[发明专利]耦合天线阵列中的噪声匹配

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于优化包括用于接收RF信号的两个或更多个接收天线的阵列的系统中的信噪比的方法，其中每个接收天线经由匹配网络连接到具有输入阻抗的低噪声放大器，包含接收天线、匹配网络和低噪声放大器的每个链路形成系统的接收通道。此外，本发明涉及适于执行本发明的方法的系统。

背景技术

下文在MR(磁共振)成像的情境下公开了本发明。然而，必须认识到，本发明可以按照相同的方式应用于其中天线阵列被用于灵敏地接收RF信号的其他领域中，例如，无线电通信技术、移动通信、雷达或射电天文学领域。

目前MR图像形成方法被广泛使用，其利用磁场与核自旋之间的相互作用以便形成二维或三维图像，其尤其被用于医学诊断领域中，因为对于软组织的成像而言，它们在许多方面优于其他成像方法，不需要电离辐射并且通常是非侵入的。

根据MR方法，一般而言，待检查的患者身体被布置在强的、均匀的磁场中，与此同时，磁场的方向限定测量所基于的坐标系的轴(一般为z轴)。磁场根据磁场强度针对个体核自旋产生不同的能量水平，所述磁场强度通过施加具有限定频率(所谓的拉莫尔(Larmor)频率，或者MR频率)的电磁交变场(RF场)而被激励(自旋共振)。

从宏观角度看，个体核自旋的分布产生整体磁化，能够通过施加具有适当频率的电磁脉冲(RF脉冲)使该整体磁化偏离平衡状态而磁场垂直于z轴延伸，使得磁化关于z轴执行进动运动。

在RF脉冲终止之后，磁化弛豫返回至初始平衡状态，其中z方向上的磁化以第一时间常数T₁(自旋点阵或纵向弛豫时间)再次构建，而在垂直于z方向的方向上的磁化以第二时间常数T₂(自旋-自旋或横向弛豫时间)弛豫。磁化的变化能够借助接收RF天线(线圈)来检测，所述接收RF天线(线圈)被布置和定向在MR装置的检查体积内，从而使得在垂直于z轴的方向上测量磁化的变化。

为了实现体内的空间分辨率，沿三个主轴延伸的线性磁场梯度叠加在均匀磁场上，得到自旋共振频率的线性空间相关性。在接收天线中拾取的信号包含不同频率的分量，其可能与体内的不同位置相关联。例如借助傅里叶变换将经由接收线圈获得的信号数据转换为MR图像。

在本领域中众所周知的是(例如参见US 4947121)，通过使用用于接收MR信号的两个或更多个接收天线的阵列，能够同时采集多个数据集并且能够组合这些数据集以显著改善灵敏度，即信噪比(SNR)，和/或视场(FOV)。这样的阵列包括靠近定位的接收天线(例如表面线圈)，其接收来自相应MR设备检查体积内的公共感兴趣区域的MR信号。每个接收天线经由匹配网络连接到低噪声放大器。包含接收天线、匹配网络和低噪声放大器的每个链路构成MR设备的接收通道的一部分。每个接收通道可以包括其他部件，例如模数转换器、开关等等。在图像重建过程期间组合各通道的输出，每个均包括信号和噪声。组合的SNR信号受每个个体天线的性能、天线之间的噪声相关性以及低噪声放大器的噪声参数的影响。

在当前的MR系统中，在相邻定位的个体接收线圈之间的噪声耦合已知具有限定阵列内天线的最大数量的限制效应，以获得适中的SNR。然而，现代的MR扫描器有时包括具有远远超过这一最大数量的多个接收天线的阵列。这是因为最近已经开发出并行采集技术。在这一范畴内的方法是SENSE(Pruessmann等人在Magnetic Resonance in Medicine 1999，42(5)，1952-1962页上的“SENSE：Sensitivity Encoding for Fast MRI”)和SMASH(Sodickson等人在Magnetic Resonance in Medicine 1997，38，591-603页上的“Simultaneous acquisition of spatial harmonics(SMASH)：Fast imaging with radiofrequency coil arrays”)。SENSE和SMASH使用从并行的多个RF接收天线获得的欠采样的k空间数据采集。在这些方法中，利用复合加权对来自多个线圈的(复合)信号数据进行组合，从而抑制最终重建的MR图像中的欠采样伪影(混叠现象)。在SENSE或SMASH中，图像采集的加速随着所使用的接收天线的数量而增长。因此最大的接收天线数量一般是很可观的，以便尽可能提高成像速度。