JP2017012742A - 磁気共鳴画像化システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気共鳴イメージング装置において使用するためのパラレルイメージングの方法の提供。【解決手段】磁気共鳴イメージング装置において使用するためのパラレルイメージングの方法が、ターゲットボリュームの全体に長手方向の磁場Ｂ０を生成するステップと、ターゲットボリュームの全体にＢ０に対しておおむね垂直な横方向の磁場Ｂ１を生成するステップと、ターゲットボリュームへと複数のＲＦパルスを送信するステップと、ＲＦパルスの送信に応答して前記ターゲットボリューム内のターゲットから第１のＭＲＩデータを表面コイルで取得するステップと、ＲＦパルスの送信に応答してターゲットボリューム内のターゲットから第２のＭＲＩデータを全身用コイル５６で取得するステップと、を含んでおり、第１のＭＲＩデータおよび第２のＭＲＩデータの取得は、実質的に同時に生じる、パラレルイメージングの方法。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、一般的には、磁気共鳴画像化に関し、より具体的には、磁気共鳴イメージング装置のパラレルイメージングの性能を改善するためのシステムおよび方法に関する。

一般に、磁気共鳴画像は、「フィールド」または「分極」コイルから広範かつ一様な磁場（「Ｂ０」）を患者の体などの対象物へと与えることによって取得される。この広範かつ一様な場は、対象物に含まれる分子内の陽子の量子スピンを整列させるが、化学的に異なる分子内の陽子のスピンは、異なるラーモア周波数の歳差運動を続ける。「送信コイル」から通常はＢ０に対して横方向のパルス状のＲＦ場（「Ｂ１」）を短く与えることによって、パルス状のＲＦに一致するラーモア周波数で歳差運動するスピンを有する分子の陽子を励起することができる。励起された陽子は、より低エネルギの定常状態へと再び緩和するときにＲＦエネルギを放射し、このＲＦエネルギを、送信コイルと同じであっても、あるいは別であってもよい「受信コイル」によって検出することができる。検出されるＲＦエネルギは、強度データとして記録され、次いで強度データが公知の手段によって処理され、対象物において種々の化学物質がどこにどのように位置しているのかについての視覚的近似または画像が得られる。

上述のように、ＲＦコイルが、ＭＲＩシステムにおいて、ＲＦ励起信号の送信および撮像対象が発するＭＲ信号の受信に使用される。全身用コイルおよびＲＦ表面（または、ローカル）コイルなど、さまざまな種類のＲＦコイルを、ＭＲＩシステムにおいて利用することができる。典型的には、全身用ＲＦコイルは、ＲＦ励起信号を送信するために使用されるが、全身用ＲＦコイルを、ＭＲＩ信号を受信するように構成することもできる。１つまたは２つ以上の（例えば、アレイ）表面コイルを、ＭＲＩ信号を検出するための受信コイルとして使用することができ、あるいは特定の実施形態においては、ＲＦ信号を送信するために使用することができる。表面コイルは、対象における関心領域に近接させて配置することができ、受信に関して、典型的には、全身用ＲＦコイルよりも高い信号対雑音比（ＳＮＲ）をもたらすことができる。

上記に関連して、表面ＲＦコイルのアレイを、ＭＲデータの取得の加速および走査時間の短縮のために開発された技術である「パラレルイメージング（parallel imaging）」に使用することができる。パラレルイメージングにおいては、複数の受信ＲＦコイルが、関心領域または関心体積からデータを取得（または、受信）する。一般に、パラレルイメージングの加速の程度は、幾何学的因子（「ｇファクタ」）に依存し、ｇファクタ自身は、受信コイルアレイのコイル形状およびコイルチャネル密度に依存する。したがって、より小さなサイズのコイル素子および大きなチャネル数がより良好な（より小さい）幾何学的因子をもたらすことが示されているため、高加速のパラレルイメージングを達成すべくコイル密度を高めるために、より小さいサイズのコイル素子を利用することが一般的な実務となっている。しかしながら、そのような既存の技術は、関心領域におけるＢ１の浸透の減少につながりかねず、これがアレイの基本ＳＮＲを直接的に低下させる。これは、結局のところ、下記の式によって証明されるように、ｇファクタに依存するだけでなく、画像の基本ＳＮＲにも依存する全体としてのパラレルイメージングの性能に関して、幾何学的因子の改善からの利益を小さくし、無効にしてしまう可能性すら存在する。
（１） ＳＮＲπ＝ＳＮＲ_ｂａｓｅ／（ｇ＊√（Ｒ））
ここで、ＳＮＲπは、パラレルイメージングのＳＮＲであり、ＳＮＲｂａｓｅは、加速のない基本ＳＮＲであり、Ｒは、走査時間短縮係数である。

したがって、全体としてのパラレルイメージングの性能を改善するシステムおよび方法、とくにはアレイの基本ＳＮＲを低下させることなくパラレルイメージングの加速の程度を改善するシステムおよび方法が、必要とされている。

米国特許第８，２０７，７３６号明細書

一実施形態においては、磁気共鳴イメージング装置において使用するためのパラレルイメージングの方法が提供される。本方法は、ターゲットボリュームの全体に長手方向の磁場Ｂ０を生成するステップと、ターゲットボリュームの全体にＢ０に対しておおむね垂直な横方向の磁場Ｂ１を生成するステップと、ターゲットボリュームへと複数のＲＦパルスを送信するステップと、ＲＦパルスの送信に応答してターゲットボリューム内のターゲットから第１のＭＲＩデータを表面コイルで取得するステップと、ＲＦパルスの送信に応答してターゲットボリューム内のターゲットから第２のＭＲＩデータを全身用コイルで取得するステップと、を含む。第１のＭＲＩデータおよび第２のＭＲＩデータの取得は、実質的に同時に生じる。

