JP2014204987A - 送信アンテナをグループ毎に駆動制御する磁気共鳴装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送信アンテナの技術的な性能を可能な限り利用し、被検体が許容されないほど高い高周波励起磁場にさらされる恐れをなくす磁気共鳴設備用の動作方法を提供する。
【解決手段】グループモードにおいて、送信アンテナが、送信アンテナの複数のグループにグルーピングされ、操作者によって、送信アンテナのグループに対してそれぞれ１つのグループ駆動制御信号が制御装置に設定され、制御装置は、グループ駆動制御信号に基づいて求められたグループ負荷値が許容可能な最大グループ限界負荷を下回っているか否かを検査し、下回っている場合には、グループ駆動制御信号に基づいて、個別の送信アンテナ用の駆動制御信号を求めて、送信アンテナを相応に駆動制御し、下回っていない場合には、別の措置を講じる、磁気共鳴設備用の動作方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気共鳴装置の動作方法に関する。この磁気共鳴装置は、磁気共鳴装置の制御装置によって並行して駆動制御可能な複数の送信アンテナを有している。

磁気共鳴装置は、種々の構成において公知である。最も簡単な場合には、磁気共鳴装置は、１つの送信アンテナを有している。この１つの送信アンテナによって、検査空間に高い周波数を有する励起信号が加えられる。この高い周波数を有する励起信号によって、検査空間内の被検体は、磁気共鳴信号を送出する。近年では、複数の送信アンテナを有している磁気共鳴装置も知られている。これらの送信アンテナには、通常、制御装置によって個別に、各駆動制御信号が加えられる。各駆動制御信号には、それぞれ１つの送信チャネルが必要である。しかし、個々のケースにおいて、磁気共鳴装置の動作時に必要な送信チャネル数は、所望の用途並びに送信アンテナ装置の構成および配置に強く依存する。

送信チャネルの数が多くなるほど、駆動制御信号のアライメント（いわゆるＢ１マッピング）はより複雑になり、長い時間がかかってしまう。駆動制御信号の決定（パルスデザイン）にも時間がかかってしまう。さらに、場合によっては、駆動制御信号を決定する際に、数値不安定性が生じてしまう場合がある。

ｎ個の送信アンテナを有するシステムの自由度を、m個の自由度に制限することが可能である（ここでｍ＜ｎである）。技術的にこれは、ハードウェアソリューションとして実現され、複数の送信チャネルを組み合わせて、より少ない数の仮想送信チャネルにすることによって行われる。択一的に、この組み合わせを、ソフトウェアにおいて実現することができる。これは、形成された送信アンテナグループに対して、振幅および／または位相の所定の相互関係だけが許容されることによって実現される。殊に、ソフトウェアソリューションは、相対的に低いコストのもとで、最大の柔軟性とスケーリング性を提供する。

自由度のこのような制限は、一般的に、可能な性能に対して不利益である。すなわち、実現可能な励起均一性のコストまたは空間的に選択されるパルスに対する可能な加速度に対して不利益である。それにもかかわらず、自由度のこのような制限は有利である。なぜなら、例えばパルスデザインが容易になるからである。

パルスデザインの際には、当然ながら、磁気共鳴装置の技術的な性能制限が守られなければならない。しかし、この技術的な性能制限とは無関係に、被検体（通常は人間）を危険にさらさないために、ある程度の高周波の磁場強度も上回ってはならない。このような理由から、（技術的および／または法的な）方針が存在する。この方針では、一般的に、どの位の強さの高周波励起場が最大で許されるのかが決められる。実際には、複数の個別アンテナを有する複数の磁気共鳴アンテナに対して、次のことが公知である。すなわち、この方針において、一般的なケースに対して挙げられた限界を、所定の信号の場合に、被検査体に危害を与えることなく、例えば約２〜約３のファクタ分上回ることが可能であることが公知である。しかし複数の個別アンテナを有する複数の磁気共鳴アンテナに対して既知のこのような事実を、容易に、多数の送信アンテナが設けられている、磁気共鳴設備に転化することはできない。

ＤＥ１０２０１１００５４３３Ａ１号から、バードゲージ共振器として形成された全身用アンテナが、通常のＣＰモード（ＣＰ＝ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ）で駆動制御可能である、すなわち、個別アンテナとして動作可能であることが既知である。ＤＥ１０２０１１００５４３３Ａ１号から、さらに、送信アレイの個別送信アンテナが個別にかつ個々に駆動制御可能であることが既知である。さらに、ＤＥ１０２０１１００５４３３Ａ１号は、各送信モードが検査され、この送信モードに依存して、送信アンテナに対する許容される駆動制御信号を求めるためのコントロール規則が調整されることを開示している。

