JP5213849B2 - 時間シーケンスのスピン励起による磁気共鳴 - Google Patents

Description

本出願は、磁気共鳴技術に関する。特に、対象による誘電効果及び伝導効果による超高強度場でのコイルB₁不均一性による磁気共鳴アプリケーションでの空間不均一性の低減に関し、かつ、それについては特に関連して説明される。以下は、より全般的に、コイル装荷、機器不完全性、静的（B₀）磁場不均一性、誘電効果又は渦電流効果などによるものといった、磁気共鳴アプリケーション全般での空間不均一性の低減に関する。

磁気共鳴スキャナーで使用されるラジオ波コイルは、通常、無負荷状態での検査領域内において実質的に均一なB₁場を生成するように構成される。すなわち、ラジオ波コイルは、検査領域に配置される対象なしで、実質的に均一なB₁場を生成する。したがって、理想的には、検査領域に置かれる対象は、対象全体での実質的には空間的に均一なスピンの先端角分布を定義する、実質的には空間的に均一なB₁場を受け、こうして、正確な磁気共鳴撮像及び／又は分光法に寄与する。

しかしながら、人間の撮像対象といったオブジェクトを検査領域に挿入することが、とりわけ3T以上のB₀場においてB₁場を歪める可能性がある。このような歪みは、通常、誘電効果及び／又は伝導効果によるものであり、そしてオブジェクトにおけるRF波長に関係し、オブジェクトのサイズと同等になっている。対象誘導によるB₁場の歪み及び装荷は、撮像対象の非対称性が増すにつれて、（例えば、「肩幅が広い」又は非対称な人間の撮像対象の場合）、及び静的（すなわち、B₀）磁場強度が増すにつれて、ますます問題になる。そのため、コイル装荷は、商用磁気共鳴スキャナーが低強度場（例えば、0.23テスラ、1.5テスラ）から、徐々により高い静的磁場（例えば、3テスラ、7テスラなど）に進展するにつれて、ますます問題になる。

コイル装荷もまた、大きな検査領域と結合する大きなコイルになると、対象サイズが大きくなり、かつ実質的に均一なB₁場を維持すべきエリアが大きくなるため、更に問題になる。人間が対象の大体積撮像では、直交ボディーコイルが、使用される場合がある。直交ボディーコイルは、胴体部、脚部、又は人間の撮像対象の他の部分といった関心のある大領域との効率的なラジオ波結合を提供する。直交ボディーコイルは、ほぼ円筒形状、かつ放射相称である。例には、直交バードケージボディーコイル及び直交TEM（Transverse-ElectroMagnetic）ボディーコイルを含む。直交ボディーコイルには、ラジオ波エネルギーによって90^o位相差で駆動されるＩチャンネル及びQチャンネル入力ポートを含み、磁気共鳴を励起するため、回転B₁場を生成する。

B₁不均一性は、さまざまな方法で対処されている。

取得後に処理するアプローチでは、取得した磁気共鳴データが、B₁場の歪みを考慮して取得後に修正される。受信コイル感度パターンについて修正できる一方、励起は、依然として、MR実験に影響する先端角分布を有する。励起先端角の範囲は、断熱RFパルスを使用して低減できるが、このアプローチは、時間及びRF暴露がかさむ上、RFシーケンスを限定する。

別のアプローチでは、複数の独立したラジオ波増幅器を使用して、カスタムB₁場を発生させる。例えば、直交ボディーコイルの場合、I及びQポートのそれぞれが、異なる増幅器によって駆動されてもよい。各増幅器の振幅及び位相は、B₁場分布を調整するために選択される。このアプローチは、B₁場分布の調整範囲が、4つの自由度、すなわち2つの増幅器それぞれの振幅及び位相、に限定される点を除き、うまく作用する。自由度を追加するには、ラジオ波コイルは、追加のラジオ波増幅器と接続される追加ポートを含むように再構成できる。例えば、TEMコイルは、異なるラジオ波増幅器によって独立して駆動される各ラング、又はラングの各選択群を有するように構成できる。8要素のTEMコイルの場合、例えば、最大8つまでの増幅器を使用して、B₁場を調整するために16の自由度を提供できる。

しかしながら、これらのアプローチを使用してB₁場を調整し、コイル装荷を補償する実質的な柔軟性は、システムの複雑性及びコストを実質的に増加させるコストが強いられる。ラジオ波増幅器は、コストのかかるコンポーネントである。別個に駆動される各ポートは、それぞれの波形発生制御、増幅器、及び専用ラジオ波ケーブル、トラッピングなどが要求される。追加のラジオ波接続は、貴重なボア空間を占有し、かつ有害なラジオ波クロス結合の可能性を導いてしまう。

