JP2004527308A - オープンｍｒｉシステムのためのｒｆ送信較正 - Google Patents

Abstract

撮像領域に隣接して配置される一対の直交無線周波数コイルは、一般的には、被検体の幾何学形状、被検体の質量、及び被検体からの相対距離といった因子によって異なって装荷される。傾斜角度調整回路は、例えば各コイルへの伝達され及び反射されたパワーを解析することにより、検査領域の中央面に隣接する結合された傾斜角度を監視する。調整回路は、検査領域中に選択された結合された傾斜角度を生成するために相対ＲＦパワー又は振幅を調整する。

Description

【０００１】
本発明は、診断撮像技術に関する。本発明は、０．５Ｔよりも大きい主磁場を用いるオープンＭＲＩシステムに特定の用途があり、これについて特に参照して説明する。しかしながら、本発明は、１つ以上の無線周波数コイルを含む他のシステム、例えばボアタイプＭＲＩシステム、分光システム、低磁場システム等にも有用であり、上述の用途に限られるものではないことが理解されよう。
【０００２】
磁気共鳴撮像では、被検体がその中に配置される検査領域を通して均一な主磁場が形成される。オープン磁気共鳴システムでは、主磁場は一般的には垂直であり、上側の磁極と下側の磁極との間で被検体に対して垂直である。一連の無線周波数（ＲＦ）パルスは、磁気共鳴を励起し操作するために夫々が各磁極に隣接した２つのＲＦコイルに印加される。傾斜磁場は、従来の方法で、ＲＦコイルと磁極の間に設けられた傾斜磁場コイルにより、励起された共鳴中の空間的な位置及び他の情報をエンコードするために発生される。磁気共鳴信号は、２つのＲＦコイル又は局所化されたコイルによって検出され、検査領域中の被検体の一部の２次元又は３次元表現を発生するために処理される。
【０００３】
一般的には、患者の前側の開放性を最大化するために、患者は、背中を下側の磁極組立体に近く上側の磁極組立体から遠くにして検査領域中に置かれる。これにより、送信中に上側ＲＦコイルと下側ＲＦコイルに不均一な装荷（loading）が生じ、各コイルは患者に対して異なるＲＦパワーカップリングを有することとなる。即ち、コイルは画像処理に対して不均一に寄与する。患者の幾何学形状もまた、２つのＲＦコイルの異なる装荷に寄与する。体の前方の形状と後方の形状は同じではなく、患者の身長方向に沿った異なる位置では異なる。この形状のばらつきにより２つのコイル組立体が受ける装荷及びＲＦパワーカップリングは異なる。
【０００４】
既存のオープンシステムの比較的低い主磁場では、この現象は顕著な問題ではなかった。しかしながら、主磁場が大きくなるにつれ、ＲＦコイルの不均一な装荷は、出力画像が不均一な強度を有し診断撮像のためには利用できなくなるため問題となりうる。
【０００５】
ボアシステムの場合のより高い磁場では、一般的にはバードケージ型ＲＦコイル設計が用いられ、垂直方向の患者の位置及び形状によって受ける影響が最も少なくなるよう、コイル用のＲＦ直交駆動装置が下の位置のいずれの側にも４５度に配置される。一般的には、患者の頭から足への中央軸は、ボアの主軸に非常に近く、即ち装荷は比較的対称的である。
【０００６】
従来の技術では、ＭＲ信号を励起し操作するために較正されたＲＦパルスが使用される。即ち、励起角度又は傾斜角度、１８０°反転角度、他のスピン系の操作、並びにどの原子核が共鳴されるのかは、慎重に較正されたＲＦパルスによって正確に達成される。磁化を再び方向付けるために、時間の関数として示されるＲＦ包絡線の振幅及び位相は正確に制御される。患者の質量は、反射されたＲＦパワー及びコイルへとカップリングされる順方向ＲＦパワーに対して影響を与えるＲＦコイルの装荷に影響を与える。各患者の解剖学的な構造に対して、正しい傾斜角度を達成するようＲＦ場は別々に振幅較正される。このことは、対称に配置された患者に対して、横スラブを公称９０°パルスで励起し、９０°の磁化傾斜又はフリップ角度に達するまでＲＦ振幅を調整することによって行われる。患者の胴回りによって、ＲＦコイルの装荷は患者毎に大きく異なりうる。
【０００７】
本発明は、上述の及び他の問題を解決する新規且つ改善された方法及び装置を提供する。
【０００８】
［発明の概要］
本発明の１つの面によれば、磁気共鳴装置が提供される。磁石組立体は、検査領域を通る時間的に一定の主磁場を発生する。第１のＲＦコイル組立体は、検査領域の第１の側に配置される。第２のＲＦコイル組立体は、検査領域の第２の側に配置される。少なくとも１つのＲＦ送信器は、共鳴を誘発し操作するために第１及び第２のＲＦコイル組立体へ無線周波数共鳴励起及び操作パルスを送信する。ＲＦモニタは、第２のＲＦコイル組立体によって誘発された共鳴とは別に被検体の選択された領域中に第１のＲＦコイル組立体によって誘発された共鳴を受信し測定する。手段は、選択された領域中に選択された結合された傾斜角度を生じさせるためにＲＦモニタによって測定される共鳴に従って誘発された共鳴の傾斜角度を調整するためにＲＦ送信器から第１及び第２のコイル組立体へのパルスを調整する。
【０００９】
本発明の他の面によれば、磁気共鳴の方法が提供される。磁気共鳴は、２つ又はそれ以上のＲＦコイルの夫々によって別個に及び同時に送信されるＲＦ励起パルスにより関心領域中に励起される。関心領域中の誘発された傾斜角度は、関心領域中に発生された結合された傾斜角度と同様に測定される。関心領域中の結合された傾斜角度は選択された傾斜角度に調整される。
【００１０】
本発明の他の面によれば、磁気共鳴の方法が提供される。被検体によって不均一に装荷された２つのＲＦ送信コイルは磁気共鳴撮像装置の検査領域の両側に隣接して配置される。反射係数は各ＲＦコイルについての順方向パワー及び反射されたパワーを測定することによって決定される。反射係数をコイル効率に関連付けるルックアップテーブルはＲＦパワー特性を取り出すためにアクセスされる。各送信コイルへ伝達される相対的なパワーは、各ＲＦコイルが等しく励起に寄与するよう、取り出されたＲＦパワー特性に従って調整される。
