JP2013541396A - 処理方法及び処理装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ローカル送受信コイルシステムと、ローカル受信コイルシステムとを用いて磁気共鳴画像処理スキャナのＲＦ送信処理部を処理する処理方法に関連する。処理方法は、ローカル送受信コイルシステムは、第１のローカルＮＭＲプローブ及び第１のローカル磁気共鳴コイルを有し、第１のローカルＮＭＲプローブは前記第１のローカル磁気共鳴コイルに空間的に直近して隣接した位置関係で設けられており、ローカル受信コイルシステムは、第２のローカルＮＭＲプローブ及び第２のローカル磁気共鳴コイルを有し、第２のローカルＮＭＲプローブは第２のローカル磁気共鳴コイルに空間的に直近して隣接した位置関係で設けられており、ＲＦ送信処理部は外部コイルを有し、当該処理方法は、ＭＲ励起に対して前記第１のローカルＮＭＲプローブのＲＦ応答を、第１の磁気共鳴コイルを用いて測定することで、第１のローカル磁気共鳴コイルを用いて第１のローカルＮＭＲプローブのＭＲ励起により生成される前記ローカルＲＦ送信フィールドの第１のＭＲ信号位相の変動を決定するステップと、ＭＲ励起に対して第２のローカルＮＭＲプローブの前記ＲＦ応答を、第２の磁気共鳴コイルを用いて測定することで、外部ＭＲコイルを用いて第２のローカルＮＭＲプローブのＭＲ励起により生成されるローカルＲＦ送信フィールドの第２のＭＲ信号位相の変動を決定するステップと、第１のＭＲ信号の変動及び第２のＭＲ信号の変動の間の位相オフセットを計算することで、ＲＦ送信処理部の位相エラーの特性を決定するステップとを有する処理方法である。

Description

本発明は、磁気共鳴画像処理スキャナのRF送信処理部の処理方法、磁気共鳴画像処理スキャナのRF送信処理部の処理装置及びコンピュータプログラム等に関連する。
磁場及び核スピン間の相互作用を利用し2次元又は3次元の画像を形成する磁気共鳴(MR)画像処理方法は、今日広く使用されており、特に医療診断の技術分野で使用されている。なぜなら、軟組織(soft tissue)の画像処理の場合、電離放射線を必要とせず、通常は浸食性(invasive)ではない等の点で他の多くの点で他の画像処理方法よりも優れているからである。
一般に、MR方法の場合、患者の身体又は一般的には検査される対象は、強い一様な磁場B0の中に置かれ、その磁場の方向は、検査が行われる座標系のz軸に垂直な軸を同時に規定している。
磁場は、印加される磁場強度に依存して個々の核スピンの異なるエネルギをもたらし、そのスピンはラーモア周波数(Larmor frequency)又はMR周波数と呼ばれる交互に変わる電磁場(RF場)を印加することで励起される。マクロ的又は大局的な観点から見れば、z軸に垂直に実効的な又は有効な磁場を適切な周波数の電磁パルス(RFパルス)を印加することで、個々の核スピンの分布が平衡状態を変化させる全体的な磁化(magnetization)を生成でき、磁化がz軸の周りにすりこぎ運動又は歳差運動(precess)を行うようにする。
垂直偏波の任意の変動は受信するRFアンテナにより検出することができ、RFアンテナはMR装置の検査体空間の中に配置され方向付けられ、磁化の変動がz軸に垂直な方向で測定されるようにする。
身体又はボディ(body)の空間分解能を向上させるため、3つの主軸に沿って切り替わる磁場の傾斜(又は勾配又はgradient)が一様な磁場に重ね合わせられ、スピン共鳴周波数における線形空間依存性にも関わる。受信アンテナで拾われた信号は、身体の様々な場所に関連付けることが可能な様々な周波数成分を含んでいる。
受信アンテナを介して受信した信号データは、空間周波数領域に対応しかつk空間データ(k-space data)と呼ばれる。k空間データは、通常、様々なRF励起方式に起因する様々な位相符号化と共に取得される複数のライン(line)を有する。各々のラインは多数又は複数サンプルを収集することでディジタル化される。k空間データの一群のサンプルは、例えば高速フーリエ変換によりMR画像に変換される。
この方法は、MRサンプルが、完全に直線的なグリッド又は格子から得られている場合に、高品質でMR画像を得ることができる。しかしながら、MRIは磁場勾配の空間符号化に基づいているので、何らかの種類の磁場勾配の不完全性だけでなく何らかの種類のメイン磁場勾配の不完全性により、直線的なグリッドからのサンプルの偏移を招き、様々なMR画像の劣化を招き、例えば、画像の歪み、ゴースト、不鮮明さ、シフト等の減少がMR画像の中で生じてしまう。
例えば、磁石の製造工程に起因する不完全性、磁場の変動又はドリフト、熱効果、渦電流効果等から生じる磁場の固有の不完全性に起因して、メイン磁場の歪みが生じてしまう。更に、傾斜増幅器(gradient amplifier)の精度や帯域幅が限られていること、傾斜コイル内のカップリング、及び傾斜コイルの自己インダクタンス等に起因して、完全な状態からいくらかずれてしまう傾斜磁場の変動(field perturbations)をしばしば招いてしまう。
