CN103443644B - 使用准连续rf辐照的磁共振 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及对被置于MR设备的检查体积中的患者的身体（110）的至少一部分进行MR成像的方法，所述方法包括以下步骤：-使所述身体（110）的所述部分经历包括至少一个RF脉冲的成像序列，所述RF脉冲经由RF线圈装置（109）向所述身体（110）的所述部分发送，RF信号由两个或更多RF功率放大器供应到所述RF线圈装置，所述RF功率放大器在所述成像序列期间以时分复用的方式交替地被激活，其中，所述成像序列要求RF占空比和/或RF脉冲持续时间超过所述RF功率放大器中的至少一个的具体要求；-从所述身体（110）的所述部分采集MR信号；并且-从所采集的MR信号重建MR图像。此外，本发明涉及包含以时分复用的方式对RF功率放大器的交替使用的MR波谱分析的方法。
Description
技术领域
本发明涉及磁共振（MR）成像领域。本发明涉及MR成像的方法和MR波谱分析的方法。本发明还涉及MR设备和用于MR设备的计算机程序。
背景技术
利用磁场与核自旋之间的相互作用以便形成二维或三维图像的图像形成MR方法现今已得到广泛使用，尤其是在医学诊断领域中，因为针对软组织的成像，它们在许多方面都优于其他成像方法，它们不需要离子化辐射并且通常是无创的。
根据一般的MR方法，待检查的患者身体被布置在强均匀磁场中，磁场的方向同时限定测量所基于的坐标系的轴（一般为z轴）。依赖于由限定频率（所谓的拉莫尔频率，或MR频率）的电磁交变场（RF场）的应用能够激励（自旋共振）的磁场强度，磁场针对个体核自旋产生不同能级。从宏观视角看，个体核自旋的分布产生整体磁化，整体磁化能够通过合适频率的电磁脉冲（RF脉冲）的应用被偏离出平衡态，同时RF脉冲的磁场垂直于z轴延伸，从而磁化进行关于z轴的进动。磁化的这种运动描述了锥形表面，其孔径角被称作翻转角。翻转角的大小依赖于所施加的电磁脉冲的强度和持续时间。在所谓的90°脉冲的情况中，自旋被从z轴偏转到横向平面（翻转角90°）。经由MR设备的RF线圈装置将RF脉冲向患者的身体辐射。RF线圈装置通常围绕患者的身体所处的检查体积。
在RF脉冲终止之后，磁化弛豫回原始平衡态，在其中，z方向中的磁化利用第一时间常数T1（自旋晶格或纵向弛豫时间）被再次建立，并且在垂直于z方向的方向中的磁化利用第二时间常数T2（自旋-自旋或横向弛豫时间）弛豫。能够借助于接收RF线圈检测磁化的变化，接收RF线圈以这样的方式在MR设备的检查体积内布置和取向，即在垂直于z轴的方向中测量磁化的变化。在例如90°脉冲的应用之后，横向磁化的衰变伴随有（由局部磁场非均匀性诱导的）核自旋从具有相同相位的有序态到其中所有相位角均匀分布的状态的转变（失相）。能够借助于再聚焦脉冲（例如180°脉冲）补偿失相。这在接收线圈中产生回波信号（自旋回波）。
为了实现在身体中的空间分辨，将沿三个主轴延伸的线性磁场梯度叠加在均匀磁场上，从而导致自旋共振频率的线性空间依赖性。在接收线圈中拾取的信号则包含能够与身体中的不同位置相关联的不同频率分量。经由接收线圈获得的信号数据对应于空间频域并且被称作k-空间数据。k-空间数据通常包括利用不同相位编码采集的多条线。通过收集许多样品将每条线数字化。借助于傅立叶变换将k-空间数据的集合转换为MR图像。
在一些医学应用中，MR信号强度与标准MR协议的差异，即不同组织之间的对比可能不足以获得令人满意的临床信息。在这种情况中，应用对比增强技术，其例如依赖于先进的MR序列或依赖于诸如顺磁剂（Gd-DTPA/DOTA）的MR造影剂，或两者的组合。在使用或不使用造影剂的许多重要MR应用中，先进的对比增强MR序列是有利的，其采用长RF脉冲或准连续波RF发送，以用于例如饱和转移、异核或同核极化转移、质子去耦或自旋锁定。
针对对比增强和MR检测灵敏度（在量级上的）增加的尤其有前景的方式是基于“化学交换饱和转移”（CEST）的已知方法，如由Balaban等人最初描述的（参见，例如US6972769B1）。利用这种CEST技术，通过在具有以略不同于主要水共振的频率共振的快速弛豫质子池的造影剂存在时改变水质子信号的强度，获得图像对比。这是通过选择性地使以不同于水质子共振的频率共振的可交换质子池的磁共振饱和而实现的。可交换质子能够由外源CEST造影剂（例如DIACEST、PARACEST或LIPOCEST剂）提供，但也能够在生物组织中（例如，未被涵盖在原始Balaban方法中的蛋白质中的内源酰胺质子和葡萄糖中的多肽或质子）发现。与可交换质子的MR频率匹配的频率选择性饱和RF脉冲被用于此目的。