JP2007283104A - 磁気共鳴システムの制御方法、磁気共鳴システム及びコンピュータプログラムプロダクト - Google Patents

Abstract

【課題】高速に、僅かな調整時間で、所期の磁気共鳴測定用の十分に良好な送信パラメータセットを求める手段を提供すること。
【解決手段】高周波アンテナの第１の送信モードの励起下で、高周波磁場分布の測定値分布を求め、評価基準に関して、測定値分布の均一性を評価し、評価基準が充足されている場合、送信モードを用いて所望の磁気共鳴測定を実行し、充足されていない場合、別の送信モードの励起下で、高周波磁場分布の測定値分布を求め、均一性を最適化された測定値分布を、当該時点迄測定された各測定値分布の組合せに基づいて算出し、評価基準に関して、最適化測定値分布の均一性を評価し、評価基準が充足された場合、算出した最適化測定値分布に基づいて求めた送信パラメータセットを用いて、磁気共鳴測定を実行するか、評価基準が充足されない場合、更に別の送信モードを用いて上記ステップを繰り返す。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体内の少なくとも１つの所定の関心のある容積領域内で磁気共鳴測定を実施するための磁気共鳴システムの制御方法に関しており、その際、磁気共鳴システムは、幾つかの共鳴素子を備えた高周波アンテナを有しており、共鳴素子は、被検体を含む被検容積部内に１次独立の高周波磁場分布を形成するために種々の送信モードを励起可能である。更に、本発明は、そのような方法を実施するために適した磁気共鳴システムに関しており、この磁気共鳴システムは、高周波アンテナ並びにコンピュータプログラムプロダクトを有しており、コンピュータプログラムプロダクトは、この方法を実行するために、そのような磁気共鳴システムのプログラミング可能な制御装置のメモリ内に蓄積することができる。

磁気共鳴トモグラフィ（核スピントモグラフィとも呼ばれる）は、生体被検体の体内の画像を形成するために目下広範に用いられている技術である。この方法を用いて画像を形成するために、先ず、患者の体乃至検査すべき体部は、できる限り均一な基本静磁場（通常、Ｂ_０磁場と呼ばれる）が印加され、この基本静磁場は、磁気共鳴装置の基本磁場マグネットによって形成される。この基本磁場には、磁気共鳴画像の撮影中高速スイッチングされる傾斜磁場が、位置エンコーディングのために重畳され、この傾斜磁場は、所謂グラジエントコイルによって形成される。更に、高周波アンテナを用いて、所定の磁場強度の高周波パルスが、被検体内に照射される。この高周波パルスの磁束密度は、通常Ｂ_１と呼ばれる。パルス状の高周波磁場は、従って、一般的に短縮してＢ_１磁場と呼ばれる。この高周波パルスを用いて、被検体内の原子の核スピンは、所謂「励起フリップアングル」（一般的には、短縮して「フリップアングル」と呼ばれる）だけ、当該各スピンの平衡位置状態から、基本磁場Ｂ_０に対して平行に偏向される。その際、核スピンは、基本磁場Ｂ_０の方向を中心にして歳差運動を行う。それにより形成された磁気共鳴信号は、各高周波受信アンテナによって受信される。各受信アンテナは、高周波パルスを照射するアンテナと同じアンテナにしてもよいし、又は、別個の各受信アンテナにしてもよい。被検体の磁気共鳴画像は、結局、受信された磁気共鳴信号をベースにして形成される。その際、磁気共鳴画像内の各画点は、小さな体容積部、所謂「ボクセル」に配属されており、画点の各輝度値又は強度値は、このボクセルから受信された磁気共鳴信号の信号振幅と結合される。磁場強度Ｂ_１の、共鳴周波数で（レゾナント）放射された高周波パルスと、それにより達成されるフリップアングルαとの関係は、以下の式（１）によって得られ：

その際、γは、たいていの核スピン検査の場合に固定の材料定数と見なすことができる磁気回転比であり、τは、高周波パルスの作用期間である。送出された高周波パルスによって達成されたフリップアングルと、従って、磁気共鳴信号の強度は、パルス期間の他に、放射されたＢ_１磁場の強度にも依存している。従って、励起されたＢ_１磁場の磁場強度の空間変動により、受信された磁気共鳴信号が不所望に変動してしまい、それにより、測定結果が劣化してしまうことがある。

しかし、不利なことに、核スピントモグラフでの所要の基本磁場Ｂ_０に基づいて、どうしても送出される、高い磁場強度での高周波パルスにより、例えば、組織のような、導電性及び誘電体媒体内での不均一な浸透特性（Eindringverhalten）が示されるようになる。これにより、測定容積部内部のＢ_１磁場が強く変わることがある。殊に、磁場強度Ｂ_０≧ 3 Tの超高磁場領域内では、高周波の浸透特性が画像の品質に著しく影響を及ぼすことが観察される。Ｂ_１フォーカシング効果及びシールド効果により、高周波パルスのフリップアングルは、位置の関数となる。従って、撮影された磁気共鳴画像のコントラスト及び輝度は、撮影された組織内で変化し、最悪の場合、病理学的構造が不可視となってしまうことがある。

