JP2015054251A - 高周波励起パルスの測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波（ＲＦ）励起パルスの測定を磁気共鳴装置により可能にし、それによりＲＦ励起パルスの連続的な監視も可能にする。
【解決手段】磁気共鳴装置の高周波システムにより高周波（ＲＦ）励起パルスを送出するステップと、そのＲＦ励起パルスを取得するための受信事象を磁気共鳴装置の制御装置により開始するステップと、送出されたＲＦ励起パルスを磁気共鳴装置の高周波システムにより励起データの形式で取得するステップとを含む磁気共鳴装置による高周波励起パルスの測定方法が提供される。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気共鳴装置による高周波（ＲＦ）励起パルスの測定方法、その方法を実施するように構成された磁気共鳴装置、この種の方法の実施を可能にするコンピュータプログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。

本発明は、医療技術および情報テクノロジーの分野にあり、特にイメージング法およびイメージング装置の制御もしくは監視、特に診断用の磁気共鳴（ＭＲ）法および磁気共鳴装置または類似の装置に関する。

診断動作の際に磁気共鳴装置から送出される高周波（ＲＦ）励起パルスは一般に再度磁気共鳴装置によっては取得されない。それゆえ、ＲＦ励起パルスの実際波形とＲＦ励起パルスの目標波形との比較はできない。

本発明の課題は、ＲＦ励起パルスの測定を磁気共鳴装置により可能にし、それによりＲＦ励起パルスの連続的な監視も可能にする方法を提供することにある。

この課題は、請求項１記載の方法によって解決される。さらに、この課題は、請求項９記載の磁気共鳴装置、請求項１０記載のコンピュータプログラム、ならびに請求項１１記載のコンピュータ読取可能な記憶媒体によって解決される。本発明の有利な実施形態はそれぞれに従属する下位請求項に記載されている。

本発明により提供される磁気共鳴装置によるＲＦ励起パルスの測定方法は、次のステップ、即ち、
磁気共鳴装置の高周波システムによりＲＦ励起パルスを送出するステップと、
そのＲＦ励起パルスを取得するための受信事象を開始（トリガー）するステップと、
送出されたＲＦ励起パルスを高周波システムにより励起データの形式で取得するステップと、
を含む。

磁気共鳴装置の高周波システムによるＲＦ励起パルスの送出は、ＲＦ励起パルスを取得するために受信事象を自動的に作動させる。開始（トリガー）とは、厳密にはこの作動メカニズムのことであると理解するべきである。受信事象とは、一方ではＲＦ励起パルスが送出された（さもなければ信号がまだ全く発せられていない）という情報を含み、他方では送出されたＲＦ励起パルスの取得を磁気共鳴装置に可能にするプログラムを含む信号、特に開始信号（トリガー信号）であると理解するべきである。

送出されたＲＦ励起パルスは、磁気共鳴装置の高周波システムにより励起データの形式で取得される。この場合に、励起データは、送出されたＲＦ励起パルスの波形データを含む。

本発明は、磁気共鳴装置の高周波システムを用いた、従っていずれにせよ既に存在する受信ハードウェアを用いたＲＦ励起パルスの送出および取得を活用し、それにより、実際に送出されたＲＦ励起パルスの測定を可能にする。このようにして、ＲＦ励起パルスの目標波形からの実際に送出されたＲＦ励起パルスの偏差を検出することができる。

好ましい実施形態では、励起データが、少なくとも１つの方向性結合器または少なくとも１つのピックアップループにより取得される。この場合に、方向性結合器は、導体内を進む電磁波の一部を方向に依存して分岐することができる部品である。ピックアップループは、受信装置に接続され放射された電磁波の一部を検出するアンテナ部品である。それにより励起データの効率的な取得が達成され、患者に向かって進む電磁波のみを考慮することができる。

有利な実施形態では、高周波システムにより付加的に、ＲＦ励起パルスに基づいて生じるエコー信号がエコーデータの形式で取得される。それによって、励起データのほかに、エコーデータ、即ち核スピンエコー信号も取得される。これは、付加的に磁気共鳴装置による画像化を可能にする。

