(57)【要約】本発明は、対象領域からＲＦ信号を検出するためのＭ個のＲＦコイル（１１内糸８）であって、Ｍは２より大きい整数である、Ｍ個のＲＦコイルと、検出されたＲＦ信号を受信し且つ処理するためのＮ個の受信チャネル（Ｃ１乃至Ｃ４）であって、Ｎは１より大きく且つＭより小さい整数である、Ｎ個の受信チャネルと、を有するＲＦコイルシステムを有する、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置に関する。本発明に従って、少なくとも２つのＲＦコイル（１２、１６；１４、１８）は、信号受信器チャネルと前記ＲＦコイルのＲＦ信号の受信のために結合され、前記の少なくとも２つのＲＦコイルは、コイル感度符合化のために主軸に沿ってコイル感度を空間的に変化させる最大を提供するように選択される。提供されるＭＲＩ装置は、ＳＥＮＳＥ方法と共に用いられることを可能にする最適な解決方法を提供する。一般的な考え方は、好適な又は実際の感度減少方向に沿ってできるだけ多くの個性を有すること及び主臨床対象の軸に沿って空間的にできるだけ鮮鋭に特徴付けることである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象領域からのＲＦ信号を検出するためのＭ個のＲＦコイルを有するＲＦコイルシステムであって、Ｍは２より大きい整数である、ＲＦコイルシステム；及び
前記の検出されたＲＦ信号を受信し且つ処理するためのＮ個の受信器チャネルであって、Ｎは１より大きく且つＭより小さい整数であり、少なくとも２つのＲＦコイルは信号受信器チャネルと前記ＲＦコイルのＲＦ信号の受信のために結合され、前記の少なくとも２つのＲＦコイルは、コイル感度符合化のために主軸に沿ってコイル感度を空間的に変化させる最大を与えるように選択される、Ｎ個の受信器チャネル；
を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、２つのＲＦコイルの対は、各々結合され、別個の受信器チャネルに接続され、少なくとも１つのＲＦコイルはいずれの他のＲＦコイルと結合されていない、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記ＲＦコイルシステムは８つのＲＦコイルを有し、６つの受信器チャネルが備えられ、２つのＲＦコイルの対は、それぞれ、２つの別個の受信器チャネルと前記のＲＦコイルの対のＲＦ信号の受信のために、各々結合されている、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記の８つのＲＦコイルは、リングの形状に配置され、特に鳥篭のようなヘッドコイル配置に形成される、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、２つのＲＦコイルの対は各々結合され、感度符合化のための主軸、特に前後及び左右の軸に対して斜めに配置されている、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、第１の対の前記ＲＦコイルは互いに平行に配置され、第２の対の前記ＲＦコイルは互いに平行に且つ前記第１の対の前記ＲＦコイルに対して垂直に配置されている、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、第１の対の前記ＲＦコイルは互いに垂直に配置され、第２の対の前記ＲＦコイルは互いに垂直に配置され、前記第２の対の前記ＲＦコイルは前記第１の対の一のＲＦコイルに平行に配置されている、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、第１の対の前記ＲＦコイルは感度符合化のための主軸に対して平行に配置され、第２の対の前記ＲＦコイルは感度符合化のための主軸に対して斜めに配置されている、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記第１の対又は前記第２の対の前記ＲＦコイルは、それぞれ、並列に配置されている、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記第１の対又は前記第２の対の前記ＲＦコイルは、それぞれ、互いに平行に配置されている、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
Ｍ個のＲＦコイルを有するＲＦコイルシステムを用いて、対象領域からＲＦ信号を検出する段階であって、Ｍは２より大きい整数である、段階；及び