この問題点を解決するための将来有望なアプローチとして、現在、「トランスミットアレイ"Transmit-Arrays"」とも呼ばれるマルチチャネル送信コイルが論議されている。その際、幾つかの共振アンテナ並びにアンテナ素子を含む、冒頭に記載した形式の高周波アンテナが用いられ、これらの各アンテナ素子は、個別に、又は、グループで、即ち、種々異なる送信構成で制御可能である。これは、例えば、個別共鳴素子が電磁的に相互に減結合されており、且つ、別個の高周波チャネルを介して個別の振幅及び位相で制御することができる場合に可能である。種々異なった送信の構成が励起されるか振幅及び位相に応じて、アンテナの被検容積部内に、異なった高周波分布が形成される。例えば、電磁的に相互に減結合されていて、個別に制御可能なＮ個の共鳴素子を有するアンテナを用いて、相互に独立した種々異なるリニアなＮ個の磁場分布を形成することができる。この簡単な例は、バードケージレゾネータであり、このバードケージレゾネータのバーは、各々個別に当該バードケージレゾネータの振幅及び位相に関して制御することができる。これらのバーは各々、相互に独立してＢ_１磁場を形成し、その際、個別バーのＢ_１磁場は、トータルな１つの磁場分布を形成するように重畳している。

個別の共鳴素子を個別に考察する代わりに、異なる「コレクティブエキサイテーションモード"collective excitation mode"」も、そのようなアンテナを用いて個別に励起することができる。「トランスミットモード"transmit modes"」又は「フィールドモード"field modes"」とも呼ばれる、そのようなコレクティブモードの制御のために、例えば、アンテナ素子の制御用に使われるハードウェア内に、出力を固定したモードマトリックス（例えば、バトラーマトリックス"butler matrix"）を設置してもよい。択一的に、ソフトウェアにより、個別アンテナ素子を適切に制御するようにしてもよい。

その際、被検体乃至被検容積部内にできる限り均一な高周波磁場を形成する目的で、各送信構成から送信された高周波パルスの振幅及び位相を個別に調整することによって、Ｂ_１磁場の空間分布に作用を及ぼすようにしてもよい。相応の磁気共鳴装置は、例えば、米国特許第６０４３６５８号明細書及びドイツ連邦共和国特許公開第１０２００４０４５６９１号公報に記載されている。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００４０１３４２２号公報からは、Ｂ_１磁場を均一にするための方法及び磁気共鳴システムが公知である。その際、Ｂ_１磁場を均一にすることは、反復ステップを用いて達成される。最初の反復ステップ時に、被検容積部の少なくとも一部分内でのＢ_１磁場分布を示す測定データが検出され、その際、後続して、検出された測定データに基づいて、Ｂ_１磁場の均一性の解析が自動的に実行される。それから、Ｂ_１磁場の均一性の解析に基づいて、幾つかの可能な均一化動作の中から所定の均一化動作が自動的に選択される。後続して、最終的にＢ_１磁場を均一にするために、選択された均一化動作が実行される。
米国特許第６０４３６５８号明細書 ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００４０４５６９１号公報 ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００４０１３４２２号公報

しかし、これまで解決されていない問題点は、送信パラメータを個別アンテナ素子用に求めて、その結果、患者内又は少なくとも、所望の撮影にとって関心のある領域（関心領域:Region of Interest,ROI）が、実際上できる限り均一なＢ_１磁場分布となるようにする点にある。パラメータを求めるための可能なやり方は、個別の各共鳴素子に対して、Ｂ_１磁場の値及び位相に関してＢ_１磁場の分布を検出することにある。その際、全ての共鳴素子が活性化状態であるようにして、全体像を求める必要がある。続いて、最適化領域（例えば、ＲＯＩ）が決定される必要があり、更に、均一励起のために、制御パラメータが算出される。しかし、そのような測定は、極めて時間コストが掛かる。その際、全調整時間は、１０分にもなる。従って、この方法は、実際には調整方法として極めて適していない。

従って、本発明の課題は、高速に、即ち、僅かな調整時間で、所期の磁気共鳴測定用の十分に良好な送信パラメータセットを求める手段を提供することにある。

この課題は、請求項１の方法、請求項１１の磁気共鳴システム、及び、請求項１２のコンピュータプログラムプロダクトによって解決される。本発明によると、このために、以下の方法ステップが実行される：
ａ） 先ず、第１の送信モードの励起下で、所定の容積領域内での、高周波磁場分布を示す測定値分布が求められる。この測定値分布は、有利には、フリップアングル分布である。所定位置で測定されたフリップアングルαは、上述のように、所定の位置で照射されるＢ_１磁場に対して示され、その際、式（１）に従って依存性が示される。即ち、この式を用いて（使用パルスが分かっている場合）、任意に、フリップアングル分布からＢ_１磁場分布に換算され、任意に、Ｂ_１磁場分布からフリップアングル分布に換算される。
ｂ） 予め決められた所定の評価基準に関して、第１の送信モードで、所定の容積領域内の測定値分布の均一性が評価される。第１の送信モードでの送信時に評価基準が充足されている場合、直ぐに第１の送信モードを用いて所望の磁気共鳴測定を実行することができる。即ち、その際、送信パラメータセットとして、ちょうど、第１の送信モードを励起するために必要なパラメータが使われる。

しかし、評価基準が充足されていない場合、以下の別の各ステップが実行される：
ｃ） その際、先ず、所定の容積領域内で、この送信構成のためにも再度、高周波磁場分布を示す測定値分布を求めるために、（前に励起された送信モードの代わりに）別の送信モードで高周波アンテナが励起される。この場合、測定値分布が、ステップａ）で求められた測定値分布に相応して求められ、例えば、この場合でもフリップアングル分布が求められる。
ｄ） 続いて、所定の容積領域内での均一性に関して最適化された測定値分布が、当該時点迄種々の送信モードで測定された各測定値分布に基づいて算出される。
ｅ） 所定の評価基準に関して、所定の容積領域内で算出された最適化された測定値分布の均一性が求められる。評価基準が充足された場合、前に、ステップｄ）で算出した最適化された測定値分布に基づいて、最適化された送信パラメータセットが求められ、且つ、最適化された送信パラメータセットを用いて、所望の磁気共鳴測定を実行することができる。この時点でも未だ評価基準が充足されない場合、更に別の送信モードを用いてステップｃ）〜ｅ）が繰り返される。

