JP2009539572A - 静かで薄いrfボディコイル - Google Patents
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Abstract
撮像対象(16)が検査のため撮像領域(12)内に配置される。撮像領域(12)の周りにカバー(18)が配置される。傾斜磁場コイル(30)が、検査領域(12)内の主磁場(B0)に、選択された傾斜磁場を与える。無線周波数(RF)コイル(36)が、検査領域(12)内に無線周波数励起パルスを生成する。RFコイル(36)は、検査領域(12)から遠位側でカバー(18)上に配置された複数のコイル素子(381、382、383)を含む。コイル素子に付随する無線周波数(RF)スクリーン(40)がコイル素子(381、382、383)を遮蔽する。RFスクリーン(40)は、コイル素子(381、382、383)が当該RFスクリーン(40)から機械的に減結合され且つ当該RFスクリーン(40)及び傾斜磁場コイル(30)から音響的に実質的に絶縁されるように、傾斜磁場コイル(30)付近に配置される。
Description
本発明は磁気共鳴技術に関する。本発明は、特に、ボディコイルとの関連で適用されるものであり、特にそれを参照して説明される。しかしながら、認識されるべきことには、以下の説明は、磁気共鳴システム、磁気共鳴スペクトロスコピーシステム及びそれらに類するものにおける、その他の種類のコイルとの関連でも適用されるものである。
磁気共鳴撮像(MRI)装置は患者の検査のために広く使用されている。磁気共鳴撮像スキャナは一般的に、検査領域に空間的且つ時間的に一定の磁場B0を生成する典型的には超伝導である主磁石を含んでいる。一般的に、例えばリニア型ボディコイル又は直交(クワドラチャ)型ボディコイル(QBC)等の無線周波数(RF)コイルと、1つ又は複数の送信器とが、B0磁場内で撮像されるダイポールの共鳴周波数に同調される。これらのコイル及び送信器は、ダイポールの励起及び操作のために使用される。様々な向きで検査領域を横切る磁場勾配をB0磁場に付加するように、傾斜磁場コイルを電流で駆動することにより、空間情報がエンコードされる。磁気共鳴信号が、同一のRFコイル又は別個の受信専用RFコイルによって収集され、RF受信器によって復調、フィルタリング、及びサンプリングされ、最終的に、専用あるいは汎用のハードウェアにて画像へと再構成される。
一般的に、RFボディコイルは無線周波数(RF)遮蔽体(スクリーン)に囲まれるように該RF遮蔽体に堅く機械的に結合され、一体化された頑丈なRFコイル/RFスクリーン構造が形成される。RFスクリーンは、傾斜磁場コイルより僅かに小さい直径を有し、患者開口(ボア)に隣接した円筒形の傾斜磁場コイルアセンブリの内表面に堅く結合される。一般的に、患者側のボアカバー(覆い)がRFコイル/RFスクリーン構造に取り付けられる。磁気共鳴撮像中、傾斜磁場コイルはローレンツ力のために振動する。この振動は、MRI装置の表面全体に伝わり、RFスクリーン及びRFコイルを介してボアカバーへと伝播する。表面速度に応じて、この機械的な振動は、患者を不安にさせるノイズを発生させ得る音響振動へと変換される。RFスクリーン及びRFコイルは、堅く機械的に結合されているため、音響的に振動するときであっても物理的な相互関係を維持する。従って、音響振動はRFコイルのRF特性を変化させることはない。
傾斜磁場コイルをRFコイル/RFスクリーン構造及び/又はボアカバーから機械的に減結合(デカップリング)させることが望ましい。1つのデカップリング法は、例えば7.5mm又は1cmといった空隙を用いて、RFコイル/RFスクリーン構造を傾斜磁場コイルに取り付けることである。他の1つのデカップリング法は、RFコイル/RFスクリーン構造とボアカバーとの間に、例えば5mmといった空隙を画成することである。残念ながら、何れの方法も、ボアの直径を小さくしてしまうか、傾斜磁場コイル及び磁石の直径を大きくしてしまうかの何れかとなる。一般に、小さい患者開口は大柄の患者が快適にフィットしないという問題を有するため、より大きい患者開口を有することが望ましい一方で、例えば傾斜増幅部のコストといったコストの観点から、傾斜磁場コイルの内径を小さく保つことが望まれる。故に、音響絶縁及び振動絶縁のための空間を最小化するとともに、RFコイル/RFスクリーン構造のための空間を最小化することが望まれる。
