JP2009540948A

JP2009540948A - 複数対象の同時ｍｒｉ画像法

Info

Publication number: JP2009540948A
Application number: JP2009516662A
Authority: JP
Inventors: ダッネルズ，ウェイン，アール．; ディミトロフ，イワン; ロイスラー，クリストフ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2009-11-26
Also published as: WO2007149823A1; US20090128152A1; CN101473240A; EP2035851A1

Abstract

磁気共鳴スキャナは、少なくとも走査領域（１４）内で静電場を生成する主磁石（２０）と、少なくとも走査領域内で静磁場上に選択的な磁場勾配を加える勾配システム（２６，２８）とを含む。走査領域内に複数の小さな対象（８０）を支持するための構造（８０）が提供される。構造は、複数の対象支持体（８２，８２’）を含み、各対象支持体は、小さな対象を支持するよう構成され、複数の対象支持体に対応する複数のソレノイドコイル（４４，４４’，４４”）を含む。各ソレノイドコイルは、対応する対象支持体によって支持される小さな対象と動作的に結合するよう対応する対象支持体と共に配置される。

Description

本発明は磁気共鳴技術に関する。本発明は、医療研究開発の脈絡におけるマウス、ラット、モルモット、ウサギ等のような小動物の磁気共鳴画像法又は分光法に具体的な用途を見い出す。しかしながら、以下は、他の脈絡における小動物の磁気共鳴画像法又は分光法、並びに、解剖学的構成要素（例えば、手、足等）のような他の対象(subject)、或いは、典型的な被験者(human subject)に対して小さいものの画像化にも用途を見い出す。

商業的な磁気共鳴スキャナは、典型的には、画像化する被験者に向かって方向付けられ、従って、人間サイズのボア直径又は被験者を収容する大きさとされた他の画像化領域寸法を有する。商業的な核磁気共鳴システムは、化学又は生化学用途のためにも利用可能である。これらのシステムは、典型的には、試験管、プローブ頭部、又は、他のサンプル容器のような所定のサイズ及び形状の小さなサンプルを収容する。そのようなシステムは、単一セル又は単一セルの配列のマイクロ画像化を行うよう構成される。例えば、Ｐｕｒｅａｅｔａｌ．，ＳｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓＮＭＲＭｉｃｒｏｉｍａｇｉｎｇｏｆＭｕｌｔｉｐｌｅＳｉｎｇｌｅ−ＣｅｌｌＳａｍｐｌｅｓ，ＣｏｎｃｅｐｔｓｉｎＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＰａｒｔＢ（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ），ｖｏｌ．２２Ｂ（１），ｐｐ．７−１４（２００４）は、１７．６テスラ、８９ミリメートル垂直ボア核磁気共鳴システムを開示している。プローブ頭部は、４つのソレノイドコイルを含み、各ソレノイドコイルは、２ミリメートルの外径を有し、カエル卵細胞を画像化するよう構成される。４つのソレノイドコイルは、垂直的な積重ねに配置され、ソレノイドコイル及びそれらの関連コイル電子機器用の基板として二重とされる介在水平銅回路板によって互いに良好に遮蔽される。

実験室試験対象のような小動物に対して磁気共鳴画像法若しくは分光法又はその双方を行うことの関心もある。用途は、表現型、医薬品、試験、病原体研究、分子画像化等を含む。しかしながら、既存の磁気共鳴スキャナ及び核磁気共鳴システムは、典型的には、小動物を画像化する大きさとされていない。その上、特別に小動物を画像化するような大きさとされる磁気共鳴スキャナのための動物の処理量は限定的であり、それは試験対象としてかなりの量の小動物を包含する臨床研究にとって問題である。

Ｂｏｃｋｅｔａｌ．，米国特許第６，５４９，７９９号は、７テスラ、２９センチメートルＶａｒｉａｎＵｎｉｔｙ（ＴＭ）核磁気共鳴システム内に小動物を収容するための約２ダースの六角形マウスサイズセルの蜂巣状構成を開示している。各セルは、無線周波数送信操作及び受信操作の双方で使用される別個に遮蔽された１６輪バードケージコイルを含む。近接して離間されるバードケージコイル間のクロストーク（漏話）は、重大な問題として識別され、各バードケージコイルの周りに別個の遮蔽体を提供することによって、並びに、不使用時にコイルを離調するよう各コイルのために活性離調ループを提供することによって対処される。加えて、Ｂｏｃｋシステムは、別個のバードケージコイルを使用して対象のＫサブセットのそれぞれにおいて共鳴を順次的に励起する。それにも拘わらず、５センチメートルで９．８％のコイル間相互作用が観察された。画像再構築の間のクロストークをさらに補償するために、ＳＥＮＳＥからのアルゴリズムの使用が提案されている。

Ｂｏｃｋのアプローチは、特定の不利点を有する。個々のバードケージコイル、付随の遮蔽及び活性離調回路類は、実質的なコスト及びシステムの複雑性の増大を導入するのに対し、問題のクロストークは、それにも拘わらず、測定される。各個々のバードケージコイルの強力な独立的な遮蔽も、全ての対象において磁気共鳴を同時に励起するよう共通の伝達コイルを利用することを困難或いは不可能にしている。よって、Ｂｏｃｋのアプローチは、商業的な人間サイズ磁気共鳴スキャナ内に時折含められるような「全身」伝達コイルと動作不能であり得る。その上、Ｋサブセットを順次的に励起するＢｏｃｋのアプローチは、特に一時的インターリービングで通常動作されないＴ１重み付けを用いる短反復時間（ＲＴ）三次元走査のような取得のために、走査時間の増大という重大な不利点がある。

