在磁共振成像中进行线圈选择以减少annefact伪影的方法和系统
阅读说明：本技术 在磁共振成像中进行线圈选择以减少annefact伪影的方法和系统 (Method and system for coil selection in magnetic resonance imaging to reduce ANNEFACT artifacts ) 是由 常少容 扎卡里·斯莱文斯 桂大为 于 2019-05-30 设计创作，主要内容包括：本发明题为“在磁共振成像中进行线圈选择以减少ANNEFACT伪影的方法和系统”。本发明提供用于选择用于磁共振成像的包括多个线圈元件的射频线圈阵列的各种方法和系统。在一个实施方案中,该方法包括依据REG信息将多个线圈元件分组成接收元件组(REG)；生成REG灵敏度图；对于每个REG,基于REG灵敏度图确定关注区域(ROI)中的信号和annefact源区域中的信号；基于ROI中的信号和annefact源区域中的信号选择一个或多个REG；以及使用被激活的一个或多个所选REG中的线圈元件和不在被禁用的任何所选REG中的线圈元件扫描ROI。这样,可减少重建图像中的annefact伪影。(The invention is directed to a method and system for coil selection in magnetic resonance imaging to reduce ANNEFACT artifacts. Various methods and systems are provided for selecting a radio frequency coil array comprising a plurality of coil elements for magnetic resonance imaging. In one embodiment, the method includes grouping a plurality of coil elements into a Reception Element Group (REG) according to REG information; generating a REG sensitivity map; for each REG, determining a signal in a region of interest (ROI) and a signal in an artifact source region based on the REG sensitivity map; selecting one or more REGs based on the signal in the ROI and the signal in the annex source region; and scanning the ROI using coil elements in the one or more selected REGs that are activated and coil elements not in any selected REGs that are disabled. In this way, artifact in the reconstructed image can be reduced.)
技术领域
本文所公开的主题的实施方案涉及磁共振成像，并且更具体地讲涉及在磁共振成像期间选择射频(RF)线圈阵列来减少annefact伪影。
背景技术
磁共振成像(MRI)是可在不使用x射线或其他电离辐射的情况下创建人体体内的图像的医学成像模态。MRI使用强磁体产生强大而均匀的静磁场B0。当人体或人体的一部分被放置在磁场B0中时，与组织水中的氢核相关联的核自旋变得极化，其中与这些自旋相关联的磁矩优先沿磁场B0的方向对准，从而导致沿该轴的小的净组织磁化。MRI系统还包括梯度线圈，其产生具有正交轴的较小幅度、空间变化的磁场，以通过在身体中的每个位置处创建特征共振频率来对磁共振(MR)信号进行空间编码。氢核由在氢核的共振频率处或附近的射频信号激发，从而向核旋转系统添加能量。随着核自旋放松回到其静止能量状态，它们以RF信号的形式释放所吸收的能量。该RF信号(或MR信号)由一个或多个RF线圈阵列检测，并使用计算机和已知的重建算法转换成图像。
在一些示例中，一个或多个RF线圈阵列可为可移除的。例如，基于给定成像目标，操作者可将所选的表面RF线圈阵列定位在成像个体的上方，并将RF线圈阵列***MRI成像装置。另外，一些RF线圈阵列可为可变形的、可拉伸的，或者换句话讲可相对于成像个体具有变化的形状或位置。在某些条件下，RF线圈阵列可从例如梯度线圈的边缘处具有非线性梯度场的区域接收MR信号。在具有非线性梯度场的区域(也称为annefact源区域)处产生的MR信号可将annefact伪影引入覆盖关注区域的重建图像。
发明内容
在一个实施方案中，一种使用包括多个线圈元件的接收射频(RF)线圈阵列进行磁共振成像(MRI)的方法包括：依据REG信息将多个线圈元件分组成接收元件组(REG)；生成REG灵敏度图；对于每个REG，基于REG灵敏度图确定关注区域(ROI)中的信号和annefact源区域中的信号；基于ROI中的信号和annefact源区域中的信号选择一个或多个REG；以及使用被激活的所选REG中的线圈元件和不在被禁用的任何所选REG中的线圈元件扫描ROI。这样，从视场外部产生的信号强度可能减小，并且重建图像中的伪影可能减少或消除。
应当理解，提供上面的简要描述以便以简化的形式介绍在
具体实施方式
中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述，将会更好地理解本发明，其中：
图1是根据实施方案的MRI系统的框图。
图2是RF线圈阵列相对于成像个体的示例布置。
图3是示出在MRI扫描期间选择RF线圈阵列的示例方法的高阶流程图。
图4是示出用于确定接收元件组(REG)灵敏度图的示例子例程的流程图。
图5是示出将校准数据集投影到一个方向以产生线圈元件灵敏度的图像。
图6示出了原始REG灵敏度图的示例。
图7是示出基于原始灵敏度图产生REG灵敏度图的示例子例程的流程图。
图8A至8C是示出用于产生灵敏度图的图7的子例程的具体实施的图像。
图9A示出了星形伪影的示例，图9B示出了MRI图像中的annefact伪影。
图10是示出用于确定annefact强度曲线的示例子例程的流程图。
图11是示出根据图10的子例程生成annefact强度曲线的一组图像。
图12是用于确定动态线圈模式的示例子例程的流程图。
图13是示出用于确定动态线圈模式的图12的子例程的具体实施的一组图像。
图14示出了基于不同annefact灵敏度因子的示例图像。
图15是具有MRI图像的动态线圈模式的示例视觉表示。
具体实施方式
以下描述涉及在磁共振成像(MRI)系统(诸如图1所示的MRI系统)中选择一个或多个射频(RF)线圈阵列的线圈元件来接收磁共振(MR)信号的各种实施方案。如图2所示，可围绕患者的身体布置多个RF线圈阵列。每个RF线圈阵列可包括一个或多个线圈元件。每个线圈元件电联接到MRI装置，并且可单独接收从不同空间位置产生的MR信号。可基于预定的线圈元件分组信息将线圈元件分组成多个接收元件组(REG)。
在MRI成像期间，将各种梯度磁场施加到涵盖视场(FOV)的成像空间。所施加的梯度场可在例如梯度线圈的边缘处变成非线性的。这样，所接收的MR信号不仅可来自具有线性梯度场的区域，也可来自具有非线性梯度场的区域。因此，假设所接收的MR信号全部是从具有线性梯度场的区域产生的，则伪影(诸如星形伪影或annefact伪影，如图9A和9B中所示)可被引入重建图像中。annefact伪影可通过停用从annefact源区域接收信号的线圈元件而减小。然而，如果线圈元件的数量因接收MR信号而显著减少，则重建图像的信噪比(SNR)也可能减小。因此，在annefact伪影和图像SNR的强度之间存在折衷。