一観点による、磁気共鳴スキャナーが、開示される。主磁石が、静的磁場を、少なくとも検査領域に発生させる。磁気共鳴励起システムには、ラジオ波エネルギーを前記検査領域に注入するために配置される少なくとも1つのラジオ波コイル、及び前記少なくとも1つのラジオ波コイルの異なる入力ポートと結合される少なくとも2つのラジオ波増幅器を含む。コントローラーは、時間変動空間B₁場分布を前記検査領域の対象に生成し、この時間積分が、空間不均一性を低減させた、前記対象における空間先端角分布を定義するように、前記磁気共鳴励起システムを制御する。

別の観点による、磁気共鳴励起方法が、開示される。少なくとも1つのラジオ波コイルと結合される対象によって少なくとも1つのラジオ波コイルに課されるB₁不均一性が、決定される。時間変動空間B₁場分布が、少なくとも1つのラジオ波コイルを使用して、対象に発生される。時間変動空間B₁場分布を、時間積分して、この時間変動空間B₁場分布よりも空間的に均一な、対象における空間先端角分布を定義する。

別の観点による、磁気共鳴励起装置が、開示される。少なくとも1つのラジオ波コイルと結合される対象によって少なくとも1つのラジオ波コイルに課されるB₁不均一性を決定するための手段が、提供される。対象において時間変動空間B₁場分布を発生させるため、少なくとも1つのラジオ波コイルを含む手段が、提供される。時間変動空間B₁場分布を、時間積分して、空間不均一性を低減させた、対象における空間先端角分布を定義する。

一利点は、B₁場不均一性の柔軟かつ効果的な補償を提供する点にある。

別の利点は、異なる補償コイル又は他の装荷特定ハードウェアを使用することなく、B₁不均一性の異なるタイプのパターンの補償を提供する点にある。

別の利点は、B₁不均一性の効果を低減して、より正確な磁気共鳴データを取得する点にある。

別の利点は、改善された再構成画像品質にある。

別の利点は、改善された磁気共鳴スペクトルにある。

本発明の更なる利点が、以下の詳細な説明を読解することで、当業者には理解されるであろう。

本発明は、さまざまなコンポーネント及びコンポーネントの配列、およびさまざまなステップ及びステップの配列で、実施される。図面は、好ましい実施例を示すことのみを目的とし、本発明を限定するものとして解釈されない。

図1を参照すると、磁気共鳴スキャナー10には、患者16又は他の対象が少なくとも部分的に配置されるスキャナーハウジング12を含む。スキャナーハウジング12の保護絶縁ボアライナー18が、オプションとして、スキャナーハウジング12のほぼ円筒形のボア又は開口部の中を覆い、この内側に、対象16が、配置される。スキャナーハウジング12に配置された主磁石20は、主磁石コントローラー22によって制御され、対象16の少なくとも一部を含む少なくともスキャニング領域において、静的（B₀）磁場を発生させる。通常、主磁石20は、低温シュラウディング24に囲まれた持続超伝導磁石である。ある実施例では、主磁石20は、0.23テスラ、1.5テスラ、3テスラ、7テスラなどといった、少なくとも約0.2テスラの主磁場を発生させる。傾斜磁場コイル28が、ハウジング12の中又は上に配置され、少なくともスキャニング領域における主磁場上に、選択の傾斜磁場を重ね合わせる。通常、傾斜磁場コイルには、x傾斜、ｙ傾斜及びｚ傾斜といった3つの直交傾斜磁場を生成するためのコイルを含む。

ほぼ円筒形の直交ボディーコイル30は、磁気共鳴スキャナー10のボアと実質的には同軸上にマウントされる。ある実施例では、この直交ボディーコイル30は、スキャナーハウジング12の内側にマウントされた永久備品である。ある実施例では、この直交ボディーコイル30は、磁気共鳴スキャナー10のボアに摺動可能に挿入及び取り外しできるか、又はスキャナーハウジング12の環状の受け口に摺動可能に挿入及び取り外しできる、誘電体形成具又は他のホルダーにマウントされる。他の実施例では、この直交コイル30は、頭部直交コイル又は膝部直交コイルといった、局部直交コイルである。ある実施例では、直交ボディーコイル30は、ボアの軸とほぼ並行に配列される複数のラングを含む直交バードケージコイルであり、そしてこれらのラングの両端部又はその付近に配置される2つ以上のエンドリング、エンドキャップ、又は他の終端構造によって動作可能なように相互接続される。ある実施例では、直交ボディーコイル30は、ボアの軸とほぼ並行に配列される複数のロッドを含む直交TEM（Transverse ElectroMagnetic）コイルであり、そしてこれらのロッドを囲むほぼ環状のラジオ波シールド又はスクリーンによって動作可能なように相互接続される。直交ボディーコイル30は、オプションとして、ラジオ波同調、減結合、電流ブロッキング若しくはトラッピング、又は他の機能性を提供するため、静電容量、インダクタンス、抵抗、チョーク、トランジスター、リレー、又は他のコンポーネントを含む。

