(57)【要約】  本発明は、イメージングゾーン１０８内でメイン磁場を発生するメイン磁石１０４を備える、磁気共鳴イメージングシステム１００を提供する。磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴データ１６４をイメージングゾーンから取得するＲＦコイル１１４を更に備え、ＲＦコイルは、複数のＲＦポート１２４、４１２、４１４、４１６、５００、５０２、７０２、１００４、１００６を備える。ＲＦコイルは、複数のＲＦポートの少なくとも１つとＲＦコイルを個別に結合又は分離する、複数のＲＦポートの少なくとも１つに対するスイッチユニット１２０を具備する。磁気共鳴イメージングシステムは、無線周波数電力を複数のＲＦポートそれぞれに供給する無線周波数システム１２５と、無線周波数システムとＲＦコイルとの間のインピーダンス整合データ１６６を測定するＲＦ整合検出システム１２２とを更に備える。マシン実行可能命令の実行によって、プロセッサが、ＲＦ整合検出システムを使用して、磁気共鳴イメージングシステムを制御してインピーダンス整合データを測定し（２００、３００、３０２、３０４）、インピーダンス整合データを使用して、複数のＲＦポートの少なくとも１つを制御して、ＲＦコイルに対する無線周波数システムのインピーダンス整合を結合又は分離するコマンドを含む、スイッチユニット制御命令１６８を決定し（２０２）、スイッチユニット制御命令を用いて複数のＲＦポートの少なくとも１つのスイッチユニットを制御する（２０４）。
2019534749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージングゾーン内でメイン磁場を発生するメイン磁石と、
磁気共鳴データを前記イメージングゾーンから取得するＲＦコイルであって、複数のＲＦポートを備え、前記複数のＲＦポートの少なくとも１つと前記ＲＦコイルを個別に結合又は分離する、前記複数のＲＦポートの前記少なくとも１つに対するスイッチユニットを具備する、ＲＦコイルと、
無線周波数電力を前記複数のＲＦポートそれぞれに供給する無線周波数システムと、
前記無線周波数システムと前記ＲＦコイルとの間のインピーダンス整合データを測定するＲＦ整合検出システムと、
マシン実行可能命令を格納するメモリと、
磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサとを備える、当該磁気共鳴イメージングシステムであって、
前記マシン実行可能命令の実行によって、前記プロセッサが、
前記ＲＦ整合検出システムを使用して前記インピーダンス整合データを測定し、
前記インピーダンス整合データを使用して、ＲＦ電力が供給される前記複数のＲＦポートのＲＦポート数を制御して、前記ＲＦコイルに対する前記無線周波数システムのインピーダンス整合を結合又は分離するコマンドを含む、スイッチユニット制御命令を決定し、
前記スイッチユニット制御命令を用いて前記複数のＲＦポートの前記少なくとも１つの前記スイッチユニットを制御する、磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項２】
前記インピーダンス整合データの前記測定が、前記複数のＲＦポートの前記少なくとも１つに対して前記スイッチユニットの状態を並べ替えている間、前記インピーダンス整合データを繰り返し取得することを含む、請求項１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項３】
前記ＲＦ整合検出システムが反射電力センサーを備え、前記インピーダンス整合データが、前記複数のＲＦポートの前記少なくとも１つに対する反射電力データを含む、請求項２に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項４】
前記ＲＦ整合検出システムが、前記ＲＦコイルによって発生するＢ１磁場を記述するＢ１磁場データを測定するＢ１磁場測定システムを備え、前記インピーダンス整合データがＢ１磁場測定データを含む、請求項２又は３に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項５】
前記Ｂ１磁場測定システムが少なくとも１つの磁場センサーを備える、請求項４に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項６】
前記Ｂ１磁場測定システムが前記ＲＦコイル及び前記無線周波数システムを備え、前記マシン実行可能命令によって、前記プロセッサが少なくとも部分的に、
Ｂ１マッピング磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記磁気共鳴イメージングシステムにＢ１マッピング磁気共鳴データを取得させる、Ｂ１マッピングパルスシーケンスコマンドを用いて、前記磁気共鳴イメージングシステムを制御して当該Ｂ１マッピング磁気共鳴データを取得し、
前記Ｂ１マッピング磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記Ｂ１マッピング磁気共鳴データから、前記インピーダンス整合データに含まれるＢ１磁場マップを再構成することによって、前記Ｂ１磁場データを取得する、請求項４又は５に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項７】
前記複数のＲＦポートの少なくとも１つが誘導性供給ループを含み、前記複数の誘導性供給ループそれぞれが前記バードケージコイルを誘導結合するように構成される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項８】
前記複数の誘導性供給ループそれぞれの前記スイッチユニットが、前記複数の誘導性供給ループそれぞれに開回路を作成すること、又は前記複数の誘導性供給ループそれぞれを非アクティブ化することのいずれか１つのために構成される、請求項７に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項９】
前記ＲＦ整合検出システムが、前記無線周波数システムと前記複数の誘導性供給ループの少なくとも２つとを備え、前記インピーダンス整合データが負荷率データを含み、前記負荷率データが前記ＲＦコイルの負荷率又はＱ値を記述し、前記ＲＦ整合検出システムを使用する前記インピーダンス整合データの測定が、
前記無線周波数システムを使用して、前記複数の誘導性供給ループの前記少なくとも２つのうち少なくとも１つに、分かっているＲＦ信号を供給することと、
前記無線周波数システムを使用して、前記複数の誘導性供給ループの前記少なくとも２つのうち少なくとも別の１つから、測定されたＲＦ信号を測定することと、
前記測定されたＲＦ信号を使用して、前記負荷率又は前記Ｑ値を計算することとを含む、請求項７又は８に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１０】
前記ＲＦコイルが、バードケージコイル、ＴＥＭコイル、及び単一のダイポールアンテナのいずれか１つである、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１１】
前記ＲＦコイルがバードケージコイルであり、前記ＲＦコイルが２つのエンドリングを備え、前記バードケージコイルが、前記２つのエンドリングを接続する複数のラングを備え、
前記２つのエンドリングがそれぞれリングセグメントを備え、少なくとも前記複数のＲＦポートの選択されたものが前記リングセグメントの２つの間で接続されること、
前記複数のラングがそれぞれラングセグメントを備え、少なくとも前記複数のＲＦポートの選択されたものが前記ラングセグメントの２つの間で接続されること、
前記バードケージコイルがＲＦシールドを備え、前記複数のＲＦポートの少なくとも１つが前記ＲＦシールドと前記２つのエンドリングのうち１つとの間で接続されること、及び、
それらの組み合わせのいずれか１つである、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１２】
前記ＲＦコイルが複数のストリップ要素を備えるＴＥＭコイルであり、前記ストリップ要素がストリップセグメントを備え、少なくとも前記複数のＲＦポートの選択されたものが前記ストリップセグメントの２つの間で接続される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１３】
前記マシン実行可能命令の実行によって更に、前記プロセッサが、
磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記磁気共鳴イメージングシステムを制御して前記イメージング磁気共鳴データを取得するように構成された、イメージングパルスシーケンスコマンドを使用して、前記磁気共鳴イメージングシステムを制御してイメージング磁気共鳴データを取得し、
前記イメージング磁気共鳴データを使用して磁気共鳴画像を再構成する、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１４】
磁気共鳴イメージングシステムを動作させる方法であって、前記磁気共鳴イメージングシステムが、
イメージングゾーン内でメイン磁場を発生するメイン磁石と、