磁場運動(magnetic field monitoring：MFM)を用いた磁場の特徴については、例えば非特許文献1に記載されている。非特許文献2(Magn. Res. Med. 60：187−197(2008))が開示している方法は、磁場の中にある検査対象周辺に設けられている複数の受信プローブにより取得された時空間磁場成分を導出している。これは、プローブにより観測される位相変化が磁場の変化から生じていることを仮定したモデルに基づいている。しかしながら、位相変動には他の要因も存在し、例えば、身体送信RFコイルの心理的に生じる負荷変動等である。
非特許文献3(Magn. Res. Med. 62：269−276(2009))で議論されているように、初期の形態では、MFMは受信専用のプローブであり、いくつもの制約をもたらしている。更にこの論文では、その受信専用のプローブを送受信プローブに修正することを提案しており、実際に監視される信号は、生じる磁場の位相を反映しておりかつ患者の存否に起因するRF変動の影響を受けにくい。
Magn. Res. Met. 60：187−197(2008) Magn. Res. Med. 60：176−186(2008) Magn. Res. Med. 62：269−276(2009)
しかしながら、UTE、VERSE又は送信SENSE等のようなRFパルスの高精度化が求められる特定の用途の場合、勾配システムの磁場応答を制御(又は予想)するだけでなく、RF処理部をもリアルタイムに特徴付ける又は対応することが望ましい。
UTEは、取得された2つの信号を1つのk空間に合成したハーフ励起パルス(half excitation pulse)を用いた超音波エコー時間画像処理技術(Ultrasound Echo Time imaging：UTE)として理解されている。したがって、2つのハーフ励起からのデータが、最適な組み合わせでスライスプロファイルk空間(slice profile k-space)の相補的な部分を完全にカバーする必要がある。2つの取得したデータの間で周波数が異なる又は変化している場合、中央k空間のミスマッチ又は不整合に起因してアーチファクトが生じるかもしれない。
次に、VERSEは可変励起パルス設計方式(variable excitation rate pulse：VERSE)であり、RFパルスを調整して勾配振幅を変化させる。また、その場合、スライスの特性又はスライスプロファイルを制御するために、勾配及びRF振幅の完全な一致が必要とされる。
特に、(例えば、送信SENSE)一群のコイル(例えば、8個、16個、32個のコイル)を含む送信コイルアレイを用いたMRIの並列送信は、緊急的な信号処理技術であり、RFシミング(RF shimming)及び送信SENSEのような様々な対象用途の技術が、特に、強い磁場強度でMRのパフォーマンスや実効性を改善できるようにする(Katscher U et al. Magn Reson Med. 2003；49(1)：144−5；Zhu Y．Morgan Reson Med. 2004；51(4)：775−84)。この方法の場合、対象とする並列送信用途のためには送信コイルの設定が極めて重要であり、様々なチャネル数又はコイル形状のコイルの設定の仕方が提案されている(Vernicker P et al. Magn Reson Med. 2007；58：381−9；Alagappan V et al. Magn Reson Med. 2007；57：1148−1158；Adriany G et al. Magn Reson Med. 2008；59：590−597)。しかしながら、この方法は、B1マッピングを必要とし、かつ対象とする用途及び組織に関するシミング(shimming)を必要とする。
B1マッピングは、送信コイルの送信コイル感度を決定する方法として理解されている。更に、シミングは、取得したB1マップを考慮するこれらのコイルの送信特性を調整し、例えば、検査空間における所定の空間MR励起領域の中で例えば所望の一様な伝送特性をえるための手順として理解されている。
しかしながら、良好な送信コイルシミング及び高品質なコイルシミングのためには、個々のコイル毎にB1マップを調整しなければならなくなってしまう。
更に、改善された画像処理方法が必要なことも容易に予想される。したがって、本発明の課題は、磁気共鳴画像処理スキャナのRF送信処理部をリアルタイムでさえ特徴付ける又は対応させる又は調整する改善された方法及び装置等を提供することである。
実施の形態による処理方法は、
ローカル送受信コイルシステムと、ローカル受信コイルシステムとを用いて磁気共鳴画像処理スキャナのＲＦ送信処理部を処理する処理方法であって、
前記ローカル送受信コイルシステムは、第１のローカルＮＭＲプローブ及び第１のローカル磁気共鳴コイルを有し、前記第１のローカルＮＭＲプローブは前記第１のローカル磁気共鳴コイルに空間的に直近して隣接した位置関係で設けられており、