ある実施例では、直交ボディーコイル30は、送信及び受信機能の両方を実行する。すなわち、直交ボディーコイル30は、対象16において磁気共鳴を励起するために外部的にエネルギー供給され、そしてまた、この励起によって発生される磁気共鳴信号を受信するためにも使用される。ある実施例では、直交ボディーコイル30は、送信機能を実行し、そして別個の受信コイル34が、この励起によって発生される磁気共鳴信号を受信する。オプションの別個の受信コイル34は、図示されるような表面コイル、若しくは表面コイルアレイか、又は腕部コイル、脚部コイル若しくは他の局部コイルでもよい。ある実施例では、このスキャナー10は、ある撮像アプリケーションにおいては、この直交ボディーコイル30が、送信及び受信機能の両方を実行する一方で、他の撮像アプリケーションにおいては、この直交ボディーコイル30が、送信機能を実行し、そして別個の受信コイルが、受信機能を実行するように、構成可能である。このオプションの別個の受信コイル34には、通常、送信局面中に受信コイルの過負荷を避けるため、受信コイルを離調する離調回路を含む。

図1を続けて参照し、そして更に図1の磁気共鳴スキャナーの磁気共鳴励起システム36をより詳細に示す図2を参照すると、Ｉチャンネルラジオ波増幅器38は、磁気共鳴周波数で振幅A_I及び位相φ_Iを有するＩチャンネルラジオ波駆動信号を発生させる一方、Qチャンネルラジオ波増幅器40は、同じ磁気共鳴周波数で振幅A_Q及び位相φ_Qを有するQチャンネルラジオ波駆動信号を発生させる。Ｉチャンネル及びQチャンネルのラジオ波駆動信号は、独立であり、これらは、異なる振幅A_I、A_Q（増幅器38、40のダイナミックレンジによって課される限界内で）及び異なる相対位相φ_I,φ_Qを有してもよい。Ｉチャンネルラジオ波増幅器38によって出力されるＩチャンネル駆動信号は、直交ボディーコイル30のIチャンネル入力ポート42に送り込まれる。Qチャンネルラジオ波増幅器40によって出力されるQチャンネル駆動信号は、直交ボディーコイル30のQチャンネル入力ポート44に送り込まれる。

Ｉチャンネル及びQチャンネルラジオ波駆動信号が、等振幅（A_I＝A_Q）で、Ｉ及びQチャンネルラジオ波駆動信号間の位相差90^o（φ_Q-φ_I＝90°）の場合、この直交ボディーコイル30は、磁気共鳴周波数で回転するB₁場ベクトルを生成する通常の直交モードで動作される。しかしながら、2つの別個のRF波形発生器及び2つの独立した増幅器38、40が、提供される場合、一般的に、Ｉ及びQチャンネルラジオ波駆動信号の振幅A_I、A_Q及びそれらの間の位相差φ_Q-φ_Iには、制約がない。

図1を参照すると、オプションとして、傾斜磁場コントローラー54が、傾斜磁場コイル28を動作して、磁気共鳴励起をスラブ又は他の局所領域に、空間的に局所化する。オプションとして、この傾斜磁場コントローラー54は、傾斜磁場コイル28を動作して、1つ又は複数の空間符号化傾斜磁場パルスを適用する。

図1の実施例では、ラジオ波受信器56は、動作可能なように図示の局部コイル34に接続されて、磁気共鳴シーケンスの読み出し局面中に磁気共鳴信号を読む。あるいは、ある実施例では、ラジオ波受信器56は、送信局面中の直交ボディーコイル30とラジオ波増幅器38、40の動作接続と、読み出し局面中のラジオ波受信器56との動作接続との間をスイッチするために提供される適切なラジオ波回路によって、読み出し局面中に直交ボディーコイル30のＩ及びQチャンネル入力ポート42、44と動作可能なように結合される。オプションとして、傾斜磁場コントローラー54は、読み出し局面中に傾斜磁場コイル28を動作して、磁気共鳴信号の更なる空間符号化（すなわち、読み出し符号化）を提供する。