以下は、上述の問題及びその他を克服する改良を開示する。

１つの特徴によれば、磁気共鳴画像法又は分光法の間に複数の小さい対象を支持するための構造が開示される。複数の対象支持体が、小さい対象を支持するようそれぞれ構成される。複数のソレノイドコイルが、複数の対象支持体に対応する。各ソレノイドコイルは、対応する対象支持体によって支持される小さい対象と動作的に結合するよう対応する対象支持体と配置される。

他の特徴によれば、磁気共鳴スキャナが開示される。主磁石が、少なくとも走査領域内に静磁場を生成する。勾配システムが、少なくとも走査領域内で静磁場に対して選択的な磁場勾配を選択的に加える。前段落中に記載されるような構造が、静磁場に対して概ね横方向に配置されるソレノイドコイルのコイル軸を備えて、走査領域内で複数の小さい対象を支持するために提供される。

他の特徴によれば、磁気共鳴画像化方法が開示される。複数の小動物が、小さい対象を支持するようそれぞれ構成される複数の対象支持体と、複数の対象支持体に対応する複数のソレノイドコイルとを含む構造の対象支持体内に装填され、各ソレノイドコイルは、対応する対象支持体によって支持される小さい対称と動作的に結合する対応する対象支持体と共に配置される。構造は、磁気共鳴画像化装置の画像化領域内に移動される。全ての装填される小動物は、磁気共鳴画像化装置を使用して同時に画像化される。

他の特徴によれば、複数の小さい対象を画像化するための画像化システムが開示される。人間サイズの磁気共鳴スキャナが、少なくとも人間の胴を受容する大きさとされる人間サイズの画像化容積を有する。複数のソレノイドコイルが、人間サイズの画像化容積内に配置される。各ソレノイドコイルは、小さい対象と動作的に結合するよう配置される。

他の特徴によれば、画像化方法が開示される。磁気共鳴は、単一の送信無線周波数コイルを使用して複数の小さい対象内に同時に励起される。各小さい対象内の励起磁気共鳴は、小さい対象と動作的に結合されるソレノイドコイルを使用して検出される。各ソレノイドコイルによって検出される磁気共鳴は、動作的に結合される小さい対象の再構築画像を生成するよう再構築される。

１つの利点は、人間サイズの磁気共鳴スキャナを使用して複数の小さい対象を画像化することを容易化することに存し、選択的に、スキャナ内への小さい対象の自動化された装填及び取出しのような機能を含む。

他の利点は、複数の小さい対象内に磁気共鳴を励起するために、「全身」又は他の人間サイズ無線周波数送信コイルを使用して複数の小さい対象に対する磁気共鳴画像法及び分光法の遂行を容易化することに存する。

他の利点は、磁気共鳴走査の間に複数の小さい対象を支持するための構造を提供することに存し、構造は、費用及びシステムの複雑性を減少する対象と結合される個々のソレノイドコイルを含む。

他の利点は、スキャナ内の異なる数及び／又は構成の小さい対象を支持するためのモジュール構造を提供することに存する。

他の利点は、対象と結合するために非遮蔽ソレノイドコイルを使用して複数の小さい対象の磁気共鳴走査を容易化することに存する。

本発明の一層さらなる利点は、以下の詳細な記載を読み且つ理解した後、当業者に理解されよう。

本発明は、様々な構成素子及び構成要素の配置並びに様々なステップ及びステップの配置の形態を取り得る。図面は好適実施態様を例証する目的のためだけであり、本発明を制限するよう解釈されてはならない。

図１を参照すると、人間サイズの磁気共鳴スキャナ１０は、人間の胴、全身、又は、その他のような被験者を受容する大きさとされる走査領域１４を定めるスキャナハウジング１２を含む。ボア型スキャナを参照して記載されるが、スキャナは、開磁スキャナ又は他の種類の磁気共鳴スキャナでもあり得る。その上、一部の実施態様において、スキャナは、被験者を走査するのに十分であるよりも実質的に大きい走査領域を有する、或いは、被験者を走査するのに十分であるよりも小さい走査領域を有するように、人間サイズ以外であってもよい。例証されるボア型スキャナでは、保護絶縁ボアライナ１６が、走査領域１４を取り囲むボアの内側を覆っている。

少なくとも走査領域１４内に静（Ｂ_０）磁場を生成するために、スキャナハウジング１２内に配置される主磁石２０が、主磁石コントローラ２２によって制御される。典型的には、主磁石２０は、クライオ遮壁２４によって取り囲まれた持続性超電導磁石である。典型的な人間サイズのスキャナにおいて、主磁石２０は、約０．２３テスラと７テスラとの間の主磁場を生成するが、０．２３テスラ未満又は７テスラよりも高い強度の静（Ｂ_０）磁場も想定される。例えば、走査領域１４の周りに配置され且つ勾配コントローラ２８によって動作される磁場勾配コイル２６を含む、勾配システムが、少なくとも走査領域１４内の主（Ｂ_０）磁場に対して選択的な磁場勾配を選択的に重畳する。典型的には、磁場勾配コイル２６は、直交するｘ、ｙ、及び、ｚ勾配のような、少なくとも３つの直交する磁場勾配を生成するよう構成される巻線を含む。