前記ローカル受信コイルシステムは、第２のローカルＮＭＲプローブ及び第２のローカル磁気共鳴コイルを有し、前記第２のローカルＮＭＲプローブは前記第２のローカル磁気共鳴コイルに空間的に直近して隣接した位置関係で設けられており、
前記ＲＦ送信処理部は外部コイルを有し、当該処理方法は、
ＭＲ励起に対して前記第１のローカルＮＭＲプローブの前記ＲＦ応答を、前記第１の磁気共鳴コイルを用いて測定することで、前記第１のローカル磁気共鳴コイルを用いて前記第１のローカルＮＭＲプローブのＭＲ励起により生成される前記ローカルＲＦ送信フィールドの第１のＭＲ信号位相の変動(evolution)を決定するステップと、
ＭＲ励起に対して前記第２のローカルＮＭＲプローブの前記ＲＦ応答を、前記第２の磁気共鳴コイルを用いて測定することで、外部ＭＲコイルを用いて前記第２のローカルＮＭＲプローブのＭＲ励起により生成される前記ローカルＲＦ送信フィールドの第２のＭＲ信号位相の変動を決定するステップと、
前記第１のＭＲ信号の変動及び前記第２のＭＲ信号の変動の間の位相オフセットを計算することで、前記ＲＦ送信処理部の位相エラーの特性を決定するステップと
を有する処理方法である。
本発明によるMR装置の概略を示す図。 本発明による方法を実行するためのローカルコイルの配置を詳細に示す図。
＜サマリー＞
本発明により提供される処理方法は、
ローカル送受信コイルシステムと、ローカル受信コイルシステムとを用いて磁気共鳴画像処理スキャナのＲＦ送信処理部を処理する処理方法であって、
前記ローカル送受信コイルシステムは、第１のローカルＮＭＲプローブ及び第１のローカル磁気共鳴コイルを有し、前記第１のローカルＮＭＲプローブは前記第１のローカル磁気共鳴コイルに空間的に直近して隣接した位置関係で設けられており、
前記ローカル受信コイルシステムは、第２のローカルＮＭＲプローブ及び第２のローカル磁気共鳴コイルを有し、前記第２のローカルＮＭＲプローブは前記第２のローカル磁気共鳴コイルに空間的に直近して隣接した位置関係で設けられており、
前記ＲＦ送信処理部は外部コイルを有し、当該処理方法は、
ＭＲ励起に対して前記第１のローカルＮＭＲプローブの前記ＲＦ応答を、前記第１の磁気共鳴コイルを用いて測定することで、前記第１のローカル磁気共鳴コイルを用いて前記第１のローカルＮＭＲプローブのＭＲ励起により生成される前記ローカルＲＦ送信フィールドの第１のＭＲ信号位相の変動を決定するステップと、
ＭＲ励起に対して前記第２のローカルＮＭＲプローブの前記ＲＦ応答を、前記第２の磁気共鳴コイルを用いて測定することで、外部ＭＲコイルを用いて前記第２のローカルＮＭＲプローブのＭＲ励起により生成される前記ローカルＲＦ送信フィールドの第２のＭＲ信号位相の変動を決定するステップと、
前記第１のＭＲ信号の変動及び前記第２のＭＲ信号の変動の間の位相オフセットを計算することで、前記ＲＦ送信処理部の位相エラーの特性を決定するステップと
を有する処理方法である。
本発明による方法は、画像処理される対象がたとえ動いていたとしても、その位置に起因する変動だけでなく、勾配システム及びメイン磁石及びそれらの不完全性による変動に起因して生じる影響を、MR信号位相の変動から分離することができるという利点を有する。
一般に、MR信号に起因して生じた位相は、RFパルス周波数オフセットによる結果であることに留意を要する。したがって、RF送信処理部を調整するために位相エラーを考慮する理由は、位相エラーのソースがRF送信処理部内の周波数エラーであり、得られるMR信号に位相エラーをもたらしてしまう。
RFパルスタイミングに関連する低周波のRF周波数変動をもたらす心臓サイクルや動き、呼吸等のような人間の心理的な影響も検出でき、各磁気共鳴励起の目的でRFフィールドを検査される対象に送信する場合、そのような変動を補償する外部MRコイルのRF送信処理部にリアルタイムに、対応するフィードバックを提供できる。RF送信処理部を調整又は特徴付けることは、例えば、特徴付けモジュールにより実現でき、調整は特徴付けモジュール及びRF送信処理部の間でフィードバックループを用いて実現される。
所与の時点における単独の位相だけでなくMR信号位相の変動も考慮する理由は、次のとおりである：実質的に遅延がゼロであるRFパルスのためのRF処理部の周波数オフセットが求められていた場合、1点毎の較正、調整又はキャリブレーションで充分である。しかしながら、磁場の完全な性質と共に周波数オフセットの判定を組み合わせることが望まれる場合、MR信号位相の時間変動がサンプリングされかつ分析されなければならない。次に、第1及び第2のプローブの信号の周波数オフセットが比較され、RF送信コイルからの寄与が導出される。個々の設定又は調整の手順において、他の磁場の項が第1及び第2のプローブに等しくなるように制約されてもよい。その場合、RFパルスの周波数オフセットが一時的に使用されることが仮定されてもよい。双方の信号を拘束することなく合わせることや、時間依存性のRF項が生じることが仮定されてもよい。
