JP2006528509A - Ｍｒｉ表面コイルの自動的位置決め方法 - Google Patents

Abstract

新規の磁気共鳴イメージング方法について開示し、その方法は、主マグネットのボアを通って移動可能である支持体上に横たわっている患者の対象領域における表面コイル（３、５）に対する小さい視野の設定を提供する。磁気共鳴信号はＲＦパルス（７）により検査ゾーン内に生成される。この磁気共鳴信号は、続いて、磁場勾配の影響下で表面コイルにより検出される。線形の独立した空間的方向を有する第１勾配パルス（７）及び非選択ＲＦパルスが時間的に連続して生成され、それ故、主マグネットのアイソセンタに対する前記方向における表面コイル（３、５）の位置は表面コイルにより検出されたフーリエ変換応答信号の重心により決定される。

Description

本発明は、主マグネットのボアにより移動可能な支持体上に患者の対象領域において表面コイルについて小さい視野を設定するための磁気共鳴イメージング方法であって、磁気共鳴信号はＲＦパルスにより検査ゾーンに生成され、前記磁気共鳴信号は磁場勾配の影響下で実質的に検出される、磁気共鳴イメージング方法に関する。

本発明は又、そのような方法を実行するためのＭＲ装置及びコンピュータプログラムプロダクトに関する。

表面コイルは全身用受信コイルとしては非常に小さい幾何学的構成を有し、患者の内部又は外部の特定の小さい領域の医療診断に対して用いられる。ＭＲＩシステムにおいて表面コイルを使用することにより又、対応する全身用受信コイルと比べて、体における電気的損失によるノイズの寄与を低減できる。そのような表面コイルは、それ故、局所的高解像度イメージングのために用いられる。表面コイルの不利点は、しかしながら、その制限された視野にある。１つの表面コイルは、表面コイルの直径に匹敵する横方向の寸法を有する被検体の領域を画像化する。

米国特許第６，２２３，０６５号明細書においては、ＭＲＩ要員によるスキャンルーム介入を伴わない、スキャンされる解剖学的領域のために適切なフェーズドアレイコイルの自動選択が開示されている。

米国特許出願公開第２００１／０１８６８７０号明細書においては、自動コイル選択は、プリスキャン中に各々の予め選択されたコイルについて取得された対応するｋ空間データラインに対して指標ゲージを決定することに基づいている。高速スキャンデータは、視野に対して最も感度の高いそれらのコイルを決定し、最も感度の低いコイルを拒絶するために用いられる。最も高感度のコイルを用いて取得されたデータのみを用いる。最終のデータ取得及び画像再構成においてＳＮＲは増加し、不所望のアーティファクトは減少する。自動及び適合選択／除外により、その方法は人間のエラーに対する感受性を低減し、それ故、より高い品質の画像を結果的に得る。

本発明の目的は、検査される患者の磁気共鳴イメージングにおいてより効果的なワークフローを支援する磁気共鳴イメージング方法を提供することである。

この目的は、請求項１に記載されている磁気共鳴イメージング方法により本発明に従って達成される。本発明は、受信機アンテナの、検査される対象物に対する実際の位置を受信器応答信号が正確に表す洞察に基づいている。特に、フーリエ変換応答信号の‘重心’は受信器アンテナの感度の中心を表す。受信器応答信号に基づいて、イメージングについての磁気共鳴信号の続く取得に対する視野の位置を調整することが可能である。これは、視野の調整に後続する磁気共鳴イメージング取得シーケンスに適用される勾配パルスを設定することにより実行される。本発明の他の特徴に従って、対象物、特に、検査される患者は、検査される患者の磁気共鳴イメージングのために用いられる磁気共鳴イメージングのマグネットの開放空間内に位置付けられている。検査される患者は、患者が位置付けられている患者キャリアを位置付けることにより位置付けられる。それ故、検査される患者の位置、特に、検査される患者の対象領域と視野が一致するようにする複雑な手順は必要ではないため、イメージングについてのワークフローが必要とする努力は少ない。

検査される対象物及び視野の相対的調整は、ある意味では、視野に対して対象物を位置付けるために、又は、逆に、対象物の位置に対して視野の位置を設定するために実行される。

本発明の他の特徴に従って、受信器応答信号は表面コイルにより生成される。対象物に対する視野の適切な調整は、続く磁気共鳴イメージングシーケンスにおいて視野は表面コイルの位置とよく一致する状態にあることを確実にする。

本発明の他の特徴に従って、シナジーコイルアレイは、受信器応答信号を生成するために用いられる。次いで、受信器応答信号は、画像化される対象物の対象領域と最もよく適合するコイル要素を選択するために用いられる。

