[发明专利]磁共振射频发射系统及磁共振系统射频安全监控方法

说明书

本发明提供一种磁共振射频发射系统及磁共振系统射频安全监控方法，通过定向耦合器测量发射线圈各线圈回路的前向功率和/或反向功率，通过耦合探头测量发射线圈各线圈回路的耦合电流，并根据各线圈回路的所述前向功率、所述反向功率及所述耦合电流确定所述发射线圈的功率损耗，从而确定扫描序列对应的比吸收率，提高了磁共振射频发射系统的射频安全监控的准确性。另外，本发明解决了磁共振射频发射系统中发射线圈功率损耗随各线圈回路发射幅度相位变化难以测量的问题，更准确的得到真正的患者吸收功率，从而保证患者在超高场多通道发射磁共振系统中扫描的射频安全。

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及一种磁共振射频发射系统及磁共振系统射频安全监控方法。

背景技术

磁共振成像(MRI，magnetic resonance imaging)是根据生物体氢核在磁场中的表现特性成像的高新技术，磁共振成像的物理基础是与物质磁性和磁场相关的共振现象，即射频波与既有角动量又有磁矩的和系统在外磁场中相互作用所表现出来的共振特性。在中枢神经系统的临床应用已成为疾病诊断的金标准，在骨关节、软组织病变的诊断中也有独到之处。近年来，超高场磁共振成像设备，由于具有更优的空间、时间分辨率以及更好的信噪比等显著优势，在磁共振脑功能成像、频谱成像、白质纤维束成像、心脏检查等方面都得到了突飞猛进的发展，尤其是近年来临床应用型MRI仪主磁体的场强已由0.2T以下提高到1.5T以上，且3.0T的超高MRI仪通过认证进入临床应用阶段。

高场强MRI成像设备具有可提高质子的磁化率，增加图像的信噪比；在保证信噪比的前提下，可缩短MRI信号采集时间；增加化学位移效应使磁共振波谱(magneticresonance spectroscopy，MRS)对代谢产物的分辨力得到提高；增加血氧饱和度依赖效应，使脑功能成像的信号变化更为明显等诸多优点。然而，高场和超高场磁共振也存在一定隐患。一方面，人体组织器官具有复杂的解剖结构，不同组织器官具有的电磁参数、密度差异大，由此导致射频电磁波在人体内不同部位产生不同的衰减；另一方面，随着主磁场场强的升高，对应的拉莫尔共振频率也升高，射频电磁波在人体内波长变短，射频电磁波在人体内传播时，入射电磁波与发射电磁波叠加会产生驻波效应；上述两种情况会影响电磁波在人体内的传输，射频能量在人体局部吸收过多，导致高场强下射频脉冲的能量在人体内累积明显增大。射频特殊吸收率(specific absorption ration，SAR)，也称比吸收率问题在高场磁共振成像仪上表现得比较突出，在3.0T的超高场强MRI成像设备尤为严重。

SAR的意义为单位质量的人体组织所吸收或消耗的电磁功率，以每千克瓦(W/Kg)为单位。在磁共振系统中，由于系统中的SAR值的测量涉及到患者安全，能否准确测量SAR值，影响到所述磁共振系统是否会对患者造成灼伤危险的评估。

现有技术中磁共振系统通过在线圈的前端布置定向耦合器进行线圈单元的前向/反向功率测量，计算系统的净吸收功率，从而计算SAR值，保证患者安全，但由于系统的净吸收功率除了患者吸收功率外还有一部分功率被线圈吸收，即净吸收功率由两部分组成，一部分为患者吸收功率，另一部为线圈功率损耗。如果线圈效率很高，线圈功率损耗可以被忽略，但超高场全身磁共振系统中，全身扫描的体发射线圈的效率普遍不高，有相当一部分功率损耗在发射线圈中，因此，如何准确的测量线圈的实际损耗功率非常重要。如果磁共振系统中的发射模式(各发射通道的幅度比例和相位差)相对固定，则可以提前测量固定发射模式的线圈功率损耗，但往往超高场多通道发射系统中一般对待扫描患者的感兴趣区域进行射频匀称，射频匀称后导致各射频通道的幅度相位甚至发射波形随时间变化，得到了更均匀的图像，但此时线圈的功率损耗也随着各线圈回路的发射波形及其幅度比例和相位差有很大的变化，因此测量在任意幅度相位和任意波形下的线圈功率损耗较为困难，扫描的同时测量无法分离患者吸收功率和线圈功率损耗。因此，有必要提出一种可准确监测磁共振成像扫描区域患者吸收功率的方法，以保证患者在超高场射频发射磁共振系统中的射频安全。

发明内容