(57)【要約】      （修正有）【課題】超電導磁石の場合にヘリウム使用量が少ない小型の磁石により全体として低い製造コストを有するＭＲ装置を提供する。【解決手段】ＭＲイメージングシーケンスによりＭＲ装置の測定視野内の検査対象の検査範囲内のＭＲ信号を検出するために、分極磁場Ｂ０により検査対象内に磁化が生成される。ＭＲ装置は、測定視野にわたる第１の磁場不均一性を有する分極磁場Ｂ０を生成する磁石を有する。高周波パルス３１，３２が検査範囲に照射される。第１の傾斜磁場３３〜３６がＭＲ信号の空間エンコーディングのために印加される。パルス状の補償傾斜磁場３７，３８が印加される。この補償傾斜磁場は、ＭＲイメージングシーケンスの期間全体よりも短い補償期間４３，４４にわたり印加され、補償期間４３，４４の間、第１の磁場不均一性がこの第１の磁場不均一性より少ない測定視野にわたる第２の磁場不均一性に低減される。【選択図】図３
2014151207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシーケンスによりＭＲ装置の測定視野（２１）内の検査対象（１２）の検査範囲内のＭＲ信号を検出する方法であって、ＭＲ装置が、測定視野（２１）にわたる第１の磁場不均一性を持つ分極磁場Ｂ０を発生する磁石（１１）を有し、
（ａ）分極磁場Ｂ０により検査対象（１２）内に磁化を生成するステップ、
（ｂ）ＭＲ信号の生成に使用する磁化を偏向するために検査範囲内に少なくとも１つの高周波パルス（２２，３１，３２）を照射するステップ、
（ｃ）ＭＲ信号の空間エンコーディングのために少なくとも１つの第１の傾斜磁場（２３，２４，３３〜３６）を印加するステップ、
（ｄ）ＭＲイメージングシーケンスの期間にわたり変化する時間的に可変の電流によって生成される少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場（２５，３７，３８）を、ＭＲイメージングシーケンスの期間全体より短い補償期間（２７，４３，４４）にわたり印加することにより、その補償期間（２７，４３，４４）の間、第１の磁場不均一性をこの第１の磁場不均一性より少ない測定視野にわたる第２の磁場不均一性に低減するステップ、
（ｅ）ＭＲ信号を検出するステップ
を含む検査対象の検査範囲内のＭＲ信号の検出方法。
【請求項２】
測定視野（２１）にわたる第１の磁場不均一性が、１ｍＴよりも大きく、とりわけ１０ｍＴよりも大きく、更にとりわけ２０ｍＴよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
第２の磁場不均一性が、第１の磁場不均一性よりも１００分の１、好ましくは５００分の１、更に好ましくは１０００分の１少ないことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの第１の傾斜磁場（２３，２４，３３〜３６）および少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場（２５，３７，３８）が、それぞれ線形傾斜磁場と高次傾斜磁場との重み付け線形結合によって決定されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
測定視野にわたる第２の磁場不均一性が、少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場の印加中に２０μＴ以下、好ましくは１０μＴ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの高周波パルス（２２，３１，３２）が第１の期間にわたり照射され、ほぼ第１の期間に対応する補償期間（２７，４３，４４）の間、少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場が印加されることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
ＭＲイメージングシーケンスの期間にわたりほぼ常に第１の傾斜磁場またはパルス状の補償傾斜磁場が印加されていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
第１の磁場不均一性の空間依存性を示すＢ０磁場マップが算出され、第１の磁場不均一性を第２の磁場不均一性に低減するために、少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場により生成される空間依存性の補償磁場が算出されることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
【請求項９】
ＭＲ信号がスピンエコーであり、９０°高周波パルス（３１）が第１の期間にわたり検査範囲内に照射され、１８０°高周波パルス（３２）が第２の期間にわたり照射され、パルス状の補償傾斜磁場が第１の期間および第２の期間に対応する補償期間（４３，４４）にわたり印加されることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
ＭＲ信号がグラジエントエコーであり、αパルス（２２）が第１の期間にわたり検査範囲内に照射され、α≦９０°であり、パルス状の補償傾斜磁場が第１の期間に対応する補償期間（２７）にわたり印加されることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの第１の傾斜磁場（２３，２４，３３〜３６）と少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場（２５，３７，３８）とが複数の傾斜磁場コイル（１３）によって生成され、第１の傾斜磁場とパルス状の補償傾斜磁場とを同時に印加する際に、異なる傾斜磁場コイルにおいて必要とされる電流強さを算出するために、個々の傾斜磁場コイルのための重み付け線形結合の重み係数が個別に算出されて算術加算されることを特徴とする請求項４乃至１０の１つに記載の方法。
【請求項１２】
検査範囲内の磁化の所望の偏向を発生させるべく、磁化偏向のために複数の高周波送信チャンネルが同時に使用されることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の方法。
【請求項１３】