磁気共鳴データを前記イメージングゾーンから取得するＲＦコイルであって、複数のＲＦポートを備え、前記複数のＲＦポートの少なくとも１つと前記ＲＦコイルを個別に結合又は分離する、前記複数のＲＦポートの前記少なくとも１つに対するスイッチユニットを具備する、ＲＦコイルと、
無線周波数電力を前記複数のＲＦポートそれぞれに供給する無線周波数システムと、
前記無線周波数システムと前記ＲＦコイルとの間のインピーダンス整合データを測定するＲＦ整合検出システムとを備え、
前記方法が、
前記ＲＦ整合検出システムを使用して前記インピーダンス整合データを測定するステップと、
前記インピーダンス整合データを使用して、ＲＦ電力が供給される前記複数のＲＦポートのＲＦポート数を制御して、前記ＲＦコイルに対する前記無線周波数システムのインピーダンス整合を結合又は分離するコマンドを含む、スイッチユニット制御命令を決定するステップと、
前記スイッチユニット制御命令を用いて前記複数のＲＦポートの前記少なくとも１つの前記スイッチユニットを制御するステップとを含む、方法。
【請求項１５】
プロセッサによって実行される、磁気共鳴イメージングシステムを制御するマシン実行可能命令を含む、コンピュータプログラムであって、前記磁気共鳴イメージングシステムが、
イメージングゾーン内でメイン磁場を発生するメイン磁石と、
磁気共鳴データを前記イメージングゾーンから取得するＲＦコイルであって、複数のＲＦポートを備え、前記複数のＲＦポートの少なくとも１つとＲＦコイルを個別に結合又は分離する、前記複数のＲＦポートの前記少なくとも１つに対するスイッチユニットを具備する、ＲＦコイルと、
無線周波数電力を前記複数のＲＦポートそれぞれに供給する無線周波数システムと、
前記無線周波数システムと前記ＲＦコイルとの間のインピーダンス整合データを測定するＲＦ整合検出システムとを備え、
前記マシン実行可能命令の実行によって、前記プロセッサが、
前記ＲＦ整合検出システムを使用して前記インピーダンス整合データを測定し、
前記インピーダンス整合データを使用して、ＲＦ電力が供給される前記複数のＲＦポートのＲＦポート数を制御して、前記ＲＦコイルに対する前記無線周波数システムのインピーダンス整合を結合又は分離するコマンドを含む、スイッチユニット制御命令を決定し、
前記スイッチユニット制御命令を用いて前記複数のＲＦポートの前記少なくとも１つの前記スイッチユニットを制御する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージングに関し、特に、磁気共鳴イメージングで使用される無線周波数アンテナのインピーダンス整合に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模静磁場は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）スキャナによって、患者の身体内の画像を生成する手順の一部として、原子の核スピンを整列させるのに使用される。この大規模静磁場はＢ０場、又はメイン磁場と呼ばれる。
【０００３】
空間エンコーディングの１つの方法は、磁場勾配コイルを使用するものである。一般的に、３つのコイルがあり、それらは３つの異なる直交方向で３つの異なる勾配磁場を発生するのに使用される。
【０００４】
ＭＲＩスキャンの間、１つ又は複数の送信機コイルによって発生した無線周波数（ＲＦ）パルスによって、Ｂ１磁場と呼ばれる磁場が発生する。
【０００５】
米国特許出願ＵＳ２０１４／００５５１３６号は、例えばＴＥＭボリュームコイル又はＴＥＭ共振器のようなマルチポートＲＦボリューム共振器、又は特に全てがヘッドコイルのような局所コイル若しくは全身用コイルの形態である、バードケージコイルと、検査対象若しくはその一部に対するＲＦ励起信号の送信及び／又は検査対象若しくはその一部からのＲＦ緩和信号の受信のため、マルチポートＲＦボリューム共振器を動作させる複数の送信及び／又は受信チャネルとを備える、ＲＦボリューム共振器システムを開示している。各ポートを個別に選択することによって、また検査対象の物理的性質に従ったＲＦ送信信号の適切な振幅及び／又は周波数及び／又は位相及び／又はパルス形状によって、均質性を改善した検査対象内の共振ＲＦモードを、ＲＦ共振器によって励起することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、独立請求項において、磁気共鳴イメージングシステム、コンピュータプログラムプロダクト、及び方法を提供する。実施形態が従属請求項において与えられる。
【０００７】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムは、いくつかの異なる構成要素を備える。メイン磁石は、イメージングゾーン内の磁気スピンを整列させる磁場を発生する。イメージングゾーン内のスピンは次に、磁場勾配コイル及び少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）コイルを使用して操作される。ＲＦコイルは、ＲＦ送信機及び／又は受信機（概して、本明細書では送受信機と呼ばれる）に接続され、また、ＲＦコイルを送受信機に対してインピーダンス整合させる整合ネットワークを要する。送受信機及び整合ネットワークは、高価な構成要素である場合があり、磁気共鳴イメージングシステムを構築するコストが増加する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施例は、ＲＦコイルを送受信機に対して効率的に整合させるのに必要な構成要素のコストを低減する手段を提供する。単一の送受信機及び単一のインピーダンス整合ネットワークを使用する代わりに、多数のＲＦポートにおいてＲＦコイルにＲＦ電力が供給される。ＲＦ電力が供給される多数のポートは制御することができる。ＲＦ電力が供給される多数のＲＦポートを制御することによって、ＲＦコイルの整合が達成される。
【０００９】
更なるＲＦポートの追加は、ＲＦコイルに供給されるＲＦ電圧とＲＦ電流との関係を変化させるのに使用することができる。例えば、バードケージ型ＲＦコイル上の２つの対応するポート（即ち、リングの１つにおいて１８０度離間している）にＲＦ電力が供給された場合、同じＲＦ電圧を両方のポートに印加することができる。これらのポートは等価なので、各ポートが供給する必要があるのは、単一のポートに供給する必要がある電流の半分のみである。したがって、ＲＦポートの数を変更することによって、ＲＦコイルに接続されているものとして個々のＲＦ電源（ＲＦ送信機又は送受信機）から見た電流−電圧の関係が変化する。したがって、ＲＦコイルに対して制御可能に接続又は分離することができる複数のＲＦ電源は、インピーダンス整合ネットワークなしで（若しくは縮小されたネットワークを用いて）、効率的にインピーダンス整合を行うことができる。これにはいくつかの利点があり、第一に、サーキュレータなど、整合ネットワークの高価な構成要素を回避することができる。更なる利点は、より低電力でより安価なＲＦ電源が使用されることである。また、ＲＦコイルに現在接続されていないＲＦ電源をオフにするか、又は消費電力が低減される状態にする。したがって、実施形態は、製造コストを低減するだけでなく、磁気共鳴イメージングスキャンを実施するのに要する電力量も低減する。
【００１０】
一態様では、本発明は、イメージングゾーン内でメイン磁場を発生するメイン磁石を備える、磁気共鳴イメージングシステムを提供する。メイン磁場は、イメージングゾーン内の原子のスピンを整列させるのに使用される。メイン磁場は、いわゆるＢ０磁場と呼ばれる場合が多い。磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴データをイメージングゾーンから取得するＲＦコイルを更に備える。ＲＦコイルによる磁気共鳴データの取得は、無線周波数信号の送信及び／又は受信を含む。ＲＦコイルは、送信、受信、又は送信及び受信の両方に使用される。ＲＦコイルは複数のＲＦポートを備える。ＲＦポートは、ＲＦ電力又は無線周波数エネルギーがＲＦコイル内へと供給される場所である。例えば、ＲＦポートは、送信機、受信機、又は送受信機に接続される。ＲＦコイルは、複数のＲＦポートの少なくとも１つとＲＦコイルを個別に結合又は分離する、複数のＲＦポートのうち少なくとも１つに対するスイッチユニットを具備する。磁気共鳴イメージングシステムは、無線周波数電力を複数のＲＦポートそれぞれに供給する無線周波数システムを更に備える。いくつかの実施例では、無線周波数システムは、複数のＲＦポートそれぞれに対する電源を備える。他の実施例では、無線周波数電源は、複数のＲＦポートそれぞれに独立して電力を供給することができる。
【００１１】
磁気共鳴イメージングシステムは、無線周波数システムと無線周波数コイルとの間のインピーダンス整合データを測定するＲＦ整合検出システムを更に備える。インピーダンス整合データの測定は直接的又は間接的である。直接的方法の一例は、ＲＦコイルの実際のインピーダンスを測定するものである。間接的方法は、例えば、複数のＲＦポートの様々な組み合わせ又は並べ替えに試験信号を送り、反射電力などの整合条件を測定するものである。
【００１２】
磁気共鳴イメージングシステムは、マシン実行可能命令を格納するメモリを更に備える。磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサを更に備える。本明細書で使用するとき、プロセッサ及びメモリは１つ若しくは複数のメモリ又はプロセッサを指す。
