Эмуляция виртуальных катушек в мрт с параллельной передачей



 


Владельцы патента RU 2582474:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой улучшенный способ эмуляции виртуальных катушек для использования в магнитно-резонансной томографии, улучшенную систему эмуляции и улучшенную систему магнитно-резонансной томографии. Сканирование выполняется MR-системой с использованием физической компоновки катушек, содержащей набор отдельных передающих катушек, при этом катушки выполнены с возможностью передачи желаемого поля RF-передачи к объекту для магнитно-резонансного спинового возбуждения объекта. Каждая катушка ассоциирована с физическим каналом передачи, причем поле RF-передачи соответствует виртуальной компоновке из двух или более упомянутых катушек. Характеристики виртуальных каналов передачи, содержащие веса виртуальных каналов передачи, назначаются полю RF-передачи, причем упомянутые веса виртуальных каналов передачи, описывающие виртуальные комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из виртуальной компоновки катушек, должны быть применены к физическим катушкам для генерирования поля RF-передачи. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу выполнения магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта, причем система магнитно-резонансной томографии (MRI) выполняется с возможностью выполнения магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта, способу эмуляции виртуальных катушек для использования в магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта, системе эмуляции виртуальных катушек и компьютерным программным продуктам.

Магнитно-резонансные (MR) способы формирования изображений, которые используют взаимодействие между магнитным полем и ядерными спинами для формирования двухмерных или трехмерных изображений, широко распространены в настоящее время, особенно в области медицинской диагностики, поскольку для получения изображений мягкой ткани они имеют преимущества перед другими способами получения изображений во многих отношениях, они не требуют ионизирующего излучения и они, как правило, неинвазивные.

Согласно MR-способу, в общем, тело пациента или, в общем, предмет, который должен быть исследован, располагается в сильном однородном магнитном поле B0, направление которого в то же время определяет ось, обычно ось Z, системы координат, на которой базируется измерение.

Магнитное поле производит различные энергетические уровни для отдельных ядерных спинов в зависимости от напряженности приложенного магнитного поля, причем упомянутые спины могут возбуждаться (спиновый резонанс) путем приложения переменного электромагнитного радиочастотного поля (RF-поля) определенной частоты, так называемой ларморовской частоты или MR-частоты. С микроскопической точки зрения распределение отдельных ядерных спинов производит общее намагничивание, которое может быть отклонено от состояния равновесия путем приложения электромагнитного импульса подходящей частоты (RF-импульса), когда магнитное поле распространяется перпендикулярно оси Z, так что намагничивание выполняет прецессионное движение вокруг оси Z.

Любое изменение намагничивания может быть обнаружено посредством приемных RF-антенн, которые расположены и ориентированы внутри объема исследования MR-устройства таким образом, что изменение намагничивания измеряется в направлении перпендикулярно оси Z.

С целью осуществления пространственного разрешения внутри тела градиенты магнитного поля, проходящие вдоль трех главных осей, накладываются на однородное магнитное поле, что приводит к линейной пространственной зависимости спиновой резонансной частоты. Сигнал, захваченный приемными антеннами, в таком случае содержит компоненты различных частот, которые могут быть ассоциированы с различными участками внутри тела.

Сигнальные данные, полученные посредством приемных антенн, соответствуют пространственно-частотной области и называются данными каонного (k-space) пространства. Данные каонного пространства обычно включают в себя множество линий, полученных с различным фазовым кодированием. Каждая линия оцифровывается путем сбора некоторого количества выборок. Набор выборок данных каонного пространства конвертируется в MR-изображение, например, посредством преобразования Фурье.

Таким образом, можно заключить, что катушки играют важную роль в магнитно-резонансной томографии, что относится как к передающим катушкам для применения RF-возбуждающих импульсов к спиновой системе, так и к приемным катушкам для приема RF-отклика от возбужденной спиновой системы.

Уровень техники

Параллельная передача в MRI с использованием передающего массива катушек, содержащего набор катушек (к примеру, 8, 16, 32 катушки), представляет новую технологию, обеспечивающую возможность множества разнообразных интересных применений, таких как RF-шиммирование и передача SENSE для улучшения производительности MR, в особенности при высоких напряженностях поля (Katscher U и др., Magn Reson Med. 2003;49(1):144-5; Zhu Y., Magn Reson Med. 2004;51(4):775-84). В этом контексте конфигурация передающих катушек представляет исключительную важность для приложений направленной параллельной передачи, и установки катушек с различным количеством каналов или катушечной топологией были предложены (Vernickel P и др., Magn Reson Med. 2007;58:381-9; Alagappan V и др., Magn Reson Med. 2007;57:1148-1158; Adriany G и др., Magn Reson Med. 2008;59:590-597).

Однако оптимальная концепция катушки представляет сложный выбор между различными важными ограничениями, как, например, ограничения RF-производительности, характеристик скорости удельного поглощения (SAR), времени и производительности для B1-отображения и шиммирования в отношении целевого приложения и части тела.

В рамках этого описания B1-отображение понимается как способ определения чувствительностей передающих катушек. Кроме того, шиммирование понимается как процедура регулирования характеристик передачи катушек с учетом полученных B1-отображений, чтобы получить желаемый, например гомогенный, профиль передачи внутри некоторой пространственной зоны MR-возбуждения в объеме исследования.

Один пример вышеупомянутого выбора между различными ограничениями представляется требованием хорошего шиммирования передающих катушек, при этом обеспечивая, чтобы SAR-уровень, воздействующий на объект, изображение которого должно быть получено, поддерживался на низком уровне: высококачественное шиммирование катушек требует получения B1-отображений для каждой отдельной катушки, что в случае большого количества передающих катушек требует существенного количества времени и приводит к нежелательному высокому SAR-уровню, воздействующему на объект, изображение которого должно быть получено.

На практике клинические применения параллельной передачи на основе множества каналов передачи (например, N=8) сталкиваются с множеством разнообразных проблем, таких как, например, трудоемкий рабочий процесс, сложное управление SAR и ограничивающие ограничения RF-мощности. К примеру, RF-шиммирование на основе множества каналов передачи может давать в результате шиммовые установки с высоким расходом RF-мощности на некоторых из каналов передачи и, следовательно, повышенные SAR-значения. Это происходит ввиду того факта, что некоторые из собственных колебаний катушек оказывают малое воздействие на результат шиммирования. Вследствие этого шиммируемые RF-импульсы могут только воспроизводиться при низком B1, что ограничивает клиническое использование для многих применений. Регуляризация методик может подавить эти катушечные колебания, однако от этого, как правило, возникает необходимость осторожного выбора между результатом шиммирования и RF-мощностью/SAR, что не всегда может выполняться автоматически. Кроме того, производительность различных катушечных колебаний может отличаться в зависимости от направленного приложения и части тела.

Для того чтобы обеспечить решение для этого конфликта, работа Nehrke K. и Bornert, P., "Анализ собственных колебаний передающего массива катушек для настраиваемого B1-отображения", MRM 63:754-764 (2010), предлагает использовать виртуальные передающие массивы катушек, поскольку линейность канала передачи обеспечивает возможность измерения матрицы чувствительности передачи в отношении любого виртуального массива катушек, возникающего в результате суперпозиций физических катушечных элементов, посредством подходящей матрицы преобразования. Таким образом, линейные свойства канала MR-передачи обеспечивают возможность концепции виртуальных передающих катушек. В случае, когда количество виртуальных катушек выбирается меньшим, чем количество физических передающих катушек, эта концепция виртуальных передающих катушек позволяет выполнение ускоренного B1-отображающего сканирования, поскольку требуется получить B1-отображения от меньшего количества виртуальных катушечных элементов.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает улучшенный способ выполнения магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта, улучшенную систему магнитно-резонансной томографии (MRI), выполненную с возможностью выполнения магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта, улучшенный способ эмуляции виртуальных катушек для использования в магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта, систему эмуляции виртуальных катушек и компьютерные программные продукты.

