关键词：磁共振成像加速 局部B0线圈 场探头 超高场 并行成像
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磁共振成像(MRI)的研究中，加速扫描速度始终是一个重要课题。提高MRI扫描速度不仅能够缩短患者的扫描时间，提升诊断效率和医疗质量，还能在科研中加速数据收集和分析，推动新技术的研发与应用。
来自德国Max Planck Institute生物控制论研究所的田锐，通过创新硬件，编码算法，并结合Skope场探头技术，让二维MRI扫描速度相较于传统未加速扫描提高了7到8倍。
通过局部B0线圈调制和并行成像联合加速的2D FLASH多切片人体扫描影像，采用最小二乘法重建
线圈设计
DESIGN
当前的MRI技术受限于信号采样效率，扫描时间较长。为突破这一瓶颈，该团队自主研发了一套8通道局部B0线圈阵列。与传统的磁场线圈相比，这套阵列能够产生线性和非线性B0磁场，并结合独立的电流波形应用于信号读取阶段，极大地丰富了采样数据，从而提升影像质量。
采用局部B0线圈的人体扫描实验设置
团队采用Skope场相机探头作为“磁场示波器”，用于检测硬件的运行状况并验证人体安全性。这一创新在高效加速成像的同时，有效地保证了仪器的稳定运行和对人体的安全性。
由场探头测量的局部B0线圈阵列产生的额外振荡磁场
技术亮点
HIGHLIGHTS
硬件调试与安全验证
通过场探头测量局部B0线圈产生的快速调制磁场，确认其运行安全性——即使在最大50A的正弦电流下，磁场强度也远低于人体神经刺激阈值(PNS)，操作电流约为估算PNS阈值的6.2倍以下。
基于设计硬件配置和人体模型,局部B0线圈的理论PNS阈值
加速成像的新方案
在场探头的辅助下，局部B0线圈阵列可与9.4T人体MRI扫描仪同步精准控制，稳定产生振荡过程中时空变化的B0场。团队通过创新性地引入基于再生核希尔伯特空间理论(RKHS)的数学框架，定量地可视化并比较整个k空间中不同B0梯度场调制方案的采样效率。
结合新标定技术，团队利用功率放大器的电流监测器和ESPIRiT算法，高效地表征了各种额外振荡的局部B0场，从而保证了重建效果，达到了多射频接收通道的二维FLASH多切片扫描中约7至8倍的联合加速因子。
k空间效率图，比较两种不同B0场调制方案（由局部B0线圈阵列生成的一个四极非线性场和一个线性梯度场）对2D FLASH扫描的效果（左：单RF接收器；右：结合并行成像，即多个RF接收器）
应用前景
POTENTIAL
在二维线性采集之外，局部B0线圈与场探头的搭配还适用于三维扫描或更复杂的螺旋采集场景，为MRI成像加速方案研究提供了更广阔的可能性。这项突破不仅为MRI采样效率提供了额外的极丰富的物理信息源，以及更通用的编码理论基础，也为未来的成像技术发展开辟了更多可能，有望推进神经科学和肿瘤研究等领域的前沿研究。
了解更多文中所用Skope产品：Clip-on Camera
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Skope磁共振技术成立于2011年，为磁共振成像（MRI）市场开发传感器技术和信号处理的解决方案。Skope的客户使用这些解决方案可达到MR成像前所未有的精确性和速度。Skope向全世界的患者提供先进的诊断成像。
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点击“阅读原文”查看R. Tian et al. Accelerated 2D Cartesian MRI with an 8-channel local B0 coil array combined with parallel imaging. Magnetic Resonance in Medicine: 2023.