【００１３】
マシン実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが、ＲＦ整合検出システムを使用してインピーダンス整合データを測定する。マシン実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが、インピーダンス整合データを使用してスイッチユニット制御命令を決定する。スイッチ制御命令は、複数のＲＦポートの少なくとも１つを制御して、ＲＦコイルに対する無線周波数システムのインピーダンス整合を結合又は分離するコマンドを含む。マシン実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが、複数のＲＦポートの少なくとも１つのスイッチユニットを、スイッチユニット制御命令を用いて制御する。これは、例えば、磁気共鳴データを取得するパルスシーケンスを実行する間に行われる。例えば、パルスシーケンスは、磁気共鳴イメージングシステムを制御して磁気共鳴データを取得するのに使用されるデータ又は命令を含む。パルスシーケンスは、例えば、磁気共鳴データを測定するためにＲＦコイルによって供給される電力を指定する。上述した命令は、次に、磁気共鳴イメージングシステム内の特定の電力及び対象者に対して、ＲＦコイルが無線周波数システムに効率的に整合されるように、スイッチユニットを制御するのに実施することができる。
【００１４】
この実施形態は、製造コストがより少ない磁気共鳴イメージングシステムを提供するという利点を有する。複数のＲＦポートを制御することによって無線周波数システムをＲＦコイルに整合させることにより、サーキュレータなど、整合ネットワーク又はＲＦシステムの高価な構成要素の必要性が低減される。また、整合ネットワーク又は回路の必要性が低減される。
【００１５】
いくつかの実施例では、スイッチングユニットは、ピンダイオード又は更にはＦＥＴトランジスタなどの固体ユニットであることができる。
【００１６】
別の実施形態では、無線周波数コイルはキャリア又は構造体を備える。スイッチングユニットは、キャリア構造上に装填される。キャリア構造上へのスイッチングユニットの装填は、ＲＦ電力のスイッチングの改善に役立つので、有益である。
【００１７】
別の実施形態では、インピーダンス整合データの測定は、複数のＲＦポートの少なくとも１つに対してスイッチユニットの状態を並べ替えている間、インピーダンス整合データを繰り返し取得することを含む。この実施形態は、効率的に安価に測定されるので有益である。例えば、安価なＳＷＲメータが反射電力を測定するのに使用される。反射電力の量を最小限に抑えることによって、無線周波数ポートの適切な組み合わせのオンオフを切り替えることができる。
【００１８】
別の実施形態では、ＲＦ整合検出システムは、ＳＷＲメータなどの反射電力センサーを備える。インピーダンス整合データは、複数のＲＦポートの少なくとも１つに対する反射電力データを含む。この実施例は、安価な手段を使用してＲＦコイルに対する無線周波数システムの整合を達成するので、有益である。
【００１９】
別の実施形態では、ＲＦ整合検出システムは、ＲＦコイルによって発生するＢ１磁場を記述するＢ１磁場データを測定するＢ１磁場測定システムを備える。インピーダンス整合データはＢ１磁場測定データを含む。この実施形態は、無線周波数システムとＲＦコイルとの間の整合の程度により、有益である。
【００２０】
別の実施形態では、Ｂ１磁場測定システムは少なくとも１つの磁場センサーを備える。例えば、磁石のボア内又は更には対象者の支持体上で、Ｂ１磁場センサーを磁気共鳴イメージングシステム内に配置することができる。これは、Ｂ１磁場の均質性の直接測定において、また使用される複数のセンサーにおいて有用である。
【００２１】
別の実施形態では、Ｂ１磁場測定システムはＲＦコイルと無線周波数システムとを備える。マシン実行可能命令の実行によって、プロセッサが、Ｂ１マッピングパルスシーケンスコマンドを用いて磁気共鳴イメージングシステムを制御して、Ｂ１マッピング磁気共鳴データを取得することにより、Ｂ１磁場データを少なくとも部分的に取得する。Ｂ１マッピングパルスシーケンスコマンドによって、磁気共鳴イメージングシステムが、Ｂ１マッピング磁気共鳴イメージングプロトコルに従ってＢ１マッピング磁気共鳴データを取得する。マシン実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが、Ｂ１マッピング磁気共鳴イメージングプロトコルに従ってＢ１マッピング磁気共鳴データからＢ１磁場マップを再構成することにより、Ｂ１磁場データを少なくとも部分的に取得する。
【００２２】
マシン実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが、Ｂ１マッピング磁気共鳴イメージングプロトコルに従ってＢ１マッピング磁気共鳴データからＢ１磁場マップを再構成することにより、Ｂ１磁場データを少なくとも部分的に取得する。インピーダンス整合データはＢ１磁場マップを含む。様々なタイプの磁気共鳴イメージングプロトコルが使用される。原則的に、Ｂ１磁場を測定するのに使用される、任意の磁気共鳴イメージングプロトコルが使用される。非限定的ないくつかの実施例は、いわゆるディクソン法であり、また、位相符号化がある様々なタイプの磁気共鳴イメージングプロトコルである。
【００２３】
パルスシーケンスを使用するＢ１磁場の測定は、センサーを追加することなく磁気共鳴イメージングシステムを更新する安価な手段を提供するので、有益である。
【００２４】
別の実施形態では、複数のＲＦポートの少なくとも１つは誘導性供給ループを備える。誘導性供給ループは、本明細書で使用するとき、ＲＦコイルに誘導結合するループアンテナ又は素子を備える。複数の誘導性供給ループはそれぞれ、バードケージコイルに誘導結合するように構成される。
【００２５】
別の実施形態では、複数の誘導性供給ループそれぞれのスイッチユニットは、複数の誘導性供給ループそれぞれに開回路を作成すること、又は複数の誘導性供給ループそれぞれを非アクティブ化することのいずれか１つに対して構成される。複数の誘導性供給ループそれぞれの非アクティブ化は、例えば、いくつかの実施例では、無線周波数コイルに効率的に結合しなくなるように離調させることと見なされる。
【００２６】
別の実施形態では、ＲＦ整合検出システムは、無線周波数システムと複数の誘導性供給ループの少なくとも２つとを備える。インピーダンス整合データは負荷率データを含む。負荷率データは、無線周波数コイルの負荷率又はＱ値を記述する。ＲＦ整合検出システムを使用するインピーダンス整合データの測定は、無線周波数システムを使用して、分かっている無線周波数信号を、複数の誘導性加熱ループの少なくとも２つのうち少なくとも１つに提供することを含む。ＲＦ整合検出システムを使用するインピーダンス整合データの測定は、無線周波数システムを使用して、測定されたＲＦ信号を、複数の誘導性加熱ループの少なくとも２つのうち少なくとも１つから測定することを更に含む。ＲＦ整合検出システムを使用するインピーダンス整合データの測定は、測定されたＲＦ信号を使用して負荷率又はＱ値を計算することを更に含む。例えば、負荷率又はＱ値を使用して、使用される数又は特定の無線周波数ポートを決定することができる。
【００２７】
別の実施形態では、ＲＦコイルはバードケージコイルである。
【００２８】
別の実施形態では、ＲＦコイルはＴＥＭコイルである。ＴＥＭコイルはトランスバース電磁コイルである。
【００２９】
別の実施形態では、ＲＦコイルは単一のダイポールアンテナである。
【００３０】
別の実施形態では、ＲＦコイルはバードケージコイルである。ＲＦコイルは２つのエンドリングを備える。バードケージコイルは、２つのエンドリングを接続する複数のラングを備える。異なる実施形態では、バードケージコイルは異なる構成を取ることができる。１つの構成では、２つのエンドリングはそれぞれリングセグメントを備える。少なくとも複数のＲＦポートの選択されたものが２つのリングセグメントの間で接続される。エンドリングは、例えば、複数のセグメントに分割することができる。セグメントは、例えば、導体によって接続され、又はコンデンサを使用して接続される。リングセグメント間が電気的に接続されている場合、スイッチングユニットは、リングセグメントの２つの間で無線周波数電力を接続するのに使用される。例えば、電気接続の作成又は断絶にピンダイオードが使用される。
【００３１】
バードケージコイルの別の実施例では、複数のラングはそれぞれラングセグメントを備える。少なくとも複数のＲＦポートの選択されたものが２つのラングセグメントの間で接続される。様々なリングセグメントをどのように接続できるかの説明は、ラングセグメントにも適用可能である。
【００３２】
バードケージコイルの更なる実施例では、バードケージコイルは無線周波数シールドを備える。複数のＲＦポートの少なくとも１つは、ＲＦシールドと２つのエンドリングのうちの１つとの間で接続される。更なる実施例では、複数のＲＦポートの少なくとも１つは、エンドリングの１つと複数のラングの１つとの間で接続される。また、上述したように、リングに対するバードケージコイル及びラングの接続は、リングセグメント間の接続と等価であるものと見なされる。
【００３３】
