JP5764132B2 - マルチチャンネルｒｆ励起を用いるｍｒ撮像 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）の分野に関する。本発明は、検査ボリュームに配置される患者の体にＲＦパルスを送信し、及び体からのＭＲ信号を受信する２つ又はこれ以上のＲＦアンテナのアレイを有するＭＲ撮像装置に関する。そこでは、ＲＦアンテナのＲＦフィードの位相及び振幅が、例えばＲＦシミングのために制御される。

特に医療診断の分野において、２次元又は３次元画像を形成するために磁場及び核スピンの間の相互作用を利用する画像形成ＭＲ法が、今日では広く使われている。なぜなら、軟組織の撮像に関して、これらが他の撮像法より多くの点で優れており、電離放射線を必要とせず、通常侵襲的でないからである。

ＭＲ方法によれば一般に、検査される患者の体は、強い、一様な磁場に配置される。磁場の方向は、同時に、測定のベースとなる座標系の軸（通常ｚ軸）を規定する。磁場は、磁場強度に基づき、個別の核スピンに関する異なるエネルギー準位を生み出す。この核スピンは、所定の周波数（いわゆるラーモア周波数又はＭＲ周波数）の交互電磁場（ＲＦ場）の印可により、励起されることができる（スピン共鳴）。巨視的な視点からは、個別の核スピンの分布は、適切な周波数の電磁パルス（ＲＦパルス）の印加により平衡状態から偏向されることができる全体の磁化を生み出す。一方、磁場は、ｚ軸（長手軸とも呼ばれる）に垂直に延在する。その結果、磁化が、ｚ軸の周りで歳差運動を実行する。この歳差運動は、コーンの表面を表す。コーンの開口角度はフリップ角と呼ばれる。フリップ角の大きさは、印加電磁パルスの強度及び持続時間に依存する。いわゆる９０°パルスの場合、スピンは、z軸から横断方向平面（フリップ角９０°）まで偏向される。

ＲＦパルスの停止後、磁化は、最初の平衡状態へと緩和する。ここで、ｚ方向における磁化が、第１の時間定数Ｔ１（スピン格子又は長手方向緩和時間）で再び構築され、ｚ方向に垂直な方向における磁化は、第２の時間定数Ｔ２（スピンスピン又は横断方向緩和時間）で緩和する。磁化の変動は、磁化の変動がｚ軸に垂直な方向で測定されるようにＭＲデバイスの検査ボリュームにおいて構成され、及び方向付けられる受信ＲＦアンテナを用いて検出されることができる。横断方向の磁化の減衰は、例えば９０°パルスの印可後、同じ位相にある規則正しい状態からすべての位相角が一様に分散される（ディフェージング）状態への核スピンの移行を（これは、局所磁場不均一性によりもたらされる）伴う。ディフェージングは、再フォーカスパルス（例えば１８０°パルス）を用いて補償されることができる。これは、受信ＲＦアンテナにおけるエコー信号（スピンエコー）を生み出す。

体における空間分解能を実現するため、３つの主軸に沿って延在する線形傾斜磁場が、一様な磁場に重畳される。これは、スピン共鳴周波数の線形空間依存性をもたらす。すると受信コイルにおいて受信される信号は、体における異なる位置に関連付けられることができる異なる周波数の要素を含む。受信コイルを介して得られる信号データは、空間周波数領域に対応し、ｋ空間データと呼ばれる。ｋ空間データは通常、異なる位相エンコードで取得される複数のラインを含む。各ラインは、複数のサンプルを集めることによりデジタル化される。ｋ空間データのセットは、フーリエ変換を用いてＭＲ画像に変換される。

高い主磁場強度（３テスラ以上）でのＭＲ撮像用途において、検査される体にＲＦパルスを送信し、及び体からのＭＲ信号を受信する２つ又はこれ以上のＲＦアンテナのアレイは、複数の利点を提供する。高い主磁場強度でのＭＲ撮像は一般に、送信されるＲＦ場（Ｂ_１場）の不均一性に苦しむ。別々の通信チャネルが各ＲＦアンテナに関連付けられるＲＦアンテナのアレイが、Ｂ_１場の均一性を改良するために用いられることができる（いわゆるＲＦシミング）。これは、ＲＦパルスを送信するとき、個別の送信チャネルを介してＲＦフィードの位相及び振幅を制御することにより実現される。ＲＦフィードの位相及び振幅の制御は、例えばいわゆる送信ＳＥＮＳＥ技術といった他の用途に関しても有益である。