本開示は、上述の問題及びその他の問題を解決する、新たな改善された方法及び装置を提供することを目的とする。
一態様に従って、磁気共鳴撮像装置が開示される。検査のため、撮像対象が撮像領域内に配置される。撮像領域の周りにカバーが配置されている。傾斜磁場コイルが、検査領域内の主磁場に、選択された傾斜磁場を与える。無線周波数(RF)コイルが、検査領域内に無線周波数励起パルスを生成する。このRFコイルは、検査領域から遠位側で前記カバー上に配置された複数のコイル素子を含む。コイル素子群に付随する無線周波数(RF)スクリーンがコイル素子群を遮蔽する。このRFスクリーンは、コイル素子群が当該RFスクリーンから機械的に減結合され且つ当該RFスクリーン及び傾斜磁場コイルから音響的に実質的に絶縁されるように、傾斜磁場コイル付近に配置されている。
他の一態様に従って、磁気共鳴方法が開示される。互いに隣接する個々のコイルセグメント群を、検査領域の遠位側且つ傾斜磁場コイルの近位側でボアカバー上に機械的に結合させる。コイルセグメント群を無線周波数(RF)スクリーンで遮蔽する。RFスクリーンを、コイルセグメント群から機械的に減結合させ、且つ傾斜磁場コイルに機械的に結合させる。ボアカバー及び結合されたコイルセグメント群でスキャナボアを覆う。
他の一態様に従って、磁気共鳴装置が開示される。主磁石が検査領域全体に主磁場を生成する。傾斜磁場コイルが、検査領域内の主磁場に、選択された傾斜磁場を与える。RFコイルに付随する無線周波数(RF)スクリーンがRFコイルを遮蔽する。このRFスクリーンは、RFコイルが当該RFスクリーンから機械的に減結合され且つ当該RFスクリーン及び傾斜磁場コイルから音響的に実質的に絶縁されるように、傾斜磁場コイル付近に配置されている。補償プロセッサが、少なくとも、(a)傾斜磁場コイルの振動に起因するRFスクリーンとRFコイルとの間の機械的な干渉、又は(b)RFコイルとの患者の相互作用うちの少なくとも1つにより誘起されるRF磁場の変化を補償する。
1つの効果は、ボアの直径が小さくされたりスキャナの直径が増大されたりすることなく、RFコイルが傾斜磁場コイルから音響的に絶縁されることである。
以下の詳細な説明を読み、理解することにより、本発明の更なる効果が当業者に認識される。
本発明は、様々な構成要素及びそれらの配置、並びに様々な段階及びそれらの編成の形態を取り得る。図面は、好適実施形態を例示するためだけのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
図1及び2を参照するに、磁気共鳴撮像スキャナ8は、スキャナボア14内に検査領域12を画成する筐体10を含んでいる。検査領域12内には、診断検査のために患者又はその他の撮像対象16が配置されている。筐体10内に配置されたスキャナハードウェアから患者16を保護するため、また、見た目の美しさを向上させるため、ボア14の周りに1つ又は複数のカバー18が配置されている。
