(57)【要約】【課題】並列送信磁気共鳴イメージングシステム（ＭＲＩシステム）のコイルアレイに対して分離装置の分離行列を求める方法を提供する。【解決手段】分離装置がない場合のコイルアレイに対するインピーダンス行列データを取得し、前記コイルアレイに対するインピーダンス行列データに基づき、複数のコイルが分離装置を介して分離されているコイルアレイに対して、分離動作条件からの偏差を表す目的関数を求め、プロセッサにより、前記目的関数が最小化されて前記分離動作条件が達成されるように前記分離行列の各要素を最適化する反復プロシージャによって、前記分離装置のインピーダンス集合を表す分離行列を定義する。【選択図】図４
2014204977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列送信磁気共鳴イメージングシステム（ＭＲＩシステム）のコイルアレイに対して分離装置の分離行列を求める方法であって、
分離装置がない場合のコイルアレイに対するインピーダンス行列データを取得するステップと、
前記コイルアレイに対するインピーダンス行列データに基づき、複数のコイルが分離装置を介して分離されているコイルアレイに対して、分離動作条件からの偏差を表す目的関数を求めるステップと、
プロセッサにより、前記目的関数が最小化されて前記分離動作条件が達成されるように前記分離行列の各要素を最適化する反復プロシージャによって、前記分離装置のインピーダンス集合を表す分離行列を定義するステップと
を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記分離行列の各要素は、前記コイルアレイに関連するノード対の各ノード間のインピーダンスを表す、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記コイルアレイに対するインピーダンス行列データを取得するステップは、前記分離装置がない場合のコイルアレイに対する結合測定データに基づいて、前記コイルアレイに対するインピーダンス行列を求めるステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記目的関数は、前記分離行列と前記分離動作条件におけるコイルアレイを表す目標インピーダンス行列との間の差に基づく最小２乗費用関数を含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記分離行列を定義するステップは、前記プロセッサにより、計算された前記最小２乗費用関数のヤコビアン行列に基づいて非線形最適解を反復形成するステップを含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記最小２乗費用関数を、前記分離動作条件での複数の制約にしたがって求める、請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記最小２乗費用関数を、前記分離装置のインピーダンス集合が無損失であることを規定する制約にしたがって求める、請求項４記載の方法。
【請求項８】
前記最小２乗費用関数を、前記分離行列が対称であることを規定する制約にしたがって求める、請求項４記載の方法。
【請求項９】
前記分離行列を定義するステップは、前記分離行列の各要素の初期値を、前記反復プロシージャの実行前に選択するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
コイルアレイに対する分離装置を備えた並列送信磁気共鳴イメージングシステム（ＭＲＩシステム）の構成方法であって、
分離装置がない場合のコイルアレイに対するインピーダンス行列データを取得するステップと、
前記コイルアレイに対するインピーダンス行列データに基づき、複数のコイルが分離装置を介して分離されているコイルアレイに対して、分離動作条件からの偏差を表す費用関数を求めるステップと、
プロセッサにより、前記費用関数が最小化されて前記分離動作条件が達成されるように前記分離行列の各要素を最適化する反復プロシージャによって、前記分離装置のインピーダンス集合を表す分離行列を定義するステップと、
最適化された前記分離行列の各要素にしたがって前記分離装置が構成されるよう、前記分離装置を前記コイルアレイに接続するステップと
を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記分離装置を前記コイルアレイに接続するステップは、前記分離行列をアドミタンス行列へ変換するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記分離装置は、それぞれ前記アドミタンス行列の対応要素にしたがって構成される複数のリアクタンス要素から成る集合を含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記分離行列の各要素は前記コイルアレイに関連するノード対の各ノード間のインピーダンスを表す、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記コイルアレイに対するインピーダンス行列データを取得するステップは、前記分離装置がない場合のコイルアレイに対する結合測定データに基づいて、前記コイルアレイに対するインピーダンス行列を求めるステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
前記費用関数は、前記分離行列と前記分離動作条件におけるコイルアレイを表す目標インピーダンス行列との間の差に基づく最小２乗費用関数を含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
前記分離行列を定義するステップは、前記プロセッサにより、計算された前記最小２乗費用関数のヤコビアン行列に基づいて非線形最適解を反復形成するステップを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記最小２乗費用関数を、前記分離動作条件での複数の制約にしたがって求める、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記最小２乗費用関数を、前記分離装置のインピーダンス集合が無損失であることを規定する制約にしたがって求める、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記最小２乗費用関数を、前記分離行列が対称であることを規定する制約にしたがって求める、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記分離行列を定義するステップは、前記分離行列の各要素の初期値を、前記反復プロシージャの実行前に選択するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項２１】
