(57)【要約】  勾配パルスが導電勾配コイルによって生成される。高周波成分は電流の重心をコイル導体が相互に左右することによってシフトさせる。勾配磁場Bが周波数の増加とともに減少するように、該シフトは導体材料の電気抵抗によって変わってくるものであり、該電気抵抗は同様に、該導体材料の温度、及び周波数によって、変わってくる。この現象自体は勾配デマンドDに対する勾配パルスの遅延として現れる。本発明はパルス中に、勾配システムの導体の伝導状態を表現する量を判定し、該量から勾配遅延を算定して該遅延に対する勾配デマンドを補正するようMRI装置のモデルを用いることを企図するものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
MRI装置においてMRI画像を生成する方法であって：
勾配磁場が勾配システムによって生成され；
該勾配磁場の時間に対する所望の変動が勾配デマンドによって規定され；かつ
該勾配システムの実効伝導状態を表現する量が該勾配磁場を形成する勾配パルスの生成中に判定され；
該勾配パルスの該生成中に、勾配遅延が少なくとも該表現量の値に基づいて判定され、
該勾配パルス中に、該勾配デマンドの瞬間値が該勾配遅延の該勾配パルス中での現行値に対して補正され、かつ、該勾配パルスの該瞬間値が該補正勾配デマンドの値によって判定される；
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、前記表現量が前記MRI装置のモデル、少なくとも前記勾配デマンド、更には、入力量として用いられる現行勾配パルスの直前の多数の勾配パルスの変動、から得られることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、前記表現量が前記MRI装置のモデル、少なくとも入力量として用いられる適切な勾配パルスを生成する勾配コイルの少なくとも１つの代表点の温度、から得られることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、勾配コイルを表現する量の実効伝導状態が前記適切な勾配パルスを生成する前記勾配コイルの前記抵抗によって形成され、前記MRI装置の前記モデルが、前記代表点の前記温度と前記適切な勾配コイルの抵抗との間の関係を規定するルック・アップ・テーブルを有し、該ルック・アップ・テーブルの結果、該勾配コイルの該抵抗を前記適切な勾配パルスを生成する前記勾配コイルの前記少なくとも１つの点の前記温度から導出し得ることを特徴とする方法。
【請求項５】
MRI装置であって、
請求項１乃至４何れか記載の方法を実施するプロセッサ手段を有するよう実施されたことを特徴とするMRI装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、勾配磁場が勾配システムによって生成され、勾配磁場の時間に対する所望の変動が勾配デマンドによって規定され、勾配システムの実効伝導状態を表現する数量が勾配磁場を形成する勾配パルスの生成中に判定される、MRI（磁気共鳴映像）装置においてMRI画像を生成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のような方法で公知のものがある（特許文献１参照。）。MRI装置においては、記録に必要な勾配パルスの所望の変動は一般に、当該所望の磁場の表現、いわゆる勾配デマンド、によって規定される。これは勾配磁場の所望の変動の、時間の関数としての、頻繁に数値で記憶される表現である。種々の原因によって、実際に生成される勾配磁場は勾配デマンドとは形状が異なる。この差異に重大な影響を有する原因は勾配システムにおける勾配コイルの温度であり、それは周囲の影響及びこれらのコイルの使用の事前履歴によって想定温度とは異なり得る。