可交换质子的MR信号的饱和随后通过与水质子的（化学或物理）交换，被转移到所检查的患者身体内的附近水质子的MR信号，由此降低了水质子MR信号。可交换质子的MR频率的选择性饱和因此产生了在质子密度加权MR图像中的负对比。内源可交换质子的酰胺质子转移（APT）MR成像允许在分子水平上对病理过程的高灵敏度且特异性的检测，例如检测在恶性肿瘤组织中增加的蛋白质浓度。APT信号还灵敏地报告局部改变的pH水平（因为交换速率依赖于pH的），这能够用于例如表征缺血性脑卒中。CEST造影剂具有优于基于T1和T2的MR造影剂的若干重要优点。CEST造影剂通过使用带有能够在多频CESTMR检查中被分别处理的可交换质子的单一化合物或化合物的混合物而允许多工。这对于分子成像来说是尤其感兴趣的，在分子成像中，多个生物标志物可以与若干唯一的CEST频率相关联。此外，在APT/CESTMR成像中的MR对比能够借助于选择性饱和RF脉冲而随意打开或关闭。可调整的对比增强在许多应用中高度有利，例如当造影剂在所检查的身体的患病组织中的选择性摄取是缓慢的。
所有已知的APT/CESTMR成像技术的问题在于，在对图像数据的实际采集之前的选择性饱和占用了相当长的时间。可交换质子的饱和的建立是相对慢的过程（特性时间尺度为大约一秒）。因此，针对APT/CEST测量的期望饱和期通常为2-5秒。之后，紧接着饱和期，通常应用（切片选择性）激励RF脉冲以生成重力水（bulkwater）MR信号，并将一个或多个MR信号记录为例如梯度回波或自旋回波。对用于成像的个体MR信号的采集通常仅占用几毫秒到几百毫秒，其中，将完整k-空间采集为这些短信号采集的集合。
由于APT/CEST技术是基于可交换质子池的窄带非共振RF饱和，因此在实际MR信号采集之前的几秒期间要求显著的平均RF功率，理想地为连续波RF辐照或具有高占空比的RF脉冲链。当被实施在目前临床使用中的MR成像系统上时，APT/CEST检测灵敏度因通常用于那些系统中的标准RF功率放大器的硬件约束，而不利地为不理想的。这种标准RF功率放大器被设计为传送用于成像应用的高功率短RF脉冲，其中，RF脉冲的最大长度以及RF占空比因在RF功率放大器的电子器件内的热耗散而受限。MR成像设备的典型固态RF功率放大器允许至多250ms的具有50%的RF占空比的RF脉冲持续时间。这不适于有效的APT/CESTMR成像，APT/CESTMR成像实际上要求具有在2-5秒时间间隔上的70%至100%的RF占空比的连续波RF辐照或脉冲链，以获得质子磁化的充分饱和，尽管是以比用于MR图像采集的短RF脉冲所要求的更低的RF功率。由于所提到的硬件约束，目前饱和序列被应用于具有至多仅800ms的短RF饱和脉冲的临床MR成像系统上。与利用最佳饱和能够获得的CEST信号相比，这不利地导致大幅度降低的APT/CEST信号。
常规应用于APT/CESTMR成像的饱和序列的另外的缺点在于，由于饱和RF脉冲的空间不均匀的饱和作用，量化CEST作用的能力可能受损。原因可能是在饱和期间RF磁场（B1）的空间分布的不完美均匀性。这在3特斯拉或更大的高静态磁场强度时尤其成问题。B1场的不均匀性导致CEST信号强度的非线性变形。在这种状态下，难以实现针对各种应用所期望的对CEST作用的量化分析。
最后，必须提到，APT/CESTMR成像尤其受针对在所检查患者的组织中的热沉积（SAR）的安全规程的约束，因为饱和期间长的且功率大的RF辐照导致相当大的SAR贡献。
日本专利申请JP2003000567公开了一种具有多个高频放大器的磁共振成像系统，所述高频放大器在被连续切换的同时运行。ISMRM摘要ISMRM-2001（第1088页）陈述了涉及磁化转移作用的磁共振成像方法。同时，文件D2认识到了这样的问题，即RF发送器的最大占空比对（在人类中）研究磁化转移作用带来限制。文件D2讲授了经由接收开关将标准15kW脉冲放大器或（额外的）商用CW放大器采用到线圈。
发明内容
从前文容易地认识到，需要改进的MR技术。因此，本发明的目的是提供一种MR方法和MR设备，其能够针对长（即，准连续波）RF发送缓解上文描述的约束，并且能够生成具有RFB1场的改进均匀性的长RF脉冲，同时维持或最小化SAR贡献。
根据本发明，公开了一种对身体的至少一部分进行MR成像的方法。所述方法包括以下步骤：
-使所述身体的所述部分经历包括至少一个RF脉冲的成像序列，所述RF脉冲经由RF线圈装置向所述身体的所述部分发送，RF信号由两个或更多RF功率放大器供应到所述RF线圈装置，所述RF功率放大器在所述成像序列期间以时分复用的方式交替地被激活，其中，所述成像序列要求RF占空比和/或RF脉冲持续时间超过所述RF功率放大器中的至少一个的具体要求；
