JP2004504870A - 並列するマルチチャンネル検出を具備するｍｒ撮像方法 - Google Patents

Abstract

できる限り短い取得時間が所望されるアプリケーションに特に適したＭＲ撮像方法である。この方法は、画像の取得を減少する視界（ＦＯＶ）で行なうことを可能にするＳＥＮＳＥ方法に基づいている。並列するマルチチャンネル検出はこのとき、異なる空間感度プロファイルを持つ受信素子により実行される。この方法は、従来のバードケージ型共鳴器が空間感度プロファイルが大きく外れた異なる共鳴モードに同調可能であるという事実の認識に基づいている。複数の副共鳴器から成るバードケージ型共鳴器は、１つの共鳴周波数において異なる共鳴モードにおいて同時に動作することを可能にし、異なる感度プロファイルを持つ並列する独立した信号検出を可能にする。この特徴はＳＥＮＳＥ方法を実行するのに用いられる。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検査区域における核磁化の分布を定めるＭＲ撮像方法に関し、この区域において、磁気共鳴信号は、勾配パルス及びＲＦパルスの列の影響下にある共鳴素子を用いて検出される。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴断層撮影は、空間的に不均一である磁場（磁場勾配）を利用して、核磁化が適切な関連する共鳴周波数に基づいて配置されるスペクトル撮像法に関係することが知られている。撮像に対し、時間領域におけるＲＦパルス及び勾配パルスの適当な列の影響下にあり、検査区域を包囲するコイルに誘導される電圧として磁気共鳴信号を得ることは通常の実施である。実際の画像の復元は、時間信号をフーリエ変換することにより行なわれる。使用される勾配パルスの数、時間間隔、継続期間及び強さは、画像の解像度と撮像すべき量（ＦＯＶ即ち視界）とを決める相互ｋ空間のサンプリングを既定する。このｋ空間を連続してサンプリングするのに用いられるような通例のパルス列は、例えばＥＰＩ（Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）列である。位相符号化ステップの数、故に画像列の継続期間は、画像の大きさ及び画像の解像度に関して課される必要条件により既定される。診断には十分な解像度を持つ完全な検査区域の画像を形成するには通常、望ましくないほど長い時間を必要とするので、磁気共鳴断層撮影の本質的な欠点の１つが、そこから直に起こっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
磁気共鳴断層撮影の分野における多くの技術的発展は、画像取得時間の劇的な減少を達成することを目的とする。できる限り早く磁場勾配のスイッチングを可能にする装置に関する更なる発展は、現在では技術的可能性の限界及び生理学的観点から患者には妥当であることの限界にも達している。しかしながら、取得時間は、数多くのアプリケーション、特にＩＶＲ（ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）にも依然として長すぎる。
【０００４】
従来のフーリエ撮像の存在する技術的及び生理学的な速度の限界を克服することは、最近では知られるようになったＳＥＮＳＥ（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｅｎｃｏｄｉｎｇ）技術によって見えてくるように思われる。この技術は、受信素子（共鳴器、コイル、アンテナ）の空間感度プロファイル（ｓｐａｔｉａｌ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｐｒｏｆｉｌｅ）が画像の復元に用いられるスピン共鳴信号の位置情報を付与するという事実の認識に基づいている。複数の別個の受信素子、異なる各々の感度プロファイルを持つ各素子、及び検出される各々のスピン共鳴信号の組み合わせを並列に使用することは、最も好ましい場合、使用される受信部材の数に等しい因子によって（従来のフーリエ画像の復元と比較して）画像に必要な取得時間の減少を可能にする（Ｐｒｕｅｓｓｍａｎｎ他著、Ｍａｇｎ． Ｒｅｓｏｎ． Ｍｅｄ． ４２、９５２−９６２頁、１９９９参照）。しかしながら、この技術の欠点は、依然として信号対雑音比が画像取得時間の平方根にほぼ比例していることである。従って、画像取得時間がＳＥＮＳＥ技術を用いて許容可能な画質を維持しているが、磁気共鳴方法の本質的に鈍い感度は、１０分の１より大きく減少することを現実的に許容しない。ごく最近は、スピン共鳴信号の検出に使用される共鳴器の個々の副素子を利用するよう試みられ、このスピン共鳴信号は、ＳＥＮＳＥ技術に従い取得時間を減少させる、空間での特定配列による特定の異なる位置依存感度プロファイルを持つ（Ｌｅｄｄｅｎ他著、Ｐｒｏｃ． Ｉｎｔｌ． Ｓｏｃ． Ｍａｇ． Ｒｅｓｏｎ． Ｍｅｄ． ８、１３９６頁、２０００参照）。
