利用單個(gè)rf放大器對(duì)多個(gè)核子進(jìn)行同時(shí)mr激發(fā)的制作方法

專利名稱：利用單個(gè)rf放大器對(duì)多個(gè)核子進(jìn)行同時(shí)mr激發(fā)的制作方法
利用單個(gè)RF放大器對(duì)多個(gè)核子進(jìn)行同時(shí)MR激發(fā)
以下內(nèi)容涉及醫(yī)學(xué)成像。其在并行多核磁共振成像中有特定應(yīng)用。當(dāng) 然，本發(fā)明還適用于在用于光譜分析或成像的對(duì)象中進(jìn)行多個(gè)核子的順序 和/或并行激發(fā)。
常規(guī)的磁共振(MR)掃描儀使用高功率(例如20-35千瓦)真空管射頻 (RF)放大器來激發(fā)RF梯度線圈。典型地，這種放大器具有相對(duì)有限的 帶寬，并且設(shè)計(jì)為僅用于諸如與氫相關(guān)的質(zhì)子共振的單核激發(fā)頻率。為了 激發(fā)與不同同位素相關(guān)聯(lián)的另一種核子，這種掃描儀包括額外的獨(dú)立放大 器(例如每種感興趣的同位素使用一個(gè))。
對(duì)于典型的多核掃描儀而言，每個(gè)放大器從對(duì)應(yīng)的發(fā)射機(jī)接收激發(fā)脈 沖，該發(fā)射機(jī)被配置成在特定同位素的諧振頻率附近的頻譜中產(chǎn)生多個(gè)激 發(fā)脈沖。放大器還連接到對(duì)應(yīng)的RF線圈。在激發(fā)期間，來自相關(guān)放大器的 脈沖激勵(lì)相關(guān)的RF線圈，將該RF線圈的頻率調(diào)諧到特定同位素。RF線 圈在磁化目標(biāo)中產(chǎn)生激發(fā)脈沖。在數(shù)據(jù)讀出期間，開關(guān)將RF線圈或只接收 的線圈連接到接收機(jī)。從目標(biāo)內(nèi)的正在處理的核子產(chǎn)生的MR信號(hào)被RF線 圈接收并被傳輸?shù)浇邮諜C(jī)。處理所獲取的MR信號(hào)以產(chǎn)生目標(biāo)的一個(gè)或多 個(gè)圖像等。
利用一個(gè)或多個(gè)額外放大器進(jìn)行多核激發(fā)的結(jié)果是增加了硬件、軟件 和/或成本。此外，為了進(jìn)行解剖學(xué)定位常常會(huì)覆蓋多核圖像。當(dāng)在獨(dú)立過 程中對(duì)每種同位素成像時(shí)，通常必須要使用配準(zhǔn)例行處理以減輕圖像失準(zhǔn) 并補(bǔ)償由于不同回磁性比造成的不同視場(chǎng)。
考慮到常規(guī)MR掃描儀的上述以及其他不足，仍然存在對(duì)改進(jìn)的MR 系統(tǒng)和技術(shù)的未獲得解決需求。
在一個(gè)實(shí)施例中，例示了一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過單個(gè)RF放大 器激發(fā)多個(gè)核子。該醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括在檢查區(qū)域中產(chǎn)生主磁場(chǎng)(BQ)的磁體。梯度線圈在主磁場(chǎng)Bo上疊加磁場(chǎng)梯度(G)。至少一個(gè)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生與 至少兩種不同同位素和兩個(gè)不同頻譜相關(guān)的多核激發(fā)脈沖。該單個(gè)放大器 將多核激發(fā)脈沖提供給RF線圈以向檢查區(qū)域中施加激發(fā)。 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)包括通過單個(gè)RF放大器并行激發(fā)多個(gè)核子。 另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于通過單個(gè)RF放大器順序激發(fā)多個(gè)核子。 另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于相對(duì)于常規(guī)多核掃描儀減少了放大器的數(shù)量。 在閱讀并理解優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將 會(huì)明了其他的優(yōu)點(diǎn)。附圖僅用于例示工作實(shí)施例而不應(yīng)視為限制本發(fā)明。

圖1示出了通過單個(gè)RF放大器激發(fā)目標(biāo)內(nèi)的多個(gè)核子的成像系統(tǒng)；圖2示出了用于組合在模擬域中與不同同位素相關(guān)的各個(gè)激發(fā)脈沖以生成多核激發(fā)脈沖的示范性技術(shù)；圖3示出了通過單個(gè)RF放大器激發(fā)目標(biāo)內(nèi)的多個(gè)核子的多發(fā)射機(jī)成像系統(tǒng)；圖4示出了一種多通道成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)經(jīng)由多核激發(fā)脈沖在通道處 激發(fā)多個(gè)核子，該激發(fā)脈沖是通過與該通道相關(guān)的對(duì)應(yīng)單個(gè)RF放大器傳輸 