JP2009511106A - マルチチャネル送信磁気共鳴 - Google Patents

Abstract

送信装置において、マルチチャネルラジオ周波数送信器３０、４６は、少なくとも２つの独立して動作可能な送信チャネルを規定する複数の送信素子３２を有する。送信構成セレクタ５４は、ラジオ周波数送信器と結合される被検体３８の対応する選択された領域９０にＢ_１磁界を生成するために各送信チャネルに適用される振幅及び位相を特定する、選択された送信構成６０を決定する。送信構成セレクタは、被検体のＢ_１マッピング５８及び少なくとも２つの異なるＢ_１磁界品質尺度を用いるＢ_１磁界品質評定に基づいて、選択された送信構成を決定する。

Description

本発明は、磁気共鳴の分野に関する。本発明は、ロッド又はロッドの選択されたグループが、送信チャネルとして独立して動作可能である、横方向電磁波（transverse electromagnetic；ＴＥＭ）コイルを使用する磁気共鳴イメージングに関連して特定のアプリケーションを見いだし、特にそれに関して記述される。本発明は、より一般的には、磁気共鳴スペクトロスコピー、磁気共鳴イメージング等において使用される少なくとも２つの独立して動作可能な送信チャネルを規定する複数の送信素子（例えば、上述したＴＥＭコイルロッド又は縮退バードケージコイルメッシュ、表面コイル、その他）を含む、磁気共鳴を生成するためのラジオ周波数（ＲＦ）送信器に関してアプリケーションを見いだす。

磁気共鳴イメージング、磁気共鳴スペクトロスコピー等は、約０．５テスラ乃至約７テスラの静磁界において一般に実施されるが、より高い静磁界も企図される。^１Ｈ陽子イメージングの場合、磁気共鳴周波数は、約（４２．５６ＭＨｚ／テスラ）×｜Ｂ_０｜である。ここで、｜Ｂ_０｜は、静磁界の大きさである。このように、例えば、^１Ｈ陽子周波数は、１．５テスラにおいて約６４ＭＨｚであり、３．０テスラにおいて１２８ＭＨｚであり、７．０テスラにおいて約２９８ＭＨｚである。被検体における磁気共鳴波長は、誘電率の平方根で除される磁気共鳴周波数によって除される自由空間の光速によって与えられる。より高い磁気共鳴周波数及び比較的大きい誘電率を有する被検体（例えば人間）の場合、波長は、被検体のディメンジョンに匹敵することになる。

送信コイルは、一般に、アンロードされた状態において実質的に均一なＢ_１磁界を生成するように設計される。より低い磁気共鳴周波数において、Ｂ_１磁界均一性へのロードの効果は、一般に制限される。磁気共鳴周波数における波長が、被検体のサイズに近づくにつれて、Ｂ_１磁界は、より不均一になりうる。一般に、被検体によるＢ_１磁界不均一性は、３テスラの人間身体イメージングに関して明らかであり、７テスラの頭部イメージングにおいて明らかである。７テスラの頭部イメージングの場合、例えば、フリップ角は、アンロードされた条件において実質的に均一なＢ_１磁界を生成するラジオ周波数送信コイルを使用するとき、スライス内で２又はそれ以上の係数で変化しうる。

ロードにより誘起されるＢ_１不均一性に対処するための１つの提案される手法は、独立して駆動される送信チャネルのアレイ、例えばＴＥＭコイルの独立して駆動されるロッド又はロッドのグループ、を使用することである。このような手法において、各々の送信チャネルは、独立した振幅及び位相を有するラジオ周波数パワーによって駆動され、チャネルの振幅及び位相は、チャネルが、被検体に実質的に均一なＢ_１磁界を生成するために協力して組み合わされるように選択される。

この手法は、ロードされたコイルについて改善されたＢ_１磁界均一性を提供することができるが、実際的な困難が直面される。「Ｎ」個の送信チャネルの各々が、「Ａ」個の選択可能な振幅（例えば、送信素子についてラジオ周波数パワー振幅の達成可能なレンジをスパンする「Ａ」ステップ）及び「Ｐ」個の選択可能な位相（例えば、位相レンジ０°−３６０°をスパンするＰステップ）を有する場合、Ｎ個の送信素子について可能な送信構成の合計数は、（Ａ×Ｐ）^Ｎである。例えば、８個の送信チャネルの各々が、Ａ＝１０の振幅設定及びＰ＝３６の位相設定を有する場合、可能な送信構成の数は、（１０×３６）^８であり、すなわち、２．８×１０^２０の可能な送信構成がある。この非常に多数の可能な構成から適切な送信構成を選択することは、計算集約的である。各々の考察される送信構成の評価は、Ｂ_１磁界を計算し、計算されたＢ_１磁界の望ましさを評定することを含む。これらの計算集約的な演算は、各々の考察される送信構成について実施される。高速のスーパーコンピュータを使用したとしても、イメージングセッション中に１０^２０のこのような組み合わせの全数探索は、実際的でない。