国際公開第０２／０９５４３５Ａ１号は、ＭＲ装置に関するＲＦアンテナのアレイを開示する。このアレイは、個別に、即ち受信モード及び送信モードの両方に関して作動されることができる複数の個別のＲＦアンテナを含む。斯かるＭＲ装置において、個別のＲＦアンテナ内の振幅及び位相を個別に設定することよりＲＦパルスを生成するとき、検査ボリュームにおけるＲＦ場分布が完全に制御可能であることが有利には可能である。ＭＲ装置のソフトウェアを用いて、検査ボリューム内のＲＦ場分布が、直接及び対話的に制御されることができる。既知のＭＲ装置を用いて、例えば検査される患者の体の個別の誘電特性のため、ＲＦ場分布への変動する影響を補償するため、送信されるＲＦ場の空間分布の完全自動制御を個別の撮像シーケンスに一体化することが考えられる。

個別のＲＦアンテナのＲＦフィードに関する振幅及び位相を決定することが可能であるよう、個別のＲＦアンテナの空間送信感度プロファイル（Ｂ_１マップとも呼ばれる）が分かっていなければならない。例えばYarnykhらにより提案されるデュアルＴＲ技術（Magnetic Resonance in Medicine、57: 192-200、2007）といった、送信感度プロファイルの決定に関する複数の従来技術が知られている。斯かる方法はＢ_１マッピングとも呼ばれる。

既知のＢ_１マッピング法の欠点は、それらが時間のかかるものである傾向がある点にある。実際、個別のＢ_１マップの決定に必要な測定は、ＲＦアンテナ当たり約１分かかる。ＲＦシミングのため、例えば、送信感度プロファイルは前もって、即ち実際の診断撮像セッションが始められる前に決定されなければならない。送信感度プロファイルの決定のため、対応するＢ_１マッピング測定が、各ＲＦアンテナに関して順次実行されなければならない。従って、Ｂ_１マッピングに関するプレスキャンの結果として生じる総長さは通常、数分のオーダーにある。これは、臨床応用にとって明らかに長すぎる。

上述に鑑み、改良されたＭＲ撮像装置に関する必要性が容易に認められる。結果的に本発明の目的は、Ｂ_１マッピングに関するプレスキャンの明らかに減らされた持続時間を可能にするＭＲ装置を提供することである。

本発明によれば、検査ボリュームに配置される患者の体にＲＦパルスを送信し、上記体からＭＲ信号を受信する２つ又はこれ以上のＲＦアンテナのアレイを有する磁気共鳴撮像装置が開示される。上記ＲＦアンテナが、空間送信及び受信感度プロファイルを持つ。上記装置が、
各個別のＲＦアンテナのＲＦフィードの時間的連続性、位相及び振幅を制御するよう構成され、上記位相及び振幅が、上記ＲＦアンテナの上記空間送信感度プロファイルから決定され、
上記装置が、上記個別のＲＦアンテナを介して受信される上記ＭＲ信号の組み合わせから、及び上記ＲＦアンテナの上記空間受信感度プロファイルから、ＭＲ画像を再構成するよう構成され、
上記装置が更に、
上記ＲＦアンテナの上記空間受信感度プロファイルから上記ＲＦアンテナの上記空間送信感度プロファイルを決定し、又は、
上記ＲＦアンテナの上記空間送信感度プロファイルから上記ＲＦアンテナの上記空間受信感度プロファイルを決定するよう構成される。

ＲＦアンテナのアレイが、本発明に基づき、ＲＦパルスを送信するため、及びＭＲ信号を受信するために用いられる。上述されるように、ＲＦシミングのため、空間送信感度プロファイルが分かっていなければならない。

ＭＲ信号を受信するのに、同じＲＦアンテナアレイが用いられるので、個別のＲＦアンテナの受信感度プロファイルも、ＭＲ画像再構成に関して既知でなければならない。ＲＦフィードに関する送信チャネルに適用される振幅及び位相と同様、対応する重み付け要素（再び振幅及び位相）が、個別のＲＦアンテナを介して受信されるＭＲ信号を組み合わせるため、ＭＲ画像再構成の間、適用される。これらの重み付け要素は、個別のＲＦアンテナの感度の空間不均一性を補償する。重み付け要素を決定することができるよう、ＲＦアンテナの空間受信感度プロファイルが分かっていなければならない。

ＲＦアンテナの空間受信感度プロファイルは、単一のマッピングスキャン内で集合的に決定されることができる。マッピングスキャンにおいて、ＲＦアンテナの受信感度プロファイルを得ることを可能にするマッピングＭＲ信号が取得される。ＲＦアンテナの空間受信感度プロファイルの決定のため、例えばＳＥＮＳＥ撮像におけるプレスキャンとして、斯かるマッピングスキャンが日常的に適用される。すべてのＲＦアンテナの空間受信感度プロファイルが、単一のマッピングスキャンのみを用いて集合的に決定されることができるので、受信感度プロファイルの決定に必要とされる時間は、送信感度プロファイルを決定するのに必要な時間より明らかに短い。

一般に、ＲＦアンテナの受信感度プロファイルは、それらの個別の送信感度プロファイルに等しいわけではない。しかしながら、本発明の洞察は、受信感度プロファイルが、送信感度プロファイルの決定に関して用いられることができる点にある。