本発明の更に別の実施形態では、前記第1及び第2のプローブの励起が同時に実行されてもよい。これは、RF送信処理部の動作を高精度に実行できるという点で利点がある。第1及び第2のプローブから取得される信号同士の間には如何なる理論的仮定も必要ないので、送信処理部の調整を高品質に行うことを保証できる。
本発明の更に別の実施の形態によれば、前記第1のRF送信フィールドを用いて励起された核スピンが第2のRF送信フィールドを用いて励起された核スピンと異なっていてもよい。言い換えれば、2つのプローブシステムは「異核(heteronuclear)」としてすなわち異なる核を用いて実現されてもよく、外部MRコイル及び痔2の受信プローブ用の或るスピーシーズ(species)と、第1のローカルTR(送信/受信)プローブ用の別のスピーシーズとが使用されてもよい。例えば、外部MRコイルが大きなコイル又はボリュームコイル(volume coil)であった場合、ボリュームコイルはプロトンに敏感であるが(又は反応しやすいが)、ローカルTRプローブは19Fのような別の核に敏感である(又は反応しやすい)。
しかしながら、本発明は異なる原子による異なる核を有する例に限定されないが、本発明は実質的に異なる化学シフト(chemical shift)、すなわち異なるNMR共鳴周波数をもたらす異なる核の例に適用されてもよい。
本発明は「等核(homonuclear)」としてすなわちRF送信フィールドにより励起されたプロトン及びフッ素のような共に同じ核を利用して実行されてもよいことに、更に留意を要する。しかしながら、後者の例の場合、第1及び第2のプローブの励起は同時に行われるべきではなく連続的に(すなわち順番に)行われるべきである。別の実施形態では、第1の一群のプローブがボリュームコイルにより励起されることから電磁的にシールドされている。この場合、例えば第2プローブの実際のRF励起パルス及び第1のプローブのブロック励起を利用して、第1及び第2のプローブ励起が「等核」の場合でさえ同時に実行されてもよい。
本発明の実施形態によれば、前記第1及び第2のプローブの励起が順番に行われ、当該処理方法は、前記第1及び第2のプローブの前記励起のタイミングを監視するステップと、前記第1及び第2のプローブの前記タイミングを利用して前記第1及び第2のMR信号位相の変動を調整するステップとを更に有していてもよい。
本発明の別の実施形態によれば、本方法は、位相オフセットを補償する前記RF送信処理部の前記RF周波数を調整するステップを更に有していてもよい。例えば、RF送信処理部の特徴付け又は調整は特徴付けモジュールにより行われてもよく、その調整は特徴付けモジュールとRF送信処理部との間でのフィードバックを利用して実行される。したがって、送信処理部で緩やかな又は緩慢な又はスローな変動が追跡可能になり、例えば緩やかな変動は患者の体重又はロード(loading)に起因してもよく、そのような周波数オフセットはパルスを送信する前に追跡可能である。
本発明の更に別の例によれば、前記第1及び第2のプローブの前記RF応答から、検査される対象と共に、個々のローカルMRコイルの電磁カップリングの強さが導出されかつ所定の閾値と比較され、前記対象とのカップリングの強さが該所定の閾値を超える任意のローカルMRコイルが、非活性化又はデアクティベート(deactivate)されてもよい。所定の閾値を超えるローカルMRコイル(又はRF送信/受信エレメント)同士のカップリングレベル又はカップリングの強さは、ローカルMRコイルにより患者のRF加熱が生じている危険な状態の可能性を示す。そのローカルMRコイルをデアクティベート、非活性化又は切断することで、RF加熱の危険性を回避できる。危険のおそれがなくかつ実際に活性化されている又は接続されたままのローカルMRコイルを利用することで取得された磁気共鳴画像処理信号に基づいて磁気共鳴画像を再構築することができる。例えば8つの独立したチャネルのようなマルチチャネルの場合、通常、使用される又は残っているローカルMRコイルが対象の領域をカバーするのに充分である。更に、直交MRボディコイル(quadrature MR body coil)が磁気共鳴信号を取得するために使用されてもよい。非活性化されたローカルコイルによる対象とのカップリング又は結合の強さは、非活性化されるローカルMRコイルに関連するプローブの応答から判定されてもよい。これらのカップリングのレベル又は強さを監視することは、再び安全な状態に達した場合にローカルMRコイルをリアクティベート(reactivate)又は活性化するのに使用されてもよい。本発明のこの実施形態の場合、RF加熱の危険が生じたと判断された場合に、MR画像処理シーケンス全体を止める必要はなく、RF加熱の危険性があるローカルMRコイルのみを非活性化すればよく、活性化/接続されている残りのローカルMRコイルと共に、磁気共鳴信号の取得を続けることができる。
