JP2023516474A - 不均一磁場における磁気共鳴撮像のための周波数掃引パルスを用いた位相符号化 - Google Patents

Abstract

片面式ＭＲＩ装置、システム、および方法が開示されている。方法は、低周波数から高周波数への掃引を含む周波数掃引励起パルスを送出することと、周波数掃引励起パルス中に位相符号化することと、周波数掃引励起パルス中に、スラブ内の隣接するスライスから蓄積される位相の量を調整することと、を含む。周波数掃引励起パルスは、チャープパルスとすることができる。この方法で符号化すると、スピンエコーがドリフトするのを防ぎ、場合によってはｋ空間の切り捨てを防ぐことができる。さらに、得られる画像をより効率的に結合することができる。【選択図】図１３

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＬＩＭＩＴＩＮＧ ｋ－ＳＰＡＣＥ ＴＲＵＮＣＡＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＳＩＮＧＬＥ－ＳＩＤＥＤ ＭＲＩ ＳＣＡＮＮＥＲ」と題する、２０２０年３月９日に出願された米国仮特許出願第６２／９８７，２９２号の優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。

片面式または開放式磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）スキャナーは、一般的に、片面式ＭＲＩ装置から視野内に延在する、長手方向軸に沿った永久的または固有の勾配磁場を有する。永久勾配磁場は、希土類磁石および２セットの勾配コイルによって永久磁石の面上に生成されることができる。この方位は、磁石の面上の視野内の撮像を可能にする。この形状因子でシステムを設計することによって、撮像される領域を囲むことなく撮像することが可能となる。したがって、患者をボアに入れずに撮像することができ、他の医療機器、例えば生検ロボットと共にスキャナーを使用することが可能となる。また、閉所恐怖症患者が、従来のクローズ型ＭＲＩスキャナーの撮像ボアの外側で撮像されることがより快適である。片面式ＭＲＩはまた、ポータブルであってもよく、視野内に配置される任意のものを撮像することができる。

片面式スキャナーで表面勾配コイルを使用すると、通常は片面式スキャンに必要だが、Ｚ軸に沿った視野の変化、ドリフトエコー、および／または最終的にｋ空間の切り捨てが発生する可能性があり、これにより、ぼけを発生させ、片面式ＭＲＩスキャナーで得られる画質を実質的に制限する可能性がある。

本開示の一態様では、磁気撮像装置から視野内に延在する固有の勾配磁場を画定する片面式磁気撮像装置を用いる、少なくとも二つのスライスを有するスラブを撮像する方法は、低周波数から高周波数への掃引を含む周波数掃引励起パルスを送出することと、周波数掃引励起パルス中に位相符号化することと、周波数掃引励起パルス中に、スラブ内の隣接するスライスから蓄積される位相の量を調整することと、を含む。

本開示の別の態様では、磁気撮像装置は、永久磁石と、勾配コイルセットと、電磁石と、無線周波数コイルであって、固有の勾配磁場が、第一の軸に対して磁気撮像装置から視野内に延在し、第一の軸は永久磁石に垂直である、無線周波数コイルと、少なくとも二つのスライスを有するスラブを撮像するように構成される制御回路であって、撮像することが、低周波数から高周波数への掃引を含む周波数掃引励起パルスを送出することと、周波数掃引励起パルス中に位相符号化することと、周波数掃引励起パルス中に、スラブ内の隣接するスライスから蓄積される位相の量を調整することと、を含む、制御回路と、を備える。

様々な態様の新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に記載されている。しかし、構成および操作方法の両方に関して説明される態様は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって最もよく理解されることができる。

図１は、本開示の様々な態様による、ＭＲＩスキャナーの斜視図である。

図２は、図１のＭＲＩスキャナーの分解斜視図であり、本開示の様々な態様による、ハウジング内の永久磁石アセンブリおよび勾配コイルセットが露出している。

図３は、本開示の様々な態様による、図１のＭＲＩスキャナーの立面図である。

図４は、本開示の様々な態様による、図１のＭＲＩスキャナーの立面図である。

図５は、本開示の様々な態様による、図１のＭＲＩスキャナーの永久磁石アセンブリの斜視図である。

図６は、本開示の様々な態様による、図１に示すＭＲＩシステムの勾配コイルセットおよび永久磁石アセンブリの立面図である。

図７は、本開示の様々な態様による、特定の外科手術および外科的処置のための片面式ＭＲＩスキャナーによる撮像のための患者の例示的体位である。

図８は、本開示の様々な態様による、片面式ＭＲＩシステムの制御概略図である。

図９は、本開示の様々な態様による、Ｚ軸に沿った磁気勾配の概略図である。

図１０は、本開示の様々な態様による、Ｘ軸に沿ったＸ勾配のグラフ表示である。

図１１は、本開示の様々な態様による、Ｚ軸に沿った視野の変化を考慮した画像スライスと、Ｚ軸に沿った視野の変化を考慮しない画像スライスを比較するＭＲＩ画像のコレクションである。

図１２は、本開示の様々な態様による、エコーが位相テーブルを移動する時間におけるエコーの位置のグラフ表示である。

図１３は、本開示の様々な態様による、Ｚ軸に沿ったスライスにおける変化する視野を補正するパルスシーケンスの図である。

図１４は、本開示の様々な態様による、掃引周波数パルスの代表的なグラフである。

図１５は、本開示の様々な態様による、Ｚ軸に沿ったスライスにおける変化する視野を説明するパルスシーケンスの図である。

図１６は、本開示の様々な態様による、ＭＲＩスライス画像集である。

図１７は、本開示の様々な態様による、ＭＲＩスライス画像集である。

添付の図面は、縮尺通りに描かれることを意図していない。対応する参照文字は、いくつかの図の全体を通して対応する部分を示す。明確にするために、全ての構成要素が全ての図面に表示されているわけではない。本明細書に記載の例示は、本発明のいくつかの実施形態を一形態で例示し、このような例示は、いかなる方法でも本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

出願人はまた、「ＰＵＬＳＥ ＳＥＱＵＥＮＣＥＳ ＡＮＤ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＳＷＥＥＰ ＰＵＬＳＥＳ ＦＯＲ ＳＩＮＧＬＥ－ＳＩＤＥＤ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＮＣＥ ＩＭＡＧＩＮＧ」と題する２０２１年３月９日に出願の国際特許出願を所有しており、これは「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＮＧ ＤＲＩＶＥＮ ＥＱＵＩＬＩＢＲＩＵＭ ＦＯＵＲＩＥＲ ＴＲＡＮＳＦＯＲＭ ＦＯＲ ＳＩＮＧＬＥ－ＳＩＤＥＤ ＭＲＩ」と題する２０２０年３月９日に出願の米国仮特許出願第６２／９８７，２８６号の優先権を主張し、これらは両方とも参照によりそれぞれの全体が本明細書に組み込まれる。

以下の国際特許出願は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
・「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＵＬＴＲＡＬＯＷ ＦＩＥＬＤ ＲＥＬＡＸＡＴＩＯＮ ＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ」と題する２０２０年２月１４日に出願の国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０１８３５２、現国際公開ＷＯ２０２０／１６８２３３、
・「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＰＥＲＦＯＲＭＩＮＧ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＮＣＥ ＩＭＡＧＩＮＧ」と題する２０２０年２月２４日に出願の国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０１９５３０、現国際公開ＷＯ２０２０／１７２６７３、
・「ＰＳＥＵＤＯ－ＢＩＲＤＣＡＧＥ ＣＯＩＬ ＷＩＴＨ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＴＵＮＩＮＧ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＴＨＥＲＥＯＦ」と題する２０２０年２月２４日に出願の国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０１９５２４、現国際公開ＷＯ２０２０／１７２６７２、
・「ＳＩＮＧＬＥ－ＳＩＤＥＤ ＦＡＳＴ ＭＲＩ ＧＲＡＤＩＥＮＴ ＦＩＥＬＤ ＣＯＩＬＳ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＴＨＥＲＥＯＦ」と題する２０２０年３月２５日に出願の国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０２４７７６、現国際公開ＷＯ２０２０／１９８３９５、
・「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＶＯＬＵＭＥＴＲＩＣ ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＳＩＮＧＬＥ－ＳＩＤＥＤ ＭＲＩ ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０２０年３月２５日に出願の国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０２４７７８、現国際公開ＷＯ２０２０／１９８３９６、
・「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＩＭＡＧＥ ＲＥＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＳ ＩＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＮＣＥ ＩＭＡＧＩＮＧ」と題する２０２０年６月２５日に出願の国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０３９６６７、現国際公開ＷＯ２０２０／２６４１９４、
・「ＭＲＩ－ＧＵＩＤＥＤ ＲＯＢＯＴＩＣ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＢＩＯＰＳＹ」と題する２０２１年１月２２日に出願の国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０２１／０１４６２８、
・「ＲＡＤＩＯ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＲＥＣＥＰＴＩＯＮ ＣＯＩＬ ＮＥＴＷＯＲＫＳ ＦＯＲ ＳＩＮＧＬＥ－ＳＩＤＥＤ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＮＣＥ ＩＭＡＧＩＮＧ」と題する２０２１年２月１９日に出願の国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０２１／０１８８３４。