並列送信磁気共鳴イメージングシステム（ＭＲＩ）のコイルアレイに対して分離装置の分離行列を求めるために、コンピュータで実行可能な複数の命令を記憶した、１つ又は複数のコンピュータ読み出し可能な記憶媒体を含む、
コンピュータプログラム製品であって、
前記複数の命令は、実行時に、コンピュータシステムの１つ又は複数のプロセッサに、
分離装置がない場合のコイルアレイに対するインピーダンス行列データを取得するステップと、
前記コイルアレイに対するインピーダンス行列データに基づき、複数のコイルが分離装置を介して分離されているコイルアレイに対して、分離動作条件からの偏差を表す目的関数を求めるステップと、
前記目的関数が最小化されて前記分離動作条件が達成されるように前記分離行列の各要素を最適化する反復プロシージャによって、前記分離装置のインピーダンス集合を表す分離行列を定義するステップと
を実行させる
ことを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項２２】
磁気共鳴イメージングシステム（ＭＲＩ）であって、
並列送信無線周波数パルス（ＲＦパルス）を形成する複数の送信器と、
前記並列送信無線周波数パルスを被検体へ印加するために、前記複数の送信器に接続されたコイルアレイと、
前記複数の送信器と前記コイルアレイとに接続され、前記コイルアレイに対する分離動作条件を取得するために分離行列にしたがって構成された分離装置と
を備え、
前記分離行列の各要素は、それぞれ対応する１つの送信器又は対応する１つのコイルに関連するノード対の各ノード間のインピーダンスを表しており、
前記分離行列の各要素は、分離装置がない場合のコイルアレイに対するインピーダンス行列データに基づいて、前記分離動作条件からの偏差を表す費用関数が最小化されるように最適化される
ことを特徴とする磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項２３】
前記分離装置は、複数のリアクタンス要素から成る集合を含み、
各リアクタンス要素は、前記複数の送信器及び前記コイルアレイに関連するノード対のノードどうしを接続しており、かつ、前記分離行列から導出されたアドミタンス行列の対応要素にしたがって構成されている、
請求項２２記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アメリカ国立衛生研究所ＮＩＨによって認可されたリサーチグラントプログラムＲ０１契約書番号ＥＢ００６８４７及びＥＰ００７９４２による政府支援を受けてなされたものである。政府は本発明に所定の権利を有する。
【０００２】
本発明は、広くは磁気共鳴イメージングシステム（以下ＭＲＩシステムとも称する）に関しており、より具体的には並列送信アレイを含むＭＲＩシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
磁気共鳴イメージング（以下ＭＲＩとも称する）とは人体の構造及び機能を観察するために広く利用されている医療イメージング技術である。ＭＲＩシステムは、例えば多くの軟組織の障害を診断するために、軟組織の造影を行う。ＭＲＩシステムは一般に２段階の手法を実現している。第１段階は、主たる偏向磁場Ｂ０と、無線周波数（以下ＲＦとも称する）によって励起される励起磁場Ｂ１＋とによって、被検体内に磁気共鳴信号を形成する励起フェーズである。第２段階は、歳差運動する原子核がファラデー効果によって受信コイル内に電圧を誘導したときに放出される電磁信号をＭＲＩシステムが受信する取得フェーズである。励起フェーズ及び歳差運動フェーズの後、核磁気モーメントは、特徴時間Ｔ１（例えば脳では約１秒）で主磁場によって弛緩されて整列する。これら２つの段階は、造影のための充分なデータが取得されるよう、対で反復される。
【０００４】
最近では、画像の信号雑音比およびコントラストを高めるために、より高い磁場強度を有する走査装置が用いられるようになっている。ただし、ＲＦの励起磁場Ｂ１＋では、主磁場の強度に応じて、例えば７Ｔｅｓｌａで、その大きさに空間変動が生じる。関心領域全体にわたる励起時の望ましくない不均一性は、通常、「輝度集中」「Ｂ１＋不均一性」「フリップ角不均一性」などと称される。
【０００５】
新世代のＭＲＩシステムは、空間的に調整された励起パターンによってＲＦパルスを形成する手段を備えており、この手段によって空間的に反転された不均一性が励起されることで、高強度の磁場に内在するＢ１＋不均一性が緩和される。こうした装置では、複数の無線周波数パルス列が、それぞれ独立した無線周波数送信チャネル、例えばホールボディアンテナの個々のロッドを介して、並列送信される。こうした手法は「並列送信」もしくは「並列励起」と称され、マルチエレメントＲＦコイルアレイの種々の空間特性における変動を利用している。並列励起によって、Ｂ１＋不均一性の緩和のほか、励起ヴォリュームをフレキシブルに成形できることや、比吸収率（以下ＳＡＲとも称する）によって測定される組織内での出力累積を制御して最小化できることなど、複数の重要なアプリケーションが可能となる。
【０００６】
ただし、残念ながら、並列送信システムでは、或るチャネルの出力を別のチャネルへ結合する（すなわち部分的に出力する）ことはできない。こうした結合は、別のチャネルのパルスの入射波との干渉を発生する。或るチャネルから別のチャネルへ結合された出力が出力増幅器を保護するために減衰を行う抵抗負荷へ供給される場合には、結合によってＭＲＩシステムの出力効率も低下してしまう。ゆえに、当該出力は失われ、ＭＲＩ信号の励起には用いられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許公開第２０１０／０３２７８６８号（"SAR Calculation for Multichannel MR Transmission Systems"）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