本発明の方法は、個別共鳴素子とコレクティブな送信モードの考察の二重性に基づいている。つまり、一方では、送信モードは、全ての共鳴素子の各電流の分布により表わされる。他方、共鳴素子上の電流も、複数の送信モードの組合せによって表わすことができる。個別の共鳴素子に対して磁場分布を測定する代わりに、個別のコレクティブな送信モードに対して磁場分布を測定し、並びに、この方法を用いた場合の連続的なやり方によって、均一性を調整するための幾つかのステップと、従って、調整時間を明らかに低減することができる。このことは、特に、均一性のために必ずしも全ての送信モードが等しく貢献するわけではない点にある。従って、この方法は、有利に、均一性に最も強い影響を有するモードで開始する必要がある。最も有利な場合、本発明の方法により、均一性が既に十分に良好である場合、測定は、１つの送信モードで十分である。最悪の場合、個別の共鳴素子全てを完全に測定して、その測定から最適な送信パラメータセットを特定するのに必要な調整に、極めてたくさんの時間が必要となることがある。

本発明の磁気共鳴システムは、個別又はグループで制御可能な幾つかの共鳴素子を備えた、上述の高周波アンテナ、並びに、アンテナ制御装置の他に、独立したリニアな高周波分布を形成するように種々異なる送信モードで共鳴素子を励起するために、以下の別のコンポーネントを有している：
− 高周波アンテナの所定の送信モードの励起下で、被検体内部の少なくとも１つの容積領域内の高周波磁場分布を示す測定値分布を求めるための測定値分布検出ユニット、
− 所定の評価基準に関して、容積領域内の測定値分布の均一性を自動的に評価するための評価ユニット、
− 所定の容積領域内で均一性に関して最適化された測定値分布を、種々の送信モードで測定された各測定値分布の組合せに基づいて算出するための組合せユニット、
− 及び、アンテナ制御装置、測定値分布検出ユニット、評価ユニット及び組合せユニットを、被検体内部の少なくとも１つの所定の容積領域内で磁気共鳴測定を実行するために、上述の各方法ステップａ）〜ｅ）を実行する測定シーケンス制御ユニットを有している。

アンテナ制御装置、測定値分布検出ユニット、評価ユニット、組合せユニット及び測定シーケンス制御ユニットは、有利には、少なくとも部分的に、磁気共鳴システムの制御用に利用される、通常のシステム制御装置内に統合されている。アンテナ制御装置、測定値分布検出ユニット、評価ユニット、組合せユニット及び測定シーケンス制御ユニットは、多くの部分から構成されているようにしてもよく、即ち、例えば、システム制御装置の極めて種々異なるコンポーネントに統合されている種々異なるモジュールから構成されているようにしてもよい。有利には、アンテナ制御プログラムモジュール、測定値分布検出プログラムモジュール、評価プログラムモジュール、組合せプログラムモジュール又は測定シーケンス制御プログラムモジュールとして、磁気共鳴システムのコンピュータ支援制御装置内で呼び出すことができる１つ又は複数のソフトウェアモジュールの形式で構成される。コンピュータ支援制御装置とは、ここでは、設けられた制御プログラム、測定プログラム及び/又は計算プログラムを実行するために、適切なプロセッサ並びに別のコンポーネントを装着した制御装置のことである。

従属請求項は、各々本発明の特に有利な実施例乃至実施態様を含み、その際、殊に、本発明の磁気共鳴システムは、本発明の方法の独立請求項の各要件と同様に実施することができる。

上述のように、各モードは全て、同様に均一性に貢献する。その代わりに、均一性での利得は、特に、比較的低い送信モード、即ち、比較的低次の送信モードによって特定され、比較的高い送信モードでは僅かしか改善されない。従って、本発明の有利な実施例では、第１の送信モードとして、高周波アンテナの基本送信モードが使われ、上述のステップｃ）で測定値分布を後続して求める際に、各々１つの直ぐ次に高い送信モード、即ち、直ぐ次に高い次数の送信モードが高周波アンテナに励起される。このようにして、方法を一層高速にすることができる。一般的に、８個の共鳴素子を備えたアンテナの場合、不利な場合ですら、４つの測定ステップで十分である。

方法のステップｄ）で、その時点迄種々の送信モードで測定した各測定値分布の組合せに基づいて、最適化された測定分布を求めるために、有利には、種々異なる測定値分布の１次結合が形成され、その際、種々の送信モードの、特に有利には当該送信モードの振幅及び当該送信モードの位相に関して、各測定値分布の１次結合が重み付けされる。

有利には、その際、例えば、個別構成部品の負荷又は局所ＳＡＲ（比吸収率:Specific Absorption Ratio）を制御するために、振幅パラメータを限定してもよい。つまり、そのために、所定の負荷制限を超過せず、局所的に特定されたＳＡＲ限界値を維持するようにできる。

均一性の評価のために、極めて種々異なる基準を利用することができる。可能な基準は、選択された領域内の測定値、例えば、フリップアングルの標準偏差の評価である。このために、例えば、限界標準偏差が設定され、測定値分布の標準偏差が、この限界標準偏差の下側である場合、評価基準は充足されたものと見なされる。

別の有利な実施例では、測定値分布の均一性の評価時に、所定の容積領域内で、局所測定値（例えば、フリップアングル）が所定限界値を下回るか、又は、超過するかどうか検査される。

択一的に、測定値分布の均一性の評価時に、所定の容積領域内で、１つの局所測定値から導出された１つの値、特に、相対的な値、即ち、スライス内での局所測定値と、平均化測定値との比が、所定限界値を下回るか、又は、超過するかどうか検査されるようにしてもよい。