近似として、空間送信及び受信感度プロファイルは、同等と考えられることができる。これは、（既知の）空間受信感度プロファイルが、ＲＦシミングに関する振幅及び位相を得るために用いられることを意味する。こうして、十分に均一なＲＦ場が、ＲＦ通信の間に得られる。この場合、振幅及び位相、即ちＲＦフィードに関するシムパラメータが、短いプレスキャンから得られる。個別の受信感度プロファイルの決定は、適切なプレスキャンを用いて、ＲＦアンテナの完全なアレイに関して同時に実行されることができる。結果的に、本発明によるＢ_１マッピングに必要な時間は、もはやＲＦアンテナの数に比例しない。

他方、実際には、対応するプレスキャンを用いてＲＦアンテナの受信感度プロファイルを信頼性高く決定することがしばしば非常に困難であることが、考慮されなければならない。本発明によれば、ＲＦアンテナの（既知の）空間送信感度プロファイルからＲＦアンテナの空間受信感度プロファイルを決定することが可能である。空間送信感度プロファイルは、例えばYarnykhらにより提案される方法（上記参照）により、信頼性高くかつ正確に決定されることができる。ＭＲ撮像再構成の間、個別のＲＦアンテナを介して受信されるＭＲ信号の組合せのために使用される重み付け要素は、本発明によるＲＦアンテナのＢ_１マップから得られることができる。これらのＢ_１マップは、対応するマッピングスキャンを用いて決定されることができる。これにより、ＲＦアンテナの空間送信感度プロファイルを得ることを可能にするマッピング信号のセットが取得される。

理論からは、ＲＦアンテナの空間受信感度プロファイルは、その送信感度プロファイルと必ずしも等しいわけではない。しかし、対称的な構成に関して、この場合、ＲＦアンテナが対称的な軸又は平面に対して対称的に構成され、その結果、鏡像ＲＦアンテナが、アレイの各ＲＦアンテナに起因されることができるが、ＲＦアンテナの空間送信感度プロファイルは、個別の鏡像ＲＦアンテナの受信感度プロファイルに等しいことが示される。この洞察は、本発明に利用される。本発明は、個別の鏡像ＲＦアンテナの空間受信感度プロファイルから少なくとも１つのＲＦアンテナの空間送信感度プロファイルを決定する、又は個別の鏡像ＲＦアンテナの空間送信感度プロファイルから少なくとも１つのＲＦアンテナの空間受信感度プロファイルを決定することを提案する。好ましくは、検査される患者の体は、ＲＦアンテナのアレイの対称的な軸又は平面に対して基本的に対称である（例えば、中央矢状面は、本発明の意味に含まれる対称的な平面を構成することができる）。ＲＦアンテナが患者の体の周りで対称的な構成において配置されるとき、前述したように、空間送信感度プロファイルは、個別の鏡像空間受信感度プロファイルから得られることができる。その逆も成り立つ。

更に、患者の体に対してＲＦパルスを送信し、及び体からＭＲ信号を受信する２つ又はこれ以上のＲＦアンテナのアレイを有する磁気共鳴撮像装置が開示される。このＲＦアンテナは、空間送信及び受信感度プロファイルを持つ。上記装置は、各個別のＲＦアンテナのＲＦフィードの時間的連続性、位相及び振幅を制御するよう構成される。更に、この装置は、
ａ）上記ＲＦアンテナの上記ＲＦフィードの位相及び振幅の第１のセットを用いることにより生成されるＲＦパルスを有する絶対フィールドマッピングシーケンスに対して上記体を従属させるステップと、
ｂ）ＭＲ信号を取得するステップであって、上記ＭＲ信号から、上記絶対フィールドマッピングシーケンスの間に送信される上記ＲＦ場の上記空間分布が得られる、ステップと、
ｃ）上記ＲＦアンテナの上記ＲＦフィードの位相及び振幅の第２のセットを用いることにより生成されるＲＦパルスを有する相対フィールドマッピングシーケンスに対して上記体を従属させるステップと、
ｄ）ＭＲ信号を取得するステップであって、上記ＭＲ信号から、上記相対フィールドマッピングシーケンスの間に送信される上記ＲＦ場の上記空間分布の相対的なマップが得られる、ステップと、
ｅ）ステップｂ）において決定される上記空間的なＲＦ場分布及びステップｄ）において得られる上記相対的なマップから、少なくとも１つの個別のＲＦアンテナの上記空間送信感度プロファイルを決定するステップとを実行するよう構成される。