並列送信磁気共鳴イメージングシステム（以下並列送信ＭＲＩシステムとも称する）のコイルアレイの分離行列は、自動化技術により、分離動作条件からの偏差を表す目的関数に基づいて定義される。目的関数は、分離動作条件に対する分離行列の応答の偏差にペナルティを科す。反復プロシージャが目的関数の最小化に用いられ、分離行列の各要素が最適化される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の特徴は、並列送信磁気共鳴イメージングシステム（ＭＲＩシステム）のコイルアレイに対して分離装置の分離行列を求める方法であって、分離装置がない場合のコイルアレイに対するインピーダンス行列データを取得するステップと、前記分離装置がない場合のコイルアレイに対するインピーダンス行列データに基づき、複数のコイルが分離装置を介して分離されているコイルアレイに対して、分離動作条件からの偏差を表す目的関数を求めるステップと、プロセッサにより、前記目的関数が最小化されて前記分離動作条件が達成されるように前記分離行列の各要素を最適化する反復プロシージャによって、前記分離装置のインピーダンス集合を表す分離行列を定義するステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、コイルアレイに対する分離装置を備えた並列送信磁気共鳴イメージングシステム（ＭＲＩシステム）の構成方法であって、分離装置がない場合のコイルアレイに対するインピーダンス行列データを取得するステップと、前記分離装置がない場合のコイルアレイに対するインピーダンス行列データに基づき、複数のコイルが分離装置を介して分離されているコイルアレイに対して、分離動作条件からの偏差を表す費用関数を求めるステップと、プロセッサにより、前記費用関数が最小化されて前記分離動作条件が達成されるように前記分離行列の各要素を最適化する反復プロシージャによって、前記分離装置のインピーダンス集合を表す分離行列を定義するステップと、最適化された前記分離行列の各要素にしたがって前記分離装置が構成されるよう、前記分離装置を前記コイルアレイに接続するステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第３の特徴は、並列送信磁気共鳴イメージングシステム（ＭＲＩ）のコイルアレイに対して分離装置の分離行列を求めるために、コンピュータで実行可能な複数の命令を記憶した、１つ又は複数のコンピュータ読み出し可能な記憶媒体を含む、コンピュータプログラム製品であって、前記複数の命令は、実行時に、コンピュータシステムの１つ又は複数のプロセッサに、分離装置がない場合のコイルアレイに対するインピーダンス行列データを取得するステップと、前記分離装置がない場合のコイルアレイに対するインピーダンス行列データに基づき、複数のコイルが分離装置を介して分離されているコイルアレイに対して、分離動作条件からの偏差を表す目的関数を求めるステップと、前記目的関数が最小化されて前記分離動作条件が達成されるように前記分離行列の各要素を最適化する反復プロシージャによって、前記分離装置のインピーダンス集合を表す分離行列を定義するステップとを実行させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第４の特徴は、磁気共鳴イメージングシステム（ＭＲＩ）であって、並列送信無線周波数パルス（ＲＦパルス）を形成する複数の送信器と、前記並列送信無線周波数パルスを被検体へ印加するために、前記複数の送信器に接続されたコイルアレイと、前記複数の送信器と前記コイルアレイとに接続され、前記コイルアレイに対する分離動作条件を取得するために分離行列にしたがって構成された分離装置とを備え、前記分離行列の各要素は、それぞれ対応する１つの送信器又は対応する１つのコイルに関連するノード対の各ノード間のインピーダンスを表しており、前記分離行列の各要素は、分離装置がない場合のコイルアレイに対するインピーダンス行列データに基づいて、前記分離動作条件からの偏差を表す費用関数が最小化されるように最適化されることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明にしたがって構成されたＭＲＩシステムを示すブロック図である。
【図２】図１のＭＲＩシステムの並列送信構造を説明するための、ＲＦ装置及びその他の要素を示すブロック図である。
【図３】図２のＭＲＩシステムの並列送信構造を有する分離装置の実施例を示すブロック図である。
【図４】コイルアレイに対する分離行列の定義を含む、本発明の分離装置を備えた並列送信ＭＲＩシステムの構成方法のフローチャートである。
【図５】図４の方法の実行による収束結果のグラフである。
【図６】図３の分離装置を表す分離行列を示す概略図である。
【図７】図４の方法の実行による分離行列のグラフである。
【図８】図４の方法の実行による分離行列係数の特異値のグラフである。
【図９】第１の実施例のＭＲＩシステムでのローカルＳＡＲ、グローバルＳＡＲ、ＲＦシミングパルスの最大出力、及び、２スポークパルス列のシミュレーションのグラフである。
【図１０】第２の実施例のＭＲＩシステムでのローカルＳＡＲ、グローバルＳＡＲ、ＲＦシミングパルスの最大出力、及び、２スポークパルス列のシミュレーションのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の各実施形態は、並列送信磁気共鳴イメージングシステム（以下ｐＴｘＭＲＩシステムとも称する）の自動構成法に関連している。ＭＲＩシステムの分離装置は、ＭＲＩシステムの並列送信無線周波数（並列送信ＲＦ）の各アレイを分離するように構成されている。分離装置は（例えば出力増幅器とコイルとの間のインタフェースとして）コイルアレイに接続され、ｐＴｘＭＲＩシステムの或るチャネルから別のチャネルへの出力の送信を低減もしくは消去する。改善された出力効率が得られれば、ＭＲＩシステムは低い動作出力レベルで動作することができるようになる。幾つかのケースでは、低い動作出力レベルが得られると、低コストの出力増幅器を利用でき、また、動作中の電力要求が低下することから、さらなるコストダウンも達成される。
【００１５】
分離装置は本発明の実施例にしたがって最適化される分離行列にしたがって構成される。最適化により、入力信号の混合を除いて、全て（もしくはほぼ全て）の送信出力が患者へ配向されることが保証される。本発明の実施例の最適化技術は、最適化された分離行列にしたがってコイルに接続された分離装置のインピーダンス値を求めるために用いられる。幾つかのケースでは、分離行列は、これを実現する各要素のインピーダンスに直接に関連するアドミタンス行列を識別することにより実現される。
【００１６】
本発明の装置及び方法により、ＭＲＩシステムの構成時に用いられる分離行列を求めるための最適化プロシージャが実現される。当該最適化プロシージャは、分離装置での１つ又は複数の制約に基づいて分離行列を最適に選択する。ここでの制約の例として相互性、受動性、要素の無損失性などが挙げられる。最適化プロシージャは、１つ又は複数の制約と（分離前の）結合されたアレイを表すインピーダンス行列とによって提起される非線形問題を解決するように構成される。最適化プロシージャの収束から、合成分離行列によって理想的な分離が達成される。この場合、合成分離行列は、回路の実現のために用いられるが、これは、分離行列にしたがって構成される分離装置の分離行列のインピーダンス網もしくはアドミタンス網のいずれかによって記述されるものである。種々の分離回路を分離行列によって実現及び／又は構成可能である。
【００１７】
図示の実施例によって最適化される分離行列は、ＭＲＩシステムが引き続きｐＴｘ装置によって提供される自由度の利点を活用することができる。例えば、コイルアレイの結合を先行パルスの設定調整によって表示する必要はない。ＭＲＩシステムは、ｐＴｘ装置の増大された自由度を利用でき、従来の単独チャネルＲＦ装置に対して種々の磁化特性を形成することができる。
【００１８】