【００１１】
［発明の効果］
本発明の１つの利点は、より高い主磁場を有するオープン型装置用のＲＦ送信コイルが提供されることである。
【００１２】
本発明の他の利点は、垂直方向及び長手方向に被検体が中心から外れて配置されることを可能とすることである。
【００１３】
本発明の他の利点は、より良い信号均一性を有する画像を得ることを可能とすることである。
【００１４】
本発明の他の利点は、ＭＲＩのためのより良いＲＦ送信場を与えることである。
【００１５】
更なる利点は、より高い信号対雑音比である。
【００１６】
本発明の更なる利益及び利点は、望ましい実施例を読み理解することによって当業者に明らかとなろう。
【００１７】
［発明を実施するための最良の形態］
本発明は、種々の構成要素及び構成要素の配置、並びに、種々の段階及び段階と配置の形を取りうる。図面は望ましい実施例を例示するためだけに与えられるものであり、本発明を制限するものと理解されるべきではない。
【００１８】
図１を参照するに、オープンＭＲＩシステムでは、撮像領域１０は、上側磁極組立体１２と下側磁極組立体１４の間に画成される。一対の環状の超伝導磁石１６、１８は、上側及び下側磁極片２０、２２を囲み、撮像領域１０を通して時間的に一定の主磁場Ｂ₀を発生する。オープンＭＲＩ装置は、種々の磁極片を有することもあり、或る場合には全く磁極片を有さないこともあることが認識されるべきである。主磁場を発生するための磁石は、他の位置に配置されうる。任意に、撮像領域１０から遠くに磁極組立体の間に鉄の磁束戻り路が設けられる。
【００１９】
撮像のために、傾斜磁場コイル２４、２６は、撮像領域１０の両側に磁極片２０、２２に隣接して配置される。望ましい実施例では、傾斜コイルは傾斜増幅器２８によって傾斜磁場制御器３０に接続された平坦なコイル構造である。傾斜磁場制御器３０は、傾斜磁場が撮像領域１０を横切る時間的に一定であり均一な磁場Ｂ₀に重ね合わされるよう、傾斜磁場コイル２４、２６に印加される電流パルスを発生する。主磁場に整列される磁場の傾斜は、一般的には縦軸即ちｙ軸、垂直軸即ちｚ軸、及び、横軸即ちｘ軸に沿って方向付けられる。
【００２０】
選択された原子核の中で磁気共鳴を励起するために、上側無線周波数コイル３２及び下側無線周波数コイル３４は、撮像領域１０に隣接して傾斜磁場コイル２４、２６の間に配置される。コイル３２、３４は、撮像領域中に、一般的にＢ₁で示されるＲＦ周波数磁場を発生する。コイル３２、３４は、１つ又はそれ以上のＲＦ送信器３８に接続されうる。ＲＦスクリーン３６は、傾斜磁場コイル２４、２６中のＲＦ渦電流の発生を最小限とするために、ＲＦコイル３２、３４と傾斜磁場コイル２４、２６との間に配置される。ＲＦコイル３２、３４は、撮像領域の中へとＢ₁磁場パルスを送信する。受信される信号は、同位相の及び９０°位相の外れた直交信号へと処理される。
【００２１】
望ましい実施例では、直交回路４０は４つのポートを有し、送信モードと受信モードの両方で動作する。送信モードでは、直交回路４０はＲＦ送信器３８のうちの１つからパラレルポートＱ上に受信した信号を分割し、これを互いに対して９０°位相の外れた２つの成分へ分割する。回路は信号を分割し、同位相ポートＩから元のものを送信し、信号を四分の一波長だけ移相し、位相の外れた成分を位相外れポートＯへ送る。直交信号は、次にＲＦコイル３２、３４へ渡される。
【００２２】
撮像シーケンスを行う前に、Ｂ₁ＲＦ周波数パルスによって生ずる巨視的な磁化の傾斜角度を較正するために各患者に対して一連の較正パルスが印加される。シーケンス制御器４２は、ＲＦパルス制御器４６によって与えられる１つ又はそれ以上のＲＦ較正パルスシーケンスを引き出すためにシーケンスメモリ４４にアクセスする。一般的には、シーケンス制御は、刺激されたエコーパルスシーケンス又はＲＦ較正に敏感な何らかの他のシーケンスをパルス制御器及びＲＦ送信器に発生させる。結果として得られる共鳴は、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチにより直交回路からシーケンスの受信部中の受信器４８へ渡される。調整回路５０は、ＲＦ患者較正回路５２、更に特定的には傾斜角度計算器を含む。ＲＦ患者較正回路５２は、例えば９０°の所望の傾斜角度に達するまでＲＦパルス包絡線の振幅を調整するために振幅調整回路５４を制御する。望ましい実施例では、患者が２つの送信コイルの間に配置されているとき、ＲＦパルスは上側コイル又は下側コイルのいずれかに向けられる。ＲＦパルス振幅は、各コイルに対して別々に較正され、次に患者較正メモリ５６に記憶される。続いて、各コイルのためのメモリ５６からの較正された振幅の半分が、結合された送信信号のために印加される。或いは、上側コイルと下側コイルに正しい比率のＲＦ振幅を設定し、結合された送信信号を正しい傾斜角度のために較正するために、別々のコイル較正が用いられ得る。
【００２３】
患者が上側ＲＦコイルと下側ＲＦコイルの間に対称的でなく配置される撮像位置へと患者が移動されると、２つのコイルの装荷に不均衡が生ずる。均等でない装荷について補正するために、上側コイルと下側コイルの夫々へ送信されるＲＦ包絡線の振幅が調整される。
【００２４】
２つのＲＦコイルの間の患者の相対的な位置は種々の方法で決定されうる。１つの実施例では、患者の装荷は、反射されたパワーによって決定される。更に特定的には、無線パルスが直交回路４０のＱポートへ入力されると、出力信号は直交ハイブリッドの
【００２５】
（外４）

