用于磁共振系统中的核激励的RF信号的生成

本申请是2016年8月19日提交的申请号为201680054830.X、名称为“用于磁共振系统中的核激励的RF信号的生成”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及射频(RF)信号的生成，具体涉及磁共振系统中的RF激励信号的生成。

背景技术

各种磁共振(MR)系统使用还被称为B0场的大的静态磁场来对准原子的核自旋，作为用于采集磁共振数据的流程的部分。例如，磁共振成像(MRI)系统中所生成的B0场被用于对准患者身体中的原子的核自旋，作为用于获得患者身体的图像的流程的部分。核磁共振(NMR)波谱仪中所生成的B0场被用于对准材料中的原子的核自旋，作为用于探索材料的结构、定位材料中的晶格或分子中的原子和/或探索其反应状态等的流程的部分。

用于采集MR数据的另一重要单元是RF激励信号的RF发射器，其被耦合到一个或多个发射器线圈。由发射器生成的RF激励信号激励一个或多个发射器线圈，这继而引起对局部磁场的扰动。对局部磁场的扰动引起对核自旋的激励。被激励的核自旋的弛豫造成由一个或多个发射器线圈和/或一个或多个接收器线圈所接收到的RF信号的发射。这些接收到的RF信号被用于重建MR数据(例如，MR图像)。尤其是在MRI中的RF激励信号能够具有高功率(例如，在数毫秒(ms)的持续时间内保持10kW)并且/或者包括具有各种幅度和/或形状的一系列RF脉冲(例如，使得能够选择性地激励患者身体中的不同化合物的二项RF脉冲序列)。

前文所提及的模块是几乎任何磁共振系统的最为关键的元件之一。开发这些系统的持续性问题是改善这些系统的性能的稳定性和/或紧凑实施方式。

美国专利申请US 2005/0046476公开了一种用于生成磁共振激励信号的生成设备。

发明内容

本发明在独立权利要求中提供了用于生成用于经由MR系统中的RF激励线圈来激励原子核的RF激励信号的系统、方法以及计算机程序产品。本发明还在另外的独立权利要求中提供了装备有用于RF激励信号的系统的MRI系统。在从属权利要求中给出了实施例。

本领域技术人员将意识到，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)或者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。

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。如在本文中所使用的‘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也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也可能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范例包括，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。光盘的范例包括压缩盘(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也指代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，可以通过调制解调器、通过互联网或者通过局域网来检索数据。可以使用任何适当的介质来传送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、光纤线缆、RF等，或者前述项的任何合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或者作为载波的部分的、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、或者其任何合适的组合。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者与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。

‘计算机存储器’或‘存储器’是计算机可读存储介质的范例。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范例。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。

在本文中所使用的‘处理器’涵盖能够运行程序或机器可执行指令或计算机可运行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当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。处理器也可以指代在单个计算机系统之内的或者被分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语计算设备也应当被解读为可能指代计算设备的集合或网络，所述计算设备中的每个计算设备包括一个或多个处理器。计算机可运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运行。

计算机可运行代码可以包括使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运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(诸如Java、Smalltalk、C++等)和常规程序编程语言(诸如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，计算机可运行代码可以是高级语言的形式或者是预编译的形式，并且可以与解读器协同使用，所述解读器在运行中生成机器可执行指令。

计算机可运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运行。在后一种场景中，远程计算机可以通过任何类型的网络被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)。

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/或框图的框中的每个框或部分。还应当理解，当不相互排斥时，可以对不同流程图、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、专用计算机或者其他可编程数据处理装置的处理器以生产机器，使得经由计算机或者其他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。

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者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所指定的功能/动作的指令。

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，以引起一系列操作步骤在计算机、其他可编程装置或者其他设备上执行，以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。

在本文中所使用的‘用户接口’是允许用户或操作者与计算机或计算机系统进行交互的接口。‘用户接口’也可以被称为‘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。显示器或图形用户接口上对数据或信息的显示是向操作者提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触控板、指点杆、绘图板、游戏手柄、网络摄像头、头戴式设备、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范例。

在本文中所使用的‘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/或装置进行交互和/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。硬件接口也可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括，但不限于：通用串行总线、IEEE1394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。