一実施形態においては、磁気共鳴画像化システムが提供される。本システムは、ターゲットボリュームを囲んでおり、送信モードにおいてターゲットボリュームへと複数のＲＦパルスを送信するように構成されている全身用コイルアセンブリと、ターゲットボリュームに近接して配置され、ターゲットボリューム内のターゲットから第１のＲＦ信号を受信するように構成された複数の第１の受信チャネルに電気的に結合している表面コイルアセンブリと、を含む。

全身用コイルアセンブリは、受信モードにおいてターゲットから第２のＲＦ信号を受信するように構成された複数の第２の受信チャネルに電気的に結合させられる。第２のＲＦ信号はボリュームコイルによって取得され、第１のＲＦ信号は表面コイルアセンブリによって同時に取得される。

一実施形態においては、磁気共鳴イメージング装置において使用するためのパラレルイメージングの方法が提供される。本方法は、全身用コイル送信モードで動作している全身用コイルでターゲットボリュームへと複数のＲＦパルスを送信するステップと、表面コイル受信モードで動作している表面コイルでターゲットボリューム内のターゲットから第１の磁気共鳴信号を取得するステップと、全身用コイル受信モードで動作している全身用コイルにおいて、全身用コイルと表面コイルとの間の相互の結合を軽減するステップと、全身用コイル受信モードで動作している全身用コイルでターゲットボリューム内のターゲットから第２の磁気共鳴信号を取得するステップと、を含み、第１の磁気共鳴信号および第２の磁気共鳴信号の取得は、実質的に同時に生じる。

本発明を、実施形態（ただし、これらに限られるわけではない）についての以下の説明を、添付の図面を参照しつつ検討することによって、よりよく理解できるであろう。
本発明の実施形態を取り入れる典型的な磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）システムを概略的に示している。 図１に示したＭＲＩシステムの全身用コイル給電ループに動作可能に接続された並列ＬＣ共振回路の概略図である。 図１に示したＭＲＩシステムのバードケージ全身用コイルの概略図である。 図３のバードケージ全身用コイルの軸方向からの図である。 伝統的な２ポート給電設計と比べた４ポート給電バードケージ全身用コイルのＢ１マップのシミュレーション結果を示す図である。

以下で、本発明の典型的な実施形態（その例が、添付の図面に示されている）を、詳細に説明する。可能であれば、図面の全体を通して使用されている同じ参照符号は、同じまたは類似の部分を指しており、説明の重複を避けている。本発明の典型的な実施形態が、ＭＲＩ全身用（送信）コイルおよびＭＲＩ表面（受信）コイルアレイに関して説明されるが、本発明の実施形態は、一般に、パラレルコイルＲＦ送受信器における使用にも適用可能である。

本明細書において使用されるとき、用語「実質的に」、「一般に」、および「約」は、コンポーネントまたはアセンブリの機能の目的を達成するために適した理想的かつ所望の状態に対し、合理的に達成できる製造および組み立ての公差の範囲内の状態を示す。本明細書において使用されるとき、「電気的に結合」、「電気的に接続」、および「電気的連絡」は、そこで言及される構成要素が、電流が一方から他方へと流れることができるように直接的または間接的に接続されることを意味する。接続は、直接的な伝導性の接続（すなわち、介在する容量、誘導、または能動素子が存在しない）、誘導接続、容量接続、および／または任意の他の適切な電気的接続を含むことができる。介在するコンポーネントが存在してもよい。

図１が、本発明の実施形態を取り入れる典型的な磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）システム１０の主要なコンポーネントを示している。システムの動作は、キーボードまたは他の入力装置１３と、制御パネル１４と、表示画面１６とを備えるオペレータコンソール１２から制御される。入力装置１３は、マウス、ジョイスティック、キーボード、トラックボール、タッチ操作画面、ライトペン、音声制御、あるいは任意の同様または同等の入力装置を含むことができ、対話式での形状の指示に使用することができる。コンソール１２は、表示画面１６への画像の生成および表示の制御をオペレータにとって可能にする別個のコンピュータシステム２０と、リンク１８を介して通信する。コンピュータシステム２０は、バックプレーン２０ａを介して互いに通信するいくつかのモジュールを含む。

コンピュータシステム２０のモジュールは、画像プロセッサモジュール２２と、ＣＰＵモジュール２４と、画像データアレイを格納するためのフレームバッファを含むことができるメモリモジュール２６とを含む。コンピュータシステム２０は、画像データおよびプログラムの保存のためのアーカイバルメディア装置、恒久またはバックアップメモリ記憶装置、あるいはネットワークへと接続され、高速信号リンク３４を介して別個のＭＲＩシステム制御部３２と通信する。コンピュータシステム２０およびＭＲＩシステム制御部３２が合わさって、「ＭＲＩコントローラ」３３を形成する。

ＭＲＩシステム制御部３２は、バックプレーン３２ａによってつなぎ合わせられたモジュール一式を含む。それらは、ＣＰＵモジュール３６およびパルス発生器モジュール３８を含む。ＣＰＵモジュール３６は、データリンク４０を介してオペレータコンソール１２につながる。リンク４０を介して、ＭＲＩシステム制御部３２は、実行すべき走査シーケンスを示すオペレータからの指令を受け取る。ＣＰＵモジュール３６は、所望の走査シーケンスを実行するようにシステムのコンポーネントを動作させ、生成されるＲＦパルスのタイミング、強さ、および形状、ならびにデータ取得ウインドウのタイミングおよび長さを示すデータを生成する。ＣＰＵモジュール３６は、パルス発生器モジュール３８（以下でさらに説明される勾配増幅器４２を制御する）、生理学的取得コントローラ（「ＰＡＣ」）４４、および走査室インターフェイス回路４６など、ＭＲＩコントローラ３３が動作させるいくつかのコンポーネントへとつながる。