本発明のこの側面によれば、完全な（絶対的な）Ｂ_１マッピングステップが最初に実行される。この場合、ＲＦアンテナのＲＦフィードの位相及び振幅の第１のセットが適用される（ステップａ及びｂ）。Yarnykhらにより提案されるデュアルＴＲ手法（上記参照）が、この目的のために用いられることができる。ＲＦフィードの位相及び振幅の第１のセットに関して絶対的なＢ_１マップを知ることで、１つ又は複数の相対的なＢ_１マップが、例えば撮像シーケンスを用いて、ステップｃ及びｄにおいて決定される。このシーケンスは、本発明の意味に含まれる相対フィールドマッピングシーケンスを構成する。そこで、ＲＦフィードの位相及び振幅の第２のセットが適用される。この位相及び振幅は、第１のセットの位相及び振幅とは一般に異なるものである。好ましくは、高速３次元フィールドエコー撮像シーケンスが、小さいフリップ角（＜５°）及び非常に短い反復時間（＜１０ｍｓ）でステップｃにおいて用いられる。小さなフリップ角は、再構成されたＭＲ画像の局所画像強度（相対フィールドマッピングシーケンスの間に送信されるＲＦ場の空間分布の相対的なマップ）が、検査ボリューム内の個別の位置でのＲＦ場強度を直接反映することを確実にする。ステップｅにおいて、空間送信感度プロファイル、即ち、ＲＦアンテナの絶対的なＢ_１マップが、ステップａ及びｂにおける絶対的なマッピングシーケンスを用いて得られるＢ_１マップと、ＭＲ画像、即ちステップｃ及びｄにおいて得られる相対的なＢ_１マップとの組合せから決定される。

完全なＢ_１マッピングスキャンが、ステップａ及びｂにおいて、本発明の上述した手法に基づき一度だけ実行されなければならない。実際には、これは、約１分かかる場合がある。しかしながら、ステップｂ）において、即ち絶対フィールドマッピングシーケンスを用いて取得されるＭＲ信号のセットでは、アレイにおけるＲＦアンテナの空間送信感度プロファイルを決定するには不十分である。相対的なＢ_１マップは、ステップｃ及びｄにおいて非常に迅速に得られることができる。ステップｃ及びｄが実際には数秒以下しか必要としないよう、対応する撮像シーケンスは、低い分解能（ボクセルサイズ＞１０ｍｍ^３）で適用されることができる。通常、ステップｃ及びｄは、各ＲＦアンテナに関して相対的なＢ_１マップを得るため、アレイに存在するＲＦアンテナの数と同じ回数分繰り返される。絶対的なＢ_１マップは、ステップａ及びｂにおいて決定される絶対的なＢ_１マップと相対的なＢ_１マップとを比較することにより、個別のＲＦアンテナに関して最終的に得られる。

好ましくは、絶対フィールドマッピングシーケンスにおいて及び相対フィールドマッピングシーケンスにおいて適用されるＲＦパルスは、同じ時間的波形を持つ。これは、ステップｂにおいて得られる空間ＲＦ場分布、及びステップｄにおいて得られる相対的なマップから、ＲＦアンテナの空間送信感度プロファイルを決定することを容易にする。

本発明は、ＭＲ装置だけではなく、ＭＲ方法にも関し、この方法は、
磁気共鳴装置の検査ボリュームに配置される患者の体をＲＦパルスを有する撮像シーケンスに従属させるステップであって、上記ＲＦパルスが、空間送信及び受信感度プロファイルを持つＲＦアンテナのアレイを介して生成され、各個別のＲＦアンテナのＲＦフィードの位相及び振幅は、ＲＦシミングのため制御され、上記位相及び振幅が、上記ＲＦアンテナの上記空間送信感度プロファイルから決定される、ステップと、
上記ＲＦアンテナを介して患者の体からＭＲ信号を取得するステップと、
上記個別のＲＦアンテナを介して受信される上記取得したＭＲ信号の組合せから、及び上記ＲＦアンテナの上記空間受信感度プロファイルから、ＭＲ画像を再構成するステップとを有する。ＲＦアンテナの空間受信感度プロファイルが知られる場合、本発明は、ＲＦアンテナの既知の空間受信感度プロファイルからＲＦアンテナの空間送信感度プロファイルを決定することを提案する。ＲＦアンテナの空間送信感度プロファイルが知られる場合、本発明は、ＲＦアンテナの既知の空間送信感度プロファイルからＲＦアンテナの空間受信感度プロファイルを決定することを提案する。

以上に説明されてきた本発明のＭＲ撮像技術は、ＭＲ装置を用いて実行されることができる。この装置は、検査ボリューム内に一様な安定した磁場を生成する少なくとも１つの主な磁石コイルと、検査ボリューム内の異なる空間方向において切り替えられた傾斜磁場を生成する複数のグラジエントコイルと、検査ボリュームに配置される患者の体にＲＦパルスを送信し、この体からＭＲ信号を受信する２つ又はこれ以上のＲＦアンテナのアレイと、ＲＦパルスの時間的連続性及び切り替えられる傾斜磁場を制御する制御ユニットと、ＭＲ信号からＭＲ画像を再構成する再構成ユニットとを含む。本発明の方法は、ＭＲデバイスの再構成ユニット及び／又は制御ユニットの対応するプログラムにより実現されることができる。