他の実施形態では、励起データの取得とエコーデータの取得との間の時間的切替が切替マトリックスによって実現される。切替マトリックスは二線式線路を切り替えるための技術的解決手段であり、励起データの取得のためにもエコーデータの取得のためにも同一の高周波システムの使用を可能にする。好ましくは、遠隔制御される切り替えおよび／または磁気共鳴装置による切り替えを可能にする自動切替マトリックスが使用される。従って、１つのみのＲＦシステムを用いて２つの異なるデータの取得が可能である。それによって、所要時間と、切り替えの実行および記録作成に関するエラー源とが減少する。ＲＦ励起パルスを取得するために付加的な受信モジュールを必要としないという事実は、コスト節約に貢献する。

本発明による実施の際に、励起データおよびエコーデータはタイムスタンプを付与される。タイムスタンプとは、励起データをそれに付属のエコーデータに一義的に割り当てることを可能にするあらゆる種類の情報のことであり、例えば励起データの取得時点およびエコーデータの取得時点のことである。これは、ＡＳＣＩＩフォーマットでのミリ秒精度の時刻であるとよい。それによって、各データ取得時点を確定することができる。しかし、励起データとエコーデータとの間の時間的な相関関係を作り出すことできる。しかし、励起データと、それに関連したエコーデータとに、相互の関連付けを可能にする一義的なラベルを持たせることもできる。

好ましい実施形態では、励起データおよびエコーデータは生データセットの形式で記憶される。この場合に、生データセットは、例えば測定量およびそれらに関連した測定値、それらの基礎的データのような測定過程の情報を含むデータセットを表す。これは、励起データおよびエコーデータの保護を可能にし、データセットの後続処理も可能にする。

有利な実施形態では、励起データが、プロセスの経過をチェックするために使用される。励起データの存在によってはじめて、つまり実際に送出されたＲＦ励起パルスとＲＦ励起パルスの目標波形との間の直接比較の存在によってはじめて、実際に送出されたＲＦ励起パルスとＲＦ励起パルスの目標波形との間において場合によっては生じ得る偏差の直接的な影響を確定することができる。それによって、例えば品質管理を行い、送出されたＲＦ励起パルスの良さを決定し、実際に送出されたＲＦ励起パルスが例えばある特定の規則正しさに関してＲＦ励起パルスの目標波形からはずれた場合に、特定の誤りを探し求めることができ、または画像データにおけるアーチファクトを除去すること、つまり、この種の偏差から結果的に生じる望ましくない誤りを除去することもできる。プロセスの経過のチェックは、局所的な比吸収率の監視、つまり、例えば生体検査の際における生物組織内の電磁場エネルギーの吸収の監視も含む。局所的な比吸収率の監視は、最大の局所的な比吸収率の保守的な推定（conservative estimation）のための仮想観察点の決定を含む。この監視は生きている検査対象の安全性を高めるのに役立つ。

他の実施形態では、励起データが磁気共鳴装置の出力ユニットに励起データの監視のために出力される。それによって、ＲＦ励起パルスの直接的な監視をリアルタイムで行うことができる。従って、場合によって生じ得る誤りを即座に視認し、除去することができる。例えば誤りのあるＲＦ励起パルスに属する測定は繰り返されるか、または後続処理ステップにおいて遡及的に修正されるとよい。

本発明において、ＲＦ励起パルスを測定するための磁気共鳴装置も提供される。その磁気共鳴装置は、高周波システム、制御装置および出力ユニットを含み、次のステップを実行するように構成されている。即ち、
高周波システムによりＲＦ励起パルスを送出するステップ、
そのＲＦ励起パルスを取得するための受信事象を制御装置により開始するステップ、
送出されたＲＦ励起パルスを高周波システムにより励起データの形式で取得するステップ。