ＤＥ１０２０１１００５４３３Ａ１号

本発明の課題は、複数の送信アンテナを有する磁気共鳴設備において、上述した方針において挙げられた限界を超えて、一方では送信アンテナの技術的な性能を可能な限り利用することを可能にし、他方では、被検体が許容されないほど高い高周波励起磁場にさらされる恐れをなくす手段を提供することである。

上述の課題は、磁気共鳴設備用の動作方法であって、前記磁気共鳴設備は、前記磁気共鳴設備の制御装置（２）によって並行して駆動制御可能な複数の送信アンテナ（１）を有しており、
・前記磁気共鳴設備はグループモードにおいて動作可能であり、
・グループモードにおいて、前記送信アンテナ（１）が、送信アンテナ（１）の複数のグループ（４）にグルーピングされ、
・グループモードにおいて、送信アンテナ（１）の各グループ（４）内で、前記送信アンテナの複数の駆動制御信号（Ａ１〜Ａ４）は、相互に各所定の関係にあり、
・グループモードにおいて、操作者（３）によって、前記送信アンテナ（１）のグループ（４）に対してそれぞれ１つのグループ駆動制御信号（Ｇ１、Ｇ２）が前記制御装置（２）に設定され、
・グループモードにおいて、前記制御装置（２）は、前記グループ駆動制御信号（Ｇ１、Ｇ２）に基づいて求められたグループ負荷値（Ｇ）が許容可能な最大グループ限界負荷（ＧＧ）を下回っているか否かを検査し、
グループ負荷値（Ｇ）が許容可能な最大グループ限界負荷（ＧＧ）を下回っている場合には、前記グループ駆動制御信号（Ｇ１、Ｇ２）に基づいて、前記個別の送信アンテナ（１）用の前記駆動制御信号（Ａ１〜Ａ４）を求めて、前記送信アンテナ（１）を相応に駆動制御し、
グループ負荷値（Ｇ）が許容可能な最大グループ限界負荷（ＧＧ）を下回っていない場合には、別の措置を講じる、
ことを特徴とする、磁気共鳴設備用の動作方法によって解決される。本発明の動作方法の有利な構成は、従属請求項２〜６に記載されている。

動作モードにおける磁気共鳴設備 動作モードにおける磁気共鳴設備 フローチャート

本発明では、冒頭に記載された様式の動作方法が次のことによって構成される。
・磁気共鳴設備はグループモードで作動可能であり、
・複数の送信アンテナは、グループモードにおいて、複数の送信アンテナグループにグルーピングされ、
・グループモードにおいて、各送信アンテナグループ内で、前記複数の送信アンテナの複数の駆動制御信号は相互に各所定の関係にあり、
・グループモードにおいて制御装置に、操作者によって、複数の送信アンテナグループに対してそれぞれ１つのグループ駆動制御信号が設定され、
・制御装置はグループモードにおいて、このグループ駆動制御信号に基づいて求められたグループ負荷値が、許容可能な最大グループ限界負荷を下回っているか否かを検査し、下回っている場合には、このグループ駆動制御信号に基づいて、個別の送信アンテナ用の駆動制御信号が求められ、送信アンテナが相応に駆動制御され、下回っていない場合には、別の措置が講じられる。

すなわち、複数の送信アンテナグループが形成され、ここで、これらのグループのうちの少なくとも１つのグループは複数の送信アンテナを含んでいる。むしろ、多くの場合に複数のグループ、むしろ通常は全てのグループがそれぞれ複数の送信アンテナを含んでいる。

本発明の動作方法は、次のような考えに基づいている。すなわち、自由度を低減する際に、納得できるコストで（例えば相応するモデルを用いて、または、生きていない対象物での実験によって）、許容可能な最大グループ限界負荷が事前に次のように定められ、これによって、上述した方針が守られていないのにもかかわらず、被検対象が危険にさらされることがなくなる、という考えである。このような場合には、グループ駆動制御信号によって得られるグループ負荷値が、グループ限界負荷を下回り続けている場合に、グループモードにおいて、全てのグループ駆動制御信号およびここから導出される駆動制御信号が適用可能である。

別の措置は、要求に応じて決められる。例えば、別の措置において制御装置が、スケーリングされたグループ駆動制御信号に基づいて求められた、スケーリングされたグループ負荷値が許容可能な最大グループ限界負荷を下回るようにグループ駆動制御信号をスケーリングし、スケーリングされたこのグループ駆動制御信号に基づいて、個別の送信アンテナに対して駆動制御信号を求め、かつ送信アンテナを相応に駆動制御することが可能である。グループ駆動制御信号の振幅に関しては、このスケーリングは常に低減である。場合によってスケーリングは、殊にこれに対して逆の、時間的な延長と結び付く。