В соответствии с изобретением обеспечивается способ выполнения магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта, причем сканирование выполняется с использованием физической компоновки катушек, содержащей набор отдельных передающих катушек, причем катушки выполнены с возможностью передачи поля RF-передачи к объекту для магнитно-резонансного спинового возбуждения объекта, причем каждая катушка ассоциируется с физическим каналом передачи, причем способ содержит:

a) выбор желаемого поля RF-передачи, которое должно быть сгенерировано катушками, причем упомянутое поле RF-передачи соответствует виртуальной компоновке из двух или более упомянутых катушек, причем характеристики виртуальных каналов передачи, содержащие веса виртуальных каналов передачи, назначаются полю RF-передачи, причем упомянутые веса виртуальных каналов передачи, описывающие виртуальные комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из виртуальной компоновки катушек, должны быть применены к физическим катушкам для генерирования поля RF-передачи,

b) преобразование характеристик виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем кодирующая матрица каналов передачи описывает преобразование характеристик виртуальных каналов передачи виртуальной компоновки катушек в характеристики физических каналов передачи физической компоновки катушек,

c) измерение чувствительностей отдельных виртуальных катушек из упомянутых двух или более виртуальных катушек с использованием характеристики соответственного отдельного преобразованного виртуального канала передачи для каждой виртуальной катушки, причем поле RF-передачи каждой отдельной виртуальной катушки задается комбинацией характеристики соответствующего виртуального канала передачи и чувствительности соответствующей виртуальной катушки,

d) оптимизацию отдельных характеристик виртуальных каналов передачи для каждой виртуальной катушки с использованием измеренных чувствительностей виртуальных катушек, чтобы получить желаемое поле RF-передачи с более высокой точностью,

e) преобразование оптимизированных характеристик виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем упомянутое преобразование дает в результате характеристики физических каналов передачи, содержащие веса физических каналов передачи, причем упомянутые веса физических каналов передачи описывают физические комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из физической компоновки катушек,

f) выполнение магнитно-резонансной томографии с использованием характеристик физических каналов передачи.

Варианты осуществления согласно изобретению имеют преимущество в том, что способ может осуществляться в существующих MR-системах, которые выполнены с возможностью параллельной передачи RF-поля без необходимости модифицировать общую структуру системы. Это обеспечивается тем фактом, что уже существующая MR-система может сохранять свою установку, включая возможности B1-отображения и шиммирования, в то время как концепция виртуальных катушек может осуществляться отдельным модулем. Уже существующая MR-система может, таким образом, выполнять уже осуществляемые операции, как, например, B1-отображение и шиммирование, в то время как любые дополнительные возможности, требуемые для усовершенствования этой системы для задействования концепции виртуальных катушек, могут ограничиваться исключительно упомянутым дополнительным отдельным модулем. Соответственно, это может использоваться для повышения устойчивости и скорости B1-отображения, для улучшения RF-мощности и управления SAR и для упрощения рабочего процесса для применений параллельной передачи.

Подробнее в предшествующем уровне техники шиммирование выполнялось посредством преобразования чувствительностей виртуальных катушек в чувствительности физических катушек и с учетом чувствительности физических катушек для процесса шиммирования. В отличие от этого настоящее изобретение выполняет шиммирование только с использованием чувствительностей виртуальных катушек. Для этой цели никакого преобразования чувствительностей виртуальных катушек не требуется. Пусть даже это "только" дает в результате оптимизированные отдельные характеристики виртуальных каналов передачи, в то время как предшествующий уровень техники позволял получение оптимизированных реальных характеристик физических каналов передачи, изобретение обеспечивает то, что способ может осуществляться в уже существующей MR-системе, которая не должна проводить различий между виртуальными и физическими компоновками катушек. Таким образом, хотя в предшествующем уровне техники уже существующая MR-система должны была быть модифицирована для проведения различия между виртуальными катушками и физическими катушками, согласно настоящему изобретению может обеспечиваться отдельный модуль, который позволяет осуществить концепцию виртуальных катушек без необходимости существенным образом модифицировать существующую MR-систему.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, характеристики физических и виртуальных каналов передачи дополнительно или альтернативно содержат зависимые от времени волновые формы RF-импульсов для каждой виртуальной катушки, причем преобразование характеристик виртуальных каналов передачи и оптимизированных характеристик виртуальных каналов передачи учитывает временную зависимость упомянутых волновых форм RF-импульсов.

К примеру, в этом варианте осуществления этапы a)-e) повторяются для различных желаемых RF-полей передачи последовательности MR-томографии в различные моменты времени, причем на этапе f) магнитно-резонансная томография выполняется с использованием характеристик физических каналов передачи, соответствующих различным желаемым RF-полям передачи в различные моменты времени. Соответственно, это позволяет оптимизацию предоставления RF-мощности и управления SAR, специально приспособленных для формирования отдельных импульсных последовательностей: к примеру, в зависимости от предназначения отдельных RF-импульсов импульсной последовательности, используемой для сканирования с целью получения изображений, характеристики физических каналов передачи могут меняться. В одном варианте осуществления "предназначение" RF-импульсов может включать в себя восстановление инверсии, насыщение, местное или общее подавление химических веществ, таких как жир или препарат T2.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения выполняется оптимизация характеристик отдельных виртуальных каналов передачи для каждой виртуальной катушки с использованием измеренных чувствительностей виртуальных катушек, чтобы получить желаемое поле RF-передачи с более высокой пространственной гомогенностью в объекте, изображение которого должно быть получено.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ дополнительно содержит определение кодирующей матрицы каналов передачи, причем упомянутое определение выполняется путем

- математического моделирования желаемого поля RF-передачи с учетом наличия объекта, изображение которого должно быть получено (к примеру, с задействованием атласа объекта, описывающего распределение электромагнитного поля в объекте, изображение которого должно быть получено, или в общем атласа тела человека, изображение которого должно быть получено) и/или

- непосредственных априорных измерений чувствительностей физических передающих катушек и/или

- определения характеристик RF-приема катушек и вычисления чувствительностей физических передающих катушек из характеристик приема.

Это позволяет выполнение MR-томографии более быстрым образом, поскольку виртуальная компоновка катушек может быть выбрана в соответствии с реальными "условиями получения изображения" внутри объема исследования MR-сканера даже при наличии объекта, изображение которого должно быть получено. Как правило, переданное RF-поле в объеме исследования сильно зависит от целевого приложения и части тела объекта, изображение которого должно быть получено. Путем выбора подходящей кодирующей матрицы каналов передачи, как описано выше, реальные физические требования в отношении распределения желаемого поля RF-передачи в целевом объекте (к примеру, теле человека) могут быть удовлетворены, благодаря чему улучшается соответственная процедура шиммирования.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ выполняется контроллером системы магнитно-резонансной томографии, причем контроллер содержит компонент способов, компонент эмуляции виртуальных катушек и компонент привода, причем

- компонент способов управляет выполнением этапов a), c), d) и f), и

- компонент эмуляции виртуальных катушек управляет выполнением этапов b) и e),

причем компонент способов управляет компонентом привода через компонент эмуляции виртуальных катушек для приведения катушек в действие, причем компонент эмуляции виртуальных катушек эмулирует наличие только виртуальной компоновки катушек для компонента способов.

Иными словами, предлагается встроить в MRI-систему эмуляционный слой, который будет служить в качестве интерфейса между программным обеспечением способов и программным обеспечением, относящимся к базовому аппаратному обеспечению. Это обеспечивает возможность отображения из N' виртуальных каналов свободным образом выбранного виртуального массива катушек, видимого программному обеспечению способов, в N физических каналов b физического массива катушек, что дает в результате гибкое осуществление для некоторой заданной системной платформы.