第１の傾斜磁場が、線形傾斜磁場と高次傾斜磁場との重み付け線形結合であるスライス選択傾斜磁場または読み出し傾斜磁場であることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の方法。
【請求項１４】
第１の磁場不均一性が、式
Ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｚ2−（ｘ2＋ｙ2）／２
で記述される空間的形状を有する非線形傾斜磁場波形によって表されることを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の方法。
【請求項１５】
複数の受信コイルがＭＲ信号を同時に検出し、それらの受信コイルがそれぞれ受信コイル感度を有し、受信コイル感度と、補償傾斜磁場と、ＭＲ信号の空間エンコーディングのための第１の傾斜磁場とがＯ空間法または零空間法に基づいて算出されることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の方法。
【請求項１６】
磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシーケンスにより検査対象の検査範囲内のＭＲ信号を生成するＭＲ装置（１）であって、
測定視野にわたり分極磁場Ｂ０の第１の磁場不均一性を有する分極磁場Ｂ０を生成して検査対象内に磁化を生成する磁石（１１）と、
ＭＲ信号の生成に使用される磁化を偏向するために検査範囲に少なくとも１つの高周波パルスを照射するように構成されている高周波ユニット（１５）と、
ＭＲ信号の空間エンコーディングのための少なくとも１つの第１の傾斜磁場（２３，２４，３３〜３６）を印加すると共に、ＭＲイメージングシーケンスの期間にわたり変化する時間的に可変の電流によって生成される少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場（２５，３７，３８）を、ＭＲイメージングシーケンスの期間全体より短い補償期間（２７，４３，４４）にわたり印加することにより、その補償期間の間、第１の磁場不均一性をこの第１の磁場不均一性より少ない測定視野にわたる第２の磁場不均一性に低減するように構成されている傾斜磁場ユニット（１６）と
を有するＭＲ装置。
【請求項１７】
傾斜磁場ユニット（１６）が、少なくとも１つの第１の傾斜磁場と、少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場とを、線形傾斜磁場と高次傾斜磁場との重み付け線形結合によって算出するよう構成されていることを特徴とする請求項１６記載のＭＲ装置。
【請求項１８】
高周波ユニットが、少なくとも１つの高周波パルスを第１の期間にわたり照射するように構成されており、傾斜磁場ユニットが、ほぼ第１の期間に対応する補償期間の間、少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場を印加するように構成されている請求項１６または１７記載のＭＲ装置。
【請求項１９】
傾斜磁場ユニット（１６）が、ＭＲイメージングシーケンスの期間にわたりほぼ常に第１の傾斜磁場（２３，２４，３３〜３６）またはパルス状の補償傾斜磁場（２５，３７，３８）を印加するように構成されていることを特徴とする請求項１６乃至１８の１つに記載のＭＲ装置。
【請求項２０】
傾斜磁場ユニット（１６）が、第１の磁場不均一性の空間依存性を示すＢ０磁場マップを算出し、かつ第１の磁場不均一性を第２の磁場不均一性に低減するために少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場により生成される空間依存性の補償磁場を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１６乃至１９の１つに記載のＭＲ装置。
【請求項２１】
磁石（１１）が、ｚ方向の第１の磁石端部における２つの第１のコイル要素と、ｚ方向の第２の磁石端部における２つの第２のコイル要素とからなり分極磁場Ｂ０をｚ方向に生成する４つのコイル要素を有する超電導磁石であることを特徴とする請求項１６乃至２０の１つに記載のＭＲ装置。
【請求項２２】
傾斜磁場ユニットが、分極磁場Ｂ０の方向に２つの互いに分離されたコイル部分を持つ１つの傾斜磁場コイル（５０）を有することを特徴とする請求項１６乃至２１の１つに記載のＭＲ装置。
【請求項２３】
傾斜磁場ユニットが、分極磁場Ｂ０の方向において分極磁場を生成するコイル要素の両側に突出する大きさを有する１つの傾斜磁場コイル（５０）を有することを特徴とする請求項２１または２２記載のＭＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシーケンスにより磁気共鳴（ＭＲ）装置の測定視野内の検査対象の検査範囲内のＭＲ信号を検出する方法、ならびにこのためのＭＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分極磁場Ｂ０を生成するために超電導磁石を使用する公知のＭＲ装置は、一般に、ほぼ５０ｃｍ直径の容積を有する球状または円筒状の測定視野を持つ。この測定視野内では、ＭＲ画像作成のために分極磁場Ｂ０の高い均一性が必要である。その分極磁場Ｂ０を提供するための磁石構造部は非常に高価である。例えば、多くの超電導要素が必要であり、更に分極磁場をＭＲ装置内部に限定する遮蔽要素が必要である。超電導磁石はヘリウムで冷却されるので、存在する多くの超電導コイルを冷却するために高価な装置が必要である。各超電導要素は多数の巻線を持ち、それらの巻線の他の巻線に対する位置および間隔は、さまざまの基準に従って、例えば超電導線材の量を減らす狙いを持った基準に従って計算される。ＭＲ装置においてコストを高める他の要因は、超電導コイルの冷却用のヘリウムの消費にある。
【０００３】
それにも拘らず、ＭＲ測定のために、静磁場均一性を更に改善することが時折必要である。このために、残留するＢ０不均一性を更に低減するべく、室温で一定の電流が供給される所謂シムコイルが使用される。被検者がＭＲ装置内へ送り込まれたときに、所謂静的シムによってシムコイルの電流が決定され、その電流は撮像の間一定のままである。均一性の更なる改善のために、各ＭＲイメージングシーケンスの前にも、シム電流を調整することができる。しかし、シムコイルにおいて使用される電流は、イメージングシーケンスの期間にわたり一定である。これらのシムコイルは、通常、１０ｐｐｍ以下の範囲にある磁場不均一性を補償することができる。この補正は、主として、被検者がＭＲ装置内に送り込まれたときに磁化率効果によって生じるＢ０不均一性を補正するために行われる。