受信器応答信号は、例えば、特に‘スカウトスキャン’として示される、低空間解像度を有する低磁気共鳴イメージング取得シーケンスにおいて生成される。

本発明の主な有利点は、コイル位置の自動検出を何れの技術的変化なしでＭＲシステムの励起において実施することができることである。

本発明の一特徴に従って、主マグネットのボアにより移動可能な支持体上の患者の対象領域における表面コイル（３、５）のための小さい視野であって、磁気共鳴信号はＲＦパルス（７）により検査ゾーンにおいて生成され、前記磁気共鳴信号が磁場勾配の影響下で表面コイルにより検出される、小さい視野は、線形に独立した空間的方向を有する第１勾配パルス（８）及び非選択パルス（７）は時間的に連続して生成され、主磁場のアイソセンタに対して前記空間的方向における表面コイル（３、５）の位置は表面コイルにより検出されるフーリエ変換応答信号の重心により決定されることを特徴とする。

他の空間的方向における更なる勾配パルス（１０、１１）は第１勾配パルス（８）の印加後に印加される。

特に、各々の勾配パルス（８、１０、１１）に対して、各々の非選択ＲＦパルス（７、７ａ、７ｂ）が印加される。

例えば、非選択ＲＦパルス（７）に対して小さい視野を有する続く非選択ＲＦパルス（７）が、主マグネットのアイソセンタに対して表面コイルの空間的位置を反復して決定するように印加される。

本発明の更なる特徴に従って、表面コイルの空間的位置の決定後、患者支持体は、主磁場のアイソセンタにおいて表面コイル（３、５）を位置決めするために足から頭まで及び／又は左／右に自動的に移動される。

例えば、磁気共鳴システムは、表面コイルの空間的位置に依存して、主磁場のアイソセンタにおいて表面コイル（３、５）を位置決めするように頭まで及び／又は左／右に患者支持体を自動的に移動されるように備えられている。

例えば、請求項６に記載の磁気共鳴システムについてのコンピュータプログラムプロダクトは、そのコンピュータプログラムプロダクトが表面コイルにより検出される磁気共鳴信号のスペクトルを決定し、それらの信号をフーリエ変換し、そして、主磁場のアイソセンタに対する表面コイルの空間的位置を、用いられる勾配パルスに基づいて計算することを特徴とする。

本発明の基本概念については、患者が患者支持体（図示せず）に横たわっている、図１及び２により説明する。アイソセンタ又は重心２は図１の断面図に示されている。表面コイル３、例えば、手首用コイルが患者１に適用され、その患者の手首は、例えば、患者の腹部の上又は患者の近くに置かれる。それ故、患者１はレーザーバイザー（図示せず）の方に支持体により移動される。レーザーバイザーは表面コイル３の足から頭まで（ＦＨ）の正確な位置を検出するために用いられる。それ故、患者１は、平面ｚ＝０（即ち、ｘ軸及びｙ軸が貫く平面）に対して支持体により移動される。ここでは、小さい視野（ＦＯＶ）を有する手首の領域を意味する対象領域４は、左／右方向（Ｌ／Ｒ）及び／又は前／後方向（ＡＰ）においてオフセットされる。先ず、大きいＦＯＶを有するスカウトスキャンが対象領域を検出するように実行される。次のスキャンがこのスカウトスキャンからの画像において設定される。このような次の画像は、多くの場合、実際の診断スキャンを設定するための他のスカウトスキャンである。このようにして、後に更に詳細に検査されるときにコイル位置を自動的に検出することができる。

他に、図３及び４に示すように、多くのコイル要素を有するシナジーコイル５を使用することが可能である。ここで示す実施例においては、シナジーコイル５は３つ乃至６つより成るアレイを有し、しかしながら、必要に応じて、そのアレイは、１６個又はそれ以上のシナジーコイルに増加することができる。コイル要素全てが特定の対象領域又はボリューム６に対して用いられていない場合、オペレータはそれらの要素を特別に選択又は被選択することができる。コイル要素数が少なければ少ない程、画像の再構成は速くなる。用いるコイル要素数が多くなればなる程、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）は大きくなり、検出係数は大きくなる。コイル要素数の選択は、ＳＮＲ、検出係数及び意図される再構成時間間でバランスがとられる。

