JP2016500539A - Mriシステムおよび非mrイメージング・システムを有する複合システムにおける干渉削減 - Google Patents

Mriシステムおよび非mrイメージング・システムを有する複合システムにおける干渉削減 Download PDF

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Abstract

本発明は、非MRイメージング・システム(たとえばPETイメージング・システム)とMRイメージング・システムとの間の干渉を低減するための方法およびシステムに関する。本方法は、少なくとも、MR RF信号検出期間を示す信号を、受信する段階と、受信された信号に応答して、前記MR RF信号検出期間の少なくとも一部の間、前記非MRイメージング・システムの少なくとも一部の状態を非アクティブ状態に設定する段階とを含む。

Description

本発明は、磁気共鳴(MR)イメージングを含む複合イメージング・システムにおいて使う方法およびシステムに関する。本発明はPET-MRイメージング・システムにおいて、より詳細には実質的に同時に画像を取得するそのようなイメージング・システムにおいて格別な用途を見出す。
MRイメージングの分野において、改善された医療診断に対する要求は、いわゆる複合イメージング・システムの開発につながった。そのようなイメージング・システムは、MRの軟組織画像コントラストの恩恵を、たとえばPETまたはSPECTの機能イメージング能力を用いて増強する。しかしながら、複合イメージング・システムの設計は相互運用性の制約によってくじかれる。MRイメージング・システム・ボア内で生成される数テスラの磁場および高RF場は、それが組み合わされる非MRイメージング・システムにおける設計の自由を制約する。たとえば、非MRシステムにおいて使用できる材料の範囲が制限される。さらに、二つのイメージング・システムの間の近接性は、一方のシステムが他方の性能を劣化させる干渉のリスクがある。
複合イメージング・システムは、非MRイメージング・システムがMRイメージング・システムの近くに置かれるという共位置を通じて形成されてもよい。動作の間、二つのイメージング・システムの間で患者ベッドが移送され、相続いて画像が取得される。両イメージング・システム間の離間は、一方のシステムの他方に対する影響を緩和するが、相続く取得の間の患者動きが画質を劣化させるリスクがある。複合イメージング・システムは完全に統合されていてもよく、その場合、MRイメージング・システムは非MRイメージング・システムと同じ筐体内に組み合わされ、同時取得および画像アーチファクトの削減をもたらすが、相互運用性問題の深刻化という代償を伴う。
MRイメージング・システムおよび非MRイメージング・システムを含む複合イメージング・システムにおいて見出されるある具体的な相互運用性問題は、非MRイメージング・システムとMRイメージング・システムとの間の電気的干渉の問題である。これにおいては、非MRイメージング・システムの回路を流れる電流が電磁放射を生成するが、この電磁放射はMRイメージング・システムにおける敏感なRFセンス・コイルによって検出されるリスクがある。この問題は、共有される撮像領域のため必然的に、上記敏感なRFコイルが位置されているMRイメージング・システムのボアの近くに非MRイメージング・システムの一部が位置されることが要求される同時取得システムにおいては特に深刻になる。RFセンス・コイルは典型的には、特定の周波数帯域幅に敏感であるだけであり、そのためこの帯域幅内の周波数のみが問題を呈する。しかしながら、信号完全性(integrity)を改善するためにまたは信号処理を容易にするために非MRイメージング・システムにおいて使われうるデジタル信号は、本来的に広いRF放出スペクトル帯域幅をもち、そのような帯域幅はMR RF受信コイルの受信帯域幅内にはいることがあり、よってMRイメージング・システムと干渉することがある。
電気的な遮蔽は、複合イメージング・システムにおけるそのような放出を軽減する、確立した方法である。この場合、放射する回路を伝導性のスクリーンで囲むことによって、RF放出が軽減される。しかしながら、MRシステムのボアの近くにそのようなスクリーンを配置することは、その磁場をゆがめ、MR画像品質を劣化させるリスクがある。より厚く、より伝導性のスクリーンは、MRI画像における増大した歪みを代償としてRF放出を減らすので、この環境における電気的な遮蔽の有効性に対して制限を課す。そのようなスクリーンの有効性は、たとえば冷却と、その中の電子回路へのデータ転送とを許容するためのスクリーンにおける開口の必要性によって、さらに損なわれる。
非MRイメージング・システムとMRイメージング・システムとの間の干渉を軽減するもう一つの技法は特許文献1に開示されている。特許文献1は、非MRイメージング・システムとMRイメージング・システムとの間の共通の時間ベースを使うことによってそのような干渉を軽減することを開示している。
非特許文献1は、超音波をゲーティングしてMRデータ収集の間は無効にされるようにすることによってMRIと平和理に共存するよう超音波ゲーティングがなされる技法を開示している。
特許文献2は、光電子増倍管から見られるシンチレータを有する放射検出器リングと、光電子増倍管を放射検出器リングから遮蔽する磁場遮蔽外被を有するPET検出器リングを開示している。このPET検出器リングは、磁気共鳴スキャナをも含むハイブリッド・イメージング・システムの一部であってもよい。
特許文献3は、二つの断層撮像測定装置をもつ断層撮像測定システムを開示している。二つの断層撮像測定装置のうち第一のものが第二のものに、測定の実施に不都合な仕方で干渉することがある。一実施形態では、このシステムは、第一の測定装置内のスイッチ・オフ機構と、第二の測定装置が測定を実施している場合にスイッチ・オフ機構にスイッチ・オフ信号を送信するための、第一の測定装置への外部接続とを含む。
上述したアプローチは非MRイメージング・システムとMRイメージング・システムとの間の干渉をいくらかは軽減するものの、患者診断をさらに改善するために改善された品質のMR画像に対する要求は、この干渉がさらに削減されることを求めている。
米国特許出願公開第20120089007A1号 米国特許出願公開第2009/195249A1号、DeMeester et al 米国特許出願公開第2008/169812A1号、ladebeck et al 国際公開第2008/078270号
Sebok D A et al、"Interleaved magnetic resonance and ultrasound by electronic synchronisation", Investigative Radiology, Philadelphia, PA, US, Vol. 26 no. 4, 1 April 1991, pp.353-357