「ＰＵＮＩＬＡＴＥＲＡＬ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＮＣＥ ＩＭＡＧＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＡＰＥＲＴＵＲＥ ＦＯＲ ＩＮＴＥＲＶＥＮＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＯＬＯＧＩＥＳ ＦＯＲ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＳＡＭＥ」と題する２０１８年１２月１３日に公開の米国特許出願公開第２０１８／０３５６４８０号は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

ＭＲＩシステムおよび方法の様々な態様を詳細に説明する前に、例示的な実施例は、添付の図面および説明に例示される部品の構成および配置の詳細への適用または使用に限定されないことに留意されたい。例示的な実施例は、他の態様、変形、および修正で実施または組み込まれてもよく、様々な方法で実施または実行されてもよい。さらに、特に明記しない限り、本明細書で使用される用語および表現は、読者の便宜のために例示的な実施例を説明する目的で選択されており、その限定を目的とするものではない。また、以下に記載の態様、態様の表現、および／または実施例のうちの一つまたは複数は、他の以下に記載の態様、態様の表現、および／または実施例のうちのいずれかの一つまたは複数と組み合わせることができることが理解されよう。

様々な態様によれば、磁石の面からオフセットされることができる固有の撮像領域を含むことができるＭＲＩシステムが提供される。このようなオフセットおよび片面式のＭＲＩシステムは、従来のＭＲＩスキャナーと比較して制限が少ない。さらに、この形状因子は、対象領域全体に広範囲の磁場の値を作リ出す、組み込まれたまたは固有の磁場勾配を有することができる。換言すると、固有の磁場は不均一であってもよい。片面式ＭＲＩシステムの対象領域における磁場強度の不均一性は、百万分率で２００（ｐｐｍ）を超える可能性がある。例えば、片面式ＭＲＩシステムの対象領域における磁場強度の不均一性は、２００ｐｐｍ～２００，０００ｐｐｍとすることができる。本開示の様々な態様では、対象領域における不均一性は、１，０００ｐｐｍを超える場合があり、１０，０００ｐｐｍを超える場合がある。一例では、対象領域における不均一性は、８１，０００ｐｐｍであってもよい。

固有の磁場勾配は、ＭＲＩスキャナー内の永久磁石によって生成されることができる。片面式ＭＲＩシステムの対象領域における磁場強度は、例えば１テスラ（Ｔ）未満とすることができる。例えば、片面式ＭＲＩシステムの対象領域における磁場強度は、０．５Ｔ未満であることができる。他の例では、磁場強度は、１Ｔを超える可能性があり、例えば１．５Ｔである場合がある。このシステムは、一般的なＭＲＩシステムと比較して低い磁場強度で動作できるため、ＲＸコイルの設計上の制約が緩和され、および／または、例えばロボット工学などの追加の機構がＭＲＩスキャナーで使用されることができる。例示的なＭＲＩ誘導ロボットシステムはさらに、例えば、「ＭＲＩ－ＧＵＩＤＥＤ ＲＯＢＯＴＩＣ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＢＩＯＰＳＹ」と題する２０２１年１月２２日に出願の国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０２１／０１４６２８に記載されている。

図１～６は、ＭＲＩスキャナー１００およびその構成要素を示す。図１および２に示すように、ＭＲＩスキャナー１００は、凹状で埋め込まれた、面または前面１２５を有するハウジング１２０を備える。他の態様では、ハウジング１２０の面は平坦で平面状であってもよい。前面１２５は、ＭＲＩスキャナーによって撮像される対象物に面することができる。図１および２に示すように、ハウジング１２０は、永久磁石アセンブリ１３０、ＲＦ送信コイル（ＴＸ）１４０、勾配コイルセット１５０、電磁石１６０、およびＲＦ受信コイル（ＲＸ）１７０を備える。他の例では、ハウジング１２０は、電磁石１６０を備えない場合がある。さらに、特定の例では、ＲＦ受信コイル１７０およびＲＦ送信コイル１４０は、組み合わされたＴｘ／Ｒｘコイルアレイに組み込まれてもよい。

主に図３～５を参照すると、永久磁石アセンブリ１３０は、磁石のアレイを備える。永久磁石アセンブリ１３０を形成する磁石のアレイは、ＭＲＩスキャナー１００の前面１２５、または患者に面する表面を覆うように構成され（図３を参照）、図４では水平バーで示される。永久磁石アセンブリ１３０は、並列構成で複数の円筒形永久磁石を備える。主に図５を参照すると、永久磁石アセンブリ１３０は、ブラケット１３４によって保持される平行板１３２を備える。システムは、ブラケット１３６でＭＲＩスキャナー１００のハウジング１２０に取り付けられることができる。平行板１３２には複数の穴１３８が存在することができる。例えば、永久磁石アセンブリ１３０は、希土類ベースの磁性材料、例えばネオジム系磁性材料、を含むがこれらに限定されない、任意の好適な磁性材料を含むことができる。

永久磁石アセンブリ１３０は、アクセス開口部またはボア１３５を画定し、これによりハウジング１２０の反対側からハウジング１２０を通って患者にアクセスすることができる。本開示の他の態様では、ハウジング１２０内に永久磁石アセンブリを形成する永久磁石のアレイは、ボアがなくても、およびそれを通して画定されるボアがない永久磁石の途切れないまたは連続する配置を画定してもよい。さらに他の例では、ハウジング１２０内の永久磁石のアレイは、それを通して一つまたは複数のボア／アクセス開口部を形成することができる。

本開示の様々な態様によれば、永久磁石アセンブリ１３０は、図１に示される、Ｚ軸に沿う対象領域１９０に磁場Ｂ０を提供する。Ｚ軸は、永久磁石アセンブリ１３０に対して垂直である。別の言い方をすれば、Ｚ軸は、永久磁石アセンブリ１３０の中心から延在し、磁場Ｂ０の方向を永久磁石アセンブリ１３０の面から離れる方向に画成する。Ｚ軸は主磁場Ｂ０方向を画定できる。主磁場Ｂ０は、Ｚ軸に沿って、すなわち、永久磁石アセンブリ１３０の面からさらに遠く、図１の矢印で示される方向に、固有の勾配で減少することができる。

一つの態様では、永久磁石アセンブリ１３０の対象領域１９０における磁場の不均一性は、約８１，０００ｐｐｍであることができる。別の態様では、永久磁石アセンブリ１３０の対象領域１９０における磁場強度の不均一性は、２００ｐｐｍ～２００，０００ｐｐｍであることができ、場合によっては１，０００ｐｐｍを超え、多くの場合には１０，０００ｐｐｍを超える場合がある。

一つの態様では、永久磁石アセンブリ１３０の磁場強度は、１Ｔ未満であることができる。別の態様では、永久磁石アセンブリ１３０の磁場強度は、０．５Ｔ未満であることができる。他の例では、永久磁石アセンブリ１３０の磁場強度は、１Ｔを超える場合があり、例えば、１．５Ｔであってもよい。主に図１を参照すと、Ｙ軸はＺ軸から上下に伸び、Ｘ軸はＺ軸から左右に伸びる。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は全て互いに直交しており、各軸の正の方向は、図１の対応する矢印によって示されている。

ＲＦ送信コイル１４０は、ＲＦ波形および関連する電磁場を送出するように構成される。ＲＦ送信コイル１４０からのＲＦパルスは、永久磁石１３０によって生成される磁化を、永久磁場（例えば、直交面）の方向に対して直交する、Ｂ１と呼ばれる実効磁場を生成することによって、回転させるように構成される。

主に図３を参照すると、勾配コイルセット１５０は、二つの勾配コイルセット１５２、１５４を備える。勾配コイルセット１５２、１５４は、永久磁石アセンブリ１３０の面または前面１２５に、永久磁石アセンブリ１３０と対象領域１９０との中間に配置される。各勾配コイルセット１５２、１５４は、ボア１３５の両側にコイル部分を備える。図１の軸を参照すると、勾配コイルセット１５４は、例えば、Ｘ軸に対応する勾配コイルセットであることができ、勾配コイルセット１５２は、例えば、Ｙ軸に対応する勾配コイルセットであることができる。勾配コイル１５２、１５４は、本明細書にさらに説明されるように、Ｘ軸およびＹ軸に沿った符号化を可能にする。