本発明は、上述した制限及びその他を克服する改善を企図する。

１つの見地によれば、磁気共鳴を励起する送信装置が開示される。マルチチャネルラジオ周波数送信器は、少なくとも２つの独立して動作可能な送信チャネルを規定する複数の送信素子を有する。送信構成セレクタは、ラジオ周波数送信器と結合される被検体の対応する選択された領域にＢ_１磁界を生成するために各送信チャネルに適用される振幅及び位相を特定する、選択された送信構成を決定する。送信構成セレクタは、被検体のＢ_１マッピング及び少なくとも２つの異なるＢ_１磁界品質を使用するＢ_１磁界品質評定に基づいて、選択された送信構成を決定する。

別の見地によれば、磁気共鳴装置が開示される。送信装置は、直前の段落に説明したように提供される。主磁石が、ラジオ周波数送信器と結合される被検体の少なくとも選択された領域に静磁界を生成するために提供される。磁界勾配コイルが、ラジオ周波数送信器と結合される被検体の少なくとも選択された領域において、静磁界に選択された磁界勾配を重ねるために提供される。

別の見地によれば、対応する選択された領域にＢ_１磁界を生成するために、関連付けられるマルチチャネルラジオ周波数送信器によって適用されるべき、選択された送信構成を決定する送信構成セレクタが、開示される。関連付けられるマルチチャネルラジオ周波数送信器は、少なくとも２つの送信チャネルを規定する複数の送信素子を有する。送信構成セレクタは、考察下の送信構成について、少なくとも選択された領域のＢ_１磁界マップを決定する手段と、少なくとも２つの異なる品質尺度に基づいてＢ_１磁界を評定する手段と、選択された送信構成を決定するために、考察下のそれぞれ異なる送信構成について、Ｂ_１マッピング手段及び評定手段を適用する手段と、を有する。

別の見地によれば、対応する選択された領域にＢ_１磁界を生成するために、マルチチャネルラジオ周波数送信器によって適用されるべき、選択された送信構成を決定する方法が、開示される。マルチチャネルラジオ周波数送信器は、少なくとも２つの送信チャネルを規定する複数の送信素子を有する。Ｂ_１磁界は、考察下の送信構成について、少なくとも選択された領域において決定される。決定されたＢ_１磁界は、少なくとも２つの異なる品質尺度に基づいて評定される。決定及び評定は、選択された送信構成を決定するために、考察下のそれぞれ異なる送信構成について繰り返される。

１つの利点は、スライス又は他の励起される領域内の改善されたＢ_１磁界均一性にある。

別の利点は、複数のスライス又は他の励起される領域全体にわたる改善されたＢ_１磁界均一性にある。

別の利点は、減少された最大ＳＡＲにある。

別の利点は、スライス又は他の励起される領域内のより均一なＢ_１磁界レンジにある。

別の利点は、複数のスライス又は他の励起される領域全体にわたるより均一なＢ_１磁界レンジにある。

別の利点は、改善された画像品質にある。

当業者には、好適な実施例の以下の詳細な説明を読むことにより、多数の更なる利点及び便益が明らかになるであろう。

本発明は、さまざまな構成要素及び構成要素の取り合わせ並びにさまざまなプロセス処理及びプロセス処理の取り合わせの形をとりうる。図面は、好適な実施例を説明する目的のためだけにあり、本発明を制限するものとして解釈されるべきではない。

図１を参照して、磁気共鳴スキャナ１０は、ボア１４又は患者若しくは他の被検体を受け入れる領域を具えるスキャナハウジング１２を有する。スキャナハウジング１２内に配置される主磁石２０は、ボア１４内の検査領域にＢ_０主磁界を生成するために、主磁石コントローラ２２によって制御される。一般に、主磁石２０は、クライオシュラウド２４によって囲まれる持続的な超伝導磁石である。但し、常伝導又は永久主磁石が、より低いＢ_０磁界強度のために使用されることもできる。

磁界勾配コイル２８は、少なくとも検査領域において、選択された磁界勾配を主磁界に重ねるためにハウジング１２内に又はハウジング１２上に配置される。一般に、磁界勾配コイルは、ｘ勾配、ｙ勾配及びｚ勾配のような３つの直交磁界勾配を生成するためのコイルを含む。ＴＥＭ送信／受信（Ｔ／Ｒ）ラジオ周波数コイル３０は、Ｂ_１ラジオ周波数励起パルスを注入し、磁気共鳴信号を受け取るために使用される。例示のコイル３０は、例えば８つのロッド３２、任意のエンドキャップ３４及び周囲のラジオ周波数シールド又は遮蔽体３６（破線で示す）を有するＴＥＭコイルである。ラジオ周波数コイル３０は、関心のある被検体である人間頭部３８のまわりに配置される。