非MRイメージング・システムと近くのMRイメージング・システムとの間の干渉を軽減するための方法およびシステムを提供することが本発明の目的である。
この目的は、MRイメージング・システムがMRイメージング領域内のプロトンのスピンを示すRF信号を検出するMR RF信号検出期間をもつようMRイメージング・システムが定義される方法によって達成される。さらに、非MRイメージング・システムの少なくとも一部は、アクティブ状態および非アクティブ状態をもつよう定義される。本方法は、少なくともMR RF信号検出期間を示す信号を受信する段階と;受信された信号に応答して、MR RF信号検出期間の少なくとも一部の間、非MRイメージング・システムの少なくとも一部の状態を、非アクティブ状態に設定する段階とを含む。このようにして、非MRイメージング・システムとMRイメージング・システムとの間の干渉が軽減される。
動作では、MRイメージング・システムのボア内の強力な一定の磁場が、特に水分子内のプロトンの磁気モーメントを整列させ、該磁気モーメントをボアに平行な軸のまわりに回転させる。パルス状にされた磁場がボア内でRF場コイルによって生成され、プロトンの位置を空間的にエンコードするためにプロトンのスピン特性を周期的に修正する。RF場のオフ状態の間、プロトンはその整列された位置に復帰し、ボア内のプロトンの空間的な位置をエンコードする勾配場が加えられる。その後、MR信号を検出するために、RF受信器コイルがMR RF信号検出期間についてスイッチ・オンされる。結果として、MR RF信号検出期間の間、RF受信コイルはRF干渉に対して特に敏感になる。MR RF信号検出期間の少なくとも一部分の間、非MRイメージング・システムの少なくとも一部分の状態を、非アクティブ状態に設定することによって、非MRイメージング・システムとMRイメージング・システムとの間の干渉が軽減される。
特許文献1において開示されている非MRイメージング・システムとMRイメージング・システムとの間の干渉を軽減する既知の方法は、共通の時間ベースを使って二つのシステムのタイミングを同期させるものである。この既知の方法はいくらかの干渉削減をもたらす。そのような同期方法は、普通なら独立に変動し、デジタル・ノイズに特徴的な可変なうなり周波数をもつ干渉を引き起こすところの両システムにおける信号の周波数をロックする。本発明は、さらに、MRイメージング・システムがRF干渉に対して特に敏感であるMR RF信号検出期間の間に非MRイメージング・システムにおける干渉生成動作を防止することによって、この既知の方法を増強する。結果として、干渉のさらなる低減が得られ、MRイメージング・システムの画質が改善される。一つのイメージング・システムが別のイメージング・システムの動作を中断させるそのような手法は、そのような中断がその画質に影響するリスクがあり、魅力的でないように思えるかもしれないが、実際上は、MR RF信号検出期間の短いデューティーサイクルは、非MRイメージング・システムが非アクティブ状態に設定されるのは短期間だけであり、そのためその性能に対する影響は最小限であることを意味する。
本発明のある側面によれば、MRイメージング・システムはボアをもち、非MRイメージング・システムの非アクティブ状態は、以下のうちの少なくとも一つがスイッチ・オフされている状態に対応する:i)MRイメージング・システムのボア内からMRイメージング・システムのボア外へのデータの送信;ii)MRイメージング・システムのボア内のデータ・プロセッサまたはセンサーを制御するクロック信号;iii)MRイメージング・システムのボア内のデータの処理;iv)MRイメージング・システムのボア内のメモリへのデータの転送;v)ガンマ光子の検出の時刻に対応するタイムスタンプの生成;vi)非MRイメージング・システム内のガンマ光子検出器からのデータの、アナログ・データからデジタル・データへの変換;vii)MRイメージング・システムのボア外からボア内の非MRイメージング・システムの一部分への電力の転送;viii)非MRイメージング・システムの少なくとも一部分への電力の供給。上述した動作は、MRイメージング・システムに干渉することがあり、よってMR RF信号検出期間中にその一つまたは複数をオフにすることによるその停止は、そのような干渉を軽減する。
本発明のもう一つの側面によれば、MR RF信号検出期間を示す信号は、下記のうちの少なくとも一つであるまたは下記のうちの少なくとも一つから導出される:i)MRイメージング・システムにおけるMR RFコイルからの同調信号30、ii)MRイメージング・システムにおける勾配磁場、iii)MRイメージング・システムにおける読み出し勾配磁場31、iv)コイルの受信状態を示すMRイメージング・システムからの信号、v)MRイメージング・システムからの同期信号32。これらの信号は、典型的にはMRイメージング・システム内で利用可能であり、非MRイメージング・システムの要素をいつ非アクティブ状態に保つべきかを決定するために、有利に使用できる。
本発明のもう一つの側面によれば、MR RF信号検出期間の少なくとも一部分の間、以下の源の少なくとも一つからのデータがバッファリングされる:i)受信されたガンマ光子のエネルギーを示すデータ;ii)受信されたガンマ光子の受信の時刻を示すデータ;iii)制御またはステータス・データ。好ましくは、バッファリング動作は、そのデータを生成するPETガンマ光子検出器にとってローカルに行なわれ、一層好ましくは、バッファリングは、複合イメージング・システムのイメージング領域の近くで行なわれる。そうすることで、データ送信に付随する電流によって生成される放射場またはデータ送信を容易にするためにデータを搬送波周波数上に変調することに付随する電流によって生成される放射場が禁止され、MRイメージング・システムへの干渉が軽減される。
本発明のもう一つの側面によれば、非MRイメージング・システムの少なくとも一部分の状態は、MR RF信号検出期間外では、よってMRイメージング・システムがRF信号を検出していないときは、アクティブ状態に設定される。そうすることで、PETイメージング・システムの干渉生成部分の一時的なスイッチ・オフは終了され、そのような部分は中断されない動作状態に戻され、それによりデータの送信、電力の転送、ガンマ光子検出器データのサンプリングなどを許容する。