-从所述身体的所述部分采集MR信号；并且
-从所采集的MR信号重建MR图像。
此外，公开了对象的MR波谱分析的方法，所述方法包括以下步骤：
-使所述对象经历包括至少一个RF脉冲的波谱序列，所述RF脉冲经由RF线圈装置向所述对象发送，RF信号由两个或更多RF功率放大器供应到所述RF线圈装置，所述RF功率放大器在所述波谱序列期间以时分复用的方式交替地被激活，其中，所述波谱序列要求RF占空比和/或RF脉冲持续时间超过所述RF功率放大器中的至少一个的具体要求；
-从所述对象采集MR信号；并且
-从所采集的MR信号推导MR波谱。
本发明的基本思想是以时分复用的方式应用多个独立的RF放大器，以在整个RF脉冲持续时间或甚至整个完整序列上，以（除了例如根据APT/CEST技术，针对窄带非共振RF饱和的小的频移以外的）基本同一个频率，生成准连续波RF发送。两个或更多RF功率放大器用于驱动RF线圈装置。在不同RF功率放大器上的RF信号的交替发送用于创建要求RF占空比和/或脉冲持续时间超过单个RF功率放大器的具体要求的长RF脉冲，即具有例如大于250ms的持续时间和/或要求大于50%的RF占空比的RF脉冲。实际上，RF脉冲的持续时间能够大幅度长于个体RF功率放大器的最大允许脉冲长度，并且在长RF脉冲之后不必将等待时间引入到（成像或波谱分析）序列中，以便保持在RF占空比限制以内。能够生成具有例如一秒或甚至两秒或更多秒的任意长度的准连续波饱和RF场，同时每个个体RF功率放大器保持在其占空比限制以内。通过确保在小于最大允许激活期的时间间隔期间激活每个RF功率放大器，每个个体RF功率放大器在短RF脉冲方案内被操作。这能够例如通过将RF脉冲细分成RF脉冲段的集合得以实现，其中，每个RF脉冲段的集合是由不同的RF功率放大器或不同的RF功率放大器的集合生成的。在这种情况中，级联RF脉冲段构成一个长RF脉冲。
本发明的方法能够有利地用于产生不同类型的长RF脉冲或准连续波RF脉冲。本发明所述的方法的长RF脉冲可以例如为用于使核磁化饱和的饱和RF脉冲，或者用于例如测量在所谓的旋转坐标系（T1ρ）中的纵向弛豫时间的自旋锁定RF脉冲，或者用于针对核核欧沃豪斯增强（NOE）MR波谱分析和成像在不同的核自旋之间转移磁化的同核或异核极化转移RF脉冲，或者在多核MR波谱分析和成像中的质子去耦RF脉冲。具体而言，本发明所述的方法的至少一个长RF脉冲能够是用于使属于内源分子或属于CEST造影剂的可交换池的质子的核磁化饱和的频率选择性饱和RF脉冲。
一般期望针对整个所检查对象上的磁共振的激励或饱和，生成的B1场具有良好的空间均匀性。然而，由于MR频率随着主磁场强度的增加而增加，这因对象内的传导损失和波长效应而变得更为困难。具有多通道平行RF发送的MR成像已被接受为操作RF线圈以获取B1场的增强均匀性的标准方法。与单通道发送模式的操作相比较，双通道平行发射技术已经导致显著增加的B1均匀性。
在已知的平行RF发送系统中，通常经由RF驱动端口将RF信号供应到RF线圈装置，所述RF驱动端口直接地或经由所谓的butler矩阵连接到所述RF线圈装置的个体线圈元件，以驱动RF场的特定电磁模式。所述RF线圈装置可以是所谓鸟笼共振器，其包括平行于主磁场的纵轴布置的多个线圈元件（例如，阶梯或杆），其中，所述鸟笼共振器围绕成像对象。在该情况中，所述RF驱动端口连接到所述鸟笼共振器的两个或更多杆。双通道平行发送MR系统通常使用两个独立的RF发送链和放大器，以将RF信号应用到所述RF线圈装置的所述RF驱动端口。被应用于不同RF驱动端口的RF信号能够各自相对于幅度和相位被控制，以便优化B1场的均匀性（所谓的RF匀场）。
根据本发明的优选实施例，所述RF线圈装置包括两个或更多线圈元件，每个线圈元件被分配到线圈元件的组，其中，线圈元件的每个组与向线圈元件的各自组的线圈元件供应RF信号的至少一个RF功率放大器相关联。根据本发明的RF功率放大器的时分复用交替激活能够有利地应用于如上所描述的多通道平行发送系统。被分配到不同发送通道的RF功率放大器交替地被激活，以便生成长RF脉冲或准连续波RF脉冲。在具有更多数量的发送通道的系统中，通道的组能够用于根据本发明的时分复用。在个体组内，能够通过使用针对每个通道中的幅度和相位的合适设置，优化B1均匀性以及RF发热。
