JP2001054511A - 磁気共鳴イメージング・システムの振動を測定する方法及び装置 - Google Patents
磁気共鳴イメージング・システムの振動を測定する方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＲＩシステムによって形成される画像に悪
影響を及ぼす磁場の摂動検知するために、該摂動を引き
起こす磁石アセンブリの振動を検知する。 【解決手段】 検知装置（１７０）は、第１の信号を磁
石アセンブリ（１４１）へ向けて放出する信号源（１７
２）と、第１の信号の反射した部分によって形成される
第２の信号を検出する受信器（１７４）と、第１及び第
２の信号を処理して、電磁石の運動を表し、従って磁場
の変動を表す出力信号を発生する手段（１８６，１８
８）とを含む。この出力信号は磁気共鳴イメージング・
システムの構成要素によって用いて、振動が画像に及ぼ
す影響を補償することができる。
影響を及ぼす磁場の摂動検知するために、該摂動を引き
起こす磁石アセンブリの振動を検知する。 【解決手段】 検知装置（１７０）は、第１の信号を磁
石アセンブリ（１４１）へ向けて放出する信号源（１７
２）と、第１の信号の反射した部分によって形成される
第２の信号を検出する受信器（１７４）と、第１及び第
２の信号を処理して、電磁石の運動を表し、従って磁場
の変動を表す出力信号を発生する手段（１８６，１８
８）とを含む。この出力信号は磁気共鳴イメージング・
システムの構成要素によって用いて、振動が画像に及ぼ
す影響を補償することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の分野は、磁気共鳴イ
メージングであり、具体的には、本発明は、イメージン
グ装置の振動から生ずるＢ0 分極磁場の変動を検知する
ことに関する。
メージングであり、具体的には、本発明は、イメージン
グ装置の振動から生ずるＢ0 分極磁場の変動を検知する
ことに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気モーメントを有する任意の核は、核
が置かれている磁場の方向に整列しようとする。しかし
ながら、このときに、核は、磁場の強度及び特定の核種
の特性（核の磁気回転定数γ）に依存するラーモア周波
数として知られている特有の角周波数でこの方向の周り
を歳差運動する。この現象を示す核をここでは「スピ
ン」と呼ぶ。
が置かれている磁場の方向に整列しようとする。しかし
ながら、このときに、核は、磁場の強度及び特定の核種
の特性（核の磁気回転定数γ）に依存するラーモア周波
数として知られている特有の角周波数でこの方向の周り
を歳差運動する。この現象を示す核をここでは「スピ
ン」と呼ぶ。
【０００３】人体組織のような物質が一様の磁場（分極
磁場Ｂ0 ）にさらされると、組織内のスピンの個々の磁
気モーメントは、この分極磁場に沿って整列しようとす
るが、各スピン特有のラーモア周波数でランダムな秩序
で分極磁場の周りを歳差運動する。分極磁場の方向に沿
って正味の磁気モーメントＭz が生じるが、垂直な平
面、即ち横方向平面（ｘｙ平面）内のランダムに配向し
た磁気成分は、互いに相殺し合う。しかしながら、物質
又は組織が、ｘｙ平面内に存在すると共にラーモア周波
数に近い磁場（励起磁場Ｂ1 ）にさらされると、整列後
の正味のモーメントＭz は、ｘｙ平面に向かって回転す
る、即ち「傾斜」して、ｘｙ平面内でラーモア周波数で
回転する、即ちスピンする正味の横（方向）磁気モーメ
ントＭt を発生することができる。この現象の実用的な
値は、励起信号Ｂ1 を停止させた後に、励起したスピン
によって放出される信号に備わっている。この核磁気共
鳴（「ＮＭＲ」）現象を活用した広範な測定シーケンス
が存在している。
磁場Ｂ0 ）にさらされると、組織内のスピンの個々の磁
気モーメントは、この分極磁場に沿って整列しようとす
るが、各スピン特有のラーモア周波数でランダムな秩序
で分極磁場の周りを歳差運動する。分極磁場の方向に沿
って正味の磁気モーメントＭz が生じるが、垂直な平
面、即ち横方向平面（ｘｙ平面）内のランダムに配向し
た磁気成分は、互いに相殺し合う。しかしながら、物質
又は組織が、ｘｙ平面内に存在すると共にラーモア周波
数に近い磁場（励起磁場Ｂ1 ）にさらされると、整列後
の正味のモーメントＭz は、ｘｙ平面に向かって回転す
る、即ち「傾斜」して、ｘｙ平面内でラーモア周波数で
回転する、即ちスピンする正味の横（方向）磁気モーメ
ントＭt を発生することができる。この現象の実用的な
値は、励起信号Ｂ1 を停止させた後に、励起したスピン
によって放出される信号に備わっている。この核磁気共
鳴（「ＮＭＲ」）現象を活用した広範な測定シーケンス
が存在している。
【０００４】ＮＭＲを利用して画像を形成するときに、
被検体内の特定の位置からＮＭＲ信号を得る手法が用い
られる。典型的には、イメージングされるべき領域（関
心領域）は、用いられている特定の局在化方法に従って
変化するような一連のＮＭＲ測定サイクルによって走査
される。結果として得られるＮＭＲ受信信号の組をディ
ジタル化すると共に処理し、多くの周知の再構成手法の
うちの１つを用いて画像を再構成する。
被検体内の特定の位置からＮＭＲ信号を得る手法が用い
られる。典型的には、イメージングされるべき領域（関
心領域）は、用いられている特定の局在化方法に従って
変化するような一連のＮＭＲ測定サイクルによって走査
される。結果として得られるＮＭＲ受信信号の組をディ
ジタル化すると共に処理し、多くの周知の再構成手法の
うちの１つを用いて画像を再構成する。
【０００５】このような走査を行うためには、言うまで
もなく、被検体内の特定の位置からＮＭＲ信号を引き出
すことが必要である。このことは、分極磁場Ｂ0 と同じ
方向を有するが、それぞれｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿って