的；圖5示出了針對(duì)多個(gè)與多種同位素相關(guān)的頻率獨(dú)立調(diào)諧的多個(gè)通道；圖6示出了以交替方式使用的多個(gè)通道，以利用對(duì)應(yīng)于不同同位素的 脈沖激發(fā)一個(gè)或多個(gè)通道；圖7示出了一種示范性接收系統(tǒng)，其具有一個(gè)接收機(jī)并用于并行接收 單個(gè)輸入處的多個(gè)MR信號(hào)；圖8示出了一種示范性接收系統(tǒng)，其具有一個(gè)接收機(jī)并用于串行和/或 并行地接收不同輸入處的各個(gè)MR信號(hào)；圖9示出了具有獨(dú)立接收線圈和獨(dú)立接收機(jī)的掃描儀，每個(gè)接收線圈被調(diào)諧成接收與不同同位素相關(guān)的MR信號(hào)；圖10示出了具有多個(gè)調(diào)諧的接收線圈和獨(dú)立的接收機(jī)的掃描儀；圖11示出了具有獨(dú)立接收線圈的掃描儀，通過公共數(shù)據(jù)通路將接收線圈連接到獨(dú)立接收機(jī)。圖1示出了通過單個(gè)RF放大器激發(fā)目標(biāo)內(nèi)的多個(gè)核子(例如與諸如>H、 19F、 13C、 "P等相關(guān)的核子)的成像系統(tǒng)2。系統(tǒng)2包括外殼4。目標(biāo)6(例 如人、物體等)至少部分地設(shè)置在外殼4的內(nèi)膛8之內(nèi)以進(jìn)行一次或多次成 像過程(例如自旋回波、梯度回波、激勵(lì)回波等)。磁體10位于外殼4中。 磁體IO通常為被低溫外套12包圍的持久超導(dǎo)磁體。不過，也可以采用其 他己知的磁體(例如，電阻式磁體、永磁體等)。磁體10在目標(biāo)6中產(chǎn)生靜 止和基本均勻的主磁場(chǎng)Bo 。結(jié)果，目標(biāo)6內(nèi)部的核子優(yōu)先在平行于和/或反 平行于磁場(chǎng)B。的磁通線的方向上排列。典型的磁場(chǎng)強(qiáng)度大約為0.5特斯拉 (0.5T)、 l.OT、 1.5T、 3T或更高(例如大約7T)。
在外殼4內(nèi)和/或上布置磁場(chǎng)梯度線圈14。線圈14在磁場(chǎng)Bo上疊加各 種磁場(chǎng)梯度G，以便限定成像切片或體積，或者對(duì)被激發(fā)的核子進(jìn)行空間 編碼。典型的梯度場(chǎng)強(qiáng)大約為5mT/m到大約20mT/m，但是可以高達(dá) 80mT/m。磁場(chǎng)梯度線圈14通常產(chǎn)生正交磁場(chǎng)梯度。例如，這些線圈在笛 卡爾平面中產(chǎn)生Gz、 Gy和/或Gx梯度。這種梯度對(duì)應(yīng)于限定目標(biāo)6的體積 的一組軸，并使得能從目標(biāo)6獲得空間信息。通過梯度控制器16以受控的 順序切換磁場(chǎng)梯度來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)信號(hào)。
使用一個(gè)或多個(gè)射頻(RF)線圈或諧振器在成像區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生單核和/或多 核激發(fā)脈沖。適當(dāng)?shù)腞F線圈包括位于系統(tǒng)2的內(nèi)膛8中的整個(gè)體線圈18、 局部線圈(例如環(huán)繞目標(biāo)6頭部的頭部線圈20)和/或一個(gè)或多個(gè)表面線圈。 可以針對(duì)單個(gè)同位素(例如單個(gè)頻帶)或多個(gè)同位素(例如一個(gè)以上的頻 帶)調(diào)諧RF線圈18和減20中的每個(gè)。激發(fā)脈沖產(chǎn)生垂直于Bq的磁場(chǎng)Bp 從而使核子在場(chǎng)強(qiáng)決定的頻率處進(jìn)動(dòng)，該磁場(chǎng)使核子的磁化偏移。當(dāng)核進(jìn) 動(dòng)回到平衡狀態(tài)時(shí)，發(fā)射磁共振信號(hào)。
激發(fā)源22產(chǎn)生單核和/或多核激發(fā)脈沖并通過放大器24和開關(guān)26將這 些脈沖提供給RF線圈18和/或20。激發(fā)源22包括至少一個(gè)發(fā)射機(jī)(TX)28， 該發(fā)射機(jī)與一個(gè)或多個(gè)信號(hào)發(fā)生器或振蕩器(未示出)相關(guān)聯(lián)，信號(hào)發(fā)生 器或振蕩器在對(duì)應(yīng)于每種選定同位素的諧振頻率的定義頻率范圍和在對(duì)應(yīng) 于所施加梯度的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生激發(fā)脈沖。發(fā)射機(jī)28產(chǎn)生并發(fā)送針對(duì)各個(gè) 同位素的頻譜中的激發(fā)脈沖和/或多核激發(fā)脈沖，在多核激發(fā)脈沖中，每個(gè)脈沖包括與不同同位素相關(guān)的組合或疊加的激發(fā)脈沖。例如，每個(gè)多核激 發(fā)脈沖可以包括與&、 19F、 13C、 "P等同位素中的兩種或多種相關(guān)的激發(fā) 脈沖。