Предпочтительно, чтобы виртуальная компоновка катушек, эмулируемая для компонента способов, содержала некоторое количество виртуальных катушек. К примеру, количество виртуальных катушек может зависеть от

- объекта, в частности, целевой части тела, изображение которой должно быть получено, и/или

- желаемой последовательности получения изображений, используемой для выполнения магнитно-резонансной томографии, и/или

- желаемого типа катушек для использования при выполнении магнитно-резонансной томографии и/или

- аутентификации пользователя контроллера.

На практике для соответствующей кодирующей матрицы предварительно определенные матрицы для различных применений (например, RF-шиммирования, передачи SENSE), различных частей тела (например, туловища, головы, конечностей), аппаратных платформ (количества каналов и топологии передающей катушки) и пользователей (пользователь-исследователь, клинический пользователь) могут сохраняться в системе. В дополнение управление/ограничение использования различных виртуальных массивов катушек может выполняться посредством аппаратных ключей к продукту/исследованию. Кроме того, управление SAR может быть упрощено путем блокирования некоторых компоновок катушек для некоторых применений, т.е. количество виртуальных катушек может зависеть от максимального уровня скорости удельного поглощения, воздействующего на объект.

Дополнительным применением может являться постепенное разблокирование виртуальных катушек. К примеру, пользователь может получить MR-систему, содержащую 8 физических катушек, но с лицензией только на использование не более 5 катушек одновременно. Таким образом, не более 5 виртуальных катушек будет эмулироваться для пользователя. В другом примере в случае системы с 8 каналами передачи, в которой один канал дефектный, все равно может эмулироваться 8 виртуальных каналов посредством подходящей суперпозиции остальных 7 физических каналов.

В другом аспекте изобретение относится к системе магнитно-резонансной томографии, выполненной с возможностью выполнения магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта, причем система содержит физическую компоновку катушек, содержащую набор отдельных передающих катушек, выполненных с возможностью выполнения сканирования, причем катушки выполнены с возможностью передачи поля RF-передачи к объекту для магнитно-резонансного спинового возбуждения объекта, причем каждая катушка ассоциируется с физическим каналом передачи, причем система выполнена с возможностью:

a) выбора желаемого поля RF-передачи, которое должно быть сгенерировано катушками, причем упомянутое поле RF-передачи соответствует виртуальной компоновке из двух или более упомянутых катушек, причем характеристики виртуальных каналов передачи, содержащие веса виртуальных каналов передачи, назначаются полю RF-передачи, причем упомянутые веса виртуальных каналов передачи, описывающие виртуальные комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из виртуальной компоновки катушек, должны быть применены к физическим катушкам для генерирования поля RF-передачи,

b) преобразования характеристик виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем кодирующая матрица каналов передачи описывает преобразование характеристик виртуальных каналов передачи виртуальной компоновки катушек в характеристики физических каналов передачи физической компоновки катушек,

c) измерения чувствительностей отдельных виртуальных катушек из упомянутых двух или более виртуальных катушек с использованием характеристики соответственного отдельного преобразованного виртуального канала передачи для каждой виртуальной катушки, причем поле RF-передачи каждой отдельной виртуальной катушки задается комбинацией характеристики соответствующего виртуального канала передачи и чувствительности соответствующей виртуальной катушки,

d) оптимизации отдельных характеристик виртуальных каналов передачи для каждой виртуальной катушки с использованием измеренных чувствительностей виртуальных катушек, чтобы получить желаемое поле RF-передачи с более высокой точностью,

e) преобразования оптимизированных характеристик виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем упомянутое преобразование дает в результате характеристики физических каналов передачи, содержащие веса физических каналов передачи, причем упомянутые веса физических каналов передачи описывают физические комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из физической компоновки катушек,

f) выполнения магнитно-резонансной томографии с использованием характеристик физических каналов передачи.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения система дополнительно содержит контроллер для управления этапами a)-f), причем контроллер содержит компонент способов, компонент эмуляции виртуальных катушек и компонент привода, причем

- компонент способов выполнен с возможностью управления выполнением этапов a), c), d) и f), и

- компонент эмуляции виртуальных катушек выполнен с возможностью управления выполнением этапов b) и e),

причем компонент способов выполнен с возможностью управления компонентом привода через компонент эмуляции виртуальных катушек для приведения катушек в действие, причем компонент эмуляции виртуальных катушек выполнен с возможностью эмуляции наличия только виртуальной компоновки катушек для компонента способов.

В другом аспекте изобретение относится к компьютерному программному продукту, содержащему компьютерно-исполняемые инструкции для выполнения этапов способа, описанных выше.

В другом аспекте изобретение относится к способу эмуляции виртуальных катушек для использования в магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта, причем сканирование выполняется MR-системой с использованием физической компоновки катушек, содержащей набор отдельных передающих катушек, причем катушки выполнены с возможностью передачи желаемого поля RF-передачи к объекту для магнитно-резонансного спинового возбуждения объекта, причем каждая катушка ассоциируется с физическим каналом передачи, причем поле RF-передачи соответствует виртуальной компоновке из двух или более упомянутых катушек, причем характеристики виртуальных каналов передачи, содержащие веса виртуальных каналов передачи, назначаются полю RF-передачи, причем упомянутые веса виртуальных каналов передачи, описывающие виртуальные комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из виртуальной компоновки катушек, должны быть применены к физическим катушкам для генерирования поля RF-передачи, причем способ содержит:

a) прием характеристик виртуальных каналов передачи от MR-системы,

b) преобразование характеристик виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем кодирующая матрица каналов передачи описывает преобразование характеристик виртуальных каналов передачи виртуальной компоновки катушек в характеристики физических каналов передачи физической компоновки катушек,

c) прием оптимизированных характеристик виртуальных каналов передачи, причем оптимизированные характеристики виртуальных каналов передачи принимаются от MR-системы и получаются в результате

i. измерения, MR-системой, чувствительностей отдельных виртуальных катушек из упомянутых двух или более виртуальных катушек с использованием характеристики соответственного отдельного преобразованного виртуального канала передачи для каждой виртуальной катушки, причем поле RF-передачи каждой отдельной виртуальной катушки задается комбинацией характеристики соответствующего виртуального канала передачи и чувствительности соответствующей виртуальной катушки,

ii. оптимизации, MR-системой, отдельных характеристик виртуальных каналов передачи для каждой виртуальной катушки с использованием измеренных чувствительностей виртуальных катушек, в результате чего получается желаемое поле RF-передачи с более высокой точностью,

d) преобразование оптимизированных характеристик виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем упомянутое преобразование дает в результате характеристики физических каналов передачи, содержащие веса физических каналов передачи, причем упомянутые веса физических каналов передачи описывают физические комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из физической компоновки катушек,

e) обеспечение характеристик физических каналов передачи MR-системе для выполнения магнитно-резонансной томографии с использованием характеристик физических каналов передачи.