図５には、上記の手首用コイルのような表面コイルの位置決めに対して、本発明に従ったシーケンスの時間的な実行について示している。上のラインは、そのシーケンスが選択的でない広帯域な送信ＲＦパルス７で開始され、それ故、磁化が検査ゾーン全体において励起される。ＲＦパルスは、次のラインにおいて示されている第１勾配パルス８により後続される。第２、第３及び第４ラインの図は、時間の関数としての種々の勾配コイルによる電流を示している。第１勾配パルス８は、ｘ方向に印加される勾配に関係し、対応するｘ座標に正比例する周波数における歳差運動を表面コイル近傍の核磁化が実行することを確実にする。表面コイルにおいて誘導される関連磁気共鳴信号は、次いで、第１勾配パルス８の持続時間の間、収集される。データ取得がなされる時間インターバルについて、図の一番下のラインで示している。それ故、表面コイルのｘ座標の決定に対するデータ取得は時間インターバル９においてなされる。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の後に得られる信号のスペクトルは、コイル感度プロファイルにより重み付けされるイメージングボリュームにおける組織のスピン分布の測定を与える。それは患者１の体における均一なプロトン分布を前提とし、それ故、そのスペクトルは、実際に、コイル感度プロファイルを示す。この感度パターンの重心は、ｘ方向におけるコイルの位置のよい指標である。ｘ勾配パルスはｙ勾配パルス１０及び、データ取得についての時間インターバル１２及び１３と関連するｚ勾配パルス１１により後続される。それ故、又、ｙ方向及びｚ方向のスペクトルはそれぞれの感度パターンの重心、即ち、ｙ方向及びｚ方向におけるコイル又はコイル要素の位置に対するよい指標を与える。これは、シナジーコイル６の場合のコイル３又はコイル要素の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を導き出す。

不均一度の高い領域に対しては、図６に示すような代替のシーケンスが適用される。このパルスシーケンスは、データ取得インターバル９、１２及び１３それぞれの間に示されている更なる２つのＲＦパルス７ａ及び７ｂを有する。ＲＦパルス７ａ及び７ｂは、最適な信号対ノイズ比を有するデータ取得に対してエコー信号を生成するためにリフォーカスパルスとしての役割を果たす。これは、シナジーコイル６のコイル要素又は手首コイル３の体における局所化の間に高い空間的高分解能を得るように適用されることができる強い勾配のために磁気共鳴信号が即座にディフェーズする場合でさえ、その方法を適用可能にする。

それ故、ｘ、ｙ及びｚ方向の座標で規定される取得された位置は受信信号の重み付けされた中心である。図７は、表面コイル１５に対して平行及び垂直である、患者の体１の方向Ａ及びＢにおける例を示している。表面コイル１５については、図７Ａに上方からの平面図として示している。図８においては、方向Ａにおける対称的な信号分布とその重み付けされた中心とが示されている。

図１及び２に示す手首用コイルに対しては、第２スカウトスキャン又は即座に最終スキャンを実行するために偏心した位置を直接設定するように、用いる取得されたコイル位置を直接用いることができる。テーブル又は支持体上部の横方向の移動を可能にする開放システムに対して、コイル位置は、最適な画像品質のためのシステムの中心の方に対象領域を移動するために用いられる。この概念は又、シナジーコイルに対しても又、用いることができる。幾つかのコイル要素の組み合わせを有するシナジーコイルは単一のコイルのように振舞う。提案した方法を用いる場合、レーザーバイザーを除去することができる。テーブルは主マグネット内に移動されるため、コイルの位置は連続的に検出される。テーブルは、対象のコイル、領域又はボリュームが平面ｚ＝０にある又は平面ｚの近傍にあるようになるまで、自動的に移動される。この方法は、挿入及びスキャンの完全自動の連続的手法を可能にし、患者はテーブル又は支持体上部に位置付けられ、コイルが適用され、次のフロー図に基づいて、次の手法の段階が自動的に実行され、ここで、図１０はレーザーバイザーを用いた手法の段階を示し、図１１はレーザーバイザーを用いない手法を示している。

段階３１においては、患者はテーブル又は支持台上部に準備され、コイルが患者に適用される。次いで、段階３２においては、患者はレーザーバイザーの光断面に従って調整される。続く段階３３においては、対象領域は平面ｚ＝０に対して移動され、段階３３ａ（図１１）においては、移動はコイル又はシナジーコイルのコイル要素の応答に基づいている。段階３４において、大きいＦＯＶを有する第１スカウトスキャンが実行される。続く段階３５において、次のスカウトスキャンが設定され、段階３６において、テーブルが、例えば、横方向に移動し、次のスカウトスキャンが設定される。フロー図から分かるように、段階３５及び３６は、一が他の後に実行され、互いに影響し合い、又は完全に省略される。図１１における対応する段階は、偏心した位置がコイル応答により決定される段階３５ａ、及び、例えば、横方向において、コイル応答に基づいて、テーブルが移動する段階３６ａである。段階３７においては、次のスカウトスキャンが実行される。図１１の場合、段階３７ａは、スカウトスキャン（のみ）が実行されることを有する。段階３８においては、次のスキャンが設定され、実行される。