本発明の方法は、現在臨床で使用されるほとんどのＭＲデバイスにおいて有利に実行されることができる。このためには、本発明の上述された方法ステップを実行するようＭＲデバイスが制御されるコンピュータプログラムを用いることだけが必要である。このコンピュータプログラムは、データ担体にあるか、又はＭＲデバイスの制御ユニットへのインストールのためダウンロードされるよう、データネットワークに存在することができる。

本発明によるＭＲ装置を示す図である。 本発明により使用されるＲＦアンテナの送信及び受信感度プロファイルの対称性を概略的に示す図である。

図面は、本発明の好ましい実施形態を開示する。しかしながら、この図面は、説明のためだけに設計され、本発明の限界を規定するものではない点を理解されたい。

図１を参照すると、ＭＲデバイス１が示される。このデバイスは、超伝導又は抵抗性の主磁石コイル（図示省略）を有する。その結果、実質的に一様な、時間的に一定の主磁場が検査ボリューム２を通りｚ軸に沿って作成される。

磁気共鳴生成及び操作システムは、ＭＲ撮像を実行するため、シリーズ状のＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場を適用し、核磁気スピンを反転させ又は励起させ、磁気共鳴を誘導し、磁気共鳴をリフォーカスし、磁気共鳴を操作し、磁気共鳴を空間的に又は他の態様でエンコードし、スピンを飽和させる、等を行う。

より詳細には、グラジエントパルス増幅器３が、検査ボリューム２のｘ、ｙ及びｚ軸に沿って全身グラジエントコイル４、５及び６の１つを選択するため、電流パルスを適用する。患者の体７は、患者テーブル８に配置される。ＲＦ場の生成は８つのＲＦアンテナ９を用いて行われる。これらのアンテナは、検査ボリューム２の周りに構成され、主磁石の長手方向軸（ｚ軸）と平行に延びる導体要素を有する。ＲＦアンテナ９は、図１に示されるＭＲ装置１におけるアレイを形成する。このアンテナは、検査ボリューム２におけるＭＲ信号の励起に加えて、ＭＲ信号の受信に関しても用いられる。ＲＦスクリーン１０も提供される。このスクリーンは、全体の検査ボリューム２を囲む。図１に示される８つのＲＦアンテナ９の各々は、小文字ａからｈで示される端子に接続される。対応する文字を持つＲＦ分布ユニット１１の入力／出力端子が、端子ａからｈに割り当てられる。こうして、ＲＦ分布ユニット１１の１つのチャネルが、ＲＦアンテナ９の各々に割り当てられる。ＲＦ送信機１２は、ＲＦ分布ユニット１１を介して、検査ボリューム２にＲＦパルスを送信するＲＦアンテナ９へとＲＦパルス又はパルスパケットを送信する。典型的な撮像シーケンスは、互いに一緒にとられる短い持続時間のＲＦパルスセグメントのパケットから作られ、任意の印加傾斜磁場が、核磁気共鳴の選択された操作を実現する。ＲＦパルスは、飽和させ、共鳴を励起させ、磁化を反転させ、共鳴をリフォーカスさせ、又は共鳴を操作するのに使用され、検査ボリュームに配置される体１０の部分を選択するのに使用される。ＲＦ分布ユニット１１は、送信機１２の出力信号がチャネルａからｈにわたり分散されることを可能にする制御可能なマルチプレクサ／ディストリビュータネットワークを有する。ＲＦ分布ユニット１１は、ホストコンピュータ１３により制御される。チャネルａからｈを介するＲＦフィードの振幅及び位相は、ＲＦシミングのためホストコンピュータ１３を用いて個別に制御可能である。

ホストコンピュータ１３は、グラジエントパルス増幅器３、ＲＦ分布ユニット１１、及び複数の撮像シーケンスのいずれかを生成する送信機１２を制御する。例えば、エコープラナー撮像（ＥＰＩ）、エコーボリューム撮像、グラジエント及びスピンエコー撮像、高速スピンエコー撮像等の撮像シーケンスがある。

結果として生じるＭＲ信号は、ＲＦアンテナ９により受信される。このため、ＲＦ分布ユニット１１の各チャネルａからｈは、感度の良いプリアンプ及び復調器を具備する。選択されるシーケンスに対して、各ＲＦ励起パルスのすぐあとに、単数又は複数のＭＲデータラインが続く。データ取得システム１４は、受信信号のアナログデジタル変換を実行し、追加的な処理に適したデジタルフォーマットへと各ＭＲデータラインを変換する。

究極的に、デジタルraw画像データが、フーリエ変換又は他の適切な再構成アルゴリズムを適用する再構成プロセッサ１５により、画像表現へと再構成される。ＭＲ画像は、患者を通る平面スライス、パラレル平面スライスのアレイ、３次元ボリューム等を表すことができる。画像は、画像メモリに格納される。そこでは、画像が、スライス、プロテクション又は画像表現の他の部分を、例えば、ビデオモニタ１６を介する視覚化のための適切なフォーマットへと変換するためにアクセスされることができる。このことは、結果として生じるＭＲ画像の人間が見ることができる表示を提供する。