在本文中所使用的‘显示器’或‘显示设备’涵盖适用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。显示器的范例包括，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、双稳态显示器、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。

磁共振(MR)数据在本文中被定义为是在MR数据的采集(例如，MR成像扫描)期间使用磁共振装置的天线所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范例。磁共振成像(MRI)图像在本文中被定义为是对在磁共振成像数据内所包含的解剖学数据的重建的二维可视化或三维可视化。能够使用计算机来执行该可视化。能够使用计算机来执行这种可视化。

在本文中所定义的MR系统的主磁体组件涵盖生成B0场的主磁体以及所述主磁体的冷却系统。在MR系统为MRI系统的情况下，那么所述主磁体组件还包括一个或多个梯度线圈。

在一个方面中，本发明提供了一种用于经由MR系统中的RF激励线圈来生成用于激励原子核的RF激励信号的系统。所述系统包括：功率生成单元，每个功率生成单元包括合成器、RF放大器以及第一反馈回路单元，所述第一反馈回路单元适于将所述合成器配置为生成RF信号，所述RF信号在被所述RF放大器放大之后具有预定义的第一信号特性；以及组合器，所述组合器适于组合由所述RF放大器所放大的所述RF信号，以用于获得所述RF激励信号。

在先前的段落中所描述的系统具有许多优点。首先，所述系统可以实现高级散热管理。与开发用于生成与若干功率生成单元相同功率的单个功率生成单元的散热片相比，该系统使得工程师非常容易对若干功率生成单元进行散热。当采用若干功率生成单元时，对热源进行分散。结果，对热管理要求较小。使用被并行连接以用于生成RF激励信号的若干功率生成单元的另一优点特征可以是能够生成比在使用单个功率生成单元的情况下更为复杂的RF信号。在下文中进一步详细讨论后一项优点。

在另一实施例中，所述系统还包括：存储器，其存储机器可执行指令，以及处理器，其用于控制所述系统。所述处理器运行所述机器可执行指令使所述系统：接收用于生成指定的RF激励信号的请求，将所述指定的RF激励信号分成RF信号的信号分量，针对所述功率生成单元中的每个功率生成单元来确定表示所述信号分量中的一个信号分量的各自的预定义的第一信号特性，并且使用所述第一信号特性来生成所述指定的RF信号。

将所述指定的RF激励信号分开在不同的功率生成单元之间的优点可以是：其是生成复合RF脉冲的简单的实施例方式，由单个功率生成单元的所述生成造成了严重的工程学挑战。在这种情况下，RF激励信号的一个复合RF脉冲的分量中的每个分量能够由各自的功率生成单元来生成。在组合器的输出终端处生成所得到的复合RF脉冲，所述组合器被配置为对由各自的功率生成单元所生成的复合RF脉冲的分量进行级联。将RF激励信号分开在功率生成单元之间的另一优点可以是其能够实施高级散热管理。例如，当2个功率生成单元被用于生成RF激励信号的RF脉冲的序列时，功率生成单元中的一个功率生成单元能够被配置为生成RF激励信号的奇数个脉冲，并且功率生成单元中的另一个功率生成单元被配置为生成RF激励信号的偶数个脉冲。结果，功率生成单元中的每个功率生成单元具有比当单个功率生成单元被用于生成RF激励信号时的情况中的更长的时间来进行冷却。

在另一实施例中，所述信号分量中的一个信号分量具有比其他信号分量的更高的峰值幅度。

该实施例可以使得能够根据幅度有区分的预先选择来选择性地分开所述信号分量。能够优化功率生成单元中的一个功率生成单元的配置以用于生成具有低幅度的RF脉冲，同时能够优化功率生成单元中的另一个功率生成单元的配置以用于生成具有高幅度的RF脉冲。结果，与在由单个功率生成单元生成所有RF脉冲时的情况相比，以更好的保真度生成了所得到的生成的RF激励信号。

在另一实施例中，所述信号分量中的一个信号分量被分配在与其他信号分量不同的时间-频率域中。

该实施例可以实现用于将RF激励信号分开的另一种方法，使得能够根据RF激励信号的各自的信号分量的信号特性对功率生成单元的自适应配置。该方法的优点类似于上文所提及的实施例的优点。