特定の実施形態では、MR画像処理シーケンスのRF励起パルスに対するプローブの応答が使用され、検査対象に対するローカルMRコイルのカップリングのレベルを判定することができる。或いは、MR画像処理シーケンスは、短RFパルスに先行するプローブの応答から決定されるカップリングレベル及び短RFパルスが、MR画像処理シーケンスに先行していてもよい。これは、MR画像処理シーケンスにおけるRF加熱の危険性を監視する具体的な実施形態を提供する。臨床の現場において、本発明はヒップインプラント(hip implant)を備えた患者の心臓検査に優れた結果をもたらす。
別の実施形態では、プローブの応答を生成するローカルRF送信フィールドを生成するように、何れかのローカルMRコイルが活性化される。本発明の別の形態では、ローカルMRコイルの各々が活性化又はアクティブにされ、RFパルスを放出し、RFパルスが測定されている全てのプローブの応答を得ることができる。このように、評価されるいわゆるシステムマトリクスは、ローカルMRコイルの相互カップリング(mutual coupling)を表現する。例えば、8つの個別的なRF送信/受信チャネルが使用される場合、8つのRFパルスがMR画像処理シーケンスと共にインタリーブ又は交互配置又は交互使用されてもよい。この場合、システムマトリクスはMR画像シーケンスを混乱させずに規則的に又は正常に更新される。或いは、システムマトリクスの測定が画像シーケンスにわたって分散されてもよい。この実施形態の場合、プローブの応答を測定するRFパルスが、MR画像処理シーケンスのいくつものRF励起パルスの各々の直前に適用される。例えば8つの個別のRFチャネルが使用される場合、その8つのRFパルスはシステムマトリクスを評価するのに必要とされる。これは正確な測定結果をもたらす。なぜなら、患者の身体に組み込まれるローカルMRコイルのカップリング状態の変化は、システムマトリクスを評価及び更新するためにRFパルスに必要な時間と比較して緩やかにしか生じないからである。
最適な画像品質を維持するために、RF励起(B1)フィールドの空間的な非一様性を保証するためのRFシム設定(RF shim setting)は、デアクティベート、不活性化又は切断される何れかのローカルMRコイルを補償するように更新される。初期RFシム設定は、MR画像処理シーケンス以前に取得されたB1マップに基づいていてもよい。
本発明の別の実施形態では、第1及び第2のプローブが1つの単独のプローブとして一緒に設けられていてもよい。同様に、本発明の別の実施形態では、第1のコイル及び第2のコイルが1つの単独のコイルとして設けられていることが好ましい。
したがって、多数のRFコイル及びプローブの多種多様な組み合わせが可能である。例えば、第1及び第2のプローブの励起が順番に実行される場合、或る単独のRFコイルと組み合わせられた或る単独のプローブは、以下の(a)及び/又は(b)を決定するのに使用されてもよい。
（a）MRコイルを用いてプローブのMR励起により生成されるローカルなRF送信フィールドの第1のMR信号位相変動(これは、上記の単独のRFコイルを用いてプローブのRF応答を測定することで判定される)、
（b）外部の MRコイルを用いて同じプローブのMR励起により生成されるローカルなRF送信フィールドの第2のMR信号位相変動(これは、上記の単独のRFコイルを用いてプローブのRF応答を測定することで判定される)。
しかしながら、例えば、2つの異なるコイル(第1のコイル及び第2のコイル)を組み合わせた1つのプローブを使用することも可能である。当然に、2つの異なるプローブを組み合わせた1つの単独のRFコイルを使用することも可能である。RFコイルが2つの異なる共鳴周波数に同調可能である場合、1H及び19Fのように、個々に再調整された2つの異なる核から取得したMR信号のMRデータ取得を順番に実行することも可能である。
本発明の別の実施形態の場合、画像処理シーケンスを実行する前に、MR較正シーケンスを用いて、前記RF送信処理部の調整が実行されてもよい。言い換えれば、磁気共鳴画像処理スキャナのRF送信処理部は、例えば患者の体重(loading)に起因する送信処理部内での変動が、リアルタイムに追跡されかつ補償されるように、送信パルスに先立って処理又は調整が行われてもよい。
本発明の別の実施形態によれば、前記外部MRコイルは並列的に並び、個々の送信モード又は送信要素を有する送信コイルであってもよい。
本発明の別の実施の形態によれば、前記第1及び第2のコイルが、互いに空間的に隣接して直近に並んで設けられている、或いは互いに空間的に離間して設けられており、後者の場合、当該処理方法において、前記第1及び第2のコイルを或る物理モデルにより互いに設けていてもよい。したがって、非常に柔軟な方法の場合、第1及び第2のコイルは検査領域の中に設けられてもよい。
設定又はセットアップは複数のプローブロケーションセットアップに拡張されてもよく、その場合、全ての配置が「ツインズ(twins)」読み出し情報として使用される。
本発明の別の実施の形態により提供される処理装置は、
ローカル送受信コイルシステムと、ローカル受信コイルシステムとを用いて磁気共鳴画像処理スキャナのＲＦ送信処理部を処理する処理装置であって、