Ｎ個の受信器チャネルを用いて、前記の検出されたＲＦ信号を受信し且つ処理する段階あって、Ｎは１より大きく且つＭより小さい整数であり、少なくとも２つのＲＦコイルは単一の信号受信器チャネルと前記ＲＦコイルのＲＦ信号の受信のために結合され、前記の少なくとも２つのＲＦコイルは、コイル感度符合化のために主軸に沿ってコイル感度を空間的に変化させる最大を提供するように選択される、段階；
を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象領域からＲＦ信号を検出するためのＭ個のＲＦコイルであって、Ｍは２より大きい整数である、Ｍ個のＲＦコイルと、検出されたＲＦ信号を受信し且つ処理するためのＮ個の受信チャネルであって、Ｎは１より大きく且つＭより小さい整数である、Ｎ個の受信チャネルと、を有するＲＦコイルシステムを有する、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置に関する。
【０００２】
本発明は又、Ｍ個のＲＦコイルを有するＲＦコイルシステムを用いて対象領域からＲＦ信号を検出する段階であって、Ｍは２より大きい整数である、段階と、Ｎ個の受信チャネルを用いて検出されたＲＦ信号を受信し且つ処理する段階であって、Ｎは１より大きく、Ｍより小さい整数である、段階と、を有する磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
冒頭の段落において説明した種類のＭＲＩ装置及びＭＲＩ方法は、一般に、既知であり、広範に使用されている。磁石が検査領域を透過する一次的に一定で均一な磁場を生成するために用いられ、ＲＦコールシステムを有する高周波（ＲＦ）ユニットが、検査領域に配置される双極子の磁気共鳴を誘導し且つ操作するために検査領域にＲＦ信号を送信するために用いられる。
【０００４】
文献、“ＳＥＮＳＥ：Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｅｎｃｏｄｉｎｇ  Ｆｏｒ  Ｆａｓｔ  ＭＲＩ”，Ｋｌａｓｓ  Ｐ．Ｐｒｕｅｓｓｍａｎｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，４２：９５２−９６２（１９９９）において、複数の受信器コイルのアレイにより磁気共鳴イメージングの実施を著しく改善するための概念について記載されている。前記文献において、その感度エンコーディングについて記載されており、その感度エンコーディングは、線形磁界勾配によるフーリエ調整に対して補完的なエンコーディング効果を受信器感度が一般に有しているという事実に基づいている。複数の受信器コイルのアレイを利用することにより、操作時間を短縮することができ、解像度を向上させることができる。上記の方法は、ｋ空間のサンプルの減少又はアンダーサンプリング、及び基地の個々のコイルの感度プロファイルを利用している。サンプリングは、ナイキストの定理により表されるステップサイズより大きいステップサイズを用いて実行されるため、（常に必要な）フーリエ変換の間に所謂折り返しが生じ、それ故、原理的に、物理画像空間からの２つの異なるポイントが互いに区別されることができない。
【０００５】
実際には、検査されるべき解剖学的領域は、ＭＲＩ装置におけるハードウェアとして備えられている受信器チャネルとコイル素子をより多く必要とする。Ｐｈｉｌｉｐｓ社により製造され販売されているＭＲＩ装置、即ち、実際に使用されている製品Ｇｙｒｏｓｃａｎ  ＮＴは、６つの受信器チャネルを用いることにより、６つの相乗的／フェーズドアレイコイルまで、同時に操作することができる。しかし、特定のアプリケーションは、より多くの受信器チャネル及びＲＦコイルを必要とする。より多くの受信器チャネル及びＲＦコイルが存在する場合、利用可能な受信器チャネルへの割り当てのためにコイルを選択することが必要である。より多くの数の受信器チャネルが原理的に可能であり、それはより短い捕捉時間又はより高い解像度に導く。しかし、各々の付加受信器チャネルは、ＭＲＩ装置のコストを著しく増大し、受信器チャネルの数における各々の変化は、より多くの帯域幅が必要であるために、全体的なシステムの再設計が必要となる。
【０００６】