根据本文所公开的实施方案，可选择一个或多个REG以取得annefact伪影与基于例如annefact源区域属性和REG灵敏度的SNR之间的平衡。例如，annefact源区域属性可包括annefact强度曲线和annefact灵敏度因子。annefact强度曲线反映梯度场的非线性的位置和强度。annefact灵敏度因子表示annefact源区域(如果有的话)对重建图像的影响严重程度。annefact灵敏度系因子取决于用于扫描的成像协议。例如，对于给定annefact源区域，如果使用第一成像协议，则annefact的影响可能较高；而如果使用第二成像协议，则annefact的影响可能较低。结合annefact灵敏度因子和annefact曲线进行考虑，以评估对重建图像中annefact伪影的贡献。可评估其对ROI内产生的MR信号的贡献，并与其对源自annefact源区域的annefact伪影的贡献进行比较，以此来选择REG。例如，靠近梯度线圈边缘的REG可能对从线性梯度场区域产生的MR信号和从非线性梯度场区域(即，annefact源区域)产生的MR信号两者都灵敏。如果REG对从annefact源区域产生的MR信号的灵敏度较高，则该REG可能不被选中并且因此可在主扫描期间被关闭。否则，如果REG对从annefact源区域产生的MR信号的灵敏度较低，则在接收模式中可将该REG设置成在主扫描期间接收MR信号。因此，对annefact伪影或星形伪影源区域具有高灵敏度的REG可能不被用于接收MR信号。这样，可从重建MRI图像中减少或消除annefact或星形伪影。
如图3所示，在MRI扫描期间，从所选的REG接收的MR信号被重建以形成成像个体的图像。基于从较低分辨率校准扫描获得的数据来选择REG。基于所获取的数据，可根据图4的子例程确定REG灵敏度图。在图4的子例程期间，可从经由线圈元件获取的3D数据集生成每个线圈元件的线圈元件灵敏度。通过结合属于每个REG的线圈元件的线圈元件灵敏度生成原始REG灵敏度图。图5示出了示例原始REG灵敏度图。基于线圈阵列的类型，可根据图7的子例程从原始REG灵敏度图生成REG灵敏度图。图8A至8C示出了用于处理原始REG灵敏度图以获得REG灵敏度图的示例。图9A和9B示出了具有星形伪影和annefact伪影的MRI图像。图10示出了基于在校准扫描期间获取的数据生成annefact强度曲线的示例子例程。随后可通过基于图12至13中所示的每个REG的灵敏度差值选择一个或多个REG来确定动态线圈模式。对于不同的annefact灵敏度因子值，动态线圈模式可包括不同数量的REG，如图14所示。动态线圈模式可显示给操作者，如图15所示。
图1示出了磁共振成像(MRI)装置10，该装置包括静磁场磁体单元12、梯度线圈单元13、一个或多个RF线圈阵列(210、220和230)、RF体线圈单元15、发射/接收(T/R)开关20、RF端口接口21、RF驱动器单元22、梯度线圈驱动器单元23、数据获取单元24、控制器单元25、检查台26、数据处理单元31、操作控制台单元32以及显示单元33。MRI装置10将电磁脉冲信号传输到放置在成像空间18中的个体16，成像空间中形成静磁场以执行扫描，用于获得来自个体16的磁共振信号，以基于通过扫描获得的MR信号重建个体16的切片的图像。
静磁场磁体单元12通常包括例如安装在环形真空容器内的环形超导磁体。磁体限定围绕个体16的圆柱形空间并产生恒定的初级静磁场B0。
MRI装置10还包括梯度线圈单元13，该梯度线圈单元在成像空间18中形成梯度磁场，以便为RF线圈阵列接收的磁共振信号提供三维位置信息。梯度线圈单元13包括三个梯度线圈系统，每个梯度线圈系统产生梯度磁场(该梯度磁场向彼此垂直的三个空间轴线之一倾斜)，并且根据成像条件在频率编码方向、相位编码方向和切片选择方向中的每一方向上产生梯度场。更具体地讲，梯度线圈单元13在个体16的切片选择方向(或扫描方向)上应用梯度场以选择切片；并且RF体线圈单元15或局部RF线圈阵列可将RF脉冲传输到个体16的所选切片。梯度线圈单元13还在个体16的相位编码方向上应用梯度场，以对来自由RF信号激发的切片的磁共振信号进行相位编码。梯度线圈单元13随后在个体16的频率编码方向上应用梯度场，以对来自由RF信号激发的切片的磁共振信号进行频率编码。
本文示出了三个局部RF线圈阵列210、220和230。局部RF线圈被设置成例如封闭个体16的待成像区域。在由静磁场磁体单元12形成静磁场B0的静磁场空间或成像空间18中，局部RF线圈阵列可基于来自控制器单元25的控制信号将作为电磁波的RF脉冲传输到个体16，从而产生高频磁场B1。这激发了对象16待成像的切片中的质子自旋。局部RF线圈阵列接收在质子自旋回到与初始磁化矢量对齐时所产生的电磁波作为MR信号。在一个实施方案中，局部RF线圈可使用相同的局部RF线圈来传输和接收RF脉冲。在另一个实施方案中，局部RF线圈可用于仅接收MR信号，但不传输RF脉冲。图2中示出了局部RF线圈阵列的细节。
RF体线圈单元15被设置成例如封闭成像空间18，并且产生与主磁场B0正交的射频磁场脉冲B1，主磁场由成像空间18内的静磁场磁体单元12产生，以激发核。局部RF线圈阵列(诸如局部RF线圈阵列210和220)可从MRI装置10轻松断开并更换为另一个局部RF线圈单元，相比之下，RF体线圈单元15固定地附接和连接到MRI装置10。此外，尽管线圈阵列可仅传输到个体16的局部区域或从其接收信号，但RF体线圈单元15通常具有较大的覆盖面积并且可用于将信号传输个体16的整个身体从其接收信号。使用仅接收RF线圈阵列和传输体线圈提供均匀的RF激发和良好的图像一致性，但代价是在个体身上施加高RF功率。对于传输-接收RF线圈阵列，线圈阵列向关注区域提供RF激励并接收MR信号，从而降低施加在个体身上的RF功率。应当理解，局部RF线圈阵列和/或RF线圈单元15的具体用途取决于成像应用。
当在接收模式下操作时，T/R开关20可以选择性地将射频体线圈单元15电连接到数据获取单元24，并且当在传输模式下操作时，该T/R开关可以选择性地电连接到射频驱动器单元22。类似地，当局部RF线圈阵列以接收模式工作时，T/R开关20可选择性地将一个或多个局部线圈阵列电连接到数据获取单元24，并且当局部RF线圈阵列以传输模式工作时，T/R开关可选择性地将一个或多个局部线圈阵列电连接到RF驱动器单元22。当局部线圈阵列和RF体线圈单元15两者都用于单次扫描时，例如，如果局部线圈阵列被配置成用于接收MR信号并且RF体线圈单元15被配置为成用于传输RF信号，则T/R开关20可将来自RF驱动器单元22的控制信号引导至RF体线圈单元15，同时将所接收的MR信号从局部线圈阵列引导至数据获取单元24。RF体线圈单元15可被配置成以仅传输模式、仅接收模式或传输-接收模式工作。局部RF线圈可被配置成以传输-接收模式或仅接收模式工作。
RF驱动器单元22包括栅极调制器(未示出)、RF功率放大器(未示出)和RF振荡器(未示出)，它们用于驱动RF线圈阵列并在成像空间18中形成高频磁场。RF驱动器单元22基于来自控制器单元25的控制信号并使用门调制器将从RF振荡器接收到的RF信号调制成具有预定包络的预定定时信号。由栅极调制器调制的RF信号被RF功率放大器放大，然后输出到RF线圈阵列。
梯度线圈驱动器单元23基于来自控制器单元25的控制信号驱动梯度线圈单元13，从而在成像空间18中产生梯度磁场。梯度线圈驱动器单元23包括三个驱动器电路系统(未示出)，该驱动器电路系统与梯度线圈单元13中包括的三个梯度线圈系统对应。
数据获取单元24包括前置放大器(未示出)、相位检测器(未示出)和模拟/数字转换器(未示出)，它们用于获取由局部RF线圈阵列接收的MR信号。在数据获取单元24中，相位检测器使用来自RF驱动器单元22的RF振荡器的输出作为参考信号，对从RF线圈阵列接收并被前置放大器放大的磁共振信号进行相位检测，并且将相位检测的模拟磁共振信号输出到模拟/数字转换器以便转换为数字信号。由此获得的数字信号被输出到数据处理单元31。
MRI装置10包括用于将受检者16置于其上的检查台26。通过基于来自控制器单元25的控制信号移动桌子26，可以使对象16在成像空间18的内部和外部移动。一个或多个RF线圈阵列可连接到检查台26并与检查台一起移动。
在一些实施方案中，控制器单元25包括计算机和记录介质，记录介质上记录了要由计算机执行的程序。该程序在由计算机执行时引起该装置的各个部分执行对应于预定扫描的操作。记录介质可包括例如ROM、软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM或非易失性存储卡。控制器单元25连接到操作控制台单元32并处理输入到操作控制台单元32的操作信号，而且通过向它们输出控制信号来控制检查台26、RF驱动器单元22、梯度线圈驱动器单元23和数据获取单元24。控制器单元25还基于从操作控制台单元32接收的操作信号来控制数据处理单元31和显示单元33，以获得期望图像。