В другом аспекте изобретение относится к системе эмуляции виртуальных катушек, выполненной с возможностью использования в магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта, причем сканирование выполняется MR-системой с использованием физической компоновки катушек, содержащей набор отдельных передающих катушек, причем катушки выполнены с возможностью передачи желаемого поля RF-передачи к объекту для магнитно-резонансного спинового возбуждения объекта, причем каждая катушка ассоциируется с физическим каналом передачи, причем поле RF-передачи соответствует виртуальной компоновке из двух или более упомянутых катушек, причем характеристики виртуальных каналов передачи, содержащие веса виртуальных каналов передачи, назначаются полю RF-передачи, причем упомянутые веса виртуальных каналов передачи, описывающие виртуальные комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из виртуальной компоновки катушек, должны быть применены к физическим катушкам для генерирования поля RF-передачи, причем система эмуляции выполнена с возможностью:

f) приема характеристик виртуальных каналов передачи от MR-системы,

g) преобразования характеристик виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем кодирующая матрица каналов передачи описывает преобразование характеристик виртуальных каналов передачи виртуальной компоновки катушек в характеристики физических каналов передачи физической компоновки катушек,

h) приема оптимизированных характеристик виртуальных каналов передачи, причем оптимизированные характеристики виртуальных каналов передачи принимаются от MR-системы и получаются в результате

i. измерения, MR-системой, чувствительностей отдельных виртуальных катушек из упомянутых двух или более виртуальных катушек с использованием характеристики соответственного отдельного преобразованного виртуального канала передачи для каждой виртуальной катушки, причем поле RF-передачи каждой отдельной виртуальной катушки задается комбинацией характеристики соответствующего виртуального канала передачи и чувствительности соответствующей виртуальной катушки,

ii. оптимизации, MR-системой, отдельных характеристик виртуальных каналов передачи для каждой виртуальной катушки с использованием измеренных чувствительностей виртуальных катушек, в результате чего получается желаемое поле RF-передачи с более высокой точностью,

i) преобразования оптимизированных характеристик виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем упомянутое преобразование дает в результате характеристики физических каналов передачи, содержащие веса физических каналов передачи, причем упомянутые веса физических каналов передачи описывают физические комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из физической компоновки катушек,

j) обеспечения характеристик физических каналов передачи MR-системе для выполнения магнитно-резонансной томографии с использованием характеристик физических каналов передачи.

В другом аспекте изобретение относится к компьютерному программному продукту, содержащему компьютерно-исполняемые инструкции для выполнения этапов способа эмуляции виртуальных катушек.

Краткое описание чертежей

Далее более подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, исключительно в качестве примера. Таким образом, следующие чертежи предназначены только для иллюстрационных целей, а не для определения ограничения изобретения. На чертежах:

фиг.1 изображает схематичный вид MR-системы для осуществления компоновки катушек согласно изобретению,

фиг.2 изображает блок-схему способа согласно изобретению,

фиг.3 изображает использование программного эмуляционного слоя,

фиг.4 иллюстрирует моделирования различных конфигураций виртуальных катушек,

фиг.5 изображает различные B1-отображения.

Подробное описание вариантов осуществления

На фиг.1 изображен схематический вид системы 1 MR-томографии.

Система содержит сверхпроводящие или резистивные основные магнитные катушки 2, чтобы существенно однородное, временно постоянное основное магнитное поле B0 создавалось вдоль оси Z объема исследования.

Система управления магнитно-резонансным генерированием прилагает некоторую последовательность RF-импульсов и переключаемые градиенты магнитного поля для инвертирования или возбуждения ядерно-магнитных спинов, вызова магнитного резонанса, изменения фокуса магнитного резонанса, управления магнитным резонансом, пространственного или иного кодирования магнитного резонанса, насыщения спинов и т.п. для выполнения MR-томографии.

В частности, усилитель 3 градиентных импульсов прилагает импульсы тока к выбранным катушкам из всего набора градиентных катушек 4, 5 и 6 вдоль осей X, Y и Z объема исследования. RF-передатчик 7 передает RF-импульсы или импульсные пакеты через приемопередающий переключатель 8 к RF-антенне 9 для передачи RF-импульсов в объем исследования. Стандартная последовательность MR-томографии состоит из пакета RF-импульсных последовательностей короткой продолжительности, которые, совокупно друг с другом и любыми приложенными градиентами магнитного поля, достигают выбранного управления ядерно-магнитным резонансом. RF-импульсы используются для насыщения, возбуждения резонанса, инвертирования намагничивания, изменения фокуса резонанса или управления резонансом и выбора части тела 10, помещаемой в объеме исследования. MR-сигналы также могут захватываться RF-антенной 9.

Для генерирования MR-томограмм ограниченных участков тела или объекта 10 в целом, к примеру, посредством параллельного формирования изображений, набор местных RF-катушек 11, 12 и 13 массива размещается вплотную к участку, выбранному для формирования изображений. Катушки 11, 12 и 13 массива могут использоваться для приема MR-сигналов, вызванных RF-передачами, производимыми RF-антенной. Однако возможно также использование катушек 11, 12 и 13 массива для передачи RF-сигналов к объему исследования.

Хотя выше были представлены только одиночные RF-передатчик 7, приемопередающий переключатель 8 и антенна 9, согласно настоящему изобретению они должны пониматься как компоновка множества RF-передатчиков 7, соответствующих переключателей 8 и соответствующих антенн 9, т.е. физическая компоновка катушек, содержащая набор отдельных передающих катушек и ассоциированных каналов передачи.

Получаемые в результате MR-сигналы захватываются RF-антенной 9 и/или массивом RF-катушек 11, 12 и 13 и демодулируются приемником 14, предпочтительно включающим в себя предварительный усилитель (не показан). Приемник 14 соединяется с RF-катушками 9, 11, 12 и 13 через приемопередающий переключатель 8.

Главный компьютер 15 управляет усилителем 3 градиентных импульсов и передатчиком 7 для генерирования любой из множества последовательностей получения изображений, такой как получение плоской томографической эхограммы (EPI), получение объемной томографической эхограммы, получение томограммы градиентного и спинового эха, получение томограммы быстрого спинового эха и т.п.

Для выбранной последовательности приемник 14 принимает одну или множество строк MR-данных непосредственно после каждого RF-возбуждающего импульса. Система 16 получения данных выполняет аналого-цифровое конвертирование принятых сигналов и конвертирует каждую строку MR-данных в цифровой формат, подходящий для дополнительной обработки. В современных MR-устройствах система 16 получения данных является отдельным компьютером, который специализирован для получения сырых данных изображений.

Наконец, цифровые сырые данные изображений восстанавливаются в визуальное представление посредством восстанавливающего процессора 17, который применяет преобразование Фурье или другие подходящие алгоритмы восстановления. MR-томограмма может представлять собой плоское сечение тела пациента, массив параллельных плоских сечений, трехмерный объем или подобное. Изображение затем сохраняется в памяти изображений, где к нему может быть осуществлен доступ для конвертации сечений или других частей визуального представления в подходящие форматы визуального отображения, к примеру, посредством видеомонитора 18, который обеспечивает считываемое человеком отображение получающейся в результате MR-томограммы.

Фиг.2 изображает блок-схему, сравнивающую вышеописанный способ выполнения MR-томографии (фиг.2a), использующий виртуальную компоновку катушек, с соответствующим подходом существующего уровня техники (фиг.2b). Чтобы понять концепцию глубже, следует учитывать следующие основные моменты.

В применениях параллельной передачи массив катушек используется для генерирования поля B1-передачи. Таким образом, полное эффективное поле B1-передачи представляет суперпозицию полей, генерируемых посредством N отдельных катушек из массива

,

где Sn(r) обозначает действительную пространственную чувствительность передачи n-й передающей катушки, а bn(t) указывает на соответствующую, приводящую в действие форму волны. Усовершенствованные применения параллельной передачи, как, например, передача SENSE (Katscher U. и др., Magn Reson Med. 2003;49(1):144-5; Zhu Y., Magn Reson Med. 2004;51(4):775-84), задействуют независимые формы волны для каждого канала для ускорения RF-импульсов или улучшенной производительности импульсов. Более простое, но в настоящее время клинически более актуальное применение передачи состоит в RF-шиммировании, где стационарные комплексные веса каналов bn задействуются для достижения пространственно однородного B1,

,

где w(t) обозначает общую форму волны RF-импульсов, используемую, например, для выбора сечения. Таким образом, артефакты диэлектрического затенения, типичные для MRI при более высоких напряженностях поля (≥3 T), могут компенсироваться.