在另一实施例中，所述MR系统是磁共振成像系统。所述指定的RF激励信号包括复合RF信号。所述复合RF信号的RF脉冲中的至少一个RF脉冲是由不同信号分量的片段构成的。

该实施例可以实现用于将RF激励信号分开的又一种方法，使得能够根据RF激励信号的各自的信号分量的信号特性对功率生成单元的自适应配置。该方法的优点类似于上文所提及的实施例的优点。

在另一实施例中，所述系统还包括第二反馈回路单元，所述第二反馈回路单元适于控制所述合成器以用于提供所述RF信号，使得所述RF激励信号具有预定义的第二信号特性。所述处理器运行所述机器可执行指令使所述系统确定所述预定义的第二信号特性以获得所述指定的RF激励信号。

该实施例可以实现所生成的RF激励信号的更好的保真度。例如，第二反馈回路能够实现对由功率生成单元所生成的信号分量的更好的时间和/或相位同步，使得能够通过组合器来校正信号分量的级联。

本发明关注一种用于生成射频(RF)信号的系统。该系统是在每个通道中都具有RF功率放大器的多通道系统，每个通道都具有其自己的合成器和第一(局部)反馈回路。在每个通道中，合成器被配置(调节)为依赖于在通道的输出部处的检测到的RF信号属性与目标RF信号属性的比较。该第一(局部)反馈回路控制在每个通道中的RF放大器输出部处的RF信号。提供了第二(全局)反馈回路，其将组合器的输出部处的记录的RF信号特性(即，组合的RF信号的RF信号特性)进行比较，并且基于对(组合信号的)RF信号特性的比较来控制(所述通道的每个通道中的)合成器。

本发明实现了控制在每个通道中的(MOSFET)RF放大器，以考虑每个通道中的信号属性的差异(线性度、增益、相位稳定性)。任选地，可以存在用于校正由于所述通道的每个通道中的局部前置放大器而产生的偏差的局部反馈回路以及可以补偿每个通道中的前置放大器的失真的另一局部反馈回路。

提供了第二(全局)反馈回路，所述第二(全局)反馈回路用于基于组合信号的记录的信号特性的比较来控制每个通道中的合成器。该全局反馈回路能够使得能够进行更好的计时和相位同步，并且因此使得能够通过组合器校正来自所述通道的RF信号的级联。该全局反馈回路特别地进行调节，使得组合信号抵消最小化。此外，对个体通道中的反馈回路的组合的数字控制结合基于组合信号的全局反馈回路使得调节更为简单。

在另一实施例中，每个功率生成单元还包括：所述RF放大器的电源，以及第三反馈回路，所述第三反馈回路适于将所述电源配置用于向所述RF放大器供应具有预定义的电功率特性的电功率。针对所述功率生成单元中的每个功率生成单元，对所述各自的预定义的第一信号特性的所述确定包括：针对所述功率生成单元中的每个功率生成单元来确定各自的预定义的电功率特性，所述各自的预定义的电功率特性确保了所述RF信号在所述放大之后具有各自的第一信号特性。

该实施例可以使得能够调整被提供给放大器的电功率，这使得能够根据由功率生成单元所生成的信号分量的信号特性对放大器的属性进行调谐。

在另一实施例中，每个RF放大器包括被配置用于对所述RF信号进行放大的场效应晶体管(FET)。所述预定义的电功率特性包括以下中的至少一项：在FET的栅极处的电压，以及流动通过所述FET的通道的电流。

该实施例还允许指定用于对放大器的属性进行调谐的电功率特性。对特定的栅极偏置和漏极电流的选择确定了放大器的基本属性，如线性度、增益、功率效率等。换言之，指定的电功率特性确定了放大器的种类(A、B、AB、C等)。

在另一实施例中，所述电源是开关电源，每个开关电源包括电容器组和铁氧体扼流圈，所述电容器组和所述铁氧体扼流圈两者都以电流方式被连接到各自的FET的漏极。所述电容器组被配置用于并入到所述MR系统的主磁体组件中。所述铁氧体扼流圈被配置用于被定位为远离所述MR系统的所述主磁体组件。