勾配を有する磁場（Ｇx 、Ｇ y 及びＧz ）を用いること
により達成される。各々のＮＭＲサイクル中にこれらの
勾配の強度を制御することにより、スピン励起の空間的
分布を制御することができ、結果として得られるＮＭＲ
信号の位置を識別することができる。
もなく、被検体内の特定の位置からＮＭＲ信号を引き出
すことが必要である。このことは、分極磁場Ｂ0 と同じ
方向を有するが、それぞれｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿って
勾配を有する磁場（Ｇx 、Ｇ y 及びＧz ）を用いること
により達成される。各々のＮＭＲサイクル中にこれらの
勾配の強度を制御することにより、スピン励起の空間的
分布を制御することができ、結果として得られるＮＭＲ
信号の位置を識別することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ＭＲＩは、医療診断用
ツールとして特に有用である。しかしながら、患者の解
剖学的な特徴を明瞭に表現する詳細な画像を作成する能
力は、分極磁場Ｂ0が極めて安定であるか否かによる。
ＭＲＩシステムの機械的な振動は、分極磁場に摂動を加
え、これにより、結果として得られる磁気共鳴画像にア
ーティファクトを生ずる。磁性を有する構成要素の実時
間での変位を正確に測定することができれば、数学的モ
デルを用いて、この変位に起因する磁場の変動を推定す
ると共に補正することができる。全身型磁石の場合に
は、ミクロン単位の変位が、１００万部当たり約１部の
磁場の変化を生ずる。従って、アーティファクト補正の
ための運動検知器は、ミクロン単位以下の変位を検出す
ることができなければならない。
ツールとして特に有用である。しかしながら、患者の解
剖学的な特徴を明瞭に表現する詳細な画像を作成する能
力は、分極磁場Ｂ0が極めて安定であるか否かによる。
ＭＲＩシステムの機械的な振動は、分極磁場に摂動を加
え、これにより、結果として得られる磁気共鳴画像にア
ーティファクトを生ずる。磁性を有する構成要素の実時
間での変位を正確に測定することができれば、数学的モ
デルを用いて、この変位に起因する磁場の変動を推定す
ると共に補正することができる。全身型磁石の場合に
は、ミクロン単位の変位が、１００万部当たり約１部の
磁場の変化を生ずる。従って、アーティファクト補正の
ための運動検知器は、ミクロン単位以下の変位を検出す
ることができなければならない。
【０００７】振動を測定する分かりやすいアプローチ
は、分極磁場の変動を検知するものであろう。しかしな
がら、イメージング・システムは、無線周波数で変化す
る他の磁場を発生し、従って、これらの磁場が分極磁場
の変化を検知する能力に悪影響を及ぼす可能性がある。
は、分極磁場の変動を検知するものであろう。しかしな
がら、イメージング・システムは、無線周波数で変化す
る他の磁場を発生し、従って、これらの磁場が分極磁場
の変化を検知する能力に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁場の摂動を
生ずるような磁気共鳴イメージング・システムの磁石の
微細な振動を検出する手法を提供する。この手法は、所
定の周波数ωを有し、磁気共鳴イメージング・システム
のうち磁石に物理的に接続されている部分に向けられた
第１の信号を発生する。第１の信号は、例えば、マイク
ロ波スペクトル、超音波スペクトル、音波スペクトル及
び光スペクトルの中から選択することができる。この信
号は又、変位と共に変化する特性を有する共振型無線周
波数コイルから生ずるものであってもよい。
生ずるような磁気共鳴イメージング・システムの磁石の
微細な振動を検出する手法を提供する。この手法は、所
定の周波数ωを有し、磁気共鳴イメージング・システム
のうち磁石に物理的に接続されている部分に向けられた
第１の信号を発生する。第１の信号は、例えば、マイク
ロ波スペクトル、超音波スペクトル、音波スペクトル及
び光スペクトルの中から選択することができる。この信
号は又、変位と共に変化する特性を有する共振型無線周
波数コイルから生ずるものであってもよい。
【０００９】第１の信号の一部は、上述の部分によって
反射した後に、第２の信号として受信される。第１及び
第２の信号は、処理されて、電磁石の運動を表わす出力
信号を形成する。この出力信号は、振動が磁場に対して
及ぼす影響、及び究極的には磁気共鳴イメージング・シ
ステムによって形成される画像における影響を補償する
のに用いることができる。
反射した後に、第２の信号として受信される。第１及び
第２の信号は、処理されて、電磁石の運動を表わす出力
信号を形成する。この出力信号は、振動が磁場に対して
及ぼす影響、及び究極的には磁気共鳴イメージング・シ
ステムによって形成される画像における影響を補償する
のに用いることができる。
【００１０】好ましい実施例では、第１及び第２の信号
は共に混合されて、合成信号を形成した後に、合成信号
は、低域通過フィルタ処理される。次いで、フィルタ処
理によって形成されるベースバンド信号が直交検波器に
印加され、直交検波器は、電磁石の運動を表わす出力信
号を形成する。
は共に混合されて、合成信号を形成した後に、合成信号
は、低域通過フィルタ処理される。次いで、フィルタ処
理によって形成されるベースバンド信号が直交検波器に
印加され、直交検波器は、電磁石の運動を表わす出力信
号を形成する。
【００１１】
【発明の実施の形態】先ず、図１について説明する。同
図には、本発明を組み込んだ好ましい磁気共鳴イメージ
ング（ＭＲＩ）システム１００の主要な構成要素が示さ
れている。ＭＲＩシステム１００の動作は、キーボード
及び制御パネル１０２と、表示装置１０４とを含んでい
るオペレータ・コンソール１０１から制御される。コン
ソール１０１はリンク１１６を介して、独立したコンピ
ュータ・システム１０７と通信し、コンピュータ・シス
