Эмуляция виртуальных катушек в мрт с параллельной передачей

Эмуляция виртуальных катушек в мрт с параллельной передачей

Реферат

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