操作控制台单元32包括用户输入设备(诸如键盘和鼠标)。操作者使用操作控制台单元32，例如，输入作为成像协议的数据，并设置待执行成像序列的区域。将关于成像协议和成像序列执行区域的数据输出到控制器单元25。
数据处理单元31包括计算机和记录介质，在该记录介质上记录由计算机执行以执行预先确定数据处理的程序。数据处理单元31连接到控制器单元25，并基于从控制器单元25接收的控制信号执行数据处理。数据处理单元31还连接到数据获取单元24，并通过对从数据获取单元24输出的磁共振信号应用各种图像处理操作来生成光谱数据。
显示单元33包括显示设备，并基于从控制器单元25接收的控制信号在显示设备的显示屏幕上显示图像。显示单元33显示例如关于操作者从操作控制台单元32输入操作数据的输入项目的图像。显示单元33还显示由数据处理单元31生成的受试者16的切片图像。
不同的RF线圈阵列可用于不同的扫描目标。为此，可从MRI装置10断开一个或多个RF线圈阵列(诸如RF线圈阵列210)，使得不同的线圈阵列可连接到MRI装置10。RF线圈阵列可连接到T/R开关20，并因此经由连接器和RF端口接口21连接到RF驱动器单元22和数据获取单元单元24。每个RF线圈阵列可电联接到一个或多个连接器(诸如连接器17a至17c)。可将连接器***RF端口接口21，以RF线圈阵列电联接到T/R开关20。例如，可通过将连接器17c***RF端口接口21来将线圈阵列210电联接到MRI装置10。因此，可轻松地更改局部RF线圈阵列。
图2示出了图1的MRI装置10的RF线圈阵列相对于个体16的示例布置。具体地讲，前线圈阵列210、头颈线圈阵列220和后线圈阵列230分别定位在身体的顶部、头颈上方和身体下方。每个线圈阵列是单个件并且可物理地彼此分离。一个或多个线圈阵列(诸如前线圈阵列210和头颈线圈阵列220)可由操作者连接到MRI装置10或从其移除。后线圈阵列230可嵌入检查台26内并与检查台一起移动。每个线圈阵列可包括一个或多个线圈元件，并且每个线圈元件接收从个体16的特定体积产生的MR信号。线圈元件可以彼此重叠或不重叠。例如，前线圈阵列210包括沿从上到下(S/I)方向布置的三行线圈元件(211-213)。每行(211、212、213)可包括沿垂直于S/I方向的方向的多个(例如，4、5、6、7、8个等)线圈元件。头线圈阵列220包括四行(221-224)线圈元件以涵盖个体的不同的表面积；并且后线圈阵列230包括沿S/I方向布置的六行(231-236)线圈阵列。在一些实施方案中，线圈阵列的线圈元件之间的相对位置可相对于彼此固定。在一些实施方案中，线圈阵列的线圈元件之间的相对位置可相对于彼此可变。
可根据REG信息将一个线圈阵列的线圈元件或来自多个线圈阵列的线圈元件分组成接收元件组(REG)。REG信息是将用于传输和/或接收MR信号的线圈阵列的线圈元件进行分组的预定规则。不同REG包括线圈元件的不同组合。一个线圈元件可包括在不止一个REG中。REG信息可基于成像对象、线圈阵列的几何形状、硬件限制(例如，多个线圈元件必须同时打开/关闭)等进行确定。REG信息还可提供排他性的REG。例如，当一个线圈元件包括在两个REG中时，这两个REG是彼此排他的，这意味着不能同时选择这两个REG。
以前线圈阵列210作为示例。可将前线圈阵列210中的所有线圈元件分组成第一REG。可将行211中的线圈元件分组成第二REG；可将行212中的线圈元件分组成第三REG；并且可将行213中的线圈元件分组成第四REG。可将一列(沿着垂直于行的方向)中的线圈元件分组成第五REG。第一REG和第二REG是彼此排他的，因为两者都包括行211中的线圈元件。第二REG和第五REG是彼此排他的，因为两者都包括在行212和列的交叉处的线圈元件，以此类推。可类似地定义后线圈阵列230的REG。又如，可将头颈线圈阵列223的行224和220中的线圈元件分组成一个颈件REG。在一些实施方案中，每个线圈元件可表示单独的REG。REG信息可保存在MRI装置10的存储器中。
线圈阵列的每个线圈元件经由信道电联接到控制器单元(诸如图1的控制器单元25)。具体地讲，每个线圈元件可感测MR信号并经由对应的信道将MR信号传输到MRI装置的数据获取单元(诸如图1的数据获取单元24)。数据获取单元随后将数字化的MR信号输出到控制器单元。因此，线圈阵列的信道也可根据REG信息进行分组。在一些示例中，每个单独的线圈元件可联接到一个信道，并且每个信道可仅联接到一个线圈元件(例如，前线圈阵列210可包括经由12个单独的信道联接到数据获取单元的12个线圈元件)。在其它示例中，不止一个线圈元件可联接到给定信道(例如，前线圈阵列210可包括经由6个单独的信道连接到数据获取单元的12个线圈元件)。
在MRI扫描期间，可选择一个线圈阵列或多个线圈阵列的REG来对操作者限定的ROI进行成像。沿着线圈选择方向选择一个或多个REG。在一个示例中，线圈选择方向可为线圈元件沿着其具有不同覆盖范围的方向。换句话讲，一个或多个线圈元件沿着线圈选择方向覆盖不同区域的程度。例如，如果RF线圈阵列包括四乘四的线圈元件阵列，则该RF线圈阵列可被布置成四个REG，每个REG包括沿第一方向(例如，水平地)延伸的一行线圈元件。线圈选择方向可沿着垂直于第一方向的方向(例如，竖直)，因为每个REG的线圈元件沿者第二方向具有不同的覆盖范围。在另一个示例中，如果RF线圈阵列被布置成四个REG，其中每个REG包括沿着第二方向延伸的列，则线圈选择方向可沿着第一方向。在一个示例中，RF线圈阵列可包括在不止一个方向上具有不同覆盖范围的REG。线圈选择方向可为基于成像协议确定的多个方向中的一个。在另一个示例中，线圈选择方向可与MRI扫描期间的切片选择方向相同。换句话讲，线圈选择方向垂直于包含成像切片的平面。线圈选择方向也可与扫描方向相同。
图3示出了用MRI装置(诸如图1的MRI装置10)执行成像个体的检查的示例方法300。MRI图像由在较高分辨率主扫描期间基于动态线圈模式获得的数据重建。动态模式定义选择用于对ROI进行成像的REG。基于每个REG对在ROI内部和外部生成的MR信号的灵敏度来选择REG。具体地讲，在校准扫描期间，可将与FOV重叠的每个REG的每个线圈元件设置成接收MR信号。基于从每个线圈元件接收的信号，确定相应线圈元件的线圈元件灵敏度。来自所有接收线圈元件的MR信号可组合并用于确定annefact强度曲线。annefact强度曲线表示annefact伪影沿着REG选择方向的密度或强度。可随后基于线圈元件灵敏度和annefact强度曲线来确定每个REG对在ROI外部和内部生成的MR信号的灵敏度。方法300还包括显示所选REG的视觉表示，以帮助操作者在主扫描之前验证或调节线圈阵列位置和/或ROI。将多个RF线圈阵列***MRI装置时，可单独考虑每个RF线圈阵列。即，可针对每个线圈阵列确定动态线圈模式。另选地，可一起考虑RF线圈阵列，并且可针对所有线圈阵列确定动态线圈模式。可根据存储在非暂态存储器中的指令由图1的控制器单元25执行方法300。
在302处，响应于操作者的指示，移动检查台(诸如图1的检查台26)，以将个体(诸如患者)定位在成像空间(诸如图1的成像空间18)中。
在304处，布置在患者周围的线圈阵列的信息被控制器单元接收，从而可识别线圈阵列的类型。线圈阵列的信息可经由操作者输入接收。另选地，MRI装置可例如通过识别***装置的线圈阵列的连接器(诸如图1的连接器17a至17c)来自动识别线圈阵列类型。方法300可加载与连接到MRI装置的线圈阵列相关的REG信息。所连接的线圈阵列还可经由显示单元显示给操作者。
在306处，在控制器单元处接收关于患者信息和成像协议的操作者输入。具体地讲，操作者可基于将要扫描的解剖结构来选择协议。通过选择协议，可相应地确定视场(FOV)。FOV限定患者的三维体积。在一个示例中，FOV限定针对***扫描和校准扫描将要扫描的体积。在一些示例中，FOV可包括整个成像个体/MRI系统不移动成像个体所位于的检查台就能够成像的MRI孔径体积。