【０００４】
ＭＲ装置自体の高いコストのほかに、測定視野にわたり均一な分極磁場を供給するためには被検者挿入用の開口をできるだけ小さくしなければならないという問題がある。ＭＲ磁石内の窮屈なスペース状態によって、多くの被検者にとって検査が不快であり、窮屈なスペース状態が原因で閉所恐怖症の患者によって検査が拒否されることもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、超電導磁石の場合にヘリウム使用量が少ない小型の磁石により全体として低い製造コストを有するＭＲ装置を提供することが望まれている。それと同時に磁石内の被検者のために存在する空間を拡張することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、本発明によれば、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシーケンスによりＭＲ装置の測定視野内の検査対象の検査範囲内のＭＲ信号を検出する方法であって、ＭＲ装置が、測定視野にわたる第１の磁場不均一性を持つ分極磁場を発生する磁石を有し、
（ａ）分極磁場により検査対象内に磁化を生成するステップ、
（ｂ）ＭＲ信号の生成に使用する磁化を偏向するために検査範囲内に少なくとも１つの高周波パルスを照射するステップ、
（ｃ）ＭＲ信号の空間エンコーディングのために少なくとも１つの第１の傾斜磁場を印加するステップ、
（ｄ）ＭＲイメージングシーケンスの期間にわたり変化する時間的に可変の電流によって生成される少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場を、ＭＲイメージングシーケンスの期間全体より短い補償期間にわたり印加することにより、その補償期間の間、第１の磁場不均一性をこの第１の磁場不均一性より少ない測定視野にわたる第２の磁場不均一性に低減するステップ、
（ｅ）ＭＲ信号を検出するステップ
を含む検査対象の検査範囲内のＭＲ信号の検出方法によって解決される（請求項１）。
【０００７】
検査対象の検査範囲内のＭＲ信号の検出方法に関する本発明の有利な実施態様は次の通りである。
・測定視野にわたる第１の磁場不均一性が、１ｍＴよりも大きく、とりわけ１０ｍＴよりも大きく、更にとりわけ２０ｍＴよりも大きい（請求項２）。
・第２の磁場不均一性が、第１の磁場不均一性よりも１００分の１、好ましくは５００分の１、更に好ましくは１０００分の１少ない（請求項３）。
・少なくとも１つの第１の傾斜磁場および少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場が、それぞれ線形傾斜磁場と高次傾斜磁場との重み付け線形結合によって決定される（請求項４）。
・測定視野にわたる第２の磁場不均一性が、少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場の印加中に２０μＴ以下、好ましくは１０μＴ以下である（請求項５）。
・少なくとも１つの高周波パルスが第１の期間にわたり照射され、ほぼ第１の期間に対応する補償期間の間、少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場が印加される（請求項６）。
・ＭＲイメージングシーケンスの期間にわたりほぼ常に第１の傾斜磁場またはパルス状の補償傾斜磁場が印加されている（請求項７）。
・第１の磁場不均一性の空間依存性を示すＢ０磁場マップが算出され、第１の磁場不均一性を第２の磁場不均一性に低減するために、少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場により生成される空間依存性の補償磁場が算出される（請求項８）。
・ＭＲ信号がスピンエコーであり、９０°高周波パルスが第１の期間にわたり検査範囲内に照射され、１８０°高周波パルスが第２の期間にわたり照射され、パルス状の補償傾斜磁場が第１の期間および第２の期間に対応する補償期間にわたり印加される(請求項９)。
・ＭＲ信号がグラジエントエコーであり、αパルスが第１の期間にわたり検査範囲内に照射され、α≦９０°であり、パルス状の補償傾斜磁場が第１の期間に対応する補償期間にわたり印加される（請求項１０）。
・少なくとも１つの第１の傾斜磁場と少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場とが複数の傾斜磁場コイルによって生成され、第１の傾斜磁場とパルス状の補償傾斜磁場とを同時に印加する際に、異なる傾斜磁場コイルにおいて必要とされる電流強さを算出するために、個々の傾斜磁場コイルのための重み付け線形結合の重み係数が個別に算出されて算術加算される（請求項１１）。
・検査範囲内の磁化の所望の偏向を発生させるべく、磁化偏向のために複数の高周波送信チャンネルが同時に使用される（請求項１２）。
・第１の傾斜磁場が、線形傾斜磁場と高次傾斜磁場との重み付け線形結合であるスライス選択傾斜磁場または読み出し傾斜磁場である（請求項１３）。
・第１の磁場不均一性が、式
Ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｚ2−（ｘ2＋ｙ2）／２
で記述される空間的形状を有する非線形傾斜磁場波形によって表される（請求項１４）。
・複数の受信コイルがＭＲ信号が同時に検出され、それらの受信コイルがそれぞれ受信コイル感度を有し、受信コイル感度と、補償傾斜磁場と、ＭＲ信号の空間エンコーディングのための第１の傾斜磁場とがＯ空間法または零空間法に基づいて算出される（請求項１５）。
【０００８】
前記課題は、本発明によれば、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシーケンスにより検査対象の検査範囲内のＭＲ信号を生成するＭＲ装置であって、
測定視野にわたり分極磁場の第１の磁場不均一性を有する分極磁場を生成して検査対象内に磁化を生成する磁石と、
ＭＲ信号の生成に使用される磁化を偏向するために検査範囲に少なくとも１つの高周波パルスを照射するように構成されている高周波ユニットと、