前記ローカル送受信コイルシステムは、第１のローカルＮＭＲプローブ及び第１のローカル磁気共鳴コイルを有し、前記第１のローカルＮＭＲプローブは前記第１のローカル磁気共鳴コイルに空間的に直近して隣接した位置関係で設けられており、
前記ローカル受信コイルシステムは、第２のローカルＮＭＲプローブ及び第２のローカル磁気共鳴コイルを有し、前記第２のローカルＮＭＲプローブは前記第２のローカル磁気共鳴コイルに空間的に直近して隣接した位置関係で設けられており、
前記ＲＦ送信処理部は外部コイルを有し、当該処理装置は、
ＭＲ励起に対して前記第１のローカルＮＭＲプローブの前記ＲＦ応答を、前記第１の磁気共鳴コイルを用いて測定することで、前記第１のローカル磁気共鳴コイルを用いて前記第１のローカルＮＭＲプローブのＭＲ励起により生成される前記ローカルＲＦ送信フィールドの第１のＭＲ信号位相の変動を決定し、
ＭＲ励起に対して前記第２のローカルＮＭＲプローブの前記ＲＦ応答を、前記第２の磁気共鳴コイルを用いて測定することで、外部ＭＲコイルを用いて前記第２のローカルＮＭＲプローブのＭＲ励起により生成される前記ローカルＲＦ送信フィールドの第２のＭＲ信号位相の変動を決定し、
前記第１のＭＲ信号の変動及び前記第２のＭＲ信号の変動の間の位相オフセットを計算することで、前記ＲＦ送信処理部の位相エラーの特性を決定する、処理装置である。
別の形態による本発明は上記の方法の何れかを処理装置に実行させるコンピュータ実行命令を含むコンピュータプログラムに関連している。
＜実施の形態の詳細な説明＞
説明される図面は本発明に関する好ましい形態を示す。しかしながら、図面は本発明の現地を規定しているものではなく、例示を意図しているに過ぎない。
図1には、MR画像処理システム1が示されている。本システムは、実質的に一様で時間的にも一定のメイン磁場B0が検査領域を貫くz軸に沿って形成されるように、超伝導の又は抵抗性の磁石コイル2を有する。
磁気共鳴生成処理システムは、一群のRFパルス及び切り替えられる磁場勾配を適用し、磁気スピンを反転又は励起し、磁気共鳴を誘発し、磁気共鳴の焦点を合わせ直し、磁気共鳴を操作し、空間的に或いは他の方法で磁気共鳴をエンコードし、スピンを飽和させること(saturate)等を行い、MR画像処理を実行する。
より具体的に言えば、勾配パルス増幅器3は、検査領域のx、y及びz軸に沿った身体のための全ての勾配コイル4、5及び6の内の選択された何れかに電流パルスを印加する。RF送信器7はRFパルス又はパルスパケットを送信/受信スイッチ8を介してRFアンテナ9に送信し、RFパルスを検査領域に送信する。典型的なMR画像シーケンスは互いに近接した短期間のRFパルスシーケンスのパケットで形成されており、何らかの印加される磁場勾配により、核磁気共鳴に関する選択された処理を達成する。検査領域内に置かれた身体又は対象10の一部を、飽和させ、共鳴を引き起こし、磁化を反転させ、或いは共鳴を処理し、選択を行うために、RFパルスが使用される。MR信号はRFアンテナ9により受信される。
身体又は一般的には対象10の限られた領域でのMR画像処理の場合、例えば並列的な画像処理のために、一群のローカル配列RFコイル11、12及び13が画像処理するように選択された領域に並んで設けられる。アレイコイル11、12、13はRFアンテナを介して影響を受けるRF送信により生じたMR信号を受信するために使用できる。しかしながら、アレイコイル11、12、13を利用して検査領域にRF信号を送信してもよい。
結果のMR信号は、RFアンテナ9により及び/又はRFコイル11、12、13の配列により取得され、(不図示の)プリアンプ又は事前増幅器を含んでいることが好ましい受信器14により復調される。受信器14は送信/受信スイッチ8を通じてRFコイル11、12、13に接続されている。
ホストコンピュータ15は勾配パルス増幅器3及び送信器7を制御し、エコープレーナ画像処理(echo planar imaging：EPI)、エコーボリューム画像処理、勾配及びスピンエコー画像処理、高速スピンエコー画像処理、UTE、VERSE又は送信SENSEアプリケーション等のような複数の画像処理シーケンスの何れかを生成する。
選択されたシーケンスに関し、受信器14は、各々にRF励起パルスが続いている複数のMRデータラインを矢継ぎ早に受信する。データ取得システム16は、受信信号に対するアナログディジタル変換を実行し、それらのMRデータラインを後の処理に相応しいディジタル形式に変換する。現在のMR装置の場合、データ取得システム16は、処理前の画像データを取得することに特化した別個のコンピュータである。
最終的に、処理前のディジタル画像データは、フーリエ変換又は他の適切な再構築アルゴリズムを適用する再構築プロセッサ17により画像表現に再構築される。MR画像は、患者を示す平坦なスライス、平坦なスライスの並列的な配列、3次元領域等を表現してもよい。そして画像は画像メモリに保存され、例えば、結果的なMR画像の人間が認識できる表示を提供するビデオモニタ18を介して、再構築画像のスライス又は他の部分を適切な可視化可能なフォーマットに変換する際に、メモリはアクセスを受ける。