在308处，基于在306处接收到的成像协议来确定annefact灵敏度因子值。annefact灵敏度因子表示annefact伪影的影响严重程度或重建MRI图像中annefact伪影的幅度。在一个示例中，annefact灵敏度因子为0至5的整数，其中annefact灵敏度因子为0表示无annefact伪影，annefact灵敏度因子为5表示最强的annefact伪影。灵敏度因子可取决于annefact扫描平面、MR信号的读出方向(频率编码方向)、主扫描的脉冲序列、重建方法等。例如，如果读出方向与线圈选择方向或S/I方向对齐，则可将annefact灵敏度因子设定为较小值。又如，对于相同的纵分脊柱扫描，如果使用平方和(SOS)的平方根重建方法来组合信道，则可将annefact灵敏度因子设置为5；而如果使用eC3重建方法，则annefact灵敏度因子可减小至例如1或2。一般来讲，快速脊柱误差(FSE)对annefact灵敏度比梯度回波(GRE)加序列大，因此可将FSE的annefact灵敏度因子被设置成大于GRE的值。
在310处，经由控制器单元执行***扫描(例如，控制器单元可向MRI系统的部件发送命令以执行***扫描)。***扫描可以是FOV的较低分辨率扫描。在本文中，较低分辨率扫描是具有大体素体积的扫描，其能够以缩短的测量时间完成。在一个示例中，在***扫描期间获取的图像数据可用于重建FOV的MR图像。***扫描可生成个体的一个或多个2D图像，例如，在纵分平面、冠状平面和/或横向平面上。
在312处，经由控制器单元在校准FOV中执行全模式低分辨率校准扫描(例如，控制器单元可向MRI系统的部件发送命令以执行校准扫描)。校准FOV可与***FOV相同或不同。在全模式校准扫描期间，一个或多个线圈阵列的每个线圈元件都接收MR信号。从对应于线圈元件的每个信道接收的MR信号生成一个3D数据集。因此，每个3D数据集对应于多个信道中的一个信道，并且对应于信道电联接到的一个线圈元件。在一些实施方案中，收集来自所有线圈阵列的所有信道的MR信号。在一些实施方案中，收集来自所选线圈阵列的信道的MR信号。可基于来自成像区域或FOV的线圈阵列的相对位置来选择线圈阵列。例如，距扫描中心的阈值距离内的线圈阵列被设置成在校准扫描期间处于接收模式，而非所选的线圈阵列不接收MR信号。阈值距离可为这样的距离，即在该距离内，线圈阵列对沿着REG选择方向的MR信号灵敏。在另一个实施方案中，所选REG的每个线圈元件接收MR信号，而非所选的REG不接收MR信号。可基于来自成像区域或FOV的REG的相对位置来选择线圈阵列。例如，选择在距FOV和/或扫描中心阈值距离内的线圈阵列。阈值距离可为这样的距离，即在该距离内，REG对沿着REG选择方向的MR信号灵敏。可基于先验知识(诸如线圈阵列的类型)估计线圈阵列和REG相对于FOV和/或扫描中心的相对位置。在一个实施方案中，可组合***扫描和校准扫描，其中FOV的较低分辨率3D扫描可生成***扫描图像和校准数据两者。
在314处，在控制器单元处接收由操作者选择的ROI。例如，由***扫描生成的图像可显示在显示单元上，并且操作者可基于该图像选择主扫描的ROI。至少在一些示例中，ROI可小于***FOV。在一些实施方案中，可由3D体积的拐角位置选择来限定ROI。在一些实施方案中，可由中心位置以及上下、内外和后前方向中每一个方向上的范围来限定ROI。在其它实施方案中，ROI可呈由中心位置和范围以及旋转角度限定的立方体的形状。例如，对于心脏扫描，可由心脏中心位置和预定范围来限定ROI。
在316处，方法300包括经由控制器单元确定所接收的ROI是否超过在312处的全模式校准扫描期间扫描的体积(诸如校准FOV)。在一个实施方案中，确定ROI是否超过316处的校准可包括显示ROI的空间位置和校准扫描中扫描体积的空间位置。如果ROI在校准扫描中的扫描体积内，则方法300前进至318。否则，如果ROI不在校准扫描中的扫描体积内，则方法300前进至315以调整校准扫描的扫描体积的位置。调整可包括调整校准扫描期间扫描体积的中心位置。然后，对调整后的扫描体积再次执行全模式校准扫描。
在317处，基于在全模式校准扫描期间获取的数据，经由控制器单元生成一个或多个REG灵敏度图。具体地讲，从校准扫描获得多个3D数据集。每个3D数据集都是从特定线圈元件(或特定信道)获取的。可随后通过沿着线圈选择方向投影对应的3D数据集来确定特定线圈元件的线圈元件灵敏度。因此，每个线圈元件对应于一个线圈元件灵敏度。组合多个线圈元件的线圈元件灵敏度，以根据预定的REG信息生成REG灵敏度。REG灵敏度图可基于所生成的REG灵敏度来构造。关于生成REG灵敏度图的细节示于图4中。
在318处，方法300包括确定是否生成新的annefact强度曲线。例如，如果MRI装置中未存储annefact强度曲线，则可生成新的annefact强度曲线。在另一个示例中，可响应于检查台位置而生成新的annefact强度曲线。在另一个示例中，如果在检查期间未改变成像协议，则可在321处使用存储在存储器中的当前annefact强度曲线。在又一个示例中，可跳过318，并且在每次校准扫描之后在312处生成新的annefact强度曲线，或者在每个ROI选择之后，当annefact灵敏度因子大于0时，将annefact曲线中心与扫描中心对齐。
如果要生成新的annefact强度曲线，则方法300前进至320，并且基于在全模式校准扫描期间获取的数据生成annefact强度曲线。具体地讲，确定在312处的校准扫描期间从所有接收线圈元件获取的3D数据集。在移除从具有线性梯度场的区域生成的所接收MR信号之后，获取的数据集沿着线圈选择方向投影到1D annefact强度曲线中。annefact强度曲线的值反映沿着线圈选择方向的相应点处的梯度场的非线性的强度。方法300可将所生成的annefact强度曲线存储在MRI装置的存储器中。关于生成annefact强度曲线的细节在下文中参照图10至图11介绍。
如果不生成新的annefact强度曲线，则方法300前进至321，并且更新当前的annefact强度曲线。例如，可基于在314处接收的ROI来更新annefact强度曲线。annefact强度曲线的中心可偏移至所接收ROI的中心。
在322处，基于在308处确定的annefact灵敏度因子、在317处生成的REG灵敏度图以及在320处生成或在321处更新的annefact强度曲线，经由控制器单元生成动态线圈模式。动态线圈模式确定用于在主扫描期间对ROI进行成像的REG。下文参照图12至图13更详细地描述了用于生成动态线圈模式的子例程。
在324处，动态线圈模式的视觉表示经由显示单元与在308处经由***扫描获取的图像一起显示。示例视觉表示示于图15中。具体地讲，可显示在***扫描期间获取的成像个体图像以及所选REG的切片位置和灵敏度范围。此外，还可显示REG之间的重叠区域。在本公开中，REG的范围与REG的灵敏度程度可互换使用。
在326处，方法300包括在控制器单元处接收来自操作者的输入，该输入例如基于324处的显示指示当前动态线圈模式是否理想。在一个示例中，操作者可确定动态线圈模式的REG的范围是否匹配ROI。如果ROI不匹配所选的REG，则操作者可调整线圈阵列的位置。在另一个示例中，操作者可确定REG之间的重叠是否过大。响应于重叠大于阈值重叠，操作者可调整线圈阵列中的一个或多个的位置。如果控制器接收对于动态线圈模式的确认，则方法300前进至330并且执行主扫描，这将在下文中更详细地描述。否则，如果操作者确定动态线圈模式不理想，则方法300可移动至328。
在328处，操作者确定是否需要重新定位线圈阵列。如果在336处操作者确定重新定位线圈阵列，则可调整一个或多个线圈阵列相对于个体的位置(例如，操作者可调整表面前线圈阵列的位置，该位置可移动)，或者可调整成像个体相对于MRI孔径和/或RF线圈阵列的位置。响应于重新定位线圈阵列，方法300执行新的***扫描。如果操作者确定不重新定位线圈阵列，例如，如果不重新定位要用于主扫描的RF线圈阵列，则方法300循环回到314并接收新的ROI选择。新的ROI可小于先前的ROI，这可能有利于一个或多个REG完全覆盖ROI。
在330处，使用动态线圈模式经由控制器单元在ROI上执行主扫描(例如，控制器单元可向MRI系统的部件发送命令以执行主扫描)。具体地讲，在主扫描期间，从根据动态线圈模式在所选REG的线圈元件接收MR信号，而不是从不在所选REG的任何线圈元件接收。换句话讲，在主扫描期间不在所选REG中的线圈元件被关闭。主扫描是较高分辨率的3D扫描以生成ROI的高质量图像。主扫描具有比308处的***扫描和312处的校准扫描更低的体素体积。在330处执行主扫描还可包括基于所接收的MR信号重建和显示一个或多个MRI图像。