更なる実施例では、バードケージコイルの上述の例のいずれかが組み合わされる。
【００３４】
別の実施形態では、ＲＦコイルは複数のストリップ要素を備えるＴＥＭコイルである。ストリップ要素はストリップセグメントを備える。少なくとも複数のＲＦポートの選択されたものが２つのストリップセグメントの間で接続される。ストリップセグメント間の接続は、リングセグメント間の接続と等価であるものと見なされる。様々なストリップセグメントは、例えば、電気的に又は容量性接続を介して接続される。
【００３５】
別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが、磁気共鳴イメージングシステムを制御して、イメージングパルスシーケンスコマンドを使用してイメージング磁気共鳴データを取得する。イメージングパルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴イメージングシステムを制御して、磁気共鳴イメージングプロトコルに従ってイメージング磁気共鳴データを取得するように構成される。この取得中、複数のＲＦポートの少なくとも１つのスイッチユニットは、制御命令を使用して制御される。例えば、パルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴データの取得中にＲＦコイルに供給する、特定のＲＦ電力を指定することができる。スイッチユニットは、次に、イメージング磁気共鳴データの取得中、無線周波数システムをＲＦコイルに適切に整合するように制御することができる。マシン実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが、イメージング磁気共鳴データを使用して磁気共鳴画像を再構成する。この実施形態は、様々な無線周波数コンポーネントを排除することによって、より低コストでイメージング磁気共鳴データを取得することができるシステムを提供するので、有益である。
【００３６】
別の態様では、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムを動作させる方法を提供する。磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーン内でメイン磁場を発生するメイン磁石を備える。磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴データをイメージングゾーンから取得するＲＦコイルを更に備える。ＲＦコイルは複数のＲＦポートを備える。ＲＦコイルは、複数のＲＦポートの少なくとも１つとＲＦコイルを個別に結合又は分離する、複数のＲＦポートの少なくとも１つに対するスイッチユニットを具備する。磁気共鳴イメージングシステムは、無線周波数電力を複数のＲＦポートそれぞれに供給する無線周波数システムを更に備える。磁気共鳴イメージングシステムは、無線周波数システムとＲＦコイルとの間のインピーダンス整合データを測定するＲＦ整合検出システムを更に備える。
【００３７】
方法は、ＲＦ整合検出システムを使用してインピーダンス整合データを測定することを含む。方法は、インピーダンス整合データを使用してスイッチユニット制御命令を決定することを更に含む。スイッチユニット命令は、無線周波数システムをＲＦコイルに対してインピーダンス整合するために、複数のＲＦポートの少なくとも１つを制御して結合又は分離するコマンドを含む。方法は、スイッチユニット制御命令を用いて複数のＲＦポートの少なくとも１つのスイッチユニットを制御することを更に含む。
【００３８】
別の実施形態では、方法は、インピーダンス整合データを測定する前に、物体をイメージングゾーン内に配置することを更に含む。
【００３９】
別の実施形態では、無線周波数コイルはデータ取得ゾーンを有する。データ取得ゾーンはイメージングゾーン内に位置する。
【００４０】
別の態様では、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサによって実行されるマシン実行可能命令を含むコンピュータプログラムプロダクトを提供する。磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーン内でメイン磁場を発生するメイン磁石を備える。磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴データをイメージングゾーンから取得するＲＦコイルを更に備える。ＲＦコイルは複数のＲＦポートを備える。ＲＦコイルは、複数のＲＦポートの少なくとも１つとＲＦコイルを個別に結合又は分離する、複数のＲＦポートの少なくとも１つに対するスイッチユニットを具備する。磁気共鳴イメージングシステムは、無線周波数電力を複数のＲＦポートそれぞれに供給する無線周波数システムを更に備える。磁気共鳴イメージングシステムは、無線周波数システムとＲＦコイルとの間のインピーダンス整合データを測定するＲＦ整合検出システムを更に備える。
【００４１】
マシン実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが、ＲＦ整合検出システムを使用してインピーダンス整合データを測定する。マシン実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが、インピーダンス整合データを使用してスイッチユニット制御命令を決定する。スイッチユニット制御命令は、複数のＲＦポートの少なくとも１つを制御して、ＲＦコイルに対する無線周波数システムのインピーダンス整合を結合又は分離するコマンドを含む。命令の実行によって更に、プロセッサが、複数のＲＦポートの少なくとも１つのスイッチユニットを、スイッチユニット制御命令を用いて制御する。この実施形態の利点については上記で考察している。
【００４２】
本発明の上述の実施形態のうちの１つ又は複数は、組み合わせられた実施形態が相互排他的でない限り、組み合わせられることを理解されたい。
【００４３】
当業者には理解されるように、本発明の態様は、装置、方法又はコンピュータプログラムプロダクトとして具体化され得る。したがって、本発明の態様は、全面的にハードウェア実施形態、全面的にソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）又は本明細書において全て一般的に「回路」、「モジュール」若しくは「システム」と称され得るソフトウェア及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態をとり得る。更に、本発明の態様は、コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードを有する１つ又は複数のコンピュータ可読媒体において具体化されたコンピュータプログラムプロダクトの形態をとり得る。
【００４４】
１つ又は複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読ストレージ媒体でもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読ストレージ媒体」は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行可能な命令を保存することができる任意の有形ストレージ媒体を包含する。コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ可読非一時的ストレージ媒体と称される場合もある。コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、有形コンピュータ可読媒体と称される場合もある。一部の実施形態では、コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、コンピューティングデバイスのプロセッサによってアクセスされることが可能なデータを保存可能であってもよい。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ハードディスクドライブ、半導体ハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気光学ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルを含むが、これらに限定されない。光ディスクの例は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、又はＤＶＤ−Ｒディスクといったコンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）を含む。コンピュータ可読ストレージ媒体という用語は、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータデバイスによってアクセスされることが可能な様々な種類の記録媒体も指す。例えば、データは、モデムによって、インターネットによって、又はローカルエリアネットワークによって読み出されてもよい。コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードは、限定されることはないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等を含む任意の適切な媒体、又は上記の任意の適切な組み合わせを用いて送信されてもよい。