Поскольку чувствительности передачи зависят от пациента, B1-отображение должно быть выполнено до применения параллельной передачи для определения чувствительности передачи каждого отдельного катушечного элемента. При задействовании нелинейности уравнений Блоха B1-отображения могут выводиться из двух или более MR-томограмм, полученных для различных ракурсов, эхосигналов или периодов цикла (см. ссылки в работе Nehrke K., Magn Reson Med 2009;61:84-92), что является процедурой, требующей больших временных затрат. Кроме того, как правило, большой динамический диапазон чувствительностей катушек осложняет B1-отображение на основе MR, которое наследственно подвержено неблагоприятному распространению ошибок при малых изменениях ракурсов.

Линейные свойства канала MR-передачи обеспечивают возможность концепции виртуальных массивов катушек. Таким образом, кодирующая матрица каналов E может использоваться для отображения из N' виртуальных каналов передачи в N действительных каналов передачи физического массива катушек:

,

где b обозначает веса каналов передачи, записанные в виде вектора-столбца. Соответственным образом получаемые в результате виртуальные каналы передачи соответствуют чувствительностям виртуальных катушек S':

,

где S обозначает чувствительности катушек физического массива катушек, записанные в виде матрицы (строки: объемные элементы, столбцы: каналы). Для улучшения производительности B1-отображения кодирующая матрица может быть приспособлена для оптимизации динамического диапазона и взаимодополняемости чувствительностей отдельных виртуальных катушек. Для ускорения B1-отображения кодирующая матрица с N'<N может быть выбрана для отбрасывания катушечных колебаний с малым влиянием на результат шиммирования (7). Это, как правило, приводит также к увеличенной эффективности B1 и, следовательно, уменьшает SAR. Кроме того, процедура RF-шиммирования, которая, как правило, основывается на численно затратном выравнивании величин методом наименьших квадратов, становится быстрее и устойчивее в результате уменьшенных степеней свободы. Кодирующая матрица может быть выбрана на основе априорного знания (например, целевого приложения и части тела) и улучшена за счет калибровки с учетом особенностей пациента посредством информации, выявленной, например, при сканировании на осмотре.

На блок-схеме фиг.2a изображен вышеописанный способ выполнения MR-томографии с использованием виртуальной компоновки катушек. Способ начинается на этапе 200 a) с выбора желаемого поля RF-передачи, которое должно быть сгенерировано катушками, причем упомянутое поле RF-передачи соответствует виртуальной компоновке из двух или более упомянутых катушек, причем веса виртуальных каналов передачи b' назначаются полю RF-передачи. Замечено, что хотя фиг.2 учитывает только веса виртуальных каналов передачи, концепция подразумевает также и расширение в общем на характеристики виртуальных каналов передачи, включающие в себя веса виртуальных каналов передачи и зависимые от времени волновые формы RF-импульсов w(t).

На этапе 202 выбирается подходящая кодирующая матрица каналов E, за чем следует этап 204, на котором веса виртуальных каналов передачи b' преобразуются с использованием кодирующей матрицы каналов E, что дает в результате b.

На последующем этапе 206 чувствительности отдельных виртуальных катушек S' двух или более виртуальных катушек измеряются с использованием характеристики соответственного отдельного преобразованного виртуального канала передачи b для каждой виртуальной катушки.

На следующем этапе 208 отдельные веса виртуальных каналов передачи оптимизируются для каждой виртуальной катушки с использованием измеренных чувствительностей виртуальных катушек, чтобы получить желаемое поле RF-передачи с более высокой точностью. Это дает в результате оптимизированные веса виртуальных каналов передачи b'.

Далее на этапе 210 оптимизированные веса виртуальных каналов передачи b' преобразуются с использованием кодирующей матрицы каналов E, причем упомянутое преобразование дает в результате веса физических каналов передачи b.

Наконец, на этапе 212 желаемая магнитно-резонансная томография выполняется с использованием весов физических каналов передачи.

В отличие от этого, в подходе предшествующего уровня техники (фиг.2b) только этапы 200-206 и 212 идентичны этапам подхода согласно изобретению. Существенные отличия существуют в отношении этапов 208 и 210, которые замещаются в предшествующем уровне техники соответственными этапами 214 и 216. После измерения чувствительностей виртуальных катушек S' на этапе 106 на фиг.2b чувствительности виртуальных катушек S' преобразуются с использованием матрицы E, что дает в результате чувствительности физических катушек S. Затем на этапе 216 отдельные веса физических каналов передачи b оптимизируются для каждой виртуальной катушки с использованием измеренных чувствительностей физических катушек S, чтобы получить желаемое поле RF-передачи с более высокой точностью. Это дает в результате оптимизированные веса физических каналов передачи b.

Это имеет следующие последствия для некоторого конкретного осуществления подхода предшествующего уровня техники в заданной MR-системной платформе, которая уже имеет возможность выполнения многоканальной RF-передачи: платформа, как правило, выполняет этапы 200, 206, 216 и 212 с использованием только физической компоновки катушек. Т.е. на этапе 200 выбирается соответственная физическая компоновка катушек.

При обеспечении способности виртуальной компоновки катушек системной платформе системная платформа дополнительно должна распознать на этапе 206, что измеренные чувствительности катушек являются чувствительностями виртуальных катушек, и скомандовать соответственному программному дополнению, обеспечивающему установку виртуальных катушек, выполнить этап 214. Вследствие этого системная платформа должна быть модифицирована соответственным образом в отношении либо аппаратного обеспечения, либо программного обеспечения для выполнения этого этапа.

В отличие от этого, следуя подходу фиг.2a, может обеспечиваться программный (или аппаратный) эмуляционный слой, который позволяет оставить системную платформу без изменений. Вместо выполнения этапа 214 системная платформа выполняет этап 208 без необходимости проводить различие между виртуальными компоновками катушек и физическими компоновками катушек.

Это станет еще яснее с учетом слоевого подхода, рассматриваемого в отношении фиг.3.

Для осуществления концепции виртуальных катушек на клиническом сканере эмуляционный слой 302 встраивается в MRI-систему, чтобы служить в качестве интерфейса между программным обеспечением 300 способов и программным обеспечением, относящимся к базовому аппаратному обеспечению 304, используемому для управления физическим массивом катушек 306. Это обеспечивает возможность отображения из N' виртуальных каналов b' свободным образом выбранного виртуального массива катушек, видимого программному обеспечению способов, в N физических каналов b действительного массива катушек (см. ур. 3), в результате чего получается гибкое осуществление для некоторой заданной системной платформы (фиг.3). Обозначенные ссылочной позицией 308, для соответствующей кодирующей матрицы E, предварительно определенные матрицы для различных применений (например, RF-шиммирования, передачи SENSE), различных частей тела (например, туловища, головы, конечностей), аппаратных платформ (количества каналов и топологии передающей катушки) и пользователей (пользователя-исследователя, клинического пользователя) сохраняются в системе. В дополнение управление/ограничение использования различных виртуальных массивов катушек может выполняться посредством аппаратных ключей к продукту/исследованию. Более того, управление SAR может быть упрощено путем блокирования некоторых катушечных колебаний для некоторых применений.

Фиг.4 изображает моделирования различных катушечных конфигураций: чувствительности B1 в вакууме показаны для 8-канальной TEM-катушки a), которые использовались для эмуляции различных катушечных конфигураций, b) 2-портовая сетка, c) 4-портовая сетка, d) 7-канальная катушка, e) 8-канальная катушка с поворотом 360°/16, f) 8-канальная катушка, приводимая в действие матрицей Батлера). Плоские отображения, показанные в центре (a-e), соответствуют сумме всех виртуальных каналов, демонстрирующих чисто квадратурное возбуждение. Отображения 8-канальной TEM-катушки были смоделированы для выбранного набора геометрических параметров (радиус катушки R=0,3 м, радиус щита RS=0,32 м, радиус поля обзора RFOV=0,2 м).