スキャナコントローラ４２は、頭部被検体３８に磁気共鳴を励起し、空間的に局所化し、符号化し又は他のやり方で操作するために、勾配増幅器４４、マルチチャネルラジオ周波数（ＲＦ）増幅器４６及び関連付けられるコイル切換回路４８を動作させる。送信フェーズ中、ＲＦ増幅器４６は、８チャネル送信器アレイとしてＴＥＭコイル３０を動作させるように、８ロッドＴＥＭコイル３０の各ロッドに供給されるラジオ周波数パワーの振幅及び位相を独立して制御する。他の実施形態において、８ロッドＴＥＭコイル３０は、４つの送信チャネルについて４つのインタリーブされるロッドを用いて又は送信チャネルあたり２つのロッドを１つの送信グループとして用いて、４チャネル送信器アレイとして動作されることができる。他の実施形態において、ＴＥＭコイルは、４チャネル送信器、５チャネル送信器、８チャネル送信器、１０チャネル送信器、１６チャネル送信器等として駆動される、８以外の数のロッド、例えば１０ロッド、１２ロッド、１６ロッドを含む。他の実施例において、例えば複数の送信チャネルを規定する切り離されたメッシュを有する縮退バードケージコイル又は複数の独立した送信チャネルを規定する表面送信コイルのアレイのような、他の送信器アレイが使用されてもよい。

各々の送信チャネルは、入力ラジオ周波数パワーの選択された振幅及び位相において独立して動作される。送信構成セレクタ５４は、頭部３８又は他の被検体のＢ_１マッピング５８に基づいて、選択された領域に磁気共鳴を励起するために、各々の送信チャネルごとに振幅及び位相を選択する。各々の送信チャネルごとに選択された振幅及び位相は、集合的に、選択された送信構成６０を規定する。選択された送信構成６０は、８ロッド３２に適用される場合、頭部３８若しくは他の被検体の対応する選択された領域にわたって実質的に均一であり又は別の選択された空間分布を有するＢ_１磁界を生成する。

磁気共鳴シーケンスの受信フェーズ中、コイル切換回路４８は、励起され空間符号化された磁気共鳴信号を受け取るために、ＴＥＭ頭部コイル３０をボリューム共振子としてラジオ周波数受信器６４に接続する。実現されている磁気共鳴シーケンスのタイプに依存して、磁界勾配コイル２８は、例えば、磁気共鳴の周波数符号化又はスポイリングを提供するために、受信フェーズの少なくとも一部の間に動作されることができる。データバッファ６６は、受け取られた磁気共鳴信号を、一般にそれらがデジタル化され、他の信号処理を任意に受けたのち、記憶する。ある実施例において、送信及び受信の両フェーズについて同じコイル３０を使用するのではなく、別の受信専用コイル（図示せず）が、磁気共鳴シーケンスの受信フェーズ中に使用される。

イメージングの場合、再構成プロセッサ７０は、収集された磁気共鳴データについて再構成処理を行って、そこから再構成された画像又はマップを生成する。例えば、再構成プロセッサ７０は、被検体の空間マップ又は画像を生成するために、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）又は他の再構成アルゴリズムを使用して、空間符号化された磁気共鳴データを処理することができる。スペクトロスコピー又は他の磁気共鳴アプリケーションの場合、他のタイプの後処理が、空間的な画像又はマップ再構成と関連して又はそれに代わって使用されることができる。

画像メモリ７２は、再構成された画像又はマップを記憶する。ユーザインタフェース７４は、関連付けられるユーザに、再構成された画像又はマップを表示する。図１に示される例示の実施例において、ユーザインタフェース７４は更に、磁気共鳴スキャナ１０を制御するために、スキャナコントローラ４２とユーザをインタフェースする。他の実施例において、別のスキャナ制御インタフェースが提供されることができる。ある実施例において、ユーザインタフェース７４は、コンピュータ又は他のデジタル電子機器でありうる。任意には、再構成プロセッサ７０、メモリ６６、７２、及び／又は他の素子が、ソフトウェアコンポーネント、ハードウェアアドオン、その他として、このようなコンピュータ又はデジタル電子機器に組み込まれる。

ある実施例において、コイル切換回路４８の一部又はすべてが、ＴＥＭコイル３０又は他のラジオ周波数コイル上に位置付けられる。ある実施例において、コイル切換回路４８は、単一のボリュメトリック受信コイルとして又は受信コイルのアレイとして、ラジオ周波数コイルを選択的に構成することができる。例えば、ＴＥＭコイル３０の各ロッド又はロッドの選択されたグループは、磁気共鳴シーケンスの受信フェーズにおいて、ＳＥＮＳＥ受信素子として任意に使用されることができる。ある実施例において、コイル３０は、適切な切換回路によって８チャネル送信器及び８チャネル受信アレイとして動作される。