さらに、本発明は、磁気共鳴装置のプログラム可能な制御装置もしくは計算ユニットの記憶ユニットにロード可能であるコンピュータプログラムを提供する。このコンピュータプログラムにより、該コンピュータプログラムが磁気共鳴装置の制御部または制御装置において進行するとき、本発明による方法の既述の全てのまたは種々の実施形態を実施することができる。本発明による方法の適切な実施形態を実現するために、コンピュータプログラムは場合によってはプログラム手段、例えばライブラリおよびヘルプ機能を必要とする。換言するならば、コンピュータプログラムに関する請求項により、本発明による方法の上述の実施形態の１つを実施することを可能にするソフトウェアつまりこの１つの実施形態を実施するソフトウェアが保護されるべきである。そのソフトウェアは、さらにコンパイルされて結合されなければならないかまたは翻訳だけされればよいソースコードであるか、あるいは実行のために相応の制御装置にロードされるだけでよい実行可能なソフトウェアである。

さらに、本発明は、電子的に読取可能な制御情報、特にソフトウェアが記憶されているコンピュータ読取可能な記憶媒体、例えばＤＶＤ、磁気テープまたはＵＳＢスティックに関する。これらの制御情報が記憶媒体から読み取られ、磁気共鳴装置の制御部もしくは計算ユニットに記憶された際に、前述の方法の本発明による実施形態の全てが実施可能である。

本発明による磁気共鳴装置、本発明によるコンピュータプログラムおよび本発明によるコンピュータ読取可能な記憶媒体の利点は、既に詳細に説明した本発明による方法の利点にほぼ対応する。この場合に言及した特徴、利点または代替実施形態は、同様にその他の要求される対象に転用することができ、その逆の転用も可能である。換言するならば、例えば装置に関する具体的な請求項は、方法に関連して記載もしくは要求されている特徴に関しても、さらに展開することができる。方法の相応の機能的な特徴は、相応の具体的なモジュールによって、特にハードウェアモジュールによって形成することができる。

以下において、図示された実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。

図１は本発明による磁気共鳴装置の概略図である。 図２は図本発明による方法のフローチャートである。

図１は、磁気共鳴イメージング装置もしくは核スピントモグラフィ装置とも呼ばれる磁気共鳴装置９の概略図を示す。磁気共鳴装置９の静磁場磁石１０は、検査テーブル１２上に寝かせられて検査のために磁気共鳴装置９内に送り込まれる例えば人体の検査部位のような検査対象１１の検査領域内の核スピンを分極もしくは整列させるための時間的に一定の強い磁場Ｂ₀を発生する。核スピン共鳴測定に必要な静磁場Ｂ₀の高い均一性は、検査対象１１が送り込まれる一般に球形の測定ボリュームＭ内において規定されている。均一性要求を支援するために、かつ特に時間的に変化しない影響を除去するために、磁気共鳴装置は適切な個所に強磁性材料からなる所謂シム板を含む。時間的に変化する影響は、それらが望ましくない場合に、シムコイル１３および適切な制御部３７によって除去される。

静磁場磁石１０は同様に磁気共鳴装置９の円筒形の傾斜磁場システム１４の覆いとして利用される。傾斜磁場システム１４は例えば３つの部分巻線を含む。各部分巻線は、磁気共鳴装置９の増幅器３４〜３６によって直交座標系の各方向に時間的にも変化する直線形の傾斜磁場を発生するための電流を供給される。傾斜磁場システム１４の第１の部分巻線はｘ方向の傾斜磁場Ｇ_xを生成し、第２の部分巻線はｙ方向の傾斜磁場Ｇ_yを生成し、第３の部分巻線はｚ方向の傾斜磁場Ｇ_zを生成する。さらに傾斜磁場システム１４によって非直線形の傾斜磁場も生成される。増幅器３４〜３６は、傾斜磁場パルスを時間正しく生成するために磁気共鳴装置９のシーケンス制御部１５によって制御されるディジタル・アナログ変換器ＤＡＣを含む。