Подробнее MRI-система 3T (Philips Healthcare, Best, The Netherlands), снабженная восемью каналами передачи (Grässlin I. и др., ISMRM 2006, стр. 129) и 8-элементой приемопередающей TEM-катушкой (Vernickel P. и др., Magn Reson Med. 2007;58:381-9), была задействована. Соответствующие чувствительности катушек показаны на фиг.4a. Программный эмуляционный слой был встроен в систему в качестве интерфейса между программным обеспечением способа и базовым программным обеспечением, относящимся к аппаратному обеспечению. Это обеспечивает возможность отображения N' свободным образом выбранных виртуальных приемопередающих каналов, видимых сканирующему программному обеспечению, в N физических приемопередающих каналов посредством регулируемой кодирующей матрицы E (ср. ур. 3). Следовательно, виртуальные катушки могут выводиться из физических катушек путем линейной суперпозиции. В качестве примера 2-портовая сеточная катушка была эмулирована с использованием кодирующих матриц со структурой:

,

где Γ=(γκλ)N×N представляет диагональную матрицу для выбора и нахождения весов различных собственных колебаний. В случае 2-портовой сетки выбираются только квадратурные и антиквадратурные колебания путем установления γ1177=1 и обнуления остальных элементов Γ. Кроме того, F1 и F2 - матрицы Фурье, преобразующие из N=8 действительных и N'=2 виртуальных каналов передачи, соответственно, в собственные колебания катушки:

F1=(f1kl)N×N, где f1kl=e2πi(k-1)(l-1)/N, и F2=(f2kl)N×N', где f2kl=e2πi(k-1)(l-1)S/N (6)

где S - коэффициент геометрического смещения, выражаемого как S·45°, между последовательными виртуальными катушечными элементами. Геометрическое смещение определяется симметрией колебаний и равно S=2 для 2-портовой сеточной катушки. В результате получается следующая кодирующая матрица:

.

Полученные в результате два линейно поляризованных катушечных колебания (фиг.4b) были задействованы для B1-отображения и RF-шиммирования фантомных моделей тела (водных дисков с диаметром 400 мм в коронарном направлении, слева на фиг.5) и добровольцев (брюшного отдела, справа на фиг.5).

Подробнее на фиг.5 показано RF-шиммирование для эмулируемой 2-портовой сетки. B1-отображения, измеренные на фантомных моделях (слева) и живом организме (справа), показаны для квадратурных шиммовых установок (сверху) и адаптированных шиммовых установок (снизу). Адаптированные шиммовые установки были получены из B1-отображений, измеренных для двух линейно поляризованных колебаний (в центре), эмулируемых для задействованной 8-канальной TEM-катушки. Следует обратить внимание на сильное улучшение гомогенности в случае адаптированных RF-шиммовых установок.

Методика AFI (получение изображений на основе действительных ракурсных углов) (Yarnykh VL., Magn Reson Med 2007;57:192-200) использовалась для B1-отображения виртуальных катушечных колебаний (FOV 450×270×75 мм3, матрица 64×38×5, угол=60°, TR1=20 мс, TR2=100 мс, TE=2,3 мс, поперечное направление сканирования, улучшенная схема модуляции добротности (Nehrke K., Magn Reson Med 2009;61:84-92), что дает в результате время сканирования 18 секунд на трехмерное B1-отображение). Для RF-шиммирования выравнивание методом наименьших квадратов для отображений выполнялось с использованием специализированного Java-осуществления способа обмена локальными переменными (Setsompop K. и др., MRM 2008;59:908-15).

Для оценки адаптированных шиммовых установок шиммированные B1-отображения были получены и сравнены с отображениями, полученными с квадратурными установками по умолчанию. При использовании квадратурных шиммовых установок по умолчанию системы B1-отображения проявляют сильную негомогенность RF-поля, в результате чего появляются затененные участки в отображениях живого организма и угасания сигналов в отображениях фантомных моделей (фиг.5). При использовании адаптированных RF-шиммовых установок гомогенность сильно улучшается для отображений как фантомных моделей, так и живых организмов. Следует заметить, что адаптированные шиммовые установки основываются только на двух B1-отображениях, измеренных для двух линейно поляризованных колебаний эмулируемой катушки, в отличие от восьми физических катушечных элементов, представленных в системе.

Эмуляция 2-портовой сетки может иметь преимущества для применений, где ожидается малое влияние подавляемых собственных колебаний катушки на результат RF-шиммирования, например, RF-шиммирование брюшной полости в 3T. Таким образом, B1-отображение может ускоряться, а RF-мощность/SAR может уменьшаться.

В близкой аналогии к варианту осуществления, рассмотренному в отношении фиг.4b, 4-портовая сеточная катушка была эмулирована (фиг.4c) путем выбора четырех собственных колебаний катушки:

11226677=1). Количество виртуальных катушечных элементов тогда будет N'=4, а смещение - S=2 (фиг.4c).

В результате получается следующая кодирующая матрица:

.

Эмуляция 4-портовой сетки может иметь преимущества для применений, где ожидается малое влияние подавляемых собственных колебаний катушки на результат RF-шиммирования. Таким образом, B1-отображение может ускоряться, а RF-мощность/SAR может уменьшаться.

Подобно варианту осуществления, рассмотренному в отношении фиг.4b, 7-канальная катушка была эмулирована (фиг.4d) путем выбора семи собственных колебаний из 8-канальной TEM-катушки: (γ11223344556677=1). Количество виртуальных катушечных элементов тогда будет N'=7, а смещение - S=8/7. В этой частной конфигурации было опущено общее колебание (γ77), которое оказывает лишь малое воздействие на результат RF-шиммирования, но существенно увеличивает RF-мощность и SAR.

Вращающаяся 8-канальная катушка (угол поворота α) была эмулирована путем применения линейной фазовой характеристики к собственным колебаниям катушки (γkk=exp(2πi(k-1)φ)). Это может использоваться для выравнивания оси симметрии массива катушек с осью симметрии тела (например, слева-направо или спереди-назад) для достижения простых свойств симметрии между приемными и передающими шиммами.

Путем замены F1 и Γ в ур. 5 единичными матрицами достигается преобразование из расположенных контуром физических катушечных элементов в собственные колебания катушки (фиг.4a,f), что является программным эквивалентом так называемой матрицы Батлера (Alagappan V., MRM 2007;57:1148-58). Это может быть еще больше обобщено до использования произвольных, но подходящих матриц преобразования E.

Формально также возможно использование большего количества виртуальных каналов передачи, чем доступно физических каналов передачи (N'>N), путем интерполяции между катушечными колебаниями. К примеру, 8-канальная катушка может эмулироваться на 2-портовой сетке всего лишь благодаря транспонированию кодирующей матрицы из ур. 7. Это может использоваться для улучшения стабильности B1-отображения, что представляет умный способ нахождения среднего с NSA=4. В дополнение рабочий процесс для 8-канальной передачи может быть испытан на физической 2-канальной системе.

Предложенный подход может использоваться для переключения массива катушек в антиквадратурный режим. Это может быть полезно, например, для наблюдения за устройством с использованием индуктивно связанных RF-приемных катушек (Celik H. и др., Magn Reson Med. 2007;58:1224-31).

Предложенный подход может использоваться для других топологий катушек (например, прямоугольных передающих массивов) с использованием подходящих кодирующих матриц. К примеру, разложение по колебаниям на основе Фурье (ср. ур. 5) может быть обобщено до сингулярного разложения (SVD), чтобы получить "собственные колебания" катушки в общем случае.

Предложенный подход может также применяться для приемных массивов катушек, например, для улучшенного параллельного формирования изображений (например, для сокращения объема данных).

