JP2014061383A - 高周波信号/シム信号/傾斜磁場信号伝送を組み合わせた方法 - Google Patents

高周波信号/シム信号/傾斜磁場信号伝送を組み合わせた方法 Download PDF

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Abstract

【課題】MRTにおける信号伝送を最適化すること。
【解決手段】1つのケーブルで、前記MRTシステムの少なくとも1つの高周波送信信号に対する高周波信号(T)を伝送し、かつ、少なくとも1つのシムコイルに対するシム信号、および/または、少なくとも1つの傾斜磁場コイルに対する傾斜磁場信号を伝送する。
【選択図】図1

Description

本発明は、信号伝送方法と、信号伝送用の少なくとも1つのケーブルを備えたMRTとに関する。
磁気共鳴断層撮影法によって対象物または患者を検査するための磁気共鳴装置(MRT、MRTシステム)は、たとえばDE10314215B4から公知である。
DE10314215B4
本発明の課題は、MRTにおける信号伝送を最適化することである。
前記課題は、
・MRTシステムの少なくとも1つの高周波送信コイルに対する高周波信号、
かつ、
・少なくとも1つのシムコイルに対するシム信号、および/または、少なくとも1つの傾斜磁場コイルに対する傾斜磁場信号
を1つのケーブルで伝送する
ことを特徴とする方法によって解決される。
1つの実施形態では、1つのケーブルで、高周波信号とシム信号とのみを一度に伝送する。
1つの実施形態では、1つのケーブルで、高周波信号と傾斜磁場信号とのみを一度に伝送する。
1つの実施形態では、1つのケーブルで、高周波信号とシム信号と傾斜磁場信号とを一度に伝送する。
1つの実施形態では、前記ケーブルのうち少なくとも1つのケーブルとして同軸ケーブルを使用する。
1つの実施形態では、MRTの局所コイルまで、複数のケーブルが設置されており、前記複数のケーブルのうちいずれか複数において、高周波信号と、シム信号および/または傾斜磁場信号とを一度に伝送する。
1つの実施形態では、前記局所コイルはマルチチャネルコイルであり、前記マルチチャネルコイルはとりわけ、複数の送信コイルおよび/または複数のシムコイルおよび/または複数の傾斜磁場コイルを有する。
1つの実施形態では、前記ケーブルのうち1つまたは複数において、1ケーブル毎に、
・前記局所コイルの少なくとも1つの高周波送信コイルへの高周波信号の伝送部である1つの高周波チャネルと、
・前記局所コイルの少なくとも1つのシムコイルへのシム信号の伝送部である1つのシムチャネル、および/または、前記局所コイルの少なくとも1つの傾斜磁場コイルへの傾斜磁場信号の伝送部である1つの傾斜磁場チャネルと
が設けられている。
1つの実施形態では、
1つのケーブル内の高周波チャネルは、前記局所コイルの少なくとも1つの送信コイルへの高周波信号の伝送部を含み、
および/または、
1つのケーブル内のシムチャネルは、前記局所コイルの少なくとも1つのシムコイルへのシム信号の伝送部を含み、
および/または、
傾斜磁場チャネルは、前記局所コイルの少なくとも1つの傾斜磁場コイルへの傾斜磁場信号の伝送部を含む。
1つの実施形態では、前記シム信号として、0.5〜10Aのシム電流を使用する。
1つの実施形態では、同軸ケーブルの導体断面は5〜20mmであり、とりわけ10mmである。
1つの実施形態では、前記ケーブルのうち1つまたは複数が、局所コイルと、MRTおよび/または患者用寝台に設置されたインタフェースとの間に延在している。
1つの実施形態では、少なくとも1つの各ケーブルへ、高周波信号とシム信号および/または傾斜磁場信号とを供給する。
1つの実施形態では、前記ケーブルのうち1つまたは複数が、MRTおよび/または患者用寝台上に設置されたインタフェースと、当該MRTの別の装置、とりわけ位置固定された装置との間に延在している。
1つの実施形態では、前記ケーブルのうち1つまたは複数が、インタフェースから患者用寝台を貫通するように延在している。
1つの実施形態では、ケーブル毎に高周波信号とシム信号および/または傾斜磁場信号とを供給するためのインタフェースが、1つのケーブル毎に1つ設置されている。
1つの実施形態では、複数の前記ケーブルが合わさって1つのケーブルストランドを構成し、ケーブルストランドはとりわけ、局所コイルからインタフェースまで延在するケーブルストランド、および/または、インタフェースから患者用寝台を貫通するように延在するケーブルストランド、および/または、患者用寝台からMRTの別の装置まで延在しているケーブルストランドである。