该实施例提供了将用于生成所述RF激励信号的系统的部件紧凑并入到MR系统中。

在另一实施例中，所述预定信号特性包括以下中的至少一项：平均功率、峰值功率、相位、谱、相互调制、幅度以及脉冲形状。

在另一实施例中，所述RF放大器和/或所述组合器适于被并入所述MR系统的主磁体组件中。

该实施例提供了将用于生成RF激励信号的系统的部件紧凑并入到MR系统中。放大器和组合器的紧凑并入使得能够显著减小RF线缆的长度，并且结果，生成了具有更好保真度的RF激励信号。

在另一方面中，本发明提供了一种用于经由MR系统中的RF激励线圈生成用于激励原子核的RF激励信号的方法。所述MR系统包括：功率生成单元，每个功率生成单元包括RF放大器；以及组合器，所述组合器适于组合由所述RF放大器所放大的所述RF信号，以用于获得所述RF激励信号。所述方法包括：接收用于生成指定的RF激励信号的请求，将所述指定的RF激励信号分成所述指定的RF激励信号的信号分量，并且针对所述系统的功率生成单元中的每个功率生成单元来确定表示所述信号分量中的一个信号分量的各自的预定义的第一信号特性，所述功率生成单元中的每个功率生成单元还包括合成器和第一反馈回路单元，所述第一反馈回路单元将所述合成器配置为生成RF信号，所述RF信号在被所述RF放大器放大之后具有所述预定义的第一信号特性。

在另一方面中，本发明提供了一种计算机程序产品，其包括用于执行前文所提及的方法的机器可执行指令。

在另一方面中，本发明提供一种MR系统。所述MR系统包括：主磁体；一个或多个RF线圈，其在所述MR系统中用于通过RF激励信号来激励原子核；RF发射器，其用于经由所述一个或多个RF线圈来生成用于激励所述原子核的所述RF激励信号。所述RF发射器包括：功率生成单元，每个功率生成单元包括合成器、RF放大器以及第一反馈回路单元，所述第一反馈回路单元适于将所述合成器配置为生成RF信号，所述RF信号在被所述RF放大器放大之后具有预定义的第一信号特性；以及组合器，所述组合器适于组合由所述RF放大器所放大的所述RF信号，以用于获得所述RF激励信号。所述MR系统还包括：存储器，其存储机器可执行指令，以及处理器，其用于控制所述MR系统。所述处理器运行所述机器可执行指令使所述MR系统：接收对所述RF激励信号的指定(specification)，将所述指定的RF激励信号分成所述指定的RF激励信号的信号分量，针对所述功率生成单元中的每个功率生成单元来确定表示所述信号分量中的一个信号分量的各自的预定义的第一信号特性，并且由所述RF发射器使用所确定的预定义的第一信号特性来生成所述指定的RF信号。

应当理解，本发明的前述实施例中的一个或多个可以进行组合，只要组合后的实施例不相互排斥即可。

附图说明

在下文中，将仅通过范例的方式参考附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1图示了磁共振成像系统的范例；

图2图示了RF生成器的框图；

图3图示了放大器和电源的电路图；

图4示出了一流程图，该流程图示出了生成RF信号的方法；

图5图示了RF生成器的各部件相对于主磁体组件的分配布局图；

图6图示了RF生成器的各部件相对于主磁体组件的分配布局图；并且

图7图示了RF生成器的各部件相对于主磁体组件的分配布局图。

具体实施方式

在这些附图中，类似编号的元件是等价的元件或者执行相同的功能。如果功能是等价的，则将没有必要在后面的附图中讨论先前已经讨论过的元件。

图1示出了具有磁体104的磁共振成像系统100的范例。磁体104是超导圆柱型磁体104，超导圆柱型磁体104具有通过其的膛106。也能够使用不同类型的磁体，例如，也能够使用分裂式圆柱型磁体和所谓的开放式磁体两者。分裂式圆柱型磁体类似于标准圆柱型磁体，除了低温恒温器已经分裂成两个部分，以允许进入磁体的等平面，这样的磁体例如可以与带电粒子束治疗协同使用。开放式磁体具有两个磁体部分，一个在另一个上方，其之间具有足够大的空间以接收对象：两个部分的布置类似于亥姆霍兹线圈的布置。开放式磁体是受欢迎的，这是因为对象受到较少的限制。在圆柱型磁体的低温恒温器内部存在超导线圈的集合。在圆柱型磁体104的膛106之内，存在磁场足够强且足够均匀以执行磁共振成像的成像区108。