發(fā)射機(jī)28通過數(shù)字或模擬技術(shù)組合針對(duì)每種同位素的激發(fā)脈沖。在數(shù) 字域中，基于核子頻率之間的差異更新核子振幅、相位和/或頻率。例如， 在組合與氫(在3.0T處大約為127.8MHz)和氟(大約120MHz)同位素相 關(guān)的激發(fā)脈沖時(shí)，在幾個(gè)兆赫茲量級(jí)上更新振幅、相位和/或頻率。在模擬 域中，首先將數(shù)字命令信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，然后在相對(duì)于數(shù)字域更低的 功率處組合所述模擬信號(hào)。
掃描儀控制器30基于操作員的指令控制激發(fā)源22。例如，如果操作員 選擇了用于獲取質(zhì)子譜的協(xié)議，掃描儀控制器30相應(yīng)地命令激發(fā)源22在 對(duì)應(yīng)頻率處產(chǎn)生激發(fā)脈沖，發(fā)射機(jī)28產(chǎn)生脈沖并經(jīng)過放大器24將脈沖發(fā) 送給RF線圈18或20。在另一個(gè)范例中，如果操作員選擇了用于順序或并 行獲取多種同位素的多個(gè)頻譜的協(xié)議，掃描儀控制器30命令激發(fā)源22產(chǎn) 生針對(duì)每種同位素的激發(fā)脈沖。對(duì)于順序獲取來說，以交替方式將針對(duì)同 位素的激發(fā)脈沖發(fā)送到放大器24。通過交替發(fā)送脈沖，由不同同位素的激 發(fā)脈沖交替激勵(lì)線圈18或20 (或它們的元件)。對(duì)于并行數(shù)據(jù)獲取而言， 發(fā)射機(jī)28產(chǎn)生針對(duì)每種同位素的激發(fā)脈沖并(例如通過數(shù)字或模擬技術(shù)) 將它們組合以產(chǎn)生多核激發(fā)脈沖，多核激發(fā)脈沖在不同頻率處并行激發(fā)線 圈18或20。在這種情況下，例如，將它們調(diào)諧到不同的頻率(多調(diào)諧)。
將單核或多核激發(fā)脈沖饋送到單個(gè)放大器24，該放大器24優(yōu)選是比真 空管放大器頻帶更寬的固態(tài)RF放大器。常規(guī)成像系統(tǒng)在使用超過一個(gè)激發(fā) 譜的情況下通常使用多個(gè)放大器。于是，本申請(qǐng)將放大器的數(shù)量降到一個(gè)。 減少放大器降低了成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜性。
從放大器24經(jīng)過開關(guān)26把單核或多核激發(fā)脈沖發(fā)送到線圈18或20。 掃描儀控制器30還控制著開關(guān)26。在激發(fā)期間，掃描儀控制器30控制開 關(guān)26并允許單核或多核激發(fā)脈沖通過開關(guān)26傳遞到RF線圈18或20，但 不傳遞到接收系統(tǒng)32。在接收到單核或多核激發(fā)脈沖時(shí)，RF線圈18或20 發(fā)生諧振并將脈沖施加到成像區(qū)域中。梯度控制器16適當(dāng)操作梯度線圈14 以對(duì)所得的MR信號(hào)進(jìn)行空間編碼。在讀出階段，開關(guān)26將接收系統(tǒng)32連接到一個(gè)或多個(gè)接收線圈以獲 取經(jīng)空間編碼的MR信號(hào)。針對(duì)每種同位素使用獨(dú)立的接收線圈(這具有信 噪比的優(yōu)勢(shì))，或者針對(duì)多種同位素使用一個(gè)或多個(gè)多調(diào)諧接收線圈。適當(dāng) 的接收線圈的范例包括整個(gè)體線圈16、頭部線圈18和/或諸如置于感興趣 解剖結(jié)構(gòu)(例如脊柱、胸部、膝蓋等)附近的表面線圈(未示出)、正交線 圈(quadrature coil)、相陣控線圈(phased array coil)的各種其他線圈等。 將接收到的MR信號(hào)(例如經(jīng)過有線或無線技術(shù))傳輸?shù)浇邮障到y(tǒng)32。
接收系統(tǒng)32根據(jù)接收線圈的構(gòu)造包括一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)34，接收線圈 的構(gòu)造包括如下構(gòu)造中的至少一種多個(gè)接收線圈，每個(gè)都被調(diào)諧成在與 特定同位素相關(guān)的頻率處接收MR信號(hào)并且每個(gè)都使用不同的傳輸線；共 享傳輸線的多個(gè)接收線圈，每個(gè)線圈都被調(diào)諧成在與特定同位素相關(guān)的頻 率處接收MR信號(hào)；和/或被調(diào)諧成在多個(gè)頻率處接收MR信號(hào)的一個(gè)或多 個(gè)接收線圈，每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)于不同的同位素。對(duì)于使用每個(gè)都調(diào)諧到特定 同位素且都具有不同傳輸線的多個(gè)接收線圈的系統(tǒng)而言，接收機(jī)34中的每 個(gè)都與將輸入的MR信號(hào)處理成適當(dāng)格式以便于圖像重建的組件(例如數(shù) 模轉(zhuǎn)換器、解調(diào)器等)相關(guān)聯(lián)。在具有共享傳輸線的多調(diào)諧線圈和/或各個(gè) 線圈的系統(tǒng)中，接收機(jī)34中的每個(gè)還包括這樣的組件和/或與這樣的組件相 關(guān)聯(lián)該組件對(duì)輸入的MR信號(hào)進(jìn)行分離或?yàn)V波(例如帶通)以根據(jù)頻率 或同位素來分離各個(gè)MR信號(hào)。