本発明のもう一つの側面によれば、MRイメージング・システムの準備フェーズを示す信号がさらに受信され、この信号に応答して、非MRイメージング・システムの少なくとも一部分の状態が、MRイメージング・システムが該準備フェーズにある期間の少なくとも一部分の間は非アクティブ状態に設定される。MRイメージング・システムの準備フェーズは、MRイメージング・システムがRF放出に対して特に敏感である期間でもある。よって、この期間の間、非MRイメージング・システムの少なくとも一部分の状態を非アクティブ状態に設定することによって、MRイメージング・システムに対する干渉のさらなる削減が達成される。
本発明の他の側面によれば、本発明の上記方法を実装するためにシステムおよびコンピュータ可読媒体が提供される。
本発明のいくつかの側面に基づく、組み合わされたPET-MRイメージング・システムを示す図である。 非MRイメージング・システムの干渉生成部分を非アクティブ状態に設定するよう構成された非MR活動制御ユニットの例示的な実装を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従って使われる例示的な変調方式を示す図である。 PET検出器電子系の干渉生成部分を非アクティブ状態に設定するための、PET検出器モジュール40a内での復調されたゲート信号35およびPET参照クロック信号38の例示的な使用を示す図である。 非アクティブ状態の間、送信を停止されたデータを記憶するための例示的な実装を示す図である。
非MRイメージング・システムと近くのMRイメージング・システムとの間の干渉を軽減するための方法およびシステムを提供するために、本発明は、実質的に同時のデータ取得を有する例示的な組み合わされたPET-MRイメージング・システムを参照して記述される。しかしながら、本発明は、MRイメージング・システムが非MRイメージング・システムと共位置にされている複合イメージング・システムにも、またMRイメージングを他の撮像モダリティーと組み合わせるイメージング・システムにも用途をもつことは理解しておくべきである。そのような組み合わせは、SPECT-MR、バイオルミネセンス-MRのような光-MRイメージング・システムおよび超音波-MRを含むがそれに限られない。
図1は、本発明のいくつかの側面に基づく複合PET-MRイメージング・システムを示している。図1を参照するに、複合PET-MRイメージング・システム1は、人間または動物のような撮像されるべき被験体がその中に位置されうるイメージング領域3を定義する共通のスキャナ筐体2を有する。クライオシールディング5によって囲まれた主磁石4はイメージング領域3内に主磁場を生成する。イメージング領域3内の主磁場に重畳する追加的な磁場を生成するよう、勾配磁場コイル6が筐体2の表面上または中に配置される。勾配磁場コイル6は典型的には、三つの直交する磁場勾配を生成するためのコイルを含む。いくつかの実施形態では、イメージング領域3中にRF励起パルスを注入するために、RFスクリーン8をもつ全身RFコイル7が、筐体2の中または表面上に配置されている。他の実施形態では、撮像される被験体に対してローカルなRFパルスを注入するために、図示しない局所コイルが使用される。
MRI画像取得の間、イメージング領域3のある領域中に磁気共鳴を生成するために、RF送信器9が、全身コイル7にRFスイッチング回路10を介して結合されるまたは図示しない一つまたは複数の局所コイルに結合される。磁気共鳴を空間的にエンコードするために、勾配コントローラ11が勾配磁場コイル6への信号を制御する。一例では、高周波(radio frequency)励起の間に加えられる一次元磁場勾配がスライスに敏感な(slice-sensitive)励起を生成し;磁気共鳴の励起と読み出しとの間に加えられる磁場勾配が位相エンコードを提供し、磁気共鳴の磁気の読み出しの間に加えられる磁場勾配が周波数エンコードを提供する。MRIパルス・シーケンスは、デカルト式の、放射状の(radial)または他の空間的エンコードを生成するよう構成されることができる。
RF励起後、RFスイッチング回路10は、イメージング領域3内から空間エンコードされた磁気共鳴を取得するために、RF送信器9を動作上切断し、RF受信器12を全身RFコイル7に接続する。あるいはまた、RF受信器12は、図示しない局所コイルの一つまたは複数に接続される。取得された磁気共鳴はMRIデータ・バッファ13に記憶され、MRI再構成プロセッサ14によって再構成され、結果として再構成されたMRI画像を与え、これがMRI画像メモリ15に記憶される。MRI再構成プロセッサ14は、デカルト式エンコードが使われるとき、高速フーリエ変換(FFT)再構成アルゴリズムのようなアルゴリズムを使う。
複合PET-MRイメージング・システム1はさらに、イメージング領域3内で放出されるガンマ光子を受領するためにイメージング領域3のまわりに放射状に配された複数のガンマ光子検出器16を介したPETイメージング機能を含む。図1では放射検出器はMRイメージング・システムの内側ライニング内に示されているが、円筒状主磁石4内のギャップ内の放射検出器の位置を含め、他の構成も考えられている。もう一つの考えられている構成では、PETガンマ光子検出器は、臨床前の(pre-clinical)PET-MRイメージングにおける使用のためにMRイメージング・システムのボア中に除去可能な形で挿入されるモジュールの一部をなす。
PETイメージングでは、被験体をイメージング領域3内に位置させるのに先立って、放射性トレーサーが患者または動物のような被験体に投与される。放射性トレーサーは好ましくは、被験体内の諸領域によって吸収され、その分布が摂取期間後にイメージングされる。放射性トレーサーは放射性崩壊を起こし、その結果、陽電子を生成する。各崩壊イベントは一つの陽電子を生成し、該陽電子は人間の組織内で数mmまで進み、その後対消滅イベントにおいて電子と相互作用して二つの反対方向のガンマ光子を生成する。これら二つのガンマ光子はそれぞれ511keVのエネルギーをもち、その後、イメージング領域3のまわりに放射状に配されている前記複数のガンマ光子検出器によって検出される。各ガンマ光子検出器は、ガンマ光子が入射したときに電気信号を生成する。図1に示した実施形態では、受領されたガンマ光子を示す電気信号は、イメージング領域を越えたところに位置されるPETイベント・バッファに転送される。代替的な実装では、イベント・バッファはガンマ光子検出器16に対してローカルであり、よってイメージング領域3により近い。PETイベント・バッファ17内のデータは好ましくはリスト・モード・フォーマットにあり、少なくとも、複数のガンマ光子の受領時刻を示す情報を含む。時刻情報は絶対的な時刻であってもよいし、あるいはまた各イベントは実質的に同時に検出されたガンマ光子の対のメンバーとして同定されてもよい。データはさらに、受領されたガンマ光子のエネルギーを示す情報を含んでいてもよい。PETイベント・バッファ17と動作上通信している一致判定ユニット18は、データを、実質的に同時に受領される同時イベントの諸対にソートする。