ＣＰＵモジュール３６は、患者に取り付けられた電極からのＥＣＧ信号など、患者へと接続されたいくつかの異なるセンサからの信号を受信する生理学的取得コントローラ４４から患者データを受信する。最後に、ＣＰＵモジュール３６は、患者および磁石システムの状態に関する種々のセンサからの信号を、走査室インターフェイス回路４６から受信する。また、走査室インターフェイス回路４６を介して、ＭＲＩコントローラ３３は、走査のために患者またはクライアントＣを所望の位置へと移動させるように患者位置決めシステム４８に指令する。

パルス発生器モジュール３８は、走査の際に生成される勾配パルスの所望のタイミングおよび形状を達成するように勾配増幅器４２を動作させる。パルス発生器モジュール３８によって生成される勾配波形が、Ｇｘ、Ｇｙ、およびＧｚ増幅器を有する勾配増幅器システム４２へと加えられる。各々の勾配増幅器は、勾配コイルアセンブリ（全体として５０で指し示されている）内の対応する物理勾配コイルを励起し、取得される信号を空間的にエンコードするために使用される磁場勾配を生成する。勾配コイルアセンブリ５０は、磁石アセンブリ５２の一部を形成し、磁石アセンブリ５２は、分極磁石５４（動作時に、磁石アセンブリ５２によって囲まれるターゲットボリューム５５の全体に一様な長手方向の磁場Ｂ０をもたらす）と、全身（送信および受信）ＲＦコイル５６（動作時に、ターゲットボリューム５５の全体にＢ０に対しておおむね垂直な横方向の磁場Ｂ１をもたらす）とをさらに含む。

本発明の実施形態において、ＲＦコイル５６は、マルチチャネルコイルである。ＭＲＩ装置１０は、シングルまたはマルチチャネルであってよい表面（受信）コイル５７をさらに含む。ＭＲＩシステム制御部３２内の送受信機モジュール５８が、ＲＦ増幅器６０によって増幅され、送信／受信スイッチ６２によってＲＦコイル５６へと結合させられるパルスを生成する。患者内の励起核が発する結果としての信号を、同じＲＦコイル５６ならびに専用の受信コイル５７によって検知し、送信／受信スイッチ６２を介して前置増幅器６４に結合させることができる。増幅されたＭＲ信号が、送受信機５８の受信機部分において復調、フィルタ処理、およびデジタル化される。送信／受信スイッチ６２は、送信モードにおいてＲＦ増幅器６０をコイル５６へと電気的に接続し、受信モードにおいて前置増幅器６４をコイル５６へと接続するように、パルス発生器モジュール３２からの信号によって制御される。さらに、送信／受信スイッチ６２は、表面ＲＦコイル５７を送信モードまたは受信モードのいずれかで使用することを可能にする。

慣例的に、受信モードの表面コイル５７は、送信モードにおいて送信されるＲＦパルスのエコーを最も良好に受信するために、全身用コイル５６に（全身用コイル５６と同じ周波数で共振するように）結合させられる。しかしながら、表面ＲＦコイル５７が送信に使用されていない場合、全身用コイル５６がＲＦパルスを送信しているときに表面コイル５７を全身用コイル５６から切り離す必要がある。慣例的に、切り離しは、ダイオードを使用することによって表面コイル５７に動作可能に接続されたデチューニング回路を作動させることで達成される。本明細書に援用される米国特許第８，２０７，７３６号に記載の方法など、他の切り離し方法も、技術的に知られている。

マルチチャネルＲＦコイル５６および／または表面コイル５７がターゲットの励起から生じたＲＦ信号を取得した後に、送受信機モジュール５８は、これらの信号をデジタル化する。次いで、ＭＲＩコントローラ３３は、デジタル化された信号をフーリエ変換によって処理してｋ空間データを生成し、その後にｋ空間データは、ＭＲＩシステム制御部３２を経由してメモリモジュール６６または他のコンピュータにとって読み取り可能な媒体へと転送される。「コンピュータにとって読み取り可能な媒体」は、例えば、紙へと印刷され、あるいは画面上に表示されたテキストまたは画像、光ディスクまたは他の光学式の記憶媒体、「ｆｌａｓｈ」メモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＳＤＲＡＭ、または他の電気式の記憶媒体、フロッピーまたは他の磁気ディスク、磁気テープ、または他の磁気式の記憶媒体など、電気的、光学的、または磁気的な状態を従来からのコンピュータによって知覚または復元できるやり方で固定することができる構造を含むことができる。

走査は、生のｋ空間データのアレイがコンピュータにとって読み取り可能な媒体６６に取得されたときに完了する。この生のｋ空間データが、再現すべき各々の画像について別々のｋ空間データアレイへと再配置され、これらの各々が、データを画像データのアレイへとフーリエ変換するように動作するアレイプロセッサ６８へと入力される。この画像データが、データリンク３４を介してコンピュータシステム２０へと運ばれ、メモリに保存される。オペレータコンソール１２から受信される指令に応答して、この画像データを、長期間の記憶装置にアーカイブすることができ、あるいは画像プロセッサ２２によってさらに処理し、オペレータコンソール１２へと伝達して、表示装置１６に表示することができる。