根据本发明，与线圈元件的不同组相关联的RF功率放大器能够在非重叠或部分重叠的时隙期间被激活。经由个体RF功率放大器被供应到RF线圈装置的RF信号的幅度和/或相位能够以这样的方式被控制，即使得至少一个长RF脉冲的RF磁场分布的瞬时均匀性和/或时间积分均匀性得以优化。在不同RF功率放大器的非重叠激活的情况中，在不同激活段期间生成的RF信号的非相干求和（即，模数）提供了长RF脉冲或准连续波RF脉冲的RF磁场分布的足够的均匀性。在个体RF功率放大器的部分重叠激活的情况中，必须考虑经由不同通道生成的RF信号的相干叠加。这实现了如在常规多通道平行发送系统中的RF匀场的应用。
本发明不仅涉及MR方法，而且还涉及MR设备。根据本发明，所述MR设备包括：
-主磁体，其用于在检查体积内生成均匀稳定的磁场，
-至少一个RF线圈装置，其用于在所述检查体积内生成RF脉冲和/或用于接收来自位于所述检查体积中的对象的MR信号，
-发送单元，其包括向所述RF线圈装置供应RF信号的两个或更多RF功率放大器，
-控制单元，其控制RF脉冲的时间顺序，所述控制单元适于以时间多功的方式交替地激活所述RF功率放大器，由此生成RF脉冲的序列，所述RF脉冲的序列要求RF占空比和/或RF脉冲持续时间超过所述RF功率放大器中的至少一个的具体要求。
根据优选的实施例，所述MR设备的所有RF功率放大器均为高功率/低占空比放大器。这意味着根据每个个体RF功率放大器的具体要求，RF占空比被限制到例如50%的最大值。最大脉冲持续事件被限制到例如250ms。另一方面，高功率/低占空比RF功率放大器能够传送具有如大多数MR成像序列所要求的几kW或甚至大于10kW的RF峰值功率的RF脉冲。高功率/低占空比RF功率放大器的时分复用的激活能够生成长RF脉冲或准连续波RF脉冲，所述长RF脉冲或准连续波RF脉冲超越了单一高功率/低占空比RF功率放大器的具体要求。在该实施例中，不需要提供低功率/高占空比模式的RF功率放大器，从而导致在RF发送链中的成本降低。
或者，至少一个RF功率放大器可以为高功率/低占空比放大器同时至少一个其他RF功率放大器为低功率/高占空比放大器。在本发明的该实施例中，低功率/高占空比放大器关于RF占空比和脉冲持续时间较少受限。所述RF功率放大器的指定RF占空比可以为70-100%，同时最大允许RF脉冲持续时间可以为1s或更长。然而，RF峰值功率被限制为例如1kW或更小的最大值。低功率/高占空比RF功率放大器和高功率/低占空比RF功率放大器被交替地使用，其中，低功率/高占空比RF功率放大器用于生成长RF脉冲或连续波RF脉冲的生成（用于磁化准备、饱和、自选锁定等），同时高功率/低占空比RF功率放大器用于采集针对成像或波谱分析的MR信号（即，用于激励共振、逆转磁化、再聚焦共振、或以任意其他期望的方式操纵共振或磁化）。
发送单元（107）具有两个或更多发送通道，每个RF功率放大器（201、202、701）与一个发送通道相关联。
本发明所述的方法能够有利地利用临床使用中数量快速增长的MR设备进行，其特征在于具有超过一个RF放大器的平行RF发送。为此，仅需要利用通过其控制所述MR设备的计算机程序，从而使得所述MR设备执行上文解释的本发明的方法步骤。所述计算机程序可以存在于数据载体上，或是存在于数据网络上以便被下载从而安装在所述MR设备的控制单元中。
附图说明
附图公开了本发明的优选实施例。然而应理解，附图仅被设计为出于说明的目的，并非为对本发明的限制的定义。在附图中：
图1示出根据本发明的MR设备；
图2更详细地示出图1的MR设备的多通道平行RF发送单元；
图3示出具有RF线圈元件的组的RF线圈装置的截面；
图4示出图示了据本发明的RF功率放大器的时分复用激活的时序图；
图5示出本发明的第二实施例的时序图；
图6示出本发明的第三实施例的时序图；
图7示出RF线圈装置的截面和发送。
具体实施方式
参考图1，示出了一种MR设备101。所述设备包括超导或常导主磁体线圈102，从而沿z轴通过检查体积创建基本均匀的、时间恒定的主磁场。
磁共振生成和操纵系统应用一系列RF脉冲和交变磁场梯度，以逆转或激励核磁自旋、诱导磁共振、再聚焦磁共振、操纵磁共振、空间地或以其他方式编码磁共振、饱和自旋等，从而执行MR成像。
更具体地，梯度脉冲放大器103将电流脉冲应用于沿检查体积的x轴、y轴和z轴的全身梯度线圈104、105和106中所选的一个。多通道发送单元107经由两个RF驱动端口119、120将RF脉冲或脉冲包发送到全身体积RF线圈109，以将RF脉冲发送到所述检查体积中。
典型的MR成像序列包括彼此一同采集的短持续时间的RF脉冲段的包，并且任何应用的磁场梯度实现对核磁共振的所选操纵。RF脉冲用于饱和、激励共振，逆转磁化，再聚焦共振，或以其他方式操纵共振或磁化，并且选择位于检查体积中的身体110的部分。MR信号也由全身体积RF线圈109拾取。
