磁共振成像接收天线的制作方法

1.本发明涉及磁共振成像，特别涉及磁共振成像接收天线。


背景技术：

2.磁共振成像(mri)扫描器使用大型静态磁场来使原子的核自旋对齐，作为产生患者体内的图像的流程的部分。这个大型静态磁场被称为b0场或主磁场。能够使用mri在空间中测量对象的各种量或属性。磁共振成像发射天线用于发射能够用于操纵核自旋的取向的射频脉冲。核自旋然后发出由磁共振成像接收天线接收的射频信号。
3.美国专利申请us 2010/0244825公开了一种用于生成磁共振(mr)图像的方法，该方法包括从多个rf源线圈中的每个rf源线圈采集校准数据。基于来自多个rf源线圈的校准数据来生成针对虚拟线圈的校准数据，并且基于来自多个rf源线圈的校准数据以及针对虚拟线圈的校准数据来生成一组合成权重。从多个rf源线圈中的每个rf源线圈采集加速的mr数据。能够基于将这组合成权重应用于来自多个rf源线圈的经加速的mr数据来重建图像。


技术实现要素：

4.本发明在独立权利要求中提供了医学仪器、方法和计算机程序产品。在从属权利要求中给出了实施例。
5.最近，用于磁共振成像系统的接收通道的数量一直在增加。例如，表面线圈(也被称为表面天线)是磁共振接收天线的示例。在这种表面线圈中集成了越来越多的天线元件。这能够导致若干困难。一个潜在的困难是：可能要求大的带宽以将磁共振成像数据发射回到磁共振成像系统。另一潜在困难是：为了执行对磁共振图像的重建，磁共振成像系统需要存储的数据量越来越大。
6.例如，可以将数字组合器与天线元件集成在一起，该天线元件被集成在具有天线元件的公共基板或载体上。还可以将数字组合器直接连接到一组接收天线元件。可以将这组接收天线元件实施为天线元件的阵列，并且可以将数字组合器集成在公共载体上的天线元件的阵列中或者可以将数字组合器直接安装到天线元件的邻近区域。这使得天线阵列的输出仅具有很少的(可以只有一个)数字输出通道，数字输出通道的数量(远)小于天线元件的数量。而且，可以通过将针对天线元件的射频接收器以及第一数字通信收发器设置在公共基板上或安装到天线元件的邻近区域来将它们与天线元件集成在一起。
7.实施例可以提供通过使用多种措施来减少带宽的手段。首先，能够将磁共振成像数据以数字形式从磁共振成像线圈发射到磁共振成像系统。这减少了与天线的射频连接的数量。其次，能够在天线本身中将每个天线元件接收的磁共振成像信号组合成减少数量的虚拟磁共振成像通道(在本文中被称为数字虚拟磁共振成像通道)。这可以引起在维持图像质量的同时减少需要发射和/或存储的磁共振数据的量。
8.在一个方面，本发明提供了一种包括磁共振成像接收天线的医学仪器。所述磁共振成像接收天线包括多个天线元件，每个天线元件被配置用于接收磁共振成像射频信号。
所述磁共振成像接收天线还包括射频接收器，所述射频接收器被连接到所述多个天线元件中的每个天线元件，也就是说，所述多个天线元件中的每个天线元件具有其自己的射频接收器。所述射频接收器被配置为接收所述磁共振成像射频信号并将所述射频信号转换为数字磁共振数据。所述磁共振成像接收天线还包括数字组合器。所述数字组合器被配置为使用一组加权因子将来自所述射频信号中的每个射频信号的所述数字磁共振数据的加权组合组合到选定数量的数字虚拟磁共振通道中。
9.在磁共振成像中，将来自磁共振成像天线的不同天线元件的数据进行组合的构思被称为使用虚拟线圈。数字虚拟磁共振通道可以被认为是虚拟线圈或线圈天线元件。
10.所述磁共振成像接收天线还包括第一数字通信收发器，所述第一数字通信收发器被配置用于经由数字通信通道来发射所述数字虚拟磁共振通道。
11.该实施例可以具有以下益处：在跨数字通信通道发射来自多个天线元件的数据之前，将这些数据组合到数字虚拟磁共振通道中。该实施例可以是有益的，因为这可以用于减少由磁共振成像接收天线发射的数据的带宽。当前趋势是大大增加磁共振成像接收线圈的天线元件的数量。困难是这要求发射大量数据。另一困难是需要在磁共振成像系统内存储或归档大量数据。通过将该数据的组合外包到虚拟通道中，这不仅可以减少需要发射的数据量，而且还可以减少磁共振成像系统和存储系统上的负担。
12.第一数字通信收发器可以使用多路复用器来发射来自不同的数字虚拟磁共振通道的数据。例如，该技术可以被称为时分复用或tdm。
13.在另一实施例中，数字通信通道是串行通信通道。
14.在另一实施例中，所述医学仪器还包括磁共振成像系统，所述磁共振成像系统被配置用于从成像区采集磁共振数据。所述磁共振成像系统包括第二中间数字通信收发器，所述第二中间数字通信收发器被配置用于与所述第一数字通信收发器一起形成所述数字通信通道。所述磁共振成像系统被配置用于经由所述数字通信通道来接收所述数字虚拟磁共振通道。经由数字通信通道从数字虚拟磁共振通道接收的数据可以形成由磁共振成像系统采集的磁共振数据的至少部分。
15.该实施例可以是有益的，因为它可以提供这样的磁共振成像系统，该磁共振成像系统减少了从磁共振成像接收天线发射和存储的带宽量，同时保持了图像质量。
16.在另一实施例中，所述磁共振成像系统还包括用于存储机器可执行指令的存储器。所述磁共振成像系统还包括用于控制所述医学仪器的处理器。对所述机器可执行指令的运行使所述处理器通过利用线圈灵敏度脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来控制所述磁共振成像系统以测量针对所述多个天线元件中的每个天线元件的线圈灵敏度数据。所述线圈灵敏度数据是经由所述数字通信通道来接收的。在这种情况下，线圈灵敏度数据是来自多个天线元件中的每个天线元件的数字磁共振数据。
17.对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述线圈灵敏度数据来确定针对所述多个天线元件中的每个天线元件的线圈灵敏度曲线。对线圈灵敏度数据的测量和对线圈灵敏度曲线的确定是标准技术，并且通常被称为并行成像。并行成像技术的示例是有sense和grappa。
18.对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器接收选定的视场、用于控制所述磁共振成像系统以采集所述数字磁共振数据的选定的脉冲序列命令，以及可用带宽限制。对
选定的视场和脉冲序列的选择会影响磁共振成像接收天线生成多少数据。可用带宽限制可以基于各种不同因素。一种因素可以是被连接到磁共振成像系统的接收天线的数量。利用更多数量的天线，可以减少特定的磁共振成像接收天线能够使用的数据量。可用带宽限制也可以基于对控制由磁共振成像系统的处理器存储和处理的数据量的期望。
19.对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述选定的视场、选定的脉冲序列以及所述可用带宽限制来确定所述选定数量的数字虚拟磁共振通道。在给定可用带宽的量和选定的视场和选定的脉冲序列的情况下，能够确定数字虚拟磁共振通道的数量。在此之后，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述选定数量的数字虚拟磁共振通道以及针对所述多个天线元件中的每个天线元件的所述线圈灵敏度曲线来确定一组计算的加权因子，以构建一组虚拟磁共振通道。针对多个天线元件中的每个天线元件的线圈灵敏度曲线实质上涉及该特定天线元件成像良好的区域。因此，这可以用于构建虚拟磁共振通道。