【００４５】
コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドにおいて又は搬送波の一部として内部で具体化されたコンピュータ実行可能コードを備えた伝搬データ信号を含んでもよい。このような伝搬信号は、限定されることはないが電磁気、光学的、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含む様々な形態のいずれかをとり得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体ではない及び命令実行システム、装置、若しくはデバイスによって又はそれと関連して使用するためのプログラムを通信、伝搬、若しくは輸送できる任意のコンピュータ可読媒体でもよい。
【００４６】
「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能な任意のメモリである。「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の更なる一例である。コンピュータストレージは、任意の揮発性又は不揮発性コンピュータ可読ストレージ媒体である。
【００４７】
本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム、マシン実行可能命令、又はコンピュータ実行可能コードを実行可能な電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を含むコンピューティングデバイスへの言及は、場合により、２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むと解釈されるべきである。プロセッサは、例えば、マルチコアプロセッサである。プロセッサは、また、単一のコンピュータシステム内の、又は複数のコンピュータシステムの中へ分配されたプロセッサの集合体も指す。コンピュータデバイスとの用語は、各々が１つ又は複数のプロセッサを有するコンピュータデバイスの集合体又はネットワークを指してもよいと理解されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同一のコンピュータデバイス内の、又は複数のコンピュータデバイス間に分配された複数のプロセッサによって実行される。
【００４８】
コンピュータ実行可能コードは、本発明の態様をプロセッサに行わせるマシン実行可能命令又はプログラムを含んでもよい。本発明の態様に関する動作を実施するためのコンピュータ実行可能コードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、又はＣ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語及びＣプログラミング言語又は類似のプログラミング言語等の従来の手続きプログラミング言語を含む１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよい及びマシン実行可能命令にコンパイルされてもよい。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態又は事前コンパイル形態でもよい及び臨機応変にマシン実行可能命令を生成するインタプリタと共に使用されてもよい。
【００４９】
コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアローンソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上で及び部分的にリモートコンピュータ上で、又は完全にリモートコンピュータ若しくはサーバ上で実行することができる。後者の場合、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）若しくは広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを通してユーザのコンピュータに接続されてもよい、又はこの接続は外部コンピュータに対して（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用したインターネットを通して）行われてもよい。
【００５０】
本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラムプロダクトのフローチャート、図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート、図、及び／又はブロック図の各ブロック又は複数のブロックの一部は、適用できる場合、コンピュータ実行可能コードの形態のコンピュータプログラム命令によって実施され得ることが理解されよう。相互排他的でなければ、異なるフローチャート、図、及び／又はブロック図におけるブロックの組み合わせが組み合わせられてもよいことが更に理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するための手段を生じさせるようにマシンを作るために、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサへと提供されてもよい。
【００５１】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体に保存された命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施する命令を含む製品を作るように、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイスにある特定の方法で機能するように命令することができるコンピュータ可読媒体に保存されてもよい。
【００５２】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するためのプロセスを提供するように、一連の動作ステップがコンピュータ、他のプログラム可能装置又は他のデバイス上で行われるようにすることにより、コンピュータ実施プロセスを生じさせるために、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上にロードされてもよい。
【００５３】
本明細書で使用される「ユーザインタフェース」は、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムとインタラクトすることを可能にするインタフェースである。「ユーザインタフェース」は、「ヒューマンインタフェースデバイス」と称される場合もある。ユーザインタフェースは、情報若しくはデータをオペレータに提供することができる及び／又は情報若しくはデータをオペレータから受信することができる。ユーザインタフェースは、オペレータからの入力がコンピュータによって受信されることを可能にしてもよい及びコンピュータからユーザへ出力を提供してもよい。つまり、ユーザインタフェースはオペレータがコンピュータを制御する又は操作することを可能にしてもよい、及びインタフェースはコンピュータがオペレータの制御又は操作の結果を示すことを可能にしてもよい。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインタフェース上のデータ又は情報の表示は、情報をオペレータに提供する一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、指示棒、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブコム、ヘッドセット、ペダル、有線グローブ、リモコン、及び加速度計を介したデータの受信は、オペレータから情報又はデータの受信を可能にするユーザインタフェース要素の全例である。
【００５４】
本明細書で使用される「ハードウェアインタフェース」は、コンピュータシステムのプロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とインタラクトする及び／又はそれを制御することを可能にするインタフェースを包含する。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置へ制御信号又は命令を送ることを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースはまた、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とデータを交換することを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースの例は、ユニバーサルシリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、シリアルポート、ＲＳ−２３２ポート、ＩＥＥＥ４８８ポート、ブルートゥース（登録商標）接続、無線ＬＡＮ接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インタフェース、ＭＩＤＩインタフェース、アナログ入力インタフェース、及びデジタル入力インタフェースを含むが、これらに限定されない。