Ｂ_１マッピング５８は、さまざまなやり方で決定されることができる。１つの手法において、Ｂ_１マッピング５８は、ＴＥＭコイル３０及び磁気共鳴スキャナ１０を使用して取得される被検体のＢ_１マッピング測定から決定される。代替例として、Ｂ_１マッピング５８は、被検体を表すファントムについて取得されるファントム磁気共鳴データ８０から、又は例えば頭部３８の解剖学的モデル８２のような被検体のモデルから、決定されることができる。人間の解剖学的構造のさまざまな部分及びSprague-Dawleyラット、ピグミーゴーと及びアカゲザルの解剖学的構造の適切な解剖学的モデルは、米国空軍リサーチ研究所（http://www.brooks.af.mil/AFRL/HED/hedr, last visited August 30, 2005）から入手可能である。

本願発明者は、頭部３８の１つの選択された領域にわたって実質的に均一なＢ_１磁界を提供する送信構成が、別の選択された領域において高度に不均一なＢ_１磁界を提供しうることを見いだした。例えば、頭部３８の頭頂部の近くで軸方向スライスについて実質的に均一なＢ_１磁界を提供する送信構成は、より中心に位置する軸方向スライスについて非常に不均一なＢ_１磁界を提供することがある。従って、送信構成セレクタ５４は、複数のスライスについて、隣接するスライスの複数のグループについて、又はさまざまな他の選択された領域について、選択された送信構成６０の決定を繰り返す。ある実施例において、選択された領域は、取得領域に対応する。例えば、選択された送信構成６０は、それぞれの取得される軸方向スライスごとに決定しなおされることができる。他の実施例において、各々の選択された領域は、複数の隣接する取得領域に対応する。例えば、選択された送信構成６０は、スライスの頭頂グループについて、スライスの１、２又はそれ以上の中間の隣接するグループについて、頸部領域近傍のグループについて、決めなおされることができる。

図２を参照して、送信構成セレクタ５４の適切な実施例が記述される。送信構成セレクタ５４は、入力として、例えばスキャナコントローラ４２によって提供される選択された領域９０及びＢ_１マッピング５８を受け取る。任意に、送信構成セレクタ５４は更に、考察下の開始送信構成として使用される、以前に選択された送信構成９２（それが利用できる場合）を受け取る。代替例として（又は以前に選択された送信構成が利用できない場合）、デフォルトの送信構成９４が、考察のための開始送信構成として使用されることができる。例えば、デフォルトの送信構成９４は、一般的な頭部の選択された領域９０について実質的に均一なＢ_１磁界を提供するために知られた送信構成でありえ、又はＴＥＭコイル３０がロードされないとき、実質的に均一なＢ_１磁界を提供するために知られた送信構成でありうる。

考察下の送信構成９６は、最初は、以前に選択された送信構成９２、デフォルトの送信構成９４等である。Ｂ_１磁界マッピング５８は、少なくとも選択された領域９０内の考察下の送信構成のための位置の関数として、Ｂ_１磁界を決定する。Ｂ_１マッピング５８は、ラジオ周波数コイル３０及び磁気共鳴スキャナ１０を使用するＢ_１磁界の直接測定を使用することができ、又はモデル化若しくは計算によってＢ_１磁界を評価することができる。Ｂ_１磁界のモデル化又は計算の場合、ファントムデータ８０又は解剖学的モデル８２（図１を参照）が、ラジオ周波数コイル３０のモデルとともに使用される。Ｂ_１マッピング５８は、等方性又は異方性でありえ、イメージング分解能と同じでありえ、又はイメージング分解能より粗いＢ_１磁界の計算を速めることができる。Ｂ_１磁界不均一性パターンは、主として低い空間周波数を示すことが期待されるので、粗い分解能は、Ｂ_１磁界をモデル化するのに適している。

ある実施例において、Ｂ_１磁界マッピング５８は、ＸＦＤＴＤ全波３Ｄ電磁ソルバソフトウェア（Remcom, State College，ＰＡから入手可能）を用いる。単独で動作する各ロッド３２によって生成される電磁界は、考察下の送信構成によって与えられるロッドについての振幅及び位相に従って計算され、一緒に動作するロッド３２のすべてによって生成される組み合わせられた電磁界は、被検体３８において単独で動作する各ロッド３２によって生成されるＢ_１ラジオ周波数磁界を重ね合わせることによって決定される。Ｂ_１ ^＋磁気共鳴励起磁界は、少なくとも選択された領域９０におけるすべてのセル又はピクセルについて、計算される。記述されたＦＤＴＤ手法は、一例であり、他の技法が、Ｂ_１磁界を計算し又はモデル化するために使用されることができる。