20.对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述数字通信通道向所述磁共振成像接收天线发射所述一组计算的加权因子。所述磁共振成像接收天线被配置用于在经由所述数字通信通道接收到所述一组计算的加权因子时将所述一组计算的加权因子设置为所述一组加权因子。在该步骤中，所述一组计算的加权因子用于配置用于特定视场和所述选定的脉冲序列的磁共振成像接收天线。
21.该实施例可以具有以下益处：数字虚拟磁共振通道被构建为使得：针对特定视场和脉冲序列，它们对图像质量没有负面影响。
22.在一些实施例中，可用带宽限制在本文中可以被称为用于传输采集数据而分配的数字通信通道带宽。
23.在另一实施例中，所述医学仪器还包括所述磁共振成像接收天线中的多个磁共振成像接收天线，其中，可用带宽是至少部分地通过所述磁共振成像接收天线中的所述多个磁共振成像接收天线的带宽要求来确定的。
24.在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器利用所述选定的脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统以采集所述磁共振数据。所述磁共振数据包括经由所述数字通信通道接收到的所述数字磁共振数据的所述加权组合。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述磁共振数据来重建磁共振图像。
25.该实施例可以是有益的，因为它可以提供降低数据传输要求的磁共振图像，但仍保持磁共振图像的分辨率和质量。
26.在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过利用通道噪声脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来控制所述磁共振成像系统以测量针对每条数字磁共振通道的通道噪声数据。所述通道噪声数据是经由所述数字通信通道来接收的。例如，通道噪声脉冲序列命令可以是这样的脉冲序列命令，该脉冲序列命令与在关闭了射频生成器或发射器的情况下的选定的脉冲序列命令相同或相似，因此，在这种情况下，仅测量了背景噪声。
27.对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述通道噪声数据来确定每个数字虚拟磁共振通道之间的噪声相关性。例如，可以通过使用通道噪声数据计算数字磁共振通道中的每条数字磁共振通道之间的相关系数来计算噪声相关性。对所述机器可执行
指令的运行还使所述处理器使用所述噪声相关性来确定针对每条数字磁共振通道的噪声去相关系数。噪声相关系数可以是用于减小噪声相关性的通道的组合。
28.在另一实施例中，所述处理器被配置为使得至少部分地使用所述噪声去相关系数来形成对所述一组计算的加权因子的计算以构建所述一组虚拟磁共振通道。例如，这组虚拟磁共振通道可以被设置为使得减少了噪声相关性。
29.在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器利用所述噪声去相关系数来修改所述一组计算的加权因子以使用所述数字组合器来执行噪声去相关。该实施例可以是有益的，因为它可以减少所采集的磁共振数据中的噪声量。用于执行噪声去相关的系数可以与所述一组加权因子组合以执行将数据分离到虚拟通道中的分离操作并同时降低噪声量。
30.在另一实施例中，所述第一数字通信收发器和所述第二中间数字通信收发器被配置用于使用以下各项中的任一项来形成所述数字通信通道：光纤线缆、无线通信通道、wi-fi连接、蓝牙连接以及电流数字串行线缆。所使用的这些实施例中的任一实施例都可以是有益的，因为它们可以实现将磁共振成像接收天线放置在磁共振成像系统内的情况。
31.在另一实施例中，所述磁共振成像接收天线包括用于为所述数字组合器供电的电池。该实施例可以是有益的，因为除了用于数字通信通道的硬件之外，它与磁共振成像系统的电子器件完全分离。
32.在另一实施例中，所述磁共振成像接收天线是表面天线。表面天线通常也可以被称为表面线圈。该实施例可以是有益的，因为当前趋势是大大增加表面天线中的天线元件的数量。因此，实施例可以包含以下益处：对于表面天线来说具有更多数量的天线元件，同时降低了用于发射数字数据的带宽要求。
33.在另一实施例中，使用专用集成电路来实施所述数字组合器。
34.在另一实施例中，使用现场可编程门阵列来实施所述数字组合器。
35.在另一实施例中，使用微处理器来实施所述数字组合器。
36.在另一实施例中，所述加权因子是复数。使用复数加权因子可以是有益的，因为此时加权因子能够用于校正测量结果的信号相位。对复数加权因子的使用保留了磁共振信号中的相位信息。在这种情况下，灵敏度曲线也能够是复值函数。
37.在另一方面，本发明提供了一种包括用于由控制医学仪器的处理器来运行的机器可执行指令的计算机程序产品。所述医学仪器包括磁共振成像接收天线。所述磁共振成像接收天线包括：多个天线元件，每个天线元件被配置用于接收磁共振成像射频信号。所述磁共振成像接收天线还包括射频接收器，所述射频接收器被连接到所述多个天线元件中的每个天线元件。所述射频接收器被配置为接收所述磁共振成像射频信号并将所述磁共振成像射频信号转换为数字磁共振数据。
38.所述磁共振成像接收天线还包括数字组合器。所述数字组合器被配置为使用一组加权因子将来自所述射频信号中的每个射频信号的所述数字磁共振数据的加权组合组合到选定数量的数字虚拟磁共振通道中。所述磁共振成像接收天线还包括第一数字通信收发器，所述第一数字通信收发器被配置用于经由数字通信通道来发射所述数字虚拟磁共振通道。所述数字通信通道是串行通信通道。
39.所述医学仪器还包括磁共振成像系统，所述磁共振成像系统被配置用于从成像区
采集磁共振数据。所述磁共振成像系统包括第二中间数字通信收发器，所述第二中间数字通信收发器被配置用于与所述第一数字通信收发器一起形成所述数字通信通道。所述磁共振成像系统被配置用于经由所述数字通信通道来接收所述数字虚拟磁共振通道。
40.对所述机器可执行指令的运行使所述处理器通过利用线圈灵敏度脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来控制所述磁共振成像系统以测量针对所述多个天线元件中的每个天线元件的线圈灵敏度数据。所述线圈灵敏度数据是经由所述数字通信通道来接收的。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述线圈灵敏度数据来确定针对所述多个天线元件中的每个天线元件的线圈灵敏度曲线。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器接收选定的视场、用于控制所述磁共振成像系统以采集所述数字磁共振数据的选定的脉冲序列命令，以及可用带宽限制。