テム１０７は、操作者が画面１０４上での画像の形成及
び表示を制御することを可能にしている。コンピュータ
・システム１０７は、バックプレーンを介して互いに通
信するいくつかのモジュールを含んでいる。これらのモ
ジュールは、画像プロセッサ・モジュール１０６と、Ｃ
ＰＵモジュール１０８と、画像データ配列を記憶するフ
レーム・バッファとして当業界で知られているメモリ・
モジュール１１３とを含んでいる。コンピュータ・シス
テム１０７は、画像データ及びプログラムを記憶するた
めのディスク記憶装置１１１及びテープ・ドライブ１１
２に結合されており、又、高速シリアル・リンク１１５
を介して別個のシステム制御部１２２と通信する。
図には、本発明を組み込んだ好ましい磁気共鳴イメージ
ング（ＭＲＩ）システム１００の主要な構成要素が示さ
れている。ＭＲＩシステム１００の動作は、キーボード
及び制御パネル１０２と、表示装置１０４とを含んでい
るオペレータ・コンソール１０１から制御される。コン
ソール１０１はリンク１１６を介して、独立したコンピ
ュータ・システム１０７と通信し、コンピュータ・シス
テム１０７は、操作者が画面１０４上での画像の形成及
び表示を制御することを可能にしている。コンピュータ
・システム１０７は、バックプレーンを介して互いに通
信するいくつかのモジュールを含んでいる。これらのモ
ジュールは、画像プロセッサ・モジュール１０６と、Ｃ
ＰＵモジュール１０８と、画像データ配列を記憶するフ
レーム・バッファとして当業界で知られているメモリ・
モジュール１１３とを含んでいる。コンピュータ・シス
テム１０７は、画像データ及びプログラムを記憶するた
めのディスク記憶装置１１１及びテープ・ドライブ１１
２に結合されており、又、高速シリアル・リンク１１５
を介して別個のシステム制御部１２２と通信する。
【００１２】システム制御部１２２は、バックプレーン
によって共に接続されている１組のモジュールを含んで
いる。これらのモジュールは、ＣＰＵモジュール１１９
と、パルス発生器モジュール１２１とを含んでおり、パ
ルス発生器モジュール１２１は、シリアル・リンク１２
５を介してオペレータ・コンソール１０１に接続してい
る。このリンク１２５を介して、システム制御部１２２
は実行されるべき走査シーケンスを指示する命令（コマ
ンド）を操作者から受け取る。パルス発生器モジュール
１２１は、システムの構成要素を動作させて、所望の走
査シーケンスを実行する。モジュール１２１は、発生さ
れるべきＲＦパルスのタイミング、強度及び形状、並び
にデータ取得ウィンドウのタイミング及び長さを指示す
るデータを発生する。パルス発生器モジュール１２１
は、１組の勾配増幅器１２７に接続しており、走査中に
発生されるべき勾配パルスのタイミング及び形状を指示
する。パルス発生器モジュール１２１は、走査室インタ
フェイス回路１３３に接続しており、走査室インタフェ
イス回路１３３は、患者及び磁石システムの状態に関連
した様々なセンサからの信号を受信する。又、走査室イ
ンタフェイス回路１３３を介して、患者位置決めシステ
ム１３４が走査に望ましい位置に患者を移動させるため
の命令を受信する。
によって共に接続されている１組のモジュールを含んで
いる。これらのモジュールは、ＣＰＵモジュール１１９
と、パルス発生器モジュール１２１とを含んでおり、パ
ルス発生器モジュール１２１は、シリアル・リンク１２
５を介してオペレータ・コンソール１０１に接続してい
る。このリンク１２５を介して、システム制御部１２２
は実行されるべき走査シーケンスを指示する命令（コマ
ンド）を操作者から受け取る。パルス発生器モジュール
１２１は、システムの構成要素を動作させて、所望の走
査シーケンスを実行する。モジュール１２１は、発生さ
れるべきＲＦパルスのタイミング、強度及び形状、並び
にデータ取得ウィンドウのタイミング及び長さを指示す
るデータを発生する。パルス発生器モジュール１２１
は、１組の勾配増幅器１２７に接続しており、走査中に
発生されるべき勾配パルスのタイミング及び形状を指示
する。パルス発生器モジュール１２１は、走査室インタ
フェイス回路１３３に接続しており、走査室インタフェ
イス回路１３３は、患者及び磁石システムの状態に関連
した様々なセンサからの信号を受信する。又、走査室イ
ンタフェイス回路１３３を介して、患者位置決めシステ
ム１３４が走査に望ましい位置に患者を移動させるため
の命令を受信する。
【００１３】パルス発生器モジュール１２１によって発
生される勾配波形は、Ｇx 増幅器と、Ｇy 増幅器と、Ｇ
z 増幅器とで構成されている勾配増幅器システム１２７
に印加される。各々の勾配増幅器は、全体的に参照番号
１３９で示すアセンブリ内の対応する勾配コイルを励起
して、取得される信号を位置エンコードするのに用いら
れる磁場勾配を形成する。勾配コイル・アセンブリ１３
９は、Ｂ0 磁場用の分極磁石１４０と全身型ＲＦコイル
１５２とを含んでいる磁石アセンブリ１４１の一部を形
成している。システム制御部１２２内の送受信器モジュ
ール１５０がパルスを発生し、これらのパルスは、ＲＦ
増幅器１５１によって増幅されて、送信／受信（Ｔ／
Ｒ）スイッチ１５４によってＲＦコイル１５２に結合さ
れる。患者の体内の励起した核によって放出される結果
として生ずる信号は、同じＲＦコイル１５２によって検
知され、送信／受信スイッチ１５４を介して前置増幅器
１５３に結合することができる。増幅されたＮＭＲ信号
は、送受信器１５０の受信部において復調され、濾波さ
れると共にディジタル化される。送信／受信スイッチ１
５４は、パルス発生器モジュール１２１からの信号によ
って制御されて、送信モード時にはＲＦ増幅器１５１を
コイル１５２に電気的に接続し、受信モード時には前置
増幅器１５３を接続する。送信／受信スイッチ１５４は
又、送信モード又は受信モードのいずれの場合にも、分
離型ＲＦコイル（例えば、頭部コイル又は表面コイル）
を用いることを可能にしている。