信号伝送用のケーブルを備えたMRTシステムを示す概略図である。
従属請求項および明細書に、有利な実施形態が記載されている。
以下、図面を参照して実施例を説明する。以下の記載から、本発明の可能な実施形態の他の特徴および利点を導き出すことができる。
図1に、磁気共鳴イメージング装置MRT101(シールドされた部屋またはファラデーケージF内に設置されている)を示す。この磁気共鳴イメージング装置MRT101は、ここでは管状であるスペース103を有する全身コイル装置102を備えており、イメージング法によって患者105の撮像画像を生成するために、前記全身コイル装置102のスペース103内に、たとえば被検体(たとえば患者)等であるボディ105を載せた患者用寝台104(局所コイル装置106を有するかまたは有さない)を矢印zの方向に移動させることができる。ここでは、前記MRTの局所領域(検出器視野またはFOVとも称される)において、当該FOVにおける前記被検体105の部分領域の撮像画像を生成するための局所コイル装置106が患者に設置される。この局所コイル装置106の信号は、たとえば同軸ケーブルまたは無線(167)等を介して当該局所コイル装置106に接続される、前記MRT101の評価装置(168,115,117,119,120,121等)によって評価することができる(たとえば画像に変換、記憶または表示する)。
磁気共鳴装置MRT101によって被検体105(検査対象または患者)を磁気共鳴イメージングによって検査するためには、時間的特性および空間的特性が最大限の精度で相互に適合された複数の異なる磁場が、前記被検体105に照射される。ここではトンネル状の開口103を有する測定キャビン内に設置された強い磁石(しばしば低温超伝導電磁石107であることが多い)が強い主静磁場Bを生成する。この主静磁場Bはたとえば、0.2T〜3Tであるか、またはそれ以上である。被検体105は患者用寝台104上に載せられた状態で、検出領域FoV("field of view")内ではほぼ均質である、前記主静磁場B0の領域内へ移動される。被検体105の原子核の核スピンは、高周波励起磁気パルスB1(x,y,z,t)を用いて励起され、この高周波励起磁気パルスB1は、ここでは被検体コイル108(たとえば複数の部品=108a,108b,108cから成る)として非常に簡略的に示された高周波アンテナを介して(および/または、場合によっては局所コイル装置も用いて)照射される。高周波励起パルスはたとえばパルス生成ユニット109によって生成され、このパルス生成ユニット109はパルスシーケンス制御ユニット110によって制御される。前記高周波励起パルスは、高周波増幅器111によって増幅された後、前記高周波アンテナ108へ伝送される。ここで図示された高周波システムは概略的に示されただけである。1つの磁気共鳴装置101においてしばしば、1つより多くのパルス生成ユニット109と、1つより多くの高周波増幅器111と、複数の高周波アンテナ108a,108b,108cが使用されることが多い。
さらに、前記磁気共鳴装置101は傾斜磁場コイル112x,112y,112z,S‐Gも有する(ないしは、場合によっては、局所コイルおよび/または患者用寝台に設置された局所傾斜磁場コイルS‐Gも有する)。これは、測定時に、層の選択的な励起と測定信号の位置コーディングとを行うための傾斜磁場B(x,y,z,t)を照射するためのものである。前記傾斜磁場コイル112x,112y,112zは(場合によってはS‐Gも)、傾斜磁場コイル制御ユニット114によって(場合によっては増幅器Vx,Vy,Vzも用いて)制御され、この傾斜磁場コイル制御ユニット114はパルス生成ユニット109と同様、前記パルスシーケンス制御ユニット110に接続されている。
(被検体内の原子核の)励起された核スピンから送信された信号は、被検体コイル108および/または少なくとも1つの局所コイル装置106によって受信され、これに対して設けられた高周波増幅器116によって増幅され、受信ユニット117によってさらに処理されてデジタル変換される。このようにして記録された測定データはデジタル変換され、複素数値としてk空間マトリクスで格納される。多次元フーリエ変換を用いて、値が割り当てられた前記k空間マトリクスから、対応するMR画像を再構築することができる。