41.对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述选定的视场、选定的脉冲序列以及所述可用带宽限制来确定所述选定数量的数字虚拟磁共振通道。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述选定数量的数字虚拟磁共振通道以及针对所述多个天线元件中的每个天线元件的所述线圈灵敏度曲线来确定一组计算的加权因子，以构建一组虚拟磁共振通道。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述数字通信通道向所述磁共振成像接收天线发射所述一组加权因子。所述磁共振成像接收天线被配置用于在经由所述数字通信通道接收到所述一组计算的加权因子时将所述一组计算的加权因子设置为所述一组加权因子。先前已经讨论过了该实施例的优点。
42.在另一方面，本发明提供了一种操作医学仪器的方法。所述医学仪器包括磁共振成像接收天线。
43.所述磁共振成像接收天线包括多个天线元件，每个天线元件被配置用于接收磁共振成像射频信号。
44.所述磁共振成像接收天线还包括射频接收器，所述射频接收器被连接到所述多个天线元件中的每个天线元件。所述射频接收器被配置为接收所述磁共振成像射频信号并将所述射频信号转换为数字磁共振数据。所述磁共振成像接收天线还包括数字组合器。所述数字组合器被配置为使用一组加权因子将针对所述射频信号中的每个射频信号的所述数字磁共振数据的加权组合组合到选定数量的数字虚拟磁共振通道中。
45.所述磁共振成像接收天线还包括第一数字通信收发器，所述第一数字通信收发器被配置用于经由数字通信通道来发射所述数字虚拟磁共振通道。所述数字通信通道是串行通信通道。所述医学仪器还包括磁共振成像系统，所述磁共振成像系统被配置用于从成像区采集磁共振数据。所述磁共振成像系统包括第二中间数字通信收发器，所述第二中间数字通信收发器被配置用于与所述第一数字通信收发器一起形成所述数字通信通道。所述磁共振成像系统还被配置用于经由所述数字通信通道来接收所述数字虚拟磁共振通道。
46.所述方法包括通过利用线圈灵敏度脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来控制所述磁共振成像系统以测量针对所述多个天线元件中的每个天线元件的线圈灵敏度数据。所述线圈灵敏度数据是经由所述数字通信通道来接收的。
47.所述方法还包括使用所述线圈灵敏度数据来确定针对所述多个天线元件中的每个天线元件的线圈灵敏度曲线。所述方法还包括接收选定的视场、用于控制所述磁共振成像系统以采集所述数字磁共振数据的选定的脉冲序列命令，以及可用带宽限制。所述方法
还包括使用所述选定的视场、选定的脉冲序列以及所述可用带宽限制来确定所述选定数量的数字虚拟磁共振通道。
48.所述方法还包括使用所述选定数量的数字虚拟磁共振通道以及针对所述多个天线元件中的每个天线元件的所述线圈灵敏度曲线来确定一组计算的加权因子，以构建一组虚拟磁共振通道。所述方法还包括使用所述数字通信通道向所述磁共振成像接收天线发射所述一组计算的加权因子。所述磁共振成像接收天线被配置用于在经由所述数字通信通道接收到所述一组计算的加权因子时将所述一组计算的加权因子设置为所述一组加权因子。先前已经讨论过了该实施例的优点。
49.应当理解，可以组合本发明的前述实施例中的一个或多个实施例，只要所组合的实施例并不相互排斥即可。
50.本领域的技术人员将意识到，本发明的各方面可以被实施为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采用以下形式：完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或在本文中全部被通称为“电路”、“模块”或“系统”的组合了软件方面和硬件方面的实施例。此外，本发明的各方面可以采用被实施在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有被实施在其上的计算机可执行代码。
51.可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。本文使用的“计算机可读存储介质”涵盖可以存储能由计算设备的处理器执行的指令的任何有形存储介质。计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非瞬态存储介质。计算机可读存储介质还可以被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储媒介的示例包括但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、usb拇指驱动器、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的示例包括压缩盘(cd)和数字多用盘(dvd)，例如，cd-rom、cd-rw、cd-r、dvd-rom、dvd-rw或dvd-r盘。术语“计算机可读存储介质”还指能够由计算机设备经由网络或通信链路进行存取的各种类型的记录媒介。例如，可以在调制解调器上、在互联网上或在局域网上检索数据。可以使用任何适当的介质来传输在计算机可读介质上实施的计算机可执行代码，所述任何适当的介质包括但不限于：无线、有线、光纤缆线、rf等，或前项的任何合适的组合。
52.计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或作为载波的部分的、在其中实施计算机可执行代码的传播的数据信号。这样的经传播的信号可以采用各种形式中的任何形式，包括但不限于：电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：所述计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且能够传递、传播或传输用于由指令执行系统、装置或设备使用的程序或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。
[0053]“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的示例。计算机存储器是能由处理器直接访问的任何存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的另外的示例。计算机存储设备是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储设备也可以是计算机存储器，或者反之亦然。
[0054]
本文使用的“处理器”涵盖能够运行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应被解读为可能包含多于一个处理器或处理核。处理器例如可以是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统之内的或被分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语“计算设备”也应被解读为可能指多个计算设备的集合或网络，所述多个计算设备中的每个均包括一个或多个处理器。计算机可执行代码可以由可以在相同的计算设备之内或者甚至可以被分布在多个计算设备上的多个处理器来执行。