図１～６に例示のＭＲＩスキャナー１００を使用する様々な態様によれば、患者を、解剖学的スキャンのタイプに応じて、あらゆる異なる位置に配置することができる。図７は、ＭＲＩスキャナー１００で骨盤をスキャンする例を示す。スキャンを実施するために、患者２１０は、切石位で表面上に横たえられる。図７に例示するように、骨盤スキャンの場合、患者２１０は、背中をテーブル上に置き、脚を持ち上げてスキャナー１００の上部に置くように配置されることができる。骨盤領域は、永久磁石アセンブリ１３０およびボア１３５の真正面に配置されることができ、対象領域１９０は、患者２１０の骨盤領域内にある。

ここで図８を参照すると、片面式ＭＲＩシステム３００の制御概略図が示されている。片面ＭＲＩスキャナー１００および／またはその構成要素（図１～６）は、本開示の様々な態様において、ＭＲＩシステム３００に組み込まれることができる。例えば、撮像システム３００は永久磁石アセンブリ３０８を備え、これは、様々な場合において永久磁石アセンブリ１３０（図２～５を参照）と同様であることができる。例えば、撮像システム３００はまたＲＦ送信コイル３１０を備え、これは、ＲＦ送信コイル１４０（図３を参照）と同様であることができる。さらに、例えば、撮像システム３００はＲＦ受信コイル３１４を備え、これは、ＲＦ受信コイル１７０（図３を参照）と同様であることができる。様々な態様では、ＲＦ送信コイル３１０および／またはＲＦ受信コイルは、ＭＲＩスキャナーのハウジング内に配置されてもよく、場合によっては、ＲＦ送信コイル３１０とＲＦ受信コイル３１４は組み合わされて統合Ｔｘ／Ｒｘコイルになってもよい。システム３００はまた、視野３１２内の対象物の撮像を容易にするために勾配磁場を生成するように構成される勾配コイル３２０を備える。

片面式ＭＲＩシステム３００はまた、分光計３０４と信号通信するコンピューター３０２を備え、およびコンピューター３０２と分光計３０４との間で信号を送受信するように構成される。

永久磁石３０８によって生成される主磁場Ｂ０は、永久磁石３０８から離れる方向に、ＲＦ送信コイル３１０から離れる方向に視野３１２内に延在する。視野３１２は、ＭＲＩシステム３００によって撮像される対象物を収容する。

撮像プロセスの間、主磁場Ｂ０は視野３１２内に延在する。実効磁場（Ｂ１）の方向は、ＲＦパルスおよびＲＦ送信コイル３１０からの関連する電磁場に応答して変化する。例えば、ＲＦ送信コイル３１０は、ＲＦ信号またはパルスを、視野内の対象物、例えば組織に選択的に送出するように構成される。これらのＲＦパルスは、試料（例えば、患者の組織）中のスピンが受ける実効磁場を変える。ＲＦパルスがオンの場合、共鳴するスピンが受ける実効磁場は、ＲＦパルスのみであり、静的Ｂ０磁場を効果的に打ち消す。ＲＦパルスは、例えば、本明細書にさらに記載されるように、チャープパルスまたは周波数掃引パルスであってもよい。

さらに、視野３１２内の対象物が、ＲＦ送信コイル３１０からのＲＦパルスで励起される場合、対象物の歳差運動は、誘導電流、またはＭＲ電流を生じさせ、これはＲＦ受信コイル３１４によって検出される。ＲＦ受信コイル３１４は、励起データをＲＦプリアンプ３１６に送出することができる。ＲＦプリアンプ３１６は、励起データ信号をブーストまたは増幅し、それらを分光計３０４に送出することができる。分光計３０４は、記憶、分析、および画像構成のために、励起データをコンピューター３０２に送信できる。コンピューター３０２は、例えば、複数の格納された励起データ信号を組み合わせて、画像を生成することができる。

分光計３０４から、信号を、ＲＦパワーアンプ３０６を介してＲＦ送信コイル３１０に、そして勾配パワーアンプ３１８を介して勾配コイル３２０に送ることもできる。ＲＦパワーアンプ３０６は、信号を増幅し、ＲＦ送信コイル３１０に送信する。勾配パワーアンプ３１８は、勾配コイル信号を増幅し、勾配コイル３２０に送信する。

例えば、片面式ＭＲＩスキャナー１００およびシステム３００を用いる、不均一な磁場における核磁気共鳴スペクトルおよび磁気共鳴画像を効果的に収集するためのシステムおよび方法が本明細書に記載されている。

片面式またはオープンＭＲＩによる撮像には、多くの課題がある。典型的には、片面システムの２組の勾配コイル（図６を参照）は、永久磁石アセンブリの面に配置される。その結果、勾配の振幅は、永久磁石アセンブリの面から離れるにつれて低下する。したがって、所定の位相符号化のアレイでは、永久磁場Ｂ０の軸に沿って移動するにつれて視野が変化する。換言すると、片面式スキャナー内のパルス勾配コイルは、永久勾配の方向に沿って小さな構成要素を有する。

図９は、ＭＲＩスキャナー１００のＺ軸に沿った磁場勾配の概略図５００である。永久磁石１３０は、Ｚ軸に沿って固有の勾配を有する。Ｚ勾配の強度は、永久磁石１３０から離れるにつれて減少する。Ｚ勾配は、永久磁石から離れるにつれて曲がり、勾配の強度を低下させることが概略図で確認できる。ＭＲＩスキャナー１００は、複数のスライスを撮像してスラブを作成する。各スライスは、様々な周波数で撮像するために励起される。低周波数は永久磁石から遠く離れたスライスの組織を励起し、高周波数は磁石に近いスライスの組織を励起する。概略図では、スラブまたはアキシャル画像は、スライス０からスライスｎに向かう複数のスライスで構成されている。各スライスには、対応する周波数ｆ０からｆｎがあり、ｆ０はｆｎより小さい周波数である。

Ｚ軸に沿って勾配がどのように変化するかにより、各スライスは異なる視野を有する。視野が変化すると、異なるスライス内の同じ対象物がＺ方向のスライスに沿って縮小および拡大しているように見え、これは勾配の大きさもＺ軸に沿って変化するためである。これにより、画像は、アキシャル画像に変換された場合にぼやけて見え、これは画像が、一緒に折りたたまれた複数の異なるサイズの画像で構成されているためである。したがって、高品質のアキシャル画像を生成するには、スラブ内のスライスが同じ視野と同じスケールを有する必要がある。さらに、勾配コイルによって生成されたＹ軸とＸ軸には磁気勾配があり、勾配は同様に成形され、Ｘ軸とＹ軸に沿って同様の効果がある。

図１０を参照すると、グラフ表示６００は、Ｘ軸に沿って移動するにつれてＸ勾配がどのように変化するかの例を示す。軸に沿った移動によるＸ勾配の変化は、異なる線の種類で示され、Ｚ軸に沿って３ｃｍ～８．６ｃｍの距離の範囲である。換言すると、勾配の傾きは、磁石の面からの距離に応じて変化する。変化の程度は、大きくなる可能性がある。換言すると、画像内の対象物のサイズは、Ｚ軸に沿ったわずか１インチの動きで２倍も変化する場合がある。Ｘ軸上のゼロは、Ｚ軸に沿った磁石の中心にある。Ｘ軸に沿って移動してＺ軸から離れるにつれて、勾配の値が大幅に変化する可能性がある。Ｘ軸に沿って遠くに移動するほど、勾配の大きさはますます大きくなる。

繰り返しになるが、片面式ＭＲＩスキャナーの勾配磁場の影響は注目に値する。例えば、永久勾配の長手方向軸（すなわち、Ｚ軸）に沿って対象物（組織など）の厚いスライスを励起すると、対象物のスケールまたは画像サイズが、Ｚ軸に沿って移動するにつれて変化する。Ｚ軸に沿った任意の厚さの３Ｄ画像は、より小さなサイズにスケーリングされ、すなわち、永久磁石から離れた位置にあるスライスである低周波数のスライスでは、縮小しているように見える。これにより、その後、隣接するスライスを一緒に結合する場合、サイズの異なる形体が互いに重ね合わせさられるため、画像が非常にぼやける。

磁石から離れるにつれて勾配が変化する結果、磁石の面から離れるにつれて視野が変化する。異なる視野のスライスをスラブに結合すると、形体がぼやける。図１１は、ＭＲＩ画像スライスを示しており、一つのセットは、Ｚ軸に沿った変化する視野を考慮し、そして一つのセットは考慮していない。換言すると、ダイアグラム７００は、Ｚ軸に沿った視野の変化を考慮しない場合に、スキャンされている対象物のスケールがどのように変化するかを示す。列Ａ（左）のスライスは、Ｚ軸に沿って移動するにつれてサイズが変化する構造を示す。列Ｂ（右）は、変化する視野が適切に考慮されるため、同じサイズに近い構造を示す。