在334处，方法300确定当前检查会话是否已完成。检查会话可通过操作者输入来结束。另选地，方法300可基于在306处选择的成像协议来确定是否结束检查会话。如果会话不结束，则方法300移动至314以接收新的ROI选择。
图4示出了用于确定REG灵敏度图的示例子例程400。REG灵敏度图包括一个或多个REG的REG灵敏度。具体地讲，首先基于每个线圈元件或每个对应信道的线圈元件灵敏度来生成原始REG灵敏度图。然后可基于线圈阵列的构型将原始REG灵敏度图外推至FOV内部或外部的REG。
在401处，在图3的312处执行全模式校准扫描之后，从在全模式校准扫描期间被设置成接收模式的每个线圈元件获得3D数据集。从连接到线圈元件的每个信道接收每个3D数据集。例如，如果在全模式校准扫描期间N个线圈元件被设置成接收模式，则获取N个3D数据集，每个数据集对应于一个线圈元件。3D数据集可在图像空间中。即，3D数据集中每个数据点的值对应于从相应线圈元件接收的MR信号的强度。数据点的空间位置是MR信号源的位置。
在402处，子例程400任选地包括处理所获得的多个3D数据集。具体地讲，可对每个线圈元件的每个3D数据集执行误差校正。例如，可将一个或多个误差图(诸如频率图、相位图和切片梯度翘曲误差图)应用于数据集以校正空间失真。通过预处理，可校正数字化MR信号的每个数据点的空间位置误差。
在404处，基于所获取的数据集为每个线圈元件(或每个信道)生成一个1D线圈元件灵敏度。例如，如果在全模式校准扫描期间N个线圈元件被设置成接收模式，则获取N个3D数据集，并且确定N个线圈元件灵敏度。具体地讲，在校准扫描期间获取的每个3D数据集可被投影到线圈选择方向。在一个示例中，线圈选择方向可为S/I方向。
图5示出了通过将3D数据集505投影到S/I方向而获得的示例线圈元件灵敏度510。3D数据集505可首先沿内外(R/L)方向502投影到纵分平面504。例如，为了将3D数据集投影到2D平面，沿内外方向502的数据点被求和以获得纵分平面504上的数据点。然后，可将投影的2D数据再次投影到S/I方向以获得线圈元件灵敏度510。
在406处，基于来自404的线圈元件灵敏度和REG信息生成原始REG灵敏度图。在一个示例中，对于每个REG，包括在REG中的线圈元件的线圈灵敏度例如通过求和而组合，以生成原始REG灵敏度图。
图6示出了示例原始REG灵敏度图601。y轴是REG的索引(例如，每个REG单独呈现在y轴上)。每行对应于相应REG的REG灵敏度。包括四个REG。x轴指示沿S/I方向的距离(诸如以像素或厘米为单位)。原始REG灵敏度值以灰度进行颜色编码。每个REG对沿S/I方向从不同范围产生的MR信号敏感。
图7示出了基于原始REG灵敏度图(例如诸如图6的原始REG灵敏度图601)生成REG灵敏度图的子例程700。原始REG灵敏度图可基于线圈阵列的类型进行处理。图8A至8C示出了经由子例程700基于原始REG灵敏度图生成的REG灵敏度图的示例。
在702处，确定原始REG灵敏度图中呈现的线圈阵列的类型。例如，子例程可确定RF线圈阵列是固定到检查台的线圈(例如，后线圈)、浮动线圈(例如，前线圈)、刚性线圈(例如，头颈线圈)、柔性线圈(例如，空气线圈)还是其它类型的RF线圈阵列。在其它示例中，子例程可确定RF线圈阵列的长度(例如，相对于FOV)和/或RF线圈阵列中的REG数量。
在704处，可基于线圈阵列的类型来处理原始REG灵敏度图中每个REG的灵敏度。在一个示例中，在706处，使用阈值灵敏度水平对原始REG灵敏度图设置阈值。阈值灵敏度水平可基于MR信号的噪声水平来确定。将具有低于阈值灵敏度水平的值的REG灵敏度图的任何数据点设置为固定的低水平(诸如0)。在图8A中，示出了具有四个REG的RF线圈阵列(诸如头颈线圈阵列)的示例原始REG灵敏度图801。类似于图6的原始REG灵敏度图601，原始REG灵敏度图801的每一行表示沿线圈选择方向的一个REG的组合灵敏度。设置阈值之后，通过将低水平数据点(例如，像素)设置成0值来丢弃那些数据点。可将每个REG的范围确定为REG的非零灵敏度的范围。例如，第一REG 811的范围是810。
在另一个示例中，除此之外或另选地，处理可包括用相同范围的高斯拟合来替换每个REG的阈值灵敏度。高斯拟合替换可应用于例如前线圈阵列或后线圈阵列的REG。在一个示例中，如图8B所示，原始REG灵敏度图803的第一REG的阈值灵敏度被替换为高斯拟合822。高斯拟合822以REG灵敏度图804的灰度示出。对于原始REG灵敏度图的每一行，将阈值灵敏度值替换为沿线圈选择方向(诸如S/I方向)相同范围的高斯曲线。在一个示例中，高斯曲线通过拟合REG的阈值灵敏度来确定。在另一个实施方案中，高斯曲线具有由原始信号确定的最大值和方差(例如，最大值与原始信号的最大值相同或相似)。
在一个示例中，在708处，REG灵敏度图可在FOV内外推。在一个示例中，REG灵敏度图可被外推至在校准扫描期间不接收MR信号的REG。又如，REG灵敏度图可外推至在校准扫描期间接收低振幅MR信号的REG。REG灵敏度图可基于线圈阵列的REG信息进行外推。例如，如果第二REG具有与第一REG相同的构型，则REG灵敏度图中包括的第一REG的灵敏度可外推至第二REG。该构型可包括线圈元件的数量和类型、线圈元件的相对位置以及线圈阵列的刚度。
图8B示出了基于原始REG灵敏度图803的前线圈阵列的外推REG灵敏度图804的示例。在原始REG灵敏度图803中，第六REG具有较低值。因此，REG灵敏度图803中的第六REG的所有值在阈值处理过程702中被设置成0。由于第六REG与第五REG为相同类型，并且假设第六REG与第五REG的相对位置与第五REG与第四REG的相对位置相同，则第六REG的灵敏度可基于第五REG的灵敏度确定。在一个示例中，通过基于第五REG与第六REG之间的相对位置来偏移第五REG的灵敏度，将第六REG 805的灵敏度添加到REG灵敏度图804中。在另一个示例中，第六REG的灵敏度可为范围与第五REG的范围相同的高斯曲线。因此，在没有另外的校准扫描的情况下，可生成外推REG灵敏度图804以覆盖沿S/I方向的整个FOV 820。
在又一个示例中，在710处，REG灵敏度图可在FOV外部外推。外推可基于REG的相似性、线圈阵列刚度以及线圈元件的类型和位置。FOV外部的外推可应用于后线圈阵列或具有位于FOV外部和/或不易于移动或具有定位可变性的线圈元件的其它阵列。由于校准扫描可能无法通过外推FOV外部的灵敏度REG图来覆盖沿线圈选择方向的线圈阵列的全部范围，因此可基于成像区域的一个校准扫描来获得整个线圈阵列的灵敏度REG图。
图8C示出了基于原始REG灵敏度图806的后线圈阵列的外推REG灵敏度图807的示例。原始REG灵敏度图806可通过在FOV 830内执行校准扫描并沿S/I方向投影数据来生成。由于FOV 830外部的REG类似于FOV内部的REG(因为REG可具有相同数量的线圈元件、以相等的方式间隔开等而类似)，因此可在阈值设置702和高斯拟合替换708之后外推REG灵敏度图以覆盖线圈阵列的整个范围831。在一个示例中，当后阵列的线圈元件之间的相对位置固定时，可基于后线圈阵列中的REG之间的相对位置的先验知识在FOV 830的内部偏移REG灵敏度图，以在FOV 830的外部外推REG灵敏度图。