送信モードおよび受信モードの双方のモードで動作できるコイルの場合、たとえば被検体コイル108または局所コイル106に関しては、前置接続された送受信切替スイッチ118によって、正確に信号転送が行われるように制御される。
画像処理ユニット119が前記測定データから画像を生成し、この生成された画像はオペレータコンソール120を介してユーザに表示され、および/または、記憶ユニット121に記憶される。中央コンピュータユニット122が、設備の各コンポーネントを制御する。
MR断層撮像では、信号雑音比(SNR)が高い画像は、現在は通常、いわゆる局所コイル装置(Coils, Local Coils)を用いて撮像される。この局所コイル装置は、被検体105の上部(anterior)または下部(posterior)の直近に、または、被検体105の表面または内部に取り付けられるアンテナシステムである。MR測定では、励起された核が前記局所コイルの各アンテナにおいて電圧を誘導し、この誘導された電圧は低雑音プリアンプ(たとえばLNA)によって増幅され、最後に受信電子回路へ伝送される。高分解能の画像でも信号雑音比を改善するためには、いわゆる高周波装置が使用される(1.5T〜12T以上)。MR受信系に複数の個別アンテナを接続でき、これらの個別アンテナが受信器として設けられている場合には、受信アンテナと受信器との間にたとえばマトリクススイッチ(RCCSとも称される)が組み込まれる。このマトリクススイッチは、目下アクティブである受信路(大抵は、磁石のFOVに目下包含されている受信路)を、設置された受信器までルーティングする。これにより、より多くのコイル部品を接続して受信器として設置することが可能になる。というのも、全身をカバーする場合、磁石のFOV(検出視野)ないしは均質ボリュームにあるコイルのみを読み出せばよいからである。
局所コイル装置106とは、たとえば一般には、たとえば1つのアンテナ素子から構成するか、または複数のアンテナ素子(とりわけコイル素子)から成るアレイコイルから構成することができるアンテナシステムを指す。この個別のアンテナ素子は、たとえばループアンテナ(Loop)、バタフライアンテナ、フレックスコイルまたはサドル型コイルとして構成される。1つの局所コイル装置にはたとえば、コイル素子と、プリアンプと、別の電子回路(シース波トラップ装置等)と、ケーシングと、台と、大抵は少なくとも1つのケーブルとが含まれる。このケーブルは、当該ケーブルをMRT装置に接続するためのコネクタを有する。装置側に取り付けられた受信器168は、局所コイル106からたとえば無線方式等で受信した信号をフィルタリングおよびデジタル変換し、このデータをデジタル信号処理装置へ転送する。このデジタル信号処理装置は、測定によって得られたデータから、大抵は画像またはスペクトルを導出し、たとえばユーザが後で診断するためにユーザに対して、および/または記憶するために、この画像またはスペクトルを出力する。
図1には、特に本発明の一実施例として、たとえば患者用寝台104のインタフェースIから局所コイル106へ信号を伝送するためのケーブルKを備えたMRTシステム101を示している(前記ケーブルKは、ソケットおよび/またはプラグSt1および/またはSt2を有する)。局所コイル106はここでは、送信コイルS‐T(高周波信号Tに応じて磁場(B(x,y,z,t))を送信し、かつ受信するためのコイル)、および/または、シムコイルS‐S(シム信号Sに応じて(10kHz未満の周波数の)静磁場または準静磁場(B(x,y.z.t))を生成するためのコイル)、および/または、傾斜磁場コイルS‐G(傾斜磁場信号Gに応じて磁場(B(x,y,z,t))を生成するためのコイル)を有する。
傾斜磁場システム制御部114から患者用寝台104のインタフェースIへの傾斜磁場信号Gの伝送は、ここではケーブルKGを介して行われ、シム信号制御部(ここでは110内にある)から患者用寝台104のインタフェースIへのシム信号Sの伝送は、ここではケーブルKSを介して行われ、高周波信号生成装置117から患者用寝台104のインタフェースIへの高周波信号Tの伝送は、ここではケーブルKTを介して行われる。インタフェースIへ傾斜磁場信号Gおよび/またはシム信号Sおよび/または高周波信号Tを伝送するために、1つの同じケーブルKGを共用することも可能であり、たとえば、インタフェースIを終点とするおよび/または患者用寝台104を通るおよび/または患者用寝台104まで延在するケーブル区間にてケーブルを共用することができる。