生される勾配波形は、Ｇx 増幅器と、Ｇy 増幅器と、Ｇ
z 増幅器とで構成されている勾配増幅器システム１２７
に印加される。各々の勾配増幅器は、全体的に参照番号
１３９で示すアセンブリ内の対応する勾配コイルを励起
して、取得される信号を位置エンコードするのに用いら
れる磁場勾配を形成する。勾配コイル・アセンブリ１３
９は、Ｂ0 磁場用の分極磁石１４０と全身型ＲＦコイル
１５２とを含んでいる磁石アセンブリ１４１の一部を形
成している。システム制御部１２２内の送受信器モジュ
ール１５０がパルスを発生し、これらのパルスは、ＲＦ
増幅器１５１によって増幅されて、送信／受信（Ｔ／
Ｒ）スイッチ１５４によってＲＦコイル１５２に結合さ
れる。患者の体内の励起した核によって放出される結果
として生ずる信号は、同じＲＦコイル１５２によって検
知され、送信／受信スイッチ１５４を介して前置増幅器
１５３に結合することができる。増幅されたＮＭＲ信号
は、送受信器１５０の受信部において復調され、濾波さ
れると共にディジタル化される。送信／受信スイッチ１
５４は、パルス発生器モジュール１２１からの信号によ
って制御されて、送信モード時にはＲＦ増幅器１５１を
コイル１５２に電気的に接続し、受信モード時には前置
増幅器１５３を接続する。送信／受信スイッチ１５４は
又、送信モード又は受信モードのいずれの場合にも、分
離型ＲＦコイル（例えば、頭部コイル又は表面コイル）
を用いることを可能にしている。
【００１４】ＲＦコイル１５２が捕えたＮＭＲ信号は、
送受信器モジュール１５０によってディジタル化され
て、システム制御部１２２内のメモリ・モジュール１６
０へ転送される。走査が完了してデータの配列の全体が
メモリ・モジュール１６０内に取得されたときに、アレ
イ・プロセッサ１６１が動作して、このデータを画像デ
ータの配列へフーリエ変換する。この画像データは、シ
リアル・リンク１１５を介してコンピュータ・システム
１０７へ伝送され、ここで、ディスク・メモリ１１１に
記憶される。オペレータ・コンソール１０１から受信し
た命令に応じて、この画像データをテープ・ドライブ１
１２に保管してもよいし、又は画像プロセッサ１０６に
よって更に処理してオペレータ・コンソール１０１へ伝
送すると共に表示装置１０４に表示してもよい。
送受信器モジュール１５０によってディジタル化され
て、システム制御部１２２内のメモリ・モジュール１６
０へ転送される。走査が完了してデータの配列の全体が
メモリ・モジュール１６０内に取得されたときに、アレ
イ・プロセッサ１６１が動作して、このデータを画像デ
ータの配列へフーリエ変換する。この画像データは、シ
リアル・リンク１１５を介してコンピュータ・システム
１０７へ伝送され、ここで、ディスク・メモリ１１１に
記憶される。オペレータ・コンソール１０１から受信し
た命令に応じて、この画像データをテープ・ドライブ１
１２に保管してもよいし、又は画像プロセッサ１０６に
よって更に処理してオペレータ・コンソール１０１へ伝
送すると共に表示装置１０４に表示してもよい。
【００１５】送受信器１５０に関する更なる詳細は、米
国特許第４，９５２，８７７号及び同第４，９２２，７
３６号に記載されている。これらの特許はここに参照さ
れるべきものである。
国特許第４，９５２，８７７号及び同第４，９２２，７
３６号に記載されている。これらの特許はここに参照さ
れるべきものである。
【００１６】更に図１を参照すると、ＭＲＩシステム１
００は又、システム制御部１２２へ磁石アセンブリ１４
１の振動を指示する信号を供給する変位検出器１７０を
含んでいる。変位検出器は、マイクロ波スペクトル、超
音波スペクトル、音波スペクトル又は光スペクトルとい
った放射ビームを用いた干渉計型の運動検知を利用して
いる。本発明は、振幅変調式マイクロ波干渉計を例とし
て記載するが、他の波長を有する放射を用いてもよく、
当業者は、ここの記載から、他の波長を利用してどのよ
うに本発明の概念を実現するかを理解されるものとす
る。
００は又、システム制御部１２２へ磁石アセンブリ１４
１の振動を指示する信号を供給する変位検出器１７０を
含んでいる。変位検出器は、マイクロ波スペクトル、超
音波スペクトル、音波スペクトル又は光スペクトルとい
った放射ビームを用いた干渉計型の運動検知を利用して
いる。本発明は、振幅変調式マイクロ波干渉計を例とし
て記載するが、他の波長を有する放射を用いてもよく、
当業者は、ここの記載から、他の波長を利用してどのよ
うに本発明の概念を実現するかを理解されるものとす
る。
【００１７】図２を参照して述べると、変位検出器１７
０は、マイクロ波周波数の第１の信号Ｓ1（ｔ）を発生
する局部発振器１７２を含んでいる。局部発振器１７２
の出力信号は、次の表現によって表わされる。
０は、マイクロ波周波数の第１の信号Ｓ1（ｔ）を発生
する局部発振器１７２を含んでいる。局部発振器１７２
の出力信号は、次の表現によって表わされる。
【００１８】 Ｓ1（ｔ）＝Ａｃｏｓ（ωｔ） （１） ここで、Ａは信号の振幅であり、ωは信号の角周波数で
ある。この出力は、双方向性結合器１７４の入力、明確
に述べると、パワー・スプリッタ１７６に印加され、パ
ワー・スプリッタ１７６は、入力信号を２つの部分に分
割する。第１の信号の一部は、双方向性結合器１７４の
第１の出力ポート１７９に供給される。局部発振器１７
２からの第１の信号の残りの部分は、方向性結合器を介
して双方向性結合器１７４の第２のポート１８０へ通過
する。
ある。この出力は、双方向性結合器１７４の入力、明確
に述べると、パワー・スプリッタ１７６に印加され、パ
ワー・スプリッタ１７６は、入力信号を２つの部分に分
割する。第１の信号の一部は、双方向性結合器１７４の
第１の出力ポート１７９に供給される。局部発振器１７
２からの第１の信号の残りの部分は、方向性結合器を介
して双方向性結合器１７４の第２のポート１８０へ通過
する。
【００１９】第２のポート１８０は、マイクロ波アンテ
ナ１８２に接続されており、ここから、信号は、空気を