同様に、種々異なる方法を組み合わせてもよく、即ち、例えば、標準偏差も、絶対的な測定値及び相対的な測定値も所定の限界値内である場合に限って、十分に均一であると見なされる。

限定個数の１次独立の送信モードだけが利用されるので（共鳴素子の個数と同じ）、個別の場合に、全ての送信モードを考慮した場合にも、設定された均一性評価基準が充足されないことは排除できないのは当然である。従って、評価基準が、１次独立の高周波分布を形成することができる、種々異なった全ての送信モードの励起後も充足されない場合、有利には、上述のステップｄ）の最後の実行時に算出された最適化された測定値分布に基づいて、送信パラメータセットが求められる。従って、このようにして、具体的な場合に達成することができる最善の送信パラメータセットが特定される。それから、この求められた送信パラメータセットを用いて、所望の磁気共鳴測定を実行することができる。

有利には、そのような場合に、相応の警報メッセージを磁気共鳴システムのオペレータに送出し、その結果、このオペレータは、所定の均一性基準は充足されていないが、可能な最善の送信パラメータセットが選択されたことが分かる。

その際、オペレータの判断で、測定を実行したり、又は、場合によっては、中断したり、例えば、誘電体のクッション又は同様の部材のような相応の補助手段を用いて、測定容積内の均一性を改善することができる。

有利には、本来の測定を実行する前に、オペレータによる相応の確認が予期され、その際、オペレータは、求められた、最適化された送信パラメータも指示することができる。

以下、本発明の実施例について、図を用いて説明する。その際、各図において、同じコンポーネントには同じ参照番号を付けた。その際：
図１は、本発明の方法の可能な経過を説明するための流れ図、
図２は、第１の４つのモード用の全部で８個のバーを備えたバードケージ型アンテナの各バー上の電流分布を示す図、
図３は、本発明の磁気共鳴装置の原理図を示す。

本発明の方法の変形実施例による可能な測定、評価、及び算出過程について、図１に流れ図を用いて示されている。

ステップ１では、先ず、関心領域内のフリップアングル分布が、第１の送信モードＭ_１で測定される。８個のバーを備えたバードケージ型アンテナの場合、図２の、この第１のモードＭ_１での電流分布（ダイアグラムａ）が示されている。この際、個別バー１〜８に亘って、電流（相対単位で）が記載されている。図２から明らかに分かるように、この第１のモードＭ_１、基本モードで、電流分布が行われ、その結果、１電流周期は、正確に８個のバーに分布されている。すなわち、図示されているように、第１及び第５のバーでは、電流が給電されない位相内では、電流の最大値は、第３及び第７のバーで給電され、その際、バーのナンバリングは恣意的である。N=8個のバーを備えた、そのようなレゾネータを用いると、基本的にN=8の種々異なったリニアな独立した送信モードを形成することができ、その際、各モードと各バーの電流との対応関係は、以下の通りとなる。

その際
k=0,...,N-l (3)
バーのナンバリングは、
ｍ＝−（Ｎ／２＋１）・・・，０，・・・（Ｎ／２） （４）
モードナンバー及びｊは、虚数部を特定する。
図２のダイアグラムａに示されている、ｍ＝１の基本モードＭ_１は、負荷されていないアンテナに均一な磁場が形成される磁場を提供する。これは、通常のように選択された励起にも相応する。別のもっと高いモードは、それに応じた、高次の電流分布を各バーに生じる。ｍ＝２，ｍ＝３及びｍ＝４の場合のモードＭ_２，Ｍ_３，Ｍ_４が、図２のダイアグラムｂ）〜ｄ）に図示されている。これらの各モードＭ_２，Ｍ_３，Ｍ_４は、均一性を改善するために利用することができる。モードｍ＝０及び負のモードは、一般的に、そのような８-バー-バードケージ-アンテナでの均一性の改善に全く寄与しないか、又は、極めて僅かしか寄与しない。

ステップＩでフリップアングル分布を測定するための種々の方法が当業者には公知である。本発明の方法では、基本的に非常に簡単なグラジエントエコー法を使うとよく、グラジエントエコー法は、比較的高速で作動する。その際、被検体内部を３次元測定してもよいし、スライス状に２次元測定してもよい。

ステップＩＩでは、そらから、本来の関心領域ＲＯＩが特定され、この領域に対して均一性の基準が決定される。この時点で、関心領域ＲＯＩを決定すると、ステップＩで測定されたフリップアングル分布を、関心領域ＲＯＩの定義のために利用することができるという利点が得られる。しかし、基本的に、関心領域を予めステップＩの前に選択して、場合によっては、この領域内でのみ、乃至、この領域を含む周辺領域で、ステップＩでのフリップアングル分布を記録するようにしてもよい。

ステップＩＩＩで、ステップＩＩで定義された均一性の判定基準が、所定の関心領域ＲＯＩ内で充足されるかどうか検査される。ステップＩＩで定義された均一性の判定基準が、所定の関心領域ＲＯＩ内で充足される場合、ステップＩＶで、第１のモードＭ_１の励起用の相応のパラメータセットが、本来の磁気共鳴撮影用に利用され、それにより、測定を開始することができる。

さもなければ、ステップＶで、作動変数ｉが、利用される送信モードの最大数、即ち、共鳴素子の個数Ｎに相応するかどうか検査される。

ステップＩＩで定義された均一性の判定基準が、所定の関心領域ＲＯＩ内で充足されない場合、ステップＶＩで、作動変数ｉが１だけインクリメントされ、それから、ステップＶＩＩで、直ぐ次に高いモードのフリップアングル分布が測定される。即ち、最初の実行時に、例えば、図２ｂのダイアグラムｂ）に示されているように、第２のモードＭ２のステップＶＩＩでのフリップアングル分布の測定が行われる。