筐体10内に配置された主磁石20は、検査領域12内に主磁場B0を生成する。主磁石20は、典型的に、冷凍シュラウド24によって囲まれた超伝導磁石であるが、抵抗性あるいは永続性の主磁石が使用されることも可能である。選択された傾斜磁場を検査領域12内の主磁場に重ね合わせるため、筐体10内に、冷凍シュラウド又はその他の構造によって支持された1つ又は複数の傾斜磁場コイル30が配置されている。検査領域12の周りに、無線周波数(RF)コイル、又はコイルシステム若しくは構成36が配置されている。コイルシステム36は、複数の、無線周波数コイル素子、セグメント、コイル、共振器、又はラング(rung)38を含んでいる。これらの各々は異なる大きさ及び位置を有していてもよい。コイルシステム36は、例えば円筒形であるが、当然ながら、楕円形断面、半円形断面、半楕円形断面などのその他の幾何学形状を有していてもよい。コイルシステム36は、TEMコイル、複合型TEM−バードケイジコイル、又はバードケイジ共振器、又は、軸方向に延在する複数の素子若しくはループ共振器構成を含むその他のコイル等とし得る。例示した実施形態においては、コイルシステム36は複数のラング38を含んでおり、複数のラング38は、検査領域12の外側且つ傾斜磁場コイル30の近傍で、ボアカバー18の内面上で支持され、且つ軸方向に配置されている。ラング38を遮蔽する無線周波数(RF)スクリーンすなわち遮蔽体40は、ラング38との間に空隙d1を画成するように、傾斜磁場コイル30の内表面42又はその付近に配置されており、ラング38から機械的に減結合されている。空隙d1(例えば、1−2cm)は、ラング38を傾斜磁場コイル30から機械的に減結合させ、故に、傾斜磁場コイル30の振動がラング38ひいてはボアカバー18に伝わることを抑制する。詳細に後述するように、補償用のプロセッサ、アルゴリズム、装置又は手段46が、各傾斜波形に対するラング38の応答を事前に測定し、フィードフォワード信号経路内で傾斜磁場コイル30及びRFスクリーン40の干渉を補償するために使用される補正パラメータを決定する。補償プロセッサ46はまた、患者の位置がラング38内の信号を所望の信号とは異なるものにしているかを決定し、フィードバックループを用いてその差を補償する。
引き続き図1を参照するに、選択された傾斜磁場を検査領域12内の主磁場B0に重ね合わせるため、磁気共鳴撮像コントローラ50は、傾斜磁場コイル30に結合された傾斜磁場コントローラ52を操作する。磁気共鳴撮像コントローラ50はまた、個々の無線周波数コイルセグメントに各々が結合された無線周波数(RF)送信器54を操作して、撮像のため、検査領域12内に、ほぼ磁気共鳴周波数にある選択された無線周波数励起パルスを注入する。1つ又は複数の無線周波数送信器54は個別に制御され、相異なる位相及び振幅を有することができる。無線周波数励起パルスにより、撮像対象16内に、選択された傾斜磁場によって空間的にエンコードされた磁気共鳴信号が励起される。さらに、撮像コントローラ50は、各々がコイルシステム36の対応する個々のコイルセグメント38に接続され且つ個別に制御される1つ又は複数の無線周波数受信器56を制御し、生成され且つ空間的にエンコードされた磁気共鳴信号を復調する。受信された空間的にエンコードされた磁気共鳴データは、磁気共鳴(MR)データメモリに格納される。
格納された磁気共鳴データは、再構成プロセッサ62によって、検査領域12内に位置する撮像対象16又はその選択部分の再構成画像へと再構成される。再構成プロセッサ62は、データ収集にて使用された空間エンコーディングに適合するフーリエ変換法、SENSE法、SMASH法、又はその他の好適な再構成法を用いる。再構成画像は、画像メモリ64に格納され、ユーザインタフェース66上に表示され、ローカルエリアネットワーク又はインターネット上で伝送され、プリンタによって印刷され、あるいは、その他の方法で利用されることができる。例示した実施形態においては、ユーザインタフェース66はまた、放射線医又はその他のユーザが撮像コントローラ50と相互作用して、撮像シーケンスの選択、変更又は実行を行うことを可能にする。他の実施形態においては、スキャナ8を操作するためと、再構成画像の表示又はその他の操作を行うためとに、別々のユーザインタフェースが設けられる。