图9A示出了脊柱的MRI图像901，图9B示出了脊柱的另一个MRI图像910。图像901包括星形伪影902，其特征可在于局部高强度像素。星形伪影可能是由不正确的空间编码的退出信号引起的，因此“堆积”。图像910包括由箭头912至918指示的annefact伪影，其特征在于跨成像FOV的条纹。annefact伪影可引发由FOV外部的梯度线圈场塌缩而导致的高信号强度区域。纵分脊柱图像通常呈现出与沿S/I轴远离等中心(约20cm至30cm)所生成的信号相关的强烈伪影。由于其出现在自旋回波或梯度回波图像中，这通常被称为“星形伪影”。纵分图像(切片选择方向R/L＝X)通常使用沿A/P(＝Y)的频率编码和沿S/I(＝Z)的相位编码来获取。在切片选择方向上，由于X梯度随着沿S/I距等中心的距离增大而变弱，因此有效地激发的切片变厚，从而生成更多信号。来自标称切片厚度之外的信号被添加到获取的信号中，这号被称为信号压缩(沿X方向)。类似地，在频率编码方向上，随着Y梯度远离等中心(沿S/I)而变弱，源自远离Y＝0的地方的信号将被重建，就好像它源自更靠近Y＝0的地方，从而导致另外的信号压缩(沿Y方向)。在相位编码方向上，Z梯度远离等中心(沿Z)变得非线性，到达零斜率点，然后反转其方向。来自受Z梯度的非线性行为影响的点的信号可能经历不正确的空间编码并且被重建，就好像它源自更靠近Z＝0的地方，从而导致沿Z方向的信号压缩。沿Z从而远离等中心的梯度线性度/均匀度差也可能导致扰流板梯度较不有效。因此，通过重新聚焦脉冲而激发的非期望信号可能不会被此类梯度脉冲充分地移相。在FSE图像中，伪影可呈现出重影图案，这是由于多种原因(诸如涡电流、B0不稳定(时间场漂移)、接收信号不稳定性、系统振动和信号T2衰减等)造成的k空间信号调制的结果。具有此重影时，该伪影通常被称为“annefact”。由于星形伪影和annefact伪影均源自梯度场的非线性，因此本文的公开内容可同时解决星形伪影和annefact伪影的问题。
图10示出了用于在全模式校准扫描期间基于误差图来生成annefact强度曲线的子例程1000。具体地讲，在从线性梯度区域生成的失真图中去除MR信号之后，可将数据投影到线圈选择方向或切片选择方向上，以获得annefact强度曲线。annefact强度曲线的每个值表示在线圈选择方向的特定位置处接收到的MR信号中的伪影强度。
在1002处，在全模式校准区域中初始化3D同质数据集。作为一个示例，将3D同质数据集的尺寸(以像素或厘米为单位)设置为与校准区域的尺寸相同。将3D同质数据集的每个数据点(或像素)设置为相同的值(诸如1)。
在一个实施方案中，基于系统梯度模型计算频率、相位和切片方向上的3D梯度翘曲误差图。在一个示例中，3D误差图包括频率梯度翘曲误差图、相位梯度翘曲误差图和切片梯度翘曲误差图。每梯度翘曲误差图都是三维的，并且每个梯度翘曲误差图分别对应于频率编码方向、相位编码方向和切片选择方向中每一个方向上的信号崩溃。可基于系统梯度模型和校准扫描的区域计算3D误差图。例如，可例如经由成像虚影来预先确定梯度模型。可通过将校准扫描的位置输入梯度模型来计算失真。在另一个实施方案中，频率、相位和切片梯度翘曲误差图可经过预先校准并存储在MRI装置的存储器中。
在1004处，向同质数据集应用反向梯度翘曲以获得3D失真图。反向梯度翘曲处理模拟因系统的非线性梯度而导致的信号崩溃。例如，反向梯度翘曲可包括将频率、相位和切片梯度翘曲误差图应用于已初始化的均质数据集以识别信号崩溃区域。
在1006处，通过应用频率、相位和切片失真图来生成总体3D失真图。
在1008处，通过施加球面掩模以滤出无效区域来生成annefact强度图。圆形掩模的中心可为梯度的等中心。圆形掩模的直径可通过梯度误差图的有效范围来确定。在一个示例中，无效区域可为孔外的区域。在另一个示例中，无效区域可为梯度误差图不能应用的区域。在另一个示例中，梯度误差图可为一个或多个梯度翘曲误差图。可将圆形掩模外部的数据点设置成最小值(诸如0)。在1008处生成annefact强度图还包括对3D失真图设置阈值以移除线性梯度区域中的信号，因为annefact伪影更有可能由在3D失真图中具有高强度的梯度的非线性区域引起。阈值可基于初始化值和梯度类型来确定。
在1010处，通过将梯度翘曲应用于annefact强度图来获得经校正的annefact强度图。将梯度翘曲应用于3D annefact强度图以识别引起信号堆积的源区域。梯度翘曲是去除由非线性梯度引入的失真以获得真实成像对象的过程。通过去除失真，annefact强度图内的信号位置对应于annefact源区域的物理位置。如果在annefact源区域中接收到信号，则将在重建图像中观察到annefact。通过关闭annefact源区域中的REG，动态线圈模式可减少annefact伪影。在一个示例中，可通过将频率梯度翘曲误差图的反向、相位梯度误差图的反向和切片梯度翘曲误差图的反向应用于annefact强度图来将梯度翘曲处理应用于annefact强度图。
在1012处，在应用梯度翘曲之后，将经校正的annefact强度图投影到线圈选择方向，以获得1D annefact强度曲线。annefact强度曲线的每个数据点对应于在沿REG选择方向的对应位置处的annefact伪影强度。
图11示出了图10的子例程1000的示例具体实施。图形1101示出了轴平面上的3D频率梯度翘曲误差图的切片，图形1102示出了轴平面上的3D相位梯度翘曲误差图的切片，图1103示出了轴平面上的3D切片梯度翘曲误差图的切片。频率、相位和切片误差图被应用于(如箭头1120所示)匹配全模式校准区域的同质初始化的3D数据集1105。例如，在本文中，线圈选择方向为S/I方向。
图像1106示出了应用梯度翘曲误差图之后的3D失真图，图像1108示出了3D失真图1106的冠状平面。将圆形掩模1109应用于失真图的中心区域。圆形掩模1109的位置和面积可对应于成像区域(或孔)的有效梯度模型区域尺寸。可将圆形掩模外部的数据点设置成最小值(诸如0)。图像1110是在应用圆形掩模1109并对3D失真图1106设置阈值之后生成的3Dannefact强度图的冠状平面。
在将梯度翘曲处理应用于3D annefact强度图之后，可生成经校正的annefact强度图。图像1112示出了经校正的annefact强度图梯度翘曲的冠状平面，其从3D annefact强度图的图像1110进行校正。在一个示例中，将频率梯度翘曲误差图1101的反向和相位梯度翘曲误差图1102的反向应用于annefact强度图1110，以获得例如冠状平面1112的体积。
然后将经校正的annefact强度图1112投影到S/I方向，以获得annefact强度曲线1114。annefact强度曲线1114的x轴是沿S/I方向的距离(诸如以像素或厘米为单位)。annefact强度曲线1114的y轴是annefact伪影的相对强度。annefact强度曲线1114的中心(x轴上的0)对应于球形掩模1109的中心，该中心可为MR扫描仪的等中心。
图像1116示出了annefact曲线1126和ROI轮廓1124。ROI轮廓1124示出了操作者选择的ROI在S/I方向上的范围。ROI轮廓被设置成振幅为1的大礼帽形状。即，ROI轮廓的值是ROI内的值，并且ROI轮廓的值在ROI之外为0。annefact强度曲线1116可基于ROI的位置从annefact强度曲线1114偏移，以在成像扫描期间与等中心对齐。例如，annefact强度曲线1116的中心与ROI轮廓1127的中心位置1124相同。中心位置1127处于ROI轮廓在S/I方向上的范围1128的中间点。范围1128是ROI轮廓的非0部分。偏移之后，将没有任何值的annefact强度曲线的区域用恒定值(诸如1)填充。
图12示出了用于确定动态线圈模式的示例子例程1200。动态线圈模式包括用于对特定ROI进行成像的一个或多个REG。在一个示例中，基于REG灵敏度图中每个REG的REG灵敏度、annefact强度曲线、annefact灵敏度因子和ROI来选择动态线圈模式下的REG。具体地讲，基于每个REG对在ROI外部生成的MR信号的灵敏度以及相应的REG对在ROI内部生成的MR信号的灵敏度来选择REG。
在1202处，选择REG灵敏度图中的第一REG。第一REG的REG灵敏度可从REG灵敏度图中提取。例如，第一REG的REG灵敏度是图8A的REG灵敏度图802的第一行。
在1204处，基于REG灵敏度和ROI轮廓来计算REG对在ROI内部生成的MR信号的第一灵敏度。例如，第一灵敏度S1是REG灵敏度和ROI轮廓的点积：
其中REG是待评估REG的REG灵敏度(诸如图13的REG灵敏度1331)，ROI是ROI轮廓(诸如图13的ROI轮廓1320)，i是沿REG选择方向的第i个数据点。如果ROI轮廓在[S,T]的范围(如图13的ROI轮廓1320中所示)内为1并且在其它处为0，则第一灵敏度也可表示为
其中S<T并且S,T∈[1,N]。换句话讲，第一灵敏度是ROI内部的REG灵敏度的总和。
在1206处，计算REG对annefact源区域中生成的MR信号的第二灵敏度。第二灵敏度S2可为REG灵敏度、annefact强度曲线和annefact源区域中的annefact灵敏度因子的点积：