【０００５】
いわゆるバードケージ型共鳴器（バードケージ型コイル）は通例、磁気共鳴断層撮影におけるボリュームイメージング（Ｖｏｌｕｍｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）に用いられる。このようなバードケージ型共鳴器の第１の共鳴モードは、共鳴器の内部域の至るところで一様であるＢ_１領域分布を特徴とする。同じことが検出時の空間感度プロファイルに対しても保持される。しかしながら、第２の共鳴モードのＢ_１領域は、本質的には半径、すなわち共鳴器の中心からの距離に比例している。Ｅｒｉｃ Ｃ． Ｗｏｎｇ及びＷｅｎ Ｍｉｎｇ Ｌｕｈは、第１及び第２の共鳴モードにおいて、同じ共鳴周波数で動作する２つの副共鳴器から構成されるバードケージ型共鳴器を提案している（Ｗｏｎｇ他著、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＳＭＲＭ、Ｎｏ．１６５、Ｓｉｄｎｅｙ １９９９参照）。これら２つの副共鳴器の各々は、別個の検出チャンネルに接続されるので、個々に異なる空間感度プロファイルを持つ並列する磁気共鳴信号が検出される。２つの共鳴モードは、互いに好適に直交しているので、これら２つの検出チャンネルは完全に分離している。Ｗｏｎｇ及びＬｕｈは、画像取得中の感度、すなわち画像の周辺部分を特に強めるように、画像の復元時にこれら２つのチャンネル検出された磁気共鳴信号を組み合わせる。先行技術の記載された状態に基づき、本発明の目的は、特に素早い画像取得を可能にするＭＲ撮像方法を提供することであり、高額な費用を必要とせず実行可能で、従来の磁気共鳴断層撮影装置の小改良だけを必要とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本目的は、共鳴素子が異なる共鳴モードにおいて、同じ共鳴周波数で動作し、検出された磁気共鳴信号は、磁気共鳴分布の復元時に組み合わされる一方、検査区域の合成画像は、パルス列により既定される走査区域よりも大きい量を覆うように、個々のモードの空間感度プロファイルを考慮することを特徴とする上述の種類のＭＲ撮像方法を用いて達成される。
【０００７】
毎回異なる空間感度プロファイルを持つ２つ以上の共鳴モードを使用することは、記載されたＳＥＮＳＥ方法が、容易に実行される明快なやり方で画像取得時間を効果的に減少するのに使用することを可能にする。このパルス列は、共鳴モードの数に従って少なく与えられ、興味深い範囲よりもかなり小さな視界（ＦＯＶ）となる。次いで、様々なモードにおいて検出された磁気共鳴信号の組み合わせがＳＥＮＳＥ方法によって完全な画像の復元を可能にする。これら共鳴モードの個々の空間感度プロファイルは、このために正確に知らなければならない。
【０００８】
本発明に係る方法の好ましいバージョンに従い、共鳴素子は、異なる共鳴モードにおいて動作する２つ以上の副共振器から成る。
【０００９】
本発明によるＭＲ撮像方法を実施するには、従来の磁気共鳴断層撮影装置に追加のコイルを取り付ける、又はこの装置にあるコイルを適当に改良されたコイルと置き換えることを必単に要とするので、この本発明によるＭＲ撮像方法を実施本位にできる。
【００１０】
本発明による方法に対し、例えば、Ｗｏｎｇ及びＬｕｈにより提案されたような共鳴器を利用することは可能である。前記第１及び第２の共鳴モードにおける上記共鳴器の同時の動作は、大きく外れた空間感度プロファイルを持つ２つの検出チャンネルであり、これがＳＥＮＳＥ方法を実行するのに非常に適していることが証明されている。しかしながら、高次の共鳴モード（三次、四次モード）も容易に使用することが可能である。
【００１１】
副共鳴器の異なる共鳴モードが上記共鳴器において互いに直交しているとき特に有利となる。この場合、個々の検出チャンネルは、互いに分離されるので、信号処理及び画像復元はかなり簡単になる。
【００１２】
できる限り一様な空間感度プロファイルを含む本発明によるＭＲ撮像方法において、前記共鳴モードの１つが検査区域にＲＦパルスを与えるのに用いられるときに有利となる。これは、当の検査区域の至る所に核磁化の一様な励起を保証する。他の副共鳴器は、適当に分離されるべきであり、例えば、その後、これら副共鳴器は、多く消費することなく送信モードにおいて活発に離調される。