二つのガンマ光子は、それらのタイムスタンプが互いにある狭い時間区間内に現われている場合に、典型的には±3ns以内に検出される場合に、同時である(coincident)として同定される。同時のガンマ光子を受領する二つの検出器の位置が空間内の直線を定義し、対消滅イベントはその直線上で起こったものである。この直線は応答線(LOR: line of response)と称される。同時判定ユニット18からの同時イベントの諸対はLORプロセッサ19に転送される。LORプロセッサ19は、そのイベントが起こった空間的なLORを同定する。飛行時間(TOF: time-of-flight)PETでは、二つの検出されるイベントの間の小さな時間差が、対消滅イベントが起こったLOR上の位置を局所化し、それにより、崩壊イベントを引き起こす放射性トレーサーの空間的な位置をより正確に位置特定するために使われる。受領されたイベントの絶対的な時刻が生成される場合、任意的なTOFプロセッサ20が、各対におけるイベント間の時間差を、崩壊イベントを引き起こす放射性トレーサーの空間的位置をより正確に位置特定するために、使う。結果として得られるデータは、PET投影データ・セット21であり、これはPET再構成プロセッサ22によって、フィルタ補正逆投影および逐次反復式再構成のような技法を使って、イメージング領域内の放射性トレーサーの分布を示すPET画像に再構成される。結果として得られるPET画像はPET画像メモリ23に記憶される。その後、MRおよびPET撮像モダリティーからのデータが再構成後画像プロセッサ24によって、たとえばそれらの画像を整列させる、それらの画像を種々の解剖学的区画にセグメント分割するおよびそれらの区画内での放射性トレーサー摂取を決定するなどのために処理されてもよい。ユーザー・インターフェース25は、スキャン・プロセスおよび画像再構成後プロセッサ24とのユーザー対話を許容する。たとえばユーザーが画像を整列させ、操作する、スキャンを開始および停止させる、スキャン時間、MRイメージング・プロセスにおいて使用されるRF勾配場の性質などのスキャン・パラメータを設定する、スキャンされるべきイメージング領域の広がりを同定することを許容するためである。
図1に示した実施形態では、少なくともPETイメージング・システムのガンマ光子検出器16は典型的には、ガンマ光子を受領するもとになるイメージング領域に近く位置される。図示しないがガンマ光子検出器12に付随している制御回路およびローカル・データ処理回路も、信号完全性を維持し、システムのコンパクトさを改善するためにガンマ光子検出器の近くに位置されていてもよい。イベント・バッファ17もイメージング領域近くに位置されていてもよい。しかしながら、MRイメージング・システムのボアの近くでの電子回路の動作は、そのような電子回路によって引き起こされる電磁放出が敏感な全身RFコイル7によって、あるいはまた図1に示されない局所コイルの一つまたは複数によって拾われ、その後RF受信器12によって検出され、そこでその干渉が本物の信号として解釈されるリスクがある。そのような干渉はにせの画像アーチファクトを生成し、それにより結果的なMR画像品質を劣化させることがある。問題を起こすのは、特に、RF受信器12の検出帯域幅内の干渉である。しかしながら、ガンマ光子検出回路において使われるデジタル電子回路の高速の遷移によって生成される本来的に広帯域の電気的なスイッチング・ノイズは、そのような干渉を引き起こすリスクがある。そのような回路の電気的な遮蔽はこの干渉のいくらかの低減をもたらすが、高磁場MRI環境の材料制約のため、そのような手法の有効性は制限され、そのため、MRイメージング・システムの感度とPETイメージング・システムによって引き起こされるMR画像品質に対する劣化との間にはトレードオフがある。
非MRイメージング・システムとMRイメージング・システムとの間の干渉をさらに減らすために、本発明の第一の実施形態では、非MRイメージング・システムの諸部分に動作上接続されている非MRイメージング・システム活動制御ユニット26が、MRイメージング・システムがイメージング領域3内のプロトンのスピンを示すRF信号を検出するMR RF信号検出期間の少なくとも一部分の間、非MRイメージング・システム電子回路の諸部分を非アクティブ状態に設定し、それによりスイッチ・オフするよう構成される。
PETイメージング・システムのそのような干渉生成部分をいつ非アクティブで低減した干渉の状態に設定するかを決定するために、図1に示されるように、非MRイメージング・システム活動制御ユニット26は、MR RF信号検出期間を示すMRイメージング・システムからの信号を受領する。これらの信号は、下記のうちの一つまたは複数を示すまたは下記のうちの一つまたは複数から導出される信号を含んでいてもよい:i)MRイメージング・システムにおけるMR RFコイルからの同調(tune)信号30、ii)MRイメージング・システムにおける勾配場、iii)MRイメージング・システムにおける読み出し勾配場31、iv)コイルの受信状態を示すMRイメージング・システムからの信号、v)MRイメージング・システムからの同期信号32。MR RFコイルからの同調信号30は、MRI信号を受信するために、MRI RF受信コイルの共振周波数を調整するために使用される信号である。残りの時間には、コイルは、RF励起フェーズの間にRF放射を吸収することを防止するために離調される。特許文献4に開示される一つの例示的な実装では、同調信号は、RF受信コイルの共振周波数を調整するために電子コンポーネントを動作上接続するためにp-i-nダイオードに加えられるDC信号である。このように、RF受信コイルからの同調信号は、MR RF信号検出期間を示し、よって、PETイメージング・システムの干渉生成部分が非アクティブ状態に維持されることが望ましい時を示す。あるいはまた、干渉生成PET電子系が非アクティブ状態に維持されるべきである期間を示す信号は、勾配場、たとえば読み出し勾配場を検出することによって生成されてもよい。そのような信号は、たとえば、MRボア近くに位置される伝導性コイルを使ってこれらの場を感知することによって導出されてもよい。読み出し勾配場からのRF放射が所定の閾値を超えるとき、RFコイルはMR RF信号検出期間にあり、干渉を生成するPET電子系は非アクティブ状態に維持されることが望ましい。あるいはまた、MRイメージング・システムにおいて読み出し勾配を制御する信号が直接使用されてもよい。あるいはまた、コイルの受信状態を示すMRイメージング・システムからの信号が使用されてもよい。そのような信号は、たとえば、MRコイルに接続されたMRイメージング・システム制御電子系において見出されうる。該制御電子系において、そのような信号が、コイル動作の特定のモードを選択するために使われるのである。あるいはまた、干渉を生成するPET電子系が非アクティブ状態に維持されるべき期間を示す信号は、MRシステムからの同期信号から導出されてもよい。好適な信号の例はMRIシーケンス信号である。