列Ａの対象物のサイズは、Ｚ勾配のために、Ｚ軸に沿って永久磁石から遠くに離れるにつれて大きくなる。これらのスライスをアキシャル画像またはスラブに結合すると、視野の変化により隣接するスライス内の対象物のサイズが変化するため、画像がぼやける。別の言い方をすると、勾配の大きさもｚに沿って変化するため、オブジェクトはＺ方向に沿って縮小および拡大しているように見える。これにより、画像は、アキシャル画像またはスラブに変換された場合にぼやけて見え、これは画像が、一緒に折りたたまれた複数の異なるサイズの画像で構成されているためである。視野の変化を考慮することにより、対象物のスケールが同一に近くなり、スラブに結合される場合にはるかに鮮明な画像が得られる。

変化する視野以上の、片面式ＭＲＩシステムの永久勾配磁場の別の影響は、表面勾配コイルを用いた画像符号化中のスピンエコーの位置の変化である。片面式ＭＲＩシステムでは、画像の符号化は位相符号化によって行われ、周波数の符号化は永久勾配のみで行われる。片面式ＭＲＩシステムで収集される信号は、スピンエコーの多少のばらつきであり、ＭＲＩスキャナーの取得ウィンドウはエコーを中央に配置するように設定されている。エコーを形成するために、励起後に蓄積される位相は、取得が開始される時までにリフォーカスされなくてはならない。

ここで図１２を参照すると、エコーの位置も、位相テーブルを移動するにつれて変化する。これは、すべてのＸまたはＹ勾配パルスによって、Ｚに沿って位相が追加され、その後、位相は永久勾配でリフォーカスされる必要があるためである。画像の解像度が増加すると、エコーは取得ウィンドウのエッジに近づき始める。グラフ表示８００は、位相符号化の量に対して、時間でスピンエコーがどのように移動するかを示している。黒い線８１０は、取得ウィンドウの中心を示す。時間と位相が正しく考慮されていない場合、スピンエコーが取得ウィンドウの外側にあり、見逃されて、ｋ空間および画質が実質的に切り捨てられる可能性がある。

パルス勾配が印加されない場合、スピンエコーは、リフォーカスパルスの後に、励起パルスの持続時間および励起パルスとリフォーカスパルスとの間の遅延によって決定される後の時間で、発生する。この期間中に位相符号化が適用される場合、それがシステムに与える位相をリフォーカスする必要はない。表面勾配コイルを用いて行われる位相符号化のＸおよびＹ成分は、スピンエコーシーケンス中にリフォーカスされず、シグナルが空間的に符号化されることを保証する。しかし、位相符号化は、信号にＺ位相も与える。このＺ位相は、永久勾配と同じ軸に沿っており、このことは、その存在がエコーが形成される場合に変化することを意味する。

エコーが形成される前にＺ軸に沿った位相をリフォーカスする必要がある場合、パルス勾配でＺ位相を追加すると、エコーが形成される場合に変化する。例えば、励起後に勾配が印加される場合、励起パルスとリフォーカスパルスとの間に蓄積される位相は、永久勾配によって蓄積される位相とパルス勾配によって蓄積される位相との和と等しくなる。パルス勾配が永久勾配と同じ符号である場合、その二つが加えられる。したがって、リフォーカスパルスの後、永久勾配の位相およびパルス勾配の位相の両方が永久勾配によってリフォーカスされるため、エコーが発生するためにより多くの時間が必要になる。これにより、エコーはそうでない場合よりも後で現れる。パルス勾配が強いほど、ますます後からエコーが現れる。パルス勾配の符号を変更すると、逆の効果がある可能性があり、エコーが予想よりも早く現れる可能性がある。これは、撮像シーケンスに壊滅的な影響を与える可能性がある。

撮像シーケンスでは、取得期間は、一定期間定義される。取得期間の長さは、他の多くの方法でパルスシーケンスを変更することなく任意に変更することはできない。例えば、ほとんどの片面式スキャナーは、スピンエコーの列を収集することによって機能し、リフォーカスパルス間の時間は可能な限り短く保たれる。これは、リフォーカスパルス間の取得周期も、可能な限り短く保たれることを意味する。したがって、撮像シーケンスを経て進行するにつれてエコーの位置が変化すると、取得期間の開始前または開始後にエコーが発生する可能性がある。これは、その位相符号化の信号が失われることを意味する。

パルス化されたＸおよびＹ勾配によって信号に追加されるＺ位相の結果として、パルスシーケンスのエコー間隔を増やす必要なく達成できる最大の解像度が効果的に得られる。パルス勾配が強い場合、ｋ空間のエッジで生成されたエコーが失われる可能性があり、その結果、信号振幅が他の場合よりも早く低下するｋ空間が生じる。Ｋ空間は効果的に切り捨てられているため、通常、より広い取得を収集する必要があり、エコー時間を長くするには信号対雑音比（ＳＮＲ）を犠牲にする必要がある。

要約すると、片面式ＭＲＩスキャナーで表面勾配コイルを使用すると、スキャナーを片面にするために必要なものにより、Ｚ軸に沿った視野の変化、ドリフトエコー、そして最終的にはｋ空間の切り捨てをもたらす。これにより、片面式ＭＲＩスキャナーの画質が実質的に制限される。

本開示の様々な態様によれば、周波数掃引またはチャープ励起パルス中に位相符号化を適用することにより、追加された位相を補正することができる。周波数掃引パルスは、パルス中の様々な時間に様々な周波数でスピンに影響を与える可能性がある。これは、励起パルス中に位相符号化を適用することにより、異なる周波数に異なる量の位相を与えることも可能であることを意味する。パルスの開始時に励起されるスピンは、ほとんど位相を蓄積できないパルスの終了時に励起されたスピンよりも多くの位相を蓄積する可能性がある。

様々な態様によれば、永久磁石から遠いスピンが最初に励起され、周波数掃引励起パルス中に位相符号化が適用される場合、次に、それらのより遠いスピンは、最後に励起される可能性がある永久磁石により近いスピンよりも多くの位相を蓄積する可能性がある。これにより、スピンが表面勾配コイルから位相を蓄積する通常の方向を反転させることができ、Ｚ軸に沿った勾配強度の通常の変動に対抗することができる。周波数掃引励起中および後続の位相符号化中に蓄積される位相の量を正確に調整することにより、永久磁石のＺ軸に沿ったＸ－Ｙ平面に均一な量の位相を適用することが可能である。

図１３は、表面勾配コイル（例えば、図６の勾配コイル１５２、１５４を参照のこと）によって生成されたＺ軸に沿ったスライスにおける変化する視野を補正するように構成されるパルスシーケンス９００を示す。この補正は、周波数掃引励起パルス中に適用される位相符号化によって達成される。様々な例において、本明細書に記載の周波数掃引パルスは、線形周波数掃引を有するチャープまたはチャープドパルスである。チャープ励起パルスは、低から高への線形周波数掃引を画定することができる。他の単調な低周波数から高周波数への増加も考えられる。低周波数は、永久磁石アセンブリ（例えば、図２の永久磁石アセンブリ１３０を参照）から遠く離れた組織を励起し、高周波数は、永久磁石アセンブリにより近い組織を励起するので、パルスの終わりまでに、磁石から遠いスライスは、より多くの時間、位相符号化され、勾配が弱くなるのを補正する。パルスシーケンス中の第一のパルス９０２は、周波数掃引励起パルス９０２であり、チャープ周波数掃引方向が低から高に設定される。ＸおよびＹ方向の勾配は、それぞれ９１８および９２２を位相緩和させ始め、パルスシーケンスの第二のパルス９０４によってリフォーカスされる。Ｚの勾配は、パルスシーケンス全体の間一定である。第二のパルス９０４は、ＸおよびＹ勾配をリフォーカスさせるリフォーカスパルスである。第二のパルス９０４の後、スペクトルエコー９０６が発生し、ここで、ＸおよびＹ勾配はそれぞれ９２０および９２４を位相緩和させる。スペクトルエコー９０６の後、信号はその後、チャープエコートレイン９０８で読み取られる。チャープエコートレイン９０８は、第三のパルス９１０、スピンエコー９１２、第四のパルス９１４、およびスペクトルエコー９１６を含む。一態様では、第三のパルス９１０は、第二のリフォーカスパルスであってもよく、第四のパルス９１４は、第二の励起パルスであってもよい。

この実施形態では、変化する視野は、励起パルスの間に過剰に補正され、その後、位相符号化とバランスされる。周波数掃引中に蓄積される位相の量は、撮像されるスライスのＸ－Ｙ平面に均一量の位相を適用するように正確に調整される必要がある。別の言い方をすると、各スライスの位相の量は、変化する視野を考慮するように正確に調整される必要がある。さらに別の言い方をすると、各スライスの対象物のスケールは、すべてのスライスが対象物を同じスケールにするように調整される必要がある。例えば、調整は、Ｘ－Ｚ軸またはＹ－Ｚ軸に沿って２Ｄ画像を収集する間に、周波数掃引パルスの間に印加される勾配パルスの出力を調節することによって実行されることができる。勾配パワーは、対象物のサイズがＺ軸に沿って変化しなくなくまで増加させることができる。そして、スライスを結合して、結合によってぼやけがまったく発生することなく、高品質のスラブ画像を合成することができる。