読み出し中に取得した磁気共鳴サンプルは、データバッファー58に記憶される。磁気共鳴データプロセッサー60は、有用な情報を抽出するため、取得した磁気共鳴データの処理を実行する。撮像アプリケーションでは、データプロセッサー60は、高速フーリエ変換、又はこの磁気共鳴データの発生中に適用される選択の空間符号化に適合する他の画像再構成アルゴリズムを使用して画像再構成を適切に実行する。分光アプリケーションでは、データプロセッサー60によって実行される処理には、例えば、化学シフト及びJ結合データを回収するためのスペクトル高速フーリエ変換演算の実行を含んでもよい。結果的な処理データ（例えば、画像、スペクトルなど）は、データ／画像メモリー62に適切に記憶されるか、ユーザーインターフェイス64に表示されるか、プリントされるか、インターネット若しくはローカルエリアネットワークで通信されるか、不揮発性記憶メディアに記憶されるか、又は使用される。図1に示される構成例では、ユーザーインターフェイス64はまた、磁気共鳴スキャナー10を制御するため、放射線専門医又は他のオペレーターとスキャナーコントローラー66とをインターフェイスする。他の実施例では、別個のスキャナー制御インターフェイスが、提供されてもよい。

図1及び2を参照すると、磁気共鳴励起システム36は、

場を時間平均化できるように構成されて、B₁空間不均一性を補償する。この表記において、

は、空間位置を示し、すなわち、

は、空間B₁場分布を示す。時間不変動

場を時間τの間適用すると、以下によって与えられる空間先端角分布

を生成する。

ただし、γは、磁気回転比であり、そして

は、磁気共鳴励起に貢献する

ベクトルのコンポーネントである。時間不変動

場について、コンポーネント

は、時間非依存であり、そして式（1）は、以下に簡略化される。

ただし、τは、一定

場の適用期間である。

磁気共鳴スキャナー10には、I及びQチャンネルラジオ波増幅器38、40を独立して制御することによって、空間形状が変動する時間変動空間

場を発生させる能力を含む。時間変動空間

場分布を

として示すと（ただし、tは、時間を示す）、式（1）は、以下となる。

単一のラジオ波増幅器のみが、ハイブリッド回路と併せて使用されて、I及びQコンポーネントを生成した場合、時間変動空間

場分布は、振幅又は位相のみで変動でき、すなわち、空間

場分布の空間形状は、変動できない。これは、通常のMRシステムの場合である。対照的に、スキャナー10では、時間変動空間

場分布は、変動形状を有することができる。

図3は、静的（B₀）磁場3テスラで直交ボディーコイルに置かれる楕円形心臓ファントム（アスペクト比＝19cm／35cm＝0.54、長さ＝34cm、導電率＝0.5S／m、及び比誘電率＝78）のモデリングに対する空間

場分布を示す。図3は、次の4つの条件：A_I＝1，A_Q＝0の場合（すなわち、Iチャンネル増幅器38を使用してIチャンネルのみを駆動する）、A_I＝0，A_Q＝1の場合（すなわち、Qチャンネル増幅器40を使用してQチャンネルのみを駆動する）、A_I＝1，A_Q＝1，φ_I＝0°，φ_Q＝90°の場合（すなわち、両方の増幅器38、40を使用して直交モードで直交ボディーコイル30を駆動する）、及びA_I＝1，A_Q＝1，φ_I＝90°，φ_Q＝0°の場合（すなわち、両方の増幅器38、40を使用してアンチ直交モードで直交ボディーコイル30を駆動する）に対する空間

場分布を示す。図3の

場マップでは（図4〜6についても同様）、およそ平均の

場強度の領域は、より白いグレースケール値で示され、また、低又は高

場強度の領域は、より暗いグレースケール値で示される。すなわち、相対的に均一な領域は、より白い一方で、不均一性に実質的に貢献している領域は、より暗くなる。実質的な空間不均一性は、主として、心臓ファントムにおける誘電効果及び渦電流効果のため、コイル動作モードのそれぞれで見られる。

異なる空間

場分布を時間内に適切に組み合わせることによって、時間変動空間B₁場分布が、対象において生成でき、この時間積分が、空間不均一性を低減させた、対象における空間先端角分布を定義する。この組み合わせは、例えば、式（3）を適用することによって、連続的でもよく、又はそれぞれが選択の時間間隔τで一定に保たれる2つ以上の時間不変動空間B₁場分布の組み合わせが、関与してもよい。例えば、増幅器38、40は、時間τ₁の間に第1時間不変動空間B₁場分布