【特許文献１】特開平０７−３０３６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献においては、勾配システムの環境における熱シールドの温度がMRI走査中に等間隔で測定される。そのような温度はしたがって、勾配システムの実効伝導状態を表現する量を形成し、実効伝導状態の語は、勾配磁場の形成を、渦電流誘導によって、左右する、勾配コイル、（もしあれば）シールド・コイル及び他の金属部分のような、勾配システムの導電部分全てにおいて現れる電気伝導を指す。上記温度は渦電流補償容量の変動の形態による補正を判定する入力量として用いられる。この公知の方法においては、該温度は勾配パルスの形成に間接にしか関係しない部分について測定され、その結果、勾配コイルの温度における変動の影響は十分に補償されない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は上記MRI装置においてMRI画像を生成する方法を設けることにあり、該方法においては勾配コイルの温度における変動に対して更に十分な補償が実現される。この目的を実現するよう、本発明による該方法においては、勾配パルスの生成中に、勾配遅延が少なくとも上記表現数量の値に基づいて判定され、勾配パルス中に、勾配デマンドの瞬間値が勾配遅延の当該現行値に対して補正され、勾配パルスの瞬間値が該補正勾配デマンドの値によって判定される。
【０００５】
本発明は以下の認識に基づくものである。磁気勾配パルスを生成するのに、導電勾配コイルで、当該導体が比較的幅広い、併置された片の形態をとるよう、例えば、円柱曲面を有し、トラックが設けられた、銅板によって形成されるものを用い得る。これらの片を通じた固定された電流伝導の場合、電流の位置は実質的に当該片の中心にある。高周波成分のある電流の場合、勾配パルスの生成に関する限りでは、電流の重心は片形導体が相互に左右することによる結果としてシフトされ、それは電流の変位とも呼ばれる。この（片の特定形状での）変位は特に、導体材料の電気抵抗によって変わってくるものであり、該抵抗は同様に、該材料の温度によって変わってくる。更に、この変位の大きさは電流の周波数によって変わってくる、すなわち、実際に生成された勾配磁場は特定の振幅特性及び関連位相特性によって、電流の周波数によって変わってくる。これらの特性の形状は特に、片材料の抵抗によって変わってくる。台形勾配パルスの先端はこの場合、フーリエ解析を経ることが可能で、そのようにして得られた周波数成分の減衰は振幅特性によって判定し得、そのようにして得られた減衰周波数成分は再構成し得る。その場合、結果として生じる勾配パルス偏差自体は、良い近似において、勾配デマンドに対する実際の磁気勾配パルスの遅延として現れるようである。この遅延（勾配遅延）は上記振幅特性及び関連位相特性によって、該特性が勾配パルスの如何なる瞬間でもわかるという条件で、すなわち、材料の抵抗がいつでもわかる場合に、判定し得る。上記表現量によって、この抵抗は種々の方法で、理論的にも実験的にも、勾配パルスの発生中にも発生前にも、判定し得る。勾配遅延は、次に、勾配デマンドを補正するのに、例えば、該勾配デマンドにタイム・シフトを、該タイム・シフトが勾配遅延に対して補正するよう、用い得る。これが勾配パルスの形成中に連続して行われる場合、高い度合いの補正の精度が実現される。勾配コイル上に分布されたような導体の幅は当該磁場の遅延の空間依存性につながる。該遅延のこの空間分布が仮想静磁場のものと合理的に同様な場合、結果として生じる、遅延における、変動は勾配デマンド信号の遅延補正によって補正し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の第１実施例においては、上記表現量はMRI装置のモデル、少なくとも勾配デマンド、更には、入力量として用いられる現行勾配パルスの直前の多くの勾配パルスの変動、から得られる。このように、勾配コイルの温度又は電気抵抗は直接測定されなくても良い；そのような測定は上記コイルのアクセス可能性が低いことが理由で時には不便なことがあり得る。そのようなモデルは種々の方法で、例えば、多数の一連の考えられる類の勾配パルスを一回で供給し、発生する勾配遅延を測定することによって、形成し得る。しかしながら、その代わりに、コンピュータ・シミュレーション又は理論的根拠に基づいて適切なコイル構成における熱発生及び熱伝達を予測することも考えられる。
【０００７】
本発明の別の実施例においては、上記表現量はMRI装置のモデルから得られ、適切な勾配パルスを生成する勾配コイルの少なくとも１つの代表点の少なくとも温度が入力量として用いられる。この実施例は、勾配コイルの温度が1つ以上の点で測定し得る場合に効果的である。このように、コイルの材料抵抗は直接的に、したがって、正確に判定し得る。