ホストコンピュータ１３及び再構成プロセッサ１５は、それらが本発明の上述のＭＲ撮像方法を実行することを可能にするプログラムを有する。

図２は、ある実施形態の断面図を概略的に示す。この場合、アレイの６つのＲＦアンテナＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６が、患者の体７の周りに構成される。ＲＦアンテナは、サイズ及び形式において同一ではない。例えば、ＲＦアンテナＬ３は湾曲し、ＲＦアンテナＬ１よりかなり大きい。しかしながら、ＲＦアンテナＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６は、体７の中央矢状面１７に関して対称的に構成される。例えば、ＲＦアンテナＬ３及びＬ６は、同一のサイズであり、互いの鏡像ＲＦアンテナを構成する。図２Ａにおいて陰影のついたパターンは、ＲＦアンテナＬ２の空間送信感度プロファイル（Ｂ_１マップ）を表す。図２Ｂにおいて陰影のついたパターンは、ＲＦアンテナＬ５の空間受信感度プロファイルを表す。これは、ＲＦアンテナＬ２の鏡像ＲＦアンテナである。ＲＦアンテナＬ５の受信感度プロファイルは、ＲＦアンテナＬ２の送信感度プロファイルの鏡像である。逆もまた同じである。結果的に、ＲＦアンテナＬ２のＢ_１マップは、本発明に基づき、ＲＦアンテナＬ５の受信感度プロファイルから決定されることができる。

本発明によれば、ＭＲ撮像は、検査ボリューム２に配置される体７をあるＲＦパルスを有する撮像シーケンスに従属させることにより実行される。このＲＦパルスは、ＲＦアンテナＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６のアレイを介して生成される。各個別のＲＦアンテナのＲＦフィードの位相及び振幅は、ＲＦシミングのために制御される。位相及び振幅は、個別のＲＦアンテナＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を介して生成されるＢ_１場の線形重ね合せを決定する、重み付け要素Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６のセットとして表されることができる。結果として生じるＭＲ信号は、同様にＲＦアンテナＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を介して体７から受信される。最終的に、ＭＲ画像が、取得されたＭＲ信号の組合せから再構成される。このため、ＲＦアンテナＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の空間受信感度プロファイルが、上記の対称的特性を利用することにより、送信感度プロファイルから決定される。これは、本発明の図示された実施形態において、単純にＭＲ信号を線形に重畳することにより実現される。この場合、上記の重み付け要素は、ミラー反転される態様で適用される。均一な全体の送信及び受信感度を得るため、以下の重み付け要素が、それぞれ、「送信シム設定」及び「受信シム設定」として個別のチャネルに適用される。

送信／受信シミングのこのスキームは、対応する対称性が存在する条件のもとで適用可能である。追加的な前提条件は、個別のＲＦアンテナのすべての減衰及び遅延が、うまく規定される、又は好ましくは等しいことである。これらの前提条件は、しばしば実際の状況に合致することになる。例えば、２つのフィード点を持つ直角位相ボディコイルは、本発明の意味に含まれるＲＦアンテナの２チャネルアレイとして考えられることができる。これは、検査される患者の体の中央矢状面に対して対称である。

受信シミングに関して説明されたように、重み付け要素が、受信ＭＲ信号の組合せに関して得られるとき、総送信感度プロファイルは、全体のアレイのミラー反転受信感度プロファイルである。均一性が、送信シミングを用いて全体の検査ボリュームに関して最適化されないが、例えば検査ボリュームの左半分といった部分に関してのみ最適化される場合、受信シム設定は、対応するミラー反転される部分、即ちこの例では検査ボリュームの右半分におけるＢ_１均一性を最適化する送信シム設定から得られなければならない。

本発明によれば、図２に示される構成の完全な送信及び受信感度プロファイルは、以下のように決定されることができる。

最初に、体７は、ＲＦアンテナのＲＦフィードの位相及び振幅の第１のセットを用いることにより生成されるＲＦパルスを有する絶対フィールドマッピングシーケンスに従属される。位相及び振幅の第１のセットが、ＲＦアンテナＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６のすべてが同時に送信するよう、選択される。Yarnykhらにより提案されるデュアルＴＲ手法（上記参照）が、この目的のために用いられることができる。結果として生じるＢ_１マップは、

として示される。次のステップとして、体７が、本発明の意味に含まれる相対フィールドマッピングシーケンスを構成する撮像シーケンスに従属される。この撮像シーケンスは、位相及び振幅の第２のセットを用いることにより生成されるＲＦパルスを有する。これも、ＲＦアンテナＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６のすべてが同時に送信するよう選択される。受信したＭＲ信号から、個別のＭＲ画像