を、そして時間τ₂の間に第2時間不変動空間B₁場分布

を生成するように、コントローラー66によって制御でき、RF励起条件が異なるため、この第１及び第2時間不変動空間B₁場分布は、異なる。組み合わされた先端角

は、式（2）の一次結合によって与えられる。

第3時間不変動空間B₁場分布

が、時間τ₃の間適用される場合（ただし、第1、第2、及び第3時間不変動空間B₁場分布が、異なる）、結果的な先端角

は、以下によって与えられる。

更に一般的には、N個の異なる時間不変動空間B₁場分布

が、選択の時間τ_nの間それぞれ適用される場合（ただし、n＝1…N が、適用される時間不変動空間場分布をインデックスする）、結果的な先端角

は、以下によって与えられる。

図4〜6は、式（4）の適用を示す。図4は、時間間隔τ₁の間A_I＝1，A_Q＝0.1，φ_I＝0°，φ_Q＝40°が適用される時間不変動

場分布によって生成される空間先端角分布

を示す。図5は、時間間隔τ₂の間A_I＝0.4，A_Q＝0.9，φ_I＝120°，φ_Q＝0°が適用される時間不変動

場分布によって生成される空間先端角分布

を示す。図4の空間先端角分布

では、中央領域は、約90〜120^oの大きな先端角を表す一方、図5の空間先端角分布

では、中央領域は、約0〜40^oの小さな先端角を表す。

図6は、式（4）をτ₁=τ₂として組み合わされる図4及び図5の時間不変動

及び

場分布の時間積分の組み合わせに対する、空間先端角分布

を示す。図6の場空間先端角分布

は、先端角90°±9.25°を有し、直交でのコイル30の動作と対比して標準偏差で67％減少する。図6は、2つの異なる時間不変動B₁場分布

及び

の組み合わせを示す一方で、式（5）に従って3つの異なる時間不変動B₁場分布を選択的に組み合わせるか、又は式（6）に従って4つ以上の異なる時間不変動B₁場分布を組み合わせることによって、空間先端角分布

における空間不均一性の更なる低減を提供できると、考えられる。一般的に、構成するどちらかの時間不変動空間B₁場分布よりも空間的に均一な空間先端角分布

を生成するように、選択した異なる2つの時間不変動B₁場分布を組み合わせることが通常で可能であると、期待される。同様に、この時間変動空間B₁場分布よりも空間的に均一な空間先端角分布を生成するように、時間変動空間B₁場分布を選択できることが、期待される。

図1及び2を参照すると、より均一な空間先端角分布を作るために使用される時間不変動空間B₁場分布は、連続的に変動（式（3）を使用して分析される）しているか、又は離散的に変動（式（4）〜（6）を使用して分析される）しているかの、何れかである。連続的に変動するアプローチでは、コントローラー66は、ラジオ波増幅器38、40を制御して、時間の関数である振幅A_I(t) ，A_Q(t)及び位相φ_I(t)，φ_Q(t)の出力ラジオ波信号を発生させることで、時間変動場分布

を生成し、式（3）に従って時間積分して、空間不均一性を低減させた空間先端角分布

を生成する。離散的に変動するアプローチでは、コントローラー66は、ラジオ波増幅器38、40を制御して、それぞれが振幅A_I(n) ，A_Q(n)及び位相φ_I(n) ，φ_Q(n)を有する時間不変動出力ラジオ波信号の時間シーケンスを発生させることで、時間不変動場分布

を生成し、式（6）に従って合計して、空間不均一性を低減させた空間先端角分布

を生成する。時間シーケンサー70は、空間不均一性を低減させた空間先端角分布

を提供する適切な連続関数A_I(t) ，A_Q(t) ，φ_I(t) ，φ_Q(t)、又は離散値A_I(n) ，A_Q(n) ，φ_I(n) ，φ_Q(n)を、検査領域の対象によってラジオ波コイル30に課されるコイル装荷の決定に基づいて、決定する。

B₁不均一性の決定は、さまざまな方法で行うことができる。ある実施例では、プレスキャンが、実行され、そして対象の画像が、再構成され、そしてB₁ 不均一性が、再構成画像から推定される。他の実施例では、B₁不均一性は、対象の寸法計測に基づいて推定される。例えば、人間の対象がコイルに課すB₁不均一性の量を推定するために、人間の対象の肩幅及び胸部直径が、計測されてもよい。ある実施例では、時間シーケンサー70には、空間先端角分布

に対して実質的な均一性を提供する連続関数A_I(t) ，A_Q(t) ，φ_I(t) ，φ_Q(t)又は離散値A_I(n) ，A_Q(n) ，φ_I(n) ，φ_Q(n)のルックアップテーブルを含む。このルックアップテーブル値は、有限要素分析シミュレーションか、又は異なるアスペクト比のファントム若しくは人間のオブジェクトでの実測、などによって適切にあらかじめ決定される。他の実施例では、時間シーケンサー70には、空間先端角分布