【０００８】
本発明の更に別の実施例においては、勾配コイルを表現する量の実効伝導状態は適切な勾配パルスを生成する勾配コイルの抵抗によって形成され、該実施例においては、MRI装置のモデルは上記代表点の温度と上記適切な勾配コイルの抵抗との間の関係を規定するルック・アップ・テーブルを有し、その結果、勾配コイルの抵抗は適切な勾配パルスを生成する勾配コイルの少なくとも１つの点の温度から導き出し得る。ルック・アップ・テーブルは種々の方法で、例えば、コンピュータ・シミュレーションによって実験的に、又は、MRI装置の適切な部分における熱伝達を算定することによって理論的根拠によって、編集し得る。ルック・アップ・テーブルは一度だけ（すなわち、装置の製造中又は特定の型式の最初の見本の製造中に）編集すればよく、後に各装置に記憶されるので、該装置における高い度合いの計算効率が実現される。
【実施例】
【０００９】
一般に、医療目的に関するMRI装置においては、勾配パルスは該装置によって画像処理される部分を選定するよう生成される。そのような勾配パルスは典型的な立ち上がり時間が０．２msで、典型的なパルス持続期間が２ｍｓで、典型的な立下り時間が０．２ｍｓの台形の形態をとる。勾配パルスの所望形状は該装置の制御コンピュータによって生成されるデマンド信号によって規定される。この信号は該装置のイメージング・ボリュームにおける所定位置での勾配磁場の所望変動の形態をとる。勾配パルスの磁界は勾配コイルを通じて送出される電流によって生成され、該コイルはトラックが設けられた円柱局面を有する銅板から、当該導体が比較的幅の広い併置片の形態をとるよう、形成し得る。交流で、該導体がお互いに左右しあうにつれて、電流変位が発生する。該変位は特に、導体材料の電気抵抗によって変わってくるものであり、該抵抗は同様に、該材料の温度によって変わってくる。更に、該変位は、実際に生成された勾配磁場が特定の振幅特性及び関連位相特性によって電流の周波数とともに変わってくるように、電流の周波数によって変わってくる。
【００１０】
本発明の本質にある問題を示すよう、図1aは典型的な振幅特性を示し、図1bは典型的な位相特性を示す。振幅特性は勾配磁場の振幅Bの変動をイメージング・ボリュームにおける代表位置での周波数ωの関数として表し、位相特性は勾配磁場の位相φの変動を同じ位置での周波数ωの関数として表す。低周波（部分２参照）に対しては、該磁場の減衰は現れないので、グラフは該部分においては水平に伸びる。高周波に対しては、部分４に見られるように、1次近似で１．５から３ｄb/オクターブの減衰が現れる。この類の振幅変動の場合には通例であるように、グラフの曲点１０は２本の漸近線６及び８の交点と一致する。
【００１１】
位相特性（図1b参照）においては、低周波（部分１２参照）に対しては当初磁場の位相回転は起きないので、グラフはその部分においては水平方向に伸びる。位相回転の最強変動は当該ティルト点の付近において起こる一方、更に高い周波数に対しては再び、位相変動は実質的に一定となる。
【００１２】
台形デマンド信号Dの先端１６（図１ｃ参照）にある周波数成分は各々、図1aに示す減衰係数によって減衰され、これらの成分は更に図1bの位相回転を経る。このようにして変動した周波数成分は更にもう一度、MRI装置のイメージング・ボリュームにおける上記位相及び振幅変形の後に見られるような勾配磁場の表現である結果信号Bに構成（合算又は積算）し得る。この結果信号Bは、良い近似において、デマンド信号Dと形態において同様なものであるが、上記デマンド信号に対して、勾配遅延と呼ばれる、時間遅延τを受けていることが見出された。勾配遅延τはしたがって上記位相及び振幅特性によって、該特性が勾配パルスの各瞬間でわかるという前提で、すなわち、勾配システムにおける材料の抵抗、特に勾配コイルにおける導体の各位置での抵抗、が各瞬間でわかる場合、判定し得る。この抵抗分布は、表現量と呼ばれる、1つの数によって表現し得る。該表現量は種々の方法で、理論的にでも実験的にでも、勾配パルスの前でも勾配パルス中でも、判定し得る。
【００１３】