ＭＲ信号の空間エンコーディングのための少なくとも１つの第１の傾斜磁場を印加すると共に、ＭＲイメージングシーケンスの期間にわたり変化する時間的に可変の電流によって生成される少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場を、ＭＲイメージングシーケンスの期間全体より短い補償期間にわたり印加することにより、その補償期間の間、第１の磁場不均一性をこの第１の磁場不均一性より少ない測定視野にわたる第２の磁場不均一性に低減するように構成されている傾斜磁場ユニットとを有するＭＲ装置によっても解決される（請求項１６）。
【０００９】
ＭＲ装置に関する本発明の有利な実施態様は次の通りである。
・傾斜磁場ユニットが、少なくとも１つの第１の傾斜磁場と、少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場とを、線形傾斜磁場と高次傾斜磁場との重み付け線形結合によって算出するよう構成されている（請求項１７）。
・高周波ユニットが、少なくとも１つの高周波パルスを第１の期間にわたり照射するように構成されており、傾斜磁場ユニットが、ほぼ第１の期間に対応する補償期間の間、少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場を印加するように構成されている（請求項１８）。
・傾斜磁場ユニットが、ＭＲイメージングシーケンスの期間にわたりほぼ常に第１の傾斜磁場またはパルス状の補償傾斜磁場を印加するように構成されている（請求項１９）。
・傾斜磁場ユニットが、第１の磁場不均一性の空間依存性を示す分極磁場マップを算出し、かつ第１の磁場不均一性を第２の磁場不均一性に低減するために少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場により生成される空間依存性の補償磁場を算出するように構成されている（請求項２０）。
・磁石が、ｚ方向の第１の磁石端部における２つの第１のコイル要素と、ｚ方向の第２の磁石端部における２つの第２のコイル要素とからなり分極磁場をｚ方向に生成する４つのコイル要素を有する超電導磁石である（請求項２１）。
・傾斜磁場ユニットが、分極磁場の方向に２つの互いに分離されたコイル部分を持つ１つの傾斜磁場コイルを有する（請求項２２）。
・傾斜磁場ユニットが、分極磁場の方向において分極磁場を生成するコイル要素の両側に突出する大きさを有する１つの傾斜磁場コイルを有する（請求項２３）。
【００１０】
本発明の第１の観点によれば、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシーケンスによりＭＲ装置の測定視野内の検査対象の検査範囲内のＭＲ信号を検出する方法が提供される。ＭＲ装置は、測定視野にわたる第１の磁場不均一性を持った分極磁場Ｂ０を生成する磁石を有する。この方法の１つのステップにおいて、分極磁場Ｂ０により検査対象内に磁化が生成される。更に、その磁化を偏向するために検査範囲内に少なくとも１つの高周波パルスが照射され、この偏向された磁化がＭＲ信号の生成に使用される。更に、ＭＲ信号の空間エンコーディングのために少なくとも１つの第１の傾斜磁場が印加される。付加的に、ＭＲイメージングシーケンスの期間にわたり変化する時間的に可変の電流によって生成される少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場が印加される。更に、その補償傾斜磁場はイメージングシーケンスの期間全体より短い補償期間にわたり印加され、それによりその補償期間の間、第１の磁場不均一性がこの第１の磁場不均一性より少ない測定視野にわたる第２の磁場不均一性に低減される。引き続いてＭＲ信号が検出される。
【００１１】
パルス状の補償傾斜磁場を使用することによって、既存のＭＲ装置よりも低い磁場均一性、即ち既存のＭＲ装置よりも高い磁場不均一性を有するＭＲ装置を使用することができる。ＭＲイメージングシーケンスの期間中、測定視野にわたる高い均一性が必要である場合には、所望の時間にわたって、内在する高い磁場不均一性を十分に低減するパルス状の補償傾斜磁場を印加するとよい。それによって、簡単に構成された磁石を使用することができる。超電導磁石の場合には、使用するコイル要素が少なくてすみ、それによって必要な冷却液が少なくてすむ。更に、静磁場均一性に対する要求が少ないので、開放的な構造形態を使用することができる。
【００１２】
更に、本発明は、ＭＲイメージングシーケンスによりＭＲ信号を生成するＭＲ装置に関する。このＭＲ装置は、第１の磁場不均一性を有する分極磁場Ｂ０を生成する磁石を有する。更に、磁化を偏向するために検査範囲内に少なくとも１つの高周波パルスを照射するように構成されている高周波ユニットが設けられている。偏向された磁化により、ＭＲ信号が生成される。そのＭＲ信号を空間エンコーディングするための少なくとも１つの第１の傾斜磁場と、少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場とを印加するように構成されている傾斜磁場ユニットが設けられている。このパルス状の補償傾斜磁場は、イメージングシーケンスの期間にわたり変化する時間的に可変の一定でない電流によって生成されて、イメージングシーケンスの期間全体より短い補償時間にわたり印加される。傾斜磁場ユニットは、既により詳しく述べたように、第１の傾斜磁場およびパルス状の補償傾斜磁場を印加するよう構成することができる。
【００１３】
例えば、測定視野にわたる、即ちＭＲ画像を生成し得るＭＲ磁石の内部の領域にわたる第１の磁場不均一性が、１ｍＴ（ミリテスラ）よりも大きくよく、とりわけ１０ｍＴよりも大きくよく、更にとりわけ２０ｍＴよりも大きくてよい。
【００１４】
更に、第２の磁場不均一性が第１の磁場不均一性よりも係数１００だけ少ないとよい。これは、第２の磁場不均一性が第１の磁場不均一性の１００分の１であることを意味する。しかし、その係数は５００または１０００の値も取り得る。つまり、第２の磁場不均一性は第１の磁場不均一性の１／５００または１／１０００である。これは、パルス状の補償傾斜磁場によって、磁場不均一性が１００から１０００までの間の係数だけつまり１／１００から１／１０００まで低減することを意味する。
【００１５】