在磁体的膛106之内，也存在磁场梯度线圈110的集合，其被用于采集磁共振数据以对磁体104的成像区108内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈110被连接到磁场梯度线圈电源112。磁场梯度线圈110旨在是代表性的。通常，磁场梯度线圈110包含用于在三个正交空间方向上进行空间编码的三个单独的线圈集合。磁场梯度电源将电流供应给磁场梯度线圈。被供应给磁场梯度线圈110的电流根据时间来进行控制并且可以是斜变的或脉冲的。

邻近于成像区108的是射频线圈114，射频线圈114用于操纵成像区108内的磁自旋的取向并且用于接收来自成像区108内的自旋的无线电发射。所述射频天线可以包含多个线圈元件。所述射频天线也可以被称为通道或天线。射频线圈114被连接到射频收发器116。可以由单独的发射线圈和接收线圈以及单独的发射器和接收器来替代射频线圈114和射频收发器116。应当理解，射频线圈114和射频收发器116是代表性的。射频线圈114旨在也表示专用的发射天线和专用的接收天线。同样地，收发器116也可以表示单独的RF发射器200和接收器。射频线圈114也可以具有多个接收/发射元件，并且射频收发器116可以具有多个接收/发射通道。

在磁体104的膛106之内，存在被附接至任选的致动器的对象支撑体120，所述任选的致动器122能够移动所述对象支撑体和所述对象通过成像区108。在成像区108之内，存在感兴趣区域123。

收发器116、磁场梯度线圈电源112和致动器122全部被示为被连接到计算机系统126的硬件接口128。

收发器116的发射器包括功率生成单元203-206，所述功率生成单元203-206的RF功率输出经由组合器261被耦合到发射线圈或者被耦合到发射器线圈和接收线圈(图1和图2)。所述功率生成单元能够被直接连接到硬件接口128，并且由处理器130直接操作。发射器200还能够包括被连接到硬件接口128的控制器201。在这种情况下，通过由所述控制器的处理器202根据经由硬件接口128从处理器130接收到的指令而控制的控制器来操作所述功率生成单元。

计算机存储设备134被示为包含MRI扫描程序140。扫描程序140包括当MRI系统运行扫描程序时对正在对象119中扫描的对应的感兴趣区域123的描述、在所述感兴趣区域中采集到的图像的描述以及针对运行扫描程序所要求的系统参数的集合。所述系统参数的集合包括对脉冲序列命令的描述，运行脉冲序列命令是采集在扫描程序中所指定的图像所要求的。脉冲序列命令使所述发射器生成运行各自的扫描所要求的RF激励信号。脉冲序列命令140还使磁共振成像系统100执行对针对感兴趣区域的磁共振数据141的读出。

计算机存储设备134还被示为包含通过利用脉冲序列命令140控制磁共振成像系统100而采集的磁共振数据141。计算机存储设备134还被示为包含根据磁共振数据141而重建的图像142。

计算机存储器136被示为包含控制模块150。控制模块150包含计算机可执行指令，所述计算机可执行指令使得处理器130能够控制磁共振成像系统100的操作和功能。例如，控制模块150可以使得处理器130能够执行MRI扫描，包括使用或运行脉冲序列命令140来控制磁共振成像系统100的其他部分采集磁共振数据141。计算机存储器136被示为包含图像重建模块152，图像重建模块152使得处理器130能够根据磁共振数据141来重建图像142。计算机存储器136还包括控制模块154，控制模块154使得处理器130能够：将对所述RF激励信号的指定转换成RF发射器200的设定，并且以使RF发射器200生成指定的RF信号的方式来配置RF发射器200。备选地，控制发射器200的处理器202能够使用经由在RF发射器控制器201处的硬件接口128接收到的来自处理器130的RF信号的指定将发射器200配置为生成指定的RF激励信号。