図２aは本発明によるMRI装置の遅延モデルの第１実施例を図示する。このモデルは3つのサブパーツ２２、２４，２６を有し、該サブパーツ各々は勾配遅延τに対する入力量の処理の一部に対する役割を果たす。本実施例においては、入力量は入力１８に供給される勾配デマンドD及び事前履歴として呼ばれて入力２０に供給される、現行の勾配パルスの直前の多数の勾配パルスの変動によって形成される。これらの2つの量によって、勾配システムの適切な部分において消費される電力Pがサブパーツ２２において算定され、該消費電力Pは、所要の精度によって、場所および時間の関数P(r,t)として判定し得る。このようにして算定された電力分布P(r,t)は更に、サブブロック２４における温度分布T(r,t)を算定するよう用いられる。この温度分布から勾配システムの実効伝導状態を表現する量をサブブロック２６において判定し得、該量は、この場合、勾配コイルRgの抵抗である。この抵抗が既知の場合、それは適切な場合（すなわち、所定の勾配デマンドD及び事前履歴）に対する振幅及び位相特性を判定するよう用い得、それから勾配遅延τを図１によって説明した方法によって判定し得る。
【００１４】
サブパーツ２２の内容はいくつかの方法によって判定し得る。第１の方法は、勾配システムにおける関連電流分布を、導体の所定の分布で、表現することができるコンピュータ用既存シミュレーション・プログラムを用いる。更に、勾配システムにおける種々の位置での電流分布を測定すること、又は、理論的根拠によって電流分布を計算（ことによると近似計算）すること、が考えられる。上記の電力計算工程を明示的に実施する代わりに、（勾配デマンドに基づいて）所定の電力供給量での温度分布を測定してすぐさまサブブロック２４の実行に進むことが考えられる。温度分布が判定された後、上記に説明したように勾配遅延を判定することが考えられる。
【００１５】
サブパーツ２４の内容は更に、いくつかの異なる方法で判定し得る。第１の方法では、関連温度分布を、所定の電力分布P（r,t）で、表現することができるコンピュータ用の既存シミュレーションを用いる。その代わりに、勾配システムにおける1つ以上の位置において、温度を理論的根拠によって測定又は計算（ことによると近似計算）し得、（ことによると近似の）完全な温度の分布をこれからMRI装置において既知の材料分布によって判定し得る。温度分布が判定された後、上記のように勾配遅延を判定することが考えられる。
【００１６】
図2bは本発明によるMRI装置の遅延モデルの第２実施例を図示する。入力量２８はこのモデルに供給され、該入力量は勾配遅延τの瞬間的判定に対して重要なものである。該入力量２８は、この場合、適切な勾配パルスを生成する勾配コイルの代表点の温度である。事前の測定又は計算によって、この特定の温度と温度分布との関係を（近似して）規定し得るので、所望する場合、結果として生じる空間及び時間可変温度分布を導出し得る。この導出は更に、サブパーツ３２による処理の一部を形成するルック・アップ・テーブル３０の数値に暗黙に存在し得る。テーブル３０においては、上記代表点の温度は毎回入力量として規定され、該温度に関連した適切な勾配コイルの抵抗は出力量として規定され、その結果、勾配コイルの抵抗を上記１つの点の温度から導出し得る。上記のようにして、更に、勾配遅延τを上記抵抗値から判定し得る。
【００１７】
勾配遅延τはこの場合、勾配デマンドを、例えば、該勾配デマンドにタイム・シフトを、該タイム・シフトが勾配遅延に対して補償するよう、設けることによって、補正し得る。勾配パルスの形成中にこれが連続して行われる場合、高い度合いの補正の精度が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１ａ】勾配磁場の典型的な振幅変動を周波数の関数として表すグラフである。
【図１ｂ】勾配磁場の典型的な位相シフトを周波数の関数として表すグラフである。
【図１ｃ】デマンド信号及び実際の勾配磁場の変動を時間の関数として表すグラフである。
【図２ａ】本発明によるMRI装置の遅延モデルの第１実施例の図である。
【図２ｂ】本発明によるMRI装置の遅延モデルの第２実施例の図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【国際調査報告】
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