(57)【要約】  従来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。磁気共鳴スキャナーにおいて、主磁石20、22は、静的磁場を少なくとも検査領域に発生させる。傾斜磁場システム30、54は、傾斜磁場を少なくとも検査領域の静的磁場に選択的に重ね合わせる。磁気共鳴励起システム36、36'は、ラジオ波B1場を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30、301、302、303、及び少なくとも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38、40、40'を含む。コントローラー66、70は、時間変動空間B1場分布を前記検査領域の対象16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。
2009534117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
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、磁気共鳴励起システムと、
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、コントローラーと、
を備える、磁気共鳴スキャナー。
【請求項２】
前記磁気共鳴励起システムが、
I及びQ入力ポートを有する直交コイルと、
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、
を含む、請求項1に記載の磁気共鳴スキャナー。
【請求項３】
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2に記載の磁気共鳴スキャナー。
【請求項４】
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2に記載の磁気共鳴スキャナー。
【請求項５】
前記磁気共鳴励起システムが、
2つ以上の入力ポートを含むボディーコイルと、
各入力ポートと結合されるラジオ波増幅器と、
を含む、請求項1に記載の磁気共鳴スキャナー。
【請求項６】
前記磁気共鳴励起システムが、
入力ポートをそれぞれが有する複数の局部コイルと、
各局部コイルの入力ポートと結合されるラジオ波増幅器と、
を含む、請求項1に記載の磁気共鳴スキャナー。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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7に記載の磁気共鳴スキャナー。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
少なくとも1つの時間変動ラジオ波信号を含むラジオ波信号を出力するように、
前記コントローラーが、前記少なくとも2つのラジオ波増幅器を制御し、
前記出力ラジオ波信号が、前記少なくとも1つのラジオ波コイルの前記入力ポートと結合されており、
前記ラジオ波コイルに前記時間変動空間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。
【請求項１１】
前記少なくとも1つの時間変動ラジオ波信号が、
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10に記載の磁気共鳴スキャナー。
【請求項１２】
前記コントローラーが、前記少なくとも1つのラジオ波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セットを特定するルックアップテーブルを含み、
ラジオ波信号の各セットが、前記少なくとも2つのラジオ波増幅器によって適用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、前記の対応するコイル装荷に対して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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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こと、及び
時間変動空間B1場分布の時間積分が、前記時間変動空間B1場分布よりも空間的に均一な空間先端角分布を前記対象に定義し、前記少なくとも1つのラジオ波コイルを使用して、前記対象において時間変動空間B1場分布を発生させること、
を備える、磁気共鳴励起方法。
【請求項１５】
前記発生が、
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14に記載の磁気共鳴励起方法。
【請求項１６】
前記発生が、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15に記載の磁気共鳴励起方法。
【請求項１７】
前記発生が、
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14に記載の磁気共鳴励起方法。
【請求項１８】
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14に記載の磁気共鳴励起方法。
【請求項１９】
磁気共鳴スキャナーであって、
請求項14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。
【請求項２０】
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手段、及び
時間変動空間B1場分布の時間積分が、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、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、前記少なくとも1つのラジオ波コイルを含む手段、
を備える、磁気共鳴励起装置。
【請求項２１】
前記少なくとも1つのラジオ波コイルが、直交コイルであって、
かつ前記発生手段が更に、
前記直交コイルの2つの直交ポートと結合される2つのラジオ波増幅器を含み、
前記2つの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20に記載の磁気共鳴励起装置。
【請求項２２】
前記発生手段が、
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み、
少なくとも1つの前記ラジオ波増幅器の動作が、
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20に記載の磁気共鳴励起装置。
【請求項２３】
前記少なくとも1つのラジオ波コイルが、
複数の局部コイルを含む、
請求項20に記載の磁気共鳴励起装置。
【請求項２４】
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20に記載の磁気共鳴励起装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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90o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。
【０００５】
B1不均一性は、さまざまな方法で対処されている。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
別の利点は、改善された再構成画像品質にある。
【００１６】
別の利点は、改善された磁気共鳴スペクトルにある。
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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AI及び位相φI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AQ及び位相φQ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AI、AQ（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φI,φQ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。
【００２３】
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（AI＝AQ）で、Ｉ及びQチャンネルラジオ波駆動信号間の位相差90o（φQ-φI＝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AI、AQ及びそれらの間の位相差φQ-φIには、制約がない。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
図1及び2を参照すると、磁気共鳴励起システム36は、
2009534117.tif 000003
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、
2009534117.tif 000004
は、空間位置を示し、すなわち、
2009534117.tif 000005
は、空間B1場分布を示す。時間不変動
2009534117.tif 000006
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
2009534117.tif 000007
を生成する。
【数１】
2009534117.tif 000008
ただし、γは、磁気回転比であり、そして
2009534117.tif 000009
は、磁気共鳴励起に貢献する
2009534117.tif 000010
ベクトルのコンポーネントである。時間不変動
2009534117.tif 000011
場について、コンポーネント
2009534117.tif 000012
は、時間非依存であり、そして式（1）は、以下に簡略化される。
【数２】
2009534117.tif 000013
ただし、τは、一定
2009534117.tif 000014
場の適用期間である。
【００２８】
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
2009534117.tif 000015
場を発生させる能力を含む。時間変動空間
2009534117.tif 000016
場分布を
2009534117.tif 000017
として示すと（ただし、tは、時間を示す）、式（1）は、以下となる。