当該技術分野において、例えば、直交モードにおいて対向ＲＦコイルからのＲＦ信号を結合することにより、４つの受信器チャネルにこれらをマッピングすることは、例えば、８つのＲＦコイルを有するＲＦコイルシステムに対して、それは一般的である。しかしながら、そのような組み合わせは、単一の受信器チャネルにおいてＳＥＮＳＥ減少が等しく符合化されるとき、展開される必要がある空間におけるポイントとして、上記のＳＥＮＣＥ方法に対して最適ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ＳＥＮＳＥ方法に対して最適化され、ＭＲＩ装置に対する安価で、ロバストで、高信頼性の支援を可能にし、ＲＦコイルシステムにおける素子より少ない受信チャネルを有する、冒頭の段落に記載した種類の磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）方法及び磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明に従った磁気共鳴イメージング方法及び磁気共鳴イメージング装置は、単一の受信器チャネルを有する前期ＲＦコイルのＲＦ信号の受信のために少なくとも２つのＲＦコイルが結合されていることを特徴とし、前記の少なくとも２つのＲＦコイルは、コイル感度符合化のために主軸に沿って最大の空間的に変化するコイル感度を提供するように選択される。
【０００９】
本発明は、好適な走査のオリエンテーション及び／又はＳＥＮＳＥ減少方向についての知識を用いることにより、ＲＦコイルからＲＦ信号の組み合わせを選択する考えに基づいている。ＳＥＮＳＥ方法は、空間情報に対して符合化するためにコイル感度プロファイルの空間鮮鋭性を用いる。空間における幾つかのポイントからのデータは不十分な符合化画像に一致する。データが展開される必要があるポイントにおける感度のＳＥＮＳＥ展開を容易にすることは、できるだけ明確である必要がある。これは、できるだけ異なる方法で、個々のＲＦコイル又は、コイルの組み合わせが検査対象、例えば、患者又は患者の部分を厳密に調べるときに最も良好に達成される。好適には、関連折り返し／ＳＥＮＳＥ折り返し方向並びに解剖学的及び好適なイメージングプレーン／オリエンテーションに関する洞察に基づいて、受信器チャネル数Ｎに対してＲＦコイル数Ｍを縮小化するために固定的な組み合わせが選択される、即ち、組み合わせは、好適には、ＲＦコイルシステムを用いて実行される大部分の検査に対して好適なコイル感度符合化軸に基づいて選択される。
【００１０】
本発明に従った磁気共鳴イメージングの特定の実施形態は、２つのＲＦコイルの対が別個の受信器チャネルに各々接続され、結合され、少なくとも１つのＲＦコイルがいずれの他のＲＦコイルと結合されない、ことを特徴とする。前記コイルから受信したＲＦ信号が１つ又はそれ以上の他のＲＦコイルからのＲＦ信号と共通の受信器チャネルに結合されるように、１つ又はそれ以上のＲＦコイルは個別のままである場合、そのような実施形態はよりよい信号対ノイズ比（ＳＮＲ）をもたらすことが、実際に示された。
【００１１】
本発明に従った磁気共鳴イメージング装置の特定の実施形態は、ＲＦコイルシステムが８つのＲＦコイルを有し、ＭＲＩ装置が６つの受信器チャネルを有し、２つのＲＦコイルの２つの対は２つの受信器チャネルと各々結合される一方、４つの残りのＲＦコイルは４つの残りの受信器チャネルと接続される、という点で特徴付けられる。そのようなＲＦコイルシステムは、好適には、患者の頭部を走査するために適用され、８つのコイルは、好適には、鳥篭の形状をとって、頭の周囲に配置される。他の応用は、４つのＲＦコイルの２つのリングが患者の身体の周囲に各々配置される心臓イメージングである。そのようなＭＲＩ装置の有利な実施形態であって、特に、そのような応用のためのＲＦコイルの有利な組み合わせは、請求項３乃至１０に規定され、下の図を参照して詳細に説明することとする。しかしながら、本発明は、それらの特定の実施形態に限定されるのではなく、受信器チャネルというよりＲＦコイルを有するいずれの他のＭＲＩ装置に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明を説明するために用いられる幾つかの用語を説明するための図を示している。その図における二次元の直交グリッドが示され、それらのグリッドはｚ及びｙ方向に配置されている。ｚ方向はスライス選択方向とみなされ、ｙ方向は位相符合化方向とみなされる。既知の方法は感度符合化を利用し、ｋ空間サンプルの減少又は不足サンプリング及び既知の個々のコイル感度プロファイルをうまく利用する。視野（ＦＯＶ）１は、それ故、両方の寸法を減少される。減少されたＦＯＶ２におけるピクセル３は、直交グリッドを形成するピクセルの重ね合わせを表す。図１において示す例において、これらのピクセルの４つは全視野（ＦＯＶ）１内にある。それ故、実際のエイリアジングの度合いは４である。エイリアジングされたピクセルは、個々のコイル制限画像において生成され、それらの画像は、しかしながら、各々のコイルの異なる感度プロファイルを利用することにより展開される。これに関しては幾つかの制限がある。ＳＥＮＳＥを用いるｋ空間のサンプルの減少及び画像の次の効果的な展開は、複数の受信器コイルの方向において、即ち、減少方向においてのみ達成される。ＳＥＮＳＥ再構成アルゴリズムは画像を展開する。エイリアジング又は折り返されたアーチファクトは、それ故、同じ方向において、即ち、折り返された方向において生成される。