続いて、ステップＶＩＩＩで、最適なフリップアングル分布が、これまでの測定、つまり、最初の実行時には、両モードＭ_１及びＭ_２での測定から算出される。その際、簡単に、フリップアングル分布の線形結合が形成され、その際、重畳時の各モード用のフリップアングル分布により、振幅の重み付けも位相の重み付けも得られる。付加的に、構成部品が強く負荷されず、局所ＳＡＲ限界値を保持するために、振幅パラメータが所定の限界値を超過しないようにされる。

それから、新たに、ステップＶＩＩＩで、この算出された最適化されたフリップアングル分布の場合に、ステップＩＩで、所定の関心領域ＲＯＩの場合に定義された均一性の評価基準が充足されるかどうか検査される。ステップＩＩで、所定の関心領域ＲＯＩの場合に定義された均一性の評価基準が充足される場合、ステップＩＶで直ぐに、最適化されたパラメータセットが求められ、これらのパラメータセットは、磁気共鳴撮影の形成時に、相応の最適化された均一なＢ_１磁場にすることができるようにするために用いられる必要がある。最適化されたフリップアングル分布を算出するために、ステップＶＩＩＩで予め求められたパラメータを使うことができるので、これは簡単である。即ち、この算出から、種々の振幅及び位相が予め分かる。

ステップＩＩＩで、判定基準が依然として充足されない場合、ステップＶで、作動変数ｉが、可能なモードＮの数に達したかどうか再度検査され、作動変数ｉが、可能なモードＮの数に達していない場合には、ステップＶＩで、作動変数ｉが１だけインクリメントされ、ステップＶＩＩで、直ぐ次の高さのモードで、例えば、図２ｄのダイアグラムｃ）に図示された第３のモードＭ_３で、新たな測定が実行される。

続いて、再度、ステップＶＩＩＩで計算が行われ、その際、３つのフリップアングル分布が線形に重畳され、その後、再度、ステップＩＩＩで、現在、最適化されたフリップアングル分布のために均一性評価基準が充足されているかどうか検査される。

この方法は、均一性最適化基準を充足する分布が見つけられたか、又は、ステップＶで、全ての送信モードが、計算された最適フリップアングル分布内に入っていることが検出される迄継続される。この場合、ステップＩＸで、オペレータに、均一性評価基準を充足することができなかったという点について通知され、それから、ステップＶＩで、ステップＶＩＩＩでの最後の計算に基づくパラメータセットが特定される。即ち、結局、この場合にとって、できる限り最も良いパラメータセットが求められる。

トータルな可能なモードの個数Ｎの代わりに、均一性を改善するために有意義に貢献することができるモードの個数に相応する、もっと少ない個数をセットしてもよい。

図３は、本発明の方法を実行することができる磁気共鳴システム１の実施例の簡単な原理ブロック図を示す。

この磁気共鳴システム１の核心部は、患者０が環状のメインフィールドマグネット内の寝台３上に配置された「トモグラフ」又は「スキャナ」とも呼ばれる撮像装置２である。メインフィールドマグネット内に、ＭＲ高周波パルスの送信用の高周波アンテナ５が設けられている。アンテナ５は、この際、個別に高周波パルスで制御することができるＮ個の共振素子６から形成されている。この際、例えば、米国特許第６０４３６５８号明細書又はドイツ連邦共和国特許公開第１０２００４０４５６９１号公報に記載されているようなアンテナ構成を用いるとよい。トモグラフは、更に、位置エンコーディングに適したグラジエントパルスを送出するために、通常のグラジエントコイル（図示していない）を有している。

ここでは別個に図示されたシステム制御装置１０によって、トモグラフ２が制御される。システム制御装置１０には、グラフィックユーザインターフェースの操作用の指示装置８，例えば、マウス８を備えたターミナル７、並びに、マスメモリ９が接続されている。ターミナル７は、オペレータがシステム制御装置１０と、従ってトモグラフ２を操作するユーザインターフェースとして使われる。マスメモリ９は、例えば、磁気共鳴システムを用いて記録された画像を記憶するために使われる。ターミナル７及びメモリ９は、インターフェース１９を介してシステム制御装置１０と接続されている。システム制御装置１０は、トモグラフインターフェース１１を有しており、トモグラフインターフェース１１は、トモグラフ２と接続されていて、システム制御装置によって供給された測定シーケンスプロトコルに相応して、適切な振幅及び個別共鳴素子６用の位相の高周波パルス、及び、適切なグラジエントパルスを送出する。

更に、システム制御装置１０は、データ収集インターフェース１２を介してトモグラフ２と接続されている。データ収集インターフェース１２を介して、トモグラフ２から来た測定データが収集され、信号評価ユニット１３内で画像に集成され、それから、例えば、インターフェース１９を介して画像がターミナル７上に表示され、及び／又は、メモリ９に蓄積される。信号評価ユニット１３の１コンポーネントは、ここではフリップアングル検出ユニット１５であり、フリップアングル検出ユニット１５は、形成されているＢ_１磁場を表示するためにフリップアングル分布の簡単な画像を形成する。このフリップアングル分布は、このようにしてターミナル７上にも表示され、オペレータは、例えば、マウス８を用いて、選択された均一性評価基準を充足する必要がある関心領域ＲＯＩを決定することができる。

システム制御装置１０もターミナル７も、及び、メモリ９も、トモグラフ２の集積された構成部品であるようにしてもよい。同様に、システム制御装置１０を複数の個別コンポーネントから構成してもよい。殊に、例えば、アンテナ制御装置１４を、適切なインターフェースを介してシステム制御装置１０と接続された別個のユニットとして構成してもよい。