【数３】
2009534117.tif 000018
【００２９】
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
2009534117.tif 000019
場分布は、振幅又は位相のみで変動でき、すなわち、空間
2009534117.tif 000020
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
2009534117.tif 000021
場分布は、変動形状を有することができる。
【００３０】
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
2009534117.tif 000022
場分布を示す。図3は、次の4つの条件：AI＝1，AQ＝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）、AI＝0，AQ＝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）、AI＝1，AQ＝1，φI＝0°，φQ＝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AI＝1，AQ＝1，φI＝90°，φQ＝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
2009534117.tif 000023
場分布を示す。図3の
2009534117.tif 000024
場マップでは（図4〜6についても同様）、およそ平均の
2009534117.tif 000025
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
2009534117.tif 000026
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。
【００３１】
異なる空間
2009534117.tif 000027
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
2009534117.tif 000028
を、そして時間τ2の間に第2時間不変動空間B1場分布
2009534117.tif 000029
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
2009534117.tif 000030
は、式（2）の一次結合によって与えられる。
【数４】
2009534117.tif 000031
【００３２】
第3時間不変動空間B1場分布
2009534117.tif 000032
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
2009534117.tif 000033
は、以下によって与えられる。
【数５】
2009534117.tif 000034
【００３３】
更に一般的には、N個の異なる時間不変動空間B1場分布
2009534117.tif 000035
が、選択の時間τn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
2009534117.tif 000036
は、以下によって与えられる。
【数６】
2009534117.tif 000037
【００３４】
図4〜6は、式（4）の適用を示す。図4は、時間間隔τ1の間AI＝1，AQ＝0.1，φI＝0°，φQ＝40°が適用される時間不変動
2009534117.tif 000038
場分布によって生成される空間先端角分布
2009534117.tif 000039
を示す。図5は、時間間隔τ2の間AI＝0.4，AQ＝0.9，φI＝120°，φQ＝0°が適用される時間不変動
2009534117.tif 000040
場分布によって生成される空間先端角分布
2009534117.tif 000041
を示す。図4の空間先端角分布
2009534117.tif 000042
では、中央領域は、約90〜120oの大きな先端角を表す一方、図5の空間先端角分布
2009534117.tif 000043
では、中央領域は、約0〜40oの小さな先端角を表す。
【００３５】
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
2009534117.tif 000044
及び
2009534117.tif 000045
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
2009534117.tif 000046
を示す。図6の場空間先端角分布
2009534117.tif 000047
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
2009534117.tif 000048
及び
2009534117.tif 000049
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
2009534117.tif 000050
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
2009534117.tif 000051
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。
【００３６】
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AI(t) ，AQ(t)及び位相φI(t)，φQ(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
2009534117.tif 000052
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
2009534117.tif 000053
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AI(n) ，AQ(n)及び位相φI(n) ，φQ(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
2009534117.tif 000054
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
2009534117.tif 000055
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
2009534117.tif 000056
を提供する適切な連続関数AI(t) ，AQ(t) ，φI(t) ，φQ(t)、又は離散値AI(n) ，AQ(n) ，φI(n) ，φQ(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。
【００３７】
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
2009534117.tif 000057
に対して実質的な均一性を提供する連続関数AI(t) ，AQ(t) ，φI(t) ，φQ(t)又は離散値AI(n) ，AQ(n) ，φI(n) ，φQ(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
2009534117.tif 000058
に対して実質的な均一性を提供する連続関数AI(t) ，AQ(t) ，φI(t) ，φQ(t)又は離散値AI(n) ，AQ(n) ，φI(n) ，φQ(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。
【００３８】
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。
【００３９】
図7及び8を参照すると、時間変動場分布
2009534117.tif 000059
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
2009534117.tif 000060
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、A1(n) ，A2(n) ，A3(n) ，φ1(n) ，φ2(n) ，φ3(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
2009534117.tif 000061
の番号を示す）の何れでもよい。
【００４０】
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。
【００４１】
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
2009534117.tif 000062
を実現するために、AI及びφI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AQ及びφQ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
2009534117.tif 000063
を実現するために、AQのみ又はφQ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。
【００４２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】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２】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。
【図３】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。
【図４】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５】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６】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７】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８】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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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