特にUHF帯のMRTシステムでは、前記局所コイル106としてたとえば、局所マルチチャネルコイル106および/または局所シムコイルS‐Sを(たとえば局所コイルにて、および/または患者用寝台にて)設置することができる。高周波送信チャネルがN個であり、シムチャネルがM個である場合には、使用される信号供給線はN+M個となる。チャネル数および所要のケーブル断面数により、必要なケーブルまたはケーブルストランドはあっという間に、非常に扱いづらい寸法になってしまう。少なくとも社内において知られていた従来のコンセプトは、高周波チャネルとシムチャネルとで別個の信号伝送線を使用するというものであった。つまり、総数がN+M個のケーブルを使用するというものである(1つのケーブルには、信号往路と信号復路とが含まれる)。場合によっては、高周波チャネル数と局所シムチャネル数とは非常に近いことがある(たとえば8〜16個)。高周波チャネルには同軸ケーブルが使用されるが、シムケーブルにも同軸ケーブルが適している場合がある。というのも、同軸ケーブルはシールドの他にも、ローレンツ力フリーの信号伝送を実現できるからである。
本発明の一実施形態は、1つの同じケーブルKまたは複数の同じケーブルを(場合によっては、たとえばKG,KS,KTも)、高周波信号(T,R)伝送にもシム信号(S)伝送にも使用するというものである(すなわち、1つの同軸ケーブルKで高周波チャネルおよびシムチャネルを実現する)。つまり、たとえば局所コイル106において(および/または患者用寝台において)局所高周波送信アレイとシムアレイとを組み合わせたものに供給するために、同じケーブルを使用する。このことにより、所要ケーブル数をたとえば約半分にまで低減させることができる。両周波数帯は相互に大きく離れているので、信号の(T,(Rは受信信号を意味する),S、場合によってはGも)供給および取り出しは特に面倒無く行うことができる。想定されるアンペア領域のシム電流では、典型的には10mmの送信同軸ケーブルの導体断面で十分であり、高周波のみの伝送時には表皮効果により、この導体断面の大部分は使用されないままになる。
それぞれ相互に大きく離れた周波数帯にある信号を、局所送信アレイおよびシムアレイへの信号供給線に多重に割り当てることにより、所要ケーブル数を格段に低減させることができる。このことは、コストおよびケーブル設置に関しても有利である。とりわけ、傾斜磁場電流が過度に高くない場合や、適切な(太さの)ケーブルの場合には、局所マルチチャネル高周波送信アレイへの供給と傾斜磁場アレイへの供給とを組み合わせて行うためにも、本発明を用いることができる。
101 磁気共鳴イメージング装置 MRT
102 全身コイル装置
103 全身コイル装置102のスペース
104 患者用寝台
105 被検体
106 局所コイル装置
107 低温超伝導電磁石
108 被検体コイル
109 パルス生成ユニット
110 パルスシーケンス制御ユニット
112x,112y,112z,S‐G 傾斜磁場コイル
117 受信ユニット
118 送受信切替スイッチ
119 画像処理ユニット
120 オペレータコンソール
121 記憶ユニット
122 中央コンピュータユニット

Claims (29)

  1. イメージングMRTシステム(101)において少なくとも1つのケーブル(K)で信号(G,T,S)を伝送する方法であって、
    ・前記MRTシステム(101)の少なくとも1つの高周波送信コイル(S‐T)に対する高周波信号(T)、
    かつ、
    ・少なくとも1つのシムコイル(S‐S)に対するシム信号(S)、および/または、少なくとも1つの傾斜磁場コイル(S‐G)に対する傾斜磁場信号(G)
    を1つのケーブル(K)で伝送する
    ことを特徴とする方法。
  2. 1つのケーブル(K)で、高周波信号(T)とシム信号(S)とのみを一度に伝送する、
    請求項1記載の方法。
  3. 1つのケーブル(K)で、高周波信号(T)と傾斜磁場信号(G)とのみを一度に伝送する、
    請求項1記載の方法。
  4. 1つのケーブル(K)で、高周波信号(T)とシム信号(S)と傾斜磁場信号(G)とを一度に伝送する、
    請求項1記載の方法。
  5. 前記ケーブル(K)のうち少なくとも1つのケーブルとして同軸ケーブルを使用する、
    請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
