JP2007509686A - 擬似ランダム系列を生成する方法 - Google Patents

Abstract

画像化対象（１６）の関心領域のマルチスライス磁気共鳴画像化を、関心領域のＢ_１磁場を生成するように構成されたラジオ周波数コイル（４０）を用いて実行する。１つ以上のプロセッサ（４４、８２、８８、１１０）は、Ｂ_１磁場の対象効果を考慮して、各スライスについて、そのスライスの選択された領域にわたってＢ_１磁場を表すＢ_１磁場値を決定し、各スライスについて、そのスライスのＢ_１磁場値を選択値に調節する、調節されたスライスごとのラジオ周波数励起を決定する。磁気共鳴画像化装置（１０、４４、４６、５０、５２）は、各スライスについて、そのスライスの調節されたスライスごとのラジオ周波数励起を用いて磁気共鳴画像化データを取得する。再構成プロセッサ（５８）は、取得した磁気共鳴画像化データを再構成して再構成画像表示を得る。

Description

以下の技術は磁気共鳴技術に関する。本技術は、特に磁気共鳴画像化に適用することができ、特にそれを参照して説明する。しかし、磁気共鳴分光学等の磁気共鳴の応用分野にも適用することも可能である。

スピンのフリップ角はＢ_１磁場に関係しているので、磁気共鳴画像化の際にラジオ周波数送信により生成されるＢ_１磁場は、画像スライス内において、及び複数の画像スライスにわたって、両方で空間的に一様であることが望ましい。約１．５Ｔの主磁場（Ｂ_０）に対応する比較的低い共鳴周波数（例えば、６４ＭＨｚ）において、画像化対象の導電性及び絶縁性の特性によるＢ_１磁場の変化は、一般には無視できる。しかし、１２８ＭＨｚ以上の周波数においては（^１Ｈの場合、Ｂ_０≧〜３．０Ｔ）、画像化対象の導電性及び絶縁性の特性は、Ｂ_１磁場の一様性に大幅に影響し、対象効果がない場合と比較して、磁場の一様性をより大きく損なう。

Ｂ_１磁場の非一様性を部分的に緩和するため、断熱ラジオ周波数パルスパケットを利用する。断熱ラジオ周波数パルスパケットは、ラジオ周波数の磁場強度の空間的変化の効果を減少させ、より一様なフリップ角を形成する。しかし、断熱ラジオ周波数パルスパケットには欠点もあり、再フォーカスが困難であり、使用するラジオ周波数パワーが高くなり、比吸収率（ＳＡＲ）値が高くなる。

複数スライスにわたるＢ_１磁場の非一様性の効果を部分的に緩和するアプローチは、クレア等による「アクティブ送信パワー変調を用いたＢ_１非均質性の補償」（Magnetic Resonance Imaging vol. 19, pp. 1349-52 (2001)）に開示されている。複数の軸方向スライスにわたるフリップ角の非一様性を改善するため、クレア等は磁束プローブを用いて空の鳥かごラジオ周波数コイルの中心軸に沿って軸方向Ｂ_１磁場依存性を測定して、ラジオ周波数励起強度相関値のルックアップテーブルを作成した。ルックアップテーブルを用いて、ラジオ周波数パワー入力を取得したスライスごとにスライスベースで調節し、Ｂ_１磁場の軸方向依存性を補償した。この入力パワー補償を用いて均一にジェルをつめた円筒形のファントムと人間の頭部を１２８ＭＨｚ（３．０Ｔ）で測定した結果、コイルの中心軸に沿ってフリップ角の軸方向の非一様性が大幅に改善した。しかし、スライス内の非一様性はかなり残り、中心軸に沿った軸方向補正ではこのような面内Ｂ_１磁場の変化は補償できないことが認識された。

より高い周波数において、人体のＢ_１フィールドは、空または負荷の少ないＲＦコイルで測定されるＢ_１磁場とはかなり異なることが知られている。さらにまた、スライスにわたるＢ_１磁場変化は、スライス内の座標と対象の効果に依存すると予想されるので、空のコイルの中心軸に沿ってなされたキャリブレーションは、軸方向磁束プローブキャリブレーションをした中心軸から離れた半径位置におけるＢ_１磁場の変化を補償するには有効ではないのかも知れない。

本発明は上記の限界等を解消する改良された装置及び方法を企図するものである。

一態様によると、画像化対象の関心領域の複数スライス磁気共鳴画像化を、関心領域にＢ_１磁場を生成するように構成されたラジオ周波数コイルを用いて実行する磁気共鳴画像化方法を提供する。各スライスについて、そのスライスの選択された領域にわたってＢ_１磁場を表すスライスごとのＢ_１磁場値を決定する。各スライスについて、そのスライスのＢ_１磁場値を選択値に調節する、調節されたスライスごとの周波数励起を決定する。各スライスについて、磁気共鳴画像化データを、そのスライスの調節されたスライスごとのラジオ周波数励起を用いて取得する。取得した磁気共鳴画像化データを再構成して再構成画像表示を得る。