为了借助于平行成像生成身体110的有限区域的MR图像，将局部阵列RF线圈111、112、113的集合放置为邻近选择的成像区域。阵列线圈111、112、113能够用于接收由身体线圈RF发送诱导的MR信号。
在所描绘的实施例中，所得的MR信号由阵列RF线圈111、112、113拾取，并由接收器114解调，接收器114优选地包括前置放大器（未示出）。接收器114经由开关108被连接到RF线圈111、112和113。
主计算机115控制梯度脉冲放大器103和发送器107，以生成多个MR成像序列中的任意序列，例如回波平面成像（EPI）、回波体积成像、梯度和自旋回波成像、快速自旋回波成像等。针对所选的序列，接收器114在每个RF激励脉冲之后，快速连续地接收单个或多个MR数据线。数据采集系统116执行所接收信号的模数转换，并将每个MR数据线转换为适于进一步处理的数字格式。在现代MR设备中，数据采集系统116为专用于采集原始图像数据的独立计算机。
最终，数字原始图像数据被重建处理器177重建成图像表示，重建处理器117应用傅立叶变换以及其他合适的重建算法，例如SENSE或GRAPPA。MR图像可以表示通过患者的平面切片、平行的平面切片的阵列、三维体积等。该图像之后被存储在图像存储器中，在那里该图像可以被访问，以例如经由提供所得的MR图像的人类可读显示的视频监视器118，将切片、投影或该图像表示的其他部分转换成用于可视化的合适格式。
图2示意性地示出MR设备101的双通道RF发送单元107。发送单元107用于向RF线圈装置109供应RF信号。为此，发送单元107的输出端口连接到RF线圈装置109的RF驱动端口119和120。发送单元107包括两个发送通道，其中，每个发送通道包括RF功率放大器201、202。RF功率放大器201、202以高功率模式工作，这意味着它们能够以大到Tpmax（例如250ms）的持续时间传送RF脉冲，其中，RF功率放大器201、202的RF占空比被限制为例如50%。根据本发明，在具有大于Tpmax的持续时间的长RF脉冲的生成期间，交替地激活RF功率放大器201、202。以此方式可以实现准连续波RF发送，其中，每个RF功率放大器201、202保持在其占空比以内（<50%）以及保持在短脉冲限制以内（<Tpmax）。出于控制经由个体发送通道被提供到RF线圈装置109的RF信号的幅度和相位的目的，发送单元107的每个发送通道包括可控衰减器203、204和移相器205、206。
图3示出RF线圈装置109的截面，包括绕检查体积的外周布置的多个个体线圈元件1至8（例如以平面条带形式安装到主磁体102的膛的内壁的RF天线元件）。患者的身体110位于RF线圈装置109内，并靠近其中心。RF线圈装置109连接到具有八个发送通道的多通道发送单元（图3中未示出），每个发送通道与线圈元件1至8中的一个相关联。根据本发明，线圈元件1至8被分配到线圈元件的两个组I、II中的一个。组I与向线圈元件1、3、5和7供应RF信号的RF功率放大器相关联，而组II与向线圈元件2、4、6和8供应RF信号的RF功率放大器相关联。
图4图示了根据本发明的RF放大器的时分复用激活。在非重叠时隙期间，交替地激活组I和组II的RF功率放大器。在每个组I、II内，维持与各自组相关联的个体RF放大器的占空比和最大脉冲长度限制。通过在所要求的长RF辐照期间的不同时间点激活组I、II，应用组I与组II之间的时分复用。以此方式，本发明能够实现接近连续波RF辐照的情况，这能够被称作准连续波RF辐照。与组I、II相关联的RF功率放大器在系统软件的控制之下，以开启/门控RF功率放大器，并且确保操作在各自占空比和脉冲持续时间限制以内。亦即，通过交替地激活与线圈元件（1-16）的不同组（I、II）相关联的RF功率放大器（109），生成至少一个RF脉冲。所述系统软件还控制和监测身体110内的RF能量沉积不超过安全限制。经由组I和组II辐照的RF信号的非相干求和（即，模数）将提供时分复用的长RF脉冲的RF磁场分布的足够的均匀性。基于在个体组I、II内的平行RF发送的常规RF匀场当然也是可能的。
图5中示出了时分复用激活的备选时序图。图5中所示的图能够用于在所生成的长RF脉冲期间，获得RF磁场分布的改进的均匀性。在部分重叠的时隙期间激活线圈元件的组I和组II。由图5中的阴影指示这样的时间间隔：在所述时间间隔期间，各自的RF功率放大器的激活相重叠。在重叠的时隙期间，除了在组I、II以内的RF匀场以外，跨过组I和组II的RF匀场也是可能的。由于RF功率放大器的重叠激活，能够以这样的方式控制RF信号的幅度和相位，即使得辐照的RF场的相干加和导致具有良好均匀性的整体RF磁场分布。这对于在各自感兴趣的区域中采集的CEST图像的量化分析尤其重要。此外，其能够应用于在使用长RF脉冲的其他应用中的可再现的对比生成。