【００５５】
本明細書で使用される「ディスプレイ」又は「ディスプレイデバイス」は、画像又はデータを表示するために構成された出力デバイス又はユーザインタフェースを包含する。ディスプレイは、視覚、音声、及び／又は触覚データを出力してもよい。ディスプレイの例は、コンピュータモニタ、テレビスクリーン、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクターディスプレイ、平面パネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ、及びヘッドマウントディスプレイを含むが、これらに限定されない。
【００５６】
磁気共鳴（ＭＲ）データは、本明細書においては、磁気共鳴イメージングスキャン中に磁気共鳴装置のアンテナによって原子スピンにより発せられた無線周波数信号の記録された測定結果として定義される。磁気共鳴データは、医療イメージングデータの一例である。磁気共鳴（ＭＲ）画像は、本明細書においては、磁気共鳴イメージングデータ内に含まれる解剖学的データの再構成された２次元又は３次元視覚化として定義される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
以下において、本発明の好適な実施形態が、単なる例として次の図面を参照して説明される。
【図１】磁気共鳴イメージングシステムの一例を示す図である。
【図２】図１の磁気共鳴イメージングシステムを動作させる方法を示すフローチャートである。
【図３】図１の磁気共鳴イメージングシステムを動作させる更なる方法を示すフローチャートである。
【図４】バードケージコイルを示す斜視図である。
【図５】図５のバードケージコイルを示す側面図である。
【図６】コイルの変更及びＲＦポートの数の変更に対して反射係数対Ｑ値がどのように依存するかを示すプロットである。
【図７】バードケージコイルに供給する誘導性供給ループを示す図である。
【図８】単一のＲＦポートが使用される場合の図７のバードケージコイルのＲＦ特性を示すスミスプロットである。
【図９】２つのＲＦポートが使用される場合の図７のバードケージコイルのＲＦ特性を示すスミスプロットである。
【図１０】ダイポールアンテナの一例を示す図である。
【図１１】ＴＥＭアンテナの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図において似通った参照番号を付された要素は、等価な要素であるか、同じ機能を実行するかのいずれかである。先に考察された要素は、機能が等価である場合は、後の図においては必ずしも考察されない。
【００５９】
図１は、磁気共鳴イメージングシステム１００の一例を示す。磁気共鳴イメージングシステムは、磁石と呼ばれる、メイン磁石１０４を備える。磁石１０４は、貫通するボア１０６を持つ超伝導円筒型磁石１０４である。異なるタイプの磁石の使用も可能である。円筒磁石のクライオスタットの内部には、超伝導コイルの一群がある。円筒磁石１０４のボア１０６内には、磁場が、磁気共鳴イメージングを実行するのに十分強く均一であるイメージングゾーン１０８がある。
【００６０】
磁石のボア１０６内には、磁石１０４のイメージングゾーン１０８内で磁気スピンを空間的に符号化するために、磁気共鳴データの取得のために使用される磁場勾配コイル１１０のセットもある。磁場勾配コイル１１０は、磁場勾配コイル電源１１２に接続される。磁場勾配コイル１１０は代表的なものであることが意図される。一般的に、磁場勾配コイル１１０は、３つの直交空間方向で空間的に符号化するためのコイルの３つの別個のセットを含む。磁場勾配電源は、電流を磁場勾配コイルに供給する。磁場勾配コイル１１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、ランプされるか又はパルス化される。
【００６１】
イメージングゾーン１０８に隣接するのは、イメージングゾーン１０８内の磁気スピンの配向を操作するため及び同じくイメージングゾーン１０８内のスピンから無線伝送を受信するための無線周波数コイル１１４である。無線周波数コイルは無線周波数アンテナ又はアンテナとも呼ばれることがある。無線周波数アンテナはチャネル又はアンテナとも呼ばれることがある。無線周波数コイル１１４は複数の無線周波数送受信機１１８に接続される。無線周波数コイル１１４及び無線周波数送受信機１１８は代表的なものであると理解される。無線周波数コイル１１４は、専用送信アンテナ及び専用受信アンテナも表すものとする。同様に、送受信機１１８は別個の送信機及び受信機も表す。
【００６２】
イメージングゾーン１０８内に、関心領域１０９が示されている。関心領域１０９は無線周波数コイル１１４を使用して画像化される。無線周波数コイル１１４は多数のコイルセグメント１１６を備える。コイルセグメント１１６は、容量的に又は電気接続を介して接続される。無線周波数コイル１１４は異なるタイプのコイルを表すものとする。無線周波数コイル１１４は、例えば、ダイポールアンテナ、バードケージコイル、又はＴＥＭコイルであることができる。複数の送受信機１１８及び無線周波数コイル１１４は、無線周波数システム１２５を形成する。実施例では、複数の送受信機１１８が存在する。他の実施例では、複数の出力（別個に動作する）を備えた送受信機が代替物として置き換えられる。
【００６３】
この実施例では、コイルセグメント１１６はスイッチングユニット１２０によって接続されているものとして示される。この実施例では、磁気共鳴イメージングシステムは複数の送受信機１１８を備えるものとして示される。送受信機はそれぞれ、ＲＦ整合検出システム１２２にそれぞれ接続される出力を有する。ＲＦ整合検出システム１２２は、例えば、異なる実施例において異なる形態を取ることができる。単純な実施例は、ＲＦ整合検出システム１２２が送受信機１１８それぞれに対する反射電力を測定するものである。ＲＦ整合検出システム１２２はまた、この場合、送受信機１１８に内蔵することができる。各送受信機１１８の出力はＲＦポート１２４に接続される。この場合、ＲＦポートは、スイッチユニット１２０に組み込まれる。無線周波数コイル１１４の可能な修正例は、無線周波数シールドを含むものである。この図では示されていないが、コイルセグメント１１６とＲＦシールドとの間を接続するＲＦポートも存在し得る。無線周波数コイル１１４はまた、コイルセグメント１１６が装填される基板又はキャリアを備えることができる。また、スイッチユニット１２０及び／又はＲＦポート１２４がこのキャリア若しくは構造支持体上に装填されることも可能である。
【００６４】
磁石１０４のボア１０６内には、対象者１２６をイメージングゾーン１０８内で支持する対象者支持体１２８がある。関心領域１０９はイメージングゾーン１０８内に見ることができる。
【００６５】
送受信機１１８及び勾配電源１１２は、コンピュータシステム１４０のハードウェアインタフェース１４２に接続されているものとして示されている。コンピュータシステムは更に、ハードウェアシステム１４２と通信しているプロセッサ１４４と、メモリ１５０と、ユーザインタフェース１４６とを備える。メモリ１５０は、プロセッサ１４４にとってアクセス可能であるメモリの任意の組み合わせである。これは、フラッシュＲＡＭ、ハードドライブ、又は他のストレージデバイスなど、メインメモリ、キャッシュメモリ、更には不揮発性メモリなどのようなものを含む。いくつかの例では、メモリ１５０は、非一時的コンピュータ可読媒体であると見なされる。メモリ１５０は、プロセッサ１４４が、磁気共鳴イメージングシステム１００の動作及び機能を制御することを可能にするマシン実行可能命令１６０を記憶するものとして示される。メモリ１５０は更に、イメージングパルスシーケンスコマンド１６２を含むものとして示される。本明細書で使用されるパルスシーケンスコマンドは、時間の関数として磁気共鳴イメージングシステム１００の機能を制御するために使用されるコマンドに変換されるコマンド又はタイミング図を包含する。パルスシーケンスコマンドは、特定の磁気共鳴イメージングシステム１００に適用された磁気共鳴イメージングプロトコルの実装形態である。
【００６６】
コンピュータメモリ１５０は更に、イメージングパルスシーケンスコマンド１６２を使用して磁気共鳴イメージングシステムによって取得された、イメージング磁気共鳴データ１６４を含むものとして示されている。イメージングパルスシーケンスコマンド１６２は、例えば、送受信機１１８を使用して無線周波数コイル１１４に印加される無線周波数電力の特定の量を指定することができる。これを効率的に実施するためには、送受信機１１８と無線周波数コイル１１４との間がインピーダンス整合している必要がある。プロセッサ１４４は、マシン実行可能命令１６０を使用してインピーダンス整合データ１６６を取得する。インピーダンス整合データは、例えば、ＲＦ整合検出システム１２２によって測定されるデータであることができる。コンピュータメモリ１５０は更に、ポート１２４のうちどれを使用可能にするか、又は送受信機１１８に接続するかを制御するのに使用される、スイッチユニット制御命令１６８を含むものとして示されている。これは、無線周波数コイル１１４と送受信機１１８との間のインピーダンス整合を制御するのに使用される。コンピュータメモリ１５０は更に、イメージング磁気共鳴データ１６４から再構成した磁気共鳴画像１７０を含むものとして示されている。