送信又は送信／受信無線周波数コイル３０が、走査領域１４の周りに選択的に取り付けられる。人間サイズのスキャナのために、送信又は送信／受信コイル３０は、典型的には、胴、頭、腕、足、又は、そのような大きな解剖学的部分の組み合わせのような、被験者の大きな部分内に磁気を励起するよう設計される「全身」コイルである。一部の実施態様において、送信又は送信／受信無線周波数コイル３０は、直交バードケージコイル、又は、横方向電磁（ＴＥＭ）コイルであるが、他の種類の送信又は送信／受信コイルも想定される。走査領域１４内に配置される対象内に磁気共鳴を励起するよう送信又は送信／受信無線周波数コイル３０を励磁するために、無線周波数送信機３２が、送信又は送信／受信無線周波数コイル３０と結合される。

支持構造４０が、小動物のような複数の小さな対象を収容するよう構成される複数のソレノイドコイル４４を含むフレーム４２を含む。例えば、小さい対象は、マウス、ラット、モルモット、ウサギ、又は、医薬試験、病原体研究、又は、その他のような臨床研究において一般的に使用される他の種類の小動物であり得る。ソレノイドコイル４４は、磁気共鳴受容コイルとして作用する。各ソレノイドコイル４４は、共通のコイル軸の周りに形成される１つ又はそれよりも多くの（典型的には１と６とも含めて１回転と６回転との間の）伝導性巻きを含む。コイル軸の方向は、ここでは、ｄ_ｃｏｉｌとして示される。ソレノイドコイル４４は、コイル軸に沿って磁場と結合する（即ち、送信又は磁気共鳴励起動作の場合には、コイル軸に沿って磁場を生成し、磁気共鳴受信動作の場合には、コイル軸に沿って磁場を検出する）。磁気共振信号を検出するために、コイル軸ｄ_ｃｏｉｌの方向は、静（Ｂ_０）磁場と非平行であるべきである。コイル軸ｄ_ｃｏｉｌを静（Ｂ_０）磁場に対して横方向に配置することは、生成される磁気共鳴に最大感度をもたらす。

加えて、ソレノイドコイル４４は、送信コイルとしても作用する。そのような実施態様において、別個の送信又は送信／受信無線周波数コイル３０は、選択的に省略され、無線周波数送信機３２は、適切なスイッチ、電力スプリッタ、移相器、及び／又は、他の無線周波数回路構成（図示せず）を介して、複数のソレノイドコイル４４と切り替え可能に結合される。

人間サイズの或いは他の大きな磁気共鳴スキャナ１０は、有利に、マウス、ラット、モルモット、ウサギ、又は、その他のような、複数の小動物を同時に走査し得る。一部の実施態様において、スキャナ１０は、Ａｃｈｉｅｖａ（ＴＭ）、Ｐａｎｏｒａｍａ（ＴＭ）、又は、Ｉｎｔｅｒａ（ＴＭ）磁気共鳴スキャナ（ＫｏｎｉｋｌｉｊｋｅＰｈｉｌｉｐｓＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＮ．Ｖ．，Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，ｔｈｅＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓから入手可能なスキャナ）のような、商業的に入手可能な人間サイズの磁気共鳴スキャナである。そのような商業的なスキャナは、医療診断等のために正確な画像化を提供し、大きな（人間サイズの）走査領域１４の全体に亘って、空間的に均一な静（Ｂ_０）場、（選択的に全身送信又は送信／受信無線周波数コイル３０を備える）空間的に均一な送信（Ｂ_１）場、及び、空間的に均一な磁場勾配をもたらし、さらに、典型的には、関連するコントロール、画像再構築ソフトウェア、及び、その他を含む。

多チャンネル無線周波数受信器５０（又は、均等物、単一チャンネル無線周波数受信器の配列）は、複数のソレノイドコイル４４から磁気共鳴を取得し、データは適切なデータバッファ又はメモリ５２内に記憶される。例えば、第一ソレノイドコイルによって取得される磁気共鳴は、メモリ５２内に「Ｓ_１データ」として記憶され、第二ソレノイドコイルによって取得される磁気共鳴は、メモリ内に「Ｓ_２データ」として記憶される等である。再構築プロセッサ５４は、そのコイルに対応する再構築画像を生成するために、各ソレノイドコイル４４によって取得される磁気共鳴データを再構築する。再構築画像は、例えば、第一ソレノイドコイルに対応する「Ｓ_１画像」、第二ソレノイドコイルに対応する「Ｓ_２画像」等として、画像バッファ又はメモリ５６内に直接的に記憶され得る。代替的に、再構築画像は、例えば、改良された再構築画像を生成するために多の再構築画像に基づいて各再構築画像を修正するＳＥＮＳＥ展開プロセッサ(SENSE unfolding processor)６０を使用して、さらに処理され得る。改良された或いはその他の方法で処理された再構築画像は、画像バッファ又はメモリ５６内に記憶される。