図示の実施例では、分離装置を特定のコイルアレイに対して構成変更もしくはカスタマイズすることができる。このように、図示の実施例では、コイルアレイの種々のタイプもしくは設計に関連して利用可能である。以下では、１６チャネルボディコイルに則して実施例を説明するが、本発明は特定のタイプのコイルアレイもしくは特定の数のチャネルに限定されないことを理解されたい。
【００１９】
図示の実施例の自動化は、多数のアレイエレメントを含む並列送信システムの課題を表している。図示の実施例では、複数のチャネルを有するｐＴｘアレイに対する分離装置を自動的に設計もしくは定義するために用いられる。自動化によって、ラダー状回路網などの多数の要素の手動調整の必要を回避できる。こうした調整は、高度な感度レベルのための特別な課題であって、回路網において多数の要素を用いる際に生じる。
【００２０】
図示の方法及び装置は、ＲＦシミング、スポーク状設計、螺旋軌道励起、空間選択励起、均一ヴォリューム励起、小フリップ角近似のための空間領域設計、大チップ角パルスの線形クラス、及び、最適制御法などを含む、種々のパルス列の利用に適している。
【実施例】
【００２１】
図に則して考察する。図１には、本発明の特徴にしたがって構成された磁気共鳴イメージングシステム（以下ＭＲＩシステムとも称する）１００が示されている。ＭＲＩシステム１００は、ふつう、スキャナ１０２もしくはデータ取得部１０２と、スキャナ１０２の動作を制御する制御部１０４とを備える。動作の励起フェーズでは、データ取得部１０２は、被検体に主磁場Ｂ０をかけることにより磁気共鳴信号を形成し、組織内の個々の核磁気モーメントもしくは核磁気スピンを偏向場の軸（通常はｚ軸）に対して整列させる。主磁場は核磁気モーメントを特徴的なラーモア周波数の軸に関して共鳴によって歳差運動させる。データ取得部１０２は、組織に対し、ラーモア周波数近傍の周波数である無線周波数ＲＦの励起パルスＢ１を印加して、ｘ−ｙ平面の磁場が純整列のモーメントＭｚのｘ−ｙ平面へ向かう向きもしくはｘ−ｙ平面に対する向きを変えたりもしくは偏らせたり（フリップ）もしくは傾かせたり（チップ）して、純横断磁気モーメントＭｘｙ、いわゆる横断スピン磁化を生じるようにする。励起フェーズは、通常、励起パルスの位置が被検体内の特定領域、例えば３Ｄスラブもしくは比較的薄い２Ｄスライスに対して特定されるように調整されている。続く取得フェーズでは、データ取得部１０２は、３Ｄスラブに対しては３次元全てで、また、薄い２Ｄスライスに対しては１平面内で、位置特定された領域を符号化する。イメージングすべき領域は一連の測定サイクルで走査され、このサイクルにおいて使用される位置特定プロセスに応じて磁場勾配Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚが変化する。調整されたＲＦパルスは励起の位置特定に用いられる。
【００２２】
制御部１０４はワークステーション１１０を含み、このワークステーション１１０は１つ又は複数の出力インタフェース１１２（例えばディスプレイインタフェース）と１つ又は複数の入力インタフェース１１４（例えばキーボード）とを含む。ワークステーション１１０はさらに、コンピュータ（もしくはプロセッサ）１１６を含み、市販入手可能なプログラマブルマシンで動作する市販入手可能なオペレーティングシステムであってよい。ワークステーション１１０は、オペレータに対して走査シーケンスの入力を可能にし、また、制御部１０４及びＭＲＩシステム１００に対して走査シーケンスを定義するためのインタフェースを提供する。ワークステーション１１０は、パルス列サーバ１１８，データ取得サーバ１２０，データ処理サーバ１２２，データ記憶サーバ１２４などを含む種々のサーバに結合可能である。ワークステーション１１０及びサーバ１１８，１２０，１２２，１２４は所望の通信技術、通信プロトコルもしくは通信規格を介して相互に通信可能である。また、サーバ１１８，１２０，１２２，１２４は単一のワークステーション（例えばワークステーション１１０）によって提供される相応のサービスに対応可能である。制御部１０４の各要素は図示されていないデータバスもしくはデータネットワークを介して相互に結合可能であり、図示の個別の専用通信線路を介した接続を必ずしも要しない。制御部１０４の１つ又は複数の要素は、サービスユニット、モジュール又は共通の物理的機械もしくはその他の装置によって構成されるユニットとして実現される。要素の追加又は省略や別の要素への変更も可能であり、２つ以上のサーバを結合したり、ワークステーションの機能をサーバに移したり、逆にサーバの機能をワークステーションに移したりすることもできる。
【００２３】
パルス列サーバ１１８は、ワークステーション１１０からダウンロードされた命令に応答して、勾配装置１２６とＲＦ装置（無線周波数装置）１２８とを動作させる。ＲＦパルス及びＲＦ勾配を表すデータを含む走査シーケンスは、パルス列サーバ１１８又は制御部１０４のその他の要素のライブラリもしくはその他のメモリに記憶される。設定された走査を実行するための勾配波形が形成されて勾配装置１２６へ供給されると、この勾配装置１２６は勾配コイルアセンブリ１３０内の勾配コイルを励起し、位置符号化ＭＲ信号に用いられる磁場勾配Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを形成する。勾配コイルアセンブリ１３０は、アニュラ磁石もしくは他の偏向磁石１３４とホールボディＲＦコイルアレイ１３６とを含む磁石アセンブリ１３２の一部をなしている。有利な実施例として、ホールボディＲＦコイルアレイ１３６をいわゆるバードケージアンテナの形態で構成し、患者トンネルに対して平行に延在する複数の個別アンテナロッドが患者トンネルの周囲の環境装置に均等に分散配置されるように構成してもよい。個々のアンテナロッドはバードケージアンテナの一端でリング状に相互に容量性結合される。バードケージアンテナの例は米国特許公開第２０１０／０３２７８６８号（"SAR Calculation for Multichannel MR Transmission Systems"）に示されており、この文献の開示内容は引用によって本願に含まれるものとする。
【００２４】
ＲＦ励起波形はＲＦ装置１２８によってＲＦコイルアレイ１３６に印加され、これにより、選択された磁気共鳴パルス列が実行される。ＲＦコイルアレイ１３６もしくは図示されない別個のローカルコイルによって検出される応答ＭＲ信号は、ＲＦ装置１２８によって受信され、さらに増幅、変調及びフィルタリングされ、パルス列サーバ１１８の制御のもとでディジタル化される。ＲＦ装置１２８は、ＭＲパルス列として利用される広汎な変化形態のＲＦパルスを形成するＲＦ送信器を含む。ＲＦ送信器は選択された走査シーケンスとパルス列サーバ１１８からの指示に応じて、所望の周波数及び所望の相及び所望の振幅波形を有するＲＦパルスを形成する。形成されたＲＦパルスは、ホールボディＲＦコイルアレイ１３６又は１つ又は複数のローカルコイル乃至ローカルコイルアレイに印加される。後述するように、ＲＦ送信器は複数の送信チャネルを含み、これにより、各送信チャネルでのＲＦＢ１＋フィールドの重畳によって形成されるＲＦパルスが得られる。