Ｂ_１磁界品質評定器１０２は、考察下の送信構成について計算されるＢ_１磁界の品質を評定する。さまざまな尺度が、Ｂ_１磁界品質を評定するために使用されることができる。ここで「ｒ」と示されるレンジの尺度は、下式によって適切に与えられる。
ｒ＝│Ｂ_１ ^＋│_ｍａｘ／│Ｂ_１ ^＋│_ｍｉｎ （１）
ここで、レンジ「ｒ」は、選択された領域９０について個々に決定される。レンジなる語及び対応するシンボル「ｒ」は、例えば線形スケーリング又は正規化、比率の反転等の方程式（１）の明らかな変形を含むことが意図される。ここで「ｓ」として示される統計的偏差の尺度は、選択された領域９０にわたって適用される、分散、標準偏差、二乗平均（ｒｍｓ）値等によって、適切に与えられる。例えば局所ＳＡＲ値（１０グラムの局所ボリューム単位における平均のような、局所ボリューム単位における最大ＳＡＲ）又は頭部ＳＡＲ（頭部３８における最大平均ＳＡＲ）のような比吸収率（ＳＡＲ）の尺度が更に使用することができる。

本願発明者は、単一の尺度に基づいて、例えばレンジ「ｒ」のみに基づいて、統計的偏差「ｓ」のみに基づいて、局所ＳＡＲにのみ基づいて又は頭部ＳＡＲのみに基づいて、Ｂ_１磁界品質を評定することは、一般に、満足のいく選択された送信構成を与えないことを見いだした。例えば、統計的偏差「ｓ」のみを最小にすることによって送信構成を選択することは、｜Ｂ_１｜が平均｜Ｂ_１｜ａｖｇ値から実質的に逸脱し、それによって望ましくなく大きいレンジの「ｒ」値及び高い局所ＳＡＲをもたらす１又は複数の場所を含む選択された領域９０全体に、最も均一なＢ_１磁界を与えうる。同様に、他の品質尺度を考えずに、１に最も近いレンジ「ｒ」を提供するように送信構成を選択することは、Ｂ_１磁界が非常に大きく又は非常に小さくなる空間位置をもたないＢ_１磁界を生成することができる。しかしながら、選択されたＢ_１磁界は、より小さい振幅Ｂ_１磁界バリエーションの実質的な量のため、望ましくなく大きい統計的偏差を示すことがあり、又はパワー要求が、相対的に高くなりうる等である。

従って、Ｂ_１磁界品質評定器１０２は、少なくとも２つの異なる品質尺度を使用して、考察下の送信構成について計算されるＢ_１磁界の品質を評定する。一実施例において、評定器１０２は、評定のためにレンジ「ｒ」の尺度及び統計的偏差「ｓ」の尺度を一緒に用い、例えば、統計的偏差「ｓ」を最小にするとともに、閾値より小さいレンジ「ｒ」を有することによって、Ｂ_１磁界品質を評定する：
ｓ→０^＋ 及び ｒ＜ｒ_０ ここで、ｒ_０＝閾値 （２）
他の評定が使用されることができる。例えば、方程式（２）の評定において、局所又は頭部ＳＡＲについての閾値は、レンジ閾値基準と置き換えられることができ、それによって評定を与える：
ｓ→０^＋ 及び ＳＡＲ＜ＳＡＲ_０ ここで、ＳＡＲ_０＝閾値 （３）
ここで、ＳＡＲは、別の選択されたボリュームにおける局所ＳＡＲ、頭部ＳＡＲ又は最大若しくは平均の比吸収率をさしうる。

非全数探索器１１０は、選択された送信構成６０を決定するために、考察下のそれぞれ異なる送信構成について、Ｂ_１磁界マッピング５８及び評定器１０２を適用する。探索は、非網羅的である。背景技術において述べたように、「Ｎ」個の送信素子の各々が、ラジオ周波数パワー振幅の達成可能なレンジをスパンする「Ａ」個の振幅ステップ又は設定及び位相レンジ０°−３６０°をスパンする「Ｐ」個の位相ステップ又は設定を有する場合、Ｎ個の送信素子について可能な送信構成の総数は、（Ａ×Ｐ）^Ｎである。Ｎ＝８、Ａ＝１０及びＰ＝３６の例示ケースにおいて、可能な送信構成の数は、約２．８×１０^２０である。「ｒ」、「ｓ」、「ＳＡＲ」又は他の評定器を計算するための画像サイズは、相対的に大きいので（例えば、ある実施例において、画像サイズは１００×１００×（スライス数））、可能な送信構成の数は、実際的でない全数探索を表す。

非全数探索器１１０は、網羅的な探索を実施しない。むしろ、非全数探索器１１０は、可能な送信構成のサブセットを探索し、考察下のこのような送信構成９６の各々について、Ｂ_１磁界マッピング５８及び評定器１０２が、適用される。

図３は、非全数探索器１１０によって適切に実施される１つの可能な非全数探索を示している。単一チャネル振幅探索１１２は、他のチャネルの振幅又は位相を変化させることなく、現在送信チャネルについて実施される。「Ａ」個の振幅ステップが、現在チャネルについて考察される場合、現在チャネルの振幅は、評定器１０２によって最良の又は最高の品質のＢ_１磁界を生成するものとして評定された、考察された振幅ステップ又は設定によって、更新される。単一チャネルの振幅探索／更新１１２は、各チャネルの振幅を更新するために、各々の「Ｎ」チャネルについて繰り返される。プロセスは、「Ｒ」回繰り返され、それゆえＡ×Ｎ×Ｒ構成が考察される。