介して磁石アセンブリ１４１へ放射する。アンテナ１８
２は、磁石アセンブリ１４１とは独立に支持され、後者
の構成要素の振動がアンテナに影響を与えないようにす
る。マイクロ波アンテナ１８２と磁石アセンブリ１４１
との間の瞬間の距離は、表現ｄ＋Δ（ｔ）によって与え
られる。ここで、ｄは名目上の距離を表わし、Δ（ｔ）
は磁石アセンブリの機械的振動に起因する距離の変化を
表す。名目上の距離ｄは、振動成分Δ（ｔ）の最大値よ
りも遥かに大きい。アンテナ１８２から入射する第１の
信号は、速度ｃで走行し、波長λを有する。
ナ１８２に接続されており、ここから、信号は、空気を
介して磁石アセンブリ１４１へ放射する。アンテナ１８
２は、磁石アセンブリ１４１とは独立に支持され、後者
の構成要素の振動がアンテナに影響を与えないようにす
る。マイクロ波アンテナ１８２と磁石アセンブリ１４１
との間の瞬間の距離は、表現ｄ＋Δ（ｔ）によって与え
られる。ここで、ｄは名目上の距離を表わし、Δ（ｔ）
は磁石アセンブリの機械的振動に起因する距離の変化を
表す。名目上の距離ｄは、振動成分Δ（ｔ）の最大値よ
りも遥かに大きい。アンテナ１８２から入射する第１の
信号は、速度ｃで走行し、波長λを有する。
【００２０】第１の信号のうち、磁石アセンブリ１４１
上に設けられた反射器１８３に衝突した部分が反射し
て、アンテナ１８２に帰投する。信号がアンテナを出発
し、磁石アセンブリに衝突して、アンテナに帰投するの
に要する時間τは、次の式によって与えられる。
上に設けられた反射器１８３に衝突した部分が反射し
て、アンテナ１８２に帰投する。信号がアンテナを出発
し、磁石アセンブリに衝突して、アンテナに帰投するの
に要する時間τは、次の式によって与えられる。
【００２１】 τ＝２（ｄ＋Δ（ｔ））／ｃ （２） この反射によって、異なる振幅Ｂ及び位相を有する第２
の信号Ｓ2（ｔ）が発生し、この信号は、次の表現によ
って与えられる。
の信号Ｓ2（ｔ）が発生し、この信号は、次の表現によ
って与えられる。
【００２２】 Ｓ2（ｔ）＝Ｂｃｏｓ（ω（ｔ＋τ）） （３） 反射し、アンテナ１８２によって受信された第２の信号
は、方向性結合器１７８に戻して供給され、結合器１７
８は、この信号を双方向性結合器１７４の第３の出力ポ
ートへ送る。出力ポート１７９及び１８４は、信号混合
器１８６の入力に接続されており、混合器１８６は、第
１及び第２の信号Ｓ1（ｔ）及びＳ2（ｔ）を合わせて乗
算する。混合による積は、低域通過フィルタ１８８に印
加され、フィルタ１８８の出力で発生されるベースバン
ド中間信号Ｉ（ｔ）が、次のように表現され得る。
は、方向性結合器１７８に戻して供給され、結合器１７
８は、この信号を双方向性結合器１７４の第３の出力ポ
ートへ送る。出力ポート１７９及び１８４は、信号混合
器１８６の入力に接続されており、混合器１８６は、第
１及び第２の信号Ｓ1（ｔ）及びＳ2（ｔ）を合わせて乗
算する。混合による積は、低域通過フィルタ１８８に印
加され、フィルタ１８８の出力で発生されるベースバン
ド中間信号Ｉ（ｔ）が、次のように表現され得る。
【００２３】 Ｉ（ｔ）＝（ＡＢ／２）ｃｏｓ（ωｔ） ＝（ＡＢ／２）ｃｏｓ（２ω（ｄ＋Δ（ｔ））／ｃ） ＝（ＡＢ／２）ｃｏｓ（４π（ｄ＋Δ（ｔ））／λ） （４） この中間信号が、変位検出器１７０の出力を形成する。
【００２４】変位検出器１７０からの中間信号Ｉ（ｔ）
は、図１のシステム制御部１２２の一部である直交受信
器１９０に印加される。直交受信器１９０は、局部発振
器の信号と共に用いてもよいし、又は第２の混合器での
混合の前の９０°だけ遅延した受信信号と共に用いても
よい。２ωｄ／ｃ＝４πｄ／λ≪１であるならば、ベー
スバンド信号を次のように表現することができる。
は、図１のシステム制御部１２２の一部である直交受信
器１９０に印加される。直交受信器１９０は、局部発振
器の信号と共に用いてもよいし、又は第２の混合器での
混合の前の９０°だけ遅延した受信信号と共に用いても
よい。２ωｄ／ｃ＝４πｄ／λ≪１であるならば、ベー
スバンド信号を次のように表現することができる。
【００２５】 Ｑ（ｔ）＝（ＡＢ／２）ｓｉｎ（ωｔ） ＝（ＡＢ／２）ｓｉｎ（２ω（ｄ＋Δ（ｔ））／ｃ） ≒ＡＢω（ｄ＋Δ（ｔ））／ｃ ＝２πＡＢ（ｄ＋Δ（ｔ））／λ （５） 直交受信器１９０を用いると、２つのωｄ／ｔのみに依
存し、振幅の因子を含まないベースバンド信号を得るこ
とが可能になる。振動信号Ｓb は、次のように表すこと
ができる。
存し、振幅の因子を含まないベースバンド信号を得るこ
とが可能になる。振動信号Ｓb は、次のように表すこと
ができる。
【００２６】 Ｓb ＝ａｔａｎ（Ｉ（ｔ）／Ｑ（ｔ） ＝２ω（ｄ＋Δ（ｔ））／ｃ） ＝４π（ｄ＋Δ（ｔ））／λ （６） このようにして、波長単位以下の変動及び磁石アセンブ
リへの距離を高精度で決定することができる。
リへの距離を高精度で決定することができる。
【００２７】前述のように、振動信号を数学的モデルに
おいて用いて、磁場の変動を推定することができ、次い
で、この推定値を用いて振動に起因する影響を補正する
ことができる。
おいて用いて、磁場の変動を推定することができ、次い
で、この推定値を用いて振動に起因する影響を補正する
ことができる。
【００２８】以上に述べたシステムに対して様々な改変
を行うことができる。例えば、所載の振幅変調（ＡＭ）
型ばかりでなく周波数変調（ＦＭ）型構成を用いてもよ
い。応用分野によっては、単一チャネルのシステムも許
容され得る。磁石アセンブリの位置に別個の受信アンテ
ナ／トランスデューサを配置し、これにより、受信信号
の振幅を増幅することも可能である。同様に、コーナ・
リフレクタ等の反射装置を目標物上に配置して、アンテ
ナの所での受信信号を増大させてもよい。
を行うことができる。例えば、所載の振幅変調（ＡＭ）
型ばかりでなく周波数変調（ＦＭ）型構成を用いてもよ
い。応用分野によっては、単一チャネルのシステムも許