[0055]
计算机可执行代码可以包括令处理器执行本发明的一方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的各方面的操作的计算机可执行代码可以被写成一种或多种编程语言的任何组合，包括面向对象的编程语言(例如，java、smalltalk、c 等)和常规程序编程语言(例如，“c”编程语言或类似的编程语言)，并且被编译成机器可执行指令。在一些实例中，计算机可执行代码可以是高级语言的形式或是预编译的形式，并且可以与解读器联合使用，所述解读器在运行中生成机器可执行指令。
[0056]
计算机可执行代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上、作为独立软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种场景中，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，所述网络包括局域网(lan)或广域网(wan)，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)的连接。
[0057]
参考根据本发明的实施例的流程图图示和/或方法、装置(系统)以及计算机程序产品的框图描述了本发明的各方面。应当理解，在适当时能够由计算机可执行代码形式的计算机程序指令来实施流程图、图示和/或框图的框的每个框或部分。还应当理解，当互不排斥时，可以对不同的流程图、图示和/或框图中的框进行组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的单元。
[0058]
这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备来以特定方式起作用，使得被存储在计算机可读介质中的指令产生制造品，所述制造品包括实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的指令。
[0059]
计算机程序指令也可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以引起要在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的一系列操作步骤，从而产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上运行的指令提供用于实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的过程。
[0060]
本文使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机系统交互的接口。“用户接口”还可以被称为“人机接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被所述计算机接收，并且可以从计算机向用户提供输出。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。在显示器或图形用户接口上显示数据或信息是向操作者提供信息的示例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触控板、指点杆、图形
输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、头戴式设备、脚踏板、有线手套、遥控器以及加速度计来接收数据是使得能够从操作者接收信息或数据的用户接口部件的全部示例。
[0061]
本文使用的“硬件接口”涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口还可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的示例包括但不限于：通用串行总线、ieee 1394端口、并行端口、ieee 1284端口、串行端口、rs-232端口、ieee-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、tcp/ip连接、以太网连接、控制电压接口、midi接口、模拟输入接口以及数字输入接口。
[0062]
本文使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、听觉和/或触觉的数据。显示器的示例包括，但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(crt)、存储管、双稳显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(vf)、发光二极管(led)显示器、电致发光显示器(eld)、等离子显示面板(pdp)、液晶显示器(lcd)、有机发光二极管显示器(oled)、投影仪以及头戴式显示器。
[0063]
磁共振(mr)数据在本文中被定义为是在磁共振成像扫描期间使用磁共振装置的天线记录的对通过原子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振数据是医学图像数据的示例。数字磁共振数据是已经被转换为数字格式的磁共振数据。磁共振成像(mri)图像或mr图像在本文中被定义为是对在磁共振成像数据内包含的解剖数据重建的二维可视化或三维可视化。能够使用计算机来执行这种可视化。
附图说明
[0064]
下面将参考附图并且仅通过示例的方式描述本发明的优选实施例，在附图中：
[0065]
图1图示了医学仪器的示例；
[0066]
图2图示了医学仪器的另外的示例；
[0067]
图3示出了图示操作图2的医学仪器的方法的流程图；
[0068]
图4图示了医学仪器的另外的示例；
[0069]
图5示出了图示操作图4的医学仪器的方法的流程图；
[0070]
图6示出了磁共振成像接收天线的功能图；
[0071]
图7图示了v
×
p通道组合矩阵的示例；
[0072]
图8图示了具有数字虚拟磁共振通道的磁共振成像接收天线的示例；
[0073]
图9图示了单条数字虚拟磁共振通道的实施方式；
[0074]
图10图示了实施多条数字磁共振通道的通道组合器；
[0075]
图11图示了实施多条数字磁共振通道的通道组合器的多相位实施方式；
[0076]
图12图示了方法的示例；
[0077]
图13图示了方法的另外的示例；
[0078]
图14图示了信号路径的另外的示例；并且
[0079]
图15图示了信号路径的另外的示例。
[0080]
附图标记列表
[0081]
100
ꢀꢀꢀꢀ
医学仪器
[0082]
101