同様に、単一チャネル位相サーチ１１４が、他のチャネルの振幅又は位相を変化させることなく、現在送信チャネルについて、実施される。「Ｐ」個の位相ステップが、現在チャネルについ考察され、現在チャネルの位相は、評定器１０２によって最良の又は最高の品質のＢ_１磁界を生成するものとして評定された、考察された位相設定又はステップによって、更新される。単一チャネル位相探索／更新１１４は、各チャネルの位相を更新するために、「Ｎ」個のチャネルの各々について繰り返される。プロセスは、「Ｒ」回繰り返され、それゆえＰ×Ｎ×Ｒ構成が考察される。

振幅探索／更新及び位相探索／更新は、「Ｍ」回繰り返され、考察下の（Ａ×Ｎ×Ｒ＋Ｐ×Ｎ×Ｒ）Ｍ個の送信構成の総数を与え、又は簡略化された形で考察下の（Ａ＋Ｐ）Ｎ×Ｒ×Ｍの送信構成の総数を与える。Ｎ＝８、Ａ＝１０及びＰ＝３６の例示の状況について、Ｒ＝５０及びＭ＝２５を用いる場合、考察下の送信構成の総数は、４６０，０００である。

単一チャネル探索１１２、１１４は、現在チャネルの振幅及び位相をそれぞれ更新するので、次に考察される送信構成は、以前に考察された送信構成に基づくものであることが認められるであろう。本願発明者は、４チャネル送信器（全数探索は、計算集約的あるが、実施可能である）について、図３の手法に従う非全数探索が、すべての（１０×３６）^４＝１．６×１０^１０の可能な送信構成の全数探索を実施することによって識別される最良の送信構成とほぼ同じくらい良好である選択された送信構成を迅速に決定することを見いだした。

考察下の送信構成の数は、一般に、考察下の初期構成が満足に近いことを確実にするために、アプリオリ知識を用いることによって低減されることができる。例えば、以前にイメージングされた隣接するスライスについての選択から得られる以前に選択された送信構成９２を使用することは、概して、探索の近い始点を提供する。そのような場合、繰り返し因数「Ｒ」及び「Ｍ」が、低減されることができる。

非全数探索器１１０が、評定器１０２によって選択に適したものと評定された送信構成を見つけると、スケーラ１１６は、任意に、平均｜Ｂ_１｜磁界を目標値｜Ｂ_１｜_Ｔにセットするために、送信構成のチャネルの振幅を比例的にスケーリングする。

スケーリングファクタＡ_Ｓは、下式によって与えられる。
Ａ_ｓ＝｜Ｂ_１｜_Ｔ／｜Ｂ_１｜_ａｖｇ （４）
ここで、｜Ｂ_１｜_ａｖｇは、Ｂ_１磁界マッピング５８によって計算されるＢ_１磁界の平均値である。選択に適していると評定された送信構成の各送信チャネルの振幅は、平均｜Ｂ_１｜磁界を対象値｜Ｂ_１｜_Ｔにスケーリングするために、スケーリングファクタＡ_Ｓによって乗じられ、それによって選択された送信構成６０を生成する。

図３に示される例以外の他の探索／更新アルゴリズムが、使用されることができる。例えば、企図される別の手法において、探索器／更新器１１０は、ランダムに選択されたチャネルの振幅又は位相を、ランダムに変更する。例えば、ランダムに選択されたチャネルは、１ステップずつランダムにインクリメントされ又はデクリメントされるその振幅又はその位相のいずれも有しうる。ランダムな変更が、Ｂ_１磁界品質評定器１０２によって評定されるＢ_１磁界品質を改善する場合、ランダムな変更が維持される。そうでない場合に、捨てられる。再び、この手法においても、考察下の次の送信構成は、考察下の以前の送信構成から得られ、それにより、探索は、ランダムでなく、Ｂ_１磁界品質評定器１０２によって用いられる評定基準をより良く満たす送信構成のほうへ、評定器１０２によって向けられる。

企図される別の手法において、非全数探索器１１０は、考察下の送信構成を各々が表す染色体の母集団について作用する遺伝的アルゴリズムを実現する。染色体遺伝子は、各チャネルの振幅及び位相に対応する−各々の染色体は、少なくとも２×Ｎ個の遺伝子を含む。例示の８チャネル送信器の場合、１６遺伝子染色体が適切である。Ｂ_１磁界品質評定器１０２は、母集団のどの染色体が次世代に伝わるかを決めるための染色体の適応度を規定する。子染色体は、考察下の新しい送信構成を生成するために、遺伝子値のランダムな又は疑似乱数的な変化によって、適切に突然変異されるとともに、任意には、子染色体を生成するために、例えば遺伝子コピー、遺伝子混合又は交換、遺伝子突然変異等の適切な操作を使用して現在世代の母集団の親染色体を組み合わせるために交差オペレータ又はアルゴリズムを用いる。遺伝的アルゴリズムに基づくいくつかの企図される手法において、染色体母集団の範囲を広げるためのソフトリスタート又は他の技法が、早熟収束の見込みを低減するために用いられる。