スケーリングに対して択一的または付加的に、制御装置は、別の措置において、通知を操作者に対して出力することが可能である。

磁気共鳴設備がグループモードのみにおいて動作することが可能である。しかし、有利には磁気共鳴設備は、グループモードに対して付加的に、個別モードにおいても動作可能であり、個別モードでは、複数の送信アンテナが個々に駆動制御される。この場合には、制御装置には、個別モードにおいて、操作者によって、送信アンテナに対して、それぞれ駆動制御信号が設定される。制御装置は、個別モードにおいて、この駆動制御信号に基づいて求められた個別負荷値が、許容可能な最大個別限界負荷を下回っているか否かを検査し、下回っている場合には、送信アンテナをこの駆動制御信号に相応して駆動制御し、下回っていない場合には、別の措置を行う。個別限界負荷は、通常は、グループ限界負荷とは異なる値である。個別モードでも動作が可能である場合には、制御装置は、操作者からモード信号を受け取り、このモード信号に基づいて、磁気共鳴設備がグループモードで動作されるのか、または、個別モードで動作されるのかを決定する。すなわち、磁気共鳴設備は、この場合には、２つのモードで動作可能である。ここでは当然ながら１つの時点において、２つのモードのうちの１つしかアクティブでない。

グループモードと同様に、制御装置は個別モードにおいても、別の措置において、スケーリングされた駆動制御信号に基づいて求められたスケーリングされた個別負荷値が、許容可能な最大個別限界負荷を下回るように駆動制御信号をスケーリングし、かつ、スケーリングされた駆動制御信号に相応して送信アンテナを駆動制御する。同様に、制御装置が別の措置において、通知を操作者に送出することも可能である。

本発明の上述した特性、特徴および利点並びに、これを実現する方法は、後続の実施例の説明に関連してより明瞭になり、かつ格段に分かりやすくなる。この実施例の説明を、図と関連してより詳細に説明する。

図１および図２では、磁気共鳴設備は複数の送信アンテナ１を有している。図１および２に示されている、送信アンテナ１の数４は、単なる例である。送信アンテナ１は、磁気共鳴設備の制御装置２によって並行に駆動制御可能である。すなわち、ある１つの時点で同時に、複数の送信アンテナ１に、相応する駆動制御信号Ａ１〜Ａ４を加えることができる。駆動制御信号Ａ１〜Ａ４は、基本的に相互に依存しないで調整可能である。

磁気共鳴設備は、少なくとも、グループモードにおいて動作可能である。図１では、グループモードが示されている。有利には、磁気共鳴設備は付加的に、個別モードにおいても動作可能である。個別モードは、図２に示されている。２つのモードは、択一的に、相互に関係している。すなわち、ある１つの時点においては、２つのモードのうちの１つしかアクティブでない。

以降で、図３と関連して、さらに図１および２を付加的に考慮して、本発明の動作方法をより詳細に説明する。

図３では、制御装置２は、ステップＳ１において、操作者３から、モード信号Ｍを受け取る。ステップＳ２において、制御装置２は、モード信号Ｍに基づいて、磁気共鳴設備が、グループモードで動作されるのか、または個別モードで動作されるのかを判断する。

磁気共鳴設備が、グループモードで動作される場合、図１に示された送信アンテナ１が、複数のグループ４にグルーピングされる。グループ４の数は、要望に応じて決められる。しかしいずれにせよ、グループ４の数は、送信アンテナ１の数よりも少ない。図１に相応して最小で２つのグループが形成される。しかし、２つのグループ４が形成されている図１は、単なる偶然である。

さらに、各送信アンテナ１は、１つのグループ４に割り当てられている。グループの数４が、送信アンテナ１の数を下回るので、少なくとも１つのグループ４は１つよりも多くの送信アンテナ１を含む。むしろ多くの場合に、複数のグループ４が、むしろほとんどの場合において全てのグループ４が、それぞれ複数の送信アンテナ１を含む。しかし各グループ４が２つの送信アンテナ１を含んでいる、図１に示されたグルーピングは、単なる偶然である。グループ４内では、駆動制御信号Ａ１−Ａ４、すなわち、例えば駆動制御信号Ａ１とＡ２が、相対的に各所定の関係にある。殊に、所定の振幅比および／または所定の位相関係が定められる。