MRI系统仅仅是其中能够采用的RF发射器(生成器)200的许多系统中的一种系统。能够几乎在用于采集MR数据的任何系统中使用所述MRI系统。例如，所述MRI系统能够被用于在NMR波谱仪中激励原子核。所述RF发射器能够被耦合到NMR系统中的一个或多个激励线圈。如在图1上所描绘的MR系统100中的那样，RF发射器200能够被配置用于生成RF激励信号。

图2图示了RF发射器200的框图。其具有四个功率生成单元203-206。根据进一步的描述将清楚地看到，所述RF发射器能够包括大于一的任何数量的功率生成单元，并且能够具有与图2中所图示的RF发射器相同的功能。所述RF发射器能够包括被配置为控制RF功率生成单元的控制器201。控制器201是任选的，能够由计算机系统126的处理器130经由数字接口128直接控制所述功率生成单元。所述RF功率生成单元的RF功率输出经由组合器126被耦合到所述RF生成器的RF输出部。组合器261能够是Gysel组合器。

功率生成单元203包括合成器211、RF放大器231以及第一反馈回路251，第一反馈回路251适于将所述合成器配置为生成RF信号，所述RF信号在被RF放大器放大之后具有预定的第一信号特性。所述第一信号特性以及也在文本书中的其他信号特性能够是以下中的至少一项：平均功率、峰值功率、相位、谱、相互调制、幅度以及脉冲形状等。所述第一反馈回路能够以各种方式来实施。例如，所述第一反馈回路包括记录RF信号属性以及放大器231的输出的传感器。将所记录的RF信号属性与目标RF信号属性进行比较，并且相应地重新配置合成器，以便生成RF信号，所述RF信号在被放大器231放大之后具有指定的RF信号属性。所记录的RF信号属性与目标RF信号属性的所述比较和/或对合成器211的重新配置能够由控制合成器211的处理器或者由控制控制器201的处理器202或者由控制系统126的处理器130来运行。

RF功率生成单元203还能够包括前置放大器221。前置放大器221被配置为对由合成器211生成的RF信号执行放大并将其提供给放大器231的输入部。RF功率生成单元203还能够包括另一反馈回路。该反馈回路能够被配置为监测前置放大器221的性能并且配置合成器211以便补偿由前置放大器221引入的失真。针对由前置放大器221引入的失真的补偿能够通过对由合成器211生成的RF信号以如下方式进行修改来执行：RF信号在由前置放大器221放大之后不再具有失真。该反馈回路能够以与上文所描述的第一反馈回路相同的方式进行操作。

RF功率生成单元203还包括放大器231的电源单元241。RF功率生成单元203还包括用于控制由电源单元412向放大器231提供电功率的电功率特性的第三反馈回路。所述电功率特性能够确定放大器231的性能参数，诸如线性度、功率效率、增益和/或操作种类(A、AB、B、C)等。

所述电功率特性的含义以及其对放大器231的性能的影响被图示在图3的范例电路图上。所述电路图图示了放大器231的范例电学方案。放大器231包括被配置为放大RF信号的场效应晶体管(FET)235。FET 235的栅极经由阻塞电容器236和RF匹配单元239被耦合到前置放大器221的输出部(如果在RF功率生成单元中使用前置放大器的话)或者被耦合到合成器211的输出部。FET晶体管235的源极被接地。FET晶体管235的漏极经由阻塞电容器237和匹配单元238被耦合到组合器261的输入部。电源241能够为提供FET 235的栅极偏置和漏极电流的开关电源。选择恰当的电功率特性(诸如栅极偏置和漏极电流)能够确定放大器231的所要求的性能参数，诸如线性度、功率效率、增益和/或操作种类(A、AB、B、C等)等。电源241包括经由各自的LC滤波器提供栅极偏置和漏极电流的直流(DC)电源259。LC滤波器包括电容器258(256)和RF扼流圈257(255)。所述RF扼流圈能够是RF铁氧体扼流圈。

其他RF功率生成单元204、205和206能够以与RF功率生成单元203相同的方式来构造。

RF发射器200包括第二反馈回路。所述第二反馈回路包括被耦合到组合器261的输出部的传感器271。所述传感器被配置为记录在组合器的输出部处的RF信号的RF信号特性。所述第二反馈回路被配置为将所记录的信号特性与目标信号特性进行比较并且以如下方式重新配置一个或多个合成器：所记录的信号特性匹配目标信号特性。