それ故、両方のフロー図において、対象領域又はボリュームのマグネット系の中心へのセンタリングが自動的に実行される。

図１２においては、他の方法が示されていて、その方法において、品ギーコイルの各々のコイル要素の位置は既知である。ＳＮＲに寄与するコイル要素は、例えば、対象領域までのコイル要素の距離に基づいて、自動的に選択又は非選択される。他の可能性は、所定の方向における検出係数に対する支援／改善に基づいて、コイル要素が選択／非選択される。上記の方法を用いない場合、コイル要素はマニュアルで、即ち、スキャンの検査パラメータの一部のように選択される必要がある。これは、特に、コイル要素数が増加するとときに重要である。今日、２つ乃至５つのコイル要素が用いられていて、将来、これは３２個の要素まで増加する可能性がある。

図１２に示すような磁気共鳴システムは、本発明に従った方法を実行するためには適切である。その磁気共鳴システムは、安定した均一は磁場を生成するためのコイル１７と、ｘ、ｙ及びｚ方向に勾配パルスを生成するための勾配コイル１８、１９及び２０と、ＲＦ送信コイル２１とを有する。時間的に連続した勾配パルスは、勾配増幅器２４により勾配コイル１８、１９及び２０と通信する制御ユニット２３により制御される。更に、制御ユニットはＲＦ送信増幅器２２により送信コイル２１に接続され、それ故、強力なＲＦパルスを生成することができる。そのシステムは又、グラフィックモニターであることが可能である視覚化ユニット１６及びマイクロコンピュータ２５の形で再構成ユニットを有する。体又は手首３は受信ユニット２７により接続され、その受信ユニットにより、検出信号は有効に複調され且つ再構成ユニット２５に適用される。再構成ユニットにおいて、スピン共鳴信号は、適用された勾配を考慮しながら、手首用コイルを局所化することができるように、フーリエ分析に供せられる。手首用コイル３の計算された位置は、それ故、モニタ２６上に表示される。再構成ユニット２５は制御ユニット２３に接続され、それ故、本発明に従ったイメージング方法について決定される位置データは更なる目的のために用いることができる。

横方向断面図の状態で表面コイルを有する患者の模式図である。 長手方向の断面図の状態で図１と同じ患者について示している。 横方向断面図の状態で幾つかの要素より成るシナジーコイルを有する患者の模式図である。 長手方向の断面図の状態で図３と同じ患者について示している。 表面コイル又はシナジーコイルを局所化するためのパルスシーケンスを示す図である。 他の局所化のパルスシーケンスを示す図である。 円形表面コイルを有する患者の模式図である。 同じ円形コイルの平面図である。 図７のＡ方向における応答信号のスペクトルである。 図７のＢ方向における応答信号のスペクトルである。 表面コイル又はシナジーコイルの空間的位置を自動的に決定するためのフロー図である。 代替のフロー図である。 本発明に従った磁気共鳴システムのブロック図である。

Claims (7)

1. 視野を有する磁気共鳴イメージング方法であって：
   受信器アンテナが検査される対象からの磁気共鳴信号を取得するために用いられる段階；
   前記受信器アンテナからの受信器応答信号を生成するように少なくとも１つの時間的勾配磁場により後続される非選択ＲＦ励起が適用される段階；及び
   検査される対象及び視野の相対的適合が受信器応答信号に基づいて実行される段階；
   を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
2. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング方法であって、前記対象は受信器応答信号に基づいて位置付けられる、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
3. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング方法であって、前記視野は受信器応答信号に基づいて位置付けられる、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
4. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング方法であって、表面受信器コイルは受信器アンテナとして用いられる、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
5. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング方法であって：
   幾つかのコイル要素を有するシナジーコイルは受信器アンテナとして用いられ；
   前記受信器応答信号は個々のコイル要素から発生し；そして
   コイル要素は前記受信器応答信号に基づいて選択される；
   ことを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
6. 視野を有する磁気共鳴イメージングシステムであって：
   検査される対象からの磁気共鳴信号を取得するための受信器アンテナ；
   受信器アンテナからの受信器応答信号を発生させるために少なくとも１つの時間的勾配磁場により後続される非選択的ＲＦ励起を生成するためのＲＦ送信システム；並びに
   検査される対象及び視野の相対的適合を計算するための制御ユニットは受信器応答信号に基づいて実行される；
   ことを特徴とする磁気共鳴イメージングシステム。
7. 受信器アンテナからの受信器応答信号を発生させるために少なくとも１つの時間的勾配磁場により後続される非選択的ＲＦ励起を生成するためにＲＦ送信システムを起動し；そして
   検査される対象及び視野の相対的適合の計算は受信器応答信号に基づいて実行される；
   ことを特徴とするコンピュータプログラム。

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