説明した磁気共鳴撮像スキャナ8は一例である。一般に、実質的に如何なる磁気共鳴撮像スキャナも、開示の無線周波数コイルを組み込むことが可能である。例えば、スキャナはオープン磁石型スキャナ、バーティカルボア型スキャナ、低磁界型スキャナ、又は高磁界型スキャナ等であってもよい。図1の実施形態においては、コイルシステム36は、磁気共鳴シーケンスの送信段階及び受信段階の双方で使用される。しかしながら、他の実施形態においては、別々の送信コイル及び受信コイルが設けられてもよく、これらの一方又は双方が、ここで開示される無線周波数コイル設計及び設計手法の1つ以上を組み入れてもいてもよい。
引き続き図1を参照しながら再び図2を参照するに、軸方向すなわちz方向から見たときの典型的なコイルの3つの共振器又はラング381、382、383が例示されている。各共振器381、382、383は、音響絶縁を維持しながら、RFスクリーン40に例えば集中キャパシタによって容量結合されている。この場合も、RF共振器はボアカバー18に取り付けられ、RFスクリーンは傾斜磁場コイルアセンブリ30に取り付けられている。波形生成用のプロセッサ、装置又は手段82は各RF送信器54に所定値の信号を生成され、その信号が各共振器381、382、383に与えられる。ボアカバー18は患者16によって曲げられることが可能であるため、患者は1つの位置又は別の1つの位置で個々のラングをRFスクリーン40に近付く方に押すことができる。このスクリーン及びラングは相互作用するため、RFスクリーンとラングの平らな部分との間隔が変化するとき、ラング381、382、383内の信号は、送信に所望あるいは要求される信号84とは異なるものとなり得る。各ラングの実際の所望信号は、患者の挿入、すなわち、ラングと対象との間のカップリングによっても影響を受ける。信号決定用の装置、プロセッサ又は手段90は、共振器の各々を流れる電流の実際の量及び/又は位相を、対応するピックアップコイル921、922、923を用いて決定する。一実施形態において、ピックアップコイルの数はラングの数に等しく、例えば、32個のラングを含むコイルの場合、各々が個々のラングに関連付けられた32個のピックアップコイルが存在する。他の一実施形態においては、ピックアップコイルの数はラングの数に等しくなく、例えば、32個のラングに対し8個のピックアップコイルが存在する。調整後信号決定装置94は、各ラングへの要求RF送信信号入力を、各ラングにて検知された実際の信号と比較し、共振器381、382、383ごとに、各共振器が実際に所望電流を担持するようにする調整後の入力信号Uadj(振幅及び位相)を決定する。波形生成装置82は、RF送信器54に、共振器381、382、383に与えられる調整後の信号を生成させる。その結果、共振器381、382、383の信号は所望信号84と実質的に等しくなる。当然ながら、この信号は、例えば再構成段階においてなど、受信されたときに補正されることができる。
一実施形態において、各傾斜波形に対するRFスクリーン40及びラング381、382、383の応答を補償する補正パラメータは、振動補償決定用のプロセッサ、アルゴリズム、装置又は手段102によって前もって決定され、補正表(テーブル)104に格納される。所与の傾斜パルスが適用される都度、傾斜磁場コイルアセンブリ及びRFスクリーンには同一の音響振動が発生し、RFスクリーンとRFコイルとの関係に同一の対応する変化を生じさせるとともに、各ラングのRF特性に同一の変化を生じさせる。この変化は、校正において、実験的に計算あるいは測定されることが可能である。波形生成装置82は、信号の生成中に、補正パラメータをフィードバック補償として適用する。一実施形態において、補正テーブル104からの補正パラメータは、例えば再構成段階においてなど、信号が受信された後に適用される。
このように、ラング38をRFスクリーン40から機械的に(電気的にではなく)減結合させ、RFスクリーン40を傾斜磁場コイル30の位置に配置することにより、スキャナボア14の直径は数cm、例えば1−2cm、増大される。ラング38とRFスクリーン40との間の距離d1は、傾斜磁場コイル30の振動を絶縁するために使用される。さらに、事前に測定した傾斜磁場コイルとRFスクリーンとの機械的相互作用を補償するため、1つの補償技術が使用される。患者の位置、動き、又はボアカバーの乱れにより信号歪みが発生する場合、信号を補償するために別の1つの補償技術が使用される。