【００１３】
ＳＥＮＳＥ方法を実行するために、共鳴モードの空間感度分布を正確に知らなければならない。本発明に係るＭＲ撮像方法に対し、検査区域の全体を覆うパルス列を用いて、検出された磁気共鳴信号の各々から基準画像を復元することによって感度分布を決めることが有利に可能であり、前記基準画像は、互いに比較される。個々の空間感度プロファイルは、共鳴モードの１つの空間感度プロファイルを知っているとき、比較することにより直に生じる。上述のように、前記モードの１つが一様な空間感度プロファイルを持つ、例えば第１の共鳴モードであるとき有利となる。
【００１４】
本発明による方法は、異なる空間方向に磁場勾配を生じさせる多数の勾配コイルを含むＭＲシステムと、２つ以上の副共鳴器から成り、検査区域を包囲するバードケージ型共鳴器とを用いて実行することが可能であり、各副共鳴器は、復元ユニットと通じている各々の検出チャンネルに関連している。本発明に従い、副共鳴器は、同じ共鳴周波数であり、毎回異なる空間感度プロファイルを持つ異なる共鳴モードに同調され、復元ユニットに記憶される共鳴モードの感度プロファイルを用いて、パルス列により既定される走査区域よりも大きい量を覆う検査区域の画像が復元されるように、勾配パルス及びＲＦパルスの列の付与の間、２チャンネル又はマルチチャンネル方式で検出される磁気共鳴信号は、復元ユニットを用いて組み合わされる。従来のＭＲ装置における復元ユニットは通例、処理用のデジタル化された磁気共鳴信号を入力するコンピュータから成っている。ＳＥＮＳＥ方法を実行するために、共鳴モードの空間感度プロファイルは、画像復元用のコンピュータに記憶されなければならない。撮像に適し、従来のＭＲ装置の復元ユニットにおいて容易に実施可能なアルゴリズムが文献に記載されている。このようなアルゴリズムは、検査区域の完全な画像を形成するように、減少したＦＯＶを取得する画像データが復元することを可能にする一方、前記空間感度プロファイルの実際の知識を利用する。特に、前記減少したＦＯＶを取得する画像データにおける本来のバックフォールディング（ｂａｃｋｆｏｌｄｉｎｇ）（エイリアシング）効果がこのようにキャンセルされる。
【００１５】
円形端リングを持つ軸方向に延在するロッドから各々成り、同心配置で構成される少なくとも２つの電気的に絶縁された別々の副共鳴器から成るバードケージ型共鳴器は特に、本発明によるＭＲ装置に使用するのに適している。このような共鳴器は原則的に、一方から他方へスライドされ、上述のように同じ共鳴周波数で、異なる共鳴モードで動作する２つの従来のバードケージ型共鳴器から成る。実際に、例えば、キャパシタンスを適当に選択することによって、２つの副共鳴器を同じ共鳴周波数で、異なる共鳴モードに同調させ、適応させることは問題にならない。更なる利点は、従来のＭＲ装置に用いられるバードケージ型共鳴器がこれにより構成された共鳴器と容易に置き換えられ、又はこの共鳴器で補われるという事実がある。
【００１６】
前記バードケージ型共鳴器がこの共鳴器の長軸方向においてより短い副共鳴器に再分割されるときも有利となる。これによりｚ軸方向へ連続的に配される共鳴器の各々は、異なる空間感度プロファイルを有し、この事実は、画像取得の結果的なスピードアップも伴う、対応するＦＯＶの追加の減少に用いられる。放射的及び長軸的の両方に異なる空間感度プロファイルを持つ副共鳴器を使用することは、ＦＯＶの減少が、３つの空間方向全てにおいて達成されることを可能にする。
【００１７】
本発明の実施例は、図を参照してこれ以降詳細に述べられるだろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、複合バードケージ型共鳴器を実現する第１の可能性を示す。それは、これら共鳴器のロッド３及び４が当該共鳴器の中心から異なる距離で置かれるように、一方が他方の内部に配される２つの同心のバードケージ型共鳴器１及び２から成る。キャパシタンスを適当に選択することで、互いに電気的に絶縁された２つの副共鳴器の各々を同じ共鳴周波数で、異なる共鳴モードに同調することを容易に可能にする。
【００１９】
図２に示される共鳴器は、ロッド３に加え、同じ半径を持つ共鳴器の周縁部に置かれた更なるロッド４を有する。これら副共鳴器の一方は１２本のロッドを有し、他方は４本のロッドを有する。示される構成は、４本のロッドから成る共鳴器が第２の共鳴モードに同調することが可能であり、１２本のロッドから成る共鳴器が第１の共鳴モードに同調することが可能であり、この第１の共鳴モードに同調した副共鳴器は、第２の共鳴モードに同調した共鳴器に結合させることなく直交して動作することが可能である。