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磁共振成像接收天线
[0083]
101'
ꢀꢀ
磁共振成像接收天线
[0084]
102
ꢀꢀꢀꢀ
天线元件
[0085]
104
ꢀꢀꢀꢀ
射频接收器
[0086]
106
ꢀꢀꢀꢀ
电子器件包
[0087]
108
ꢀꢀꢀꢀ
数字组合器
[0088]
110
ꢀꢀꢀꢀ
第一数字收发器
[0089]
112
ꢀꢀꢀꢀ
数字通信通道
[0090]
114
ꢀꢀꢀꢀ
电池
[0091]
200
ꢀꢀꢀꢀ
医学仪器
[0092]
202
ꢀꢀꢀꢀ
磁共振成像系统
[0093]
204
ꢀꢀꢀꢀ
磁体
[0094]
206
ꢀꢀꢀꢀ
磁体的膛
[0095]
208
ꢀꢀꢀꢀ
成像区
[0096]
209
ꢀꢀꢀꢀ
视场
[0097]
210
ꢀꢀꢀꢀ
磁场梯度线圈
[0098]
212
ꢀꢀꢀ
磁场梯度线圈电源
[0099]
214
ꢀꢀ
身体线圈
[0100]
216
ꢀꢀ
rf发射器
[0101]
217
ꢀꢀ
第二中间数字通信收发器
[0102]
218
ꢀꢀ
对象
[0103]
220
ꢀꢀ
对象支撑物
[0104]
226
ꢀꢀ
计算机系统
[0105]
228
ꢀꢀ
硬件接口
[0106]
230
ꢀꢀ
处理器
[0107]
232
ꢀꢀ
用户接口
[0108]
234
ꢀꢀ
计算机存储器
[0109]
240
ꢀꢀ
机器可执行指令
[0110]
242
ꢀꢀ
线圈灵敏度脉冲序列命令
[0111]
244
ꢀꢀ
线圈灵敏度数据
[0112]
246
ꢀꢀ
线圈敏感性曲线
[0113]
248
ꢀꢀ
选定的视场
[0114]
250
ꢀꢀ
选定的脉冲序列命令
[0115]
252
ꢀꢀ
可用带宽限制
[0116]
254
ꢀꢀ
选定数量的数字虚拟磁共振通道
[0117]
256
ꢀꢀ
一组计算的加权因子
[0118]
258
ꢀꢀ
磁共振数据
[0119]
260
ꢀꢀ
磁共振图像
[0120]
300
ꢀꢀ
通过利用线圈灵敏度脉冲序列命令控制磁共振成像系统来控制磁共振成
像系统以测量针对多个天线元件中的每个天线元件的线圈灵敏度数据，其中，线圈灵敏度数据是经由数字通信通道来接收的
[0121]
302
ꢀꢀ
使用线圈灵敏度数据来确定针对多个天线元件中的每个天线元件的线圈灵敏度曲线
[0122]
304
ꢀꢀ
接收选定的视场、用于控制磁共振成像系统以采集数字磁共振数据的选定的脉冲序列命令，以及可用带宽限制
[0123]
306
ꢀꢀ
使用选定的视场、选定的脉冲序列以及可用带宽限制来确定选定数量的数字虚拟磁共振通道
[0124]
308
ꢀꢀ
使用选定数量的数字虚拟磁共振通道以及针对多个天线元件中的每个天线元件的线圈灵敏度曲线来确定一组计算的加权因子，以构建一组虚拟磁共振通道
[0125]
310
ꢀꢀ
使用数字通信通道向磁共振成像接收天线发射一组加权因子，其中，磁共振成像接收天线被配置用于在经由数字通信通道接收到一组计算的加权因子时将一组计算的加权因子设置为一组加权因子
[0126]
312
ꢀꢀ
利用选定的脉冲序列命令控制磁共振成像系统以采集磁共振数据
[0127]
314
ꢀꢀ
使用磁共振数据来重建磁共振图像
[0128]
400
ꢀꢀ
医学仪器
[0129]
402
ꢀꢀ
通道噪声脉冲序列命令
[0130]
404
ꢀꢀ
通道噪声数据
[0131]
406
ꢀꢀ
噪声去相关系数
[0132]
408
ꢀꢀ
噪声相关性
[0133]
500
ꢀꢀ
通过利用通道噪声脉冲序列命令控制磁共振成像系统来控制磁共振成像系统以测量针对每条数字磁共振通道的通道噪声数据
[0134]
502
ꢀꢀ
使用通道噪声数据来确定每条数字磁共振通道之间的噪声相关性
[0135]
504
ꢀꢀ
使用噪声相关性来确定针对每条数字磁共振通道的噪声去相关系数
[0136]
506
ꢀꢀ
利用噪声去相关系数来修改一组计算的加权因子以使用数字组合器来执行噪声去相关
[0137]
600
ꢀꢀ
接收线圈
[0138]
602
ꢀꢀ
多路复用合并器
[0139]
700
ꢀꢀ
输入
[0140]
702
ꢀꢀ
输出
[0141]
800
ꢀꢀ
数字虚拟磁共振通道
[0142]
900
ꢀꢀ
虚拟磁共振通道
[0143]
902
ꢀꢀ
数字磁共振数据
[0144]
904
ꢀꢀ
一组加权因子
[0145]
1100 多路复用器
[0146]
1102 定序器
[0147]
1200 在所有物理通道上执行通道灵敏度预扫描
[0148]
1202 针对所有物理通道确定灵敏度曲线
[0149]
1204 视场、并行成像、带宽限制
[0150]
1208 线圈中的负载通道组合系数
[0151]
1206 利用虚拟通道来执行扫描
[0152]
1300 执行噪声预扫描
[0153]
1302 确定物理通道之间的噪声相关性
[0154]
1304 导出噪声去相关系数
[0155]
1400 数字转换器
[0156]
1402 延迟匹配
[0157]
1404 组合器
[0158]
1500 ddc
具体实施方式
[0159]
在这些附图中，相同编号的元件要么是等效的元件，要么执行相同的功能。如果功能是等效的，则先前已经讨论过的元件将不必在后面的附图中再进行讨论。
[0160]
图1图示了具有磁共振成像接收天线101的医学仪器100的示例。磁共振成像接收天线110是表面天线或表面线圈。它包括大量的天线元件102。每个天线元件102包括射频接收器104。在图1中，天线元件102也被标示为环形天线。射频接收器104还被标示为数字传感器。在附图中，并非所有天线元件102或射频接收器104都具有编号。每个射频接收器104与电子器件包106之间存在数字连接。电子器件包106包括数字组合器108和第一数字通信收发器110。第一数字通信收发器110用于形成数字通信通道112。任选地，电子器件包106也被示为包括电池114。磁共振成像接收天线110通常被放置在磁共振成像系统内的对象上。数字通信通道112例如由光纤线缆来提供，数字通信通道112然后将数字磁共振数据带到磁共振成像系统。在图6-11的背景中解释了数字组合器108和第一数字通信收发器110如何操作的细节。
[0161]
在图1中，天线元件102中的每个天线元件被配置用于接收磁共振成像射频信号。被连接到每个天线元件102的射频接收器104被配置为接收磁共振成像射频信号并将该磁共振成像射频信号转换为数字磁共振数据。
[0162]
数字组合器108被配置为使用一组加权因子将来自射频信号中的每个射频信号的数字磁共振数据的加权组合组合到选定数量的数字虚拟磁共振通道中。然后，第一数字通信收发器110被配置用于经由数字通信通道112来发射数字虚拟磁共振通道。数字通信通道可以例如是串行通信通道、多个串行通信通道的组合和/或其他通信通道。
[0163]
图2图示了医学仪器200的示例。医学仪器200类似于图1中的医学仪器100，不同之处在于，医学仪器200还包括磁共振成像系统202。
[0164]