図１４は、掃引方向が低から高に設定されている、掃引周波数パルスまたはチャープパルスの代表的なグラフ１０００を示している。掃引方向が低から高に設定されたチャープ励起パルスは、周波数掃引励起パルスの例である。掃引方向が低から高に設定されたチャープパルスの周波数は低周波数で始まり、周波数はパルスの持続時間、時間とともに増加する。パルスは、所望の最低周波数で開始し、所望の最大周波数に達すると終了する。グラフ１０００のパルス周波数は、ベースバンド周波数に対して負から正への周波数オフセットであることができる。換言すると、周波数は、ベースバンド周波数を加えて負から正に掃引する。例えば、＋／－１００ＫＨｚの周波数掃引の場合、掃引は、ベースバンド周波数から１００ＫＨｚ未満少ない周波数から、ベースバンド周波数に１００ＫＨｚ加えた周波数までである。

チャープパルスの周波数は、最小（最低）の所望の周波数から最大（最高）の所望の周波数まで変化することができる。パルスの掃引速度は、パルス内の最高周波数と最低周波数の差を、最高周波数と最低周波数の間で移動するために必要な時間で割ったものである。一態様では、掃引周波数パルスシーケンス９００で使用される掃引周波数パルスによってカバーされる周波数範囲は、－２０ＫＨｚ～２０ＫＨｚ、すなわち４０ＫＨｚの範囲であってもよく、中心周波数はスラブ間で変化する。例えば、スラブは、２．６２ＭＨｚ、２．７５ＭＨｚ、２．６５ＭＨｚ、２．７２ＭＨｚ、２．７９ＭＨｚ、２．６９ＭＨｚなどを中心とすることができる。２．６２ＭＨｚを中心とするスラブについては、チャープパルスは２．６０ＭＨｚから２．６４ＭＨｚ、すなわち４０ＫＨｚの範囲を掃引することになる。本開示の別の態様では、１０ＫＨｚの低帯域～２００ＫＨｚ高帯域が、周波数掃引パルスに使用される場合がある。さらに、掃引範囲は、様々な例において４０ＫＨｚ未満とすることができる。

再び図９を参照すると、ｆ０は、チャープパルスの最低周波数に対応することができ、ｆｎは、チャープパルスの最高周波数に対応することができる。チャープパルスは、最初に永久磁石アセンブリからより遠い組織、例えばスライス０の位置の組織を励起し、後で永久磁石アセンブリに近い組織、例えばスライスｎの位置の組織を励起する。別の言い方をすると、隣接するスライスは、近位スライスと遠位スライスを含み、近位スライスは、遠位スライスよりも磁気撮像装置のより近くに位置し、遠位スライス内のターゲットは、近位スライス内のターゲットの前に励起される。チャープパルスの周波数範囲は、撮像されるスラブのスライスに対応することができる。

再び図１３を参照すると、第一のパルス９０２は、低から高へ設定された掃引方向を有する、チャープ励起パルスである。このパルスは、永久磁石アセンブリからより遠くのスライス内の組織を励起し、その後、永久磁石アセンブリに近いスライス内の組織を励起する。チャープ励起中の位相符号化により、様々な周波数で蓄積される様々な量の位相がある。具体的には、永久磁石アセンブリからさらに遠いスライスは、永久磁石アセンブリにより近いスライスよりもより多くの位相を蓄積する。別の言い方をすると、永久磁石アセンブリからより遠位にあるスライス内のターゲットは、永久磁石アセンブリにより近位にあるスライス内のターゲットよりもより多くの位相を蓄積する。各スライスに蓄積される位相の調整と共に、周波数掃引励起パルス中の位相符号化は、各スライスの位相を考慮し、エコーが取得ウィンドウ８１０の外側へドリフトしないようにすることができる（図１２）。Ｚ軸に沿ったスライスの視野の変化を考慮した後、スライスをスラブに結合して、各スライスの対象物のスケールが同じサイズである高品質のアキシャル画像を生成できる。

図１５は、Ｚ軸に沿ったスライス内の変化する視野を考慮するパルスシーケンス内の工程のフロー図１１００である。１１１０で、プロセスは、Ｚ軸（図１）に対して磁気撮像装置の片面から視野内に延在する固有の勾配磁場の生成時に開始する。次に、１１２０で、低周波数から高周波数への掃引を含む、周波数掃引励起パルスが送出される。このパルスは、最初に片面式ＭＲＩスキャナーからより遠くの位置／スライスの組織を励起し、最後にＭＲＩスキャナーにより近い位置の組織を励起する。１１３０で、位相符号化は、１１２０の周波数掃引励起パルス中に開始する。位相符号化は、周波数掃引励起パルス中に行われて、周波数掃引の異なる周波数で異なる量の位相を蓄積することができる。スライスは周波数に関連しており、磁気撮像装置から遠い周波数は、撮像装置により近いスライスよりもより多くの位相を蓄積する。最後に、１１４０で、周波数掃引励起パルス中に蓄積された位相の量は、磁石のＺ軸に沿ったＸ－Ｙ平面に均一な量の位相を適用するように調整される。別の言い方をすると、周波数掃引中にスライス内に蓄積される位相の量は、各スライスに対する変化する視野を調整できるように調整される。例えば、調整は、Ｘ－ＹまたはＹ－Ｚ面に沿って２Ｄ画像を収集しながら、チャープパルス中に印加される勾配パルスの出力を調整することによって実行されることができる。勾配パワーは、対象物のサイズがＺ軸に沿って変化しなくなくまで増加させることができる。調整工程の後、信号はチャープエコートレインで読み取られる。例えば、変化する視野を考慮する目的は、各スライス内の対象物に同じスケールを持たせることである。視野の変化を考慮しないと、勾配によって視野がどのように変化したかによって、隣接するスライス内の対象物が大きく見えたりまたは小さく見えたりする可能性がある。異なる視野のスライスを結合すると、アキシャル画像またはスラブがぼやける。Ｚ軸に沿った視野の変化を考慮すると、スライスを結合して高品質のアキシャル画像またはスラブにすることができる。

このように画像を符号化することによって、片面式ＭＲＩシステムのいくつかの問題を解決することができ、これにより、片面式ＭＲＩシステムをより広く適用することができる。この方法で符号化すると、スピンエコーがドリフトするのを防ぐことができ、これにより、スピンエコーが取得ウィンドウから離れるのを防ぐことができる。これにより、ｋ空間が切り捨てられるのをさらに防ぐことができるため、片面式ＭＲＩシステムでより高解像度の画像を収集できる。視野はＺ軸に沿って変化するのを止めることもでき、これにより、Ｚ軸に沿った画像スライスの結合がより効率的になり、ＳＮＲがより高くなりスキャン時間がより短くなる。

図１６は、画像スライス集１２００を示す。上段１２１０の画像Ａ、Ｂ、およびＣは、Ｚ軸に沿って変化するＸおよびＹ勾配で収集された３Ｄ画像からの軸スライスも示す。上段１２１０の画像ＡおよびＢに示すように、勾配が著しく変化する場合、軸方向のスライスはぼやけて見える。上段１２１０の画像Ｃに示すように、勾配の変動が減少する場合、画像はよりシャープに見える。視野が変化する撮像では、異なる視野のスライスを結合するとアキシャル画像がぼやけるため、画質を大幅に低下させることなく使用できる最大スライス厚が制限される。下段１２２０は、上段１２１０と同じ３Ｄ画像から切り取られた三つのコロナルスライスを示す。ファントムは、画像ＤとＥに関して一つの軸に沿ってサイズが明らかに変化する。サイズの変化は、視野の変化による。画像Ｆは、変化する視野が図１５に記載されるプロセスによって考慮される場合の対象物を示している。

同様に、図１７は、図１５に記載されるプロセスによって考慮される視野を有する画像スライス集１３００を示している。フロー図１１００のプロセスを使用した撮像により、様々なスライス全体で一貫した視野が得られる。これにより、画像をぼかすことなく、スライスを結合することができる。フロー図１１００のプロセスを用いた撮像はまた、エコーを時間で整列させ、取得ウィンドウの外側にエコーがドリフトするのを防ぎ、解像度を向上させる。

前述のプロセスおよび技術は、他の片面式スキャナーおよび／または不均一な磁場で利用されることもでき、より高速なデータおよび／または画像の取得を可能にする。

本明細書に記載の主題の様々な態様が、以下の番号の付いた実施例に記載される。

実施例１
片面式磁気撮像装置を用いて少なくとも二つのスライスを有するスラブを撮像する方法であって、固有の勾配磁場は、磁気撮像装置から視野内に延在し、該方法は、低周波数から高周波数への掃引を含む周波数掃引励起パルスを送出することと、周波数掃引励起パルス中に位相符号化することと、周波数掃引励起パルス中に、スラブ内の隣接するスライスから蓄積される位相の量を調整することと、を含む、方法。