通過數(shù)據(jù)管線36 (串行和/或并行)傳輸所獲取的MR信號(hào)，并通過處 理組件38對(duì)其進(jìn)行處理，以生成一個(gè)或多個(gè)圖像。處理組件38使用各種 重建算法，這些算法對(duì)經(jīng)空間編碼的磁共振進(jìn)行適當(dāng)解碼。例如，如果采 用笛卡爾編碼，通常采用二維或三維快速傅里葉變換(FFT)重建算法。
將重建的圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)組件40中和/或顯示于界面42、其他顯示裝 置上，打印出來，在網(wǎng)絡(luò)(例如Intemet、局域網(wǎng)(LAN)...)上傳輸，存 儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)上和/或以其他方式使用。界面42還允許操作員通過向掃描儀 控制器30傳輸指令來控制磁共振成像掃描儀2。
如上所述，激發(fā)源22包括至少一個(gè)發(fā)射機(jī)28，其利用數(shù)字和/或模擬 技術(shù)來組合與不同同位素相關(guān)的激發(fā)脈沖，以生成多核激發(fā)脈沖。圖2示 出了用于組合模擬域中的激發(fā)脈沖的示范性技術(shù)。發(fā)射機(jī)28包括多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換組件44 (例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器、直接數(shù)字合成器、帶通濾波器等)，每個(gè)信 號(hào)轉(zhuǎn)換組件44都接收針對(duì)不同同位素生成的數(shù)字激發(fā)脈沖。多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換 組件44中的每個(gè)都將所接收到的激發(fā)脈沖轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。將模擬信號(hào)饋 送給加法單元46，加法單元組合在模擬域中的激發(fā)脈沖以產(chǎn)生多核激發(fā)脈 沖。然后如上所述經(jīng)由放大器24將多核激發(fā)脈沖傳輸?shù)絉F線圈18或20。 圖3示出了多發(fā)射機(jī)的實(shí)施例，其中，掃描儀2的激發(fā)源22包括多個(gè) 發(fā)射機(jī)TX,、 TX2、…TX， 28，每個(gè)發(fā)射機(jī)都響應(yīng)于來自掃描儀控制器30 的指令產(chǎn)生針對(duì)單個(gè)同位素的激發(fā)脈沖。組合來自兩個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)28的 單個(gè)同位素激發(fā)脈沖以形成多核激發(fā)脈沖，經(jīng)過放大器24將多核激發(fā)脈沖 饋送到RF線圈18或20。在一個(gè)范例中，組合器48通過并行地疊加(例 如，成對(duì)的方式、 一次三個(gè)、…，全部)來自每個(gè)發(fā)射機(jī)28的激發(fā)脈沖來 組合各個(gè)激發(fā)脈沖。如圖所示，組合器48可以位于激發(fā)源22之內(nèi)。不過， 在其他實(shí)施例中，組合器48作為獨(dú)立的組件和/或作為另一組件的一部分， 位于激發(fā)源22之外。使用所得到的多核激發(fā)脈沖順序地或并行地激勵(lì)RF 線圈18或20，如上所述，該線圈可以是單和/或多調(diào)諧線圈。與每種同位 素相關(guān)的所得到的MR信號(hào)被單和/或多調(diào)諧接收線圈獲取，被(例如有線 或無線地)提供到接收系統(tǒng)32并被處理組件38順序處理以生成一個(gè)或多 個(gè)圖像。
圖4示出了具有RF線圈的掃描儀2， RF線圈具有多個(gè)通道或棒(rod) (未示出)，針對(duì)一種或多種同位素獨(dú)立地調(diào)諧每個(gè)通道。在這種構(gòu)造中， 每個(gè)通道通常與多個(gè)放大器24 (AMPi、 AMP2、…AMPn)之一以及多個(gè)開 關(guān)26 (SW,、 SW2、…SWn)之一相關(guān)聯(lián)。每個(gè)通道還與一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī) 28 (TX)相關(guān)聯(lián)。在每個(gè)發(fā)射機(jī)28處產(chǎn)生多核激發(fā)脈沖，和/或通過(例 如)圖2的加法器46、結(jié)合圖3所述的組合器48或類似組件組合來自每個(gè) 發(fā)射機(jī)28的各個(gè)激發(fā)脈沖來產(chǎn)生多核激發(fā)脈沖。然后通過一個(gè)或多個(gè)相關(guān) 放大器24將多核激發(fā)脈沖傳輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)通道。