が各チャネルｊ（ｊ＝１...６）に対して再構成される。低フリップ角（＜５°、好ましくは１°）及び低分解能での非常に短い反復時間（＜１０ｍｓ、好ましくは１ｍｓ）を用いるＭＲ画像

の取得のため、高速３次元フィールドエコー撮像シーケンスが使用される。こうして、ＭＲ画像の取得は、わずか数秒で行われる。個別の画像

から、和画像が計算され、

となる。これから、相対的な受信感度プロファイルが

として推定されることができる。構成の対称的特性を用いて、相対的な送信感度プロファイルが

として推定されることができる。この場合、

は、チャネルｊのＲＦアンテナに関連付けられる鏡像ＲＦアンテナの指数を表し、

は、位置

に関するミラー反転された位置を表す。これらの相対的な送信感度プロファイルは、相対フィールドマッピングシーケンスの間に送信されるＲＦ場の空間分布の相対的なマップを表す。絶対的な送信感度プロファイル、即ちＲＦアンテナｊのＢ_１マップは、個別の相対的な送信感度プロファイルに

を乗算することに得られる。同様に、絶対的な受信感度プロファイルが、個別の相対的な受信感度プロファイルに

を乗算することにより得られる。こうして、１つの高速撮像ステップと組み合わせる１つの単一の完全なＢ_１マッピングスキャンが、個別のＲＦアンテナの完全な空間送信及び受信感度プロファイルを生み出す。

Claims (10)