全体としてのパラレルイメージングの性能を改善し、とくにはパラレルイメージングの加速の程度をコイルアレイの基本ＳＮＲを低下させることなく改善するために、本発明は、受信モードの表面コイル５７の受信チャネルに加えて、全身用コイル５６の受信チャネルを利用することを考える。とくには、一実施形態において、ＭＲＩシステム１０は、ＭＲＩのパラレルイメージングの性能をさらに改善するために、表面コイルアレイと同時に取得される全身用コイルのチャネルからの信号を利用する。

例えば、一実施形態において、表面コイル５７は、Ｎ個の受信チャネルなど、対象の励起から生み出されるＲＦ信号を取得するように構成された複数の受信チャネルを有し、ここでＮは、０よりも大きい任意の整数である。表面コイル５７のＮ個の受信チャネルに加えて、対象の励起から生み出されるＲＦ信号は、全身用コイル５６の２つの受信チャネルによっても取得される。一実施形態において、全身用コイル５６は、バードケージ全身用コイルである。バードケージ全身用コイル５６の２つの受信チャネルをＮチャネルの表面アレイに追加することによって、全体としての受信コイルアセンブリアレイのチャネル数が、Ｎチャネルの表面コイルアレイからＮ＋２チャネルのアレイへと増加する。視野（ＦＯＶ）内のこのより多い受信チャネル数は、より小さいｇファクタをもたらし、したがってより大きい加速をもたらす。

上記について示唆されるとおり、典型的には、全身用コイルおよび受信コイルは、互いに排他的である。送信モードにおいて、全身用コイル５６が、典型的には、ＲＦパルスを送信すべく有効にされ、受信コイル（典型的には、表面コイル５７）は、無効にされ、あるいは切り離されると考えられる。同様に、受信モードにおいては、受信コイル（すなわち、表面コイルアレイ５７）が、ＭＲ信号の受信に関する高いＳＮＲゆえに有効にされる一方で、全身用コイル５６は、無効にされると考えられる。実際、全身用コイル５６と表面コイル５７との間の相互の結合が、画像の品質を低下させる可能性がある。

上記に関して、バードケージ全身用コイル５６の２つの受信チャネルを、システム１０の全体としての性能を損なうことなく、すなわち画像の品質を犠牲にしてより高い画像化の加速の程度を達成するのではなく、表面コイル５７の受信チャネルと同時に利用するために、特定の全身用コイルの給電の仕組みを、ＲＦコイル間の相互の結合を低減するために利用することができる。

図２〜７を参照すると、前置増幅器のインターフェイスの仕組みが、全身用コイル５６と表面コイルアレイ５７との間の相互の結合を低減するために、全身用コイル５６へと適用される。とくには、前置増幅器切り離し技術が、全身用コイルループにおけるＲＦ電流を減らすべく高い素子インピーダンスを生成しつつ、接続されたコイルループからＭＲ信号を受信する低い入力インピーダンスの前置増幅器を利用する。コイルアレイの各々のコイル素子におけるＲＦ電流の削減は、ＲＦアレイのコイル素子の間の相互の結合の軽減をもたらす。より具体的には、全身用コイル５６における電流の削減が、受信表面コイルアレイ５７と全身用コイル５６との間の誘導結合の軽減をもたらす。結果として、全身用コイル５６の２つの受信チャネルを、アレイの基本ＳＮＲを大きく低下させることなく、したがって全体としての性能を損なうことなく、より高い画像化の加速の程度を達成するために、表面コイルアレイ５７の受信チャネルと同時に利用することができる。

とくに図２を参照すると、受信表面コイルの設計と同様の半波長伝送線１００、１０２を、低い入力インピーダンスの前置増幅器１０４、１０６および各々の全身用コイル給電ループ１０８、１１０を接続するために利用することができる。前置増幅器の低い入力インピーダンスが、給電または整合点へと伝えられる。例えば並列ＬＣ共振回路１１２、１１４などの整合回路が、高い素子インピーダンスを生み出す。

得られた高いインピーダンスが、全身用コイル５６の各々の給電ループを流れる電流を減らし、あるいは阻止する。結果として、表面受信コイル５７と全身用コイル５６との間の相互の誘導結合が、受信モードにおいて軽減される。しかしながら、容易に理解されるとおり、単純に任意の給電ループまたは給電点に高いインピーダンスを生成すると、対称かつ一様な受信Ｂ１フィールドマップの生成に必要なバードケージ全身用コイル５６の対称性が損なわれてしまう。何らかの高インピーダンス点を生み出しつつバードケージ全身用コイル５６の対称性を維持するために、４つのポートが、給電または信号の受信に利用される。一実施形態において、４つのポートは、バードケージの端部リングに沿って９０度ごとに分布する。図３および４が、受信モードにおける４ポート給電バードケージ全身用コイル５６を示している。

前置増幅器のソフトな切り離しゆえに、バードケージ全身用コイル５６のすべてのリングが、同じインピーダンスを共有することがない。生み出された高インピーダンス点は、左右および前方位置に対称に分布する。図５が、伝統的な２ポート給電バードケージ設計（１３０に示されている）と同じである前置増幅器の切り離しを備える４ポート給電バードケージ５６（１２０に示されている）のＢ１マップのシミュレーション結果を示している。容易に理解されるとおり、４つの高インピーダンスメッシュは、Ｂ１の一様性にまったく影響を及ぼしていない。

容易に理解されるとおり、この技術は、表面コイルアレイおよび全身用コイルの両方を、より良好な信号対雑音比を達成するために、相互のカップリングが小さい受信モードで動作させることを可能にする。特に、これは、ｇファクタが小さくパラレルイメージングのＳＮＲが高くなるように視野内のチャネル数を多くすることを達成するために、全身用コイル５６の２つの受信チャネルを表面コイル５７の受信チャネルと同時に利用することを可能にする。全身用コイル５６からの前置増幅器のソフトな切り離しが、受信モードにおいて追加の切り離しをもたらすため、この技術は、表面コイルアレイ５７において必要とされる能動的な切り離し回路を削減する。切り離し回路は副作用として雑音を発生するため、能動的な切り離し回路の上述の削減は、全身用コイル５６の高い固有のＳＮＲをもたらす。