に対して実質的な均一性を提供する連続関数A_I(t) ，A_Q(t) ，φ_I(t) ，φ_Q(t)又は離散値A_I(n) ，A_Q(n) ，φ_I(n) ，φ_Q(n)の適切な値を推定するための、有限要素分析電磁気シミュレーター又は他の計算機を含んでもよい。すなわち、離散的な実施例では、合成B₁パルス又はパルスパケットが、増幅器38、40によって適用され、これには、一連の2個（式（4））、3個（式（5））、又はN個（式（6））のサブパルスを含み、累積的に選択の空間先端角分布を生成する。各サブパルスは、選択可能な振幅、位相、及び／又は期間を有して、B₁パルス又はパルスパケットの全域の調整において、多数の自由度を提供する。

ある実施例では、センサー、センサーアレイ又はアナライザーが、関心領域で実際に適用されるB₁場のフィードバック72を提供するため、B₁場分布を検出及び計測する。これらの実施例では、一連のパイロットB₁パルスが、適切に適用され、そして検出又は計測されたB₁場分布は、時間シーケンサー70によって使用されて、望ましい空間先端角分布を達成するために、B₁サブパルス又はB₁パルス形状を動的又は反復的に調整する。これらの実施例に対しては、データプロセッサー60又は別のプロセッサーによって実行される適切な処理とともに、専用センサー、センサーアレイ又はアナライザーが、使用できるか、又は受信コイル34が、センサーとして使用でき、B₁サブパルス又はB₁パルス形状を動的又は反復的に調整するためのフィードバック72を生成する。

図7及び8を参照すると、時間変動場分布

を使用して、時間積分し（例えば、式（3）〜（6）の適切な1つを使用する）、時間変動空間B₁場分布よりも空間的に均一な空間先端角分布を対象において定義する手法が、他の磁気共鳴励起システムに適用できる。磁気共鳴スキャナー10'には、異なる磁気共鳴励起システム36'を含み、ここでは、直交ボディーコイル30が、局部コイル301、302、303のアレイによって置き換えられている。3つの局部表面コイル301、302、303が、示されているが、他のタイプ及び／又は数の局部コイルも、使用できる。Iチャンネル及びQチャンネルラジオ波増幅器38、40は、スキャナーコントローラー66によって独立して制御される3つのラジオ波増幅器のセット40'によって置き換えられている。より全般的には、各局部コイル301、302、303は、それぞれの独立した増幅器に結合される入力ポートを有し、それに応じて、局部コイル301は、振幅A₁(t)及び位相φ₁(t)で動作でき、局部コイル302は、振幅A₂(t)及び位相φ₂(t)で動作でき、そして局部コイル303は、振幅A₃(t)及び位相φ3(t)で動作できる。図7の実施例では、局部コイル301、302、303は、ラジオ波増幅器40'あるいはラジオ波受信器56と適切なスイッチ80によって選択的に結合される送信／受信（Tx／Rx）コイルとして動作する。時間変動B₁場分布

は、時間変動振幅A₁(t) ，A₂(t) ，A₃(t)及び時間変動位相φ₁(t) ，φ₂(t) ，φ₃(t)に基づいて、局部コイル301、302、303の組み合わせによって発生される。直交ボディーコイル実施例のように、この時間積分は、連続的（ただし、A₁(t) ，A₂(t) ，A₃(t) ，φ₁(t) ，φ₂(t) ，φ₃(t)は、一般的に、時間の連続関数）又は離散的（ただし、振幅及び位相は、離散的に変動し、例えば、A_1(n) ，A_2(n) ，A_3(n) ，φ_1(n) ，φ_2(n) ，φ_3(n)、ただし、n＝1…Nは式（6）に従って組み合わされる離散的時間不変動B₁場分布

の番号を示す）の何れでもよい。

磁気共鳴励起システム36、36'の例は、無数にある。適切な磁気共鳴励起システムの別の例として、本明細書で開示される手法に従って別々のラジオ波増幅器によって駆動される独立したラング又はロッドがある、縮退型バードケージ又はTEMコイルが、使用できる。

すべてのコイルパラメーターが、変動しなくてもよいことが、理解される。例えば、図1及び2の実施例を参照し直すと、ある場合には、時間変動B₁場分布

を実現するために、A_I及びφ_Iを一定（すなわち、増幅器38の出力が、一定に保たれる）に維持し、そしてA_Q及びφ_Qを連続的又は離散的に変動すれば、充分である可能性がある。実際のところ、時間変動B₁場分布

を実現するために、A_Qのみ又はφ_Qのみを連続的又は離散的に変動すれば、充分である可能性がある。

本発明は、好ましい実施例を参照して説明されている。上の詳細な説明を読解した際には、変更及び変形が、他者に思い浮かぶ可能性がある。添付の特許請求項又はそれと等価の範囲内となる限りにおいて、このような変更及び変形のすべてが含まれるように、本発明が構成されることを意図する。