例えば、使用者が同時に画像化される対象の間の差を識別し得るよう並列比較として、再構築画像の選択的なもの或いは群を表示するために、ユーザーインターフェース６４が適切に使用される。ユーザーインターフェース６４は、使用者が再構築画像を修正し、描画し、送信し、記憶し、或いは、その他の方法で操作することを可能にする。図１に示される例示的な実施態様において、ユーザーインターフェース６４は、磁気共鳴スキャナ１０を動作するために、使用者がスキャナコントローラ６６と相互作用することも可能にする。他の実施態様では、使用者をスキャナコントローラ６６につなぎ合わせるために、別個の制御コンピュータ又は他の別個のユーザーインターフェースが提供され得る。

小動物又は他の小さな対象を載せ或いは降ろすために、支持構造４０が、例えば、適切なコンベヤ７０を使用して、走査領域１４に出し入れされる。スキャナ１０が商業的な人間サイズの磁気共鳴スキャナである一部の実施態様において、コンベア７０は、被験者を載せ或いは降ろすために、そのような商業的なスキャナに典型的に設けられる、カウチとして実施される。選択的に、カウチのパレット又はテーブルは、支持体４０を確実に取り付け或いは支持するよう修正される。例えば、砂、フォーム、又は、他の減衰材料が、勾配コイル２６によって引き起こされる機械的な振動を減衰するよう、コンベア７０上に、支持構造４０内又は上に、或いは、その他の場所に配置され得る。他の選択肢として、コンベヤ７０は、構造を一方に入れて移動し他方から出す連続的なベルトであり得る。一部の実施態様において、小動物又は他の小さな対象を支持構造４０に載せたり支持構造４０から降ろしたりすることは、部分的に或いは完全に自動化され得る。図１の例示的な実施態様は、１つのそのような構成を示しており、そこでは、対象を支持構造４０に出し入れするために、モータ７２が伝達装置を作動する。

引き続き図１を参照し、且つ、さらに図２を参照すると、支持構造４０がさらに記載されている。図１及び図２の構造において、支持構造４０は、８個のソレノイドコイル４４を含み、各ソレノイドコイルは、例証されるマウス８０のような単一の小動物を受容するような大きさとされている。小さな対象は、モータ７２及び伝達装置７４によってコイル軸方向ｄ_ｃｏｉｌに沿って駆動される伝導対象支持プラットフォーム８２を使用して、ソレノイドコイル４４内に装填される。図２において、対象８０は、ソレノイドコイル４４から別個に支持されている。選択的に、各対象は、図２に示される心電図（ＥＣＧ）リード線の例証される組のような、１つ又はそれよりも多くの監視プローブ又はセンサによって監視される。例えば、各マウス８０のために心拍周期の選択的な位相の画像を再構築するよう、磁気共鳴データの遡及的心臓ゲート開閉又は選別を遂行するために、ＥＣＧ信号が使用され得る。一部の他の想定されるプローブ又はセンサは、温度センサ、血圧センサ、呼吸周期モニタ、及び、その他を含む。ソレノイドコイル４４は、異なる共振周波数で磁気共鳴の受信を可能にする（よって、例えば、^１９Ｆ及び^１Ｈ共鳴の画像化のような多核画像化を可能にする）同調回路構成のような、他の機能を含み得る。対象支持体８２は、対象を制御された温度に維持する集積ヒータのような他の特徴も含み得る。

一部の実施態様では、スキャナ１０の実質的に連続的な使用を可能にするために、複数の支持構造４０が提供される。１つの支持構造内の対象がスキャナ１０によって画像化される間に、前に画像化された対象は、他の支持構造から取り除かれ、それらのケージに或いは新たに洗浄されたケージに戻されるのに対し、第三の群の対象は、それらのケージから取り除かれ、記載されたようなプローブ又はセンサを装着され、画像化の準備のために第三支持構造内に装填される。次に、第三支持構造は、現在の画像化が完了するや否や、スキャナ１０内に装填され得る。

図３を簡単に参照すると、代替的な支持構造４０’において、ソレノイドコイルを支持するために、同一のフレーム４２が使用される。しかしながら、代替的な支持構造４０’では、ソレノイドコイル４４’は、概ね円筒形の誘電体フォーマの形態を取る支持構造８２’と一体的であり、誘電体フォーマの周りには、ソレノイドコイル４４’の回転が巻かれている。例証される実施態様において、各ソレノイド４４’は、誘電体フォーマ対象支持体８２’の周りに巻かれた５個の伝導性回転を含む。対象８０は、例えば、誘電体フォーマ９２の内側内に摩擦的に保持されるマウスであり得る。選択的に、対象支持体８２’は、（マウス又は他の小動物のような）対象を対象支持体８２’内に固定するエンドキャップ（図示せず）を含み得る。例えば、もし対象が生きていて鎮静されていない、或いは、感染性である、或いは、その他であるならば、エンドキャップは有用である。

引き続き図２及び図３を参照すると、ソレノイドコイル４４、４４’は、選択的に、遮蔽されない。コイル間結合を減少するために、ソレノイドコイル４４、４４’は、最も近い接隣接コイル間隔を増大するよう、位相符号方向又は複数の位相符号方向に食い違いにされる。具体的には、図２及び図３の実施態様において、コイルは、コイル軸方向ｄ_ｃｏｉｌに対して双方とも横断する２つの位相符号方向に沿って食い違いにされている。磁気共鳴読出し又は周波数符号化方向は、コイル軸方向ｄ_ｃｏｉｌに沿っている。