磁共振成像系统202包括磁体204。磁体204是圆柱型磁体，其具有穿过其中的膛206。也可以使用不同类型的磁体；例如，也可以使用剖分式圆柱形磁体和所谓的开放式磁体。剖分式圆柱形磁体与标准圆柱形磁体相似，不同之处在于，低温恒温器已被分成两部分以允许进入磁体的等平面，这种磁体例如可以与带电粒子束治疗结合使用。开放式磁体具有两个磁体部分，一个磁体部分在另一个磁体部分上方，这两个磁体部分之间具有足够的空间以接收对象：这两个部分的区域布置类似于亥姆霍兹线圈。开放式磁体之所以受欢迎，是因为对象受到的约束较小。在圆柱形磁体的低温恒温器内部具有超导线圈的集合。在圆
柱形磁体204的膛206内，存在成像区208，在成像区208中，磁场足够强大且足够均匀以执行磁共振成像。在成像区208内示出了视场209。对象218被示为由对象支撑物220支撑，使得对象218的至少部分在成像区208和视场209内。
[0165]
在磁体的膛206内还有一组磁场梯度线圈210，这组磁场梯度线圈210用于采集磁共振数据以对磁体204的成像区208内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈210被连接到磁场梯度线圈电源212。磁场梯度线圈210旨在是代表性的。通常，磁场梯度线圈210包含三组独立的线圈，这三组独立的线圈用于在三个正交的空间方向上进行空间编码。磁场梯度电源向磁场梯度线圈供应电流。被供应给磁场梯度线圈210的电流根据时间的函数受到控制并且可以是斜坡变化的或脉冲变化的。
[0166]
在磁体206的膛内是用于操纵成像区208内的磁自旋的取向的身体线圈214。身体线圈214被连接到射频发射器216。而且，在磁体的膛内是磁共振成像接收天线101。磁共振成像系统202还被示为包括第二中间数字通信收发器217。第二中间数字通信收发器217和第一数字通信收发器210形成数字通信通道112。在该示例中，数字通信通道112是物理连接。这可以例如是光纤连接。
[0167]
发射器216、梯度控制器212和第二中间数字通信收发器被示为被连接到计算机系统226的硬件接口228。计算机系统还包括与硬件系统228、存储器234和用户接口232通信的处理器230。存储器234可以是处理器230可访问的存储器的任何组合。这可以包括诸如主存储器、缓冲存储器之类的物件，并且还可以包括诸如闪存ram、硬盘驱动器或其他存储设备之类的非易失性存储器。在一些示例中，存储器234可以被认为是非瞬态计算机可读介质。
[0168]
存储器234被示为包含机器可执行指令240。机器可执行指令240使得处理器230能够经由硬件接口228来控制磁共振成像系统202。机器可执行指令240还可以使得处理器230能够执行各种数据处理功能和图像处理功能。
[0169]
存储器234还被示为包含线圈灵敏度脉冲序列命令242。线圈灵敏度脉冲序列命令242用于控制磁共振成像系统202以从天线元件102中的每个天线元件采集线圈灵敏度数据244。存储器234被示为包含使用线圈灵敏度脉冲序列命令242采集的线圈灵敏度数据244。存储器234还被示为包含使用线圈灵敏度数据244计算的线圈灵敏度曲线246。
[0170]
存储器234被示为包含对选定的视场248、选定的脉冲序列命令250以及可用带宽限制252的选择。然后使用这些量来计算选定数量的数字虚拟磁共振通道254。将选定数量254存储在存储器234中。存储器234还被示为包含一组计算的加权因子256。能够将这组计算的加权因子256上传到磁共振成像接收天线100中。然后，这组计算的加权因子256替换数字组合器108所使用的一组加权因子。
[0171]
存储器234被示为任选地包含通过利用选定的脉冲序列命令250控制磁共振成像系统202而采集的磁共振数据258。磁共振数据258是在这组计算的加权因子256被上传到磁共振成像接收天线100之后采集的。
[0172]
存储器234还被示为包含根据磁共振数据258重建的磁共振图像260。在图2所示的示例中，磁共振数据258仅是由磁共振成像接收天线100收集的。在这种情况下，磁共振数据258是已经从第一数字通信收发器110接收的数据。
[0173]
图3示出了图示操作图2的医学仪器200的方法的流程图。首先，在步骤300中，利用线圈灵敏度脉冲序列命令242控制磁共振成像系统202以采集线圈灵敏度数据244。线圈灵
敏度数据244是经由数字通信通道112而接收的。接下来，在步骤302中，使用线圈灵敏度数据244来确定针对多个天线元件102中的每个天线元件的线圈灵敏度曲线246。然后，在步骤304中，接收选定的视场248、选定的脉冲序列命令250以及可用带宽限制252。
[0174]
然后，在步骤306中，通过使用选定的视场248、选定的脉冲序列命令250以及可用带宽限制252来确定选定数量的数字虚拟磁共振通道254。接下来，在步骤308中，使用选定数量的数字虚拟磁共振通道254以及针对多个天线元件102中的每个天线元件的线圈灵敏度曲线246来确定一组计算的加权因子256。执行这种操作以构建一组虚拟磁共振通道。接下来，在步骤310中，使用数字通信通道112将这组计算的加权因子256发射到磁共振成像接收天线100。磁共振成像接收天线100被配置用于在经由数字通信通道112接收到这组计算的加权因子256时将这组计算的加权因子256设置为这组加权因子。
[0175]
图4示出了医学仪器400的另外的示例。图4中描绘的医学仪器400类似于图2中描绘的医学仪器200。在这种情况下，代替单个磁共振成像接收天线100，存在磁共振成像接收天线101和额外的磁共振成像接收天线101'。它们两者都具有由第二中间数字通信收发器217形成的数字通信通道112。在这种情况下，可以降低可用带宽限制252，使得可以容纳两个天线101、101'。
[0176]
另外，存储器234被示为包含通道噪声脉冲序列命令402。通道噪声脉冲序列命令402可以用于采集针对天线元件102中的每个天线元件的通道噪声数据404。通道噪声数据404被示为被存储在存储器234中。通道噪声数据404可以用于计算噪声去相关系数406。应当注意，可以针对天线101、101'中的每个天线的天线元件102中的每个天线元件分别计算一组计算的加权因子256和噪声去相关系数406。可以计算单个天线101或101'内的天线元件102之间的噪声去相关系数406。由于数字组合器108能够访问它所存在的天线101或101'内的通道(天线元件102)，因此它只能组合这些通道并且只能使这些通道之间的噪声去相关。可以执行多个天线101、101'之间的天线元件102之间的噪声去相关，然而，这种去相关将由处理器230来执行。
[0177]
图5示出了操作图4的医学仪器400的方法。首先，在步骤500中，利用通道噪声脉冲序列命令402控制磁共振成像系统200以采集通道噪声数据404。接下来，在步骤502中，使用通道噪声数据404来计算噪声相关性408。然后，在步骤504中，针对数字磁共振通道中的每个数字磁共振通道，使用噪声相关性408来确定噪声去相关系数406。然后，该方法前进到如在图3中所图示的步骤300、302、304和306。在步骤306之后，执行步骤308。
[0178]
在步骤308之后，执行步骤508。在步骤508中，使用噪声去相关系数406来修改加权因子。在步骤508之后，该方法然后前进到如在图3中所图示的步骤310、313和314。