少なくとも１つの第１の傾斜磁場および少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場は、それぞれ線形傾斜磁場と高次傾斜磁場との重み付け線形結合によって決定することができる。パルス状の補償傾斜磁場も、空間エンコーディングもしくは信号読み出しのための第１の傾斜磁場も、級数展開として捉えることができ、その際に正確な傾斜磁場波形（傾斜磁場形状）を記述するために、線形項のみならず高次項も使用される。使用される傾斜磁場は、即ち空間エンコーディングのための傾斜磁場もパルス状の補償傾斜磁場も、例えばＧｘＧｙＧｚ方向の線形傾斜磁場と、例えばＧｚ2，Ｇｚｘ，Ｇｚｙ，ＧＸ2−Ｙ2，Ｇｘｚ，Ｇｚ2ｘ，Ｇｚ2ｙ，Ｇｘ3，Ｇｙ3，…のような高次傾斜磁場との線形結合であってよい。
【００１６】
少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場が印加されるときに、測定視野にわたり支配的である第２の磁場不均一性が、少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場の印加中に、２０μＴ（マイクロテスラ）以下であることが好ましい。更に、その第２の磁場不均一性が１０μＴ以下、または５μＴ以下であるとよい。
【００１７】
少なくとも１つの高周波パルスが第１の期間にわたり照射され、ほぼ第１の期間に対応する補償期間の間パルス状の補償傾斜磁場を印加することができる。この実施形態では、高周波パルスが照射される期間にほぼ同時にパルス状の補償傾斜磁場が印加される。例えばある特定のスライスを励起するためには、所望の励起すべきスライス内のスピンが、高周波パルスのバンド幅内にある周波数を持つことが必要である。これは、高周波パルスの照射の間、分極磁場の所望の均一性を得るために、パルス状の補償傾斜磁場が印加されることによって達成される。それにより、検査対象内において予め規定されたスライス形状を励起させることができる。このスライス形状は平らであってよいし、あるいは、例えば特定の解剖学的構造を励起させるために曲がっていてもよい。
【００１８】
更に、ＭＲイメージングシーケンスの期間にわたりほぼ常に第１の傾斜磁場および／またはパルス状の補償傾斜磁場を印加することができる。静磁場均一性が従来の磁石の場合よりも非常に低いので、イメージングシーケンスの期間中には、横磁化の強すぎる信号減衰を防止するために、空間エンコーディングのための傾斜磁場または補償傾斜磁場が印加されていることが必要である。
【００１９】
例えば、イメージングシーケンスにおいて複数の高周波パルスが照射される場合には、これらの補償傾斜磁場が複数の高周波パルスの照射と同時に印加されるとよい。しかし、印加される補償傾斜磁場は、イメージングシーケンスの期間全体にわたって持続的に一定ではない。しかし、パルス状の補償傾斜磁場の印加は、ＭＲイメージングシーケンスにおいて高周波パルスが照射される期間に限定されない。高周波パルスと信号読み出しとの間に、ある程度の可変の遅れ時間を必要とするイメージングシーケンスの場合には、信号読み出し前にある程度の遅れ時間を得るために、時間的に可変の補償傾斜磁場を印加してもよい。
【００２０】
更に、測定視野にわたる第１の磁場不均一性の空間依存性を示すＢ０磁場マップが算出され、その算出の際に、第１の磁場不均一性を第２の磁場不均一性に低減するために、少なくとも１つのパルス状の補償傾斜磁場により生成される空間依存性の補償磁場が算出されるとよい。
【００２１】
上述の方法は、異なる空間方向に対して第１の傾斜磁場および補償傾斜磁場を生成するために複数の傾斜磁場コイルを使用する。第１の傾斜磁場とパルス状の補償傾斜磁場とが同時に印加される場合には、異なる傾斜磁場コイルにおいて必要とされる電流強さ全体を算出するために、個々の傾斜磁場コイルのための重み付け線形結合の重み係数が個別に算出されて算術加算されるとよい。即ち、重み付け線形結合から算出される傾斜磁場を個々の空間方向において決定するための重み係数が、それぞれ第１の傾斜磁場およびパルス状の補償傾斜磁場について算出されて算術加算されるとよい。上述の技術は複数の高周波送信チャネルとも組み合わせることができる。線形項と高次項とを持つ傾斜磁場波形（傾斜磁場形状）を組み合わせると共に複数の高周波送信チャンネルを使用するならば、検査対象内に磁化の任意の励起プロフィール（励起形状）を達成することができる。
【００２２】
更に、第１の磁場不均一性が、次式で記述される空間的形状を有する非線形傾斜磁場波形によって表されるとよい。
Ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｚ2−（ｘ2＋ｙ2）／２
【００２３】
補償傾斜磁場が上式に基づく波形を持つことができる。信号読み出し時における非線形傾斜磁場の使用は、所謂Ｏ空間エンコーディング法（O-Space encoding method）しても公知であり、国際公開第２０１０／０６８２９９１号に詳しく記載されている。本発明の場合には、この傾斜磁場波形が補償傾斜磁場において適用される。
【００２４】
更に、複数の受信コイルがＭＲ信号を同時に検出し、それらの受信コイルがそれぞれ受信コイル感度を有し、受信コイル感度、補償傾斜磁場およびＭＲ信号の空間エンコーディングをするための第１の傾斜磁場が、Ｏ空間法（O-space method）または零空間法(null space method)に基づいて使用され、もしくは算出されるよい。零空間法は、国際公開第２０１１／０８７８４７号に、２次および３次の傾斜磁場を用いて詳しく記載されている。
【００２５】
ＭＲ信号をスピンエコーとすることができ、第１の期間にわたり９０°高周波パルスが検査範囲内に照射され、第２の期間にわたり１８０°高周波パルスが照射される。その際に、パルス状の補償傾斜磁場が、第１の期間および第２の期間に対応する補償期間にわたり印加されるとよい。その補償期間は、信号励起と読み出しとの間で特定の遅れ時間を達成するために補償傾斜磁場がもう一度印加されることがなければ、これらの第１の期間および第２の期間に限定することができる。
【００２６】
ＭＲ信号をグラジエントエコーとすることもでき、第１の期間にわたりαパルスが検査範囲内に照射される。パルス状の補償傾斜磁場が第１の期間に対応する補償期間にわたり印加される。
【００２７】