複数コイル及び複数対象が一度に存在するとき、様々な形態の結合が、単一対象及び単一コイルの均等な走査に比べ、画像の劣化を招き得る。１つの対象中に由来する熱性質の電磁雑音は、他の対象に関連付けられるコイル内への電磁誘導によって直接的に検出され得る。対象からの或いは第一コイルからの熱雑音は、２つのコイル間の相互インダクタンスによって第二コイル内に結合され得る。第一対象内で生成される磁気共鳴信号は、第二コイル内で検出され得る等。小さい対象の高解像度画像化のために、小さな画素を用いた三次元取得は、大容量のデータの取得、故に、長い走査時間を包含する。複数サンプルで走査時間の実質的な増大を避けるために、取得の位相符号方向に沿う視野が単一対象と関連付けられる視野よりも大きくない走査を収集することが有利である。他方、読出し勾配方向に沿う視野の増大は、総走査時間の対応する増大と関連付けられない。何故ならば、同一の画像化期間に亘るより高いサンプリング速度は、典型的には、望ましくない効果を伴わずに適用され得るからである。しかしながら、もし位相符号方向における視野が、単一対象と関連付けられるサイズに維持されるならば、その視野の外側からの信号は視野内で偽(alias)になる。偽(aliased)信号は、構造を示し、熱雑音の増大よりも最終画像内で許容性がない。例えば、追加的なコイルが数パーセントの相関性のない熱雑音エネルギを導入する結合機構は、無視可能であると考えられ得るが、位相符号方向に沿って離間する追加的なコイルからの数パーセントのレベルにある磁気共鳴符号化信号の結合は、画像の解釈と実質的に干渉する画像アーチファクトを生成し得る。従って、画像化位相符号化方向に沿う結合信号の減少又は排除は、複数対象画像化システムにおいて有利である。

より一般的には、磁気共鳴データ取得のための信号対雑音比は、読出し又は周波数符号化方向に沿うコイルの間隔によって実質的に影響され得ない。他方、位相符号化方向に沿うコイル間隔が減少すると、信号結合は増大し、画像対アーチファクト比の形態の画像品質は劣化する。もしＳＥＮＳＥ符号化アルゴリズムが、位相符号化方向に沿ってＳＥＮＳＥ展開プロセッサ６０によって遂行されるならば、位相符号化方向におけるアンダーサンプリング(undersampling)は、コイル間結合の故に、或いは、位相符号化方向に沿う相互感度の故に、信号対雑音比をさらに悪化させる。このＳＥＮＳＥ特定信号対雑音比劣化は、文献中で「ｇ因子」と呼ばれる。従って、ソレノイドコイルは、位相符号化方向に沿うコイルの間隔が大きいように配列されなければならない。典型的には、ソレノイドコイル４０，４４と磁気共鳴信号との間に最大結合をもたらすために、コイル軸方向ｄ_ｃｏｉｌが静（Ｂ_０）電場に対して概ね横方向であることも望ましい。

図４及び図５を参照すると、１つの適切な配列において、ソレノイドコイル４４は、静（Ｂ_０）磁場と平行に且つコイル軸方向ｄ_ｃｏｉｌに対して横方向に配置される一次元配列１４０を定める。読出し又は周波数符号化方向は、コイル間隔が小さい一次元配列１４０に沿う。他方、位相符号化方向又は複数の位相符号化方向は、一次元配列１４０に対して実質的に横方向に配置される。従って、位相符号化方向に沿うコイル間の「間隔」は、効果的に無限である（即ち、ソレノイドコイルは、位相符号化方向又は複数の位相符号化方向に沿って最も近く隣接するコイルを有さない）。

図６及び図７を参照すると、他の適切の配列２４０において、ソレノイドコイル４４は、静（Ｂ_０）電場及びコイル軸ｄ_ｃｏｉｌの両方と平行な平面２４２内で食い違いにされる。読出し又は周波数符号化方向は、Ｂ_０方向に沿い、コイル軸方向ｄ_ｃｏｉｌに対して横方向である。適切な位相符号方向は、コイル軸方向ｄ_ｃｏｉｌ、及び／又は、Ｂ_０方向及びコイル軸方向ｄ_ｃｏｉｌの両者に対して横方向の方向を含む。これらの方向の両方には、隣接するコイルはなく、これらの適切な位相符号方向に沿うコイル間結合は小さい。

図４乃至図７に示される両方の例示的な配列１４０，２４０において、画像化は、非空間的な選択的磁気共鳴励起を使用し、２つの方向で位相符号化を利用する読出しシーケンスが続くことが想定される。代替的に、スライス選択的磁気共鳴励起が利用され得る。そこでは、スライス選択方向は、位相符号化及び周波数符号化方向に対して横方向である。他の実施態様において、ｋ空間の空間符号化のような、非デカルト空間符号化が利用され得る。もしＳＥＮＳＥが利用されるならば、配列は、アンダーサンプル(undersampled)方向又は複数のアンダーサンプル方向に沿うコイル間間隔が大きい或いは無限であるよう選択されなければならない（例えば、アンダーサンプル方向における一次元）。適切な配列は、同時に走査される小さな対象の数に依存することが理解されよう。