図2は、非MRイメージング・システムの干渉生成部分を非アクティブ状態にするよう構成されている非MR活動制御ユニットの例示的な実装を示している。図2では、非MR活動制御ユニット26は、MRI RFコイルからの同調信号30、読み出し勾配場信号31およびMRイメージング・システムからの外部同期信号32を受領するよう構成されている。考えられている他の実装では、これらの信号のうちの一つまたは複数が存在していてもよい。考えられている他の実装では、非MR活動制御ユニット26は、MRイメージング・システムにおける勾配場を示す信号またはMRイメージング・システム・コイルの受信状態を示す信号またはこれらの信号の任意の組み合わせを受領するよう構成されていてもよい。図2では、これらの信号の三つに対する論理的なORが、OR論理34によって生成される、デューティーサイクル生成器33との組み合わせにおいて、変調器36を制御するゲート信号35を生成する。デューティーサイクル生成器33は、PET同時判定ユニットが正確に同時性を判定するにはガンマ光子フラックスが高すぎるときに、PET検出器モジュールからのデータ収集を禁止するために使用されることができる。変調器36は、ゲート信号35、PET同期信号37およびPET参照クロック38を変調して、PET検出器モジュール40a、40b、40c、40dを制御するための合成信号39を生成する。図3は、本発明のいくつかの側面に基づいて使用される例示的な変調方式を示している。合成信号39は、電気信号として、あるいはまたさらに干渉を減らすために光ファイバーによって、PET検出器モジュールに通信されてもよい。PET検出器モジュール40a、40b、40c、40dはその後、合成信号39を復調してもとの諸信号を復元する。図4は、PET検出器電子系の干渉生成部分を非アクティブ状態に設定するための、PET検出器モジュール40a内での復調されたゲート信号35およびPET参照クロック信号38の例示的な使用を示している。図4では、ゲーティングされたセンサー・クロック信号42を生成するためにAND論理41が使われている。ゲーティングされたセンサー・クロック信号42は、欠けているクロック・サイクルのおかげにより、PETシステムの干渉生成部分43の動作を一時的にスイッチ・オフする。別の実装では、ゲート信号は、非MR電子回路の干渉生成部分への電力を直接スイッチ・オフする、またはそのような部分を一時的に待機状態にするために使用されてもよい。
上記の諸例では、干渉生成PET電子系の諸部分が、非MRイメージング・システム活動制御ユニットによって、MR RF信号検出期間の少なくとも一部分について、非アクティブ状態に維持される。対照的に、MR RF信号検出期間外では、非MRイメージング・システム活動制御ユニットは、干渉生成PET電子系の諸部分をアクティブ状態に設定するよう構成されてもよい。
本発明のある実施形態によれば、MRイメージング・システムはボアを有し、PETイメージング・システム電子系の以下の干渉生成部分のうちの少なくとも一つが、MR RF信号検出期間の少なくとも一部分について、非アクティブ状態に設定され、それによりスイッチ・オフされる:i)MRイメージング・システムのボア内からMRイメージング・システムのボア外へのデータの送信;ii)MRイメージング・システムのボア内のデータ・プロセッサまたはセンサーを制御するクロック信号;iii)MRイメージング・システムのボア内のデータの処理;iv)MRイメージング・システムのボア内のメモリへのデータの転送;v)ガンマ光子の検出の時刻に対応するタイムスタンプの生成;vi)非MRイメージング・システム内のガンマ光子検出器からのデータの、アナログ・データからデジタル・データへの変換;vii)MRイメージング・システムのボア外からボア内の非MRイメージング・システムの一部分への電力の転送;viii)非MRイメージング・システムの少なくとも一部分への電力の供給。結果として、MRイメージング・システムへの干渉が軽減される。MRイメージング・システムのボア内からMRイメージング・システムのボア外へのデータの送信は典型的には、光ファイバーを介して、あるいはまた電気伝導体を介して実行される。いずれの場合にも、信号を光または伝導性の媒体上に変調するために必要とされる電気信号は、干渉を生成するリスクがある電流を伴う。さらに、そのようなデータ信号の送信周波数も典型的にはMR RF受信コイルの受信帯域幅に近く、よって干渉を引き起こす増大したリスクを呈する。したがって、MRイメージング・システムへの干渉の低減は、MRイメージング・システムのボア内からMRイメージング・システムのボア外へのデータの送信をスイッチ・オフすることによって達成されてもよい。PET電子系は典型的には、ガンマ光子検出器に近く、よって複合PET-MRイメージング・システムのボアに近い少なくともいくらかの処理を用いる。その結果、MRイメージング・システムのボア内のデータ・プロセッサまたはセンサーを制御するクロック信号をスイッチ・オフすることによって、干渉の実質的な削減が達成されてもよい。同様に、MRイメージング・システムのボア内のデータの処理をスイッチ・オフすることによって、スイッチング過渡成分の、よって干渉の軽減が達成されうる。MRイメージング・システムのボア内のメモリへのデータの転送、ガンマ光子の検出の時刻に対応するタイムスタンプの生成、非MRイメージング・システム内のガンマ光子検出器からのデータの、アナログ・データからデジタル・データへの変換も、そのような干渉を生成するリスクがあり、これらの動作をスイッチ・オフすることによって一時的に禁止されることが望ましい。したがって、これらの動作のいずれかをスイッチ・オフすることは、MRイメージング・システムへの干渉を軽減する。さらに、PET電子系内の電子回路に電力を与えるために使われる電源が干渉を生成することがある。特にスイッチモード電源の場合にそうである。したがって、MRイメージング・システムのボア外からボア内の非MRイメージング・システムの一部分への電力の転送をスイッチ・オフすることによって、MRイメージング・システムへの干渉の量のさらなる軽減が達成されうる。干渉を低減する代替的な方法は、非MRイメージング・システムの一部分への電力をスイッチ・オフすることである。これは電力を完全にオフにすること、あるいは非MRイメージング電子系の諸部分を低電力待機状態に設定することに関わってもよい。この後者は、のちに迅速な立ち上げを許容するというさらなる利点がある。