磁石が、ｚ方向の第１の磁石端部における２つの第１のコイル要素と、ｚ方向の第２の磁石端部における２つの第２のコイル要素とからなり分極磁場をｚ方向に生成する全部で４つのみのコイル要素を有する超電導磁石であるとよい。全部で４つのコイル要素のうちには、主に分極磁場Ｂ０を生成する２つのコイル要素が存在し、かつ外側に対して磁場の能動的シミングを行う２つの他のコイル要素が設けられているとよい。
【００２８】
更に、傾斜磁場ユニットが、分極磁場Ｂ０の方向において２つの互いに分離されたコイル部分を有する１つの傾斜磁場コイルを使用するよい。傾斜磁場コイルのこれらの２つの部分によって、被検者の視界が更に広げられる。それによって、場合によっては起こり得る磁石内での閉所恐怖症を大いに軽減することができる。更に、磁石が分極磁場の方向において短い構造形態を有することもできる。それによって生じる分極磁場の高い不均一性は、分極磁場の方向において分極磁場を生成するコイル要素の両側に突出する大きさを有する１つの傾斜磁場コイルによって補償される。磁場Ｂ０の比較的大きな磁場不均一性が可能になることによって、被検者用の開口を拡張することができる。それによって、閉所恐怖症を持った被検者も良好に検査することができる。
【００２９】
以下において、添付図面を参照しながら本発明を更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１はパルス状の補償傾斜磁場により動作するＭＲ装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】図２は補償傾斜磁場を用いたグラジエントエコーシーケンスを概略的に示すシーケンス図ある。
【図３】図３は補償傾斜磁場を用いたスピンエコーシーケンスを概略的に示すシーケンス図である。
【図４】図４はＭＲ装置の本発明による実施形態の概略横断面図である。
【図５】図５はＭＲ装置の本発明による他の実施形態の概略横断面図である。
【図６】図６はＭＲ装置の本発明による他の実施形態の概略横断面図である。
【図７】図７はＭＲ装置の本発明による他の実施形態の概略横断面図である。
【図８】図８はＭＲ装置の本発明による他の実施形態の概略横断面図である。
【図９】図９は磁石がＣアーム型であるＭＲ装置の本発明による他の実施形態の概観図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１には、従来の通常より大きい磁場不均一性を有する分極磁場が使用できる磁気共鳴（ＭＲ）装置１が示されている。この装置では、より高い磁場均一性が必要である時点で、付加的なパルス状の補償傾斜磁場を印加することによって、磁場不均一性の低減が行われる。ＭＲ装置１は１つの磁石１１を有し、この磁石１１は、例えば１つの磁石の前端部および後端部にそれぞれある２つのコイル要素から構成されている。それによって、その磁石は、例えば上方および側方に向けて開放された構造とすることができる。両コイル要素のために必要な冷却部を磁石の下方部分１１ｃに設けるために、両コイル要素の下方部材は閉鎖されている。前方のコイル要素および後方のコイル要素は２つの分離された部分１１ａおよび１１ｂに収納されている。被検者テーブル１０に配置されている被検者１２が磁石内にあり、従って分極磁場Ｂ０によって被検者内に分極磁場Ｂ０の方向に合成磁化が生成される。概略的に傾斜磁場コイル１３が示されており、傾斜磁場コイル１３により最初にＭＲ信号の空間エンコーディングのための第１の傾斜磁場が印加される。傾斜磁場コイル１３は、磁石１１によって生成される分極磁場Ｂ０をＭＲ画像が発生できるように十分に均一にするパルス状の補償傾斜磁場を印加するためにも使用される。ＭＲ信号は、通常のように、図１に同様に概略的に示されている受信コイル１４によって検出することができる。更に、ＭＲ装置は、高周波パルスを生成するための高周波ユニット１５を有し、この高周波ユニット１５により被検者１２内の磁化が偏向される。傾斜磁場ユニット１６は、ＭＲ信号の空間エンコーディングに必要な傾斜磁場を算出し、更に内在的な磁場不均一性を第１の磁場不均一性からこの第１の磁場不均一性より少ない第２の磁場不均一性に低減するために印加されるパルス状の補償傾斜磁場を算出する。傾斜磁場自体の生成は傾斜磁場コイル１３によって行われる。画像シーケンス制御部１７は、高周波パルスの照射および傾斜磁場の印加の時間的順序を調整するために、傾斜磁場ユニット１６および高周波ユニット１５の制御により、ＭＲイメージングシーケンスの進行を制御する。入力ユニット１８を介して、図示されていない操作者は、ＭＲ装置の操作、画像シーケンスの選択、画像化パラメータの設定、測定面の選択等を行うことができる。ＭＲ画像は表示ユニット１９に表示可能である。記憶ユニット２０は生成されたＭＲ画像を記憶し、またイメージングシーケンスや、被検者のＭＲ画像を作成するために必要な他の情報を記憶することができる。
【００３２】
基本的にどのようにして、一連の高周波パルスおよびＭＲ信号の空間エンコーディングのための傾斜磁場によって、ＭＲ画像を生成することができるかは当業者に知られているので、ここでは詳しい説明は省略する。しかし、傾斜磁場コイル１３は、それがパルス化された動作モードで動作可能であり、測定視野にわたってミリテスラの範囲内にある磁場不均一性を補償することができるように設計されている。
【００３３】
磁石１１によって生成された分極磁場は、例えば、例えば図４の測定視野２１の如きＭＲ装置の測定視野にわたる２０ｍＴ以上、５０ｍＴ以上の磁場不均一性を有する第１の不均一性を有する。
【００３４】
図４にはＭＲ装置の横断面が例示されている。この図示の例において、ＭＲ装置は、磁場が超電導磁石によって生成されるＭＲ装置である。しかし、後で図９に関連して説明するように、本発明は超電導磁石に限定されない。図４に示されている実施形態では、超電導磁石が２つのコイル要素または巻線、即ち分極磁場Ｂ０を主に生成する主巻線４０と、その磁場を外側に対して遮蔽する能動的な遮蔽巻線４１とを有する。両巻線は、それぞれ２つの部分１１ａおよび１１ｂと下側の共通部分１１ｃとに収納されている。共通部分１１ｃは、コイル要素４０および遮蔽コイル要素４１を冷却するための共通な真空領域４２を有する。傾斜磁場コイル１３は能動的に遮蔽される傾斜磁場コイルであり、この傾斜磁場コイルは、空間エンコーディングのための第１の傾斜磁場のほかに、パルス状の補償傾斜磁場を発生することができる。この補償傾斜磁場により分極磁場が十分に均一化され、不均一性が補償される。上述のように、もし付加的な補償傾斜磁場の印加がなければ、測定視野２１にわたる磁場不均一性がミリテスラ範囲にある。これらの付加的な補償傾斜磁場の印加によって、そのミリテスラ範囲の磁場不均一性がミクロテスラ範囲の第２の磁場不均一性に低減され、従って磁場不均一性は１０００の範囲にある係数だけ低減される（即ち１０００分の１に低減される）。勿論、その係数は、値１００または５００や、値２０００にもなり得る（すなわち、磁場不均一性は１／１００または１／５００、もしくは１／２０００に低減される）。