1. Способ выполнения магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта (10), в котором сканирование выполняют с использованием физической компоновки (9; 11; 12; 13) катушек, содержащей набор отдельных передающих катушек, причем катушки выполнены с возможностью передачи поля RF-передачи к объекту (10) для магнитно-резонансного спинового возбуждения объекта (10), причем каждая катушка ассоциирована с физическим каналом передачи, причем способ содержит этапы, на которых:
a) выбирают желаемое поле RF-передачи, которое должно быть сгенерировано катушками, причем упомянутое поле RF-передачи соответствует виртуальной компоновке из двух или более упомянутых катушек, причем характеристики виртуальных каналов передачи, содержащие веса виртуальных каналов передачи, назначают полю RF-передачи, причем упомянутые веса виртуальных каналов передачи, описывающие виртуальные комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки виртуальной компоновки катушек, должны быть применены к физическим катушкам (9; 11; 12; 13) для генерирования поля RF-передачи,
b) преобразуют характеристики виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем кодирующая матрица каналов передачи описывает преобразование характеристик виртуальных каналов передачи виртуальной компоновки катушек в характеристики физических каналов передачи физической компоновки (9; 11; 12; 13) катушек,
c) измеряют чувствительности отдельных виртуальных катушек из упомянутых двух или более виртуальных катушек с использованием характеристики соответственного отдельного преобразованного виртуального канала передачи для каждой виртуальной катушки, причем поле RF-передачи каждой отдельной виртуальной катушки задают комбинацией характеристики соответствующего виртуального канала передачи и чувствительности соответствующей виртуальной катушки,
d) оптимизируют отдельные характеристики виртуальных каналов передачи для каждой виртуальной катушки с использованием измеренных чувствительностей виртуальных катушек, чтобы получить желаемое поле RF-передачи с более высокой точностью,
e) преобразуют оптимизированные характеристики виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем упомянутое преобразование дает в результате характеристики физических каналов передачи, содержащие веса физических каналов передачи, причем упомянутые веса физических каналов передачи описывают физические комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из физической компоновки (9; 11; 12; 13) катушек,
f) выполняют магнитно-резонансную томографию с использованием упомянутых характеристик физических каналов передачи.

2. Способ по п. 1, в котором характеристики физических и виртуальных каналов передачи дополнительно или альтернативно содержат зависимые от времени волновые формы RF-импульсов для каждой виртуальной катушки, причем преобразование характеристик виртуальных каналов передачи и оптимизированных характеристик виртуальных каналов передачи учитывает эту временную зависимость упомянутых волновых форм RF-импульсов.

3. Способ по п. 2, в котором этапы а)-е) повторяют для различных желаемых RF-полей передачи последовательности MR-томографии в различные моменты времени, причем на этапе f) магнитно-резонансную томографию выполняют с использованием упомянутых характеристик физических каналов передачи, соответствующих различным желаемым RF-полям передачи в различные моменты времени.

4. Способ по п. 1, содержащий этап, в котором оптимизируют характеристики отдельных виртуальных каналов передачи для каждой виртуальной катушки с использованием измеренных чувствительностей виртуальных катушек, чтобы получить желаемое поле RF-передачи с более высокой пространственной гомогенностью в объекте (10), изображение которого должно быть получено.

5. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором определяют кодирующую матрицу канала передачи, причем упомянутое определение выполняют путем
- математического моделирования желаемого поля RF-передачи с учетом наличия объекта (10), изображение которого должно быть получено, и/или
- непосредственных априорных измерений чувствительностей физических передающих катушек, и/или
- определения характеристик RF-приема катушек и вычисления чувствительностей физических передающих катушек из характеристик приема.

6. Способ по п. 1, при этом способ выполняют контроллером системы магнитно-резонансной томографии, причем контроллер содержит компонент (300) способов, компонент (302) эмуляции виртуальных катушек и компонент (304) привода, причем
- компонент (300) способов управляет выполнением этапов а), с), d) и f), и
- компонент (302) эмуляции виртуальных катушек управляет выполнением этапов b) и е),
причем компонент (300) способов управляет компонентом (304) привода через компонент (302) эмуляции виртуальных катушек для приведения катушек в действие, причем компонент (302) эмуляции виртуальных катушек эмулирует наличие только виртуальной компоновки катушек для компонента (300) способов.

7. Способ по п. 6, в котором виртуальная компоновка катушек, эмулируемая для компонента способов, содержит определенное количество виртуальных катушек.

8. Способ по п. 7, в котором количество виртуальных катушек зависит от
- объекта (10), в частности, целевой части тела, изображение которой должно быть получено, и/или
- желаемой последовательности получения изображений, используемой для выполнения магнитно-резонансной томографии, и/или
- желаемого типа катушек для использования для выполнения магнитно-резонансной томографии, и/или
- аутентификации пользователя контроллера.

9. Способ по п. 7, в котором количество виртуальных катушек зависит от максимального уровня скорости удельного поглощения, воздействующего на объект (10).

10. Система (1) магнитно-резонансной томографии, выполненная с возможностью выполнения магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта (10), причем система содержит физическую компоновку (9; 11; 12; 13) катушек, содержащую набор отдельных передающих катушек, выполненных с возможностью выполнения сканирования, причем катушки выполнены с возможностью передачи поля RF-передачи к объекту (10) для магнитно-резонансного спинового возбуждения объекта (10), причем каждая катушка ассоциирована с физическим каналом передачи, причем система выполнена с возможностью:
a) выбора желаемого поля RF-передачи, которое должно быть сгенерировано катушками, причем упомянутое поле RF-передачи соответствует виртуальной компоновке из двух или более упомянутых катушек, причем характеристики виртуальных каналов передачи, содержащие веса виртуальных каналов передачи, назначаются полю RF-передачи, причем упомянутые веса виртуальных каналов передачи, описывающие виртуальные комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из виртуальной компоновки катушек, должны быть применены к физическим катушкам (9; 11; 12; 13) для генерирования поля RF-передачи,
b) преобразования характеристик виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем кодирующая матрица каналов передачи описывает преобразование характеристик виртуальных каналов передачи виртуальной компоновки катушек в характеристики физических каналов передачи физической компоновки (9; 11; 12; 13) катушек,
c) измерения чувствительностей отдельных виртуальных катушек из упомянутых двух или более виртуальных катушек с использованием характеристики соответственного отдельного преобразованного виртуального канала передачи для каждой виртуальной катушки, причем поле RF-передачи каждой отдельной виртуальной катушки задается комбинацией характеристики соответствующего виртуального канала передачи и чувствительности соответствующей виртуальной катушки,
d) оптимизации отдельных характеристик виртуальных каналов передачи для каждой виртуальной катушки с использованием измеренных чувствительностей виртуальных катушек, чтобы получить желаемое поле RF-передачи с более высокой точностью,
e) преобразования оптимизированных характеристик виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем упомянутое преобразование дает в результате характеристики физических каналов передачи, содержащие веса физических каналов передачи, причем упомянутые веса физических каналов передачи описывают физические комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из физической компоновки (9; 11; 12; 13) катушек,
f) выполнения магнитно-резонансной томографии с использованием упомянутых характеристик физических каналов передачи.

11. Система (1) по п. 10, дополнительно содержащая контроллер для управления этапами a)-f), причем контроллер содержит компонент (300) способов, компонент (302) эмуляции виртуальных катушек и компонент (304) привода, причем
- компонент (300) способов выполнен с возможностью управления этапами а), с), d) и f), и
- компонент (302) эмуляции виртуальных катушек выполнен с возможностью управления выполнением этапов b) и е),
причем компонент (300) способов выполнен с возможностью управления компонентом (304) привода через компонент (302) эмуляции виртуальных катушек для приведения катушек в действие, причем компонент (302) эмуляции виртуальных катушек выполнен с возможностью эмуляции наличия только виртуальной компоновки катушек для компонента (300) способов.