図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅ、及び、８Ｆを参照すると、例証されるサンプル支持構造４０はモジュールであり、凹部又は開口を有するフレーム４２を備え、モジュールユニットは、それぞれソレノイドコイル４４（又は、代替的に、ソレノイドコイル４４’の１つ）と、対象の選択的な配置を定めるようフレーム４２の選択的な凹部又は開口内に配置される対応するフレーム８２（又は、代替的に、対応するフレーム８２’）を含む。図８Ａは、図１及び図２にも示される食い違い配列を示している。図８Ｂは、図４及び図５に類似する一次元配列を示しているが、４つの対象のみを含む。図８Ｃは、表示される２つの適切な位相符号方向を備える、他の配列を示している。（図８Ａ乃至８Ｆのそれぞれのために、コイル軸方向ｄ_ｃｏｉｌは、適切な位相符号方向でもある。何故ならば、図８Ａ乃至８Ｆの配列は、コイル軸方向ｄ_ｃｏｉｌにおいて一次元であるからである）。図８Ｄは、４個の対象だけのためにより大きな空間を提供する他の配列を示している。図８Ｅは、モジュール支持構造４０が、所望であれば、単一の対象を収容し得ることを示している。図８Ｆは、充填された全部で１６個の利用可能な凹部又は開口を備える、モジュール支持構造４０を示している。フレーム４２は、ソレノイドコイル４４によって選択的に充填され得る４×４の矩形配列の凹部を含む。他の実施態様において、配列は、より大きく或いはより小さくあり得るし、異なる寸法（例えば、４×８配列）を有し得るし、非矩形（例えば、蜂巣状六角形配列）であり得るし、（例えば、図６及び図７に示されるような食違い配列２４０のような配列を収容するために）コイル軸方向ｄ_ｃｏｉｌに沿って２個又はそれよりも多くの層を含み得るし、その他であり得る。

図２乃至図７のような実施態様において、コイル間結合における実質的な減少は、ソレノイドコイル４４、４４’の賢明な配列によって達成される。一部の場合には、これらのコイル配列は、非遮蔽ソレノイドコイルのために１％未満の或いは約１％の位相符号方向において最も近い隣接するコイル間結合をもたらす。そのような低いコイル間結合を用いるならば、再構築画像を生成するために、典型的には、独立的に各ソレノイドコイルから磁気共鳴データを再構築することが十分である。一般的には、より多くの対象が同時に走査されればされるほど、最小のコイル間隔はより小さくなる。例えば、図８Ｆの実施態様では、コイル軸方向ｄ_ｃｏｉｌのみが、大きい（無限の）コイル間隔を有する。一部の場合には、ソレノイドコイルの間の最も近い隣接するコイル間信号結合は、約５％と約１０％との間であり、位相符号方向における適切な間隔を備える非遮蔽ソレノイドコイルを含む。この範囲のコイル結合のために、小さな対象の再構築画像を向上するために、強化（例えば、５％〜１０％）結合を有する位相符号方向に沿ってＳＥＮＳＥ展開プロセッサ６０によって、ＳＥＮＳＥが利用され得る。一般的には、読出し方向におけるコイル間信号結合のための信号対雑音比成分は無視可能であるので、読出し方向におけるコイル間隔は、対象の装填を増大するために、１つ又はそれよりも多くの位相符号方向におけるコイル間隔よりも小さくあり得る。

もし同時に画像化されるべき小さな対象の数が十分に大きいならば、非遮蔽ソレノイドコイルは、大きすぎるコイル間結合を受け得る。これらの場合には、ソレノイドコイルは遮蔽され得る。モジュール性を促進するために、異なる走査用途のために遮蔽体を付けたり消したりするよう、そのような遮蔽体は電子的に離調可能であり得る。遮蔽する個々のソレノイドコイルは、走査領域１４を取り囲んで選択的に取り付けられる送信又は送信／受信無線周波数コイル３０によってもたらされる磁気共鳴と干渉し得る。何故ならば、遮蔽体は、対象と送信コイル３０との間に配置されるからである。もし磁気共鳴励起のためにソレノイドコイルが使用されるならば、これは問題ではない。

図９を参照すると、他のアプローチにおいて、複数の一次元配列のソレノイドコイルのそれぞれが、遮蔽／送信コイル組立体３００によって取り囲まれている。このようにして、一次元配列は、位相符号方向に沿って互いから遮蔽され、各一次元配列をその遮蔽／送信コイル組立体３００によって別個に励起させることによって、遮蔽体は、磁気共鳴励起を不利に影響しない。有利に、図９の配列は、４個の送信チャンネルだけを用いて３２個のソレノイドコイルが同時に動作されることを可能にする。対照的に、もし各ソレノイドコイルがその関連する対象内で磁気共鳴を励起するために使用されるならば、３２個の送信チャンネルが必要とされる。（複数の送信チャンネルが、適切な電力スプリッタ等を使用して、単一の無線周波数送信機３２によって駆動され得るが、高出力無線周波数回路は、一般的に、チャンネルの数と共に増大することが理解されよう。）図９は、Ｂ_０方向及びコイル軸方向ｄ_ｃｏｉｌの両方に対して横方向の方向に沿う一次元配列の積重ねを示している。複数のモジュールが、並んで配置され得る。ソレノイドコイルは、隣接するモジュールのコイルから軸方向に偏心され得るし、或いは、無線周波数スクリーニングは、隣接するモジュールの間に配置され得る。