【００２５】
ＲＦ装置１２８は１つ又は複数のＲＦ受信チャネルを含む。各ＲＦ受信チャネルは接続されているコイルで受信されたＭＲ信号を増幅するＲＦ増幅器を含む。各受信器は、受信されたＭＲ信号の同相成分Ｉと２乗成分Ｑとを収集及びディジタル化する検出器を含む。
【００２６】
パルス列サーバ１１８は生理学的データ取得制御装置１３８から患者データを受け取る。生理学的データ取得制御装置１３８は、患者に接続された種々のセンサからの信号、例えば心電図電極からのＥＣＧ信号もしくは呼吸装置からの呼吸信号などを受け取る。これらの信号は、典型的にはパルス列サーバ１１８によって、走査シーケンスの実行を被検体の呼吸数もしくは心拍数に同期する（"ゲーティング"する）ために用いられる。
【００２７】
パルス列サーバ１１８は、患者乃至被検体及び磁石装置の条件に関連して種々のセンサからの信号を受け取る走査空間インタフェース回路１４０にも接続可能である。走査空間インタフェース回路１４０を介して、患者位置決め装置１４２は走査シーケンス中に被検体を所望の位置へ運動させる命令を受け取る。患者位置決め装置１４２は、寝台ひいては被検体を所望の位置へ動かすよう、図示されていない１つ又は複数のモータに指示する。
【００２８】
ＲＦ装置１２８によって形成されたディジタルＭＲ信号サンプルは、データ取得サーバ１２０によって受信される。データ取得サーバ１２０は、ワークステーション１１０からダウンロードされた命令に応じて、リアルタイムのＭＲデータを受け取り、データのオーバーラン消失が起きないよう一時記憶する。幾つかの走査シーケンスでは、データ取得サーバ１２０は取得されたＭＲデータをデータ処理サーバ１２２へ転送する。走査のさらなる進行を制御するために、取得されたＭＲデータからの情報導出が要求される走査では、データ取得サーバ１２０が、こうした情報を形成してパルス列サーバ１１８へ供給するようにプログラミングされる。例えば、較正もしくは予走査の期間中、ＭＲデータが取得され、パルス列サーバ１１８によって実行されるパルス列の較正に用いられる。較正データは、上述したサーバその他の装置に関連してもしくはこれらとの通信によって、メモリもしくは記憶装置又はその他のユニットに記憶される。また、ナビゲータ信号は走査中に取得され、ＲＦ装置もしくは勾配装置の動作パラメータの調整に用いられるか、又は、ｋ空間をサンプリングする際の観察順序の制御に用いられる。データ取得サーバ１２０はＭＲ信号を処理するために用いられ、磁気共鳴血管造影走査ＭＲＡでの造影剤の到達を識別することができる。これら全ての例において、データ取得サーバ１２０はＭＲデータを取得し、当該ＭＲデータをリアルタイムで処理して、走査制御のための情報を形成する。
【００２９】
データ処理装置１２２はＭＲデータをデータ取得サーバ１２０から受け取り、ワークステーション１１０からダウンロードされる命令にしたがってＭＲデータを処理する。こうした処理は、例えば、生のｋ空間ＭＲデータのフーリエ変換による２次元もしくは３次元の画像の形成、再構成画像へのフィルタの適用、取得されたＭＲデータのバックプロパゲーションによる画像再構成、機能性ＭＲ画像の計算、モーション画像もしくはフロー画像の計算、セグメンテーション、レンダリングその他の可視化プロセスを含む。
【００３０】
データ処理サーバ１２２で再構成された画像はワークステーション１１０へ戻され、記憶及び／又は表示される。リアルタイム画像はデータベースの図示されないキャッシュメモリに記憶され、そこからディスプレイ１１２もしくは外部端末もしくは外部コンソール１４４へ出力される。外部端末もしくはコンソール１４４は関係医師やオペレータの利用のために磁石アセンブリ１３２の近傍に配置される。バッチモード画像もしくは選択されたリアルタイム画像は、データベース、又は、所望の記憶媒体を含む大量記憶装置１４６に記憶される。こうした画像が再構成されて記憶装置へ伝送されると、データ処理サーバ１２２がワークステーション１１０のデータ記憶サーバ１２４に報知を行う。ワークステーション１１０は、オペレータによる画像のアーカイブ化、もしくは、映像フィルムの作成、もしくは、ネットワークを介した他の施設への画像伝送に用いられる。
【００３１】
図２によれば、ＭＲＩシステム１００のＲＦ装置１２８その他の要素が詳細に示されている。ホールボディコイルアレイ１３６は、ふつう、複数のＲＦ送信器２００によってそれぞれ個別に駆動可能な複数のコイルエレメントを含み、これにより所望のＲＦ励起磁場が形成される。各ＲＦ送信器２００は複数のチャネルから成る１つのアレイを形成しており、これらは重畳された場合に集合的に合成ＲＦ信号を定義する。コイルアレイ１３６は複数の受信チャネル２０２とともに用いられる。これに代えてもしくはこれに加えて、図示されていない別のホールボディＲＦコイルアレイもしくは別のローカルＲＦコイルアレイを用いてＭＲ信号を取得してもよい。図１のＭＲＩシステム１００の一部として、種々のコイルアレイ構造を利用可能である。
【００３２】
ＲＦ装置１２６は一連の送信器２００を含み、各送信器は個別に選択されたＲＦ励起磁場を形成する。ＲＦ励起磁場の基本周波数もしくは搬送周波数は、パルス列サーバ１１８からの一連のディジタル制御信号を受け取る周波数合成回路２０４の制御のもとで形成される。制御信号は、出力側２０６に形成されたＲＦ搬送波信号の周波数及び相を表すデータを含む。ＲＦ搬送波信号は各送信器２００内の変調器及びアップコンバータ２０８へ供給され、その振幅はパルス列サーバ１１８から受信された信号に応じて変調される。信号は形成すべきＲＦ励起パルスのエンベロープを定め、記憶された一連のディジタル値を連続的に読み出すことによって形成される。記憶されたディジタル値は変更可能であり、ＲＦパルスの所望のエンベロープが各送信器２００によって形成されるように変更される。
【００３３】
出力側２１０に形成されたＲＦ励起パルスの大きさは、各送信器２００内の励起減衰回路２１２によって減衰される。各励起減衰回路２１２はパルス列サーバ１１８からディジタル命令を受け取る。減衰されたＲＦ励起パルスは各送信器２００内の出力増幅器２１４へ印加される。出力増幅器２１４は電流源装置であり、一連の送受信スイッチ２１６のそれぞれの送信入力側へ接続されている。この実施例では、所望のＮ個（例えば１６個）の送信器２００が、対応するＮ個の送受信スイッチ２１６を介して、ＲＦコイルアレイ１３６内の対応するＮ個のコイルエレメントへ接続されて用いられている。なお、他の送信器構成も可能である。
【００３４】