例如，可以由掃描儀控制器30和/或激發(fā)源22命令發(fā)射機(jī)28之一來將 多核激發(fā)脈沖經(jīng)由AMP!和SW,傳輸?shù)降谝煌ǖ?未示出)。串行和/或并 行地，可以命令發(fā)射機(jī)28 (包括類似發(fā)射機(jī)28)之一來經(jīng)由AMP2和SW2 將多核激發(fā)脈沖傳輸?shù)降诙ǖ?未示出)。串行和/或并行地，可以命令發(fā)射機(jī)28 (包括類似發(fā)射機(jī)28)之一來經(jīng)由AMPn禾B SWN將多核激發(fā)脈沖 傳輸?shù)降贜通道(未示出)，其中N為大于等于1的整數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施 例中，命令一個(gè)以上的發(fā)射機(jī)28來生成激發(fā)脈沖，并通過(例如用結(jié)合圖 2描述的組合器28)組合由各個(gè)發(fā)射機(jī)28產(chǎn)生的(單核和/或多核)激發(fā)脈 沖來生成多核激發(fā)脈沖。然后將同樣的多核激發(fā)脈沖串行和/或并行地傳輸 到一個(gè)或多個(gè)放大器24。
要理解的是，出于例示的目的而不是為了限制而提供前面的范例。例 如，雖然將每個(gè)發(fā)射機(jī)28配置成發(fā)射多核激發(fā)脈沖，但掃描儀2可以這樣 操作 一些發(fā)射機(jī)28針對(duì)一種同位素發(fā)射激發(fā)脈沖，而其他發(fā)射機(jī)28針 對(duì)不同同位素發(fā)射激發(fā)脈沖。此外，由發(fā)射機(jī)28中的任一個(gè)發(fā)射的激發(fā)脈 沖可以從與一種同位素相關(guān)的激發(fā)脈沖變?yōu)榕c不同同位素相關(guān)的激發(fā)脈 沖。在另一個(gè)范例中，掃描儀2可以這樣操作 一些發(fā)射機(jī)28針對(duì)一種以 上同位素發(fā)射激發(fā)脈沖，而其他發(fā)射機(jī)28針對(duì)各個(gè)同位素發(fā)射激發(fā)脈沖。
在接收側(cè)，可以將每個(gè)通道和/或其他通道/線圈用作接收通道，針對(duì)單 種或多種同位素調(diào)諧每個(gè)接收通道。通常，每個(gè)通道與接收系統(tǒng)32中的一 個(gè)接收機(jī)34相關(guān)聯(lián)。在一些范例中， 一個(gè)或多個(gè)通道與多個(gè)類似和/或不同 的接收機(jī)34相關(guān)聯(lián)。在接收系統(tǒng)32僅包括單個(gè)接收機(jī)34的情況下，該接 收機(jī)基本與所有通道相關(guān)聯(lián)。
將任一個(gè)通道獲取的MR信號(hào)傳輸?shù)较嚓P(guān)的接收機(jī)34?？梢源泻? 或并行地實(shí)現(xiàn)從多個(gè)通道的MR信號(hào)傳輸。根據(jù)接收通道是單調(diào)諧或多調(diào) 諧的，每個(gè)接收機(jī)34可以包括如下組件和/或與如下組件相關(guān)聯(lián)該組件將 輸入MR信號(hào)分離、分開或?yàn)V波(例如帶通)以提取與特定同位素相關(guān)的 MR信號(hào)，和/或每個(gè)接收機(jī)34可以包括將所接收的MR信號(hào)分離、濾波、 處理、放大、調(diào)節(jié)等的各種其他組件和/或與這樣的各種其他組件相關(guān)聯(lián)。 隨后由處理組件38處理各個(gè)MR信號(hào)以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)圖像。
圖5示出了具有多個(gè)通道50的掃描儀2的實(shí)施例，針對(duì)與多種同位素 相關(guān)的多個(gè)頻率獨(dú)立調(diào)諧多個(gè)通道50。將通道50配置成柔性表面線圈的陣 列并以串行和/或并行的方式使用，其中從各個(gè)放大器28向各個(gè)通道50饋 送多核激發(fā)脈沖。圖6示出了備選實(shí)施例，其中以交替的方式使用通道50。 對(duì)于該實(shí)施例而言，由各個(gè)分路器52分離多核激發(fā)脈沖，其中以交替的方式將針對(duì)不同同位素的激發(fā)脈沖饋送到不同的通道50。為了清楚起見，將 多核激發(fā)脈沖分成針對(duì)兩種不同同位素的激發(fā)脈沖。不過，應(yīng)該理解的是， 多核激發(fā)脈沖可以包括針對(duì)兩種以上同位素的激發(fā)脈沖。對(duì)于這些實(shí)施例 而言，使用多個(gè)放大器來降低每個(gè)通道的功率(即，將每個(gè)通道的功率被 大約的通道的數(shù)量降低)。此外，僅把兩個(gè)放大器連接到兩個(gè)線圈元件，以 便具有與元件相同數(shù)量的放大器。
所得到的B,場(chǎng)是各個(gè)RF TX/RX線圈的疊加?；蛘?，通道50用于激發(fā)， 而將表面線圈共同或個(gè)別地用于接收。例如，在接收側(cè)如上所述調(diào)諧每個(gè) 通道50，以便接收與特定同位素和/或兩種或更多種不同同位素相關(guān)的MR 信號(hào)。