前文所提及的反馈回路能够是数字的或模拟的。

发射器200能够包括存储器203和控制发射器200的处理器202。存储器203存储机器可执行指令，其中，处理器运行所述机器可执行指令使发射器200执行以下操作：接收用于生成指定的RF激励信号的请求；将所述指定的RF激励信号分成RF信号的信号分量；针对第一反馈回路(和第三反馈回路)中的每个第一反馈回路(和第三反馈回路)来确定表示信号分量中的一个信号分量的各自的预定义的第一信号特性(各自的预定义的电功率特性确保了RF信号在放大之后具有各自的第一信号特性)；针对第二反馈回路来确定表示所述指定的RF激励信号的第二预定特性；并且使用所述第一信号特性来生成所述指定的RF信号。处理器202和存储器203是任选的。前文所提及的用于生成指定的RF激励信号的步骤的序列能够由发射器200在系统126的处理器130的控制下执行。

将所述指定的RF激励信号分成RF信号的信号分量使得能够生成RF激励信号，使用包括RF功率生成单元中的仅一个RF功率生成单元的RF发射器是不可能生成RF激励信号的，或者，换言之，使用仅具有一个放大通道的RF生成器是不可能生成RF激励信号的。由于RF激励信号能够包括具有基本上不同的幅度、谱和/或功率的RF脉冲的序列(例如，包括二项RF脉冲的RF激励信号)，因此由单个放大器对这些RF脉冲的最优放大能够要求在生成RF脉冲的序列期间对放大器进行重新配置。所述重新配置能够包括改变如栅极偏置和/或漏极电流的参数。换言之，RF放大器的重要参数(诸如线性度、增益、功率效率、操作种类)必须在运行时改变。然而，该功能的实施并不能够保证放大器的最优性能，因为即使单个RF脉冲也能够具有功率与谱的组合，即使当使用对源RF信号的补偿性预失真时，使用单个放大器也不可能生成功率与谱的组合。采用并行操作的若干RF功率生成单元并向功率生成单元中的每个功率生成单元分配各自的RF激励信号分量使得能够减轻关于生成复合RF脉冲的前文所提及的问题。RF激励信号能够被分成具有相似信号特性的信号分量。例如，具有高于阈值的幅度的RF脉冲能够被分配给信号分量中的一个信号分量，而其他的RF脉冲能够被分配给信号分量中的另一个信号分量。对RF激励信号的分开能够基于傅里叶分析来完成。所述信号分量中的每个信号分量能够被分配给时间-频率域中的各自的区域。在这种情况下，由所述RF功率生成单元中的至少两个RF功率生成单元能够同时生成RF脉冲中的一些RF脉冲。鉴于前文所提及的范例，清楚的是，将RF激励信号分成信号分量能够以如下方式来完成：信号分量的信号特性的变化小于母本RF激励信号的信号特性的变化。因此，能够针对RF功率生成单元中的每个RF功率生成单元来选择使得能够对各自的信号分量进行最优放大的性能参数。

图4图示了操作图1的磁共振成像系统100的方法。当使RF发射器生成指定的RF激励信号时，执行基本上相同的步骤。首先，在步骤300中，磁共振成像系统100接收指令以执行扫描程序。该指令能够经由用户接口132来接收，其中，扫描程序140的列表经由用户接口132被提供给用户。要执行的扫描程序的描述包括对RF激励信号的指定。当在图4上图示的方法被用于生成RF激励频率时，在步骤300中接收对RF激励信号的指定。

接下来，在步骤301中，如上所述将指定的RF激励信号分成信号分量。之后，在步骤302中，配置电源。该流程包括针对放大器中的每个放大器来选择对各自的信号分量的放大是最优的性能参数。步骤302的运行引起确定针对控制电源241-244的第三反馈回路中的每个第三反馈回路的预定义的电功率特性。

接下来，在步骤303中，配置所述RF功率生成单元。对所述RF功率生成单元中的每个RF功率生成单元的配置包括确定表示要由所述RF功率生成单元生成的各自的信号分量的各自的预定的第一信号特性。当在RF功率生成单元中使用前置放大器I时，该流程还包括配置前置放大器的反馈回路，以便使由前置放大器引起的RF信号的失真最小化。在步骤303中配置RF功率生成单元中的每个RF功率生成单元还能够包括校正电源的预定义的电功率特性，以便确保放大器的输出部处的RF信号匹配各自的信号分量。