[0179]
磁共振成像接收线圈101(例如，mri表面线圈)中的通道数量一直在稳定地增加。增加的通道计数对于(空间)信噪比(snr)和并行成像(sense)性能都是有利的。数字mri表面线圈通过数字网络来传输采集的数字化rf信号，以供进一步处理以形成图像。采集的数字数据的量随着表面线圈的通道计数的增加而增加。
[0180]
与增加通道计数相关联的实际问题是它需要越来越多的同轴线缆和大量连接点，以将来自rf线圈的rf信号传输到系统，以用于数字化和进一步的数字信号处理。大量的同轴线缆导致了物理问题(重量和线缆直径增加，在减小同轴直径时增加损耗，rf阱的重量和体积增加
……
)。较大数量的连接器点也导致了物理问题(连接器插入力增加，连接器的尺
寸和重量增加，可靠性降低
……
)。另一方面，对rf线圈中的信号进行数字化的系统必须应对有限的数字网络带宽。
[0181]
高通道计数模拟线圈设计通常允许两条或更多条通道的组合来有效地降低通道计数，从而减少要传输和处理的rf信号的数量。替代地，高通道计数模拟线圈通常通过单条同轴线缆以不同载波频率从多条通道有效传输rf信号来减少同轴线缆的数量。随着通道计数的增加，在表面线圈处采取额外的措施以减少要传输并后续处理的数据量。
[0182]
对于大通道计数数字线圈101，数字数据(数字磁共振数据258)的量能够很容易超过网络的有限带宽和/或计算机基础设施的有限资源，例如，用于处理所采集的数据的存储器和处理能力。特别地，无线网络的带宽限制具有挑战性。众所周知，高通道计数线圈的各条通道对信噪比(snr)和/或并行成像性能的贡献并不相等。通过借助于通过线性组合(使用一组计算的加权因子256)将物理通道组合为减小数量的虚拟通道(数字虚拟磁共振通道800)，能够以对snr和/或并行成像性能的有限影响为代价来减少生成的数据量。
[0183]
虚拟通道的数量(选定数量的数字虚拟磁共振通道254)能够被选择为符合有限网络带宽和/或计算机(存储器和处理)资源。完全可编程的线性组合使得能够应用任意优化策略。特别地，它实现了在有限的数字网络带宽的约束下根据扫描协议(脉冲序列)和特定的成像体积(解剖结构)来优化snr和加速的通道组合。这与模拟设计形成对比，该模拟设计只能组合预定通道，因此缺乏根据解剖结构和/或扫描协议来优化snr和加速能力的能力。
[0184]
这种能力还使得高通道计数线圈能够被部署在网络带宽有限的现有系统上，从而避免了将系统升级到更高网络带宽的需求。这具有明确的商业优势，因为它增加了安装现场中能够部署这种线圈的系统的数量。
[0185]
优化通道组合的能力充分利用了对表面线圈中的rf信号进行数字化而不是对系统中的信号进行数字化的独特特征。
[0186]
诸如数字线圈之类的磁共振成像接收天线101、101'通常包括与天线元件102相对应的多条物理通道(p)。在每条通道中，利用rf磁性环形天线(或元件102)来检测mr信号并利用专用于该通道的接收器(rx)104对mr信号进行数字化以形成数字信号(数字磁共振数据258)。随后通过数字通信通道112将数字通道信号传送到系统。
[0187]
由于技术、大小、功率或成本约束中的任一项的原因，数字通信通道112会受到带宽限制。例如，无线通信通道严重受限于带宽，而光学链路具有高得多的带宽。带宽限制可以是在其上使用表面线圈的系统的功能和/或表面线圈的通信通道接口的功能。随着数字表面线圈中的通道的数量的增加，通信通道的带宽变成了限制因素。
[0188]
增加表面线圈的通道计数提高了其空间灵敏度并因此影响了在结果得到的图像中的空间信噪比行为和/或其执行并行成像的能力。还已知对于高通道计数线圈，并非所有通道在对特定视场进行成像时对并行成像性能或信噪比的贡献都相等。能够通过以下操作来利用这一点：在通过通信通道传输数据之前将选定的通道的信号进行组合，从而减少聚合信号带宽而不会显著损害信噪比或并行成像性能。
[0189]
p条物理通道能够组合成v条虚拟通道，以在后续进行有限带宽传输和处理。为了获得最大灵活性，通道组合器针对每条虚拟通道执行所有p条物理通道的加权组合。通过p元件通道组合矩阵将该组合所需的权重存储在v中。
[0190]
图6图示了典型的数字接收线圈600的示例。在图6中，接收线圈包括多个天线元件
102，每个天线元件102被连接到接收器104。接收器104输出数字数据并被连接到第一数字通信收发器110。在该示例中，收发器110还包括多路复用合并器。然后使用收发器来连接到数字通信通道112。在图6中的示例中，使用第一数字通信收发器110来发射所有的来自天线元件102中的每个天线元件的数据。
[0191]
图7图示了数字组合器108的示例。在该示例中，数字组合器108是v
×
p通道组合矩阵。存在p个输入700和v个输出702。数字组合器108能够用于修改图6中图示的接收线圈600。
[0192]
由组合器109产生的通道组合能够被表示为物理通道向量上的矩阵乘法以形成虚拟通道向量。
[0193][0194]
在由通道接收器生成的连续样本上执行该操作。
[0195]
下面在图8中图示了结果得到的虚拟表面线圈拓扑。
[0196]
图8图示了这种修改并且等同于图1中图示的磁共振成像接收天线101。存在多个天线元件102，这多个天线元件102被连接到射频接收器104。射频接收器104中的每个射频接收器的输出被连接到数字组合器108的输入。然后，数字组合器108输出数字虚拟磁共振通道800。数字组合器108的输出被输入到第一数字通信收发器110中。针对每条虚拟通道j，使用p个乘法器和p路加法器。
[0197]
图9图示了用于计算单条虚拟磁共振通道900的数字组合器108的部分。输入数字磁共振数据902，然后使用一组加权因子904来控制如何将数字磁共振数据902求和一起以形成单条虚拟磁共振通道900。
[0198]
为了限制硬件资源，能够将最大n(小于p)设为能够被组合以形成单条虚拟通道的通道数量。这提供了通道组合的性能与通道组合器所需的硬件资源之间的权衡。
[0199]
图10图示了使用该构思的整个数字组合器108。再次地，输入数字磁共振数据902，并且使用一组加权因子904来控制如何将这些数字磁共振数据902组合到不同的个体虚拟磁共振通道900中。所有这些虚拟磁共振通道900形成虚拟磁共振通道800，然后，第一数字通信收发器110发射该虚拟磁共振通道800。这将乘法器的数量从p
×
v减少到n
×
v，并且将每个加法器从p路加法器减少到n路加法器，但是将v p加到n个多路复用器以选择每条虚拟通道所需的n条物理通道。
[0200]
在fpga中容易实施这种硬件。当在fpga中实施时，也能够对共享资源执行这种硬件。对于在基带处的相对较低的采样率，各条虚拟通道的计算能够是时间复用的。例如，在1mhz的基带采样率下并且在中等的100mhz下操作的fpga，只能利用p个乘法器和单个p路加法器来计算100条虚拟通道。这大幅减少了通道组合所需的硬件资源。
[0201]
这样得到组合器的多相位实施方式，如图11所示。图11图示了对图9中图示的系统的修改结果。能够将数据全部向下转换为较低频率，然后代替具有专用通道，能够使用多路复用器1100来使用单条通道，然后将该单条通道输出到定序器1102。然后将定序器1102连接到第一数字通信收发器110。