【００１３】
図２は、鳥篭の形をとって、患者の頭の周囲に配置された、８つのＲＦコイル１１乃至１８を有する既知のＲＦコイルシステムと、４つの受信器チャネルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４にこれらの８つのＲＦコイルからＲＦ信号を選択して結合させるための付加的な既知の手段と、の実施形態を示している。図に示すように、各々の個々のＲＦコイル１１乃至１８からのＲＦ信号はプリアンプ５により前置増幅され、次いで、２つのＲＦコイルの対のＲＦ信号が信号受信器チャネルにＲＦ加算器／コンバイナ７により結合される前に、位相は位相シフタ６によりシフトされる。既知の提案に従って、頭４の反対側に配置されたＲＦコイルのＲＦ信号は１つの受信器チャネルに結合され、即ち、ＲＦコイル１１及び１５からのＲＦ信号は受信器チャネルＣ１に結合され、ＲＦコイル１２及び１６からのＲＦ信号は受信器チャネルＣ２に結合され、ＲＦコイル１３及び１７からのＲＦ信号は受信器チャネルＣ４に結合され、そしてＲＦコイル１４及び１８からのＲＦ信号は受信器チャネルＣ３に結合される。これは、ＬＲ（＝左／右）コイル１１、１５の１つの集合、ＡＰ（＝前／後）コイル１３、１７の１つの集合、そして、ＡＰ及びＬＲ方向に対して斜めに配置されているコイル１２、１６及び１４、１８の２つの集合をもたらす。
【００１４】
ＳＥＮＳＥ減少を適用するとき、展開されることが必要である、空間におけるポイントは、展開を可能にするために異なる複雑なコイル感度パターンを十分適切に示さない単一の受信器チャネルにおいて符合化されるため、図２に示すＲＦコイルシステムは、ＳＥＮＳＥ方法に対して最適ではない。それ故、本発明に従って、最大の空間的に変化するコイル感度がコイル感度符合化に対して主軸に沿って提供される方法で、ＲＦコイルからＲＦ信号を結合することが提案される。これは、本発明に従って、ＲＦコイルからのＲＦ信号の固定的な組み合わせが、主な対象の解剖における好適な走査の主オリエンテーション及びＥＮＳＥ減少方向の知識又は洞察により選択されることを意味している。好適な又は実際のＳＥＮＳＥ減少方向に沿って、できるだけ多くの個性を提供する必要がある。そのような組み合わせの特定な実施形態について、図３乃至６に模式的に示している。
【００１５】
それらの実施形態については、脳の解剖を用いて説明する。ここで、少なくとも円筒形システムにおいて、大部分の走査は折り返し方向ＬＲ（約７０％）を用い、それに続いてＡＰ（約２０％、特にＥＰＩ）が用いられる。特定の方向に強い優先性を与えることにより、８つのコイルのうち４つを結合させるために“ハードワイヤード（ｈａｒｄ−ｗｉｒｅｄ）”選択がなされる。これが本発明の主旨である。
【００１６】
図３は、８個のコイル１１乃至１８を有するＲＦコイルシステムに対するＲＦコイルからのＲＦ信号の結合の第１実施形態を示している。これらの実施形態の全てに対して、６つの受信器チャネルが利用可能であるが、それより多い又は少ないＲＦコイル及び／又は受信器チャネルに対する一般化は、当業者により容易になされることができる。これらの６つの受信器チャネルに８つのＲＦコイル１１乃至１８のＲＦ信号をマッピングするために、２つのＲＦコイルの２つの対が形成され、それらのＲＦ信号は各々、信号受信器チャネルに結合される一方、残りの４つのＲＦコイルのＲＦ信号は各々、別個の信号受信器チャネルに入力される。
【００１７】
図３に示している第１実施形態に従って、ＲＦコイル１２及び１６のＲＦ信号は１つの受信器チャネルに結合され、ＲＦコイル１４及び１８のＲＦ新のグは１つの受信器チャネルに結合される。残りのＲＦコイルは個別のままであり、４つの残りの受信器チャネルに別個に接続される。この実施形態において、前／後（ＡＰ）及び左／右（ＬＲ）軸に対して斜めに配置されたＲＦコイルのＲＦ信号は結合される一方、前記方向に対して垂直に又は平行に配置されたＲＦコイル１１、１３、１５、１７のＲＦ信号は個別のままである。