接下来，在步骤304中，将RF发射器作为一个整体进行配置。配置所述RF发射器包括选择针对第二反馈回路的第二预定义信号特性，以便确保由所述RF发射器生成的RF信号匹配所述指定的RF激励信号。这能够通过以下操作来完成：将所述第二反馈回路配置为监测表示所述指定的RF激励信号的第二预定义信号特性，并且以由所述RF发射器生成的RF信号具有所述第二预定义信号特性的方式来配置所述合成器。例如，所述第二反馈回路能够以如下方式来配置所述合成器：所述合成器生成具有使得组合器能够适当级联经放大的RF信号的相位的RF信号。

接下来，在步骤305中，由RF发射器生成所述指定的RF激励信号，并且执行对MRI图像的指摘(accusation)。

在采用FET 235的RF发射器中使用多通道203-206放大器以用于RF信号放大使得能够将RF发射器部件集成到主磁体组件280中。晶体管的散热片能够被耦合到主磁体组件的冷却系统。将RF生成部件集成到激励线圈附件使得RF线缆长度显著减小。结果，改善了RF发射器的性能。

图5图示了RF发射器200的部件的分配布局图。以下部件中的至少一个部件能够被配置用于集成到主磁体组件中：放大器231-234、前置放大器221-224、组合器261和/或电容器组258和256。相比之下，RF铁氧体扼流圈必须被配置用于被定位为远离所述主磁体组件。例如，能够将放大器、前置放大器、电容器组与主磁体组件一起定位在扫描器房间291中，同时将DC电源259和RF铁氧体扼流圈255、257定位在远离主磁体组件的技术房间290中。

图6图示了RF发射器200的各部件相对于主磁体组件280的分配布局图，其中，所述主磁体是其中具有膛281的圆柱型磁体280。由于放大器231-234是热源，因此其被均匀分布在所述主磁体组件上，以便使所述主磁体组件的冷却系统的热负载均匀。另一方面，优选必须将所述放大器定位为紧密靠近所述主磁体，以便利用所述主磁体的冷却系统来冷却放大器并减小RF线缆的长度。另一方面，这些益处的最大化不应当引起膛281的直径的减小。因此，优选必须将所述放大器分配在主磁体组件280的内轮廓与主磁体组件280的外轮廓之间，同时将电容器组256和/或258以类似于放大器的方式并入到主磁体组件中，或者将电容器组256和/或258附接到主磁体组件的外轮廓。

图7图示了RF发射器200的各部件相对于所述主磁体组件的分配布局图，其中，所述主磁体是开放式磁体。开放式磁体的线圈的组件被描绘为280和280’。线圈的组件被开放间隔281’分离开。以上构想出的对RF发射器的各部件相对于主磁体组件的分配的相同的考虑也适用于这种情况。因此，优选地，放大器231和232(233和234)必须被分配在主磁体组件280(280’)的左侧边缘和右侧边缘处，同时电容器组256和/或258能够以与放大器相同的方式并入到主磁体组件中，或者电容器组256和/或258能够被附接到主磁体组件280和280’的左侧边缘和右侧边缘处。

尽管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范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

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现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现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管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供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。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。

总而言之，能够认识到以下特性特征是独特的且有利的。能够使用多个数字反馈回路来实施RF发射器，使得能够在RF发射器的多个节点中监测和校正信号。数字反馈回路使得能够生成具有高级保真度的RF激励信号，但是允许对因制造误差和/或在产品寿命期间部件的劣化导致的RF发射器的部件的电属性从其指定的偏离进行补偿。RF发射器的部件能够被配置用于并入到主磁体组件中，使得能够进一步减小由MR系统占据的覆盖范围并且/或者改善由RF发射器生成的RF激励信号的保真度。并行操作的多个RF功率生成单元能够生成复合RF脉冲，由单个功率生成单元生成所述复合RF脉冲会产生工程学挑战。此外，当RF功率生成单元中的至少一个在运行并且RF功率生成单元中的至少一个发生故障时，RF发射器可以保持运行。