一般に、表面コイルアレイ５７の受信チャネルと同時にＭＲ信号を取得するためにＭＲＩシステム１０のバードケージ全身用コイル５６の２つの受信チャネルを使用することは、基本ＳＮＲおよびｇファクタの両方を改善することによってＳＮＲの改善および走査時間の短縮を含む全体としてのパラレルイメージングの性能を改善する。一実施形態においては、システム１０を、胴の腹部の画像化に利用することができ、バードケージ全身用コイル５６からの２つのチャネル受信機の追加が、深部組織における基本ＳＮＲの改善およびｇファクタの低減を可能にできるが、本発明は、いかなる特定の用途にも限定されるものではない。用途にかかわらず、本発明は、バードケージ全身用コイルなどの体積コイルをローカル表面コイルに加えて利用することで、パラレルイメージングの性能を改善し、ｇファクタおよび基本ＳＮＲの両方を改善する。

一実施形態において、本発明は、前側表面コイルの使用に頼ることなくＡＰ方向における加速されたパラレルイメージングを可能にするなど、新規なパラレルイメージングの応用を想定する。

さらに別の実施形態においては、表面コイルアレイへとＢ１位相情報を含むバードケージ全身用コイルの感度を加えることによって、表面コイルアレイおよびバードケージ全身用コイルのアセンブリに関して、ｇファクタを低減でき、基本ＳＮＲを改善することができる。これに関連して、バードケージ全身用コイルは、空間的な均質性で知られており、本明細書において説明されるとおり、ＲＦパルスの送信に主として使用されている。これまでは、全身用コイルからの２つのチャネルの追加は、ｇファクタが磁場Ｂ１の空間的情報に強く依存しているため、ｇファクタの変更に関してあまり価値をもたらさないと考えられてきた。実際、空間的に一様なＢ１は、ｇファクタにまったく貢献しない。

しかしながら、バードケージコイルの比較的一様なＢ１分布は、シリコン油ファントムなどの真空または非導電の媒体においてのみ存在する。人体組織の内部のバードケージコイルのＢ１は、波長効果ゆえに、磁場の強さが増すにつれて、どんどん非一様になる。しばしば観察されるとおり、シリコン油ファントムから取得される画像は、バードケージ全身用コイルのＩおよびＱチャネルからのＢ１の大きさおよび位相の両方が歪められるため、３Ｔにおいて体内の撮像から得られるよりもはるかに一様である。

さらに、ｇファクタの計算は、コイルＢ１感度の大きさだけでなく、位相空間分布にも依存する。たとえ真空におけるバードケージ全身用コイルの大きさが比較的一様でも、バードケージ全身用コイルのＢ１位相は真空において大きな空間的変動を示すことが発見されている。したがって、一実施形態においては、固有の位相空間変動ならびにバードケージ全身用コイル感度のＢ１の大きさおよび位相の誘起されるＢ１変動の両方を、上述のＮチャネルの表面コイルアレイおよび２チャネルのバードケージ全身用コイルの組み合わせなど、全体としてのアセンブリアレイの全体としてのｇファクタをさらに改善するために使用することができる。

上述した本発明の実施形態は、表面コイルアアセンブリの受信チャネルと同時にＭＲＩデータを取得するためのバードケージ全身用コイルの受信チャネルの使用を開示しているが、本発明は、この点について、そのように限定されるわけではない。とくには、他の種類の全身用コイルまたは全身用コイルアレイを、ＭＲＩデータを同時に取得するために同様のやり方で利用することができる。例えば、全身用コイルは、典型的には８〜３２個のチャネルを有する横電磁（ＴＥＭ）ボリュームコイルであってよい。これに関連して、多数のチャネルゆえに、複数の前置増幅器を、表面コイルからの切り離しおよび上述の実施形態と同様の改善されたパラレルイメージングの性能の達成のために利用することができる。

一実施形態においては、磁気共鳴イメージング装置において使用するためのパラレルイメージングの方法が提供される。この方法は、ターゲットボリュームの全体に長手方向の磁場Ｂ０を生成するステップと、ターゲットボリュームの全体にＢ０に対しておおむね垂直な横方向の磁場Ｂ１を生成するステップと、ターゲットボリュームへと複数のＲＦパルスを送信するステップと、ＲＦパルスの送信に応答してターゲットボリューム内のターゲットから第１のＭＲＩデータを表面コイルで取得するステップと、ＲＦパルスの送信に応答してターゲットボリューム内のターゲットから第２のＭＲＩデータを全身用コイルで取得するステップと、を含む。第１のＭＲＩデータおよび第２のＭＲＩデータの取得は、実質的に同時に生じる。本方法は、ＭＲＩデータの取得の際に全身用コイルと表面コイルとの間の相互の結合を軽減するステップをさらに含むことができる。一実施形態において、全身用コイルと表面コイルとの間の相互の結合を軽減するステップは、全身用コイルのＲＦ電流を減らしつつ第２のＭＲＩデータを受信するための高い阻止インピーダンスを生成することを含む。一実施形態において、全身用コイルは、バードケージ全身用コイルである。一実施形態において、高い阻止インピーダンスは、バードケージ全身用コイル上の４つの点において生成され、４つの点は、バードケージ全身用コイルの端部リングに沿って９０度ごとに分布している。一実施形態において、表面コイルは、第１のＭＲＩデータを表す第１の信号を受信するための単一の受信チャネルを有している単一チャネルコイルである。別の実施形態において、表面コイルは、第１のＭＲＩデータを表す第１の信号を受信するための複数の受信チャネルを有している多チャネルコイルであってよい。一実施形態において、バードケージ全身用コイルは、第２のＭＲＩデータを表す第２の信号を受信するための少なくとも２つの受信チャネルを含む。一実施形態において、ターゲットは、患者の胴を含むことができる。