任意的に、少なくとも一つのデータ・バッファが、図1に示した第一の実施形態に含まれる。ここで、データ・バッファはMR RF信号検出期間の少なくとも一部分の間、以下の源のうちの少なくとも一つからのデータをバッファリングするよう構成される:i)受領されたガンマ光子のエネルギーを示すデータ、ii)受領されたガンマ光子の受領の時刻を示すデータ、iii)制御またはステータス・データ。バッファは、たとえばDDR2メモリとして実装されてもよく、有利なことに、PETイメージング・システムの干渉生成部分の活動の停止の間のデータ損失を防止する。こうして、たとえばMRイメージング・システムのボア内からボア外へのデータの転送が一時的に禁止されるとき、たとえば該データをメモリに記憶することによって、該データが、MR RF信号検出期間外のその後のフェーズの間に送信のために利用可能になる。図5は、非アクティブ状態の間に送信を停止されたデータを記憶するための例示的な実装を示している。図5では、センサー・データ44はガンマ光子検出器からMRイメージング・システムのボア外に、センサー・データ出力45によって、通信インターフェース46を介して送信される。PET検出器モジュール40aにおける非MRイメージング・システムの諸部分が非アクティブ状態に設定されることが望ましい期間の間、変調されたゲート信号35は高である。この期間の間、通信インターフェース46はメモリ47に、データをセンサー・データ出力45に送信するのではなく保持し、それにより該データをバッファリングするよう指示する。ゲートが低状態に戻ると、バッファリングされたデータは送信され、それにより、MR RF信号検出期間中のデータ損失を防止する。
本発明の第二の実施形態によれば、非MRイメージング・システムの同じ干渉生成部分が、MRIイメージング・システムの準備フェーズの間、非アクティブ状態に設定される。結果として、MRイメージング・システムへの干渉の削減が達成されうる。準備フェーズは、MRシステムがさまざまなチェックを実行し、次のスキャンに関係するデータを集める時間である。準備フェーズはたとえば、正しいMRコイルが取り付けられていることおよびすべてのチャネルが機能していることをチェックすること;信号補正レベルについてチェックすること;受信器コイルが正しい周波数を受信し、位相補正のためにデータを集めるよう同調されていることを保証することを含む。この期間の間に、MRIイメージング・システムは、近くのPETイメージング・システムの諸部分からの干渉にも特に敏感である。準備フェーズは、MRIコイルの選択ラインから生成される信号を受信することによって検出されてもよい。選択ラインはコイルのモードを制御する。信号は、MRシステムが干渉に対して敏感な準備フェーズの間のモードを示すよう、選択ラインの論理的な組み合わせを使って生成されてもよい。この信号に応答して、PETイメージング・システム回路の諸部分は非アクティブ状態に設定されてもよい。
本発明の第三の実施形態によれば、本発明の方法を実行するための命令を有するコンピュータ可読媒体が特許請求される。
まとめると、MRイメージング・システムおよび非MRイメージング・システムを有する複合イメージング・システムにおいて使うための方法およびシステムが、非MRイメージング・システムとMRイメージング・システムとの間の干渉を低減するために提供される。方法は、少なくともMR RF信号検出期間を示す信号を受信し、非MRイメージング・システムの少なくとも一部分の状態を、MR RF信号検出期間の少なくとも一部分の間、非アクティブ状態に設定することを含む。
本発明について図面および上記の記述において詳細に図示し、記述してきたが、そのような図示および記述は制約するものではなく、例解または例示するものと考えられるべきである。本発明は開示される実施形態に限定されるものではなく、さまざまな型のイメージング・システムにおいて使用されることができる。
上述したアプローチは非MRイメージング・システムとMRイメージング・システムとの間の干渉をいくらかは軽減するものの、患者診断をさらに改善するために改善された品質のMR画像に対する要求は、この干渉がさらに削減されることを求めている。
米国特許出願公開第20110156706A1号は、磁気共鳴撮像中の感知に関する。ここでは、生理情報が、埋め込み可能な医療デバイス(IMD)の感知回路を使って、磁気共鳴撮像(MRI)セッションの一部の間に被験体から受信されることができる。アクティブなMRIスキャンの指示が受領されることができ、受領された該アクティブなMRIスキャンの指示に続いて、被験体からの生理情報の使用を禁止する時間期間が決定されることができる。
本発明について図面および上記の記述において詳細に図示し、記述してきたが、そのような図示および記述は制約するものではなく、例解または例示するものと考えられるべきである。本発明は開示される実施形態に限定されるものではなく、さまざまな型のイメージング・システムにおいて使用されることができる。
〔態様1〕
ボアをもつMRイメージング・システムおよびPETイメージング・システムを有する複合イメージング・システムにおいて使用するための方法であって:
前記MRイメージング・システムは、MRイメージング領域内のプロトンのスピンを示すRF信号を該MRイメージング・システムが検出するMR RF信号検出期間をもち;
前記PETイメージング・システムの少なくとも一部は、アクティブ状態および非アクティブ状態をもち;
当該方法は:
少なくとも、前記MR RF信号検出期間を示す信号を、受信する段階と;
受信された前記信号に応答して、前記MR RF信号検出期間の少なくとも一部の間、下記、すなわち
i)前記MRイメージング・システムの前記ボア内から前記MRイメージング・システムの前記ボア外へのPETイメージング・データの送信;
ii)前記MRイメージング・システムの前記ボア内のPETイメージング・データ・プロセッサを制御するクロック信号;
iii)前記MRイメージング・システムの前記ボア内のPETイメージング・データの処理;
iv)前記MRイメージング・システムの前記ボア内のメモリへのPETイメージング・データの転送;
v)ガンマ光子の検出の時刻に対応するタイムスタンプの生成;
vi)前記PETイメージング・システム内のガンマ光子検出器からのデータの、アナログ・データからデジタル・データへの変換;
vii)前記MRイメージング・システムの前記ボア外から前記ボア内の前記PETイメージング・システムの一部分への電力の転送;
viii)前記PETイメージング・システムの少なくとも一部分への電力の供給
のうちの少なくとも一つをスイッチ・オフすることによって、前記PETイメージング・システムの少なくとも一部の状態を非アクティブ状態に設定する段階とを含み、
前記MR RF信号検出期間を示す前記信号は:
i)前記MRイメージング・システム内の読み出し勾配場から、前記MRボアの近くに位置されている伝導性コイルを使ってその場を感知することによって生成される、または
ii)前記MRイメージング・システム内のMRI RFコイルからの同調信号から導出される、
方法。
〔態様2〕
前記MR RF信号検出期間の少なくとも一部の間、下記、すなわち:
i)受領されたガンマ光子のエネルギーを示すデータ;
ii)受領されたガンマ光子の受領の時刻を示すデータ;
のうちの少なくとも一つをバッファリングすることをさらに含む、態様1記載の方法。
〔態様3〕
前記MRイメージング・システムが、下記の動作、すなわちi)正しいMRコイルが取り付けられていることをチェックすること、ii)すべてのチャネルが機能していることをチェックすること、iii)信号補正レベルをチェックすること、iv)受信器コイルが正しい周波数において受信するよう同調されていることをチェックすること、v)位相補正のためのデータを集めることのうちの少なくとも一つを実行する前記MRイメージング・システムの準備フェーズを示す信号を受信する段階と;
準備フェーズを示す受信された信号に応答して、前記MRイメージング・システムが準備フェーズにある期間の少なくとも一部について、前記PETイメージング・システムの少なくとも一部の状態を非アクティブ状態に設定する段階とをさらに含む、
態様1記載の方法。
〔態様4〕
前記PETイメージング・システムが、PET、SPECT、バイオルミネセンス、超音波のうちの少なくとも一つである、態様1ないし3のうちいずれか一項記載の方法。
〔態様5〕
ボアをもつMRイメージング・システムおよびPETイメージング・システムと;
前記PETイメージング・システムと動作上通信し、MR RF信号検出期間を示す少なくとも一つのMR活動信号を前記MRイメージング・システムから受信するよう構成されているPETイメージング・システム活動制御ユニットとを有する複合イメージング・システムであって、
前記PETイメージング・システム活動制御ユニットは、前記少なくとも一つのMR活動信号を閾値活動レベルと比較するための算術手段を有しており、
前記PETイメージング・システムの少なくとも一部は、アクティブ状態および非アクティブ状態をもち、
前記PETイメージング・システム活動制御ユニットは、前記少なくとも一つの活動信号が前記閾値活動レベルを超える期間の少なくとも一部について、下記、すなわち
i)前記MRイメージング・システムの前記ボア内から前記MRイメージング・システムの前記ボア外へのPETイメージング・データの送信;
ii)前記MRイメージング・システムの前記ボア内のPETイメージング・データ・プロセッサを制御するクロック信号;
iii)前記MRイメージング・システムの前記ボア内のPETイメージング・データの処理;
iv)前記MRイメージング・システムの前記ボア内のメモリへのPETイメージング・データの転送;
v)ガンマ光子の検出の時刻に対応するタイムスタンプの生成;
vi)前記PETイメージング・システム内のガンマ光子検出器からのデータの、アナログ・データからデジタル・データへの変換;
vii)前記MRイメージング・システムの前記ボア外から前記ボア内の前記PETイメージング・システムの一部分への電力の転送;
viii)前記PETイメージング・システムの少なくとも一部分への電力の供給
のうちの少なくとも一つをスイッチ・オフすることによって、前記PETイメージング・システムの少なくとも一部の状態を非アクティブ状態に設定するよう構成されており、
前記少なくとも一つのMR活動信号は:
i)前記MRイメージング・システム内の読み出し勾配場から、前記MRボアの近くに位置されている伝導性コイルを使ってその場を感知することによって生成される、または
ii)前記MRイメージング・システム内のMRI RFコイルからの同調信号から導出される、
イメージング・システム。
〔態様6〕
前記MR RF信号検出期間の少なくとも一部の間、下記の源、すなわち i)受領されたガンマ光子のエネルギーを示すデータ、ii)受領されたガンマ光子の受領の時刻を示すデータ のうちの少なくとも一つからのデータをバッファリングするよう構成されている少なくとも一つのデータ・バッファをさらに有する、態様5記載のイメージング・システム。
〔態様7〕
前記少なくとも一つのMR活動信号がさらに、前記MRイメージング・システムが、下記の動作、すなわちi)正しいMRコイルが取り付けられていることをチェックすること、ii)すべてのチャネルが機能していることをチェックすること、iii)信号補正レベルをチェックすること、iv)受信器コイルが正しい周波数において受信するよう同調されていることをチェックすること、v)位相補正のためのデータを集めることのうちの少なくとも一つを実行するMRイメージング・システム準備フェーズを示す信号を含み、
準備フェーズを示す受信された信号に応答して、前記PETイメージング・システム活動制御ユニットはさらに、前記MRイメージング・システム準備フェーズを示す信号が前記閾値活動レベルを超える期間の少なくとも一部について、前記PETイメージング・システムの少なくとも一部の状態を非アクティブ状態に設定するよう構成されている、
態様5記載のイメージング・システム。
〔態様8〕
前記PETイメージング・システムが、PET、SPECT、バイオルミネセンス、超音波のうちの少なくとも一つである、態様5ないし7のうちいずれか一項記載のイメージング・システム。
〔態様9〕
コンピュータに態様1記載の方法を実行させるためのコンピュータ・プログラム。

Claims (9)

  1. ボアをもつMRイメージング・システムおよびPETイメージング・システムを有する複合イメージング・システムにおいて使用するための方法であって:
    前記MRイメージング・システムは、MRイメージング領域内のプロトンのスピンを示すRF信号を該MRイメージング・システムが検出するMR RF信号検出期間をもち;
    前記PETイメージング・システムの少なくとも一部は、アクティブ状態および非アクティブ状態をもち;
    当該方法は:
    少なくとも、前記MR RF信号検出期間を示す信号を、受信する段階と;
    受信された前記信号に応答して、前記MR RF信号検出期間の少なくとも一部の間、下記、すなわち
    i)前記MRイメージング・システムの前記ボア内から前記MRイメージング・システムの前記ボア外へのPETイメージング・データの送信;
    ii)前記MRイメージング・システムの前記ボア内のPETイメージング・データ・プロセッサを制御するクロック信号;
    iii)前記MRイメージング・システムの前記ボア内のPETイメージング・データの処理;