上に現れる。患者が中心に置かれると、両方のコイルにおける反射されたパワーは等しい。患者が一方のコイル又は他方のコイルに向かって移動されると、反射されたパワーもまたシフトする。ＲＦモニタ６０は、各ＲＦコイルからの反射されたパワーを測定し、患者による装荷を示す出力を与え、この出力は、較正メモリ５６に対して調整回路５４のための適切な利得係数を取り出させる。
【００２６】
図２の実施例では、２つの送信器３８ｕ、３８ｌの利得が調整される。この実施例では、送信器はそれ自身の信号を調整するための専用の別の振幅駆動部を有する。従って、２つのコイルに対して異なるＲＦ振幅パルスが送信される。図３の実施例では、可変信号分割器６２は、各コイルに与えられるＲＦパルスの相対的な振幅を調整する。
【００２７】
無線周波数コイル３２、３４が送信モードと受信モードの両方で動作する用途では、磁気共鳴信号は無線周波数コイル３２、３４によってピックアップされる。共鳴信号は、１つ又はそれ以上の受信器４８、望ましくはディジタル受信器によって復調される。図示される実施例では、２つの受信器は各直交結合器４０からの直交信号を復調する。交互に、各ＲＦコイルからの信号は、復調の前に直交結合器によって結合されうる。ディジタル化された信号は、再構成プロセッサ７０によって、体積画像メモリ７２に記憶される体積画像表現又は他の画像表現へと処理される。ビデオプロセッサ７４は、操作者の制御下で、選択された画像データを体積メモリから取り出し、例えばビデオモニタ、アクティブ・マトリックス・モニタ、液晶ディスプレイ等といった人間によって読み取り可能なディスプレイ７６上の表示に適したデータへフォーマットする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の望ましい実施例による磁気共鳴撮像システムを示す図である。
【図２】２つの送信器を用いた実施例を示す図である。
【図３】１つの送信器を用いた実施例を示す図である。