他の態様によると、画像化対象の関心領域のマルチスライス磁気共鳴画像化を実行する磁気共鳴画像化装置を開示する。ラジオ周波数コイルは、関心領域にＢ_１磁場を生成するように構成される。各スライスについて、そのスライスの選択された領域にわたってＢ_１磁場を表すスライスごとのＢ_１磁場値を決定する手段を備える。各スライスについて、そのスライスのＢ_１磁場値を選択値に調節する、調節されたスライスごとの周波数励起を決定する手段を備える。各スライスについて、磁気共鳴画像化データを、そのスライスの調節されたスライスごとのラジオ周波数励起を用いて取得する手段を備える。取得した磁気共鳴画像化データを再構成して再構成画像表示を得る手段を備える。

Ｂ_１磁場のスライス内変化を考慮したスライスごとベースのラジオ周波数パワー入力補正を備える点で有利である。

また、画像化対象の伝導性及び絶縁性特性の空間的変化を考慮したＢ_１磁場補正を備える点で有利である。

また、ピーク及び平均比吸光率（ＳＡＲ）を組み合わせてＢ_１磁場補正をして、Ｂ_１磁場を一様性及び強度の両面で最適化し、ＳＡＲが規制限界内に確実に留まるようにする点で有利である。

さらにまた、スライスの関心領域にわたりＢ_１磁場のシミュレーションに基づきスライスごとのＢ_１磁場補正をし、そのシミュレーションは、画像化対象の少なくとも関心領域の非均質モデルを用いて実行する点で有利である。

さらに、画像化対象を用いて、または区画された非均質なファントムロードを用いて、スライスの関心領域にわたってＢ_１磁場の限定された位置での測定に基づいてラジオ周波数パワー入力をキャリブレーションする点で有利である。

以下に記載する好ましい実施形態の詳細な説明を読めば、当業者には、さらに別の多数の利点を利益が明らかになるであろう。

本発明は、いろいろな構成要素及び構成要素の組み合わせの形を取り、いろいろなプロセス動作及びプロセス動作の組み合わせの形を取る。図面は好ましい実施形態を例示することだけを目的としており、本発明を限定するものと解釈してはならない。

図１を参照して、磁気共鳴画像化スキャナ１０は、一般的には円筒形のスキャナ貫通穴１４を有するハウジング１２を含む。画像化対象１６はスキャナ貫通穴１４の中に配置される。主磁場コイル２０は、一般的なソレノイド構成として簡略化して示したが、スキャナ貫通穴１４の中央軸２２と平行なｚ方向に沿った主磁場Ｂ_０を生成する。主磁場コイル２０は、クライオシュラウド２４内に入れられた一般的には超伝導コイルであるが、抵抗性の主磁石も使用することができる。特に、磁場の強度が強く、周波数が高い場合、超伝導磁石が好ましい。

ハウジング１２は、ｚ方向、ｚ方向と直交する面内方向（カーテシアン座標のｘ及びｙ方向）、または他の選択された方向に沿った磁場グラディエントを選択的に生成する磁場グラディエントコイル３０も収容またはサポートする。ハウジング１２は、磁気共鳴を選択的に励起及び／または検出するラジオ周波数ヘッドまたはボディコイル３２も収容またはサポートする。鳥かごコイルは１２８ＭＨｚ以下で共通であるが、鳥かごコイルの他のコイルは、ボリューム送信コイル（例えば、横方向電磁コイル、フェーズドコイルアレイ、その他のラジオ周波数コイル）として使用することができる。ハウジング１２は、スキャナ貫通穴１４を画成するコスメチックインナーライナ３６を一般的には含む。ラジオ周波数コイル３２の替わりに、またはそれに追加して、図示したＴＥＭヘッドコイル４０のようなローカルラジオ周波数送信及び／または送受信コイルを使用することもできる。

主磁場コイル２０は、ｚ方向の主磁場Ｂ_０を生成する。主磁場Ｂ_０は、好ましくは少なくとも３．０Ｔであり、より好ましくは３．０Ｔより大きく、例えば７．０Ｔ以上である。磁気共鳴画像化コントローラ４４は、磁石コントローラ４６を動作させて磁場グラディエントコイル３０に選択的に駆動し、１つ以上のラジオ周波数コイル３２、４０に結合されたラジオ周波数トランスミッタ５０を動作させてラジオ周波数コイル３２、４０を選択的に駆動する。磁場グラディエントコイル３０と１つ以上のラジオ周波数コイル３２、４０を選択的に動作させることにより、磁気共鳴が生じ、画像化対象１６の選択された関心領域の少なくとも一部が空間的にエンコードされる。磁気共鳴画像化コントローラ４４は、１つ以上のラジオ周波数コイル３２、４０に結合したラジオ周波数レシーバ５２を動作させ、磁気共鳴ｋ空間データサンプルを受信し、ｋ空間メモリ５６に格納する。