【００６７】
図２は、図１の磁気共鳴イメージングシステム１００を動作させる方法を示すフローチャートを示している。最初にステップ２００において、ＲＦ整合検出システム１２２を使用してインピーダンス整合データ１６６が測定される。次にステップ２０２において、インピーダンス整合データ１６６を使用してスイッチユニット制御命令１６８が決定される。スイッチユニット制御命令は、複数のＲＦポート１２４の少なくとも１つを制御して、無線周波数コイル１１４に対する無線周波数システム１２５のインピーダンス整合を結合又は分離するコマンドを含む。最後にステップ２０４において、スイッチユニット１２０は、スイッチユニット制御命令を使用して制御される。
【００６８】
図３は、図１の磁気共鳴イメージングシステム１００を制御する方法の更なる一例を示している。最初にステップ３００において、スイッチユニット１２０は、オンオフされる特定の組み合わせ又は並べ替えに設定される。次にステップ３０２において、スイッチングユニット１２０のこの特定のオンオフの組み合わせ又は並べ替えに対して、インピーダンス整合データが測定される。ステップ３０４は決定ボックスである。また、質問は、全ての並べ替えが測定されているかである。答えがいいえである場合、方法はステップ３００に戻り、スイッチングユニット１２０は異なる状態に設定され、インピーダンス整合データが再測定される。答えがはいである場合、方法はステップ２０２に進む。方法ステップ２０２及び２０４は、図２に示される方法ステップと等価である。
【００６９】
一部の実施例は、ＭＲＩのボディコイルにＲＦ電力を供給することに関する。このコイルは、人体内で明確な磁場を発生するように設計された高共振アンテナである。副作用として、電場が損失をもたらし、それによってコイルの入力インピーダンスが大幅に変化する。これは主にインピーダンスの実部分に影響を及ぼし、相対的変化は、負荷率とも呼ばれる共鳴線質係数の変化に関連する。これは一般的に、ＭＲＩボディコイルの好ましい実現例である、今日のバードケージ共振器の場合で３〜５の範囲内である。
【００７０】
ＲＦ電力は、その出力において良好な又は少なくとも許容可能な電力整合を要する、パルス増幅器によってボディコイル内に供給される。クアドラチュア動作では、これは一般的に、ハイブリッド結合器を使用してコイルのクアドラチュアチャネルを同時に駆動することによって実現される。この結合器は、その出力に接続されたコイル供給ポートと、１つの入力における増幅器と、第４のポートに接続された負荷（一般に、送信ラインインピーダンスを整合する、５０オーム）とを有する、４ポートである。コイルの挙動が、一般的に患者の対称性によって与えられる、対称的である限り、電力は増幅器に反射されない。患者のサイズのばらつきによって整合が理想的でない場合、反射電力は全て負荷に集中し、したがって増幅器は電力整合が常に良好なままである。
【００７１】
上述した状況は、多ポート供給の場合に、例えば３テスラ以上のＭＲＩシステムにおいて、困難になる。実施例は、増幅器に対する反射を除去するため、独立した増幅器を使用する。過去には、やはり電力整合を実施するのに、（サーキュレータによって実現される）高価なアイソレータが使用されていた。別の選択肢は、より大きい反射電力でも動作可能なままであるように、増幅器をオーバーサイズにして最適化することである（普遍的な負荷のアプローチ）。
【００７２】
増幅器自体は、単一の出力に組み合わされる複数のモジュールから成る。電力結合器の損失により、ＲＦ増幅器はより一層オーバーサイズにしなければならない。
【００７３】
実施例は、負荷に依存する形で、増幅器の代わりに共振器自体の内部で電力を組み合わせる。これは、コイル内部の多数の切替え可能な供給ポートを使用する。使用されるポートの数は、一般的に負荷に伴って増加するので、患者負荷が大きい（大きい患者に対応）場合、全ての利用可能な電力モジュールを利用する。供給ポートの数を変更することによって、各増幅器が全ての負荷に対して良好に整合されたままであるような形で、インピーダンス整合も変更する。それを行うことによって、システムは（電力効率に関して）より効率的になり、高価なサーキュレータを必要としない。
【００７４】
図４及び図５は、バードケージコイル４００の一例を示している。バードケージコイルは、ラング４０６によって接続された２つのエンドリング４０２を備える。各エンドリング４０２は個々のリングセグメント４０４に分割される。ラング４０６はラングセグメント４０８に分割される。個々のリングセグメントは、特定のバードケージコイルの設計に応じて、容量的に又は電気接続を介して互いに接続される。同様に、ラングセグメント４０８も容量的に又は電気接続を介して互いに接続される。エンドリング４０２は、やはり容量的に又は電気接続を介してラング４０６に接続される。
【００７５】
バードケージコイル４００は、任意のＲＦシールド４１０を含むものとして示される。また、無線周波数シールド４１０とエンドリング４０２との間に容量性接続がある。個々のリングセグメント４０４間の接続はリングＲＦポート４１２として使用される。個々のラングセグメント４０８間の接続はラングＲＦポート４１４に同調させられる。ＲＦシールド４１０とエンドリング４０２との間の容量性接続も、シールド無線周波数ポート４１６に同調させられる。ＦＥＴ又はピンダイオードなどの構成要素を使用するスイッチングユニットは、ポートを選択的に追加又は除去するのに使用される。２つのセグメント間の接続が電気接続又は短絡である場合、ピンダイオードは、この短絡を開放又は閉止してポートをオンオフするのに使用される。接続が容量性である場合、ピンダイオードは、同様の方式でポートを追加又は除去するのに使用される。図５は、バードケージコイル４００の側面図を示している。
【００７６】
バードケージコイル４００の円形構造によって、バードケージコイルにおける電磁波の解に対する特定の境界条件が引き出される。これによって、バードケージコイル４００の異なるポート間における特定の位相配置が実施される。例えば、図５では、図示されるリングポートのグループ１  ５００及びグループ２  ５０２がある。５００と分類されたポートは全て同じ位相である。つまり、同じ位相を使用してこれら４つのポートでＲＦ電力を追加することができる。第２のグループであるグループ番号２  ５０２は９０°回転されている。これらのポート５０２は、ポート５００とは１８０°位相ずれしている。これらのポート５００、５０２はクアドラチュアでバードケージコイル４００を駆動するのに使用される。
【００７７】
図４では、一般的にはバードケージ型のボディコイルに供給するのに使用される、３つの異なる供給位置が示されている。これら全ての供給位置に対して、電力は、ガルバーニ接続、並びに共振結合ループによってうまく実現される誘導性供給によって結合される。これは、３テスラＭＲＩシステムの８チャネル送信コイル、並びに組み合わされたＭＲＩ及びＬＩＮＡＣシステム専用の１．５テスラタイプのコイルにおいて、成功裏に実現されてきた。
【００７８】
言及した全ての供給位置に関して、ポート方向を反転させることによって補償することができる１８０°位相シフトを少なくとも可能にすることによって、コイル内部の振幅及び位相に関してほぼ同じ電流を搬送する、少なくとも４つの異なるポートも見出される。第１の実施形態は、コイルの２つの直交するクアドラチュアチャネルを持続させ、コイルに１チャネル当たり１つ、２つ、３つ、又は４つの増幅器を供給するのに１つ〜４つのポートを使用することを実現する。増幅器の数を変更する場合、ここで、各増幅器によって見られるインピーダンスが異なる。このインピーダンスは、整合させる必要があるインピーダンスなので、全ての増幅器に同時に供給する場合に、ポート電圧及び電流の比によって定義される、能動インピーダンスによって単に定義することができることに留意されたい。図５は、同じモードにそれぞれ対応する、二組のリングコンデンサを示している。
【００７９】
図５は、クアドラチュアでバードケージを駆動する、二組の対応するリングポートを示している。共振モードは、４つの対応するポート全てにおいて電流を等しくする（又は少なくとも非常に類似したものにする）。したがって、これらの供給ポートは直列で接続され、同じ効果を有するものと考えることができる。その共振の有効インピーダンス、即ち、単一ポートにおける供給の場合に測定するインピーダンスＺ（ｎ＝１）は、原則として、直列である多数のｎ個のポートによる供給である。これらのポートでは、常に同じ電流を有するが、合計電圧はｎで割ったものである。これによってもたらされる各ポートのインピーダンスはＺ（ｎ＝１）／ｎとなる。
【００８０】
図６は、図４及び図５のコイルを、使用されるポートの数を制御することによってどのように整合することができるかを示している。ｘ軸は装荷されたときのコイルのＱ値、ｙ軸６０２は反射係数である。曲線６０４は、１つの供給ポートのみが使用される場合のＱと反射係数との関係を示す。曲線６０６は、２つのＲＦポートが使用される場合のＱと反射係数との関係を示す。曲線６１０は、３つのＲＦポートが使用される場合のＱ対Ｓ反射係数の関係を示す。曲線６１０は、４つのＲＦポートが使用される場合のＱ対反射係数４を示す。これらの曲線６０４、６０６、６０８、６１０の部分が拡大されており、６１２と分類されている。領域６１２は、ＲＦシステムを図４及び図５のバードケージコイル４００に整合させる、任意の供給配置を示す。この図から、単に、バードケージコイルに供給するのに使用されるＲＦポートの数を制御することによって、反射係数６０２を−１５ｄＢ未満に保つことができることが分かる。したがって、この状況におけるバードケージコイル４００は、従来のインピーダンス整合ネットワークを使用することなく、様々なＱ値に整合させることができる。