【００３５】
図４において、公知の超電導磁石に比べて、少ない個数のコイル要素しか使用しないで済むことが分かる。何故ならば、静磁場均一性への要求が少ないからである。
【００３６】
図２を参照しながら、内在的な第１の磁場不均一性を補償するために、図１または図４乃至９に示されているＭＲ装置がどのように動作するかを説明する。図２にはグラジエントエコーシーケンスが示されている。知られているように、グラジエントエコーシーケンスの場合には、αパルス２２がスライス選択傾斜磁場２３の印加中に照射される。信号読み出しのために、読み出し傾斜磁場２４が印加される。
【００３７】
印加される公知の傾斜磁場に加えて、同様にパルス化された補償傾斜磁場２５が印加され、この補償傾斜磁場はＧHまたはハイパーグラジエントと呼ばれている。グラジエントエコーシーケンスの図示の実施例では、αパルス２２が照射される期間に対応する補償期間２７の間に、この補償傾斜磁場２５が印加される。この補償傾斜磁場２５の印加によって、例えば規定されたスライス形状のスピンを選択することができる。何故ならば、補償傾斜磁場２５の印加によって、照射されたαパルスのバンド幅によって規定されたスライス形状内のスピンが励起されるように、Ｂ０磁場が均一化され、従ってラーモア周波数が均一化されるからである。傾斜磁場（ＧH）２５は、線形傾斜磁場成分のほかに高次傾斜磁場成分を有する関数の線形結合として記述することができる。同様に、その関数を一般に級数展開としてまたはｎ次多項式として記述することができ、その際に各次数および方向について、個々の次数の重み付けのための係数が使用される。例えば、次数ｘ，ｙ，ｚ，ｚ2，ｚｘ，ｚｙ，ｘ2−ｙ2，ｘｙ，ｚ2ｘ，ｚ2ｙ，ｘ3，ｙ3に関する１２個の係数を使用することができる。
【表１】
2014151207.tif 000003
【００３８】
傾斜磁場コイルは、主として、それぞれこれらの係数の１つに、つまりこれらの次数の１つに影響を与えるように、即ちこれらの係数に対応する磁場乱れを補償するように構成することができる。
【００３９】
この線形結合により磁場分布を算出することができ、この磁場分布は、補償傾斜磁場の印加によって磁場不均一性が低減され、理想的な場合には消滅するように算出される。ＭＲ装置は、例えば初めに、内在的な第1の磁場不均一性の空間依存性を示すＢ０磁場マップを算出するか、またはそのＢ０磁場マップがＭＲ装置に明確に記憶されるとよい。これは、被検者が磁石内にあって、従って検査対象に起因する歪みが考慮されている場合にも算出することができる。傾斜磁場ユニット１６は、傾斜磁場コイルにより生成される空間依存性の補償傾斜磁場を算出することができる。
【００４０】
図２に示されている全ての傾斜磁場は、線形傾斜磁場と高次傾斜磁場との線形結合によって決定することができる。スライス選択傾斜磁場２３も、線形傾斜磁場を発生するだけでなく、高次傾斜磁場波形も発生する傾斜磁場である。それによって被検者内においても任意のスライス形状を励起させることができる。これは読み出し傾斜磁場２４にも当てはまる。非線形読み出し傾斜磁場の使用によって、本発明によるＭＲ装置を所謂Ｏ空間技術と組み合わせることができる。このＯ空間技術では、空間的な信号エンコーディングが並列撮像技術により行われ、この並列撮影技術では傾斜磁場コイルが例えば付加的なＺ2巻線を有する。本発明において、このＺ2傾斜磁場は、内在的な第１の磁場不均一性のＧｚ2部分であってよい。更に、ＭＲ装置を零空間技術と組み合わせることができる。使用される複数の受信コイルの感度および傾斜磁場は、国際公開第２０１１／０８７８４７号に記載されているように算出され、空間的な信号エンコーディングは２次および３次の非線形読み出し傾斜磁場により上記の表に記載されているように算出される。
【００４１】
図３には、スピンエコーの場合の補償傾斜磁場を用いた傾斜磁場印加が示されている。知られているように９０°励起パルス３１および１８０°リフォーカスパルス３２が被検者内に照射される。スライス選択傾斜磁場３３および３４が時間的に図示のとおり印加される。同様に読み出し傾斜磁場３５，３６が印加される。付加的に、図３に示すように、補償傾斜磁場３７および３８が、補償期間４３もしくは４４の間、高周波パルス３１および３２の照射とほぼ同時に印加される。これらの傾斜磁場３７および３８は、高周波パルスの照射時にスピンの予め規定されたジオメトリの励起を可能にするために必要である均一磁場分布を生成する。スピンエコー３９は、通常の如く、読み出し傾斜磁場３６の期間中に読み出される。
【００４２】
図２および図３に示された例では、補償傾斜磁場が高周波パルスの照射期間中にのみ印加される。しかし、例えば高周波パルスの照射と信号読み出しとの間に遅れ時間が望まれる場合には、高周波パルスを照射することなしに、補償傾斜磁場を印加することも可能である。
【００４３】
図２および図３に示されているように、常に、スライス選択傾斜磁場またはパルス状の補償傾斜磁場が印加されていることが好ましい。これは、生じる横磁化が磁場不均一性に基づいてほんの少ししか減少しないという利点を有する。
【００４４】
イメージングシーケンスの期間として、ＭＲ画像を生成するに必要な時間、即ち所望の分解能を有するＭＲ画像を生成するために十分に生データ空間を走査し終えるまでの時間が定められる。
【００４５】
図２および図３における個々の傾斜磁場は、例えば次の式によって算出することができる。
【数１】
2014151207.tif 000004
【００４６】
ここで傾斜磁場の幾つかが図２および図３に示すように同時に印加される場合には、各個別の傾斜磁場コイルについての式（１）の重み係数が算術加算され、各関数について最終の重み値を生じ、その最終の重み値が、所望の傾斜磁場を生成するために傾斜磁場コイルの該当巻線において必要である電流強度を算出するために使用される。
【００４７】