再構成プロセッサ５８は、フーリエ変換再構成アルゴリズム等の好適な再構成アルゴリズムを適用して、画像化対象の関心領域の少なくとも一部を含む再構成画像をｋ空間サンプルから再構成する。再構成画像は、画像メモリ６０に格納されるか、ユーザインターフェイス６２上に表示されるか、不揮発メモリに格納されるか、ローカルのイントラネットやインターネットを解して送信されるか、あるいは見られたり、格納されたり、操作されたりする。ユーザインターフェイス６２により、放射線科医、技師、その他の磁気共鳴画像化スキャナ１０のオペレータは、磁気共鳴画像化コントローラ４４と情報のやりとりをでき、磁気共鳴画像化シーケンスを選択、修正、実行することができる。

画像化シーケンスの一例において、ＴＥＭヘッドコイル４０は、ラジオ周波数励起により駆動され、画像化対象１６の関心領域にある^１Ｈの磁気共鳴を励起する。例えば、主磁場Ｂ_０＝７．０Ｔの場合、対応する磁気共鳴周波数はｆ_ｒｅｓ＝γＢ_０＝２９８ＭＨｚであり、γ≒４２．５８ＭＨｚ／Ｔは陽子の磁気回転比である。この周波数では、共鳴信号の波長は、空気中では約１ｍであるが、平均誘電率がε_ｒ＝４０である人体中ではλ≒１６ｃｍであり、多数の典型的な画像化関心領域よりも小さくなる。ラジオ周波数での励起の際、磁場グラディエントコイル３０は、ｚ方向にスライス選択的な磁場傾斜を生成し、励起の共鳴条件に合う軸方向スライスまたはスラブ６６を選択する。軸方向のスライスを選択せずに、ラジオ周波数励起中に印加される好適な方向の磁場グラディエントを用いて、冠状、矢状、その他の方向のスライスを選択することもできる。選択されたスライスからの共鳴信号は、スライス内フェーズエンコード方向に沿って印加されたフェーズエンコードグラディエントのシーケンスと、フェーズエンコード方向に対して横向きのスライス内読み出し方向に印加された読み出しグラディエントとを用いて読み出される。別の好適な読み出しの場合、スライス内磁場グラディエントは、ｚ方向に対して横向きであり、１８０°または３６０°の角度で広がる選択された角度方向に印加される。スライスまたはスラブ画像化シーケンスは、隣接または離間する複数のスライスに対して繰り替えされ、画像化データを生成する。その画像化データは、再構成プロセッサ５８により、好適に再構成され、容積測定またはマルチスライス再構成画像データとなる。説明した画像化は単なる例である。当業者は、説明したマルチスライスシーケンスを容易に修正し、またはスピン再フォーカス、エコープレーナ読み出し、コントラストエンハンスメント、または斑点リカバリプリパルス等の選択メカニズム等の機能を含む他のマルチスライス画像化シーケンスを容易に構成することができる。

図２Ａと２Ｂを参照して、例示したＴＥＭヘッドコイル４０は、複数の横木７０を含む。図２Ａにおいて、横木の一端が透視画法で示されている。画く横木７０は、銅チューブ７２を含み、その銅チューブ７２には銅ロッド７４が挿入されている。図示したＴＥＭヘッドコイル４０において、挿入された各銅ロッド７４の位置は、ＴＥＭヘッドコイル４０の共鳴周波数を同調させるために、対応する銅チューブ７２内で調節可能である。一般的には円筒状の銅ＴＥＭラジオ周波数スクリーン７６が横木７０を取り囲み、銅エンドキャップ７８がＴＥＭヘッドコイル４０の一端に配置されている。図２において、カーテシアンｘ−ｙ−ｚ座標が示され、図１に示した円筒形スキャナ貫通穴１４中のＴＥＭヘッドコイル４０の空間的方向と対応している。当然のことながら、ＴＥＭヘッドコイル４０は別の方向で使用することもできるが、Ｂ_０磁場に対して横向きのＢ_１磁場だけが信号を生成することができる。

図３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、ＴＥＭヘッドコイル４０の電磁モデリングで使用される有限差異時間領域モデルと、頭部及び肩の上部を含む画像化対象１６の関心領域を示す図である。ＴＥＭヘッドコイル４０は、図３Ａ、３Ｂ、３Ｃに示したＴＥＭヘッドコイルモデル４０′によりモデル化され、一方、画像化対象１２の関心領域は、図３Ａ、３Ｂ、３Ｃに示したヘッドモデル１６′としてモデル化されている。人間の頭部モデルは、人体の組織分布を特定する人体モデルに基づいている。図３Ａ、３Ｂ、３Ｃにおいて、人間の頭部のいろいろな組織が、導電性及び誘電率の特性における違いに対応する陰影により、概略的に示されている。