【００８１】
コイル又はアンテナの良好な整合は、送信ラインインピーダンスＺ０に対するコイルインピーダンスＺの偏差に応じて決まる、コイルの低反射係数Ｓ１、１によって示される。一般的に、現実的な患者の範囲において、少なくとも反射係数−１０〜−１５ｄＢに達することができる。
【００８２】
図６では、図から分かるように、バードケージコイルの反射係数は１つ〜４つのラング又はリングポートによって励起されており、一般的な患者のばらつきを大幅に超える８超（＝５００／６０）の負荷率（ＬＦ、Ｑ比）範囲に対して、少なくとも−１５ｄＢの反射に達することができる。今日使用されるような単一の整合の状況は、２以下のＬＦ比に対してのみこれを実現させる。２つ〜４つの供給ポートを使用することによって、３（２１４／７２）のＬＦ範囲の場合に少なくとも−２０ｄＢの反射が実現される。単一の整合は１．５のＬＦ範囲の場合のみこの反射に達する。
【００８３】
図６は、患者負荷によって定義される線質係数Ｑに依存する、反射係数Ｓ１、１を示している。弱い負荷（例えば、乳児による）は約３００の高いＱに結び付き、強い負荷は約１００のＱに結び付き得る。整合ネットワークはＱ軸をスケーリングするのに使用することができる。異なるグラフは、１つ、２つ、３つ、又は４つのポートによる供給の場合における、負荷依存の反射を示している。単一の供給はそれぞれ、装荷シナリオの限定された許容可能な範囲に対応する。患者母集団は最大及び最小負荷率を定義する。特に、大きい患者に対応する低線質係数Ｑは、高い送信電力も要求し、したがって反射電力から大部分を受ける。最適な数の供給ポートを使用することによって、十分以上である２０ｄＢ未満の反射を有する、最大及び最小Ｑの商３が実現可能である。単一のポートによって供給されるよりも弱い負荷の場合、範囲は約８まで増大させることができる。
【００８４】
興味深い副作用は、複数の供給ポートを使用することによって、低線質係数に対応する、強い負荷に対してのみ要求されるコイルの均質性も改善されることである。強い負荷の場合にのみ最大数の供給ポートを使用することを提案するので、適用可能な場合の均質性が依然として改善される。
【００８５】
図７は、磁気共鳴イメージングシステムのＲＦポートを構築する代替方法を示している。図７は、いくつかの誘導性供給ループ７０２が内部に装填されたバードケージコイルを示す。誘導性供給ループ７０２は同調されて、バードケージコイルに結合する。それらを９０°漸増することによって、それぞれ互いに対して９０°位相ずれしている４つの供給ポートを構築することができる。図８及び図９は、図７に示されるバードケージコイル７００のインピーダンスに関するスミスチャート測定を示している。
【００８６】
図８は、単一の供給ポート７０２を使用する場合の、スミスチャートにおける複素反射係数を示している。この場合、２５Ωに整合される。
【００８７】
図９では、両方の供給ポートを使用する場合の反射係数を示すスミスチャートが示される。インピーダンスは約５０Ωまで倍増している。図８又は図９に示される測定値は大まかな測定値であり、導電性供給ループの位置決め又は設計を精密に調整することによって結果を改善することができる。
【００８８】
図１０は、ダイポールアンテナ１０００の一例を示している。ダイポールアンテナは２つのダイポール素子１００２を備える。例えば、キャリア素子上に装填された導電性ストリップが存在し得る。ダイポールは、両方の素子１００２に接続される任意の数のポート１００４、１００６を有することができる。各ポート１００４、１００６は別個の無線周波数電源に接続される。ポート１００４、１００６の数を調節することによって、ダイポールアンテナ１０００に供給される電流と電圧との関係を、またそれによって整合を制御することができる。この図には示されないが、ピンダイオード又はＦＥＴトランジスタなどの固体素子によって制御される、スイッチングユニットも存在し得る。
【００８９】
図１１は、ＴＥＭアンテナ１１００の一例を示している。ＴＥＭアンテナ１１００は、多数のストリップ要素１１０４を有するキャリア構造１１０２を備える。ストリップ要素１１０４は、特定の周波数で互いに強く結合されるアンテナ素子である。ＴＥＭアンテナは、平坦な若しくは柔軟な表面として配置されるか、又はチューブ状に巻かれる。チューブ状に巻かれた場合、ＴＥＭアンテナはエンドラングを有さないバードケージコイルを模する。
【００９０】
この実施例では、各ストリップ要素１１０４は多数のストリップセグメント１１０６から構成される。ストリップセグメントは、スイッチングユニット１２０又は接続１１０８によって接合される。接続は、例えば、短絡であるか又は容量接続である。この実施例では、各ストリップ要素１１０４は、ＲＦポート１２４及び制御ライン１１１０に接続される１つのスイッチングユニット１２０を有する。制御ライン１１１０は、ＲＦポート１２４を切り替えて回路に繋いだり切り離したりして、ＴＥＭアンテナ１１００に供給するＲＦポートの数を制御する。
【００９１】
本発明は、図面及び前述の記載において詳細に図示及び説明されたが、このような図示及び記載は、説明的又は例示的であって限定するものではないと見なされるべきである。即ち本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。
【００９２】
開示された実施形態のその他の変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。請求項において、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む、備える）」という単語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが請求項に記載されたいくつかのアイテムの機能を果たす。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に用いられないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に若しくは他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適当な媒体に保存／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線の電気通信システムを介して等の他の形式で分配されてもよい。請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００９３】
１００  磁気共鳴システム
１０４  メイン磁石
１０６  磁石のボア
１０８  イメージングゾーン
１０９  関心領域
１１０  磁場勾配コイル
１１２  勾配コイル電源
１１４  無線周波数コイル
１１６  コイルセグメント
１１８  送受信機
１２０  スイッチユニット
１２２  ＲＦ整合検出システム
１２４  ＲＦポート
１２６  対象者
１２８  対象者支持体
１４０  コンピュータシステム
１４２  ハードウェアインタフェース
１４４  プロセッサ
１４６  ユーザインタフェース
１５０  コンピュータメモリ
１６０  マシン実行可能命令
１６２  イメージングパルスシーケンスコマンド
１６４  イメージング磁気共鳴データ
１６６  インピーダンス整合データ
１６８  スイッチユニット制御命令
１７０  磁気共鳴画像
２００  ＲＦ整合検出システムを使用してインピーダンス整合データを測定する
２０  インピーダンス整合データを使用してスイッチユニット制御命令を決定する
２０  スイッチユニット制御命令を用いて複数のＲＦポートの少なくとも１つのスイッチユニットを制御する
３００  スイッチングユニットの単一の並べ替えを設定する
３０２  単一の並べ替えに対するインピーダンス整合データを測定する
３０４  全ての並べ替えを測定したか？
４００  バードケージコイル
４０２  エンドリング
４０４  リングセグメント
４０６  ラング
４０８  ラングセグメント
４１０  無線周波数シールド
４１２  リングＲＦポート
４１４  ラングＲＦポート
４１６  シールドＲＦポート
５００  グループ１
５０２  グループ２
６００  Ｑ
６０２  反射係数
６０４  １ポート使用
６０６  ２ポート使用
６０８  ３ポート使用
６１０  ４ポート使用
６１２  最適な供給
７００  バードケージコイル
７０２  誘導性供給ループ
１０００  ダイポールアンテナ
１００２  ダイポール要素
１００４  第１のポート
１００６  第２のポート
１１００  ＴＥＭアンテナ
１１０２  キャリア構造
１１０４  ストリップ要素
１１０６  ストリップセグメント
１１０８  接続
１１１０  制御ライン
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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