圖7和8示出了具有一個(gè)接收機(jī)34的示范性接收系統(tǒng)32。對(duì)于圖7來 說，在接收機(jī)34的單個(gè)輸入54處并行接收多個(gè)模擬MR信號(hào)。MR信號(hào)可 以來自多調(diào)諧接收線圈、 一個(gè)以上共享公共數(shù)據(jù)路徑的多調(diào)諧線圈和/或共 享公共數(shù)據(jù)路徑的多個(gè)各個(gè)調(diào)諧的線圈。接收機(jī)34包括一個(gè)或多個(gè)分路器 56(例如，帶通濾波器、雙工器或多路復(fù)用器)。將每個(gè)分路器56配置成基 于頻帶從輸入的多個(gè)MR信號(hào)傳遞一個(gè)或多個(gè)MR信號(hào)。接收機(jī)34還包括 一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器58。轉(zhuǎn)換器58將通過分路器56傳遞的MR信號(hào)轉(zhuǎn)換成 與不同同位素對(duì)應(yīng)的各個(gè)數(shù)字信號(hào)。接收機(jī)34還包括多個(gè)解調(diào)器60，每個(gè) 解調(diào)器用于一種同位素。解調(diào)器60對(duì)來自轉(zhuǎn)換器58的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。 在數(shù)據(jù)管道36上將所得到的信號(hào)傳輸?shù)街亟ㄏ到y(tǒng)38以進(jìn)行如上所述的圖 像生成。
在圖8中，在被接收機(jī)34接收之前使多個(gè)模擬MR信號(hào)分開?？梢栽?接收線圈處和/或由接收線圈和接收機(jī)34之間的分路器56實(shí)現(xiàn)將各個(gè)MR 信號(hào)分開。分開后的每個(gè)MR信號(hào)被輸入54之一接收，任選地將每個(gè)MR 信號(hào)饋送到轉(zhuǎn)換器58中的對(duì)應(yīng)一個(gè)。由多個(gè)解調(diào)器60中的對(duì)應(yīng)一個(gè)對(duì)每 個(gè)MR信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。在數(shù)據(jù)管道36上將所得到的信號(hào)傳輸?shù)街亟ㄏ到y(tǒng)38
以進(jìn)行如上所述的圖像重建。
圖9、 10和11示出了具有一個(gè)以上接收機(jī)34的示范性接收系統(tǒng)32的 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通常，將每個(gè)接收機(jī)34配置成接收與不同同位素相關(guān)的MR信 號(hào)。不過，在一些實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)34可以接收與一種以上同位素相關(guān)的更多MR信號(hào)。
在圖9中，使用分立的接收線圈62和64中的每一個(gè)來接收相應(yīng)的MR 信號(hào)并將相應(yīng)的MR信號(hào)發(fā)送到對(duì)應(yīng)的接收機(jī)34，接收線圈62和64被調(diào) 諧成接收與不同同位素相關(guān)的MR信號(hào)。在圖10中，多調(diào)諧線圈66并行 地傳輸與不同同位素相關(guān)的多個(gè)MR信號(hào)。由分路器56將多個(gè)MR信號(hào)分 開，并將各個(gè)MR信號(hào)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)接收機(jī)34。圖11示出了多個(gè)單調(diào)諧線圈， 它們共享公共的傳輸路徑68，使得來自不同線圈62和64并與不同同位素 相關(guān)聯(lián)的多個(gè)MR信號(hào)被加法器66相加并被分路器56接收，分路器使各 個(gè)MR信號(hào)分開并將各個(gè)MR信號(hào)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的接收機(jī)34。
己經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。在閱讀和理解以上詳細(xì)描述的基 礎(chǔ)上其他人可以想到修改和變化。只要落在所附權(quán)利要求或其等價(jià)要件的 范圍內(nèi)，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)被視為包括所有這種修改和變化。
權(quán)利要求
1、一種通過單個(gè)RF放大器(24)激發(fā)多個(gè)核子的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，包括磁體(10)，其在檢查區(qū)域中產(chǎn)生主磁場(chǎng)(B0)；梯度線圈(14)，其在B0上疊加磁場(chǎng)梯度(G)；RF線圈(18，20)，其向所述檢查區(qū)域中引入RF脈沖，以選擇性地激發(fā)在位于所述檢查區(qū)域中的目標(biāo)內(nèi)的核子；至少一個(gè)發(fā)射機(jī)(28)，其產(chǎn)生與至少兩種不同同位素和兩種不同頻譜相關(guān)的多核激發(fā)脈沖；以及單個(gè)放大器(24)，其向所述RF線圈(18，20)發(fā)送所述多核激發(fā)脈沖，所述RF線圈在所述檢查區(qū)域中施加所述RF場(chǎng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，還包括 至少一個(gè)接收機(jī)(34)，其接收由所激發(fā)的核子發(fā)射的磁共振(MR)信號(hào)；以及處理組件(38)，其處理所接收的MR信號(hào)以產(chǎn)生所述目標(biāo)的圖像。