最適なソレノイドコイルは、コイル直径の約８０％である長さを有することが報告されている（Ｈａａｓｅｅｔａｌ．，ＮＭＲＰｒｏｂｅｈｅａｄｓｆｏｒＩｎＶｉｖｏＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＣｏｎｃｅｐｔｓｉｎＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅｖｏｌ．１２（６），ｐｐ．１２（６），ｐｐ．３６１−８８（２０００））。従って、比較的大きい長さ：幅比を備える対象が、最適なソレノイドコイルの長さの実質的に外側に延在し得る。ソレノイドコイルの長さの外側に延在する部分は、より精度の少ない走査を受け得る。

図１０を参照すると、比較的大きい長さ：幅比を有する対象に対処するための１つのアプローチにおいて、（ソレノイドコイル４４の１つ又はソレノイドコイル４４’の１つと適切に置換された）ソレノイドコイル４４”が、２つ又はそれよりも多くの軸方向に整列された成分ソレノイドコイル４４０，４４１，４４２に分割される。成分ソレノイドコイル４４０，４４１，４４２は、互いに近接しているので、成分ソレノイドコイル４４０，４４１，４４２間のコイル間結合は、減結合ネットワーク４５０を使用して制御され、減結合ネットワークは、例えば、小さい減結合一連変圧器、減結合分路コンデンサ、成分ソレノイドコイル４４０，４４１，４４２間に配置される減結合ループ、その他を含み得る。追加的に或いは代替的に、成分ソレノイドコイル４４０，４４１，４４２間のコイル間結合に起因するアーチファクトを数学的に減少するために、ＳＥＮＳＥ展開プロセッサ６０によって遂行されるＳＥＮＳＥが使用され得る。

本発明は、好適実施態様を参照して記載された。前記の詳細な記載を読み且つ理解した後、修正及び変更が他者に思い浮かび得る。本発明は、そのような修正及び変更が付属の請求項及びそれらの均等の範囲内に来る限り、それらの全てを含むよう解釈されるべきことが意図されている。

磁気共鳴スキャナと、関連する電子機器と、スキャナ内に複数の小さい対象を支持するための構造とを含む磁気共鳴システムを示す概略図である。スキャナ内に複数の小さな対象を支持するための図１の構造を示す概略図である。磁気共鳴スキャナ内に複数の小さな対象を支持するための他の構造を示す概略図である。複数の小さな対象から磁気共鳴データを取得するのに使用するための複数のソレノイドコイルのための適切な一次元配列を概略的に示す斜視図である。複数の小さな対象から磁気共鳴データを取得するのに使用するための複数のソレノイドコイルのための適切な一次元配列を概略的に示す上面図である。複数の小さな対象から磁気共鳴データを取得するのに使用するための複数のソレノイドコイルのための適切な食違い状の平面的な配列を概略的に示す斜視図である。複数の小さな対象から磁気共鳴データを取得するのに使用するための複数のソレノイドコイルのための適切な食違い状の平面的な配列を概略的に示す上面図である。図２の支持構造内の小さな対象の例示的な配列を概略的に示す斜視図である。図２の支持構造内の小さな対象の例示的な配列を概略的に示す斜視図である。図２の支持構造内の小さな対象の例示的な配列を概略的に示す斜視図である。図２の支持構造内の小さな対象の例示的な配列を概略的に示す斜視図である。図２の支持構造内の小さな対象の例示的な配列を概略的に示す斜視図である。図２の支持構造内の小さな対象の例示的な配列を概略的に示す斜視図である。コイルが各８個のソレノイドコイルの４つの別個に遮蔽され且つ励起される群に分離された３２個のソレノイドコイル構成を概略的に示す斜視図である。ソレノイドコイルが３つの軸方向に整列された減結合成分ソレノイドコイルから成る、小さな対象と結合されるソレノイドコイルを概略的に示す側面図である。