针对时分复用的准连续波RF脉冲的RF磁场分布的均匀性的最小条件为，所有RF脉冲子集的激励和/或饱和作用的时间积分的非相干求和（即，模数）足够均匀。一般地，来自个体组I、II的多个非均匀饱和模式的快速交错将导致均匀的整体饱和，条件是时间积分的饱和作用是均匀的。实现均匀饱和和/或激励的这种类型不同于常规的RF匀场，因为在不同时隙期间所辐照的RF信号的相位不能够用于优化均匀性。如果在根据本发明的准连续波辐照期间有超过一个同时运行的RF功率放大器，能够针对RF磁场的优化的均匀性以及针对系统软件的最小RF发热控制幅度和相位。这可应用于在其中超过一个线圈元件和RF功率放大器与线圈元件的每个组相关联的情况中，如在图3中所描绘的实施例中的情况。RF匀场能够跨组应用，条件是在重叠的时隙期间以时分复用的方案激活不同的组，如图5中所描绘的。跨组匀场带来了如下优点：针对RF匀场过程增加了自由度，这导致改进的RF场均匀性。即使在准连续波RF脉冲生成期间存在时间间隔，在所述时间间隔期间不能够最佳地应用RF匀场，但整体净饱和和/或激励作用的空间均匀性仍能够得到优化。这能够通过在不同时间间隔期间主动调整所述RF磁场分布得以实现，从而整体时间积分，即RF辐照的净效应，被均匀分布在所检查对象之内。此外，如已提到的，针对RF匀场的自由度能够用于最小化在整个所检查对象中的时间积分的RF电分量，以便减少发热（SAR）。这解决了具有长且大功率RF辐照的常规MR成像序列的共有缺点，所述常规MR成像序列受相对于最大SAR（比吸收率）的安全规程的限制。
在图6中描绘了另外的实施例。图6图示了时分复用方案，在其中经由各自的RF功率放大器交替地激活线圈元件的四个组I至IV。图6中阴影的时间间隔指示跨过组I至IV的相干RF匀场在长RF脉冲的每个时间点都是可能的。
在图7中示出了本发明的又一实施例。图7描述了基于不同类型或处于不同操作模式（低功率模式/高功率模式）中的两个RF功率放大器的时分复用操作的RF发送，所述两个RF功率放大器共同连接到RF线圈装置的驱动端口。图7示出作为RF线圈装置109的鸟笼共振器的截面，RF线圈装置109包括平行于主场轴z布置的多个杆1至16。所述鸟笼共振器围绕MR设备101的检查体积。患者的身体110位于所述鸟笼共振器内，并靠近其中心。RF驱动端口119和120连接到所述鸟笼共振器的杆7和11。鸟笼共振器109的两个线性模式用于RF发送和用于RF匀场的应用。用于该实施例中的发送单元107包括RF功率放大器201、202以及如图1和图2图示的实施例中的衰减器203、204和移相器205、206。RF功率放大器201、202为高功率/低占空比放大器。RF功率放大器201、202用于在MR成像序列期间激励共振、逆转磁化、再聚焦共振、或以期望方式操纵共振。另外，提供低功率/高占空比RF功率放大器701。RF功率放大器701用于根据本发明生成长RF脉冲或（准）连续波RF脉冲。RF功率放大器201、202和701交替地被激活。出于在长RF脉冲期间RF匀场的目的，衰减器702和移相器703实现对长RF脉冲的幅度和相位的控制。提供功率拆分器704和功率组合器705、706，以从RF功率放大器701向鸟笼共振器109的驱动端口119、120供应RF信号。例如在CEST成像阶段，借助于RF功率放大器701生成准连续波饱和RF脉冲，同时借助于RF功率放大器201、201生成在CEST饱和之后的，采集MR成像信号所要求的高功率短RF脉冲。对高功率通道和低功率的控制和交替激活
用于生成长RF脉冲的单独的RF功率放大器的应用将本发明的范围也扩展到包括仅单个RF线圈元件的系统，例如标准临床MR扫描器中的单通道正交身体线圈。
此外，能够通过例如借助于在RF功率放大器的输出端处的RF信号的适当功率拆分，并且借助RF信号向个体线圈元件中的馈送，以共同的方式向线圈元件的组添加低功率/高占空比RF功率放大器，以实现低成本版本，如图7所示的实施例中所示范的。经由衰减器（702）和移相器（703），仍能够对用于RF匀场的拆分RF信号进行相位和幅度调整。一般地，根据本发明可以使用被交替激活的多个RF功率放大器，其中，RF放大器的输出信号被路由到RF线圈装置的对应的线圈元件。或者，RF功率放大器的输出功率可以例如经由所谓的butler矩阵被分布在多通道发送系统中的通道集合上，以驱动RF场的特定模式。
Claims (21)
1.一种对身体(110)的至少部分进行MR成像的方法，所述方法包括以下步骤:
-使所述身体(110)的所述部分经历包括至少一个RF脉冲的成像序列，所述RF脉冲经由RF线圈装置(109)向所述身体(110)的所述部分发送，RF信号由两个或更多RF功率放大器(201、202、701)供应到所述RF线圈装置，所述RF功率放大器(201、202、701)在所述成像序列期间以时分复用的方式交替地被激活，其中，与线圈元件的不同组(I、II)相关联的RF功率放大器在非重叠或部分重叠的时隙期间被激活，并且在不同RF功率放大器的非重叠激活的情况中，所述RF信号的非相干求和是在不同激活段期间生成的，并且在个体所述RF功率放大器的部分重叠激活的情况中，所述RF信号的相干叠加被生成，并且其中，所述成像序列要求RF占空比和/或RF脉冲持续时间超过所述RF功率放大器(201、202、701)中的至少一个的具体要求；
-从所述身体(110)的所述部分采集MR信号；并且
-从所采集的MR信号重建MR图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，经由个体所述RF功率放大器(201、202、701)向所述RF线圈装置(109)供应的所述RF信号的幅度和/或相位以这样的方式被控制，即使得所述至少一个RF脉冲的RF磁场分布的瞬时均匀性和/或时间积分均匀性得以优化，和/或由所述至少一个RF脉冲在所述身体(110)的所述部分内诱导的热沉积得以最小化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个RF脉冲是通过交替地激活所述RF功率放大器(201、202、701)生成的，其中，所述至少一个RF脉冲被细分为RF脉冲段的集合，每个RF脉冲段的集合是由不同的RF功率放大器(201、202、701)或RF功率放大器(201、202、701)的集合生成的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述RF脉冲的频率针对所有RF脉冲段基本上是相同的。
5.根据权利要求1、2和4中任一项所述的方法，其中，所述至少一个RF脉冲为
-用于使核磁化饱和的饱和RF脉冲，或者
-自旋锁定RF脉冲，或者
-用于在不同核自旋之间转移磁化的极化转移RF脉冲，或者
-质子去耦RF脉冲。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述至少一个RF脉冲为用于使可交换内源质子池的质子或CEST造影剂的质子的核磁化饱和的频率选择性饱和RF脉冲。
7.根据权利要求1、2、4和6中任一项所述的方法，其中，所述RF线圈装置(109)包括两个或更多线圈元件(1-16)，每个线圈元件(1-16)被分配到线圈元件的组(I、II)，其中，线圈元件的每个组(I、II)与向线圈元件的相应组(I、II)的线圈元件(1-16)供应RF信号的至少一个RF功率放大器相关联。
8.一种对象的MR波谱分析的方法，所述方法包括以下步骤：
-使所述对象经历包括至少一个RF脉冲的波谱序列，所述RF脉冲经由RF线圈装置(109)向所述对象发送，RF信号由两个或更多RF功率放大器(201、202、701)供应到所述RF线圈装置，所述RF功率放大器(201、202、701)在所述波谱序列期间以时分复用的方式交替地被激活，其中，与线圈元件的不同组(I、II)相关联的RF功率放大器在非重叠或部分重叠的时隙期间被激活，并且在不同RF功率放大器的非重叠激活的情况中，所述RF信号的非相干求和是在不同激活段期间生成的，并且在个体所述RF功率放大器的部分重叠激活的情况中，所述RF信号的相干叠加被生成，其中，所述波谱序列要求RF占空比和/或RF脉冲持续时间超过所述RF功率放大器(201、202、701)中的至少一个的具体要求；
-从所述对象采集MR信号；并且
-从所采集的MR信号推导MR波谱。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，经由个体所述RF功率放大器(201、202、701)向所述RF线圈装置(109)供应的所述RF信号的幅度和/或相位以这样的方式被控制，即使得所述至少一个RF脉冲的RF磁场分布的瞬时均匀性和/或时间积分均匀性得以优化，和/或由所述至少一个RF脉冲在身体(110)的部分内诱导的热沉积得以最小化。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述至少一个RF脉冲是通过交替地激活所述RF功率放大器(201、202、701)生成的，其中，所述至少一个RF脉冲被细分为RF脉冲段的集合，每个RF脉冲段的集合是由不同的RF功率放大器(201、202、701)或RF功率放大器(201、202、701)的集合生成的。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述RF脉冲的频率针对所有RF脉冲段基本上是相同的。