実施例２
隣接するスライスは、近位スライスおよび遠位スライスを含み、近位スライスは遠位スライスよりも磁気撮像装置のより近くに位置し、遠位スライス内のターゲットは、近位スライス内のターゲットの前に励起される、実施例１に記載の方法。

実施例３
方法は、遠位スライス内のターゲットが近位スライス内のターゲットと同じ位相を蓄積するように、固有の勾配磁場を補正するように構成される、実施例２に記載の方法。

実施例４
異なる量の位相が、周波数掃引中の異なる周波数に適用される、実施例１、２、および３のいずれか一項に記載の方法。

実施例５
周波数掃引励起パルス中の位相符号化は、エコーが取得ウィンドウの外側にドリフトするのを防ぐ、実施例１、２、３、および４のいずれか一項に記載の方法。

実施例６
高解像度画像が、ｋ空間の切り捨てなしに、片面式磁気撮像装置で収集される、実施例１、２、３、４、および５のいずれか一項に記載の方法。

実施例７
視野における磁場強度が１テスラ未満である、実施例１、２、３、４、５、および６のいずれか一項に記載の方法。

実施例８
磁場の不均一性が２００ｐｐｍ～２００，０００ｐｐｍである、実施例１、２、３、４、５、６、および７のいずれか一項に記載の方法。

実施例９
磁気撮像装置であって、永久磁石と、勾配コイルセットと、電磁石と、無線周波数コイルであって、固有の勾配磁場が、第一の軸に対して磁気撮像装置から視野内に延在し、第一の軸が永久磁石に垂直である、無線周波数コイルと、少なくとも二つのスライスを有するスラブを撮像するように構成される制御回路であって、撮像することが、低周波数から高周波数への掃引を含む周波数掃引励起パルスを送出することと、周波数掃引励起パルス中に位相符号化することと、周波数掃引励起パルス中に、スラブ内の隣接するスライスから蓄積される位相の量を調整することと、を含む、制御回路と、を備える、磁気撮像装置。

実施例１０
隣接するスライスは、近位スライスおよび遠位スライスを含み、近位スライスは遠位スライスよりも磁気撮像装置の近くに位置し、遠位スライス内のターゲットは、近位スライス内のターゲットの前に励起される、実施例９に記載の磁気撮像装置。

実施例１１
異なる量の位相が、異なる周波数に適用される、実施例１０に記載の磁気撮像装置。

実施例１２
遠位スライス内のターゲットは、近位スライス内のターゲットと同じ位相を蓄積する、実施例１１に記載の磁気撮像装置。

実施例１３
周波数掃引励起パルス中の位相符号化は、エコーが取得ウィンドウの外側にドリフトするのを防ぐ、実施例９、１０、１１、および１２のいずれか一項に記載の磁気撮像装置。

実施例１４
高解像度画像が、ｋ空間の切り捨てなしに、片面式磁気撮像装置で収集される、実施例９、１０、１１、１２、および１３のいずれか一項に記載の磁気撮像装置。

実施例１５
視野内の磁場強度が１テスラ未満である、実施例９、１０、１１、１２、１３、および１４のいずれか一項に記載の磁気撮像装置。

実施例１６
磁場の不均一性が、２００ｐｐｍ～２００，０００ｐｐｍである、実施例９、１０、１１、１２、１３、１４，および１５のいずれか一項に記載の磁気撮像装置。

実施例１７
無線周波数コイルが無線周波数送信コイルおよび無線周波数受信コイルを備える、実施例９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、および１６のいずれか一項に記載の磁気撮像装置。

いくつかの形態が例示および説明されているが、添付の特許請求の範囲をそのような詳細に制限または限定することは出願人の意図ではない。それらの形態に対する多数の修正、変形、変更、置換、組み合わせ、およびそれらの形態の等価物が実施されてもよく、本開示の範囲から逸脱することなく、当業者によって想到されるであろう。さらに、記載された形態に関連する各要素の構造は、代替的に、要素によって実行される機能を提供するための手段として説明されることができる。また、特定の構成要素について材料が開示されている場合、他の材料を使用することができる。したがって、前述の説明および添付の特許請求の範囲は、すべてのこのような修正、組み合わせ、および変形を、開示される形態の範囲内に含まれるものとして網羅することを意図するものであることを理解するべきである。添付の特許請求の範囲は、すべてのこのような修正、変形、変更、置換、修正、および等価物を網羅することを意図している。

前述の詳細な説明は、ブロック図、フローチャート、および／または実施例を使用することにより、デバイスおよび／またはプロセスの様々な形態を記載してきた。このようなブロック図、フローチャート、および／または実施例が一つまたは複数の機能および／または動作を含む場合、このようなブロック図、フローチャート、および／または実施例の各機能および／または動作は、個々のおよび／または集合的に、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または実質的に任意のそれらの組み合わせによって実行されることができることを、当業者によって理解されるであろう。当業者は、本明細書に開示される形態のいくつかの態様は、全体的または部分的に、一つまたは複数のコンピューター上で稼働する一つまたは複数のコンピュータープログラムとして（例えば、一つまたは複数のコンピューターシステム上で稼働する一つまたは複数のプログラムとして）、一つまたは複数のプロセッサーで稼働する一つまたは複数のプログラムとして（例えば、一つまたは複数のマイクロプロセッサで稼働する一つまたは複数のプログラムとして）、ファームウェアとして、または実質的にそれらの任意の組み合わせとして、集積回路に同等に実装されることができることと、回路を設計すること、および／またはソフトウェアおよび／またはファームウェアのためのコードを書くこととは、本開示に照らして当業者の技能の範囲内で十分であろうことを認識するであろう。さらに、当業者は、本明細書に記載の主題の機構が、様々な形態で一つまたは複数のプログラム製品として分配されることができ、本明細書に記載の主題の例示的な形態が、実際に分配を実行するために使用される特定のタイプの信号担持媒体にかかわらず適用されることを理解するであろう。

ロジックをプログラムして様々な開示された態様を実行するために使用される命令は、システム内のメモリー、例えばダイナミックランダムアクセスメモリー（ＤＲＡＭ）、キャッシュ、フラッシュメモリー、または他のストレージ内に格納されることができる。さらに、命令は、ネットワークを介して、または他のコンピューター可読媒体を介して分配することができる。したがって、機械可読媒体は、機械（例えば、コンピューター）によって可読可能な形式で情報を格納または伝達するための任意の機構、例えばフロッピーディスク、光ディスク、コンパクトディスク、読み取り専用メモリー（ＣＤ－ＲＯＭ）、および磁気光ディスク、読み取り専用メモリー（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、消去可能プログラム可能読み取り専用メモリー（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリー（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気もしくは光学カード、フラッシュメモリー、または、電気的、光学的、音響的、または他の形式の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）を介してインターネットを介した情報の伝達に使用される有形の機械可読ストレージ、を含むことができるが、これらに限定されない。したがって、非一時的なコンピューター可読媒体は、機械（例えば、コンピューター）によって読み出し可能な形式で電子命令または情報を格納または伝達するのに好適な任意のタイプの有形の機械可読媒体を含む。

本明細書の任意の態様で使用される場合、用語「制御回路」は、例えば配線された回路、プログラム可能な回路（例えば、一つまたは複数の個々の命令処理コアを含むコンピュータープロセッサーと、処理ユニット、プロセッサー、マイクロコントローラー、マイクロコントローラーユニット、コントローラー、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）、プログラム可能論理装置（ＰＬＤ）、プログラム可能論理アレイ（ＰＬＡ）、またはフィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ステートマシン回路、プログラム可能回路によって実行される命令を格納するファームウェア、およびそれらの任意の組み合わせを指すことができる。制御回路は、集合的にまたは個別に、より大きなシステム、例えば、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、タブレットコンピューター、サーバー、スマートフォン等の一部を形成する回路として具現化されることができる。したがって、本明細書で使用する場合、「制御回路」は、少なくとも一つのディスクリート電気回路を有する電気回路と、少なくとも一つの集積回路を有する電気回路と、少なくとも一つの特定用途向け集積回路を有する電気回路と、コンピュータープログラムによって構成される汎用コンピューティングデバイス（例えば、本明細書に記載のプロセスおよび／もしくはデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータープログラムによって構成される汎用コンピューター、または本明細書に記載のプロセスおよび／もしくはデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータープログラムによって構成されるマイクロプロセッサ）を形成する電気回路と、メモリデバイスを形成する電気回路（例えば、ランダムアクセスメモリの形式）と、およびに／または通信デバイスを形成する電気回路（例えば、モデム、通信スイッチ、または光電気機器）と、を含むが、これらに限定されない。当業者は、本明細書に記載の主題が、アナログもしくはデジタル方式またはそれらのいくつかの組み合わせで実行されることができることを認識するであろう。