  6. 前記MRT(101)の局所コイル(106)まで、複数のケーブル(K)が設置されており、
    前記複数のケーブル(K)のうちいずれか複数において、高周波信号(T)と、シム信号(S)および/または傾斜磁場信号(G)とを一度に伝送する、
    請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
  7. 前記局所コイル(106)はマルチチャネルコイルであり、
    前記マルチチャネルコイルはとりわけ、複数の送信コイル(S‐T)および/または複数のシムコイル(S‐S)および/または複数の傾斜磁場コイル(S‐G)を有する、
    請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
  8. 前記ケーブル(K)のうち1つまたは複数において、1ケーブル(K)毎に、
    ・前記局所コイル(106)の少なくとも1つの高周波送信コイル(S‐T)への高周波信号(T)の伝送部である1つの高周波チャネルと、
    ・前記局所コイル(106)の少なくとも1つのシムコイル(S‐S)へのシム信号(S)の伝送部である1つのシムチャネル、および/または、前記局所コイル(106)の少なくとも1つの傾斜磁場コイル(S‐G)への傾斜磁場信号(G)の伝送部である1つの傾斜磁場チャネルと
    が設けられている、
    請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
  9. 1つのケーブル(K)内の高周波チャネルは、前記局所コイル(106)の少なくとも1つの送信コイル(S‐T)への高周波信号(T)の伝送部を含み、
    および/または、
    1つのケーブル(K)内のシムチャネルは、前記局所コイル(106)の少なくとも1つのシムコイル(S‐S)へのシム信号(S)の伝送部を含み、
    および/または、
    傾斜磁場チャネルは、前記局所コイル(106)の少なくとも1つの傾斜磁場コイル(S‐G)への傾斜磁場信号(G)の伝送部を含む、
    請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
  10. 前記シム信号(S)として、0.5〜10Aのシム電流を使用する、
    請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
  11. 同軸ケーブル(K)の導体断面は5〜20mmであり、とりわけ10mmである、
    請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
  12. 前記ケーブル(K)のうち1つまたは複数が、局所コイル(106)と、前記MRT(101)および/または患者用寝台(104)に設置されたインタフェース(I)との間に延在している、
    請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
  13. 少なくとも1つの各ケーブル(K)へ、高周波信号(T)と、シム信号(S)および/または傾斜磁場信号(G)とを供給する(I)、
    請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
  14. 少なくとも1つのケーブル(K)を備えたMRTシステム(101)において、
    前記MRTシステム(101)は、少なくとも1つのケーブル(K)において、
    ・少なくとも1つの高周波送信コイル(S‐T)に対する高周波信号(T)を伝送し、
    かつ、
    ・少なくとも1つのシムコイル(S‐S)に対するシム信号(S)、および/または、少なくとも1つの傾斜磁場コイル(S‐G)に対する傾斜磁場信号(G)を伝送する
    ように構成されていることを特徴とする、MRTシステム(101)。
  15. 前記MRTシステムは、1つのケーブル(K)で、高周波信号(T)とシム信号(S)とのみを一度に伝送する、
    請求項14記載のMRTシステム。
  16. 前記MRTシステムは、1つのケーブル(K)で、高周波信号(T)と傾斜磁場信号(G)とのみを一度に伝送するように構成されている、
    請求項14記載のMRTシステム。
  17. 前記MRTシステムは、1つのケーブル(K)で、高周波信号(T)とシム信号(S)と傾斜磁場信号(G)とを一度に伝送するように構成されている、