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，其中，所述單個(gè)放大器 (24)為固態(tài)RF放大器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，還包括激發(fā)系統(tǒng)(22)，其通過組合在模擬和數(shù)字域中針對(duì)至少兩種同位素并 來自至少兩個(gè)發(fā)射機(jī)(28)的同位素特異性激發(fā)脈沖，來生成多核激發(fā)脈 沖。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，其中，所述至少一個(gè)發(fā) 射機(jī)(28)為數(shù)字發(fā)射機(jī)并且還包括-多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器(44)，每個(gè)轉(zhuǎn)換器都將與不同同位素相關(guān)的數(shù)字激發(fā) 脈沖轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；以及加法單元(46)，其對(duì)各個(gè)模擬信號(hào)求和，以在模擬域中產(chǎn)生所述多核激 發(fā)脈沖，用于由放大器(24)放大。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，還包括 低功率組合器(48)，其組合在數(shù)字域中與不同同位素相關(guān)的數(shù)字激發(fā)脈沖。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，其中，所述至少兩種不 同同位素包括以下同位素中的兩種或多種H、 19F、 "C和"P。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，其中，所述RF線圈(18， 20)被多調(diào)諧以將所述多核激發(fā)脈沖并行施加到所述檢査區(qū)域中。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，還包括 分路器(56)，其使與不同同位素相關(guān)的各個(gè)激發(fā)脈沖從所述多核激發(fā)脈沖中分開，并將所述各個(gè)激發(fā)脈沖發(fā)送到不同的RF線圈(18， 20)，每個(gè) 線圈都被調(diào)諧到與選定同位素相關(guān)的頻率。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，還包括-組合器(48)，其組合由所述兩個(gè)或更多發(fā)射機(jī)(28)產(chǎn)生的激發(fā)脈沖以形成多核激發(fā)脈沖。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，其中，所述至少一個(gè) RF線圈(18， 20)包括多個(gè)通道(50)，對(duì)于一種或多種同位素獨(dú)立地調(diào) 諧每個(gè)通道。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，其中，所述多個(gè)通道 (50)通過不同放大器(24)來并行地接收所述多核激發(fā)脈沖。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，還包括分路器(52)，使與不同同位素相關(guān)的所述組合激發(fā)脈沖從所述多核激發(fā)脈沖中分幵，并將所述分開的激發(fā)脈沖以交替方式提供給所述通道(50)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，還包括一個(gè)或多個(gè)接 收線圈(18， 20)，其從所述目標(biāo)接收MR信號(hào)，所述一個(gè)或多個(gè)接收線圈(18， 20)包括如下線圈中的至少一個(gè) 整個(gè)體線圈； 頭部線圈； 局部線圈； 感測(cè)線圈； 正交線圈；以及 相陣控線圈。