勿論、本発明は、グラジエントエコーシーケンスおよびスピンエコーシーケンスのようなイメージングシーケンスに限定されず、むしろ全ての他の公知のイメージングシーケンスを使用することができる。この場合に補償傾斜磁場は、ここでもほかの傾斜磁場と同様に高周波パルスの照射期間に短期間印加されてよいし、あるいは磁化反転時に反転と信号読み出しとの間に遅れ時間が望まれるような場合には単独で印加されてもよい。
【００４８】
図５は本発明による他の実施形態を示す。図５に示す実施形態は図４に示した実施形態に類似し、同じ構成要素には同じ参照符号が付されている。図示から分かるように、図５の実施形態では、２つの部分から構成されている傾斜磁場コイル５０が使用されている。これは被検者のための撮像視野の更に別の開口を可能にする。２つに分割されたコイルによって、放射線治療装置のような他の治療装置または外科用器具を被検者に配置することもできる。
【００４９】
図６は、またしても、例えば小型の傾斜磁場コイル６１が使用される実施形態を示し、この小型の傾斜磁場コイル６１は例えば頭部測定に使用することができる。全身傾斜磁場コイルは必要でなく、検査範囲用に作られた多数の小型のコイルを使用することができる。このコイル６１は、更に高周波パルスを照射するために組み込まれた高周波コイル装置を有する。
【００５０】
図７は、本発明による他の実施形態を示し、この実施形態では、分極磁場Ｂ０の方向において磁石構造形態が他の実施形態に比べて短く構成されている。磁場は、例えば遮蔽コイル要素７２の使用により４つのコイル要素７１によって生成される。この磁石構造形態は、図５の２分割の傾斜磁場コイル５０と組み合わせることができる。短い構造形態によって測定視野２１内の磁場不均一性が特に外側周縁において大きいので、測定視野内の磁場均一性を高めるために、傾斜磁場コイルが磁石の長手軸線を越えて突出しているとよい。
【００５１】
図８に示す実施形態では、図７の磁石構造形態と図６の傾斜磁場コイル６１とが組み合わされている。例えば頭部における撮像のみが重要である場合には、傾斜磁場コイル６１は、送信コイルおよび受信コイルとしても利用される組込みコイルであるとよい。図８において認識できるように、この種のＭＲ装置の場合には磁石内に大きな提供空間が存在する。何故ならば、コイルユニット６１のみが設けられ、しかしそれ以外には窮屈感を起こさせる幾何学的な制限が全くないからである。
【００５２】
図９には、超電導磁石ではなくて所謂Ｃアーム磁石であるＭＲ装置の磁石が概略的に示されている。このＣアーム磁石では、分極磁場Ｂ０が両磁極片９１および９２によって生成される。図示の実施形態では、Ｂ０磁場が上記の表のＺ2不均一性によって記述できる空間的分布を有する強い不均一性を持つ。本発明によれば、この不均一性を全身傾斜磁場コイル９３によって補償することができ、この全身傾斜磁場コイル９３は補償傾斜磁場としてこのＺ2傾斜磁場波形を補償する。
【００５３】
要約すると、本発明は、ミリテスラ範囲、例えば±２５ミリテスラ以上の範囲にある大きさのＢ０磁場不均一性を補正することを可能にする。しかし、可変電流が流れるこれらのコイルはイメージングシーケンスの期間にわたって一定でない。この磁場均一化は、補償傾斜磁場を発生する超電導でないコイル中の電流によって行われる。これらの電流は、空間エンコーディングに使用される電流と同様に、測定シーケンスの際に変動する。スピンディフェージングを最小限にするために、傾斜磁場が印加されない期間、即ち第１の傾斜磁場かまたは補償傾斜磁場かのどちらかが印加されない期間が回避されるように、イメージングシーケンスを確定するとよい。
【００５４】
更に、均一なフリップ角分布、または定められた励起プロフィール（励起形状）、または例えば選択スライス形状を得るために、複数の照射チャネルを使用するとよい。
【００５５】
付加的に、所謂チャープ変調された高周波パルスを使用するとよい。第１の磁場不均一性の補償が、測定視野にわたり、例えば５〜１０ｐｐｍの如き範囲に達しない場合には、狭幅の高周波パルスの代わりに広幅の高周波パルスを使用するとよい。この高周波パルスはチャープ変調された高周波パルスであるとよい。
【符号の説明】
【００５６】
１              ＭＲ装置
１０            被検者テーブル
１１            磁石
１１ａ，１１ｂ  磁石の分離された部分
１１ｃ          磁石の下側部分
１２            被検者
１３            傾斜磁場コイル
１４            受信コイル
１５            高周波ユニット
１６            傾斜磁場ユニット
１７            画像シーケンス制御部
１８            入力ユニット
１９            表示ユニット
２０            記憶ユニット
２１            測定視野
２２            αパルス
２３            スライス選択傾斜磁場
２４            読み出し傾斜磁場
２５            補償傾斜磁場
２７            補償期間
３１            ９０°励起パルス
３２            １８０°リフォーカスパルス
３３，３４      スライス選択傾斜磁場
３５，３６      読み出し傾斜磁場
３７，３８      補償傾斜磁場
３９            スピンエコー
４０            主巻線
４１            遮蔽巻線
４２            真空領域
４３，４４      補償期間
５０            傾斜磁場コイル
６１            傾斜磁場コイル
７１            遮蔽コイル要素
７２            コイル要素
９１，９２      磁極片
９３            全身傾斜磁場コイル
【図１】
2014151207.tif 000005
【図２】
2014151207.tif 000006
【図３】
2014151207.tif 000007
【図４】
2014151207.tif 000008
【図５】
2014151207.tif 000009
【図６】
2014151207.tif 000010
【図７】
2014151207.tif 000011
【図８】
2014151207.tif 000012
【図９】
2014151207.tif 000013