他の一実施形態においては、上述の実施形態と同様に、RFスクリーン40は傾斜磁場コイル30の位置に配置され、ラング38はボアカバー18上に配置される。しかしながら、ボア14の直径は変更されず、傾斜磁場コイル30の内径が1−2cm小さくされる。故に、傾斜増幅部及び超伝導ワイヤのコスト削減によって、システムの総コストが削減される。一実施形態においては、これに対応して、磁石20の内径も1−2cm小さくされる。
好適な実施形態を参照しながら本発明を説明してきた。以上の詳細な説明を読み、理解した者は改良及び改変に想到し得る。本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等範囲に入る限りにおいて、そのような全ての改良及び改変を含むとして解釈されるものである。
Claims (20)
- 検査のために撮像対象が配置される撮像領域;
前記撮像領域の周りのカバー;
前記検査領域内の主磁場に、選択された傾斜磁場を与える傾斜磁場コイル;
前記検査領域内にRF励起パルスを生成するRFコイルであり、前記検査領域から遠位側で前記カバー上に配置された複数のコイル素子を含むRFコイル;及び
前記複数のコイル素子に付随し、前記複数のコイル素子を遮蔽するRFスクリーンであり、前記複数のコイル素子が当該RFスクリーンから機械的に減結合され且つ当該RFスクリーン及び前記傾斜磁場コイルから音響的に実質的に絶縁されるように、前記傾斜磁場コイル付近に配置されたRFスクリーン;
を有する磁気共鳴撮像装置。 - (a)前記傾斜磁場コイル及び/又は前記RFコイルとの前記撮像対象の干渉、及び(b)前記RFスクリーンと前記傾斜磁場コイルとの間での振動の干渉のうちの少なくとも1つによる前記複数のコイル素子の各々内の信号の歪み、を補償するための補償信号を決定する補償プロセッサ;及び
決定された前記補償信号に従ってRFパルスを作り出し、補正されたRFパルスを対応するコイル素子に送信する送信システム;
を更に含む請求項1に記載の装置。 - 前記RFコイルと前記RFスクリーンとの間の物理的関係の変化による前記RFコイル内のRF信号の補償を決定する補償プロセッサ;
を更に含む請求項1に記載の装置。 - 前記複数のコイル素子の各々に対する補償されたRFパルスを作り出し、それにより、選択された特性を有するRF磁場を生成するよう、前記決定された補償に従ってRF送信システムを制御する波形生成装置;
を更に含む請求項3に記載の装置。 - 前記複数のコイル素子内に誘起されたRF信号を測定する複数のピックアップコイルを更に含み、
前記補償プロセッサは、前記測定されたRF信号と要求RF信号との間の誤差に従って前記補償を決定する、
請求項3に記載の装置。 - 前記複数のコイル素子に接続された複数の送信器を更に含み、
前記補償プロセッサは:
前記測定されたRF信号と前記要求RF信号とを比較し、前記複数の送信器の各々に対する調整後の信号を決定する調整後信号決定装置
を含む、
請求項5に記載の装置。 - 前記複数のコイル素子に接続された複数の受信器を更に含み、
前記補償プロセッサは:
前記測定されたRF信号と前記要求RF信号とを比較し、前記複数の受信器の各々に対する調整後の信号を決定する調整後信号決定装置
を含む、
請求項5に記載の装置。 - 選択された傾斜磁場を前記主磁場に重ね合わせる前記傾斜磁場コイルに結合された傾斜磁場コイルコントローラ;
を更に含む請求項3に記載の装置。 - 前記傾斜磁場コイルの作動中の前記RFスクリーンと前記RFコイルとの間の機械的な干渉を補償するための補正パラメータ、を取り出すための補正テープル;