容され得る。磁石アセンブリの位置に別個の受信アンテ
ナ／トランスデューサを配置し、これにより、受信信号
の振幅を増幅することも可能である。同様に、コーナ・
リフレクタ等の反射装置を目標物上に配置して、アンテ
ナの所での受信信号を増大させてもよい。
【００２９】従って、本発明の範囲内の様々な代替構成
に幾分かの注意を促したが、当業者は、本発明の実施例
の開示から今や明らかである更なる代替構成をおそらく
認めておられよう。従って、本発明の範囲は特許請求の
範囲から決定されるべきものであって、上の開示内容に
よって限定されるのではない。
に幾分かの注意を促したが、当業者は、本発明の実施例
の開示から今や明らかである更なる代替構成をおそらく
認めておられよう。従って、本発明の範囲は特許請求の
範囲から決定されるべきものであって、上の開示内容に
よって限定されるのではない。
【図１】本発明を組み込んでいるＭＲＩシステムのブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】前記ＭＲＩシステムの磁石アセンブリの変位を
測定する本発明の装置を示すブロック図である。
測定する本発明の装置を示すブロック図である。
１００ ＭＲＩシステム １０１ オペレータ・コンソール １０２ キーボード及び制御パネル １０４ 表示装置 １１１ ディスク記憶装置 １１２ テープ・ドライブ １１５ 高速シリアル・リンク １１６ リンク １２５ シリアル・リンク １３９ 勾配コイル・アセンブリ １４０ 分極磁石 １４１ 磁石アセンブリ １５２ 全身型ＲＦコイル １７４ 双方向性結合器 １７９ 第１の出力ポート １８０ 第２のポート １８２ マイクロ波アンテナ １８３ 反射器 １８４ 第３のポート １８６ 信号混合器
Claims (19)
- 【請求項１】 磁気共鳴イメージング・システムの電磁
石により生ずる磁場の変動を指示するデータを取得する
方法であって、 所定の波長λを有する第１の信号を発生する工程と、 前記磁気共鳴イメージング・システムのうち前記電磁石
に物理的に接続されている部分に衝突するように前記第
１の信号を指向させる工程と、 前記第１の信号のうち前記磁気共鳴イメージング・シス
テムの前記部分により反射された部分により形成される
第２の信号を受信する工程と、 前記電磁石の運動を表す出力信号を形成するように、前
記第１及び第２の信号を処理する工程と、 磁場の変動が前記磁気共鳴イメージング・システムによ
り形成される画像に及ぼす影響を補償するのに用いるた
めに、前記磁気共鳴イメージング・システムの回路要素
に前記出力信号を供給する工程と、を含んでいる前記方
法。 - 【請求項２】 前記第１の信号の前記所定の波長λは、
マイクロ波長、超音波長、音波長及び光波長の中から選
択される請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記処理する工程は、前記第１及び第２
の信号を乗算する工程を含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記処理する工程は、前記第１及び第２
の信号を混合して合成信号を形成する工程を含む請求項
１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記処理する工程は、前記合成信号を低
域通過フィルタ処理して中間信号を形成する工程を更に
含んでいる請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記処理する工程は、前記中間信号に対
して直交検波を施して前記出力信号を形成する工程を更
に含んでいる請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 前記処理する工程は、 前記第１及び第２の信号を混合して、 Ｉ（ｔ）＝（ＡＢ／２）ｃｏｓ（４π（ｄ＋Δ（ｔ））
／λ） で表される中間信号Ｉ（ｔ）を形成する工程であって、
ここで、Ａは前記第１の信号の振幅であり、Ｂは前記第
２の信号の振幅であり、λは前記第１の信号の波長であ
り、（ｄ＋Δ（ｔ））は前記第１の信号を指向させる放
出器と前記磁気共鳴イメージング・システムの前記部分
との間の瞬間の距離である、前記混合する工程と、 前記中間信号に対して直交検波を施して、 Ｑ（ｔ）＝２πＡＢ（ｄ＋Δ（ｔ））／λ で定義される直交信号Ｑ（ｔ）を形成する工程と、 前記中間信号及び前記直交信号を次の表現 Ｓb＝ａｔａｎ（Ｉ（ｔ）／Ｑ（ｔ） に従って結合して、前記出力信号を形成する工程と、を
含んでいる請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 磁気共鳴イメージング・システムの電磁
石により生ずる磁場の変動を指示するデータを取得する
方法であって、 所定の波長λを有する第１の信号を発生する工程と、 前記磁気共鳴イメージング・システムのうち前記電磁石
に物理的に接続されている部分に向かって前記第１の信
号を送信する工程と、 前記磁気共鳴イメージング・システムの前記部分と前記
第１の信号との相互作用を検出して、第２の信号を形成
する工程と、 前記第２の信号を処理して前記電磁石の運動を表す出力
信号を形成する工程と、 磁場の変動が前記磁気共鳴イメージング・システムによ
り形成される画像に及ぼす影響を補償するのに用いるた
めに、前記磁気共鳴イメージング・システムの回路要素
に前記出力信号を供給する工程と、を含んでいる前記方
法。 - 【請求項９】 前記第１の信号の前記所定の波長λは、
マイクロ波長、超音波長、音波長及び光波長の中から選
択される請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記相互作用を検出する工程は、前記
第１の信号のうち、磁石アセンブリにより反射された部
分により形成される前記第２の信号を受信する工程を含
