[发明专利]一种多通道磁共振成像设备的SAR实时监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁波能量吸收率监测系统及方法，特别是关于一种多通道磁共振成像设备的电磁能量吸收率SAR(Specific Absorption Rate)的实时监测系统及方法。

背景技术

磁共振成像是一种不需要射线和其它电离辐射就能产生人体内部图像的成像方式，广泛应用在临床医学和基础科学,包括生物医药、遗传基因、神经科学、心理学、认知科学等研究领域。磁共振成像的工作原理大致如下：磁体产生一个磁场强度较强的相对均匀的基本磁场，即主磁场B₀场，然后在主磁场上迭加一个用于空间位置编码的三维梯度磁场。在磁共振成像时,为了产生和获取磁共振信号，通常需要利用一个或者多个射频发射线圈发射射频脉冲，产生一个垂直于主磁场B₀场的旋转B₁射频场，激发人体内的质子产生磁共振现象，生成旋转的横向磁共振矢量M_xy。旋转的横向磁共振矢量M_xy切割一个或者多个射频接收线圈，射频接收线圈接收人体发出的微弱磁共振信号，最后将获取的磁共振信号通过图像重建得到磁共振图像。

近年来，为提高图像信噪比，磁共振成像系统中主磁场的场强不断增强(例如主磁场强度包括0.2T(特斯拉)、0.35T、1.5T、3T、4.7T、7T和9.4T等)，然而场强的增强会使射频脉冲载频的频率升高，从而会在人体内沉积更多的电磁能量。另一方面，现有的磁共振成像技术要求快速成像能力，而快速成像需要磁共振扫描仪在单位时间内向患者发送更高重复频率的射频脉冲序列，这也导致受试者要承受更多的电磁能量。因此FDA(Food and Drug Administration，美国食品药物监督管理局)和IEC(International Electrotechnical Commission国际电工委员会)的标准规定了在磁共振成像中人体电磁能量吸收率SAR)值不能超过规定的安全标准。由于现代的磁共振成像技术会使受试者承受高SAR值，因此必须对磁共振成像中的SAR值进行实时监测。

对SAR值的实时监测除了需要监测整个观察区域的SAR值，还包括监测局部观察区域的SAR值。这是因为随着磁共振成像系统主磁场场强的不断增强和射频频率的不断增加，随之产生的射频发射场的不均匀性问题越来越突出。为了解决上述问题,磁共振成像系统发展了多通道并行发射技术,但是多通道并行发射技术由于各个通道间能量分布的不均匀性，容易造成受试者体内整体SAR值并没有超过阈值而局部区域SAR值过高的现象，产生高频电磁伤害。因此，对局部SAR值的实时监测也是非常重要的。在扫描中对受试者的SAR值进行监测，首先需要测量输入射频发射线圈的功率。在大功率射频信号测量中，需要用到射频电路中常用的定向耦合器，而定向耦合器有限的隔离度会引入测量误差，即方向性误差。方向性误差取决于耦合信号中耦合输出信号反射功率的大小，与反射系数直接相关：反射系数越大，方向性误差越大，反射系数越小，方向性误差越小。传统的测试方法将各个定向耦合器的误差归为一个相同的误差值，这个相同的误差值一般取反射系数较大时的误差值，从而增加了不必要的冗余误差。如果采用不同的反射系数对应不同误差的形式,可以避免不必要的冗余误差。为了保证病人的安全，传统监测方法都是对整体射频能量吸收率进行监测，对局部射频能量吸收率则是将阈值除以一个较大的安全因子，或者将测量值乘以一个较大的估计因子。对于不同的介质一些均匀激发的线圈的局部射频能量吸收率的最大值接近于整体射频能量吸收率的1.2～5倍，采用传统监测方法对人体SAR值进行监测时，得到的局部射频能量吸收率的估计范围过高，导致一些射频序列不能在高场中运行，是一个很大的浪费；而对于发射很不均匀的线圈，传统监测方法又不足以保证局部射频能量吸收率不超过安全标准。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种能够实时监测受试者整体和局部射频能量吸收率的多通道磁共振成像设备的SAR实时监测系统及方法。