直交ボディーコイル、この直交ボディーコイルのI及びQ入力ポートを別個に駆動する2つの独立したラジオ波増幅器、及び時間変動空間B₁場分布を励起するための時間シーケンサーがある2つのチャンネルスキャナーコントローラーを含む、磁気共鳴スキャナーを図式的に示す図である。 図1の磁気共鳴スキャナーの磁気共鳴励起システムを、より詳細に図式的に示す図である。 磁場3テスラで直交ボディーコイルに置かれる楕円形心臓ファントムをモデリングするための空間B₁場分布を、4つの異なる励起条件について示す図である。 異なる2つの時間不変動B₁場分布によって生成される空間先端角分布を示す図である。 異なる2つの時間不変動B₁場分布によって生成される空間先端角分布を示す図である。 図4及び図5の時間不変動B₁場分布の時間積分の組み合わせに対する、空間先端角分布を示す図である。 図1の直交ボディーコイルの代わりに複数の局部コイルを用いる別の磁気共鳴スキャナーを図式的に示す図である。 図7の磁気共鳴スキャナーの磁気共鳴励起システムを、より詳細に図式的に示す図である。

Claims (21)

1. 静的磁場を少なくとも検査領域に発生させるための主磁石と、
   磁気共鳴励起システムであって、
   少なくともI及びQ入力ポートを有し、ラジオ波エネルギーを前記検査領域に注入する直交コイルと、
   前記I入力ポートと結合されるIチャンネルラジオ波増幅器と、
   前記Q入力ポートと結合されるQチャンネルラジオ波増幅器と、
   を有する磁気共鳴励起システムと、
   前記直交コイルが時間変動空間B₁場分布を前記検査領域の対象に生成するように前記磁気共鳴励起システムを制御するコントローラーであって、時間変動するIチャンネル及びQチャンネルラジオ波信号の組を生成するように前記Iチャンネル及び前記Qチャンネルラジオ波増幅器をそれぞれ制御し、Iチャンネル及びQチャンネルラジオ波信号の組の各々によって生成される時間変動空間B ₁ 場の時間積分が、Iチャンネル及びQチャンネルラジオ波信号の各組によって生成される時間変動空間B ₁ 場の空間先端角分布の空間不均一性を補償するように、各組のIチャンネル及びQチャンネルラジオ波信号の位相及び振幅が選択される、コントローラーと、
   を備える、磁気共鳴スキャナー。
2. 前記直交コイルが、
   2つ以上の入力ポートと、
   各増幅器が1つ又は複数の入力ポートと結合される2つのラジオ波増幅器と、
   を含む、請求項1に記載の磁気共鳴スキャナー。
3. 前記直交コイルが、
   直交ボディーコイル及び直交頭部直交コイルのうちの1つである、
   請求項1に記載の磁気共鳴スキャナー。
4. 前記直交コイルが、複数の局部コイルで構成され、
   各局部コイルの入力ポートに、個々の対応するラジオ波増幅器が結合される、
   請求項1に記載の磁気共鳴スキャナー。
5. 時間τ₁の間に第1時間不変動空間B₁場分布を、そして時間τ₂の間に第2時間不変動空間B₁場分布を少なくとも生成するように、
   前記コントローラーが、前記磁気共鳴励起システムを制御し、
   前記第１及び第2時間不変動空間B₁場分布が異なる、
   請求項1に記載の磁気共鳴スキャナー。
6. 時間τ₃の間に第3時間不変動空間B₁場分布を更に生成するように、
   前記コントローラーが、前記磁気共鳴励起システムを制御し、
   前記第１、第2及び第3時間不変動空間B₁場分布が異なる、
   請求項5に記載の磁気共鳴スキャナー。
7. 時間τの間に連続的に時間変動する空間B₁場分布を生成するように、
   前記コントローラーが、前記磁気共鳴励起システムを制御する、
   請求項1に記載の磁気共鳴スキャナー。
8. 前記コントローラは、Iチャンネルラジオ波信号を出力するように前記Iチャンネルラジオ波増幅器を制御し、Qチャンネルラジオ波信号を出力するように前記Qチャンネルラジオ波増幅器を制御し、
   Iチャンネルラジオ波信号が前記I入力ポートに結合され、Qチャンネルラジオ波信号が前記Q入力ポートに結合されて、前記直交コイルに時間変動空間B₁場分布を生成させる、
   請求項1に記載の磁気共鳴スキャナー。
9. 前記Iチャンネル及び前記Qチャンネルラジオ波信号が、
   時間変動振幅及び時間変動位相のうちの少なくとも1つを含む、
   請求項1に記載の磁気共鳴スキャナー。
10. 前記コントローラーが、前記直交コイルの異なるコイル装荷に対応する複数の異なるラジオ波信号の組を特定するルックアップテーブルを含み、
    ラジオ波信号の各組が、前記Iチャンネル及び前記Qチャンネルラジオ波増幅器によって印加されるように構成されて、時間変動空間B₁場分布を生成し、