有限差異時間領域モデリングで使用するのに好適な人体及び動物の体のモデルは、多数の情報源から入手可能である。例えば、
The United States Air Force Research Laboratory
Brooks Air Force Base, TX
http://www.brooks.af.mil/AFRL/HED/hedr/
及び、
The Visible Human Project
National Library of Medicine
Bethesda, MD
http://www.nlm.nih.gove/research/visible/visible_human.html
がある。

好適な有限差異時間領域電磁モデリングソフトウェアは、これらの情報源の一部から入手することができるし、人体モデル１６′とラジオ周波数コイルモデル４０′がインポートされたスタンドアローンのモデリングソフトウェアパッケージとして入手することもできる。一般的には、有限差異時間領域電磁モデリングは、画像化対象とラジオ周波数コイルのピクセルベースまたはボクセルベースのモデル等のデジタルモデル上で動作する。例として、United States Air Force Research Laboratoryから現在入手できる人体モデルは、解像度が（１ｍｍ）３のボクセルベースモデルである。当業者は、有限差異時間領域電磁モデリングに好適な人間その他の画像化対象の別のモデルを測定し構成することができ、及び／または、電磁モデリングについて有限差異時間領域アルゴリズムではない他の数値的電磁モデリングアルゴリズムを使用することができる。周波数２９８ＭＨｚ（主磁場Ｂ_０＝７．０Ｔ）における人体のいろいろな組織の好適な導電性及び絶縁性データを表１に示した。表Ｉに示した値の情報源は、United States Air Forceのウェブサイト
http://www.brooks.af.mil/AFRL/HED/hedr/reports/dielectric
である。

図１を再び参照して、表Ｉに与えられたような組織導電性及び絶縁性を含む人間の頭部モデル１６′と、ラジオ周波数コイルモデル４０′と、入力ラジオ周波数パルスモデル８０を、有限差異時間領域電磁モデリングその他の好適な電磁モデリングアルゴリズムを実装した電磁シミュレータ８２に入力して、２次元または３次元の空間的位置の関数として空間的に変化するＢ_１磁場８４を計算する。例えば、磁場Ｂ_１（ｘ、ｙ、ｚ）を好適に計算する。電磁シミュレータ８２により計算される空間依存の磁場Ｂ_１をラジオ周波数トランスミッタキャリブレーションプロセッサ８８に入力する。ラジオ周波数キャリブレーションプロセッサ８８は、例えば、スライスを横切る磁場Ｂ_１の平均値｜Ｂ_１｜を計算し、スライスごとのラジオ周波数トランスミッタキャリブレーション９２を生成する。

図４と５を参照して、ＴＥＭヘッドコイルモデル４０′と人間の頭部モデル１６′を用いて計算した、ロードされるＴＥＭヘッドコイル４０のラジオ周波数トランスミッタキャリブレーションデータを示した。図４は、軸方向のスライス位置ｚの関数として、スライスにわたり平均化された平均磁場｜Ｂ_１｜（マイクロテスラ単位）を示す。図５は、軸方向のスライス位置ｚの関数として、スライスからの規格化した磁場｜Ｂ_１｜の標準偏差を示す。また、図４と５に、ＴＥＭヘッドコイルモデル４０′と、頭部全体で「平均」組織導電率と誘電率を用いる均質頭部モデルとを用いた、ロードされたＴＥＭヘッドコイル４０の電磁モデリングの対応するデータを示した。図１、４、５において、ｚ方向に沿った軸方向スライス（図示したスライス６６等）を検討した。しかし、冠状、矢状、その他の方向のスライスのスライスごとのキャリブレーションに対して、実質的に同様な処理を利用することができる。

好ましくは、ラジオ周波数トランスミッタキャリブレーションプロセッサ８８は、シミュレートされた空間依存Ｂ_１磁場８４から、平均、位置依存、及びピークの比吸光率（ＳＡＲ）も、計算する。表ＩＩには、非均質な現実的な人間の頭部モデル１６′を使用した場合と、頭部全体について「平均」組織導電率と誘電率を用いた均質頭部モデルを使用した場合とについて、平均ＳＡＲ（Ｗ／ｋｇ単位）及びピークＳＡＲ（すなわち、１グラムの組織部分にわたって平均した、または１０グラムの組織部分にわたって平均した最大ＳＡＲ）が比較されている。

表ＩＩは、均質モデルと比べて非均質な現実的な人間の頭部モデル１６′が有利であることを示している。すなわち、シミュレーションされたピークＳＡＲ値は、非均質モデル１６′を用いてより正確に計算されている。その理由は、組織タイプ、組織の質量、組織タイプ間のインターフェイス等による局所的なＳＡＲの違いを考慮するからである。特に、現実的な人間の頭部モデル１６′は、均質な頭部モデルを用いた類似のモデリングと比較して、１グラムの組織ボクセルについて２倍大きいピークＳＡＲ値を示している。