12.根据权利要求8、9和11中任一项所述的方法，其中，所述至少一个RF脉冲为
-用于使核磁化饱和的饱和RF脉冲，或者
-自旋锁定RF脉冲，或者
-用于在不同核自旋之间转移磁化的极化转移RF脉冲，或者
-质子去耦RF脉冲。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述至少一个RF脉冲为用于使可交换内源质子池的质子或CEST造影剂的质子的核磁化饱和的频率选择性饱和RF脉冲。
14.根据权利要求8、9、11和13中任一项所述的方法，其中，所述RF线圈装置(109)包括两个或更多线圈元件(1-16)，每个线圈元件(1-16)被分配到线圈元件的组(I、II)，其中，线圈元件的每个组(I、II)与向线圈元件的相应组(I、II)的线圈元件(1-16)供应RF信号的至少一个RF功率放大器相关联。
15.一种用于执行根据权利要求1-14所述的方法的MR设备，所述MR设备(1)包括：
-主磁体(102)，其用于在检查体积内生成均匀稳定的磁场，
-至少一个RF线圈装置(109)，其用于在所述检查体积内生成RF脉冲和/或用于接收来自位于所述检查体积中的对象的MR信号，
-发送单元(107)，其包括向所述RF线圈装置(109)供应RF信号的两个或更多RF功率放大器(201、202、701)，
-控制单元(115)，其控制RF脉冲的时间顺序，所述控制单元(115)适于以时分复用的方式交替地激活所述RF功率放大器(201、202、701)，其中，与线圈元件的不同组(I、II)相关联的RF功率放大器在非重叠或部分重叠的时隙期间被激活，并且在不同RF功率放大器的非重叠激活的情况中，所述RF信号的非相干求和是在不同激活段期间生成的，并且在个体所述RF功率放大器的部分重叠激活的情况中，所述RF信号的相干叠加被生成，由此生成RF脉冲的序列，所述RF脉冲的序列要求RF占空比和/或RF脉冲持续时间超过所述RF功率放大器(201、202、701)中的至少一个的具体要求。
16.根据权利要求15所述的MR设备，其中，所述控制单元被配置为以这样的方式控制经由个体所述RF功率放大器(201、202、701)向所述RF线圈装置(109)供应的所述RF信号的幅度和/或相位，即使得所述至少一个RF脉冲的RF磁场分布的瞬时均匀性和/或时间积分均匀性得以优化，和/或由所述至少一个RF脉冲在身体(110)的部分内诱导的热沉积得以最小化。
17.根据权利要求15或16所述的MR设备，其中，所述发送单元(107)包括衰减器(203、204、702)和/或移相器(205、206、703)，所述衰减器和/或所述移相器由所述控制单元(115)操作以控制向所述RF线圈装置(109)供应的所述RF信号的幅度和/或相位。
18.根据权利要求15或16所述的MR设备，其中，所有的RF功率放大器(201、202、701)均为高功率/低占空比放大器。
19.根据权利要求15或16所述的MR设备，其中，至少一个RF功率放大器(201、202)为高功率/低占空比放大器，而至少一个其他RF功率放大器(701)为低功率/高占空比放大器。
20.根据权利要求15或16所述的MR设备，其中，所有的RF功率放大器(201、202、701)均被配置为在整个RF脉冲的序列上以基本上相同的频率生成所述RF信号。
21.一种对身体(110)的至少部分进行MR成像的装置，所述装置包括：
-用于通过以时分复用的方式在包括至少一个RF脉冲的成像序列或波谱分析序列期间激活两个或更多RF功率放大器(201、202、701)，生成所述成像序列或所述波谱分析序列的模块，其中，与线圈元件的不同组(I、II)相关联的RF功率放大器在非重叠或部分重叠的时隙期间被激活，并且在不同RF功率放大器的非重叠激活的情况中，所述RF信号的非相干求和是在不同激活段期间生成的，并且在个体所述RF功率放大器的部分重叠激活的情况中，所述RF信号的相干叠加被生成，其中，所述成像序列或所述波谱分析序列要求RF占空比和/或RF脉冲持续时间超过所述RF功率放大器(201、202、701)中的至少一个的具体要求；
-用于记录至少一个MR信号的模块；
-用于从所记录的MR信号重建MR图像或推导MR波谱的模块。
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