図2は磁気共鳴スキャナ1のRF送信処理部を詳細に示す。図2に示されているものはメイン磁石200であり、メイン磁石200は磁石ボア(magnet bore)の中に検査領域202を規定している。検査領域202の中に、対象10が画像処理のために置かれる。対象10は人体であり、例えば、呼吸、心拍、運動又は四肢(extremities)等の体の動きに起因した動きを示すものと仮定し、そのような動きは、目下の例の場合MR身体コイルである外部MRコイル9により検出される加重(loading)による変動を含む。しかしながら、図1に示されているコイル11、12、13の配列は画像処理のために使用されることに留意を要する。
上述したように、例えば呼吸に起因する人間の心理的な影響は、RFパルスタイミングと比較すると低い周波数又は頻度の変動となる。患者の呼吸に起因して生じる加重変動又は体重変動を監視することで、例えばフィードバックループにより、RF増幅器に生じるRF送信器固有の位相の変化の個々のフィードバックは、リアルタイムに必要である。
このため、一群のローカルな送信/受信コイルシステム204及びローカルな受信コイルシステム206が設けられている。ローカルな送信/受信コイルシステム204の各々は、ローカルなNMRプローブ(第1のローカルMRプローブ)及び第1のローカル磁気共鳴コイルを有する。第1のNMRプローブは、コイルシステム204の第1のコイルに対して空間的に直近に隣接している。「直近に隣接(immediate neighborhood)」という用語は例えば少なくとも右分的にローカルNMRプローブを包み込む又は収容する意味を含むように理解される。更に、好ましくは、プローブ及びコイル間の距離は、コイルにより生じた励起が各自のNMRプローブ内でしか生じない程度に非常に狭い。
図2には、第2のローカルNMRプローブ及び第2のローカル磁気共鳴コイルを含むローカル受信コイルシステム206が更に示されており、第2のNMRプローブも第2のコイルに空間的に直近に隣接する位置関係にある。一実施形態では、図2に示されているように、ローカルな送信/受信コイルシステム204及びローカルな受信コイルシステム206が互いに隣接する位置関係で並び、全ての配置が「ツインズ(twins)」読み出しとして実現されている。代替的な形態では、ローカルな送信器受信器コイルシステム210及びローカルな受信器コイルシステム208により形成された2つの独立したMFMシステムが、各々がフィールド応答を検出又はプローブするかなり異なる位置に設けられ、RF応答は2つのプローブシステム208及び210に関連する事前情報から導出される。
何れにせよ、コイルシステム204の第1の磁気共鳴コイルを利用して、第1のプローブのMR励起により生成されたローカルなRF送信フィールドの第1のMR信号位相変動は、その励起による第1のプローブのRF応答を測定することで決定され、その測定はシステム204の第1の磁気共鳴コイルを用いて実現される。
更に、全身コイル9の全部を用いたシステム206の第2のプローブのMR励起により生成されたローカルRF送信フィールドの第2のMR信号位相変動は、その励起による第2のプローブのRF応答を測定することで決定され、その測定はコイルシステム206の第2の磁気共鳴コイルを利用して実現される。
そして、全身コイル9のRF送信処理部の位相エラーの特定は、第1のMR信号位相の変動及び第2のMR信号位相の変動の間の位相オフセットを計算することで行われる。
要するに、2つのプローブが使用され、好ましくはMRシステムで同じ位置で順番に使用され、それらの応答が如何なる磁界又は磁気的なフィールド効果にもほぼ一致するようにする。プローブの一方はローカルな送信/受信プローブであり、他方のプローブは全身コイル9を用いて励起される。2つのプローブシステム間での応答の何らかの相違は、身体コイル送信システム(すなわち、身体コイル9のRF送信処理部)と共に患者10の障害治療に有利な寄与をもたらすことができる。
好ましい実施形態では、プローブシステム双方を同時に励起することが実行される点に、留意を要する。信号のタイミング及び位相の変動を補償する観点からは、同一又は一定の比率の復調周波数を保証することが有利である。

Claims (15)

  1. ローカル送受信コイルシステムと、ローカル受信コイルシステムとを用いて磁気共鳴画像処理スキャナのＲＦ送信処理部を処理する処理方法であって、
    前記ローカル送受信コイルシステムは、第１のローカルＮＭＲプローブ及び第１のローカル磁気共鳴コイルを有し、前記第１のローカルＮＭＲプローブは前記第１のローカル磁気共鳴コイルに空間的に直近して隣接した位置関係で設けられており、
    前記ローカル受信コイルシステムは、第２のローカルＮＭＲプローブ及び第２のローカル磁気共鳴コイルを有し、前記第２のローカルＮＭＲプローブは前記第２のローカル磁気共鳴コイルに空間的に直近して隣接した位置関係で設けられており、
    前記ＲＦ送信処理部は外部コイルを有し、当該処理方法は、