    iv)前記MRイメージング・システムの前記ボア内のメモリへのPETイメージング・データの転送;
    v)ガンマ光子の検出の時刻に対応するタイムスタンプの生成;
    vi)前記PETイメージング・システム内のガンマ光子検出器からのデータの、アナログ・データからデジタル・データへの変換;
    vii)前記MRイメージング・システムの前記ボア外から前記ボア内の前記PETイメージング・システムの一部分への電力の転送;
    viii)前記PETイメージング・システムの少なくとも一部分への電力の供給
    のうちの少なくとも一つをスイッチ・オフすることによって、前記PETイメージング・システムの少なくとも一部の状態を非アクティブ状態に設定する段階とを含み、
    前記MR RF信号検出期間を示す前記信号は:
    i)前記MRイメージング・システム内の読み出し勾配場から、前記MRボアの近くに位置されている伝導性コイルを使ってその場を感知することによって生成される、または
    ii)前記MRイメージング・システム内のMRI RFコイルからの同調信号から導出される、
    方法。
  2. 前記MR RF信号検出期間の少なくとも一部の間、下記、すなわち:
    i)受領されたガンマ光子のエネルギーを示すデータ;
    ii)受領されたガンマ光子の受領の時刻を示すデータ;
    のうちの少なくとも一つをバッファリングすることをさらに含む、請求項1記載の方法。
  3. 前記MRイメージング・システムが、下記の動作、すなわちi)正しいMRコイルが取り付けられていることをチェックすること、ii)すべてのチャネルが機能していることをチェックすること、iii)信号補正レベルをチェックすること、iv)受信器コイルが正しい周波数において受信するよう同調されていることをチェックすること、v)位相補正のためのデータを集めることのうちの少なくとも一つを実行する前記MRイメージング・システムの準備フェーズを示す信号を受信する段階と;
    準備フェーズを示す受信された信号に応答して、前記MRイメージング・システムが準備フェーズにある期間の少なくとも一部について、前記PETイメージング・システムの少なくとも一部の状態を非アクティブ状態に設定する段階とをさらに含む、
    請求項1記載の方法。
  4. 前記PETイメージング・システムが、PET、SPECT、バイオルミネセンス、超音波のうちの少なくとも一つである、請求項1ないし3のうちいずれか一項記載の方法。
  5. ボアをもつMRイメージング・システムおよびPETイメージング・システムと;
    前記PETイメージング・システムと動作上通信し、MR RF信号検出期間を示す少なくとも一つのMR活動信号を前記MRイメージング・システムから受信するよう構成されているPETイメージング・システム活動制御ユニットとを有する複合イメージング・システムであって、
    前記PETイメージング・システム活動制御ユニットは、前記少なくとも一つのMR活動信号を閾値活動レベルと比較するための算術手段を有しており、
    前記PETイメージング・システムの少なくとも一部は、アクティブ状態および非アクティブ状態をもち、
    前記PETイメージング・システム活動制御ユニットは、前記少なくとも一つの活動信号が前記閾値活動レベルを超える期間の少なくとも一部について、下記、すなわち
    i)前記MRイメージング・システムの前記ボア内から前記MRイメージング・システムの前記ボア外へのPETイメージング・データの送信;
    ii)前記MRイメージング・システムの前記ボア内のPETイメージング・データ・プロセッサを制御するクロック信号;
    iii)前記MRイメージング・システムの前記ボア内のPETイメージング・データの処理;
    iv)前記MRイメージング・システムの前記ボア内のメモリへのPETイメージング・データの転送;
    v)ガンマ光子の検出の時刻に対応するタイムスタンプの生成;
    vi)前記PETイメージング・システム内のガンマ光子検出器からのデータの、アナログ・データからデジタル・データへの変換;
    vii)前記MRイメージング・システムの前記ボア外から前記ボア内の前記PETイメージング・システムの一部分への電力の転送;
    viii)前記PETイメージング・システムの少なくとも一部分への電力の供給
    のうちの少なくとも一つをスイッチ・オフすることによって、前記PETイメージング・システムの少なくとも一部の状態を非アクティブ状態に設定するよう構成されており、
    前記少なくとも一つのMR活動信号は:
    i)前記MRイメージング・システム内の読み出し勾配場から、前記MRボアの近くに位置されている伝導性コイルを使ってその場を感知することによって生成される、または
    ii)前記MRイメージング・システム内のMRI RFコイルからの同調信号から導出される、
    イメージング・システム。
  6. 前記MR RF信号検出期間の少なくとも一部の間、下記の源、すなわち i)受領されたガンマ光子のエネルギーを示すデータ、ii)受領されたガンマ光子の受領の時刻を示すデータ のうちの少なくとも一つからのデータをバッファリングするよう構成されている少なくとも一つのデータ・バッファをさらに有する、請求項5記載のイメージング・システム。
  7. 前記少なくとも一つのMR活動信号がさらに、前記MRイメージング・システムが、下記の動作、すなわちi)正しいMRコイルが取り付けられていることをチェックすること、ii)すべてのチャネルが機能していることをチェックすること、iii)信号補正レベルをチェックすること、iv)受信器コイルが正しい周波数において受信するよう同調されていることをチェックすること、v)位相補正のためのデータを集めることのうちの少なくとも一つを実行するMRイメージング・システム準備フェーズを示す信号を含み、
    準備フェーズを示す受信された信号に応答して、前記PETイメージング・システム活動制御ユニットはさらに、前記MRイメージング・システム準備フェーズを示す信号が前記閾値活動レベルを超える期間の少なくとも一部について、前記PETイメージング・システムの少なくとも一部の状態を非アクティブ状態に設定するよう構成されている、
    請求項5記載のイメージング・システム。
  8. 前記PETイメージング・システムが、PET、SPECT、バイオルミネセンス、超音波のうちの少なくとも一つである、請求項5ないし7のうちいずれか一項記載のイメージング・システム。
  9. コンピュータに請求項1記載の方法を実行させるためのコンピュータ・プログラム。
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