ラジオ周波数送信をキャリブレーションする１つのアプローチにおいて、ラジオ周波数トランスミッタキャリブレーションプロセッサ８８は、平均及びピークのＳＡＲ値を比較し、ラジオ周波数キャリブレーション９２を調節するか、または、エコー時間、フリップ角、繰り返し時間、スライス数等の画像化シーケンスパラメータを調節して、計算される平均及びピークのＳＡＲ値が、最大、平均、及び／またはピークのＳＡＲ値に冠する関連するＳＡＲの規制限界を必ず満たすようにするようユーザにアドバイスする。例えば、米国では、食品医薬品局（ＦＤＡ）がＳＡＲ安全基準を発効しており、一方、欧州の多くの国では、国際電気標準会議（ＩＥＣ）規制が適用される。

平均磁場｜Ｂ_１｜を実質的に最大化するがＳＡＲ規制限界を満たす好適なアプローチにおいて、スライスごとの平均磁場｜Ｂ_１｜の目標値、またはそれに関連するフリップ角等の関連パラメータを選択する。ラジオ周波数トランスミッタキャリブレーションプロセッサ８８は、各スライスについて、そのスライスにおいて所望の平均磁場｜Ｂ_１｜を生じる好適なラジオ周波数励起強度を決定する。キャリブレーションプロセッサ８８は、励起されたボリューム全体にわたる平均ＳＡＲ、ピークＳＡＲ、またはその他の関連するＳＡＲの値も計算する。計算された１つ以上のＳＡＲ値が関連するＳＡＲ規制限度の１つを超える場合、スライスごとの平均磁場｜Ｂ_１｜の目標値を低くするか、ＳＡＲに影響する他の画像化パラメータを調節し、ＳＡＲ規制限界９６が満たされるまで計算を繰り返す。このアプローチにより、ＳＡＲ規制限界９６による安全限界を満たす、スライスを横切る正しい平均磁場｜Ｂ_１｜が得られる。

画像化の際、磁気共鳴画像化コントローラ４４は、軸方向スライスの場合、画像化すべきスライスのｚ軸位置等のスライス位置１００をラジオ周波数キャリブレーション９２に入力する。ラジオ周波数キャリブレーション９２は、そのスライスに好適なラジオ周波数励起強度を返す。磁気共鳴画像化コントローラ４４は、ラジオ周波数トランスミッタ５０を制御して、その励起をヘッドコイル４０に印加し、画像化対象１２中の磁気共鳴を励起または操作する。ラジオ周波数キャリブレーション９２は、ラジオ周波数励起対スライス位置のテーブル、または経験的にあてはめた数学関数、またはシミュレーションされた空間依存Ｂ_１磁場８４から導かれたその他の関数として好適に構成されている。

空間依存Ｂ_１磁場を計算するために電磁シミュレータ８２を使用するのではなく、ヘッドコイル４０に配置された画像化対象１２の関心領域についてＢ_１マッピングを経験的に求めることができる。画像化すべき各スライスの磁場マップを、そのスライスのスピンエコー画像の（θ，２θ）ペアを取得及び再構成することにより、好適に生成する。マッピングプロセッサ１１０は、スピンエコー画像の（θ，２θ）ペアに基づいてＢ_１磁場マッピングを実行し、スライスごとの平均｜Ｂ_１｜ｖ．ｚキャリブレーション１１２を生成する。これを多数の対象について実行し、人間の頭部の統計的に平均的な空間的Ｂ_１マップの組を導く。矢状、冠状、その他の方向のスライスを用いた画像化の場合、類似する好適なスライスごとの平均｜Ｂ_１｜キャリブレーションを同様に生成する。画像化の際、磁気共鳴画像化コントローラ４４はスライスごとの平均｜Ｂ_１｜キャリブレーション１１２にアクセスして、好適なラジオ周波数励起強度を決定し、磁気共鳴画像化コントローラ４４は、ラジオ周波数トランスミッタ５０を制御して、その励起をヘッドコイル４０に印加する。

人間の頭部にＢ_１マッピングを実行するのではなく、Ｂ_１マップは、ラジオ周波数コイル中に配置した画像化対象の少なくとも関心領域の空間的に非一様な区画されたファントムモデルを用いて測定することができる。例えば、人間の頭部の空間的に非一様な区画されたファントムモデルを用いて、スライスごとの平均｜Ｂ_１｜ｖ．ｚキャリブレーション１１２を生成する。キャリブレーション１１２は、表形式で好適に格納することができ、実際の人間の頭部の画像化の際に磁気共鳴画像化コントローラ４４によりアクセスすることができる。さらにまた、Ｂ_１マッピングを使用するのではなく、急速磁気共鳴チップ角キャリブレーションを取得して、ラジオ周波数トランスミッタキャリブレーションに使用することもできる。これらの方法を組み合わせて用いてもよい。急速チップ角キャリブレーションを用いて、ＲＦトランスミッタ入力レベルと与えられたスライス位置において達成された実際の平均Ｂ_１値の間の初期キャリブレーション関係を決定する。このデータセットは、残りのスライスのラジオ周波数トランスミッタ入力レベルを、そのスライスについてモデル化され計算された平均Ｂ_１値に基づいて計算する基準レベルとなる。