トータルな磁気共鳴システム１は、更に、別の通常の全てのコンポーネント、乃至、例えば、画像情報システム（画像保管通信システム、Picture Archiving and Communication System, PACS）のような通信ネットワークへの端子とのインターフェースのような特徴を有している。これらの各コンポーネントは、しかし、分かり易くするために、図３には図示していない。

ターミナル７とインターフェース１９を介して、オペレータは、システム制御装置１０内の測定シーケンス制御ユニット１８と通信を行うことができる。これにより、アンテナ制御装置１４及びグラジエント制御装置２０（これによりグラジエントが適切に制御される）に、適切なパルスシーケンスが供給される。即ち、測定シーケンス制御ユニット１８は、アンテナ５を介して適切な高周波パルスシーケンスを送出するため、及び、所望の測定を行うためにグラジエントを適切にスイッチングするために設けられている。

上述のように、信号評価ユニット１３（ここではサブモジュールとして構成されている）は、フリップアングル分布検出ユニット１５を有している。それから、検出されたフリップアングル分布Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．は、評価ユニット１６及び／又はコンビネーションユニット１７に伝送することができる。信号評価ユニット１３乃至フリップアングル分布検出ユニット１５も、コンビネーションユニット１７及び評価ユニット１６も、アンテナ制御ユニット装置１４及び測定シーケンス制御ユニット１８のグラジエント制御装置２０と同様に制御される。

この測定シーケンス制御ユニット１８は、殊に、所定の送信モードＭ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．でのフリップアングル分布Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．の測定用に、相応のパラメータセットＰＳ_１，ＰＳ_２，ＰＳ_３，ＰＳ_４，．．．をアンテナ制御ユニット装置２０に伝送することができ、アンテナ制御ユニット装置２０は、それから、トモグラフインターフェース１１を介して相応にアンテナ５を制御して、送信モードＭ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．が所定のパラメータセットＰＳ_１，ＰＳ_２，ＰＳ_３，ＰＳ_４，．．．により送信されるようにする。即ち、測定シーケンス制御ユニット１８によって、１つの測定シーケンスで測定が開始され、その結果、所定の送信モードＭ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．での高周波パルスの送信時に、フリップアングル分布Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．を、フリップアングル分布検出ユニット１５によって記録することができる。それから、各々のモードＭ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．用の測定されたフリップアングル分布Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．は、フリップアングル分布検出ユニット１５から評価ユニット１６及びコンビネーションユニット１７に伝送される。

それから、測定シーケンス制御ユニット１８による相応の制御ユニットの後、例えば、図１のステップＩによる第１の送信モードＭ_１の測定時に、評価ユニット１６によって、図１のステップＩＩＩによる評価が行われる。その結果は、測定シーケンス制御ユニット１８に供給される。この結果が満足のいくものである場合、測定シーケンス制御ユニット１８は、見つけられた最適化されたパラメータセットＰＳ_０をアンテナ制御装置１４に伝送し、従って、このパラメータセットＰＳ_０を用いて、本来の測定が実行され、信号評価ユニット１３は、求められた信号を用いて、所望の磁気共鳴画像を形成することができる。

評価基準が充足されない場合、測定シーケンス制御ユニット１８は、別のパラメータセットＰＳ_２の伝送によって、第２の送信モードＭ_２で測定を開始し、それに続いて、測定値分布検出ユニット１５は、相応のフリップアングル分布Ｆ_２を測定し、このフリップアングル分布Ｆ_２を同様にコンビネーションユニット１７に伝送する。コンビネーションユニット１７は、それから、フリップアングル分布Ｆ_２を予め測定されたフリップアングル分布Ｆ_１と組合せ、結果、つまり、組み合わされたフリップアングル分布Ｆ_Ｋを評価ユニット１６に転送する。評価ユニット１６は、既述のようにフリップアングル分布Ｆ_Ｋを評価し、その結果を再度測定シーケンス制御ユニット１８に供給する。その結果が満足のいくものである場合、測定シーケンス制御ユニットユニット手１８は、コンビネーションユニット１７によって供給されたデータに基づいて、各フリップアングル分布Ｆ_１，Ｆ_２の最適化された組合せから、最適化されたパラメータセットＰＳ_０を形成し、この最適化されたパラメータセットＰＳ_０を用いて、本来の測定用のアンテナ制御装置１４を制御する。

利用される最後の送信モードでも、満足のいく結果が達成されない場合、測定シーケンス制御ユニット１８は、必要なデータをコンビネーションユニット１７から受け取って、少なくともできるかぎり良好なパラメータセットＰＳ_Ｋを形成し、それから、このパラメータセットＰＳ_Ｋを、後続の磁気共鳴測定用のアンテナ制御装置１４に伝送する。それと同時に、インターフェース１９を介してオペレータへの警報指示をターミナル７に出力することができる。

一般的に、少なくとも測定シーケンス制御ユニット１８、信号評価ユニット１３、フリップアングル分布検出ユニット１５、コンビネーションユニット１７及び評価ユニット１６は、ソフトウェアモジュールの形式で、システム制御装置１０のプロセッサ上に構成されている。純粋にソフトウェアにより構成する利点は、既存の磁気共鳴装置にも、相応のソフトウェアアップグレードを用いて、後からアップグレードすることができる点にある。この際、図３に各々個別のブロックとして図示されているユニット１３，１５，１６，１７，１８、乃至、相応のソフトウェアモジュールを複数のコンポーネント乃至サブルーチンから構成してもよい。その際、これらの各サブルーチンは、システム制御装置１０の別の各コンポーネントによっても既に使用されているようにしてもよく、即ち、場合によっては、別のプログラムユニットの既存のサブルーチンを用いて、本発明に不可欠なモジュールを実行する際にコストをできる限り低く抑えるようにしてもよい。

