JP2006528509A - Mri表面コイルの自動的位置決め方法 - Google Patents
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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。
Claims (7)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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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