Claims (17)

1. 検査領域を通る時間的に一定の主磁場を発生する磁石組立体と、
   検査領域の第１の側に配置された第１のＲＦコイル組立体と、
   検査領域の側に配置された第２のＲＦコイル組立体と、
   共鳴を誘発し操作するために第１及び第２のＲＦコイル組立体へ無線周波数共鳴励起及び操作パルスを送信する少なくとも１つのＲＦ送信器と、
   第２のＲＦコイル組立体によって誘発された共鳴とは別に被検体の選択された領域中に第１のＲＦコイル組立体によって誘発された共鳴を受信し測定するＲＦモニタと、
   前記選択された領域中に選択された結合された傾斜角度を生じさせるためにＲＦモニタによって測定される共鳴に従って前記誘発された共鳴の傾斜角度を調整するためにＲＦ送信器から第１及び第２のコイル組立体へのパルスを調整する手段とを含む、磁気共鳴装置。
2. ＲＦモニタは、
   第１のＲＦコイル組立体によって及び第２のＲＦコイル組立体によって前記選択された領域中に誘発された共鳴の傾斜角度を別々に解析する手段を含み、
   前記調整手段は、ＲＦ送信器によって第１のＲＦコイル組立体へ及び第２のＲＦコイル組立体へ与えられる無線周波数励起及び操作パルスの振幅を別々に調整する、請求項１記載の磁気共鳴装置。
3. 前記ＲＦモニタは更に、
   各コイル組立体へ送信される相対的なパワー及びコイルへの全体の結合されたパワーを決定する手段を含む、請求項１又は２記載の磁気共鳴装置。
4. 第１及び第２のＲＦコイル組立体は検査領域の両側にある、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の磁気共鳴装置。
5. 前記選択された領域に隣接して配置される受信専用磁気共鳴受信コイルを更に含む、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の磁気共鳴装置。
6. 第１及び第２のＲＦコイルは直交対を含む、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の磁気共鳴装置。
7. 前記ＲＦモニタ回路は、患者による第１及び第２のＲＦコイル組立体の装荷による各コイルからのＲＦ反射パワーの量を測定し、
   前記調整手段は、第１のＲＦコイル組立体及び第２のＲＦコイル組立体へ伝えられる相対的なＲＦパワーを調整する、請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の磁気共鳴装置。
8. コイル装荷と傾斜角度の間の相関を格納したメモリルックアップテーブルを更に含む、請求項７記載の磁気共鳴装置。
9. 前記第１及び第２のＲＦコイル組立体は直交コイルを含み、更に、
   第１の直交ＲＦコイルに接続される同相ポート（Ｉ）及び直交ポート（Ｏ）と、少なくとも１つの送信器に接続される入力ポート（Ｑ）と、第１の直交ＲＦコイルからの反射されたパワーの尺度を与える
   （外１）
   