んでいる請求項８に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記処理する工程は、前記第１及び第
２の信号を混合して合成信号を形成する工程と、前記合
成信号を低域通過フィルタ処理して中間信号を形成する
工程と、前記中間信号に対して直交検波を施して前記出
力信号を形成する工程と、を含んでいる請求項８に記載
の方法。 - 【請求項１２】 磁場を発生する磁石アセンブリを有す
る磁気共鳴イメージング・システムにおいて、磁場の変
動に関するデータを取得する装置であって、 所定の波長λを有する第１の信号の信号源と、 前記磁石アセンブリに向かって前記第１の信号を指向さ
せる放出器と、 前記第１の信号のうち前記磁石アセンブリにより反射さ
れた部分により形成される第２の信号を受信する受信器
と、 電磁石の運動を表す出力信号を形成するように、前記第
１及び第２の信号を処理する回路要素と、 前記磁気共鳴イメージング・システムにより形成される
画像に対して磁場の変動が及ぼす影響を補償するのに用
いるために、前記磁気共鳴イメージング・システムの構
成要素に前記出力信号を供給する導体と、を備えている
前記装置。 - 【請求項１３】 前記第１の信号の前記所定の波長λ
は、マイクロ波長、超音波長、音波長及び光波長の中か
ら選択される請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記磁石アセンブリに結合されてい
て、前記受信器に向かって前記第１の信号の前記部分を
反射する反射器を更に含んでいる請求項１２に記載の装
置。 - 【請求項１５】 前記第１の信号を受信するように前記
信号源に接続されていて、第１のポートと第２のポート
と第３のポートとを有する双方向性結合器を更に含んで
おり、該双方向性結合器は、前記第１の信号を第１及び
第２の部分に分割し、該第１部分は前記第１のポートへ
供給され、且つ該第２の部分は前記放出器に接続されて
いる前記第２のポートへ供給され、前記第２のポートは
又、前記第３のポートに印加される前記第２の信号を受
信する請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１６】 前記信号源に接続されていて、前記第
１の信号を、出力ポートへ供給される第１の部分と前記
放出器へ供給される第２の部分とに分割するパワー・ス
プリッタを更に含んでいる請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１７】 前記回路要素は、前記第１及び第２の
信号を結合して合成信号を形成する混合器を含んでいる
請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１８】 前記回路要素は、前記混合器に接続さ
れていて、前記合成信号から中間信号を形成する低域通
過フィルタを更に含んでいる請求項１７に記載の装置。 - 【請求項１９】 前記回路要素は、前記低域通過フィル
タに接続されていて、前記中間信号を処理して前記出力
信号を形成する直交受信器を更に含んでいる請求項１８
に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/305,141 US6188220B1 (en) | 1999-05-04 | 1999-05-04 | Method and apparatus for measuring vibration of a magnetic resonance imaging system |
| US09/305141 | 1999-05-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001054511A true JP2001054511A (ja) | 2001-02-27 |
Family
ID=23179509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000133931A Withdrawn JP2001054511A (ja) | 1999-05-04 | 2000-05-02 | 磁気共鳴イメージング・システムの振動を測定する方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6188220B1 (ja) |
| EP (1) | EP1052523A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001054511A (ja) |
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| US6396268B1 (en) * | 2000-10-02 | 2002-05-28 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Magnetic resonance imaging device having magnetic field disturbance compensation |
| US6433550B1 (en) * | 2001-02-13 | 2002-08-13 | Koninklijke Philips Corporation N.V. | MRI magnet with vibration compensation |
| US6570539B1 (en) | 2001-12-27 | 2003-05-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method for vibration detection during near-field antenna testing |