要するに、本発明には、所定の容積領域内で磁気共鳴測定を実行するためのにＭＲシステム１の制御用の方法が記載されている。ＭＲシステム１は、１次独立の高周波磁場分布を形成するために種々異なる送信モードＭ_１，Ｍ_２，．．．で励起することができる共鳴素子６を備えた高周波アンテナ５を有している。このために、以下の各ステップが実行される：
ａ） 高周波アンテナ５の第１の送信モードＭ_１の励起下で、所定の容積領域内での、前記高周波磁場分布を示す測定値分布Ｆ_１を求めるステップと、
ｂ） 所定の評価基準に関して、測定値分布Ｆ_１の均一性を評価するステップと、評価基準が充足されている場合、第１の送信モードＭ_１を用いて所望の磁気共鳴測定を実行するステップと、又は、評価基準が充足されていない場合、
ａ） 別の送信モードＭ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．の励起下で、高周波磁場分布を示す測定値分布Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．を求めるステップと、
ｄ） 均一性に関して最適化された測定値分布F_Kを、当該時点迄測定された各測定値分布Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．の組合せに基づいて算出するステップと、
ｅ） 所定の評価基準に関して、所定の容積領域内で、最適化された測定値分布Ｆ_Ｋの均一性を評価するステップと、評価基準が充足された場合、ステップｄ）で算出した最適化された測定値分布Ｆ_Ｋに基づいて、送信パラメータセットＰＳ_０を求め、且つ、この送信パラメータセットＰＳ_０を用いて、磁気共鳴測定を実行するか、又は、評価基準が充足されない場合、更に別の送信モードを用いてステップｃ）〜ｅ）を繰り返すステップが実行される。

前述のように詳細に説明した方法並びに図示の磁気共鳴システムは、単に１実施例に過ぎず、この実施例は、本発明の範囲を逸脱しない限りで、当業者により、種々のやり方で変更することができる。

本発明について、主として、医療分野で有用な磁気共鳴装置に用いた実施例を用いて説明した。しかし、そのような用途は決して限定ではなく、科学的及び/又は産業的な用途で使用してもよい。

本発明の方法の可能な経過を説明するための流れ図。 第１の４つのモード用の全部で８個のバーを備えたバードケージ型アンテナの各バー上の電流分布を示す図。 本発明の磁気共鳴装置の原理図。

符号の説明

１ 磁気共鳴システム
２ トモグラフ
５ アンテナ
６ 共鳴素子
７ ターミナル
８ グラフィックユーザインターフェースの操作用の指示装置，例えば、マウス
９ マスメモリ
１０ システム制御装置
１１ トモグラフインターフェース
１２ データ収集インターフェース
１３ 信号評価ユニット
１４ アンテナ制御装置
１５ フリップアングル検出ユニット
１６ 評価ユニット
１７ コンビネーションユニット
１８ 測定シーケンス制御ユニット
１９ インターフェース
２０ グラジエント制御装置

Claims (12)