一実施形態においては、磁気共鳴画像化システムが提供される。本システムは、ターゲットボリュームを囲んでおり、送信モードにおいてターゲットボリュームへと複数のＲＦパルスを送信するように構成されている全身用コイルアセンブリと、ターゲットボリュームに近接して配置され、ターゲットボリューム内のターゲットから第１のＲＦ信号を受信するように構成された複数の第１の受信チャネルに電気的に結合している表面コイルアセンブリと、を含む。

全身用コイルアセンブリは、受信モードにおいてターゲットから第２のＲＦ信号を受信するように構成された複数の第２の受信チャネルに電気的に結合させられる。第２のＲＦ信号はボリュームコイルによって取得され、第１のＲＦ信号は表面コイルアセンブリによって同時に取得される。一実施形態において、磁気共鳴画像化システムは、全身用コイルアセンブリに電気的に結合させられた少なくとも１つの低入力前置増幅器を含むことができる。低入力前置増幅器は、受信モードにおいて全身用コイルアセンブリのコイル素子におけるＲＦ電流を減らすために高い阻止インピーダンスを生み出すように構成される。一実施形態において、高い阻止インピーダンスは、並列ＬＣ共振回路によって生み出される。一実施形態において、少なくとも１つの低入力前置増幅器は、全身用コイルアセンブリ上の４つの点において全身用コイルアセンブリに電気的に結合させられた４つの低入力前置増幅器である。一実施形態において、全身用コイルアセンブリは、バードケージ全身用コイルである。一実施形態において、４つの点は、バードケージ全身用コイルの端部リングに沿って９０度ごとに分布する。一実施形態において、複数の第２の受信チャネルは、２つの第２の受信チャネルである。一実施形態において、本システムは、ターゲットボリュームの全体に長手方向の磁場Ｂ０を生成するように構成された分極磁石
をさらに含むことができる。一実施形態において、全身用コイルは、ターゲットボリュームの全体にＢ０に対しておおむね垂直な横方向の磁場Ｂ１を生成するように構成される。

一実施形態においては、磁気共鳴イメージング装置において使用するためのパラレルイメージングの方法が提供される。本方法は、全身用コイル送信モードで動作している全身用コイルでターゲットボリュームへと複数のＲＦパルスを送信するステップと、表面コイル受信モードで動作している表面コイルでターゲットボリューム内のターゲットから第１の磁気共鳴信号を取得するステップと、全身用コイル受信モードで動作している全身用コイルにおいて、全身用コイルと表面コイルとの間の相互の結合を軽減するステップと、全身用コイル受信モードで動作している全身用コイルでターゲットボリューム内のターゲットから第２の磁気共鳴信号を取得するステップと、を含み、第１の磁気共鳴信号および第２の磁気共鳴信号の取得は、実質的に同時に生じる。一実施形態において、全身用コイルと表面コイルとの間の相互の結合を軽減するステップは、全身用コイルのＲＦ電流を減らしつつ第２の磁気共鳴信号を取得するための高い阻止インピーダンスを全身用コイルに生成することを含む。一実施形態において、全身用コイルは、バードケージ全身用コイルである。一実施形態において、表面コイルは、第１の磁気共鳴信号を受信するための複数のチャネルを有し、バードケージ全身用コイルは、第２の磁気共鳴信号を受信するための少なくとも２つのチャネルを有する。

以上の説明が、例示を意図しており、限定を意図しているわけではないことを、理解すべきである。例えば、上述の実施形態（及び／又はその態様）を、互いに組み合わせて用いることができる。更に、多数の改良を、本発明の教示に対して、本発明の技術的範囲から離れることなく、特定の状況又は材料への適合のために行うことが可能である。

本明細書に記載の寸法および材料の種類は、本発明のパラメータを定めることを意図しているが、それらは典型的な実施形態であり、決して限定を意図していない。多数の他の実施形態が、以上の説明を検討することによって、当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲を参照し、そのような請求項に与えられる均等物の全範囲と併せて、決定されなければならない。添付の特許請求の範囲において、用語「・・・を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこで（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」は、それぞれの用語「・・・を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「その点で（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の平易な英語の同等物として使用されている。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第１」、「第２」、「第３」、「上方」、「下方」、「下」、「上」、などの用語は、標識として使用されているにすぎず、それらの対象に数値的な要件または配置の要件を課そうとするものではない。さらに、以下の特許請求の範囲の限定事項は、そのような請求項の限定事項が「・・・ための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」という語句をさらなる構造への言及を欠く機能の記述と一緒に明示的に使用していない限り、ミーンズプラスファンクション（ｍｅａｎｓ−ｐｌｕｓ−ｆｕｎｃｔｉｏｎ）形式での記載ではなく、米国特許法第１２２条第６段落にもとづく解釈を意図していない。

本明細書は、最良の態様を含む本発明のいくつかの実施形態を開示するとともに、装置またはシステムの製作および使用ならびに関連の方法の実行を含む本発明の実施形態の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本発明の特許可能な技術的範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者にとって想到される他の実施例も含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、または特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。