[0202]
将组合矩阵的p个列存储在p个存储器中，每个存储器包含v个系数值。定序器对存
储器进行寻址以递送计算连续虚拟通道组合所需的系数。由定序器类似寻址的1到v多路分解器将结果递送到适当的虚拟通道。
[0203]
实际的通道组合矩阵不仅执行通道组合，而且还能够用于执行噪声去相关。噪声去相关(作为通道组合)能够被表示为将p条物理通道变换为p条噪声去相关通道的矩阵操作。这是p元素向量与噪声去相关系数的p
×
p矩阵的矩阵乘法。
[0204][0205]
组合这两个操作，我们得到：
[0206][0207]
因此，这能够被减少到：
[0208][0209]
其中，ncij系数表示组合的噪声去相关操作与通道组合操作。对于虚拟表面线圈中的硬件，在组合矩阵中并入噪声去相关没有结果，它仅改变可编程复数系数。
[0210]
在软件中利用确定各条通道的空间灵敏度曲线和噪声相关性的预扫描来计算实际的线圈组合系数。该信息与视场的几何形状和所需的并行成像属性一起用于确定符合通信通道的带宽限制的最优通道组合。
[0211]
下面在图12中示出了结果得到的流程(没有噪声去相关)。
[0212]
图12图示了操作医学仪器的方法的示例。首先，在步骤1200(等同于步骤300)中，在所有物理通道上执行预扫描。接下来，在步骤1202(等同于步骤302)中，针对所有物理通道确定灵敏度曲线。然后，在步骤1204(等同于步骤304)中，接收视场、并行成像和带宽限制1204。接下来，在步骤1206(等同于步骤308)中，使用优化过程来导出通道组合系数。然后，在步骤1208(等于步骤310)中，将通道组合系数加载到线圈中。最后，在步骤1210(等同于步骤312)中，使用磁共振成像系统来使用虚拟化通道执行扫描。
[0213]
注意，不需要对所有扫描执行步骤1200和1202。预扫描的结果通常在许多后续扫描中重复使用，从而减少了(预扫描)成像时间。优化流程可以额外地考虑后续阶段的(存储器和处理)资源限制。
[0214]
图13图示了对图12中图示的方法的修改，这种修改包括噪声去相关。在该示例中，在步骤1300中，在所有物理通道上执行噪声预扫描。接下来，在步骤1302中，确定不同物理通道之间的噪声相关性。然后，在步骤1304中，导出噪声去相关系数。能够以几种不同方式使用噪声去相关系数1304。可以在步骤1206中在优化问题中使用噪声去相关系数1304来导出最优通道组合系数。还可以任选地在步骤1306中使用噪声去相关系数1304，在步骤1306中，将噪声相关系数与通道组合系数进行组合。在步骤1206之后执行步骤1306。能够使用单个因子。在步骤1306之后，如在图12中所描述的那样执行步骤1208和步骤1210。
[0215]
在极端带宽限制可接受的图像质量限制之外，信噪比和并行成像性能可能受到损害，这种限制是系统的属性或表面线圈本身的属性。在这种情况下，可以使用优化流程来将最大可达信号返回到噪声和并行成像性能。例如，这可以使得报告可以应用于特定视场的最大并行成像加速度。
[0216]
为了噪声去相关而最优地执行为物理通道的简单加权组合(即，具有最小硬件要求)，可以同时对各条物理通道的信号进行采样。这意味着将从通道天线直到其数字转换器的信号延迟路径以及时钟信号到通道数字转换器的延迟路径进行匹配。替代地，能够利用截止线校准流程来表征数字化信号延迟，并且在作为借助于数字延迟线在信号上的数字操作的组合操作之前调整数字化信号延迟。这消除了与在高通道计数设计中匹配所有模拟信号和时钟路径相关联的难以处理的设计挑战。
[0217]
然后，在图14中图示了针对每条物理通道的信号路径。图14示出了包括数字转换器1400、延迟匹配1402的信号路径，该延迟匹配1402然后被馈送到组合器1404中。
[0218]
信号延迟校准流程可以确定物理通道之间的相对延迟不匹配。然后能够对延迟匹配硬件进行编程以解决在通道延迟中的不匹配。
[0219]
在实践中，借助于数字下变频器(ddc)将限制带宽、数字化载波或中频信号转换到基带。由于与噪声去相关和通道组合相关联的系数基于基带信号，因此组合器必须在基带信号上操作。
[0220]
图15图示了在这种情况下针对每条物理通道的信号路径。
[0221]
信号路径首先通过数字转换器1400，然后被馈送到延迟匹配1402。延迟匹配1402被馈送到数字下变频器1500。数字下变频器1500然后被馈送到组合器1404中。
[0222]
为了总结，所提出的数字虚拟表面线圈(磁共振成像接收线圈101、101')的优点可以包括以下各项中的一项或多项：
[0223]
能够减少通道数量以限制将数据传输到系统所需的带宽。这对于无线线圈特别有用，在无线线圈中，无线介质的带宽限制是极端的。
[0224]
在表面线圈中首先能够减少通道的数量，以限制后续阶段中的存储器和处理资源以及限制网络带宽。这降低了后续处理阶段所需的通道组合程度。
[0225]
虚拟通道数量是完全自由的。在实际的实施方式中，虚拟通道的数量将小于物理通道的数量。这避免了提供模式的常见模拟表面线圈实践，在提供模式的常见模拟表面线圈实践中，(仅)根据所选择的视场来选择预先确定的物理通道子组。
[0226]
虚拟通道组成是完全自由的。特别地，能够利用任意加权的物理通道加和来形成每条虚拟通道。这与模拟方法形成强烈对比，在模拟方法中，在设计时间限制的情况下预先确定了可能的组合，这限制了对视场、并行成像行为和噪声分布策略的任意组合的有效性。
[0227]
通道虚拟化能够基于任意通道组合策略。组合操作通过外部软件来完全参数化且可编程。
[0228]
已经识别出能够容易地在可编程(fpga)硬件上部署的各种实施策略。这种实施方式所需的硬件资源是适度的，因此得到了成本有效的实施方式。
[0229]
能够在具有有限网络带宽的现有系统上部署特定的高通道计数表面线圈。这使得能够部署高通道计数表面线圈，而无需将系统升级到相应更高的网络带宽，从而增加了安装现场中能够部署这种表面线圈的系统的数量。
[0230]
虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示例性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
[0231]
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实施对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实施在权利要求中记载的若干项的功能。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如，与其他硬件一起或作为其他硬件的部分而供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，例如，经由互联网或其他有线或无线的电信系统进行分布。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。