    請求項14記載のMRTシステム。
  18. 前記ケーブル(K)のうち少なくとも1つは同軸ケーブルである、
    請求項14から17までのいずれか1項記載のMRTシステム。
  19. 前記ケーブル(K)は複数設けられており、
    前記複数のケーブル(K)のうちいずれか複数は、および/または、当該ケーブル(K)に対応するインタフェース(I)は、各ケーブル(K)が、高周波信号(T)と、シム信号(S)および/または傾斜磁場信号(G)とを一度に伝送するように構成されている、
    請求項14から18までのいずれか1項記載のMRTシステム。
  20. 前記局所コイル(106)はマルチチャネルコイルであり、
    前記マルチチャネルコイルはとりわけ、複数の送信コイル(S‐T)および/または複数のシムコイル(S‐S)および/または複数の傾斜磁場コイル(S‐G)を有する、
    請求項14から19までのいずれか1項記載のMRTシステム。
  21. 前記ケーブル(K)のうち1つまたは複数において、1ケーブル(K)毎に、
    ・前記局所コイル(106)の少なくとも1つの高周波送信コイル(S‐T)への高周波信号(T)の伝送部として構成された、1つの高周波チャネルと、
    ・前記局所コイル(106)の少なくとも1つのシムコイル(S‐S)へのシム信号(S)の伝送部として構成された、1つのシムチャネル、および/または、前記局所コイル(106)の少なくとも1つの傾斜磁場コイル(S‐G)への傾斜磁場信号(G)の伝送部として構成された、1つの傾斜磁場チャネルと
    が設けられている、
    請求項14から20までのいずれか1項記載のMRTシステム。
  22. 1つのケーブル(K)内の高周波チャネルは、前記局所コイル(106)の少なくとも1つの送信コイル(S‐T)への高周波信号(T)の伝送部を含み、
    および/または、
    1つのケーブル(K)内のシムチャネルは、前記局所コイル(106)の少なくとも1つのシムコイルへのシム信号(S)の伝送部を含み、
    および/または、
    傾斜磁場チャネルは、前記局所コイル(106)の少なくとも1つの傾斜磁場コイル(S‐G)への傾斜磁場信号(G)の伝送部を含む、
    請求項14から21までのいずれか1項記載のMRTシステム。
  23. シム信号(S)は、0.5〜10Aのシム電流である、
    請求項14から22までのいずれか1項記載のMRTシステム。
  24. 同軸ケーブルの導体断面は5〜20mmであり、とりわけ10mmである、
    請求項14から23までのいずれか1項記載のMRTシステム。
  25. 前記ケーブル(K)のうち1つまたは複数が、局所コイル(106)と、患者用寝台(104)に設置されたインタフェース(I)との間に延在している、
    請求項14から24までのいずれか1項記載のMRTシステム。
  26. 前記ケーブル(K)のうち1つまたは複数が、前記MRTおよび/または患者用寝台(104)上に設置されたインタフェース(I)と、当該MRT(101)の別の装置、とりわけ位置固定された装置(110,114,117)との間に延在している、
    請求項14から25までのいずれか1項記載のMRTシステム。
  27. 前記ケーブル(K)のうち1つまたは複数が、インタフェース(I)から患者用寝台(104)を貫通するように延在している、
    請求項14から26までのいずれか1項記載のMRTシステム。
  28. ケーブル(K)毎に高周波信号(T)とシム信号(S)および/または傾斜磁場信号(G)とを供給するためのインタフェース(I)が、1つのケーブル(K)毎に1つ設置されている、
    請求項14から27までのいずれか1項記載のMRTシステム。
  29. 複数の前記ケーブル(K)が合わさって1つのケーブルストランドを構成し、
    前記ケーブルストランドはとりわけ、局所コイルからインタフェース(I)まで延在するケーブルストランド、および/または、インタフェース(I)から患者用寝台(104)を貫通するように延在するケーブルストランド、および/または、患者用寝台(104)から前記MRT(101)の別の装置(110,114,117)まで延在しているケーブルストランドである、
    請求項14から28までのいずれか1項記載のMRTシステム。
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