スライスごとのラジオ周波数強度キャリブレーションを、図示したＴＥＭヘッドコイル４０を参照して、軸方向スライスを用いて画像化する場合について説明した。しかし、スライスごとのラジオ周波数キャリブレーションは、いかなるタイプのラジオ周波数コイル（例えば、鳥かごコイル、フェーズドコイルアレイ、ＳＥＮＳＥコイルアレイ等）にも容易に適用でき、ヘッドコイル、全身コイル、ローカルコイル等に容易に適用できる。さらにまた、説明したスライスごとのラジオ周波数キャリブレーションは、いかなる画像化スライス方向（例えば、矢状方向、冠状方向、非標準的スライス方向等）にも容易に適用できる。

例示した実施形態において、Ｂ_１磁場は、スライスの平均｜Ｂ_１｜値によりスライスごとベースで特徴付けられた。すなわち、スライスの関心領域にわたって平均化された｜Ｂ_１｜磁場は、ラジオ周波数トランスミッタキャリブレーション９２を決定するための性能指数として機能した。しかし、他の性能指数を使用してもよい。例えば、メディアン｜Ｂ_１｜値、次式（１）

で与えられる２乗平均平方根｜Ｂ_１｜でもよい。式（１）において、Ｎはスライスの関心領域中のスライスピクセル数であり、和はＮ個のスライスピクセルすべてについて取られる。スライスピクセルは、座標（ｘ，ｙ）により指定される。非カーテシアン座標を使用することもできる。

平均、メディアン、または２乗平均平方根以外の統計的集計を用いてもよい。集計される関心領域は、スライスの関心領域全体を含んでもよいし、その関心領域は、人間の組織に対応する閾値よりも大きい磁気共鳴信号を発するピクセルのみを含むものでもよいし、またはその関心領域は事前に選択された大きさの領域であってもよい。

スライス内Ｂ_１磁場の変化を概略説明するには集計性能指数が一般的には好ましいが、人間の頭部の効果を考慮したコイルの中心軸に沿ったＢ_１磁場等である非集計性能指数を使用することもできる。非集計性能指数は計算効率の面で有利である。

性能指数が計算されるスライスの関心領域により決まるボリュームが画像化対象の全励起ボリュームよりも少ない時、好ましくは、画像化対象の全励起ボリュームに関して平均及びピークＳＡＲ値を計算して、ＳＡＲが画像化対象のどこでも規制ＳＡＲ限界９６を確実に超えないようにする。

さらにまた、性能指数は、例えば、スライスにわたるＢ_１磁場振幅の全範囲等の、空間的に変化するＢ_１磁場でもよく、ラジオ周波数パルス形状８０は、空間的に変化するＢ_１磁場性能指数に基づいて調節される断熱的パルスであって、その断熱的パルスが結果として得られるフリップ角のスライス内の空間的変化を大幅に平坦化するものであってもよい。断熱パルスの振幅及びその他の特性も、大幅に平坦化されるフリップ角が各スライスについて実質的に同じであるように調節される。この場合、ＳＡＲ計算は各断熱パルスについて実行し、スライス励起断熱パルスが規制限界９６を超えるＳＡＲを生じないようにすべきである。

磁気共鳴血管造影周辺ランオフ研究または全身スキャニング／スクリーニング研究等のマルチステージ画像化方法に好適な一実施形態において、画像化対象１６は、貫通穴軸２２に沿って貫通穴１４を通って、連続的に、またはとびとびのステップ状に、軸方向に、すなわち、取得されるスライスに対して横向きに動かされる。マルチスライス磁気共鳴画像化を実行するために、画像化は、貫通穴１４に沿って選択された貫通穴スライス位置において、または貫通穴スライスのボリュームスラブにおいて繰り返し実行される。この実施形態において、画像化される貫通穴スライスまたは貫通穴スライスのスラブの位置は貫通穴１４を基準とし、変化しない。しかし、画像化対象１６が軸方向に動くにつれて、選択された貫通穴スライスまたはそのスラブ（slab）と一致する対象１６の部分は変化しない。

上記のマルチステージ画像化方法において、スライスごとのＢ_１磁場キャリブレーションは、画像化対象が動くたびに、選択された静止貫通穴スライスについて繰り返され、画像化対象の異なる部分により生じる静止貫通穴スライスのＢ_１磁場特性における変化を説明する。各スライスごとのＢ_１磁場キャリブレーションは、前の貫通穴スライスキャリブレーションに基づいて調節することができるが、その理由は、画像化対象の徐々に、または小さなステップ状の動きによる選択される貫通穴スライスのＢ_１磁場特性の変化は一般的には小さいからである。対象の動きが連続した軸方向のものである場合、各スライスごとのＢ_１キャリブレーション計算は、キャリブレーションが、次のスライスデータ取得の時に選択された貫通穴スライスと合う画像化対象１６のスライスについて実行されるようにタイミングをとる。