其中a是annefact灵敏度因子(诸如图13的annefact灵敏度因子1340)，A是annefact强度曲线(诸如图13的annefact强度曲线1310)。如在公式3中所示，第二灵敏度是REG灵敏度、annefact强度曲线以及在annefact源区域中沿线圈选择方向的每个数据点处的annefact灵敏度因子的乘积之和。
在1208处，第一灵敏度与第二灵敏度之间的灵敏度差值计算为
ΔS＝S1-S2， 公式4
其中ΔS是灵敏度差值。増大灵敏度差值对应于经由REG接收的数据对ROI内部生成的MR信号的较大贡献，而减小灵敏度差值对应于经由REG接收的数据对annefact伪影的较大贡献。
在1210处，将灵敏度差值与阈值进行比较。如果灵敏度差值大于阈值，则在1212处，该REG将包括在动态线圈模式中。否则，如果灵敏度差值不大于阈值，则从动态线圈模式中排除该REG。阈值可基于所需的图像SNR和对伪影的公差来确定。在一个示例中，阈值被设置成零。
在1214处，子例程1200检查待评估的REG是否为REG灵敏度图的最后一个REG。如果回答是，则子例程1200退出。如果回答否，则子例程1200在1216处选择REG灵敏度图中的下一个REG并且计算下一个REG的灵敏度差值。
在一些示例中，可应用另外的约束来生成动态线圈模式。例如，在基于灵敏度差值评估REG之后，可进一步评估包括在动态线圈模式中的REG，以确定所识别的REG是否彼此兼容。所识别的REG可能是彼此排他的。例如，如果第一REG由前线圈阵列210中的所有线圈元件组成，并且第二REG由行211中的线圈元件组成，则第一REG和第二REG是彼此排他的，因为它们都包括行211中的线圈元件。因此，在一些实施方案中，可应用决胜局规则以从排他性REG中选择一个REG。例如，如果使用平行成像，则优选较大的REG(即，第一REG)；而如果优选减少相包裹伪影，则优选较小的REG(即，第二REG)。在一些实施方案中，整体考虑多种因素，并且达到最佳平衡的REG选自排他性REG。
图13是示出用于确定动态线圈模式的图12的子例程的示例具体实施的一组图像。具体地讲，基于每个REG对在ROI内部生成的MR信号的灵敏度以及REG对annefact源区域中生成的MR信号的灵敏度来选择REG。示例annefact强度曲线1310、ROI轮廓1320、四个REG1331至1334的REG灵敏度1330和annefact灵敏度因子1340示于图13中。annefact强度曲线1310、ROI轮廓1320、REG灵敏度1330和annefact灵敏度因子1340的x轴是沿S/I方向的距离。ROI轮廓1320的范围1321是从S到T。每个REG的REG灵敏度是高斯曲线。四个REG的范围重叠。第一REG 1331和第四REG 1334各自具有ROI之外的范围。
基于公式1至4，可计算四个REG中每一个的灵敏度差值。灵敏度差值如图形1350中所示。x轴是REG指数，y轴是灵敏度差值。由于第一REG 1331的一部分和第四REG 1334的一部分在ROI之外并且在annefact源区域中，因此第一REG 1331和第四REG 1334的灵敏度差值小于第二REG 1332和第三REG 1333。
如上文所解释，在一个非限制性示例中，从动态线圈模式中排除REG的阈值可为0。在此类示例中，图13中所示的每个REG将包括在动态线圈模式中。然而，如果将annefact灵敏度因子増大(例如，增大到5)，每个REG的灵敏度差值将减小，并且可从动态线圈模式中排除一个或多个REG。在另一个示例中，与ROI部分重叠的REG的灵敏度差值可随着annefact强度曲线的振幅増大而减小。因此，可从动态线圈模式排除与ROI部分重叠的一个或多个REG。在又一个示例中，annefact强度曲线可不相对于其中心位置对称。因此，即使REG重叠区域对于两个REG(各自靠近ROI边界中的一个)是相同的，两个REG中的仅一个可包括在动态线圈模式中。
图14示出了用不同动态线圈模式获取的相同FOV的多个MRI图像。每个动态线圈模式对应于不同的annefact灵敏度因子。
annefact强度曲线1403和ROI轮廓1404示于图形1402中。x轴是沿REG选择方向的距离。虚线1405与1406之间的距离是ROI的范围。
如REG灵敏度图1410中所示，五个REG与ROI轮廓1404重叠。当annefact灵敏度因子被设置成0时，全部五个REG的灵敏度差值大于阈值，诸如0，因此全部五个REG都用于对FOV成像。重建图像1411包含由图像1411中的箭头所示的强羽毛状的annefact伪影。
当annefact灵敏度因子被设置成1时，第一和第五REG的灵敏度差值减小到低于阈值的水平。因此，在主扫描期间，从动态线圈模式中排除第一和第五REG。如图像1420所示，从第二、第三和第四REG接收的信号用于重建图像1421。重建图像1421覆盖与图像1411相同的FOV。annefact伪影显著减少。
当annefact灵敏度因子从1増大到5时，第四REG的灵敏度差值也减小到低于阈值的水平。因此，在主扫描期间，从动态线圈模式中排除第一、第四和第五REG。第二和第三REG包括在线圈动态模式中。因此，ROI的一部分不被任何REG覆盖。在图14的324处，可向操作者显示动态线圈模式不充分地覆盖ROI。响应于不正确的覆盖，操作者可选择调整RF线圈位置，或使用当前动态线圈模式继续主扫描。如图像1430所示，从第二和第三REG接收的信号用于重建图像1431。重建图像1431覆盖与图像1411相同的FOV。annefact伪影在图像1431中不可见。然而，由于动态线圈模式中包括的REG数量减少，与图像1431和1411相比，图像1421具有更低的SNR。图像1431的对比度低于图像1411和1421。因此，通过调整annefact灵敏度因子，可解决annefact伪影强度与图像SNR之间的折衷问题。
图15是动态线圈模式与从***扫描获取的成像个的图像1502的示例视觉表示。图像1502示出了纵分平面中的个体。第一REG的范围1504和第二REG的范围1506显示在图像1502的左侧。在一个示例中，第一和第二REG来自相同的线圈阵列(例如，前阵列)，并且根据动态线圈模式进行选择。第三REG的范围1508显示在图像1502相对于个体的右侧。第三REG来自后阵列，并且根据动态线圈模式进行选择。后前方向上的行1310显示用于主扫描的切片的位置。范围1504和1506之间的重叠区域1502显示在图像1507的顶部。例如，重叠区域可通过有颜色的阴影区域来显示。在一个实施方案中，如果沿REG范围的重叠区域的范围超过预先确定的阈值，则重叠区域可能为有颜色的阴影，指示动态线圈模式中的REG之间的过度重叠。REG之间的过度重叠増加了用于接收MR信号的线圈元件数量，这可导致较高的噪声水平。响应于过度重叠，操作者可重新调整线圈阵列位置以减小REG之间的重叠区域。这样，可増大所接收的MR信号的信噪比水平。另选地，操作者可命令使用当前REG位置继续执行主扫描。REG范围1504和1506年也可显示为指示前线圈阵列的REG选择错误的第二颜色。如果重叠区域的范围小于或等于阈值，则重叠区域可为第一颜色的阴影，指示REG之间的适当重叠。由于范围1508完全覆盖ROI，因此范围1508显示为指示后线圈阵列的REG选择正确的第一颜色。
基于每个REG对ROI外部生成的MR信号的灵敏度来选择用于扫描的线圈阵列的部分(诸如线圈阵列的一个或多个REG)的技术效应是，可在主扫描期间排除促成annefact伪影的REG。基于annefact灵敏度因子来选择REG的技术效应是，可调整重建图像中的图像SNR和annefact伪影强度。基于从校准扫描获取的数据生成annefact强度曲线的技术效应是，可估计重建图像中的annefact伪影强度。