    この時間積分が、空間不均一性を低減させた空間先端角分布を定義する、
    請求項1に記載の磁気共鳴スキャナー。
11. 複数のサブパルスからなる合成パルスを適用するため、
    前記コントローラーが、前記増幅器のそれぞれを制御し、
    各サブパルスが、選択可能な振幅、位相及び期間を有する、
    請求項1に記載の磁気共鳴スキャナー。
12. 静的磁場を少なくとも検査領域に発生させるための主磁石と、
    磁気共鳴励起システムであって、
    少なくともI及びQ入力ポートを有し、ラジオ波エネルギーを前記検査領域に注入する直交コイルと、
    前記I入力ポートと結合されるIチャンネルラジオ波増幅器と、
    前記Q入力ポートと結合されるQチャンネルラジオ波増幅器と、
    を有する磁気共鳴励起システムと、
    前記直交コイルが時間変動空間B ₁ 場分布を前記検査領域の対象に生成するように前記磁気共鳴励起システムを制御するコントローラーと、
    を有する磁気共鳴スキャナーの制御方法であって、
    前記コントローラは、時間変動するIチャンネル及びQチャンネルラジオ波信号の組を生成するように前記Iチャンネル及び前記Qチャンネルラジオ波増幅器をそれぞれ制御し、Iチャンネル及びQチャンネルラジオ波信号の組の各々によって生成される時間変動空間B ₁ 場の時間積分が、Iチャンネル及びQチャンネルラジオ波信号の各組によって生成される時間変動空間B ₁ 場の空間先端角分布の空間不均一性を補償するように、各組のIチャンネル及びQチャンネルラジオ波信号の位相及び振幅が選択される、方法。
13. 前記時間変動空間B ₁ 場分布の発生が、
    或る時間間隔の間に時間不変動B₁場分布を発生させること、及び
    追加時間間隔の間に異なる時間不変動B₁場分布を発生させること、
    を含む、請求項12に記載の方法。
14. 前記時間変動空間B ₁ 場分布の発生が、更に、
    別の追加時間間隔の間に別の異なる時間不変動B₁場分布を発生させること、
    を含む、請求項13に記載の方法。
15. 前記時間変動空間B ₁ 場分布の発生が、
    時間間隔の間に連続的に時間変動するB₁場分布を発生させること、
    を含む、請求項12に記載の方法。
16. 前記発生が、
    複数のサブパルスからなる合成パルスを発生させることを含み、各サブパルスが、選択可能な振幅、位相及び期間を有する、請求項12に記載の方法。
17. 磁気共鳴スキャナーであって、
    請求項12に記載の方法に従って前記スキャナーを動作するためにプログラムされたコントローラーを有する、
    磁気共鳴スキャナー。
18. 直交コイルである少なくとも１つのラジオ波コイルと結合される対象によって、前記少なくとも1つのラジオ波コイルに課されるB₁不均一性を決定する決定手段、及び
    前記対象において時間変動空間B₁場分布を発生させるため、少なくともI及びQ入力ポートを有する前記少なくとも1つのラジオ波コイルと、前記I入力ポートと結合されるIチャンネルラジオ波増幅器と、前記Q入力ポートと結合されるQチャンネルラジオ波増幅器と、を有する磁気共鳴励起手段、
    を備え、
    前記磁気共鳴励起手段は、時間変動するIチャンネル及びQチャンネルラジオ波信号の組を生成するように前記Iチャンネル及び前記Qチャンネルラジオ波増幅器をそれぞれ制御し、Iチャンネル及びQチャンネルラジオ波信号の組の各々によって生成される時間変動空間B ₁ 場の時間積分が、Iチャンネル及びQチャンネルラジオ波信号の各組によって生成される時間変動空間B ₁ 場の空間先端角分布の空間不均一性を補償するように、各組のIチャンネル及びQチャンネルラジオ波信号の位相及び振幅が選択される、磁気共鳴励起装置。
19. 前記Iチャンネル及び前記Qチャンネルラジオ波増幅器の少なくとも1つの動作が、
    時間変動ラジオ波振幅及び時間変動ラジオ波位相のうちの少なくとも1つを出力することを含む、
    請求項18に記載の磁気共鳴励起装置。
20. 前記少なくとも1つのラジオ波コイルが、複数の局部コイルで構成され、
    各局部コイルの入力ポートに、個々の対応するラジオ波増幅器が結合される、
    請求項18に記載の磁気共鳴励起装置。
21. 前記決定手段が、
    B₁場分布のフィードバックを提供するための、センサー、センサーアレイ又はアナライザーを含む、
    請求項18に記載の磁気共鳴励起装置。

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