使用kT-Point pTx脉冲和32通道全身射频线圈阵列，在7T磁场下进行体内3D肝脏成像

《NMR in Biomedicine》：In Vivo 3D Liver Imaging at 7?T Using kT-Point pTx Pulses and a 32-Tx-Channel Whole-Body Radiofrequency Coil Array

肝脏7T MRI中32通道远程发射阵列与并行传输脉冲的性能分析。通过比较8、16、20和32通道的静态和动态pTx脉冲优化，发现32通道系统在相同功率下实现更优的FA均匀性（CV<17%），且2个kT点即可达到类似8通道5个kT点的效果。实验验证显示，32通道远程阵列结合静态或动态pTx能有效消除FA欠调，为临床肝部成像提供新方案。

　　在超高场强（UHF）人体磁共振成像（MRI）中，一个主要挑战是由于射频（RF）线圈的B₁⁺发射场的空间非均匀性所导致的翻转角（FA）变化或缺失。为了应对这一问题，研究人员已经开发了多种方法，包括专用线圈、介电垫和自旋回波脉冲等。其中，平行发射（pTx）技术因其能够通过多个发射通道实现对发射场的灵活调控而受到广泛关注。pTx可以分为静态pTx和动态pTx两种形式，前者通过固定的复数权重对发射通道进行调控，后者则利用随时间变化的权重来优化发射场，从而在更复杂的器官区域中实现更好的均匀性。

在许多情况下，静态pTx仅通过调整发射相位实现，而所有发射通道的幅度保持一致，这种策略被称为相位校准。然而，对于一些中等或大型器官，如心脏和肝脏，静态pTx往往难以实现理想的FA均匀性。此时，动态pTx通过引入多个子脉冲（k_T-点脉冲）来优化发射场，从而减少FA缺失区域。尽管动态pTx能够提升FA均匀性，但随着子脉冲数量的增加，发射脉冲的总持续时间也会变长，这可能导致序列时间限制和对梯度不完美的敏感性。此外，当使用多个子脉冲时，ΔB₀（磁场不均匀性）可能显著影响信号的相位积累，从而导致FA误差的增加。因此，虽然可以将ΔB₀纳入优化过程中，但由于其固有的变异性（如呼吸引起的不均匀性），这种方法在实际应用中存在一定的局限性。

为了克服这些限制，研究者开始关注远程发射线圈阵列（remote array）的应用。与传统的本地发射线圈相比，远程发射线圈具有更大的覆盖范围，能够提供更多的发射通道，从而提升脉冲优化的自由度。此外，远程发射线圈由于与人体之间的距离更远，使得每个发射通道的发射效率更高，从而在不增加发射功率的情况下实现更均匀的FA分布。因此，远程发射线圈阵列在处理大型器官时具有潜在的优势。

本研究中，使用了一种包含32个发射通道的远程全身线圈阵列，其总发射功率为64?kW。该阵列被用于在7?T磁共振系统中进行肝脏成像。研究团队首先通过自由呼吸采集了每个通道的相对B₁⁺地图，并利用这些数据进行FA优化。为了评估不同发射通道数量对FA均匀性的影响，研究者分别使用了8、16和20个发射通道进行实验，并通过L曲线分析了发射功率与FA均匀性之间的权衡关系。结果显示，随着发射通道数量的增加，FA的变异系数（CV）显著降低，表明FA均匀性得到了有效提升。

在实验过程中，研究者使用了三种不同的发射优化策略：相位校准、幅度和相位校准，以及动态pTx中的k_T-点脉冲。对于相位校准，CV值可以降低至15%以下，而对于动态pTx，使用两个k_T-点脉冲则能够进一步降低CV值至13%以下。同时，研究还发现，使用更多的发射通道可以显著提升FA均匀性，即使在不增加发射功率的情况下，也能实现更优的校准效果。例如，在使用32个发射通道时，与8个发射通道相比，CV值的改善幅度达到了1.3到1.6倍。

为了验证这些优化策略的效果，研究者在实验中采集了自由呼吸的梯度回波（GRE）图像，并将这些图像与预测的FA分布进行对比。结果表明，对于所有受试者，使用相位校准和两个k_T-点脉冲的FA分布均能实现无FA缺失的均匀激发。此外，实验还发现，尽管使用更多的发射通道能够提升FA均匀性，但其对整体序列性能的影响相对较小，因此在实际临床应用中，使用较少的发射通道（如两个k_T-点）可能已经足够。

本研究的另一个重点是评估远程发射线圈阵列在不同BMI（体重指数）患者中的适用性。对于BMI较高的患者，由于身体尺寸较大，FA均匀性更难维持。然而，研究结果显示，即使对于BMI较高的个体，使用远程发射线圈阵列和两个k_T-点脉冲仍能有效减少FA缺失，达到良好的均匀性。这表明，远程发射线圈阵列在处理大型器官时具有更高的灵活性和适应性。

此外，研究还探讨了不同发射通道数量对整体序列性能的影响。例如，在保持相同发射功率的情况下，使用更多的发射通道能够显著提升FA均匀性，同时减少局部吸收率（SAR）的峰值。这表明，远程发射线圈阵列不仅能够提供更好的FA均匀性，还能在一定程度上降低对SAR的限制，从而提升成像的安全性和效率。

综上所述，本研究通过使用远程32通道发射线圈阵列，展示了其在提升肝脏成像FA均匀性方面的优势。无论是静态pTx还是动态pTx，远程发射线圈都能在减少FA缺失和优化发射功率之间实现良好的平衡。此外，该研究还为未来在更大范围的器官成像（如腹部、胰腺等）提供了可行的技术方案，为临床应用带来了新的可能性。然而，研究也指出了一些限制，如远程发射线圈需要较长的采集时间，以及当前的硬件和软件设计可能对实验效率产生影响。未来的研究可能会进一步优化这些方面，以提升远程发射线圈在临床中的实用性和普及性。