Claims

磁気共鳴画像法又は分光法の間に複数の小さい対象を支持するための構造であって、
複数の対象支持体を含み、各対象支持体は、小さな対象を支持するよう構成され、
前記複数の対象支持体に対応する複数のソレノイドコイルを含み、各ソレノイドコイルは、前記対応する対象支持体によって支持される小さい対象と動作的に結合されるよう、前記対応する対象支持体と配置される、
構造。
各対象支持体は、小動物受容領域と、前記対象支持体を周辺的に取り囲む対応するソレノイドコイルとを定める、請求項１に記載の構造。
前記複数のソレノイドコイルを取り囲み且つ前記複数の対象支持体によって支持される如何なる小さい対象内の磁気共鳴をも励起するよう構成される送信又は送信／受信無線周波数コイルをさらに含む、請求項１に記載の構造。
前記複数のソレノイドコイルの各ソレノイドコイルは、２つ又はそれよりも多くの軸方向に整列される成分ソレノイドコイルを含む、請求項１に記載の構造。
各ソレノイドコイルは、遮蔽されない、請求項１に記載の構造。
各ソレノイドコイルは遮蔽されず、前記ソレノイドコイルは、位相符号方向における最も近く隣接するコイル間信号結合が、１％未満又は約１％である、請求項１に記載の構造。
前記ソレノイドコイルは、位相符号方向に比較的より大きな最も近く隣接する間隔を備え、並びに、読出し方向に比較的より小さい最も近く隣接する間隔を備えて配置される、請求項１に記載の構造。
前記ソレノイドコイルは、最も近く隣接するコイル間結合を実質的に減少するよう、位相符号方向に沿って食違い状に配置される、請求項１に記載の構造。
前記対象支持体は、概ね円筒形の誘電体フォーマを含み、各誘電体フォーマは、前記対応するソレノイドコイルの１つ又はそれよりも多くの伝導性回転を支持する、請求項１に記載の構造。
凹部又は開口を有するフレームをさらに含み、前記ソレノイドコイルは、選択的な空間的構成を定めるよう、前記フレームの選択的な凹部又は開口内に配置される、請求項１に記載の構造。
前記フレームは、人間サイズの磁気共鳴スキャナの人間サイズの走査領域内に収容されるような大きさとされる、請求項１０に記載の構造。
各ソレノイドコイルは、１と６とを含む１〜６の間の伝導性回転を含む、請求項１に記載の構造。
少なくとも走査領域内に静磁場を生成するための主磁石と、
少なくとも前記走査領域内で前記静磁場上に選択的な磁場勾配を選択的に加えるための勾配システムと、
前記走査領域内で複数の小さい対象を支持するための請求項１に記載の構造４０とを含み、前記ソレノイドコイルのコイル軸方向は、前記静磁場に対して概ね横方向に配置される、
磁気共鳴スキャナ。
複数の小動物を請求項１に記載の対象支持体内に装填するステップと、
前記構造を磁気共鳴画像装置の画像化領域内に移動するステップと、
前記磁気共鳴画像装置を使用して、前記装填される小動物の全てを同時に画像化するステップとを含む、
磁気共鳴画像法。
前記画像化するステップは、
前記画像化装置の全身無線周波数コイルを用いて小動物内に磁気共鳴を同時に励起し且つ操作するステップと、
前記画像化装置の全身磁場勾配コイル用いて小動物を横断して磁場勾配を適用するステップと、
各小動物に対応する１つ又はそれよりも多くの前記ソレノイドコイルを用いて各小動物からの磁気共鳴信号を受信するステップと、
前記ソレノイドコイルからの前記磁気共鳴信号を各小動物の画像に再構築するステップとを含む、
請求項１４に記載の方法。
複数の小さい対象を画像化するための画像化システムであって、
少なくとも人間の胴を受容するサイズとされた人間サイズの画像化容積を有する人間サイズの磁気共鳴スキャナと、
前記人間サイズの画像化容積内に配置される複数のソレノイドコイルとを含み、各ソレノイドコイルは、小さな対象と動作的に結合するよう配置される、
画像化システム。
前記ソレノイドコイルは、前記人間サイズの磁気共鳴スキャナによって生成される静磁場の方向に対して概ね横方向のコイル軸方向を備えて配置される、請求項１６に記載の画像化システム。
前記人間サイズの磁気共鳴スキャナは、
前記複数のソレノイドコイルと動作的に結合される前記小さい対象内に磁気共鳴を励起するよう配置される人間サイズの全身無線周波数送信又は送信／受信コイルを含む、
請求項１６に記載の画像化システム。
対応する再構築画像を生成するために、各ソレノイドコイルによって取得される磁気共鳴データを再構築する再構築プロセッサをさらに含む、請求項１６に記載の画像化システム。
前記ソレノイドコイルは、アンダーサンプル位相符号方向における最も近い隣接するコイル間結合が、５％と１０％とを含み約５％と約１０％との間であり、改良された再構築画像を生成するために他の再構築画像に基づいて各再構築画像を修正するために、ＳＥＮＳＥ展開プロセッサが設けられる、請求項１６に記載の画像化システム。
単一の送信無線周波数コイルを使用して複数の小さい対象内に磁気共鳴を同時に励起するステップと、
前記小さい対象と動作的に結合されるソレノイドコイルを使用して各小さい対象内の励起磁気共鳴を検出するステップと、
複数の動作的に結合された小さい対象の再構築画像を生成するために、各ソレノイドコイルによって検出される磁気共鳴を再構築するステップとを含む、
画像化方法。
前記再構築するステップは、
前記小さい対象と動作的に結合される前記ソレノイドコイルの１つ又はそれよりも多くの成分ソレノイドコイルによって検出される磁気共鳴から各小さい対象の２つ又はそれよりも多くの展開画像を再構築するステップと、
各小さい対象の展開画像を前記小さい対象の展開再構築画像に組み込むステップとを含む、
請求項２１に記載の画像化方法。
前記磁気共鳴を励起するステップの前に、請求項１に記載の前記構造内に複数の前記小動物を装填するステップと、静磁場に対して概ね横方向のコイル方向軸を備える画像化領域内に前記構造を移動するステップをさらに含む、請求項２１に記載の画像化方法。