本明細書において使用されるとき、単数形にて言及され、単語「ａ」または「ａｎ」の後ろに続く要素またはステップは、とくに明示的に述べられない限りは、それらの要素またはステップが複数であることを排除しないと理解すべきである。さらに、本発明の「一実施形態」への言及を、そこで述べられている特徴をやはり備える他の実施形態の存在を排除するものと解釈してはならない。さらに、とくに明示的に述べられない限りは、特定の性質を有する或る構成要素または複数の構成要素を「備え」、「含み」、あるいは「有する」実施形態は、その特性を有さない追加のそのような構成要素を含むことができる。

上述の発明において、本明細書に係る本発明の技術的思想および技術的範囲から離れることなく特定の変更が可能であるため、上述され、或いは添付の図面に示された主題はすべて、単に本明細書において本発明の考え方を説明する例として理解されるべきであり、本発明を限定するものとして解釈されてはならない。
［実施態様１］
磁気共鳴イメージング装置（１０）において使用するためのパラレルイメージングの方法であって、
ターゲットボリューム（５５）の全体に長手方向の磁場Ｂ０を生成するステップと、
前記ターゲットボリューム（５５）の全体にＢ０に対しておおむね垂直な横方向の磁場Ｂ１を生成するステップと、
前記ターゲットボリューム（５５）へと複数のＲＦパルスを送信するステップと、
前記ＲＦパルスの送信に応答して前記ターゲットボリューム（５５）内のターゲットから第１のＭＲＩデータを表面コイル（５７）で取得するステップと、
前記ＲＦパルスの送信に応答して前記ターゲットボリューム（５５）内の前記ターゲットから第２のＭＲＩデータを全身用コイル（５６）で取得するステップと、
を含んでおり、
前記第１のＭＲＩデータおよび前記第２のＭＲＩデータの取得は、実質的に同時に生じる、方法。
［実施態様２］
ＭＲＩデータの取得の際に前記全身用コイル（５６）と前記表面コイル（５７）との間の相互の結合を軽減するステップ
をさらに含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
前記全身用コイル（５６）と前記表面コイル（５７）との間の相互の結合を軽減するステップは、前記全身用コイル（５６）のＲＦ電流を減らしつつ前記第２のＭＲＩデータを受信するための高い阻止インピーダンスを生成することを含む、実施態様２に記載の方法。
［実施態様４］
前記全身用コイル（５６）は、バードケージ全身用コイル（５６）である、実施態様３に記載の方法。
［実施態様５］
前記高い阻止インピーダンスは、前記バードケージ全身用コイル上の４つの点において生成され、前記４つの点は、前記バードケージ全身用コイルの端部リングに沿って９０度ごとに分布している、実施態様４に記載の方法。
［実施態様６］
前記表面コイル（５７）は、前記第１のＭＲＩデータを表す第１の信号を受信するための単一の受信チャネルを有している単一チャネルコイルである、実施態様４に記載の方法。
［実施態様７］
前記表面コイル（５７）は、前記第１のＭＲＩデータを表す第１の信号を受信するための複数の受信チャネルを有している多チャネルコイルである、実施態様４に記載の方法。
［実施態様８］
前記バードケージ全身用コイル（５６）は、前記第２のＭＲＩデータを表す第２の信号を受信するための少なくとも２つの受信チャネルを含む、実施態様７に記載の方法。
［実施態様９］
前記ターゲットは、患者の胴を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１０］
ターゲットボリューム（５５）を囲んでおり、送信モードにおいて前記ターゲットボリューム（５５）へと複数のＲＦパルスを送信するように構成されている全身用コイルアセンブリ（５６）と、
前記ターゲットボリューム（５５）に近接して配置され、前記ターゲットボリューム（５５）内のターゲットから第１のＲＦ信号を受信するように構成された複数の第１の受信チャネルに電気的に結合している表面コイルアセンブリ（５７）と
を備えており、
前記全身用コイルアセンブリ（５６）は、受信モードにおいて前記ターゲットから第２のＲＦ信号を受信するように構成された複数の第２の受信チャネルに電気的に結合させられ、
前記第２のＲＦ信号は前記全身用コイルアセンブリ（５６）によって取得され、前記第１のＲＦ信号は前記表面コイルアセンブリ（５７）によって同時に取得される、磁気共鳴画像化システム（１０）。
［実施態様１１］
前記全身用コイルアセンブリ（５６）に電気的に結合させられた少なくとも１つの低入力前置増幅器（１０４）
をさらに備えており、
前記低入力前置増幅器（１０４）は、前記受信モードにおいて前記全身用コイルアセンブリ（５６）のコイル素子におけるＲＦ電流を減らすために高い阻止インピーダンスを生み出すように構成されている、実施態様１０に記載の磁気共鳴画像化システム（１０）。
［実施態様１２］
前記高い阻止インピーダンスは、並列ＬＣ共振回路（１１２）によって生み出される、実施態様１１に記載の磁気共鳴画像化システム（１０）。
［実施態様１３］
前記少なくとも１つの低入力前置増幅器（１０４）は、前記全身用コイルアセンブリ（５６）上の４つの点において前記全身用コイルアセンブリ（５６）に電気的に結合させられた４つの低入力前置増幅器である、実施態様１１に記載の磁気共鳴画像化システム（１０）。
［実施態様１４］
前記全身用コイルアセンブリ（５６）は、バードケージ全身用コイル（５６）である、実施態様１３に記載の磁気共鳴画像化システム（１０）。
［実施態様１５］
前記４つの点は、前記バードケージ全身用コイルの端部リングに沿って９０度ごとに分布している、実施態様１４に記載の磁気共鳴画像化システム（１０）。