本明細書の任意の態様で使用する場合、用語「ロジック」は、前述の動作のいずれかを実行するように構成されるアプリ、ソフトウェア、ファームウェア、および／または回路を指す場合がある。ソフトウェアは、ソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令セット、および／または非一時的コンピューター可読記憶媒体に記録されたデータとして具現化されることができる。ファームウェアは、メモリデバイス内でハードコードされた（例えば、不揮発性の）コード、命令もしくは命令セット、および／またはデータとして具現化されることができる。

本明細書の任意の態様で使用する場合、用語「構成要素」、「システム」、「モジュール」等は、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア、または実行中のソフトウェアのいずれかである、コンピューター関連の実体を指すことができる。

本明細書の任意の態様で使用する場合、「アルゴリズム」とは、所望の結果につながる工程の自己無撞着シーケンスを指し、「工程」とは、必ずしも必要ではないが、格納、伝達、結合、比較、およびその他の方法で操作できる電気または磁気信号の形態をとることができる物理量および／または論理状態の操作を指す。これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、数字等と呼ぶのが一般的な使用法である。これらの用語および類似の用語は、好適な物理量と関連付けられてもよく、これらの量および／または状態に適用される単に便利な表示である。

ネットワークは、パケット交換ネットワークを含む場合がある。通信デバイスは、選択されたパケット交換ネットワーク通信プロトコルを使用して互いに通信することができる可能性がある。一例の通信プロトコルは、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を使用して通信を可能にすることができるイーサネット通信プロトコルを含むことができる。イーサネットプロトコルは、２００８年１２月に発行された、「ＩＥＥＥ ８０２．３ Ｓｔａｎｄａｒｄ」と題する米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）によって公開されたイーサネット規格、および／またはこの規格のそれ以降のバージョンに準拠しても、または互換性があってもよい。代替的にまたは追加的に、通信デバイスは、Ｘ．２５通信プロトコルを使用して相互に通信することができる。Ｘ．２５通信プロトコルは、国際電気通信連合電気通信標準化部門（ＩＴＵ－Ｔ）によって公表された規格に準拠しても、または互換性があってもよい。代替的にまたは追加的に、通信デバイスは、フレームリレー通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。フレームリレー通信プロトコルは、国際電信電話諮問委員会（ＣＣＩＴＴ）および／または米国規格協会（ＡＮＳＩ）によって公表された規格に準拠しても、または互換性があってもよい。代替的にまたは追加的に、トランシーバは、非同期転送モード（ＡＴＭ）通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。ＡＴＭ通信プロトコルは、「ＡＴＭ－ＭＰＲＳ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ ２．０」と題する２００１年８月にＡＴＭフォーラムによって公開されたＡＴＭ規格、および／または本規格のそれ以降のバージョンに準拠しても、または互換性があってもよい。もちろん、異なる、および／または後に開発されたコネクション型ネットワーク通信プロトコル、本明細書で同様に考えられる。

特に記載のない限り、前述の開示から明らかなように、前述の開示全体を通じて、「処理する」、「計算する」、「算出する」、「決定する」、「表示する」などの用語を使用する考察は、コンピューターシステムのレジスタおよびメモリー内で物理（電子的）量として表現されるデータを、コンピューターシステムのメモリーもしくはレジスタまたは他のこのような情報ストレージ、伝達もしくは表示装置内で物理量として同様に表現される他のデータへと操作し変換する、コンピューターシステムまたは類似の電子計算装置の動作および処理を指していることが理解される。

本明細書では、一つまたは複数の構成要素を、「構成される」、「構成可能な」、「動作可能／動作可能な」、「適応／適応可能な」、「可能」、「適合／適合する」等と呼ぶことができる。当業者は、文脈上別段の必要がない限り、「構成される」は、通常、アクティブ状態の構成要素および／または非アクティブ状態の構成要素および／またはスタンバイ状態の構成要素を包含することができることを認識するであろう。

用語「近位」および「遠位」は、本明細書では、外科用器具のハンドル部分またはハウジングを操作する臨床医を基準にして使用される。用語「近位」は、臨床医におよび／またはロボットアームに最も近い部分を指し、用語「遠位」は、臨床医および／またはロボットアームから離れた所に位置する部分を指す。さらに、便宜上および明確にするために、空間用語、例えば、「垂直」、「水平」、「上」、および「下」が、図面に関して本明細書で使用されることができることが理解されよう。ただし、ロボット手術器具は多くの向きと位置で使用されており、これらの用語は限定的および／または絶対的なものであることを意図するものではない。

当業者は、一般的に、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本文）で使用される用語は、通常「オープンな」用語として意図されていること（例えば、用語「含む」は、「含むがこれに限定されない」と解釈されるべきであり、用語「有する」は、「少なくとも有する」と解釈されるべきであり、用語「備える」は「備えるがこれに限定されない」と解釈されるべきである、等）を認識するであろう。導入された請求項に記載の特定の数が意図されている場合、このような意図は請求項に明示的に記載され、このような記載がない場合、このような意図は存在しないことが当技術分野の人々によってさらに理解されるであろう。例えば、理解の助けとして、以下の添付の特許請求の範囲は、請求項の記載を導入するための導入句「少なくとも一つ」および「一つまたは複数」の使用を含む場合がある。しかし、このような語句の使用は、同じ請求項が導入句「一つまたは複数」または「少なくとも一つ」および不定冠詞、例えば「ａ」または「ａｎ」（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は一般的に、「少なくとも一つ」または「一つまたは複数」を意味すると解釈されるべきである）を含む場合でも、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入は、このように導入された請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、このような記載を一つだけ含む請求項に制限する、ことを意味するものと解釈されるべきではない。同じことが、請求項の記載を導入するために使用される定冠詞の使用にも当てはまる。

さらに、導入された請求項に記載の特定の数が明示的に記載されている場合でも、当業者は、このような記載は通常、少なくとも記載された数を意味すると解釈するべきである（例えば、他の修飾語のない、「二つの記載」だけの記載は、通常、少なくとも二つの記載、または二つ以上の記載を意味する）ことを認識するであろう。さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣ等のうちの少なくとも一つ」に類似する慣例が使用されるそれら例では、一般的に、そのような構成は、当業者が慣例（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも一つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの併用、ＡとＣの併用、ＢとＣの併用、および／またはＡ、Ｂ、およびＣの併用等、を有するシステムを備えるが、これらに限定されないであろう）を理解するであろうという意味で意図されている。「Ａ、Ｂ、およびＣ等のうちの少なくとも一つ」に類似する慣例が使用されるそれらの例では、一般的に、そのような構成は、当業者が慣例（例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも一つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの併用、ＡとＣの併用、ＢとＣの併用、および／またはＡ、Ｂ、およびＣの併用等、を有するシステム」を備えるが、これらに限定されないであろう）を理解するであろうという意味で意図されている。説明、特許請求の範囲、または図面のいずれにおいて、通常、二つ以上の代替的な用語を提示する離接的な単語および／または語句は、文脈上別段の指示がない限り、用語のうちの一つ、用語のうちのいずれか、または両方の用語を含む可能性を考慮すると理解されるべきことは、当業者にさらに理解されるであろう。例えば、語句「ＡまたはＢ」は、通常は、「Ａ」または「Ｂ」または「ＡおよびＢ」の可能性を含むと理解されるであろう。

添付の特許請求の範囲に関して、当業者は、その中に記載される工程が一般的に概ね任意の順序で実行されてもよいことを理解するであろう。また、様々な工程フロー図が順番に示されているが、様々な工程は、例示されたもの以外の順序で実行されてもよく、または同時に実行されてもよいことは言うまでもない。このような代替的順序の例としては、文脈上別段の指示がない限り、重複、断続、中断、再順序付け、増加、予備、補足、同時、逆、またはその他の変形の順序付けが挙げられる。さらに、文脈上別段の指示がない限り、「応答する」、「関連する」、または他の過去形の形容詞等のような用語は、通常、このような変形を除外することを意図していない。

「一態様」、「態様」、「例」、「一例」等への言及は、その態様に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が少なくとも一つの態様に含まれることを意味することに留意されたい。したがって、本明細書全体の処々で見られる句「一態様では」、「態様では」、「例では」、および「一例では」は、必ずしも全てが同じ態様を指すとは限らない。さらに、特定の特徴、構造または特性を、一つまたは複数の態様では任意の好適な方法で組み合わせてもよい。

本明細書で言及されている、および／または出願データシートに記載されている特許出願、特許、非特許公開、または他の開示資料は、組み込まれた資料が本明細書と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。そのため、および必要な範囲で、本明細書に明示的に記載の本開示は、参照により本明細書に組み込まれるいかなる矛盾する資料に優先する。あらゆる資料またはその一部は、参照により本明細書に組み込まれると言われているが、本明細書に記載されている既存の定義、論述、または他の開示資料と矛盾するあらゆる資料またはその一部は、その組み込まれた資料と既存の開示資料との間にいかなる矛盾も生じない範囲でのみ、組み込まれることになる。