    ＭＲ励起に対して前記第１のローカルＮＭＲプローブの前記ＲＦ応答を、前記第１の磁気共鳴コイルを用いて測定することで、前記第１のローカル磁気共鳴コイルを用いて前記第１のローカルＮＭＲプローブのＭＲ励起により生成される前記ローカルＲＦ送信フィールドの第１のＭＲ信号位相の変動を決定するステップと、
    ＭＲ励起に対して前記第２のローカルＮＭＲプローブの前記ＲＦ応答を、前記第２の磁気共鳴コイルを用いて測定することで、外部ＭＲコイルを用いて前記第２のローカルＮＭＲプローブのＭＲ励起により生成される前記ローカルＲＦ送信フィールドの第２のＭＲ信号位相の変動を決定するステップと、
    前記第１のＭＲ信号の変動及び前記第２のＭＲ信号の変動の間の位相オフセットを計算することで、前記ＲＦ送信処理部の位相エラーの特性を決定するステップと
    を有する処理方法。
  2. 前記第１及び第２のＮＭＲプローブの励起が同時に実行される、請求項１に記載の処理方法。
  3. 前記第１のＲＦ送信フィールドを用いて励起された核スピンが前記第２のＲＦ送信フィールドを用いて励起された核スピンと異なる、請求項１に記載の処理方法。
  4. 前記第１及び第２のプローブの励起が順番に行われ、当該処理方法は、前記第１及び第２のプローブの前記励起のタイミングを監視するステップと、前記第１及び第２のプローブの前記タイミングを利用して前記第１及び第２のＭＲ信号位相の変動を調整するステップとを更に有する、請求項１に記載の処理方法。
  5. 位相オフセットを補償する前記ＲＦ送信処理部の前記ＲＦ周波数を調整するステップを更に有する請求項１に記載の処理方法。
  6. 前記第１及び第２のプローブの前記ＲＦ応答から、検査される対象と共に、個々のローカルＭＲコイルの電磁カップリングの強さが導出されかつ所定の閾値と比較され、前記対象とのカップリングの強さが該所定の閾値を超える任意のローカルＭＲコイルが、非活性化される、請求項１に記載の処理方法。
  7. 前記第１及び第２のプローブの前記ＲＦ応答から、個々のローカルＭＲコイルの電磁カップリングの強さが、非活性化される場合に導出される、請求項１に記載の処理方法。
  8. ＲＦ励起パルス及び該ＲＦ励起パルスに対するプローブのＲＦ応答が測定される磁気共鳴画像シーケンスが適用される、請求項６に記載の処理方法。
  9. 前記第１のプローブ及び前記第２のプローブが或る単独のプローブとして一緒に設けられる、請求項１に記載の処理方法。
  10. 前記第１のコイル及び前記第２のコイルが或る単独のＲＦコイルとして一緒に設けられる、請求項１に記載の処理方法。
  11. 画像処理シーケンスを実行する前に、ＭＲ較正シーケンスを用いて、前記ＲＦ送信処理部の調整が実行される、請求項１に記載の処理方法。
  12. 前記外部ＭＲコイルが並列的な送信コイルである、請求項１に記載の処理方法。
  13. 前記第１及び第２のコイルが、
    互いに空間的に隣接して直近に並んで設けられている、或いは
    互いに空間的に離間して設けられており、
    当該処理方法において、前記第１及び第２のコイルを互いに仮想的に関連付けている、請求項１に記載の処理方法。
  14. ローカル送受信コイルシステムと、ローカル受信コイルシステムとを用いて磁気共鳴画像処理スキャナのＲＦ送信処理部を処理する処理装置であって、
    前記ローカル送受信コイルシステムは、第１のローカルＮＭＲプローブ及び第１のローカル磁気共鳴コイルを有し、前記第１のローカルＮＭＲプローブは前記第１のローカル磁気共鳴コイルに空間的に直近して隣接した位置関係で設けられており、
    前記ローカル受信コイルシステムは、第２のローカルＮＭＲプローブ及び第２のローカル磁気共鳴コイルを有し、前記第２のローカルＮＭＲプローブは前記第２のローカル磁気共鳴コイルに空間的に直近して隣接した位置関係で設けられており、
    前記ＲＦ送信処理部は外部コイルを有し、当該処理装置は、
    ＭＲ励起に対して前記第１のローカルＮＭＲプローブの前記ＲＦ応答を、前記第１の磁気共鳴コイルを用いて測定することで、前記第１のローカル磁気共鳴コイルを用いて前記第１のローカルＮＭＲプローブのＭＲ励起により生成される前記ローカルＲＦ送信フィールドの第１のＭＲ信号位相の変動を決定し、
    ＭＲ励起に対して前記第２のローカルＮＭＲプローブの前記ＲＦ応答を、前記第２の磁気共鳴コイルを用いて測定することで、外部ＭＲコイルを用いて前記第２のローカルＮＭＲプローブのＭＲ励起により生成される前記ローカルＲＦ送信フィールドの第２のＭＲ信号位相の変動を決定し、
    前記第１のＭＲ信号の変動及び前記第２のＭＲ信号の変動の間の位相オフセットを計算することで、前記ＲＦ送信処理部の位相エラーの特性を決定する、処理装置。
  15. 前記請求項１−１１の何れか１項に記載の処理方法を処理装置に実行させる、コンピュータで実行可能な命令を有するコンピュータプログラム。
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