１０ 磁気共鳴画像化システム
１２ オペレータコンソール
１３ 入力装置
１４ 制御パネル
１６ 表示画面
１８ リンク
２０ コンピュータシステム
２０ａ バックプレーン
２２ 画像プロセッサモジュール
２４ ＣＰＵモジュール
２６ メモリモジュール
３２ システム制御部
３２ａ バックプレーン
３３ ＭＲＩコントローラ
３４ 高速信号リンク
３６ ＣＰＵモジュール
３８ パルス発生器モジュール
４０ データリンク
４２ 勾配増幅器
４４ 生理学的取得コントローラ
４６ 走査室インターフェイス回路
４８ 患者位置決めシステム
５０ 勾配コイルアセンブリ
５２ 磁石アセンブリ
５４ 分極磁石
５６ 全身用ＲＦコイル
５７ 表面コイル
５８ 送受信機モジュール
６０ ＲＦ増幅器
６２ Ｔ／Ｒスイッチ
６４ 前置増幅器
６６ メモリ
６８ アレイプロセッサ
１００、１０２ 半波長伝送線
１０４、１０６ 前置増幅器
１０８、１１０ 全身用コイル給電ループ
１１２、１１４ 並列ＬＣ共振回路

Claims (15)

1. 磁気共鳴イメージング装置において使用するためのパラレルイメージングの方法であって、
   ターゲットボリュームの全体に長手方向の磁場Ｂ０を生成するステップと、
   前記ターゲットボリュームの全体にＢ０に対しておおむね垂直な横方向の磁場Ｂ１を生成するステップと、
   前記ターゲットボリュームへと複数のＲＦパルスを送信するステップと、
   前記ＲＦパルスの送信に応答して前記ターゲットボリューム内のターゲットから第１のＭＲＩデータを表面コイル（５７）で取得するステップと、
   前記ＲＦパルスの送信に応答して前記ターゲットボリューム内の前記ターゲットから第２のＭＲＩデータを全身用コイル（５６）で取得するステップと、
   を含んでおり、
   前記第１のＭＲＩデータおよび前記第２のＭＲＩデータの取得は、実質的に同時に生じる、方法。
2. ＭＲＩデータの取得の際に前記全身用コイル（５６）と前記表面コイル（５７）との間の相互の結合を軽減するステップ
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記全身用コイル（５６）と前記表面コイル（５７）との間の相互の結合を軽減するステップは、前記全身用コイル（５６）のＲＦ電流を減らしつつ前記第２のＭＲＩデータを受信するための高い阻止インピーダンスを生成することを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記全身用コイル（５６）は、バードケージ全身用コイル（５６）である、請求項３に記載の方法。
5. 前記高い阻止インピーダンスは、前記バードケージ全身用コイル（５６）上の４つの点において生成され、前記４つの点は、前記バードケージ全身用コイル（５６）の端部リングに沿って９０度ごとに分布している、請求項４に記載の方法。
6. 前記表面コイル（５７）は、前記第１のＭＲＩデータを表す第１の信号を受信するための単一の受信チャネルを有している単一チャネルコイルである、請求項４に記載の方法。
7. 前記表面コイル（５７）は、前記第１のＭＲＩデータを表す第１の信号を受信するための複数の受信チャネルを有している多チャネルコイルである、請求項４に記載の方法。
8. 前記バードケージ全身用コイル（５６）は、前記第２のＭＲＩデータを表す第２の信号を受信するための少なくとも２つの受信チャネルを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記ターゲットは、患者の胴を含む、請求項１に記載の方法。
10. ターゲットボリュームを囲んでおり、送信モードにおいて前記ターゲットボリュームへと複数のＲＦパルスを送信するように構成されている全身用コイルアセンブリ（５６）と、
    前記ターゲットボリュームに近接して配置され、前記ターゲットボリューム内のターゲットから第１のＲＦ信号を受信するように構成された複数の第１の受信チャネルに電気的に結合している表面コイルアセンブリ（５７）と
    を備えており、
    前記全身用コイルアセンブリ（５６）は、受信モードにおいて前記ターゲットから第２のＲＦ信号を受信するように構成された複数の第２の受信チャネルに電気的に結合させられ、
    前記第２のＲＦ信号は前記ボリュームコイルによって取得され、前記第１のＲＦ信号は前記表面コイルアセンブリ（５７）によって同時に取得される、磁気共鳴画像化システム（１０）。
11. 前記全身用コイルアセンブリ（５６）に電気的に結合させられた少なくとも１つの低入力前置増幅器（１０４、１０６）
    をさらに備えており、
    前記低入力前置増幅器（１０４、１０６）は、前記受信モードにおいて前記全身用コイルアセンブリ（５６）のコイル素子におけるＲＦ電流を減らすために高い阻止インピーダンスを生み出すように構成されている、請求項１０に記載の磁気共鳴画像化システム（１０）。
12. 前記高い阻止インピーダンスは、並列ＬＣ共振回路（１１２、１１４）によって生み出される、請求項１１に記載の磁気共鳴画像化システム（１０）。
13. 前記少なくとも１つの低入力前置増幅器（１０４、１０６）は、前記全身用コイルアセンブリ（５６）上の４つの点において前記全身用コイルアセンブリ（５６）に電気的に結合させられた４つの低入力前置増幅器である、請求項１１に記載の磁気共鳴画像化システム（１０）。
14. 前記全身用コイルアセンブリ（５６）は、バードケージ全身用コイル（５６）である、請求項１３に記載の磁気共鳴画像化システム（１０）。
15. 前記４つの点は、前記バードケージ全身用コイル（５６）の端部リングに沿って９０度ごとに分布している、請求項１４に記載の磁気共鳴画像化システム（１０）。