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，其中，調(diào)諧一個(gè)或多 個(gè)所述接收線圈(18， 20)以并行地接收與至少兩種不同同位素相關(guān)的MR 信號(hào)并且并行地將所接收的MR信號(hào)發(fā)送到所述至少一個(gè)接收機(jī)(34)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，其中，調(diào)諧一個(gè)或多 個(gè)所述接收線圈(18， 20)以接收與所述至少兩種不同同位素之一相關(guān)的 MR信號(hào)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，其中，被調(diào)諧成接收 與不同同位素相關(guān)的MR信號(hào)的至少兩個(gè)接收線圈(18， 20)通過公共傳 輸路徑和單獨(dú)傳輸路徑之一將MR信號(hào)發(fā)送到所述至少一個(gè)接收機(jī)(34)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2),還包括分路器(56)，其 使與不同同位素相關(guān)的MR信號(hào)從包括至少兩個(gè)與不同同位素相關(guān)的MR 信號(hào)的組合MR信號(hào)中分開，并基于所述接收機(jī)(34)的頻帶將所述分開 的MR信號(hào)發(fā)送到不同接收機(jī)(34)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，其中，所述至少一個(gè) 接收機(jī)(34)包括至少一個(gè)輸入(54)，用于并行接收多個(gè)MR信號(hào)； 至少一個(gè)分路器(56)，用于基于頻率將所接收的MR信號(hào)分離成各個(gè) MR信號(hào)；至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器(58)，其將所述各個(gè)MR信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；以及 多個(gè)解調(diào)器(60)，其對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)并將所述數(shù)字信號(hào)發(fā)送到所述處理組件(38)進(jìn)行處理，配置所述解調(diào)器(60)中的每一個(gè)以對(duì)與特定頻帶相關(guān)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)，其中，所述至少一個(gè) 接收機(jī)(34)包括多個(gè)輸入(54)，其每一個(gè)都接收與不同同位素相關(guān)的MR信號(hào)； 多個(gè)轉(zhuǎn)換器(58)，其每一個(gè)都與所述多個(gè)輸入(54)之一相關(guān)聯(lián)并將從其相關(guān)聯(lián)的輸入(54)接收的MR信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；以及多個(gè)解調(diào)器(60)，其每一個(gè)都與所述多個(gè)轉(zhuǎn)換器(58)之一相關(guān)聯(lián)，對(duì)從其相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換器(58)接收的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)并將解調(diào)后的信號(hào)發(fā)送到所述處理組件(38)以進(jìn)行處理。
21、 一種醫(yī)學(xué)成像方法，包括 針對(duì)不同同位素產(chǎn)生激發(fā)脈沖； 組合各個(gè)激發(fā)脈沖以形成多核激發(fā)脈沖；經(jīng)由單個(gè)放大器(24)將所述多核激發(fā)脈沖發(fā)送到RF線圈(18， 20); 將所述多核激發(fā)脈沖施加到成像區(qū)域中。
22、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的醫(yī)學(xué)成像方法，還包括 接收來自位于所述成像區(qū)域中的目標(biāo)內(nèi)的受激發(fā)核子的MR信號(hào)，所述核子受到所述多核激發(fā)脈沖的激發(fā)；以及處理所接收的MR信號(hào)以產(chǎn)生所述目標(biāo)的圖像。
全文摘要
一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)通過單個(gè)RF放大器(24)激發(fā)多個(gè)核子。該醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(2)包括在檢查區(qū)域中產(chǎn)生主磁場(chǎng)(B₀)的磁體(10)。梯度線圈(14)在主磁場(chǎng)B₀上疊加磁場(chǎng)梯度(G)。至少一個(gè)發(fā)射機(jī)(28)產(chǎn)生與至少兩種不同同位素和兩個(gè)不同頻譜相關(guān)的多核激發(fā)脈沖。單個(gè)放大器(24)將多核激發(fā)脈沖發(fā)送到RF線圈(18，20)以將其施加到檢查區(qū)域。
文檔編號(hào)G01R33/36GK101297213SQ200680040083
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2006年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者I·格雷斯林, P·R·哈維, T·舍夫特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司