を更に含む請求項8に記載の装置。 - 前記補正パラメータに従ったRFパルスを作り出し、補正されたRFパルスを前記複数のコイル素子の各々に送信するように送信システムを制御する波形生成装置;
を更に含む請求項9に記載の装置。 - 互いに隣接する個々のコイルセグメント群を、検査領域の遠位側且つ傾斜磁場コイルの近位側でボアカバー上に機械的に結合させる段階;
前記コイルセグメント群から機械的に減結合され且つ前記傾斜磁場コイルに機械的に結合されたRFスクリーンで、前記コイルセグメント群を遮蔽する段階;及び
前記ボアカバー及び結合された前記コイルセグメント群でスキャナボアを覆う段階;
を有する磁気共鳴方法。 - 前記ボアカバーによって定められた前記検査領域内に、空間的且つ時間的に実質的に一定の磁場を生成する段階;
前記傾斜磁場コイルを用いて、前記検査領域内の前記主磁場に選択された傾斜磁場を与える段階;及び
前記コイルセグメント群にRFパルスを与え且つ前記コイルセグメント群を用いて共鳴信号を受信することを含む磁気共鳴シーケンスを実行する段階;
を更に含む請求項11に記載の方法。 - 前記RFコイルセグメント群のうちの少なくとも1つと前記RFスクリーンとの間の相対的な変位によって生じる前記RFコイルセグメント群と前記RFスクリーンとの間のRF結合の変化を補償するよう、各コイルセグメントのRF信号を補償する段階;
を更に含む請求項11に記載の方法。 - RFパルスを作り出す段階;
作り出されたRFパルスを前記コイルセグメント群に与える段階;
前記RFコイルセグメント群によって送信されたRFパルスを検知する段階;及び
検知されたRFパルスと要求RFパルスとの間の差に従って、フィードバック補償ループを用いて、作り出されるRFパルスを変更する段階;
を更に含む請求項11に記載の方法。 - RFパルスを作り出す段階;
作り出されたRFパルスを前記コイルセグメント群に与える段階;
前記RFコイルセグメント群によって送信されたRFパルスを検知する段階;
検知されたRFパルスと要求RFパルスとの間の差を決定する段階;
磁気共鳴信号を受信する段階;及び
前記決定された差に従って、受信された磁気共鳴信号を変更する段階;
を更に含む請求項11に記載の方法。 - 前記傾斜磁場コイルの作動中の前記RFスクリーンと前記コイルセグメント群との間の機械的な関係の活性化による各コイルセグメント内のRF信号の補償補正を決定する段階;
を更に含む請求項11に記載の方法。 - 前記補償補正を決定する段階は:
前記傾斜磁場コイルを用いて、選択された傾斜磁場波形を主磁場に重ね合わせる段階;
前記傾斜磁場の印加中に各コイルセグメント内の変化を測定する段階;
測定された変化を補償する補正パラメータを決定する段階;及び
前記補正パラメータを補正テーブルに格納する段階;
を含む、請求項16に記載の方法。 - 前記補正パラメータに従ってRFパルスを作り出し、補正されたRFパルスを前記コイルセグメント群の各々に与える段階;及び
磁気共鳴信号を受信し、受信された磁気共鳴信号に前記補正パラメータを適用する段階;
のうちの一方を更に含む請求項17に記載の方法。 - 請求項11に記載の段階群によって構築される磁気共鳴スキャナ。
- 検査領域全体に主磁場を生成する主磁石;
前記検査領域内の前記主磁場に、選択された傾斜磁場を与える傾斜磁場コイル;
RFコイル;
前記RFコイルに付随し、前記RFコイルを遮蔽するRFスクリーンであり、前記RFコイルが当該RFスクリーンから機械的に減結合され且つ当該RFスクリーン及び前記傾斜磁場コイルから音響的に実質的に絶縁されるように、前記傾斜磁場コイル付近に配置されたRFスクリーン;及び
(a)前記傾斜磁場コイルの振動に起因する前記RFスクリーンと前記RFコイルとの間の機械的な干渉、又は(b)前記RFコイルとの患者の相互作用うちの少なくとも1つにより誘起されるRF磁場の変化を補償する補償プロセッサ;
を有する磁気共鳴装置。
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