グループモードでは、制御装置２に、操作者３によって、ステップＳ３において、グループ４に対してそれぞれ１つのグループ駆動制御信号Ｇ１、Ｇ２が設定される。ステップＳ４では、制御装置２は、グループ駆動制御信号Ｇ１、Ｇ２に基づいて、グループ負荷値Ｇを求める。ステップＳ５では、制御装置２は、このグループ負荷値Ｇが許容可能な最大負荷限界ＧＧを下回っているか否かを検査する。グループ負荷値Ｇが許容可能な最大負荷限界ＧＧを下回っている場合には、制御装置２は、ステップＳ６において、グループ駆動制御信号Ｇ１、Ｇ２に基づいて個々の送信アンテナ１に対する駆動制御信号Ａ１〜Ａ４を求める。ステップＳ７では、制御装置２は、駆動制御信号Ａ１〜Ａ４を最終的に、送信アンテナ１に出力する。

制御装置２が、ステップＳ５において、グループ負荷値Ｇが許容可能な最大グループ限界負荷ＧＧを下回っていないことを確認すると、制御装置２は、ステップＳ８においておよび／またはステップＳ９において（および場合によってはさらなるステップにおいて）、別の措置を実施する。殊に、制御装置２は例えばステップＳ８の範囲において、グループ駆動制御信号Ｇ１、Ｇ２をスケーリングファクタｋ（０＜ｋ＜１）でスケーリングすることができる。スケーリングファクタｋは、この場合には、次のように決められる。すなわち、スケーリングされたグループ駆動制御信号Ｇ１、Ｇ２に基づいて求められた、スケーリングされたグループ負荷値Ｇが、許容可能な最大グループ限界負荷ＧＧを下回っているように求められる。択一的または付加的に、制御装置２は、ステップＳ９において、操作者に通知を発する。

ステップＳ８が存在する場合には、制御装置２は、このステップＳ８を実施した後、およびステップＳ５の否定分岐の別のステップを実施した後、ステップＳ６に移行する。別の場合には、ステップＳ６とＳ７は飛ばされる。

これに対して、磁気共鳴設備が個別モードで動作される場合には、送信アンテナ１は、グループ４にグルーピングされない。その代わりに送信アンテナ１は、個別モードにおいて、制御装置２によって個別に駆動制御可能である。

個別モードでは、制御装置２には、操作者３によって、ステップＳ１０において、送信アンテナ１に対してそれぞれ１つの駆動制御信号Ａ１〜Ａ４が設定される。ステップＳ１１では、制御装置２は、これらの駆動制御信号Ａ１〜Ａ４に基づいて、個別負荷値Ｅを求める。ステップＳ１２では、制御装置２は、個別負荷値Ｅが許容可能な最大個別限界負荷ＥＧを下回っているか否かを検査する。個別負荷値Ｅが、許容可能な最大個別限界負荷ＥＧを下回っていると、制御装置２は、直接的にステップＳ７へと移行する。

制御装置２がステップＳ１２で、個別負荷値Ｇが許容可能な最大個別限界負荷ＥＧを下回っていないことを確認すると、制御装置２は、ステップＳ１３においておよび／またはステップＳ１４において（および場合によってはさらなるステップにおいて）、別の措置を実施する。殊に、制御装置２は例えばステップＳ１３において、駆動制御信号Ａ１〜Ａ４をスケーリングファクタｋ（０＜ｋ＜１）によってスケーリングすることができる。スケーリングファクタｋは、この場合には、次のように決められる。すなわち、スケーリングされた駆動制御信号Ａ１〜Ａ４に基づいて求められた、スケーリングされた個別負荷値Ｅが、許容可能な最大個別限界負荷ＥＧを下回っているように、決められる。択一的または付加的に、制御装置２は、ステップＳ１４において、操作者３に通知を発する。

ステップＳ１３が存在する場合には、制御装置２は、このステップＳ１３を実施した後、およびステップＳ１２の否定分岐の別のステップを実施した後、ステップＳ７に移行する。別の場合には、ステップＳ７は飛ばされる。

本発明を、磁気共鳴設備がモード信号Ｍに応じて、択一的にグループモードまたは個別モードで動作される１つの実施形態において説明してきたが、択一的に、磁気共鳴設備を、グループモードのみにおいて動作させることが可能である。この場合には、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１およびＳ２並びにＳ１０〜Ｓ１４が省かれる。

本発明を詳細に、有利な実施例によって、図示し、説明したが、本発明は開示されたこの例に制限されるものではなく、本発明の保護範囲を逸脱せずに、別の形態を当業者が導出することが可能である。

Claims (6)