【００２０】
図３は、ＳＥＳＮＳＥ方法に従う円形模型の画像の復元を示す。参照番号５は、第１の共鳴モード、すなわち断面図で動作するバードケージ型共鳴器の空間感度プロファイルのレベルチャートを示している。感度は示される等高線において常に一定である。磁気共鳴断層撮影装置の受信モード及び送信モードにおいて通例用いられるこの動作のモードにおいて、共鳴器内部の感度は、極めて一様であることが明白に示される。参照番号６は、第２の共鳴モードに対する対応するレベルチャートを示す。感度は、このモードにおいて放射状の勾配であり、この共鳴器の中心において感度はゼロに等しい。
【００２１】
参照番号７は、模型の従来復元される画像を示す。この画像は、垂直方向に減少するＦＯＶとチャート５に示される感度プロファイルとで取得される。異なるグレー値は、異なる信号強度を示している。この減少するＦＯＶから生じる典型的なバックフォールディング（エイリアシング）効果が、画像の上側及び下側において見ることができる。参照番号８で示される画像は、同じように復元され、チャート６に示されるようにバードケージ型共鳴器の第２の共鳴モードである。画像７と比べて見ると、画像８は、第２の共鳴モードに関するチャート６の特有な感度プロファイルによる回転対称の減衰をはっきりと示している。
【００２２】
復元ユニット９において実施される適当なＳＥＮＳＥアルゴリズムを使用する場合、画像データ７及び８は、エイリアシング効果が除去され、信号強度が全体の画像エリアにわたり一様である画像１０を形成するように組み合わせることが可能である。画像１０の形成は、関連する感度プロファイル５及び６並びに画像データ７及び８を必要とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つの副共鳴器から成るバードケージ型共鳴器の第１の実施例の断面図である。
【図２】複合バードケージ型共鳴器の第２の実施例の断面図である。
【図３】２つの副共鳴器からのＳＥＮＳＥ復元を説明する図である。

Claims (8)

1. 磁気共鳴信号が勾配パルス及びＲＦパルスの列の影響下にある共鳴素子を用いて検出されて、検査区域における核磁化の分布を定めるＭＲ撮像方法において、前記共鳴素子は、異なる共鳴モードにおいて同じ共鳴周波数で動作し、前記検出された磁気共鳴信号は、磁気共鳴分布の復元時に組み合わされる一方、前記検査区域の合成画像は、前記パルスの列により既定された走査区域よりも大きな量を覆うように、前記個々の共鳴モードの空間感度プロファイルを考慮することを特徴とするＭＲ撮像方法。
2. 前記共鳴素子は、異なる共鳴モードで動作する２つ以上の副共鳴器から成ることを特徴とする請求項１に記載のＭＲ撮像方法。
3. 前記異なる共鳴モードは、互いに直交していることを特徴とする請求項１に記載のＭＲ撮像方法。
4. できる限り一様な空間感度プロファイルを持つ前記共鳴モードの１つは、前記検査区域に前記ＲＦパルスを供給するのに用いられることを特徴とする請求項１に記載のＭＲ撮像方法。
5. 前記共鳴モードの前記空間感度プロファイルは、前記検査区域の全体を覆うパルス列を用いて前記検出された磁気共鳴信号から基準画像を復元することによって定められ、前記基準画像は互いに比較されることを特徴とする請求項１に記載のＭＲ撮像方法。
6. 異なる空間方向に磁場勾配を生じさせる多数の勾配コイルと、復元ユニットと通じている各々の検出チャンネルにそれぞれ関連する２つ以上の副共鳴器から成り、検査区域を包囲するバードケージ型共鳴器とを含むＭＲ装置において、前記副共鳴器は、同じ共鳴周波数で、毎回異なる空間プロファイルを持つ異なる共鳴モードに同調され、前記復元ユニットに記憶される前記共鳴モードの前記空間感度プロファイルを用いて、前記パルス列により既定される前記走査区域よりも大きな量を覆う前記検査区域の画像が復元されるように、勾配パルス及びＲＦパルスの列の付与の間、２チャンネル又はマルチチャンネル方式で検出される前記磁気共鳴信号は、前記復元ユニットを用いて組み合わされることを特徴とするＭＲ装置。
7. 前記バードケージ型共鳴器は、互いに電気的に絶縁され、各々が同心配置の円形端リングを持つ軸方向に延在するロッドから成る少なくとも２つの分離した副共鳴器から構成されることを特徴とする請求項６に記載のＭＲ装置。
8. 前記バードケージ型共鳴器は、当該共鳴器の長軸方向においてより短い副共鳴器に再分割されることを特徴とする請求項７に記載のＭＲ装置。