被検体によって生じた信号はコイルアレイ２００で検出され、一連の受信チャネル２０２の入力側へ供給される。各受信チャネル２０２内のプリアンプ２１８は、当該信号を、図１のパルス列サーバ１１８から受信されたディジタル減衰信号によって定められた量だけ増幅する。受信信号はラーモア周波数もしくはその近傍の周波数を有しており、こうした高周波数信号はダウンコンバータ２２０により２段階プロセスで逓降変換される。このダウンコンバータ２２０は、まずＮＭＲ信号と線路２０６の搬送波信号とを混合し、ついで得られた差信号と線路２２２の基準信号とを混合する。逓降変換されたＮＭＲ信号は、アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）２２４の入力側へ供給され、ここでアナログ信号がサンプリング及びディジタル化されて、ディジタル検出器及び信号プロセッサ２２６へ供給される。ディジタル検出器及び信号プロセッサ２２６は受信信号に応じて１６ビット同相値（Ｉ値）と１６ビット２乗値（Ｑ値）とを形成するが、別のフォーマットを利用してもよい。受信信号のディジタル化されたＩ値及びＱ値から得られたストリームは、図１のデータ取得サーバ１２０へ出力される。アナログディジタル変換器２２４へ供給される基準信号及びサンプリング信号は基準周波数発生器２２８で形成される。
【００３５】
送受信スイッチ２１６は、図１のパルス列サーバ１１８によって制御され、ＲＦ磁場を形成するパルス列の各部品のなかのコイルアレイ１３６のＮ個のコイルエレメントにＮ個の送信器２００を接続するように指示される。各送信器２００は、Ｎ個のコイルエレメントの所望の振幅及び周波数及び相及びエンベロープを有するＲＦ磁場を形成するために、図１のパルス列サーバ１１８によって個別に制御される。Ｎ個のコイルエレメントの結合されたＲＦ磁場が上述したＢ１磁場を形成し、この磁場がプロシージャのイメージングフェーズにおいて被検体の関心領域を通過する。
【００３６】
Ｂ１磁場が形成されない場合、パルス列サーバ１１８は、送受信スイッチ２１６に対して、Ｎ個の受信チャネルを対応するＮ個のコイルエレメントに接続するように指示する。被検体内で励起されたスピンによって形成された信号が検出され、上述したように個別に処理される。
【００３７】
計算回路２３０が各送信チャネルに組み込まれている。図２の実施例では、各送信チャネルは、出力増幅器２１４と送受信スイッチ２１６との間に接続されたそれぞれ１つずつの回路２３０を含む。計算回路２３０は、コイルアレイ１３６から出力増幅器２１４へ出力が反射されて戻ってくるのを防止する、又は、他のチャネルから出力増幅器２１４へ出力が結合されるのを防止するように構成されている。各計算回路２３０は、反射もしくは結合された出力が消去のためのアースされた抵抗負荷２３２へ再び供給されるように構成されている。
【００３８】
ＲＦ装置１２８は、コイルアレイ１３６のコイル間の誘導性結合及び抵抗性結合を除去もしくは低減する分離装置２３４を含む。分離装置２３４はコイルアレイ１３６及び送信器２００に結合されている。図２に示されている実施例では、分離装置２３４は送受信スイッチ２１６とコイルアレイ１３６との間に配置され、幾つかの実施例において、分離装置２３４がＲＦ装置１２８の送信チャネルと受信チャネルとの双方をコイルアレイ１３６へ接続する可能性があることを表している。他の接続構成も利用可能であり、例えば、分離装置２３４が送信チャネルのみをコイルアレイ１３６へ接続してもよい。なお、分離装置２３４によって行われるコイルアレイ１３６の分離にかかわらず、計算回路２３０を用いて送信器２００及び出力増幅器２１４の付加的な保護を行うこともできる。
【００３９】
分離装置２３４は分離行列にしたがってコイルアレイ１３６に対する分離動作条件を取得するように構成されている。分離行列の各要素はノード対のノード間のインピーダンスを表しており、各ノードは送信器２００のいずれか又はコイルアレイ１３６のコイルのいずれかに関連している。後述するように、分離行列の各要素は、分離装置２３４を有さないコイルアレイ１３６に対するインピーダンス行列に基づいて、目的関数（例えば費用関数）を最小化するように最適化される。目的関数は分離動作条件からの偏差を表している。
【００４０】
別の実施例として、分離装置２３４が一連のリアクタンス要素（例えばキャパシタ）を含んでもよい。リアクタンス要素はノード間のネットワークに配置される。例えば、各リアクタンス要素は、送信器２００及びコイルアレイ２３６に関連するノード対の各ノードを接続する。さらに別の実施例として、各リアクタンス要素を分離行列から導出されたアドミタンス行列の対応する要素にしたがって構成してもよい。
【００４１】
図３には、分離装置２３４の実施例の詳細図が示されている。分離装置２３４はＮ個（例えば１６個）のチャネルをコイルアレイ１３６の同じ数のコイルに結合している。各チャネルは対応するそれぞれ１つずつの送信器２００を有する。各送信器２００は電圧源（もしくはジェネレータ）及びインピーダンスＺｇ（例えば５０Ω）として表される。各チャネル間の結合がなければ、コイルアレイ１３６の各コイルはそれぞれ対応するインピーダンスＺｇに結合されるのみである。分離装置２３４は後述するように結合を除去するように構成される。
【００４２】
分離装置２３４は、入力側の複数のノードに対するＮ個のポート、及び、出力側の複数のノードに対するＮ個のポート、すなわち、全体で２Ｎ個のポートを有する。分離装置２３４は２Ｎ個のポートを有する網として構成されている。この実施例では、ノード１からノードｎが入力側に存在し、ノードｎ＋１からノード２ｎが出力側に存在する。回路網はそれぞれ或るノードを別のノードへ結合するインピーダンス（もしくはアドミタンス）を含む。１つのノードは例えば自己インピーダンス（もしくは自己アドミタンス）を介して自身へ接続されることもある。よって、回路網は２Ｎ×２Ｎの分離行列にしたがって構成される。
【００４３】
分離行列は分離条件にしたがって構成される。分離条件はコイルアレイ１３６が完全に分離される条件を表す。当該分離条件は、送信器２００のインピーダンスに対応する目標インピーダンス行列Ｚｏｕｔとして表現される。故に、目標インピーダンス行列Ｚｏｕｔは電圧源側の分離網の合成出力インピーダンスに対応する。よって、目標インピーダンス行列Ｚｏｕｔは対角線（例えばｄｉａｇ（５０Ω））に沿った複数の値Ｚｇを含む対角行列となる。
【００４４】
分離行列Ｚｃの未知のインピーダンスが｛Ｚ１１，Ｚ１２，Ｚ２１，Ｚ２２｝として表される場合、分離条件（分離行列の対角線）は
Ｚｏｕｔ＝Ｚ１１−Ｚ１２（Ｚ２２＋Ｚ）−１Ｚ２１
と表され、ここで、Ｚは、分離前のコイルアレイ１３６（すなわち、除去もしくは低減されるべき誘導性結合を有するコイルアレイ１３６）のインピーダンスを表す行列である。コイルアレイ１３６の或るコイルと別のコイルとの結合はＮ×Ｎ行列で表される。コイルアレイ１３６の結合により、行列Ｚは、対角線以外の任意の個数の複素要素をともなう分離されたチャネルを表す対角行列から大きく偏差する。
【００４５】
分離条件によれば、分離行列Ｚｃはコイルアレイ１３６のインピーダンスＺに基づいて求められる。よって、得られる分離装置２３４を所定のコイルアレイに対してカスタマイズすることができる。
【００４６】