1. 検査ボリュームに配置される患者の体にＲＦパルスを送信し、前記体からＭＲ信号を受信する２つ又はこれ以上のＲＦアンテナのアレイを有する磁気共鳴撮像装置であって、
   前記ＲＦアンテナが、空間送信及び受信感度プロファイルを持ち、
   前記装置が、各個別のＲＦアンテナのＲＦフィードの時間的連続性、位相及び振幅を制御するよう構成され、前記位相及び振幅が、前記ＲＦアンテナの前記空間送信感度プロファイルから決定され、
   前記装置が、前記個別のＲＦアンテナを介して受信される前記ＭＲ信号の組み合わせから、及び前記ＲＦアンテナの前記空間受信感度プロファイルから、ＭＲ画像を再構成するよう構成され、
   前記装置が更に、
   ａ）前記ＲＦアンテナの前記ＲＦフィードの位相及び振幅の第１のセットを用いることにより生成されるＲＦパルスを有する絶対フィールドマッピングシーケンスに前記体を従属させるステップと、
   ｂ）ＭＲ信号を取得するステップであって、前記ＭＲ信号から、前記絶対フィールドマッピングシーケンスの間に送信される前記ＲＦ場の空間分布が得られる、ステップと、
   ｃ）前記ＲＦアンテナの前記ＲＦフィードの位相及び振幅の第２のセットを用いることにより生成されるＲＦパルスを有する相対フィールドマッピングシーケンスに前記体を従属させるステップと、
   ｄ）ＭＲ信号を取得するステップであって、前記ＭＲ信号から、前記相対フィールドマッピングシーケンスの間に送信される前記ＲＦ場の空間分布の相対的なマップが得られる、ステップと、
   ｅ）ステップｂ）において決定される前記空間的なＲＦ場分布及びステップｄ）において得られる前記相対的なマップから、少なくとも１つの個別のＲＦアンテナの前記空間送信感度プロファイルを決定するステップと
   を実行するよう構成されることを特徴とし、
   前記装置が更に、
   前記ＲＦアンテナの前記空間送信感度プロファイルから前記ＲＦアンテナの前記空間受信感度プロファイルを決定するよう構成される、磁気共鳴撮像装置。
2. 前記装置が、前記空間送信及び受信感度プロファイルを同等に考えることにより、前記ＲＦアンテナの前記空間受信感度プロファイルを決定するように構成される、請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
3. ステップｂ）において取得される前記ＭＲ信号のセットが、前記アレイにおけるすべてのＲＦアンテナの前記空間送信感度プロファイルを決定するには不十分である、請求項１又は２に記載の磁気共鳴撮像装置。
4. 前記絶対フィールドマッピングシーケンスにおいて及び前記相対フィールドマッピングシーケンスにおいて適用される前記ＲＦパルスが、同じ時間的波形を持つ、請求項１、２又は３に記載の磁気共鳴撮像装置。
5. 前記絶対フィールドマッピングシーケンス及び前記相対フィールドマッピングシーケンスが、低い空間分解能で適用される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁気共鳴撮像装置。
6. 前記ＲＦアンテナが、対称的な軸又は平面に関して対称的に構成され、鏡像ＲＦアンテナが、前記アレイの各ＲＦアンテナに起因しており、
   前記装置が、
   前記個別の鏡像ＲＦアンテナの前記空間送信感度プロファイルから少なくとも１つのＲＦアンテナの前記空間受信感度プロファイルを決定するよう構成される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁気共鳴撮像装置。
7. 前記患者の体が、前記ＲＦアンテナのアレイの前記対称的な軸又は平面に対して基本的に対称である、請求項６に記載の磁気共鳴撮像装置。
8. 磁気共鳴装置の検査ボリュームに配置される患者の体をＲＦパルスを有する撮像シーケンスに従属させるステップであって、前記ＲＦパルスが、空間送信及び受信感度プロファイルを持つＲＦアンテナのアレイを介して生成され、各個別のＲＦアンテナのＲＦフィードの位相及び振幅は制御され、前記位相及び振幅が、前記ＲＦアンテナの前記空間送信感度プロファイルから決定される、ステップと、
   前記ＲＦアンテナを介して患者の体からＭＲ信号を取得するステップと、
   前記個別のＲＦアンテナを介して受信される前記取得したＭＲ信号の組合せから、及び前記ＲＦアンテナの前記空間受信感度プロファイルから、ＭＲ画像を再構成するステップと
   を有する磁気共鳴撮像の方法において、前記方法が、
   ａ）空間送信及び受信感度プロファイルを持つＲＦアンテナのアレイを介して生成されるＲＦパルスを有する絶対フィールドマッピングシーケンスに、磁気共鳴装置の検査ボリュームに配置される患者の体を従属させるステップであって、各個別のＲＦアンテナのＲＦフィードの位相及び振幅の第１のセットが用いられる、ステップと、
   ｂ）ＭＲ信号を取得するステップであって、前記ＭＲ信号から、前記絶対フィールドマッピングシーケンスの間に送信される前記ＲＦ場の前記空間分布が得られる、ステップと、
   ｃ）前記ＲＦアンテナのＲＦフィードの位相及び振幅の第２のセットを用いることにより生成されるＲＦパルスを有する相対フィールドマッピングシーケンスに前記体を従属させるステップと、
   ｄ）ＭＲ信号を取得するステップであって、前記ＭＲ信号から、前記相対フィールドマッピングシーケンスの間に送信される前記ＲＦ場の前記空間分布の相対的なマップが得られる、ステップと、
   ｅ）ステップｂ）において決定される前記空間的なＲＦ場分布及びステップｄ）において得られる前記相対的なマップから、少なくとも１つの個別のＲＦアンテナの前記空間送信感度プロファイルを決定するステップと
   を有することを特徴とし、
   前記ＲＦアンテナの前記空間受信感度プロファイルが、前記ＲＦアンテナの前記空間送信感度プロファイルから決定される、方法。
9. 前記相対フィールドマッピングシーケンスが、５°未満のフリップ角を持つＲＦパルスを有する３次元フィールドエコー撮像シーケンスであり、前記撮像シーケンスの反復時間が、１０ｍｓより短く、ボクセルサイズが、１０ｍｍ ^３ より大きい、請求項８に記載の方法。
10. 磁気共鳴撮像装置に関するコンピュータプログラムであって、
    ＲＦパルスを有する撮像シーケンスを生成する命令であって、２つ又はこれ以上のＲＦアンテナのＲＦフィードの位相及び振幅が制御され、前記位相及び振幅が、前記ＲＦアンテナの前記空間送信感度プロファイルから決定される、命令と、
    前記ＲＦアンテナを介して受信されるＭＲ信号の組み合わせから、及び前記ＲＦアンテナの前記空間受信感度プロファイルから、ＭＲ画像を再構成する命令と
    を有し、前記プログラムが更に、
    ａ）空間送信及び受信感度プロファイルを持つＲＦアンテナのアレイを介して送信されるＲＦパルスを有する絶対フィールドマッピングシーケンスを生成する命令であって、各個別のＲＦアンテナのＲＦフィードの位相及び振幅の第１のセットが用いられる、命令と、
    ｂ）ＭＲ信号を取得する命令であって、前記ＭＲ信号から、前記絶対フィールドマッピングシーケンスの間に送信される前記ＲＦ場の空間分布が得られる、命令と、
    ｃ）前記ＲＦアンテナのＲＦフィードの位相及び振幅の第２のセットを用いることにより送信されるＲＦパルスを有する相対フィールドマッピングシーケンスを生成する命令と、
    ｄ）ＭＲ信号を取得する命令であって、前記ＭＲ信号から、前記相対フィールドマッピングシーケンスの間に送信される前記ＲＦ場の空間分布の相対的なマップが得られる、命令と、
    ｅ）ステップｂ）において決定される前記空間的なＲＦ場分布及びステップｄ）において得られる前記相対的なマップから、少なくとも１つの個別のＲＦアンテナの前記空間送信感度プロファイルを決定する命令とを有することを特徴とし、
    前記コンピュータプログラムはさらに、前記ＲＦアンテナの既知の空間送信感度プロファイルから前記ＲＦアンテナの前記空間受信感度プロファイルを決定する命令を有する、
    コンピュータプログラム。

Images