成指示DC电源将DC电流供应到线圈元件W生成局 部B。磁场用于B。匀场。2. 根据权利要求1所述的系统，其中，相应线圈元件包括用于使DC电流循环的闭合路 径，所述闭合路径包括与具有高谐振频率的至少一个并联电感器电容器（LC)谐振电路相关 联的至少一个电感器，其中DC电流流动通过所述至少一个LC谐振电路的所述至少一个电 感器。3. 根据权利要求1所述的系统，其中，RF线圈阵列是；（i)仅接收RF线圈阵列，（ii) 仅发射RF线圈阵列，或者（iii )发射和接收RF线圈阵列，并且其中，当DC电流流动通过所 述至少一个LC谐振电路的所述至少一个电感器时，RF信号可W跨所述至少一个LC谐振电 路的相应电容器行进。4. 根据权利要求1所述的系统，其中，RF线圈阵列是接收RF线圈阵列，所述系统进一 步包括协作的发射RF线圈阵列，并且其中所述发射RF线圈阵列被配置为还提供Bi匀场，在 Bi匀场中，所述电路被配置为独立地调整每个线圈元件中的RF电流的幅度、相位、时序和频 率。5. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述RF线圈阵列是仅接收RF线圈阵列，其中，所 述系统进一步包括分离的协作的发射RF线圈或发射RF线圈阵列。6. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述发射RF线圈阵列还具有多个线圈元件，并 且其中，所述发射RF线圈阵列包括同时W下述两个模式进行操作的相应线圈元件；（i)用 于发射的RF模式；W及（ii)直流（DC)模式，具有在相应的线圈元件中的DC电流流动，W 生成局部B。磁场，从而由此允许在相应的线圈元件中的独立和并发的RF电流和DC电流流 动。7. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述电路被配置为使用来自发射和接收RF线圈 阵列二者的线圈元件中的至少一些来并发地生成局部B。磁场。8. 根据权利要求5所述的系统，其中，来自发射和接收RF线圈阵列的线圈元件被配置 为使DC电流流动在相应的线圈元件中循环，W生成用于B。匀场的局部B。磁场，并且发射和 接收RF线圈阵列紧密地径向间隔开大约0. 01英寸至大约5英寸之间，W便被定位在与MR 扫描仪相关联的磁体的孔内的目标对象附近。9. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述RF线圈阵列被配置为协作的一组仅发射和 仅接收RF线圈阵列，并且其中，只有仅接收RF线圈阵列被配置为具有DC模式的RF线圈阵 列，所述DC模式具有在相应的线圈元件中的DC电流流动用于B。匀场。10. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述RF线圈阵列被配置为协作的一组仅发射和 仅接收RF线圈阵列，并且其中，仅发射RF线圈阵列被配置为具有DC模式的RF线圈阵列， 所述DC模式具有在相应的线圈元件中的DC电流流动W生成局部B。磁场用于B。匀场。11. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述电路被配置为单独地调整相应的线圈元件 中的DC电流流动。12. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述RF线圈阵列包括单独可操作的分立线圈元 件的多个紧密堆叠的层。13. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述RF线圈阵列被配置为单个发射和接收RF 线圈阵列，所述单个发射和接收RF线圈阵列被配置用于并行发射和接收W及生成局部B。 磁场，并且其中，RF线圈阵列被配置为还提供Bi匀场，在B1匀场中，电路被配置为独立地调 整每个线圈元件中的RF电流的幅度、相位、时序和频率。14. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述RF线圈阵列的线圈元件各自具有多个调谐 的RF电路，具有并发的高和低谐振频率。15. 根据权利要求1所述的系统，进一步包括具有用于RF线圈阵列的DC阻断电容器的 主动失谐电路，其中，所述RF线圈阵列是仅接收RF线圈阵列或发射/接收RF线圈阵列。16. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述电路与MR扫描仪连通或者部分地或完全 在MR扫描仪板上，并且其中，所述线圈元件各自包括针对来自DC电源的DC电流的至少一 个回路，其中，所述至少一个回路包括至少一个并联电感器电容器（LC)谐振电路中的至少 一个电感器，所述至少一个并联电感器电容器（LC)谐振电路具有与MR扫描仪的操作频率 相对应的高谐振频率。17. 根据权利要求16所述的系统，其中，在发射操作中，DC电流流动通过LC谐振电路 的电感器，同时RF电流流动穿过LC谐振电路的电容器。18. 根据权利要求1所述的系统，进一步包括与RF线圈阵列连通的MR扫描仪W及与 MR扫描仪和RF线圈阵列连通的发射/接收开关，其中RF线圈阵列的相应线圈元件包括至 少一个LC谐振电路。19. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述电路与MR扫描仪连通或者部分地或者完全 在MR扫描仪板上。20. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述电路被配置为生成与所生成的局部B。磁场 相关联的B。图并且执行B。匀场。21. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述电路被配置为控制RF线圈阵列的线圈元件 中的DC电流，并且测量所生成的局部B。磁场。22. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述RF线圈阵列是单个发射和接收RF线圈阵 列，并且其中，所述电路与MR扫描仪连通或者部分地或者完全在MR扫描仪板上，W使得RF 线圈阵列进行发射和接收，同时使用从RF线圈阵列生成的局部B。磁场来匀场主场B。的不 均匀性。23. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述RF线圈阵列的线圈元件被配置为独立和同 时操作W发射/接收RF信号，并且生成用于B。磁场匀场的局部B。磁场。24. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述RF线圈阵列被配置为生成局部B。磁场W 提供穿过生物组织或目标材料的统一磁场。25. -种匀场磁谐振（MR)系统的方法，包括： 提供具有多个线圈元件的至少一个RF线圈，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩慧，张仲柯，AW宋，
申请(专利权)人：杜克大学，
类型：发明
国别省市：美国;US