未知のインピーダンスＺｃは４つのブロックもしくは４つの部品構造を含む。ブロックＺ１１は入力ノード間のインピーダンス（もしくはアドミタンス）を表している。ブロックＺ１２，Ｚ２１は入力ノードと出力ノードとの間のインピーダンス（もしくはアドミタンス）を表している。有利な実施例として、後述するように、分離行列を対称条件にしたがって構成してもよい。ブロックＺ２２は出力ノード間のインピーダンス（もしくはアドミタンス）を表している。行列Ｚｃの対角線は入力インピーダンスと出力インピーダンスとの間のインピーダンス（もしくはアドミタンス）に対応する。
【００４７】
その場合、分離行列Ｚｃは、分離条件に加え、１つ又は複数の条件もしくは制約にしたがって定義もしくは決定される。例えば、１つの条件として、分離装置２３４がリアクタンス要素（すなわち受動性及び非抵抗性の回路要素）のみを含むことを規定する無損失条件が挙げられる。受動性相互網の条件の例としては、分離行列が対称となること、例えば、Ｚ１２＝Ｚ２１Ｔ，Ｚ１１＝Ｚ１１Ｔ，Ｚ２２＝Ｚ２２Ｔとなることが挙げられる。別の条件の追加乃至置換や条件の削除も定めることができる。例えば、別の実施例として、分離装置２３４が１つ以上の能動性要素を含むこともできる。他の条件は、要素の性質（例えば集中性又は分散性）及び／又は要素数もしくは回路網の複雑性もしくは実用時の不完全性に対する分離条件のローバスト性に関する。
【００４８】
分離条件及び他の条件にしたがって分離行列Ｚｃを求めるため、最適化プロシージャは目的関数を最小化するように構成される。目的関数は、目標インピーダンス行列（例えば５０Ωの対角行列）からの偏差に基づく最小２乗費用関数を含む。費用関数は
2014204977.tif 000003
と表され、ここで、行列Ｚｕは目標インピーダンス行列（例えば５０Ωの対角行列）を表す。つまり、最小２乗費用関数は
2014204977.tif 000004
と表され、ここでｘは
2014204977.tif 000005
と表される。
【００４９】
最適化プロシージャは非線形最適解を形成し、分離条件に適合する分離行列を数値として定義もしくは決定する。有利な実施例として、費用関数のヤコビアン式が最適化プロシージャを支援するために計算される。ヤコビアン式は
2014204977.tif 000006
と表され、費用関数ｆの項で表すと、
2014204977.tif 000007
となる。非線形最適解により、費用関数を最小化する分離行列Ｚｃを求めることができる。種々の最適解を利用可能である。
【００５０】
合成分離行列は分離装置２３４のインピーダンス（もしくはアドミタンス）網を構成するために用いられる。分離装置２３４は所定のコイルアレイに対してカスタマイズされる。分離装置２３４は図３に示されているように送信器２００とコイルアレイ１３６とに接続され、これにより、送信器２００の箇所に示されているインピーダンス網が生じ、コイルアレイ１３６による結合が除去される。
【００５１】
図４には、並列送信ＭＲＩシステムのコイルアレイに対する分離装置による、並列送信ＭＲＩシステムの構成方法が示されている。この方法は上述した分離行列などの分離装置の分離行列を決定もしくは定義する。
【００５２】
当該方法はコンピュータで実現される。例えば、本発明の方法はワークステーション１１０（図１）によって実現される。よって、１つ又は複数のステップは、図１のプロセッサ１１６で実行可能である。他のワークステーションもしくはコンピュータもしくは計算装置も使用される。計算装置のプロセッサによって実行されるコンピュータ実行可能命令は、１つ又は複数のコンピュータ読み出し可能な記憶媒体に記憶される。例えば、こうした命令はワークステーション１１０もしくはデータ記憶サーバ１２４（図１）のメモリ及び／又は記憶装置、又は、その他のメモリ及び／又は記憶装置に記憶される。
【００５３】
各ステップの順序は変更可能である。例えば、１つ又は複数の制約もしくは条件（例えば要素の無損失性）が出力側で取得もしくは定義もしくは規定される。ステップの追加、省略もしくは置換も可能である。例えば、１つ又は複数の解の制約が予め定義される。
【００５４】
本発明の方法はステップ４００で開始され、分離装置なしの場合の所定のコイルアレイに対するインピーダンス行列データ（例えば上述したインピーダンス行列Ｚ）が受信もしくはアクセスその他の手段で取得される。有利な実施例では、ステップ４０２で、アレイに対する結合測定データからインピーダンス行列データが求められる。別の実施例として、データ記憶部へアクセスすることでインピーダンス行列データを取り出してもよい。
【００５５】
ステップ４０４で、１つ又は複数の解の制約もしくは条件が定義もしくは他の手段で取得される。例えば、制約は、分離装置が無損失要素及び／又は受動性要素のみを含むことを規定する。上述したような分離行列の対称性を得るための他の制約も可能である。解の制約の数及び性質は上述したように変更可能である。別の有利な実施例では、分離条件以外の制約は規定されない。
【００５６】
ステップ４０６で、コイルアレイに対するインピーダンス行列データに基づく目的関数が求められる。目的関数は、分離装置を介してコイルが分離されているコイルアレイに対する分離動作条件からの偏差を表す。目的関数は分離行列と分離動作条件でのコイルアレイを表す目標分離行列との差に基づく最小２乗費用関数を含む。この実施例では、目的関数は解の制約にしたがって求められる。
【００５７】
ステップ４０８では、プロセッサによる自動方式で、分離行列が決定もしくは定義される。分離行列は分離装置のインピーダンス集合を表す。分離行列の各要素は、コイルアレイに関連するノード対の各ノード間のインピーダンスを表す。上述したように、分離行列は、反復プロシージャの実現によって定義される。当該反復プロシージャは、目的関数を最小化し、分離動作条件を達成するために、分離行列の要素を最適化する。反復プロシージャは最適化プロシージャの実現を含む。
【００５８】
反復プロシージャの最初では、ステップ４１０で、分離行列の初期値が特定もしくは選択される。初期値はランダムに割り当てられる。
【００５９】
図４の実施例では、分離行列がプロセッサにより反復的に実行され、ステップ４１２で非線形最適解を含む。任意の非線形最適解を使用可能である。目的関数のヤコビアン式は反復のたびに計算される。例えば、反復プロシージャは、上述した最小２乗費用関数で計算されたヤコビアン行列に基づいている。
【００６０】
合成分離行列は所定のコイルアレイに対してＭＲＩシステムを構成するために用いられる。ステップ４１４で、分離装置の回路群は分離行列にしたがってインストールもしくは接続される。分離装置の回路群における分離行列の実現方式は可変である。例えば、有利な実施例として、分離行列によって特定されるインピーダンス網が、ステップ４１６で、（例えば行列反転を介して）アドミタンス行列へ変換される。この場合、アドミタンス行列は、ステップ４１８で、リアクタンス要素の接続された回路網によって実現される。アドミタンス行列の各アドミタンスは分離装置のアドミタンス網におけるそれぞれのアドミタンスに対応する。