12. Способ эмуляции виртуальных катушек для использования в магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта (10), причем сканирование выполняют MR-системой (1) с использованием физической компоновки (9; 11; 12; 13) катушек, содержащей набор отдельных передающих катушек, причем катушки выполнены с возможностью передачи желаемого поля RF-передачи к объекту (10) для магнитно-резонансного спинового возбуждения объекта (10), причем каждая катушка ассоциирована с физическим каналом передачи, причем поле RF-передачи соответствует виртуальной компоновке из двух или более упомянутых катушек, причем характеристики виртуальных каналов передачи, содержащие веса виртуальных каналов передачи, назначают полю RF-передачи, причем упомянутые веса виртуальных каналов передачи, описывающие виртуальные комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из виртуальной компоновки катушек, должны быть применены к физическим катушкам (9; 11; 12; 13) для генерирования поля RF-передачи, причем способ содержит этапы, на которых:
a) принимают характеристики виртуальных каналов передачи от MR-системы,
b) преобразуют характеристики виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем кодирующая матрица каналов передачи описывает преобразование характеристик виртуальных каналов передачи виртуальной компоновки катушек в характеристики физических каналов передачи физической компоновки (9; 11; 12; 13) катушек,
c) принимают оптимизированные характеристики виртуальных каналов передачи, причем оптимизированные характеристики виртуальных каналов передачи принимают от MR-системы и получают в результате
i. измерения, MR-системой, чувствительностей отдельных виртуальных катушек из упомянутых двух или более виртуальных катушек с использованием характеристики соответственного отдельного преобразованного виртуального канала передачи для каждой виртуальной катушки, причем поле RF-передачи каждой отдельной виртуальной катушки задают комбинацией характеристики соответствующего виртуального канала передачи и чувствительности соответствующей виртуальной катушки,
ii. оптимизации, MR-системой, отдельных характеристик виртуальных каналов передачи для каждой виртуальной катушки с использованием измеренных чувствительностей виртуальных катушек, что дает в результате желаемое поле RF-передачи с более высокой точностью,
d) преобразуют оптимизированные характеристики виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем упомянутое преобразование дает в результате характеристики физических каналов передачи, содержащие веса физических каналов передачи, причем упомянутые веса физических каналов передачи описывают физические комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из физической компоновки (9; 11; 12; 13) катушек,
e) обеспечивают характеристики физических каналов передачи MR-системе для выполнения магнитно-резонансной томографии с использованием упомянутых характеристик физических каналов передачи.

13. Система (302) эмуляции виртуальных катушек, выполненная с возможностью использования в магнитно-резонансной томографии для получения магнитно-резонансной томограммы объекта (10), причем сканирование выполняется MR-системой (1) с использованием физической компоновки (9; 11; 12; 13) катушек, содержащей набор отдельных передающих катушек, причем катушки выполнены с возможностью передачи желаемого поля RF-передачи к объекту (10) для магнитно-резонансного спинового возбуждения объекта (10), причем каждая катушка ассоциирована с физическим каналом передачи, причем поле RF-передачи соответствует виртуальной компоновке из двух или более упомянутых катушек, причем характеристики виртуальных каналов передачи, содержащие веса виртуальных каналов передачи, назначаются полю RF-передачи, причем упомянутые веса виртуальных каналов передачи, описывающие виртуальные комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из виртуальной компоновки катушек, должны быть применены к физическим катушкам (9; 11; 12; 13) для генерирования поля RF-передачи, причем система эмуляции выполнена с возможностью:
a) приема характеристик виртуальных каналов передачи от MR-системы,
b) преобразования характеристик виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем кодирующая матрица каналов передачи описывает преобразование характеристик виртуальных каналов передачи виртуальной компоновки катушек в характеристики физических каналов передачи физической компоновки (9; 11; 12; 13) катушек,
c) приема оптимизированных характеристик виртуальных каналов передачи, причем оптимизированные характеристики виртуальных каналов передачи принимаются от MR-системы и получаются в результате
i. измерения, MR-системой, чувствительностей отдельных виртуальных катушек из упомянутых двух или более виртуальных катушек с использованием характеристики соответственного отдельного преобразованного виртуального канала передачи для каждой виртуальной катушки, причем поле RF-передачи каждой отдельной виртуальной катушки задается комбинацией характеристики соответствующего виртуального канала передачи и чувствительности соответствующей виртуальной катушки,
ii. оптимизации, MR-системой, отдельных характеристик виртуальных каналов передачи для каждой виртуальной катушки с использованием измеренных чувствительностей виртуальных катушек, что дает в результате желаемое поле RF-передачи с более высокой точностью,
d) преобразования оптимизированных характеристик виртуальных каналов передачи с использованием кодирующей матрицы каналов, причем упомянутое преобразование дает в результате характеристики физических каналов передачи, содержащие веса физических каналов передачи, причем упомянутые веса физических каналов передачи описывают физические комплексные амплитуды RF-поля в отношении каждой отдельной катушки из физической компоновки (9; 11; 12; 13) катушек,
e) обеспечения характеристик физических каналов передачи MR-системе для выполнения магнитно-резонансной томографии с использованием упомянутых характеристик физических каналов передачи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области магниторезонансной (MR) визуализации. Сущность изобретения заключается в том, что структура RF катушек представляет собой резонатор типа «птичьей клетки», содержащий множество звеньев, расположенных параллельно продольной оси тела пациента, причем резонатор типа «птичьей клетки» содержит два или более порта RF-привода, соединенных с различными звеньями, причем RF сигналы подают через два или более порта RF-привода к двум или более звеньям, размещенным асимметричным образом относительно горизонтальной и/или вертикальной оси сечения участка тела.

Использование: для МР визуализации по меньшей мере части тела пациента. Сущность изобретения заключается в том, что воздействуют на часть тела последовательностью визуализации, содержащей по меньшей мере один РЧ импульс, причем РЧ импульс передают в направлении части тела через узел РЧ-катушки, в который РЧ сигналы передают посредством двух или более усилителей РЧ мощности, причем усилители РЧ мощности приводят в действие поочередно во время последовательности визуализации в форме временного мультиплексирования, причем последовательность визуализации требует коэффициента РЧ заполнения и/или длительности РЧ импульса, превосходящих спецификацию по меньшей мере одного из усилителей РЧ мощности; получают МР сигналы от части тела и восстанавливают МР-изображение из полученных МР сигналов.

Использование: для магнитно-резонансной параллельной визуализации. Сущность изобретения заключается в том, что получают набор данных магнитно-резонансной частично параллельной визуализации (MR-PPI) с неполной выборкой с применением множества радиочастотных приемных катушек; и реконструируют набор данных MR-PPI с неполной выборкой для создания реконструированного магнитно-резонансного (MP) изображения, причем реконструирование включает в себя этапы, на которых: (i) применяют оператор обобщенного частично параллельного сбора данных с автокалибровкой (GRAPPA) или прямой свертки, чтобы восполнить по меньшей мере некоторые недостающие данные набора данных MR-PPI с неполной выборкой таким образом, чтобы сформировать увеличенный набор данных, содержащий набор данных MR-PPI с неполной выборкой и недостающие данные, восполненные посредством операции (i), и (ii) применяют алгоритм, отличный от оператора GRAPPA и отличный от прямой свертки, чтобы реконструировать увеличенный набор данных, или чтобы реконструировать набор данных MR-PPI с неполной выборкой с применением увеличенного набора данных в качестве набора инициализационных данных для итеративного алгоритма реконструкции.

Группа изобретений относится к медицине. При осуществлении способа подвергают импульсными последовательностями часть тела пациента, помещенного в исследуемый объем МР-устройства.

Изобретение относится к способу выбора набора катушечных элементов из множества физических катушечных элементов, содержащихся в комплекте катушек, для выполнения магнитно-резонансного сканирования интересуемой области для визуализации.
Наверх