   

   とを有する第１の直交結合器と、
   第２の直交ＲＦコイルに接続される同相ポート（Ｉ）及び直交ポート（Ｏ）と、少なくとも１つの送信器に接続される入力ポート（Ｑ）と、第２の直交ＲＦコイルからの反射されたパワーの尺度を与える
   （外２）
   

   

   とを有する第２の直交結合器とを含む、請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の磁気共鳴装置。
10. ＲＦモニタは
    （外３）
    

    

    とパワー入力（Ｑ）からＲＦコイルへの正味の伝達されたパワーを決定する、請求項９記載の磁気共鳴装置。
11. ２つ又はそれ以上のＲＦコイルの夫々によって別個に及び同時に送信されるＲＦ励起パルスにより関心領域中に磁気共鳴を選択的に励起する段階と、
    関心領域中の誘発された傾斜角度を測定する手段と、
    関心領域中の結合された傾斜角度を測定する手段と、
    関心領域中の結合された傾斜角度を選択された傾斜角度に調整する段階とを含む、磁気共鳴の方法。
12. 前記調整段階において、
    前記結合された傾斜角度を調整するために、各ＲＦコイルからの相対的なＲＦパワー及びＲＦパルス振幅の少なくとも一方を調整する、請求項１１記載の方法。
13. 前記２つ又はそれ以上のＲＦ送信コイルは検査領域の両側に配置され、
    前記選択的に励起する段階において磁気共鳴は２つ又はそれ以上のＲＦ送信コイルの中間で励起される、請求項１１又は１２記載の方法。
14. 前記調整手段において、
    第１及び第２のＲＦ送信コイルが前記結合された傾斜角度に対して等しく寄与するようＲＦパワー又はパルス振幅を調整する、請求項１２又は１３記載の方法。
15. 前記測定段階において、
    ＲＦ送信コイルの夫々についての順方向パワー及び反射されたパワーを測定することによって反射係数を決定し、
    各コイルが等しく励起に寄与するよう、前記反射係数を傾斜角度調整に対するコイル効率に関連付ける手段にアクセスする、請求項１１乃至１４のうちいずれか一項記載の方法。
16. 被検体によって不均一に装荷された２つのＲＦ送信コイルを磁気共鳴撮像装置の検査領域の両側に隣接して配置する段階と、
    各ＲＦコイルについての順方向パワー及び反射されたパワーを測定することによって反射係数を決定する段階と、
    ＲＦパワー特性を取り出すために反射係数をコイル効率に関連付けるルックアップテーブルにアクセスする段階と、
    各ＲＦコイルが等しく励起に寄与するよう、前記取り出されたＲＦパワー特性に従って各送信コイルへ伝達される相対的なパワーを調整する段階とを含む、磁気共鳴方法。
17. 前記結合されたＲＦコイルに対する傾斜角度を検査領域の中央面に隣接する選択された傾斜角度に調整する段階を更に含む、請求項１６記載の方法。

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