好ましい実施形態を参照して本発明を説明した。明らかに、上記の詳細な説明を読んで理解すれば、修正と変形に想到するであろう。本発明は、その修正や変形が添付した請求項またはその均等の範囲に入る限り、本発明に含まれると解釈すべきである。

ラジオ周波数励起のスライスごとのキャリブレーションを含む磁気共鳴画像化システムを示す図である。 図１のＴＥＭヘッドコイルを示す上面図であり、横木を透視画法で示した。 図１のＴＥＭヘッドコイルを示す横断面図であり、横断面は２つの最大離間した横木を通る平面に沿って取った。 ＴＥＭヘッドコイルにより生成されるＢ_１磁場の電磁シミュレーションを実行するための、人間の頭部モデルを配置したＴＥＭヘッドコイルモデルの軸方向スライスを示す図である。 ＴＥＭヘッドコイルにより生成されるＢ_１磁場の電磁シミュレーションを実行するための、人間の頭部モデルを配置したＴＥＭヘッドコイルモデルの矢状方向スライスを示す図である。 ＴＥＭヘッドコイルにより生成されるＢ_１磁場の電磁シミュレーションを実行するための、人間の頭部モデルを配置したＴＥＭヘッドコイルモデルの冠状面スライスを示す図である。 図３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃに示したモデルの電磁シミュレーションを用いた場合、及び同じ頭部の大きさであるが平均的な組織特性を用いた電磁シミュレーションを用いた場合について取得した、軸方向位置ｚに対するスライスを横切る平均｜Ｂ_１｜磁場を示すグラフである。 図３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃにのリアルな頭部モデルの場合と、平均的組織特性を有する頭部モデルの場合について、軸方向位置ｚに対するスライス内の規格化｜Ｂ_１｜磁場標準偏差を示すグラフである。

Claims (20)