用いられる特定の探索／更新アルゴリズムに関係なく、評定器１０２によって用いられる評定は、実質的に均一のＢ_１磁界又は他の所望のＢ_１磁界分布を提供するように選ばれるべきである。しかしながら、評定は、考察下の送信構成のサブセットのいずれも満足なものとして評定される見込がないほど積極的であるように選ばれるべきでない。例えば、考察下の送信構成のいずれもこの積極的な評定を満足しないことが起こりうるので、１に近いｒ_０による方程式（２）の評定を使用することは、非現実的でありえる。他方、本願発明者は、ｒ_０＝２．５の設定が、非全数探索器１１０による考察下の送信構成の制限された数によって直ちに満たされるとともに、非常に均一なＢ_１磁界を提供することを見いだした。

本願発明者は、選択された領域として軸方向スライスを使用するとともに、４送信チャネル、８送信チャネル又は１６送信チャネルを有しエンドキャップを具えた頭部コイル送信器を用いて、頭部イメージングについて、ここに開示される送信構成選択を実施した。チャネルの数が４から８に増やされると、Ｂ_１磁界均一性の実質的な改善が得られることが分かった。しかしながら、１６チャネルへの更なる増加は、実質的に一層長い探索時間を示すとともに、より小さい改善を与える。

本発明は、好適な実施例を参照して記述された。明らかに、当業者であれば、変更及び変形が、前述の詳細な説明を読み理解することによって思いつくであろう。本発明は、すべてのこのような変更及び変形が添付の特許請求の範囲又はそれと等価なものの範囲内にある限り、それらを含むものとして解釈されることが意図される。

８チャネル送信器として及びボリュメトリック受信器として８ロッド送信／受信（Ｔ／Ｒ）ＴＥＭコイルを使用する例示の磁気共鳴システムを概略的に示し、磁気共鳴スキャナが、選択された内部素子を現すために遠近法断面図で示されている図。 送信構成セレクタの例示の実施例を概略的に示す図。 非全数探索器の例示の実施例を概略的に示す図。

Claims (22)