さらに、磁気共鳴装置９は、傾斜磁場システム１４によって包囲された領域内に少なくとも１つの高周波アンテナ１６を含む。この高周波アンテナ１６は、磁気共鳴装置９の高周波電力増幅器から放出される高周波パルスを、検査対象１１つまり検査対象１１の検査領域の核を励起させて核スピンを整列させるため交流磁場に変換する。コイルの制御および受信信号の評価は磁気共鳴装置９の制御装置３８において行われる。高周波アンテナ１６は、１つまたは複数のＲＦ送信コイルおよび複数のＲＦ受信コイルを、コンポーネントコイルの例えばリング状配置、直線状配置またはマトリックス状配置形式で含む。高周波アンテナ１６のＲＦ受信コイルによって、歳差運動をする核スピンから出る交流磁場、即ち一般に１つまたは複数の高周波パルスと複数の傾斜磁場パルスとからなるパルスシーケンスによって引き起こされた核スピンエコー信号が、電圧、即ち測定信号に変換される。その電圧は、増幅器１７を介して高周波システム１９の高周波受信チャネルに供給される。磁気共鳴装置９の高周波システム１９はさらに少なくとも１つの送信チャネル２０を含み、その送信チャネル２０では核磁気共鳴を励起するための高周波パルスが生成される。各高周波パルスは、装置コンピュータ２１からシーケンス制御部１５に予め与えられるパルスシーケンスに基づいて、ディジタルで複素数列として表される。この複素数列は、実数部および虚数部としてそれぞれ１つの入力端２２を介して高周波システム１９内のディジタル・アナログ変換器ＤＡＣに供給され、そしてそのディジタル・アナログ変換器ＤＡＣから送信チャネル２０に供給される。送信チャネル２０においては、パルスシーケンスが高周波キャリア信号に変調され、その高周波キャリア信号の基本周波数は測定ボリューム内の核スピンの共鳴周波数に一致する。増幅器３３を介して、変調されたパルスシーケンスが高周波アンテナ１６のＲＦ送信コイルに供給される。

送信動作から受信動作への切り替えは磁気共鳴装置９の送受信切替器２３を介して行われる。高周波アンテナ１６のＲＦ送信コイルは、核スピンを励起するための高周波パルスを測定ボリュームＭへ照射し、その結果として生じるエコー信号がＲＦ受信コイルを介して走査される。このようにして得られた核共鳴信号が、高周波システム１９の受信チャネルの第１の復調器１８において中間周波数に位相敏感に復調され、アナログ・ディジタル変換器ＡＤＣにおいてディジタル化される。この信号はさらに周波数０に復調される。周波数０への復調と、実数部および虚数部への分離とは、ディジタル化後に高周波システム１９の受信チャネルの第２の復調器２４内のディジタル領域で行われる。その第２の復調器２４は、復調されたデータを、出力端３２を介して画像コンピュータ２５に出力する。

磁気共鳴装置９の画像コンピュータ２５によって、このようにして得られた測定データからＭＲ画像が再構成される。測定データ、画像データおよび制御プログラムの管理は、磁気共鳴装置９の装置コンピュータ２１を介して行われる。予め与えられた制御プログラムに基づいて、シーケンス制御部１５が、その都度所望されるパルスシーケンスの発生およびｋ空間の相応の走査を制御する。特に、シーケンス制御部１５は、傾斜磁場の時間正しい切り替えと、定められた位相および振幅を有する高周波パルスの送出と、核共鳴信号の受信とを制御する。高周波システム１９およびシーケンス制御部１５のための時間基準に磁気共鳴装置９のシンセサイザ２６が使用される。コンピュータ読取可能な記憶媒体２７、例えばＤＶＤに記憶されるＭＲ画像を生成するための適切な制御プログラムの選択と、生成されたＭＲ画像の表示とが、キーボード２９と、マウス３０と、出力ユニット３１、例えば画面とを含む磁気共鳴装置９の端末装置２８を介して行われる。

図示された磁気共鳴装置は、もちろん、磁気共鳴装置が通常有する他の構成要素を含むことができる。磁気共鳴装置の一般的な動作態様は当業者には知られており、従って一般的な構成要素の詳細な説明は省略する。

図２は本発明による方法のフローチャートを示す。本方法は方法ステップ０〜８を含み、方法ステップ０〜８の説明では、他の図に関連して採用した相応の参照符号を含んだ説明部分も使用する。