要約すると、本明細書に記載の概念を採用することから生じる多くの利点が説明されている。一つまたは複数の形態の前述の説明は、例示および説明の目的で提示されている。これは開示されている正確な形式を網羅または限定することを意図したものではない。上記の教示の観点から、修正または変形が可能である。一つまたは複数の形態は、原理および実際の適用を説明するために選択および説明され、それにより当業者が、様々な修正を加えた様々な形態を、企図される特定の用途に好適なものとして利用することができる。ここに提出された特許請求の範囲は、全体的な範囲を定義することを意図している。

要約すると、本明細書に記載の概念を採用することから生じる多くの利点が説明されている。一つまたは複数の形態の前述の説明は、例示および説明の目的で提示されている。これは開示されている正確な形式を網羅または限定することを意図したものではない。上記の教示の観点から、修正または変形が可能である。一つまたは複数の形態は、原理および実際の適用を説明するために選択および説明され、それにより当業者が、様々な修正を加えた様々な形態を、企図される特定の用途に好適なものとして利用することができる。ここに提出された特許請求の範囲は、全体的な範囲を定義することを意図している。
なお、国際出願時の明細書は、以下の項目を包含している。
［１］片面式磁気撮像装置を用いて少なくとも二つのスライスを有するスラブを撮像する方法であって、固有の勾配磁場が、前記磁気撮像装置から視野内に延在し、前記方法は、
低周波数から高周波数への掃引を含む周波数掃引励起パルスを送出することと、
前記周波数掃引励起パルス中に位相符号化することと、
前記周波数掃引励起パルス中に、前記スラブ内の隣接するスライスから蓄積される位相の量を調整することと、を含む、方法。
［２］前記隣接するスライスは、近位スライスおよび遠位スライスを備え、前記近位スライスは前記遠位スライスよりも前記磁気撮像装置のより近くに位置し、前記遠位スライス内のターゲットは、前記近位スライス内のターゲットの前に励起される、［１］に記載の方法。
［３］前記方法は、前記遠位スライス内の前記ターゲットが前記近位スライス内の前記ターゲットと同じ位相を蓄積するように、前記固有の勾配磁場を補正するように構成される、［２］に記載の方法。
［４］異なる量の位相が、前記周波数掃引中の異なる周波数に適用される、［１］に記載の方法。
［５］前記周波数掃引励起パルス中の前記位相符号化は、エコーが取得ウィンドウの外側にドリフトするのを防ぐ、［１］に記載の方法。
［６］高解像度画像が、ｋ空間の切り捨てなしに、前記片面式磁気撮像装置で収集される、［１］に記載の方法。
［７］前記視野における前記磁場強度が、１テスラ未満である、［１］に記載の方法。
［８］前記磁場の不均一性が２００ｐｐｍ～２００，０００ｐｐｍである、［１］に記載の方法。
［９］磁気撮像装置であって、
永久磁石と、
勾配コイルセットと、
電磁石と、
無線周波数コイルであって、固有の勾配磁場が、第一の軸に対して前記磁気撮像装置から前記視野内に延在し、前記第一の軸が前記永久磁石に垂直である、無線周波数コイルと、
少なくとも二つのスライスを有するスラブを撮像するように構成される制御回路であって、前記撮像することが、
低周波数から高周波数への掃引を含む周波数掃引励起パルスを送出することと、
前記周波数掃引励起パルス中に位相符号化することと、
前記周波数掃引励起パルス中に、前記スラブ内の隣接するスライスから蓄積される位相の量を調整することと、を含む、制御回路と、を備える、磁気撮像装置。
［１０］前記隣接するスライスは、近位スライスおよび遠位スライスを備え、前記近位スライスは前記遠位スライスよりも前記磁気撮像装置のより近くに位置し、前記遠位スライス内のターゲットは、前記近位スライス内のターゲットの前に励起される、［９］に記載の磁気撮像装置。
［１１］異なる量の位相が、異なる周波数に適用される、［９］に記載の磁気撮像装置。
［１２］前記遠位スライス内の前記ターゲットが、前記近位スライス内の前記ターゲットと同じ位相を蓄積する、［１１］に記載の磁気撮像装置。
［１３］前記周波数掃引励起パルス中の前記位相符号化は、エコーが取得ウィンドウの外側にドリフトするのを防ぐ、［９］に記載の磁気撮像装置。
［１４］高解像度画像が、ｋ空間の切り捨てなしに前記片面式磁気撮像装置で収集される、［９］に記載の磁気撮像装置。
［１５］前記視野における磁場強度が、１テスラ未満である、［９］に記載の磁気撮像装置。
［１６］前記磁場の前記不均一性が、２００ｐｐｍ～２００，０００ｐｐｍである、［９］に記載の磁気撮像装置。
［１７］前記無線周波数コイルが、無線周波数送信コイルおよび無線周波数受信コイルを備える、［９］に記載の磁気撮像装置。

Claims (17)

1. 片面式磁気撮像装置を用いて少なくとも二つのスライスを有するスラブを撮像する方法であって、固有の勾配磁場が、前記磁気撮像装置から視野内に延在し、前記方法は、
   低周波数から高周波数への掃引を含む周波数掃引励起パルスを送出することと、
   前記周波数掃引励起パルス中に位相符号化することと、
   前記周波数掃引励起パルス中に、前記スラブ内の隣接するスライスから蓄積される位相の量を調整することと、を含む、方法。
2. 前記隣接するスライスは、近位スライスおよび遠位スライスを備え、前記近位スライスは前記遠位スライスよりも前記磁気撮像装置のより近くに位置し、前記遠位スライス内のターゲットは、前記近位スライス内のターゲットの前に励起される、請求項１に記載の方法。
3. 前記方法は、前記遠位スライス内の前記ターゲットが前記近位スライス内の前記ターゲットと同じ位相を蓄積するように、前記固有の勾配磁場を補正するように構成される、請求項２に記載の方法。
4. 異なる量の位相が、前記周波数掃引中の異なる周波数に適用される、請求項１に記載の方法。
5. 前記周波数掃引励起パルス中の前記位相符号化は、エコーが取得ウィンドウの外側にドリフトするのを防ぐ、請求項１に記載の方法。
6. 高解像度画像が、ｋ空間の切り捨てなしに、前記片面式磁気撮像装置で収集される、請求項１に記載の方法。
7. 前記視野における前記磁場強度が、１テスラ未満である、請求項１に記載の方法。
8. 前記磁場の不均一性が２００ｐｐｍ～２００，０００ｐｐｍである、請求項１に記載の方法。
9. 磁気撮像装置であって、
   永久磁石と、
   勾配コイルセットと、
   電磁石と、
   無線周波数コイルであって、固有の勾配磁場が、第一の軸に対して前記磁気撮像装置から前記視野内に延在し、前記第一の軸が前記永久磁石に垂直である、無線周波数コイルと、
   少なくとも二つのスライスを有するスラブを撮像するように構成される制御回路であって、前記撮像することが、
   低周波数から高周波数への掃引を含む周波数掃引励起パルスを送出することと、
   前記周波数掃引励起パルス中に位相符号化することと、
   前記周波数掃引励起パルス中に、前記スラブ内の隣接するスライスから蓄積される位相の量を調整することと、を含む、制御回路と、を備える、磁気撮像装置。
10. 前記隣接するスライスは、近位スライスおよび遠位スライスを備え、前記近位スライスは前記遠位スライスよりも前記磁気撮像装置のより近くに位置し、前記遠位スライス内のターゲットは、前記近位スライス内のターゲットの前に励起される、請求項９に記載の磁気撮像装置。
11. 異なる量の位相が、異なる周波数に適用される、請求項９に記載の磁気撮像装置。
12. 前記遠位スライス内の前記ターゲットが、前記近位スライス内の前記ターゲットと同じ位相を蓄積する、請求項１１に記載の磁気撮像装置。
13. 前記周波数掃引励起パルス中の前記位相符号化は、エコーが取得ウィンドウの外側にドリフトするのを防ぐ、請求項９に記載の磁気撮像装置。
14. 高解像度画像が、ｋ空間の切り捨てなしに前記片面式磁気撮像装置で収集される、請求項９に記載の磁気撮像装置。
15. 前記視野における磁場強度が、１テスラ未満である、請求項９に記載の磁気撮像装置。
16. 前記磁場の前記不均一性が、２００ｐｐｍ～２００，０００ｐｐｍである、請求項９に記載の磁気撮像装置。
17. 前記無線周波数コイルが、無線周波数送信コイルおよび無線周波数受信コイルを備える、請求項９に記載の磁気撮像装置。
    

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