1. 関連する画像化対象の関心領域の複数スライス磁気共鳴画像化を、関心領域にＢ_１磁場を生成するように構成されたラジオ周波数コイルを用いて実行する磁気共鳴画像化方法であって、
   各スライスについて、そのスライスの選択された領域にわたってＢ_１磁場を表すスライスごとのＢ_１磁場値を決定するステップと、
   各スライスについて、そのスライスのＢ_１磁場値を選択値に調節する、調節されたスライスごとの周波数励起を決定するステップと、
   各スライスについて、磁気共鳴画像化データを、そのスライスの調節されたスライスごとのラジオ周波数励起を用いて取得するステップと、
   取得した磁気共鳴画像化データを再構成して再構成画像表示を得るステップと、
   を有することを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   各スライスについてスライスごとのＢ_１磁場値を決定するステップは、
   そのスライスの少なくとも選択された領域を横切るＢ_１磁場を決定するステップと、
   そのスライスの選択された領域を横切る決定されたＢ_１磁場の合計値を計算するステップと、
   を有することを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、
   合計値を計算するステップは、そのスライスの選択された領域を横切る決定されたＢ_１磁場の平均値、中央値、または２乗平均平方根値を計算するステップを有することを特徴とする方法。
4. 請求項２に記載の方法であって、
   スライスの少なくとも選択された領域を横切るＢ_１磁場を決定するステップは、
   ラジオ周波数コイルと画像化対象の非均質モデルを数値的に用いてＢ_１磁場を計算するステップを有し、
   画像化対象の非均質モデルは、画像化対象が形成される物質ごとに異なる導電率と誘電率を使用することを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、画像化対象の非均質モデルは、人間の画像化対象の少なくとも一部の非均質モデルであり、そのモデルは組織タイプごとに異なる導電率と誘電率を使用することを特徴とする方法。
6. 請求項２に記載の方法であって、
   スライスの少なくとも選択された領域を横切るＢ_１磁場を決定するステップは、
   （１）画像化対象の関心領域がラジオ周波数コイル内に配置されている、（２）ラジオ周波数コイル内の画像化対象の代表的分布した関心領域がアプリオリに取得される、（３）画像化対象の少なくとも関心領域の空間的に非一様な区切られた透視画法モデルがラジオ周波数コイル中に配置されている、のうち１つを有するスライスの少なくとも選択された領域のＢ_１マップを測定するステップを有することを特徴とする方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、各スライスについて、スライスごとのＢ_１磁場を決定するステップは、
   各スライスについて、そのスライスの選択された領域にわたるＢ_１磁場を表す性能指数値を決定するステップを有することを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   各スライスについて、スライスごとのラジオ周波数励起を決定するステップは、
   各スライスについて、Ｂ_１磁場性能指数を、画像データが取得される複数のスライスについて実質的に同じＢ_１磁場性能指数の選択値に調節するステップを有することを特徴とする方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、
   各スライスについて調節されるスライスごとのラジオ周波数励起を決定するステップは、各スライスについて、スライスごとのＢ_１磁場の値を、画像化データが取得される複数のスライスに対して実質的に同じである選択値に調節する、調節されるラジオ周波数励起を決定するステップを含み、
   前記方法は、さらに、
   調節されたスライスごとのラジオ周波数励起に基づいて比吸光率を決定するステップと、
   決定された比吸光率が規制安全限界を超えている場合に、スライスごとのＢ_１磁場値のより低い値の１つを選択して各スライスについて調節されたスライスごとのラジオ周波数励起の決定と、比吸光率を低くするための少なくとも１つの別の画像化シーケンスパラメータの調節とを繰り返すステップと、
   をさらに有することを特徴とする方法。
10. 請求項１に記載の方法であって、
    調節されたスライスごとのラジオ周波数励起は断熱ラジオ周波数励起であり、
    調節された断熱ラジオ周波数励起を決定するステップは、
    各スライスについて、そのスライスの選択された領域を横切るＢ_１磁場の変化を実質的に補正してフリップ角がより一様になるようにする調節された断熱ラジオ周波数励起を計算するステップを有することを特徴とする方法。
11. 請求項１に記載の方法であって、
    スライスに対して横向きの方向に関連する画像化対象を動かすステップをさらに有し、
    スライスごとのＢ_１磁場値の決定と、調節されたスライスごとのラジオ周波数励起の決定と、磁気共鳴画像化データの取得は、静止スライス位置に対して画像化対象が動きながら静止スライス位置において繰り返されることを特徴とする方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、
    関連する画像化対象の動きは、
    離散的ステップで行われ、磁気共鳴画像化データの取得の各繰り返しの間には対象は動かない、及び
    連続的に行われるか、磁気共鳴画像化データの取得の各繰り返しの間にも対象が動いているかの一方であることを特徴とする方法。
13. 磁気共鳴画像化装置であって、
    主磁場を生成する主磁場コイルと、
    磁場グラディエントを選択的に生成する磁場グラディエントコイルと、
    関連する画像化対象の関心領域にＢ_１磁場を生成するよう構成されたラジオ周波数コイルと、
    ラジオ周波数コイルを選択的に駆動するラジオ周波数トランスミッタと、
    ラジオ周波数コイルを選択的にサンプリングするラジオ周波数レシーバと、
    請求項１の方法を実行するようにプログラムされたプロセッサと、を有することを特徴とする装置。
14. 関連する画像化対象の関心領域のマルチスライス磁気共鳴画像化を実行する磁気共鳴画像化装置であって、
    関心領域にＢ_１磁場を生成するように構成されたラジオ周波数コイルと、
    各スライスについて、そのスライスの選択された領域にわたってＢ_１磁場を表すスライスごとのＢ_１磁場値を決定する手段と、
    各スライスについて、そのスライスのＢ_１磁場値を選択値に調節する、調節されたスライスごとの周波数励起を決定する手段と、
    各スライスについて、磁気共鳴画像化データを、そのスライスの調節されたスライスごとのラジオ周波数励起を用いて取得する手段と、
    取得した磁気共鳴画像化データを再構成して再構成画像表示を得る手段と、
    を有することを特徴とする装置。
15. 請求項１４に記載の装置であって、
    各スライスについて、スライスごとのＢ_１磁場値を決定する手段は、
    関心領域のデジタルモデルとラジオ周波数コイルのデジタルモデルを受け取り、関心領域を横切る生成されるＢ_１磁場を推定する電磁シミュレータを有し、
    関心領域のデジタルモデルは、関心領域の非一様な絶縁特性及び導電特性を擬制することを特徴とする装置。
16. 請求項１５に記載の装置であって、
    電磁シミュレータは有限差異時間領域アルゴリズムを使用することを特徴とする装置。
17. 請求項１４に記載の装置であって、
    各スライスについて、スライスごとのＢ_１磁場値を決定する手段は、
    各スライスについて、そのスライスの選択された領域にわたるＢ_１磁場を示す性能指数の値を決定する手段を有することを特徴とする装置。
18. 請求項１７に記載の装置であって、
    各スライスについて、そのスライスの選択された領域にわたってＢ_１磁場を表すスライスごとのＢ_１磁場性能指数値を決定する手段は、
    そのスライスの選択された領域にわたるＢ_１磁場を表す集計値を計算する統計的集計手段を有することを特徴とする装置。
19. 請求項１４に記載の装置であって、
    各スライスについて、調節されたスライスごとのラジオ周波数励起を決定する手段は、
    スライスごとのＢ_１磁場値から求めた調節されたスライスごとのラジオ周波数励起対スライス位置のテーブルを有することを特徴とする装置。
20. 請求項１４に記載の装置であって、
    調節されたスライスごとのラジオ周波数励起に基づいて比吸光率を決定する手段をさらに有し、
    決定された比吸光率が規制安全限界を超えている場合に、スライスごとのＢ_１磁場値のより低い値の１つを選択して各スライスについて調節されたスライスごとのラジオ周波数励起の決定と、比吸光率を低くするための少なくとも１つの別の画像化シーケンスパラメータの調節とを繰り返すことを特徴とする装置。
    
    

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