[發(fā)明專利]耦合天線陣列中的噪聲匹配

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080014458.2
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN102369452A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發(fā)明（設計）人: C·芬德科里
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G01R33/3415
• 分類號: G01R33/3415;G01R33/36
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于優(yōu)化包括用于接收RF信號的兩個或更多個接收天線的陣列的系統(tǒng)中的信噪比的方法，其中每個接收天線經(jīng)由匹配網(wǎng)絡連接到具有輸入阻抗的低噪聲放大器，包含接收天線、匹配網(wǎng)絡和低噪聲放大器的每個鏈路形成系統(tǒng)的接收通道。此外，本發(fā)明涉及適于執(zhí)行本發(fā)明的方法的系統(tǒng)。

背景技術

下文在MR(磁共振)成像的情境下公開了本發(fā)明。然而，必須認識到，本發(fā)明可以按照相同的方式應用于其中天線陣列被用于靈敏地接收RF信號的其他領域中，例如，無線電通信技術、移動通信、雷達或射電天文學領域。

目前MR圖像形成方法被廣泛使用，其利用磁場與核自旋之間的相互作用以便形成二維或三維圖像，其尤其被用于醫(yī)學診斷領域中，因為對于軟組織的成像而言，它們在許多方面優(yōu)于其他成像方法，不需要電離輻射并且通常是非侵入的。

根據(jù)MR方法，一般而言，待檢查的患者身體被布置在強的、均勻的磁場中，與此同時，磁場的方向限定測量所基于的坐標系的軸(一般為z軸)。磁場根據(jù)磁場強度針對個體核自旋產(chǎn)生不同的能量水平，所述磁場強度通過施加具有限定頻率(所謂的拉莫爾(Larmor)頻率，或者MR頻率)的電磁交變場(RF場)而被激勵(自旋共振)。

從宏觀角度看，個體核自旋的分布產(chǎn)生整體磁化，能夠通過施加具有適當頻率的電磁脈沖(RF脈沖)使該整體磁化偏離平衡狀態(tài)而磁場垂直于z軸延伸，使得磁化關于z軸執(zhí)行進動運動。

在RF脈沖終止之后，磁化弛豫返回至初始平衡狀態(tài)，其中z方向上的磁化以第一時間常數(shù)T₁(自旋點陣或縱向弛豫時間)再次構建，而在垂直于z方向的方向上的磁化以第二時間常數(shù)T₂(自旋-自旋或橫向弛豫時間)弛豫。磁化的變化能夠借助接收RF天線(線圈)來檢測，所述接收RF天線(線圈)被布置和定向在MR裝置的檢查體積內(nèi)，從而使得在垂直于z軸的方向上測量磁化的變化。

為了實現(xiàn)體內(nèi)的空間分辨率，沿三個主軸延伸的線性磁場梯度疊加在均勻磁場上，得到自旋共振頻率的線性空間相關性。在接收天線中拾取的信號包含不同頻率的分量，其可能與體內(nèi)的不同位置相關聯(lián)。例如借助傅里葉變換將經(jīng)由接收線圈獲得的信號數(shù)據(jù)轉換為MR圖像。

在本領域中眾所周知的是(例如參見US?4947121)，通過使用用于接收MR信號的兩個或更多個接收天線的陣列，能夠同時采集多個數(shù)據(jù)集并且能夠組合這些數(shù)據(jù)集以顯著改善靈敏度，即信噪比(SNR)，和/或視場(FOV)。這樣的陣列包括靠近定位的接收天線(例如表面線圈)，其接收來自相應MR設備檢查體積內(nèi)的公共感興趣區(qū)域的MR信號。每個接收天線經(jīng)由匹配網(wǎng)絡連接到低噪聲放大器。包含接收天線、匹配網(wǎng)絡和低噪聲放大器的每個鏈路構成MR設備的接收通道的一部分。每個接收通道可以包括其他部件，例如模數(shù)轉換器、開關等等。在圖像重建過程期間組合各通道的輸出，每個均包括信號和噪聲。組合的SNR信號受每個個體天線的性能、天線之間的噪聲相關性以及低噪聲放大器的噪聲參數(shù)的影響。

在當前的MR系統(tǒng)中，在相鄰定位的個體接收線圈之間的噪聲耦合已知具有限定陣列內(nèi)天線的最大數(shù)量的限制效應，以獲得適中的SNR。然而，現(xiàn)代的MR掃描器有時包括具有遠遠超過這一最大數(shù)量的多個接收天線的陣列。這是因為最近已經(jīng)開發(fā)出并行采集技術。在這一范疇內(nèi)的方法是SENSE(Pruessmann等人在Magnetic?Resonance?in?Medicine?1999，42(5)，1952-1962頁上的“SENSE：Sensitivity?Encoding?for?Fast?MRI”)和SMASH(Sodickson等人在Magnetic?Resonance?in?Medicine?1997，38，591-603頁上的“Simultaneous?acquisition?of?spatial?harmonics(SMASH)：Fast?imaging?with?radiofrequency?coil?arrays”)。SENSE和SMASH使用從并行的多個RF接收天線獲得的欠采樣的k空間數(shù)據(jù)采集。在這些方法中，利用復合加權對來自多個線圈的(復合)信號數(shù)據(jù)進行組合，從而抑制最終重建的MR圖像中的欠采樣偽影(混疊現(xiàn)象)。在SENSE或SMASH中，圖像采集的加速隨著所使用的接收天線的數(shù)量而增長。因此最大的接收天線數(shù)量一般是很可觀的，以便盡可能提高成像速度。