方法ステップ０は、磁気共鳴装置９によるＲＦ励起パルスの測定の開始を示す。

方法ステップ１において、ＲＦ励起パルスが、磁気共鳴装置９の高周波システム１９および高周波アンテナ１６により送出され、方法ステップ２において、高周波励起パルスを取得する受信事象が作動させられる。その際に、ＲＦ励起パルスの送出が自動的にＲＦ励起パルスを取得するための受信事象を作動させる。その受信事象は磁気共鳴装置９の制御装置３８により作動させられる。

方法ステップ３の期間中に、送出された励起パルスが励起データの形式で磁気共鳴装置９の高周波システム１９により取得される。この場合に、励起データは、実現されたＲＦ励起パルスの形式を含む。実施例において、励起データは少なくとも１つの方向性結合器または少なくとも１つのピックアップループにより取得される。方向性結合器またはピックアップループは磁気共鳴装置９の制御装置３８の一部である。

方法ステップ７において、磁気共鳴装置９の高周波システム１９により、付加的にＲＦ励起パルスに基づいて生じるエコー信号がエコーデータの形式で取得される。それによって励起データのほかに付加的にエコーデータ、つまり核スピンエコー信号が取得される。これは、付加的に磁気共鳴装置９による画像化を可能にする。一実施例において、励起データの取得とエコーデータの取得との間の時間的切替は切替マトリックスによって実現される。切替マトリックスは、励起データの取得のためにもエコーデータの取得のためにも同一の高周波システム１９の使用を可能にする。特に、遠隔制御による切り替えおよび／または磁気共鳴装置９による切り替えを可能にする自動切替マトリックスを使用することが好ましい。この場合に、切替マトリックスは磁気共鳴装置９の制御装置３８の一部である。さらに、励起データおよびエコーデータは、制御装置３８によりタイムスタンプを付与され、このタイムスタンプは１つの時点および／または１つのラベルを含んでおり、励起データをそれに関連したエコーデータに一義的に割り当てることを可能にする。

方法ステップ４では励起データが、方法ステップ８ではエコーデータが、生データセットの形式で、詳しくは図示されていない磁気共鳴装置９の記憶ユニットに記憶される。

方法ステップ５は励起データによるプロセスの経過のチェックを示す。そのチェックは、例えば磁気共鳴装置９の装置コンピュータ２１または磁気共鳴装置９の端末装置２８により行われる。しかし、そのチェックは、磁気共鳴装置９の詳しくは図示されていない他のコンピュータユニットにより行うこともできる。励起データの存在によってはじめて、つまり実際に送出されたＲＦ励起パルスとＲＦパルスの目標波形との間の直接比較によってはじめて、実際に送出されたＲＦ励起パルスとＲＦ励起パルスの目標波形との間において場合によって生じ得る偏差の直接的な影響を確定することができる。それによって、品質管理を行い、送出されたＲＦ励起パルスの良さを決定し、実際に送出されたＲＦ励起パルスが例えばある特定の規則正しさに関してＲＦ励起パルスの目標波形からはずれた場合に、特定の誤りを探し求めることができ、または画像データにおけるアーチファクトを除去すること、つまり、この種の偏差から結果的に生じる望ましくない誤りを除去することもできる。プロセスの経過のチェックは、同様に、局所的な比吸収率の監視、つまり、例えば生体検査の際における生物組織内の電磁場エネルギーの吸収の監視も含む。局所的な比吸収率の監視は、最大の局所的な比吸収率の保守的な推定のための仮想観察点の決定を含む。

代替実施形態では、励起データが磁気共鳴装置９の出力ユニット３１に励起データの監視のために出力される。それによって、ＲＦ励起パルスの直接的な監視をリアルタイムで行うことができる。場合によって生じ得る誤りおよび／または特性を即座に視認し、除去することができる。