在一个实施方案中，一种使用包括多个线圈元件的射频(RF)线圈阵列进行磁共振成像(MRI)的方法包括：依据REG信息将多个线圈元件分组成接收元件组(REG)；生成REG灵敏度图；对于每个REG，基于REG灵敏度图确定关注区域(ROI)中的信号和annefact源区域中的信号；基于ROI中的信号和annefact源区域中的信号选择一个或多个REG；以及使用被激活的一个或多个所选REG中的线圈元件和不在被禁用的任何所选REG中的线圈元件扫描ROI。在该方法的第一示例中，用被激活的一个或多个所选REG扫描ROI包括使用在较高分辨率扫描期间被激活的一个或多个所选REG扫描ROI，并且其中生成REG灵敏度图包括由从较低分辨率校准扫描获取的数据生成的多个线圈元件的线圈元件灵敏度图生成REG灵敏度图。在任选地包括第一示例的该方法的第二示例中，对于每个REG，确定annefact源区域中的信号包括：基于由较低分辨率校准扫描的扫描尺寸初始化的3D同质数据集生成annefact强度曲线，并且annefact强度曲线表示MRI系统的梯度场的非线性的位置和强度；以及基于annefact强度曲线确定annefact源区域中的信号。该方法的第三示例任选地包括第一和第二示例中的一者或多种，并且还包括，其中生成annefact强度曲线包括：将圆形掩模应用于annefact灵敏度图；以及通过沿线圈选择方向投影经掩模处理的annefact灵敏度图来获得annefact强度曲线。该方法的第四示例任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者，并且还包括，其中通过将圆形掩模内的annefact灵敏度图的值设置成0来应用圆形掩模。该方法的第五示例任选地包括第一至第四示例中的一者或多者，并且还包括，其中基于annefact强度曲线确定annefact源区域中的信号包括基于annefact强度曲线和来自REG灵敏度图的每个REG的REG灵敏度的乘积确定每个REG的annefact源区域中的信号。该方法的第六示例任选地包括第一至第五示例中的一者或多者，并且还包括，基于操作者规定的成像协议确定annefact灵敏度因子，并且其中基于annefact强度曲线和来自REG灵敏度图的每个REG的REG灵敏度的乘积确定每个REG的annefact源区域中的信号包括基于annefact强度曲线、来自REG灵敏度图的每个REG的REG灵敏度和annefact灵敏度因子的乘积确定每个REG的annefact源区域中的信号。该方法的第七示例任选地包括第一至第六示例中的一者或多者，并且还包括，其中针对每个REG确定ROI中的信号包括对每个REG的ROI内的REG灵敏度图值的REG灵敏度求和，并且还包括：计算ROI内部的信号与annefact源区域外部的信号之间的灵敏度差值；并且基于ROI中的信号和annefact源区域中的信号选择一个或多个REG包括基于灵敏度差值选择一个或多个REG。该方法的第八示例任选地包括至第一至第七示例中的一者或多者，并且还包括，其中基于灵敏度差值来选择一个或多个REG包括选择灵敏度差值大于阈值的一个或多个REG。该方法的第九示例任选地包括第一至第八示例中的一者或多者，并且还包括，其中每个REG的ROI内部的信号通过将每个REG的REG灵敏度乘以ROI轮廓来确定。
在另一个实施方案中，一种使用射频(RF)线圈阵列进行磁共振成像(MRI)的方法包括使用多个线圈元件执行视场(FOV)的较低分辨率校准扫描，该多个线圈元件分组成多个接收元件组(REG)；基于校准扫描的尺寸确定annefact强度曲线，该annefact强度曲线表示MRI系统的梯度场的非线性的位置和强度；确定一个或多个REG对在关注区域(ROI)内部生成的磁共振(MR)信号的第一灵敏度；基于annefact强度曲线确定一个或多个REG对在annefact源区域内部生成的MR信号的第二灵敏度；基于第一灵敏度和第二灵敏度选择REG的集合；以及基于在较高分辨率主扫描期间从所选的REG集合获得的数据重建覆盖ROI的图像。在该方法的第一示例中，该方法还包括基于校准扫描期间获取的数据确定一个或多个REG的每个REG的REG灵敏度图，每个REG灵敏度图包括沿线圈选择方向的相应REG的灵敏度；并且其中基于annefact强度曲线确定一个或多个REG对在annefact源区域内部生成的MR信号的第二灵敏度包括基于annefact强度曲线和相应REG的REG灵敏度图的乘积来确定一个或多个REG的第二灵敏度。该方法的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括，接收不同的第二ROI；基于第二ROI的位置偏移annefact强度曲线；基于偏移的annefact强度曲线和新的ROI选择第二REG集合；以及使用在第二较高分辨率主扫描期间从第二REG集合获得的数据重建覆盖第二ROI的第二图像。该方法的第三示例任选地包括第一和第二示例中的一者或多者，并且还包括，接收不同的第二ROI；确定新的annefact强度曲线；基于新的annefact强度曲线和第二ROI选择第二REG集合；以及使用在第二较高分辨率主扫描期间从第二REG集合获得的数据重建第二ROI的第二图像。该方法的第四示例任选地包括第一至第三示例中的一者或多者，并且还包括，基于MR信号的读出方向和第二较高分辨率主扫描的脉冲序列来确定annefact灵敏度因子，并且其中基于annefact强度曲线和相应REG的REG灵敏度图的乘积来确定一个或多个REG的第二灵敏度包括基于annefact强度曲线、相应REG的REG灵敏度和annefact灵敏度因子的乘积来确定第二灵敏度。该方法的第五示例任选地包括第一至第四示例中的一者或多者，并且还包括，其中基于第一灵敏度和第二灵敏度来选择REG的集合包括选择灵敏度差值大于阈值水平的一个或多个REG，每个灵敏度差值包括相应的第一灵敏度与相应的第二灵敏度之间的差值。
在另一个实施方案中，磁共振成像(MRI)装置包括：控制器单元；一个或多个射频(RF)线圈阵列，每个RF线圈阵列包括多个线圈元件，这些线圈元件分组成多个接收元件组(REG)；显示单元；以及存储可执行指令的存储器，执行该可执行指令使得控制器单元：基于REG对annefact源区域中的磁共振(MR)信号的灵敏度从多个REG中选择一个或多个接收元件组(REG)，REG包括多个线圈元件的子集；以及基于从所选的一个或多个REG获得的数据重建覆盖ROI的图像。在该装置的第一示例中，该装置还包括指令，执行该指令使得控制器单元：在较低分辨率校准扫描期间获得多个第一数据集，每个第一数据集从与视场(FOV)重叠的一个或多个RF线圈阵列的相应线圈元件获取；通过沿线圈选择方向投影每个第一数据集来确定与FOV重叠的一个或多个RF线圈阵列的每个线圈元件的线圈元件灵敏度；基于对应于REG的每个线圈元件的线圈元件灵敏度来确定REG的REG灵敏度，REG灵敏度包括沿线圈选择方向的REG的灵敏度；基于根据校准扫描尺寸初始化的3D同质数据集来确定annefact强度曲线，annefact强度曲线表示annefact伪影的强度和位置；以及基于REG灵敏度和annefact强度曲线的乘积来确定REG对annefact源区域中的MR信号的灵敏度。该装置的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括，指令，执行该指令使得控制器单元通将反向梯度误差图应用于3D同质数据集来生成annefact强度曲线。该装置的第三示例任选地包括第一和第二示例中的一者或多者，并且还包括，其中基于REG对annefact源区域中的MR信号的灵敏度从多个REG中选择一个或多个REG包括基于REG灵敏度和ROI轮廓的乘积从多个REG中选择一个或多个REG。
如本文所用，以单数形式叙述且以词语“一”或“一个”开头的元件或步骤应被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确地说明这种排除。此外，对本发明的“一个实施方案”的引用并非旨在被解释为排除也包含所叙述的特征的其他实施方案的存在。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”一个元件或具有特定属性的多个元件的实施方案可包括不具有该属性的其他这类元件。术语“包括”和“在…中”用作相应术语“包含”和“其中”的通俗语言等同物。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，而不旨在对其对象施加数字要求或特定的位置顺序。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领域的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其它示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其它示例旨在落入权利要求书的范围内。