【００１８】
図４に示す第２実施形態において、ＲＦコイル１２及び１６のＲＦ信号、並びにＲＦコイル１４及び１８のＲＦ信号は、別個の受信器チャネルに結合される。そのような非対称結合は、例えば、ＡＰ方向がＳＥＮＳＥ減少方向として選択された場合、好適である。この場合、いそう挙動を考慮するとき、そのような組み合わせは有利である。図に示しているように、第１の対のＲＦコイル１３及び１７はＳＥＮＳＥ減少方向に平行に配置される一方、第２の対のＲＦコイル１２及び１６はＳＥＮＳＥ減少方向に対して斜めに配置されているが、第１の対のコイルの１７及び１３の隣に位置付けられている。
【００１９】
より対照的な組み合わせを図５に示している。この図において、ＲＦコイル１２及び１８のＲＦ信号は結合され、ＲＦコイル１４及び１６のＲＦ信号は別個の受信器チャネルに結合される。ＳＥＮＳＥ減少方向としてＡＰ方向を選択するとき、又、ＲＦコイル１２、１４、１６及び１８の配置の場合、対の状態で結合されるＲＦ信号は、ＳＥＮＳＥ減少方向に対して斜めに配置される。しかしながら、図３に示す実施形態とは対照的に、各々の対の１つのＲＦコイルは、他の対の１つのＲＦコイルに対して平行である。
【００２０】
第４実施形態を、図６に模式的に示す。この図において、ＲＦコイル１３及び１４のＲＦ信号は結合され、ＲＦコイル１７及び１８のＲＦ信号は別個の信号受信器チャネルに結合される。特に９０°の位相シフトを有する、そのような隣接ＲＦコイルの組み合わせは高いＳＮＲに導くことを実際には示した。
【００２１】
上で図示し、説明したような、８つのＲＦコイルを有するＲＦコイルシステムを有するＭＲＩ装置の実施形態は、そのような特定のＲＦコイルシステムに本発明を限定しない例であることに留意する必要がある。対照的に、本発明は、ＲＦコイル数が受信器チャネル数より大きいＲＦコイルシステムを有するいずれのＭＲＩ装置に適用可能である。更に、コイルの組み合わせは又、上で図示し、説明した組み合わせと異なることが可能である。一般に、個々のコイルアレイ素子は、対象の主解剖に対する主要ＳＥＮＳＥ減少方向に沿って、できるだけ多く位置合わせされる。
【００２２】
ヘッドコイル配置において、イメージングプレーンは、しばしば、ＬＲ軸に関して２０°傾けられ、ＡＰ方向をカバーするＲＦコイルはこのオリエンテーションに沿っている。心臓イメージングのようなアプリケーションにおいて、個々のＲＦコイルは、短軸、長軸、４つの心室の観測及びそれらのそれぞれの折り返し又はＳＥＮＳＥ減少方向のような、心臓における最も共通のスライス位置を最適にカバーする必要がある。最適に位置付けされたＲＦコイルは、自動的に移動され、幾何学的因子を最適化するために選択されるように考えられている。これは、個々のＲＦコイルの幾何学的構成の開始ポイントに依存する。ＲＦコイルシステムが６つの受信器チャネルと結合するように４つのＲＦコイルの２つのリングを有する場合、身体の右前及び／又は後の部分におけるＲＦコイルは、長軸観測に対して要求される感度に対して非常に寄与しないように見込まれている。これらは、例えば、結合されることができる。しかしながら、これは、ＲＦコイルのサイズ及びそれらのトポロジーに依存するある付加研究を必要とする。一般に、ＲＦコイルは、例えば、主臨床対象の軸に沿って、できるだけ鮮鋭に、残りの結合したＲＦコイルが重要な役割を果たすような方法で、ＲＦコイル素子数より少ない受信器チャネルを有する旧来型のＭＲシステムのレガシー支援の理由のために、結合される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一般に、ＳＥＮＳＥ方法について説明するための図である。
【図２】既知のヘッドコイル配置の例を示す図である。
【図３】本発明に従ったＲＦコイルシステムの第１実施形態を模式的に示す図である。
【図４】本発明に従ったＲＦコイルシステムの第２実施形態を模式的に示す図である。
【図５】本発明に従ったＲＦコイルシステムの第３実施形態を模式的に示す図である。
【図６】本発明に従ったＲＦコイルシステムの第４実施形態を模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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【国際調査報告】
2005529705.tif 000008
2005529705.tif 000009
2005529705.tif 000010