1. 磁気共鳴設備用の動作方法であって、
   前記磁気共鳴設備は、前記磁気共鳴設備の制御装置（２）によって並行して駆動制御可能な複数の送信アンテナ（１）を有しており、
   ・前記磁気共鳴設備はグループモードにおいて動作可能であり、
   ・グループモードにおいて、前記送信アンテナ（１）が、送信アンテナ（１）の複数のグループ（４）にグルーピングされ、
   ・グループモードにおいて、送信アンテナ（１）の各グループ（４）内で、前記送信アンテナの複数の駆動制御信号（Ａ１〜Ａ４）は、相互に各所定の関係にあり、
   ・グループモードにおいて、操作者（３）によって、前記送信アンテナ（１）のグループ（４）に対してそれぞれ１つのグループ駆動制御信号（Ｇ１、Ｇ２）が前記制御装置（２）に設定され、
   ・グループモードにおいて、前記制御装置（２）は、前記グループ駆動制御信号（Ｇ１、Ｇ２）に基づいて求められたグループ負荷値（Ｇ）が許容可能な最大グループ限界負荷（ＧＧ）を下回っているか否かを検査し、
   グループ負荷値（Ｇ）が許容可能な最大グループ限界負荷（ＧＧ）を下回っている場合には、前記グループ駆動制御信号（Ｇ１、Ｇ２）に基づいて、前記個別の送信アンテナ（１）用の前記駆動制御信号（Ａ１〜Ａ４）を求めて、前記送信アンテナ（１）を相応に駆動制御し、
   グループ負荷値（Ｇ）が許容可能な最大グループ限界負荷（ＧＧ）を下回っていない場合には、別の措置を講じる、
   ことを特徴とする、磁気共鳴設備用の動作方法。
2. 前記別の措置において、前記制御装置（２）は、
   スケーリングされたグループ駆動制御信号（Ｇ１、Ｇ２）に基づいて求められた、スケーリングされたグループ負荷値（Ｇ）が、前記許容可能な最大グループ限界負荷（ＧＧ）を下回るように前記グループ駆動制御信号（Ｇ１、Ｇ２）をスケーリングし、
   当該スケーリングされたグループ駆動制御信号（Ｇ１、Ｇ２）に基づいて、駆動制御信号（Ａ１〜Ａ４）を、前記個別の送信アンテナ（１）に対して求め、かつ、
   前記送信アンテナ（１）を相応に駆動制御する、請求項１記載の動作方法。
3. 前記別の措置において、前記制御装置（２）は、操作者（３）に通知を発する、請求項１または２記載の動作方法。
4. ・前記磁気共鳴設備は前記グループモードに対して付加的に、個別モードにおいて動作可能であり、当該個別モードにおいて、前記送信アンテナ（１）は個々に駆動制御可能であり、
   ・個別モードにおいて、操作者（３）によって、前記送信アンテナ（１）に対してそれぞれ１つの駆動制御信号（Ａ１〜Ａ４）が前記制御装置（２）に設定され、
   ・個別モードにおいて、前記制御装置（２）は、前記駆動制御信号（Ａ１〜Ａ４）に基づいて求められた個別負荷値（Ｅ）が許容可能な最大個別限界負荷（ＥＧ）を下回っているか否かを検査し、
   個別負荷値（Ｅ）が許容可能な最大個別限界負荷（ＥＧ）を下回っている場合には、前記送信アンテナ（１）を前記駆動制御信号（Ａ１〜Ａ４）に相応に駆動制御し、
   個別負荷値（Ｅ）が許容可能な最大個別限界負荷（ＥＧ）を下回っていない場合には、別の措置を講じ、
   ・前記制御装置（２）は、操作者（３）からモード信号（Ｍ）を受け取り、当該モード信号（Ｍ）に基づいて、前記磁気共鳴設備が前記グループモードで動作されるのか、または、前記個別モードで動作されるのかを判断する、請求項１、２または３記載の動作方法。
5. 前記別の措置において、前記制御装置（２）は、
   スケーリングされた駆動制御信号（Ａ１〜Ａ４）に基づいて求められたスケーリングされた個別負荷値（Ｅ）が、許容可能な最大個別限界負荷（ＥＧ）を下回るように前記駆動制御信号（Ａ１〜Ａ４）をスケーリングし、かつ、
   前記送信アンテナ（１）を、前記スケーリングされた駆動制御信号（Ａ１〜Ａ４）に相応に駆動制御する、請求項４記載の動作方法。
6. 前記別の措置において、前記制御装置（２）は、前記操作者（３）に通知を発する、請求項４または５記載の動作方法。

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