【００６１】
図５−図１０には、２列に分配された１６個のチャネルを有するｐＴｘ３Ｔボディコイルに関連した実施例のシミュレーション結果が示されている。ＡＮＳＹＳ人体モデルの組織タイプ（例えば３３タイプ）がロードされたときのボディコイルの各コイルの磁場応答及び周波数応答が（例えばＨＦＳＳ電磁場シミュレーションによって）シミュレートされ、ボディコイルのインピーダンス行列が取得される。シミュレーション中、コイルはチューニング（１２３．２ＭＨｚ）及び適合化（−３０ｄＢ）されているが、分離はされていない。
【００６２】
図５には、所定数のランダム初期推定が与えられ、最適化プロシージャを約１５０回から約２００回反復した場合の収束結果に基づき、残留分の正規化値をプロットしたグラフが示されている。最適化プロシージャが収束すると、初期推定に依存する解を区別できる。解行列の非特異性は、付加的な条件もしくは制約の規定、例えば、キャパシタンス値の制限もしくはインダクタンス値の制限、及び、外部要因に対する解行列のローバスト性の規定に利用できる。
【００６３】
図５に示されている最適化は、約１００回から約２００回の反復での収束であり、約５０秒で完了する。当該最適化は対称性の制約によって構成され、これにより対称な分離装置が定義される。図５に示されている他の最適化（約３００回以上の反復での収束）は、非対称な分離装置を定義するために構成されており、約１５０秒で完了する。
【００６４】
図６には、分離行列の混合係数Ｓが示されている。例えば、ブロックＳ２１は送信器とコイルアレイとの間の混合係数を含む。チャネル数１６個の実施例では、混合係数は３２×３２行列として表現される。よって、送信器が電圧ベクトルｘ（１６個の電圧）を形成すれば、個々のコイルは積Ｓ２１×ｘで励起されることになる。
【００６５】
図７には、最適化プロシージャから得られる複数の分離行列のうち２つの分離行列の構造及びインピーダンスの大きさが示されている。各分離行列は、Ｚ１１ブロック（左上方）と、Ｚ１２ブロック（右上方）と、Ｚ２１ブロック（左下方、この実施例では別にＺ１２ブロックも存在する）と、Ｚ２２ブロック（右下方）とを含む。分離行列の各ブロックは図６の混合係数に対応する。分離行列の右下方のブロックＺ２２は当初のコイルアセンブリによって定義された特定構造であり、ここでは各コイルが隣のコイルに結合されている。当該分離行列は、数値シミュレーションされたアレイにおいてほぼ完全な分離を達成しており、Ｓ１２は約−２ｄＢから約−２００ｄＢ低減されている。
【００６６】
最適化プロシージャの実現によって非特異性の結果（例えば２つ以上の最適分離行列）が生じるという事実は、さらなるカスタマイズに対して付加的な制約を規定できるため、有利である。非特異性の結果はローバストな最適化のための機会を提供する。
【００６７】
図８には、Ｓ２１の特異値がゼロでない類似の大きさを有することを表すグラフが示されている。これらの値は分離装置の出力が劣化していないことを表している。磁場は各出力に関連しており、ゆえに、パルス設計にとって利用可能な充分な差を有する。このように、本発明の分離装置によって自由度の度数の低下を回避できる。
【００６８】
図９，図１０には、結合されたアレイ（すなわち非分離のアレイ）が本発明の分離装置によっていったん分離されたアレイに比べてきわめて大きなエネルギを消費することが示されている。図示されているＬ曲線は、（ｉ）結合されたアレイ、（ｉｉ）本発明の分離行列を用いて分離されたアレイ、（ｉｉｉ）シミュレーションにより理想的に分離されたアレイ、のそれぞれで印加されるＲＦシミングパルス及び２スポークパルスに対応する。最小２乗パルスは、ローカルＳＡＲ及びローカル出力を明示的に制限する際に計算される。このグラフは、結合されたアレイが結合されていないアレイと同様のローカルＳＡＲ対忠実度のトレードオフを達成できること、ただし、エネルギ消費量が非常に大きくなることを示している。
【００６９】
図９，図１０に示されている分離装置を介して全エネルギが制限されることにより、アクセス可能なローカルＳＡＲのＬ曲線の領域は大幅に制限される。
【００７０】
理想的に分離されたアレイと本発明の分離行列を用いて分離されたアレイとの間ではパフォーマンスに大きな差はない。このため、分離行列から、劣化なしにパルス設計に利用可能な混合出力が形成される。つまり、混合行列の各特異値が全て同じ大きさとなる。
【００７１】
本発明の実施例は、複数のチャネル（例えば８個を超える数のチャネル）を有するｐＴｘアレイに対する分離行列を自動設計するためのフレームワークを提供する。本発明の実施例では、分離装置の回路網で１つ又は複数の条件もしく制約（例えば相互性、受動性、無損失性）を有効化することにより、分離行列が最適に選択される。本発明では、収束する最適化プロシージャを利用して、ほぼ完全な分離を達成できる分離行列を定義している。こうした分離行列は、例えば集中した要素を用いた回路の構成もしくは設計に利用される。回路は、上述したように、アドミタンス行列に対する反転によって実現される。
【００７２】
上述した種々の実施例は単独でも任意に組み合わせても利用可能である。上述した説明は本発明の可能な構成のうち幾つかを示したに過ぎない。このように、発明の詳細な説明は例示のためのものであり、本発明を限定しない。
【符号の説明】
【００７３】
１００  ＭＲＩシステム、  １０２  データ取得部、  １３０  勾配コイルアセンブリ、  １３２  磁石アセンブリ、  １３４  アニュラ磁石、  １３６  ホールボディＲＦコイルアレイ、  １０４  制御部、  １１０  ワークステーション、  １１２  出力インタフェース、  １１４  入力インタフェース、  １１６  コンピュータ、  １１８  パルス列サーバ、  １２０  データ取得サーバ、  １２２  データ処理サーバ、  １２４  データ記憶サーバ、  １２６  勾配装置、  １２８  ＲＦ装置、  １３８  生理学的データ取得制御装置、  １４０  走査空間インタフェース回路、  １４２  患者位置決め装置、  １４４  外部コンソール、  １４６  大量記憶装置
【図３】
2014204977.tif 000008
【図４】
2014204977.tif 000009
【図６】
2014204977.tif 000010
【図１】
2014204977.tif 000011
【図２】
2014204977.tif 000012
【図５】
2014204977.tif 000013
【図７】
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【図８】
2014204977.tif 000015
【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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