方法ステップ６は、磁気共鳴装置９によるＲＦ励起パルスの測定の終了を表す。

さらに、磁気共鳴装置９のプログラム可能な制御装置３８は、磁気共鳴装置９の制御装置３８においてコンピュータプログラムが実行される際に全ての上記方法ステップを実行するためのプログラム手段を備えたプログラム可能な制御装置３８の記憶装置にコンピュータプログラムがロード可能であるように構成されている。

本発明を好ましい実施例によって詳細に図解して説明したが、それにもかかわらず本発明は開示された例に限定されず、それらから当業者によって、本発明の保護範囲を逸脱することなく、その他の変形を導き出すことができる。

以上のとおり、本発明は、次のステップを含む、即ち、
磁気共鳴装置の高周波システムによりＲＦ励起パルスを送出するステップ、
そのＲＦ励起パルスを取得するための受信事象を磁気共鳴装置の制御装置により開始するステップ、
送出されたＲＦ励起パルスを磁気共鳴装置の高周波システムにより励起データの形式で取得するステップ、
を含む、磁気共鳴装置によるＲＦ励起パルスの測定方法に関する。好ましい実施形態では、励起データがプロセスの経過のチェックのために使用される。

０〜８ 方法ステップ
９ 磁気共鳴装置
１０ 静磁場磁石
１１ 検査対象
１２ 検査テーブル
１３ シムコイル
１４ 傾斜磁場システム
１５ シーケンス制御部
１６ 高周波アンテナ
１７ 増幅器
１８ 第１の復調器
１９ 高周波システム
２０ 送信チャネル
２１ 装置コンピュータ
２２ 入力端
２３ 送受信切替器
２４ 第２復調器
２５ 画像コンピュータ
２６ シンセサイザ
２７ 記憶媒体
２８ 端末装置
２９ キーボード
３０ マウス
３１ 出力ユニット
３２ 出力端
３３ 増幅器
３３〜３６ 増幅器
３７ 制御部
３８ 制御装置
ＤＡＣ ディジタル・アナログ変換器
ＡＤＣ アナログ・ディジタル変換器

Claims (11)

1. 磁気共鳴装置（９）の高周波システム（１９）により高周波（ＲＦ）励起パルスを送出するステップと、
   そのＲＦ励起パルスを高周波システム（１９）により取得するための受信事象を開始するステップと、
   送出されたＲＦ励起パルスを高周波システム（１９）により励起データの形式で取得するステップと、
   を含む磁気共鳴装置による高周波励起パルスの測定方法。
2. 励起データが、少なくとも１つの方向性結合器または少なくとも１つのピックアップループにより取得される請求項１記載の方法。
3. 高周波システム（１９）により付加的に、ＲＦ励起パルスに基づいて生じるエコー信号がエコーデータの形式で取得される請求項１または２記載の方法。
4. 励起データの取得とエコーデータの取得との間の時間的切替が切替マトリックスによって実現される請求項３記載の方法。
5. 励起データおよびエコーデータがタイムスタンプを有する請求項３または４記載の方法。
6. 励起データおよびエコーデータが生データセットの形式で記憶される請求項３乃至５の１つに記載の方法。
7. 励起データがプロセスの経過をチェックするために使用される請求項１乃至６の１つに記載の方法。
8. 励起データが磁気共鳴装置（９）の出力ユニット（３１）に励起データの監視のために出力される請求項１乃至７の１つに記載の方法。
9. 高周波システム（１９）、制御装置（３８）および出力ユニット（３１）を有し、かつ請求項１乃至８の１つに記載の方法を実施するように構成されている、高周波励起パルスを測定するための磁気共鳴装置（９）。
10. コンピュータプログラムが磁気共鳴装置（９）の制御装置（３８）において実行される際に請求項１乃至８の１つに記載の方法の全てのステップを実行するためのプログラム手段を備えた磁気共鳴装置（９）のプログラム可能な制御装置（３８）の記憶装置に直接にロード可能であるコンピュータプログラム。
11. 磁気共鳴装置（９）の制御装置（３８）において記憶媒体（２７）を使用する際に請求項１乃至８の１つに記載の方法を実施するように構成されている電子的に読取可能な制御情報を有するコンピュータ読取可能な記憶媒体（２７）。

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