1. 磁気共鳴を励起する送信装置であって、
   少なくとも２つの独立して動作可能な送信チャネルを規定する複数の送信素子を有するマルチチャネルラジオ周波数送信器と、
   前記ラジオ周波数送信器と結合される被検体の対応する選択された領域にＢ_１磁界を生成するために各送信チャネルに適用される振幅及び位相を特定する、選択された送信構成を決定する送信構成セレクタであって、前記被検体のＢ_１マッピング及び少なくとも２つの異なるＢ_１磁界品質尺度を用いるＢ_１磁界品質評定に基づいて、前記選択された送信構成を決定する、送信構成セレクタと、
   を有する送信装置。
2. 前記少なくとも２つの異なる品質尺度は、
   （ｉ）前記選択された領域における最小Ｂ_１磁界に対する最大Ｂ_１磁界の比を示すレンジの尺度、及び
   （ｉｉ）前記選択された領域における前記Ｂ_１磁界の統計的偏差の尺度、
   を少なくとも含む、請求項１に記載の送信装置。
3. 前記送信構成セレクタは、前記レンジを閾値より小さく保ちとともに、前記統計的偏差を最小にする、請求項２に記載の送信装置。
4. 前記少なくとも２つの異なる品質尺度は、
   （ｉ）局所ＳＡＲの尺度、及び
   （ｉｉ）少なくとも前記選択された領域にわたって平均される平均ＳＡＲの尺度、
   のうち少なくとも一方を含む、請求項１に記載の送信装置。
5. 前記ラジオ周波数送信器は、ＴＥＭコイルを有し、前記送信素子は、前記ＴＥＭコイルのロッドであり、各送信チャネルは、少なくとも１つのロッドを含む、請求項１に記載の送信装置。
6. 各送信チャネルが、ただ１つのロッドを含む、請求項５に記載の送信装置。
7. 前記ラジオ周波数送信器は、
   （ｉ）ＴＥＭコイルのロッド、
   （ｉｉ）縮退バードケージコイルの切り離されたメッシュ、又は
   （ｉｉｉ）表面送信コイルアレイの表面送信コイル、
   のうちの１つによって規定される複数のコイルアレイ素子を有し、各送信チャネルは、少なくとも１つのコイルアレイ素子を含む、請求項１に記載の送信装置。
8. 各送信チャネルが、ただ１つのコイルアレイ素子を含む、請求項７に記載の送信装置。
9. 前記送信構成セレクタが、
   前記少なくとも２つの異なる品質尺度に基づいて、前記Ｂ_１マッピングの望ましさを評定するＢ_１磁界品質評定器と、
   前記選択された送信構成を決定するために、考察下のそれぞれ異なる送信構成について、前記Ｂ_１磁界マッピング及び前記評定器を適用する探索器と、
   を有する、請求項１に記載の送信装置。
10. 前記探索器が、
    他の送信チャネルの振幅又は位相を変化させることなく、現在送信チャネルの振幅及び位相の少なくとも一方の単一チャネル探索を実施し、
    前記単一チャネル探索に基づいて前記現在送信チャネルを更新し、
    前記少なくとも２つの独立して動作可能な送信チャネルの各々について、前記単一チャネル探索及び更新処理を繰り返す、
    ことを含む方法を実施する、請求項９に記載の送信装置。
11. 前記探索器は、以前評定された送信構成の位相又は振幅の少なくとも一方を変更することによって、考察下の前記以前評定された送信構成から考察下の各送信構成を構成する、請求項９に記載の送信装置。
12. 前記探索器は、前記選択された領域の隣りの領域について、以前に選択された送信構成を使用することを始める、請求項９に記載の送信装置。
13. 前記探索器は、各染色体が考察下の送信構成を表す染色体の進化集団について作用する遺伝的アルゴリズムを実現する、請求項９に記載の送信装置。
14. 前記Ｂ_１マッピングは、前記被検体から取得されるＢ_１磁界マッピング磁気共鳴測定を処理することから決定される、請求項１に記載の送信装置。
15. 前記Ｂ_１マッピングは、（ｉ）前記被検体を表すファントムから取得されるファントム磁気共鳴データ、及び（ｉｉ）前記被検体のモデル、のうちの一方から決定される、請求項１に記載の送信装置。
16. 請求項１に記載の送信装置と、
    前記ラジオ周波数送信器に結合される前記被検体の少なくとも前記選択された領域に静磁界を生成する主磁石と、
    前記ラジオ周波数送信器と結合される前記被検体の少なくとも前記選択された領域において、前記静磁界に選択された磁界勾配を重ねる磁界勾配コイルと、
    を有する、磁気共鳴装置。
17. （ｉ）前記複数の送信素子が、前記少なくとも２つの独立して動作可能な送信チャネルを規定する、送信構成と、
    （ｉｉ）前記複数の送信素子が、ボリューム共振子及び受信チャネルアレイのうちの１つを規定する、受信構成と、
    の間で、前記ラジオ周波数送信器を切り替えるコイル切換回路を更に有する、請求項１６に記載の磁気共鳴装置。
18. 前記被検体の少なくとも２つの異なる選択された領域をスパンする複数の連続する取得領域について磁気共鳴データを取得することによって、前記ラジオ周波数送信器と結合される前記被検体の磁気共鳴スキャンを実施するスキャナコントローラを更に有し、前記送信構成セレクタが、前記被検体の前記異なる選択された領域の各々について、前記選択された送信構成を決めなおす、請求項１６に記載の磁気共鳴装置。
19. 前記選択された領域が、前記取得領域と同一である、請求項１８に記載の磁気共鳴装置。
20. 各々の前記選択された領域が、前記複数の連続する取得領域のうち連続する２又はより多くを含む、請求項１８に記載の磁気共鳴装置。
21. 対応する選択された領域にＢ_１磁界を生成するために、関連付けられるマルチチャネルラジオ周波数送信器によって適用されるべき、選択された送信構成を決定する送信構成セレクタであって、前記関連付けられるマルチチャネルラジオ周波数送信器は、少なくとも２つの送信チャネルを規定する複数の送信素子を有し、前記送信構成セレクタは、
    考察下の送信構成について、少なくとも前記選択された領域のＢ_１磁界マップを決定するＢ_１マッピング手段と、
    少なくとも２つの異なる品質尺度に基づいて、前記Ｂ_１磁界を評定する評定手段と、
    前記選択された送信構成を決定するために、考察下のそれぞれ異なる送信構成について、前記Ｂ_１マッピング手段及び前記評定手段を適用する手段と、
    を有する、送信構成セレクタ。
22. 対応する選択された領域にＢ_１磁界を生成するために、マルチチャネルラジオ周波数送信器によって適用されるべき、選択された送信構成を決定する方法であって、前記マルチチャネルラジオ周波数送信器は、少なくとも２つの送信チャネルを規定する複数の送信素子を有し、前記方法は、
    考察下の送信構成について、少なくとも前記選択された領域におけるＢ_１磁界を決定するステップと、
    少なくとも２つの異なる品質尺度に基づいて、前記決定されたＢ_１磁界を評定するステップと、
    前記選択された送信構成を決定するために、考察下のそれぞれ異なる送信構成について、前記決定するステップ及び前記評定するステップを繰り返すステップと、
    を含む方法。

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