1. 被検体（Ｏ）内の少なくとも１つの所定の容積領域内で磁気共鳴測定を実施するための磁気共鳴システム（１）の制御方法であって、前記磁気共鳴システム（１）は、幾つかの共鳴素子（６）を備えた高周波アンテナ（５）を有しており、前記共鳴素子は、前記被検体（Ｏ）を含む被検容積部（４）内に１次独立の高周波磁場分布を形成するために種々の送信モード（Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）を励起可能である制御方法において、以下の各方法ステップを有しており：
   ａ） 高周波アンテナ（５）の第１の送信モード（Ｍ_１）の励起下で、所定の容積領域内での、高周波磁場分布を示す測定値分布（Ｆ_１）を求めるステップと、
   ｂ） 所定の評価基準に関して、前記所定の容積領域内での前記測定値分布（Ｆ_１）の均一性を評価するステップと、前記評価基準が充足されている場合、前記第１の送信モード（Ｍ_１）を用いて所望の磁気共鳴測定を実行するステップと、又は、前記評価基準が充足されていない場合、
   ｃ） 高周波アンテナ（５）の別の送信モード（Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）の励起下で、所定の容積領域内での、高周波磁場分布を示す測定値分布（Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．）を求めるステップと、
   ｄ） 前記所定の容積領域内での前記均一性に関して最適化された測定値分布(F_K)を、当該時点迄種々の送信モード（Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）で測定された各測定値分布（Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．）に基づいて算出するステップと、
   ｅ） 前記所定の評価基準に関して、前記所定の容積領域内で算出された前記最適化された測定値分布（Ｆ_Ｋ）の均一性を評価するステップと、前記評価基準が充足された場合、
   前記ステップｄ）で算出した最適化された測定値分布（Ｆ_Ｋ）に基づいて、最適化された送信パラメータセット（ＰＳ_０）を求め、且つ、前記最適化された送信パラメータセット（ＰＳ_０）を用いて、所望の磁気共鳴測定を実行するか、
   又は、前記評価基準が充足されない場合、更に別の送信モード（Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）を用いて前記ステップｃ）〜ｅ）を繰り返すステップを有することを特徴とする制御方法。
2. 第１の送信モード（Ｍ_１）は、高周波アンテナ（５）の基本送信モードであり、後続して、前記ステップｃ）で測定値分布（Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．）を求める際に、各々１つの直ぐ次に高い送信モード（Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）を前記高周波アンテナに励起する請求項１記載の制御方法。
3. ステップｄ）で、均一性に関して最適化した測定値分布（Ｆ_Ｋ）を、当該時点迄種々の送信モード（Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）で測定した測定値分布（Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．）の１次結合に基づくようにした請求項１又は２記載の制御方法。
4. 種々の送信モード（Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）の各測定値分布（Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．）を、１次結合の形成時に当該送信モードの振幅に関して重み付けする請求項３記載の制御方法。
5. 種々の送信モード（Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）の各測定値分布（Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．）を、１次結合の形成時に当該送信モードの位相に関して重み付けする請求項３又は４記載の制御方法。
6. 所定の容積領域内での測定値分布（Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，．．．，Ｆ_Ｋ）の均一性の評価を、当該測定値分布（Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，．．．，Ｆ_Ｋ）の標準偏差に関して行う請求項１から５迄の何れか１記載の制御方法。
7. 測定値分布（Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，．．．，Ｆ_Ｋ）の均一性の評価時に、所定の容積領域内で、局所測定値が所定限界値を下回るか、又は、超過するかどうか検査される請求項１から６迄の何れか１記載の制御方法。
8. 測定値分布（Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，．．．，Ｆ_Ｋ）の均一性の評価時に、所定の容積領域内で、１つの局所測定値から導出された１つの値が所定限界値を下回るか、又は、超過するかどうか検査される請求項１から７迄の何れか１記載の制御方法。
9. １次独立の高周波磁場分布を形成することができる、種々の全ての送信モード（Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）の励起後も評価基準が充足されない場合、送信パラメータセット（ＰＳ_Ｋ）を、前記ステップｄ）の最後の実行の際に算出された最適化された測定値分布（Ｆ_Ｋ）に基づいて求め、当該送信パラメータセット（ＰＳ_Ｋ）を用いて所望の磁気共鳴測定を実行する請求項１から８迄の何れか１記載の制御方法。
10. １次独立の高周波磁場分布を形成することができる、種々の全ての送信モード（Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）の励起後も評価基準が充足されない場合、磁気共鳴システム（１）のオペレータに警報メッセージ（Ｗ）を送出する請求項１から９迄の何れか１記載の制御方法。
11. 磁気共鳴システム（１）において、
    高周波アンテナ（５）と、アンテナ制御装置（１４）と、測定値分布検出ユニット（１５）と、評価ユニット（１６）と、コンビネーションユニット（１７）と、測定シーケンス制御ユニット（１２）を有しており、前記高周波アンテナ（５）は、個別又はグループで制御可能な幾つかの共鳴素子（６）を有しており、
    前記アンテナ制御装置（１４）は、前記共鳴素子（６）を種々の送信モード（Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）で励起して、被検体（Ｏ）を含む被検容積部（４）内に１次独立の高周波磁場分布を形成し、前記測定値分布検出ユニット（１５）は、前記被検体（Ｏ）内の少なくとも１つの容積領域内で、高周波磁場分布を示す測定値分布（Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．）を、高周波アンテナ（５）の所定の前記送信モード（Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）の励起下で求め、前記評価ユニット（１６）は、前記容積領域内での前記測定値分布（Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．）の均一性を、所定の評価基準に関して評価し、
    前記コンビネーションユニット（１７）は、前記種々の送信モード（Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）で測定された前記各測定値分布（Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．）の組合せに基づいて、前記所定の容積領域内で最適化された測定値分布（Ｆ_Ｋ）の均一性に関して算出し、前記測定シーケンス制御ユニット（１２）は、前記アンテナ制御装置（１４）、前記測定値分布検出ユニット（１５）、前記評価ユニット（１６）及び前記コンビネーションユニット（１７）を制御して、前記被検体（Ｏ）内の前記少なくとも１つの所定の容積領域内で磁気共鳴測定を実行するために以下の各方法ステップを実行するように構成されており、
    ａ） 前記高周波アンテナ（５）の第１の送信モード（Ｍ_１）の励起下で、前記所定の容積領域内での、前記高周波磁場分布を示す測定値分布（Ｆ_１）を求めるステップと、
    ｂ） 前記所定の評価基準に関して、前記所定の容積領域内での前記測定値分布（Ｆ_Ｋ）の均一性を評価するステップと、前記評価基準が充足されている場合、前記第１の送信モード（Ｍ_１）を用いて所望の磁気共鳴測定を実行するステップと、又は、前記評価基準が充足されていない場合、
    ｃ） 高周波アンテナ（５）の別の送信モード（Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）の励起下で、所定の容積領域内での、高周波磁場分布を示す測定値分布（Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．）を求めるステップと、
    ｄ）前記所定の容積領域内での前記均一性に関して最適化された測定値分布(F_K)を、当該時点迄前記種々の送信モード（Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）で測定された前記各測定値分布（Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４，．．．）に基づいて算出するステップと、
    ｅ）前記所定の評価基準に関して、前記所定の容積領域内で算出された前記最適化された測定値分布（Ｆ_Ｋ）の均一性を評価するステップと、前記評価基準が充足された場合、前記ステップｄ）で算出した最適化された測定値分布（Ｆ_Ｋ）に基づいて、最適化された送信パラメータセット（ＰＳ_０）を求め、且つ、前記最適化された送信パラメータセット（ＰＳ_０）を用いて、所望の磁気共鳴測定を実行するか、
    又は、前記評価基準が充足されない場合、更に別の送信モード（Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４，．．．）を用いて前記ステップｃ）〜ｅ）を繰り返すステップを有することを特徴とする磁気共鳴システム（１）。
12. プログラムが磁気共鳴システム（１）の制御装置（１０）で実行される場合、請求項１から１０迄の何れか１記載の方法の全てのステップを実行するために、プログラムコード手段を用いて、前記磁気共鳴システム（１）のプログラミング可能な前記制御装置（１０）のメモリ内に直接蓄積することができるコンピュータプログラムプロダクト。

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