| EP2059824A2 (en) * | 2006-08-22 | 2009-05-20 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Magnetic resonance imaging system with reduced unintentional mechanical movements |
| US7848896B2 (en) * | 2007-05-31 | 2010-12-07 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Non-contact measurement system for accurate measurement of frequency and amplitude of mechanical vibration |
| WO2009009690A2 (en) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Wavelength division sensing method and apparatus for doppler radar vital sign monitoring and mechanical vibration monitoring |
| US8721554B2 (en) | 2007-07-12 | 2014-05-13 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Random body movement cancellation for non-contact vital sign detection |
| CN103536288A (zh) * | 2012-07-12 | 2014-01-29 | 上海联影医疗科技有限公司 | 磁共振系统及其射频线圈性能检测方法 |
| JP6261928B2 (ja) * | 2012-09-25 | 2018-01-17 | 東芝メディカルシステムズ株式会社 | 磁気共鳴イメージング装置およびその高周波出力測定装置 |
| DE102012221913A1 (de) | 2012-11-29 | 2014-06-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Richtkoppler, insbesondere mit hoher Koppeldämpfung |
| WO2016057781A1 (en) | 2014-10-08 | 2016-04-14 | The University Of Florida Research Foundation, Inc. | Method and apparatus for non-contact fast vital sign acquisition based on radar signal |
| US9833200B2 (en) | 2015-05-14 | 2017-12-05 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Low IF architectures for noncontact vital sign detection |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2902572A1 (de) * | 1979-01-24 | 1980-07-31 | Caspers Friedhelm | Vorrichtung zur messung und stabilisierung von magnetfeldern |
| GB8418262D0 (en) * | 1984-07-18 | 1984-08-22 | Picker Int Ltd | Nuclear magnetic resonance imaging apparatus |
| US4712560A (en) | 1985-08-09 | 1987-12-15 | General Electric Company | Apparatus and method of acquiring physiological gating signals for magnetic resonance imaging of moving objects |
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| DE19536390A1 (de) * | 1995-09-29 | 1997-04-03 | Siemens Ag | Anordnung zur Messung und Regelung des Grundfeldes eines Magneten eines Kernspintomographiegerätes |
| US5652514A (en) * | 1996-03-25 | 1997-07-29 | Toshiba America Mri, Inc. | Correction for field variation in steady-state MRI by repeated acquisition of zero k-space line |
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-
1999
- 1999-05-04 US US09/305,141 patent/US6188220B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-05-02 JP JP2000133931A patent/JP2001054511A/ja not_active Withdrawn
- 2000-05-04 EP EP00303764A patent/EP1052523A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
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