(57)【要約】  励起と検出回路は、多素子無線周波コイルで使用される個別に制御可能な素子を含む。回路の各素子からの、例えば位相、振幅、周波数、タイミングなどの駆動信号特性は、小信号を用いて個別に制御可能である。各コイル素子に関連する駆動信号の負のフィードバックは、そのコイル素子に結合されたレシーバから導くことができる。
2007507719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の制御ラインを備えたプロセッサと、
複数の信号変調器であって、各信号変調器が変調器入力、変調器出力、制御入力を備え、各制御入力が前記複数の制御ラインのうちのそれぞれ１本の制御ラインに結合された複数の信号変調器と、
１つの入力端子と、それぞれ１つの変調器入力に結合された複数の出力端子とを備えたインタフェース回路と、
それぞれが送信入力端子、受信出力端子、コイル端子、制御端子を備え、各制御端子がそれぞれ１本の制御ラインに結合され、各コイル端子が多素子磁気共鳴コイルの１つのコイル素子に結合されるように構成され、各コイル素子がそれぞれ１つのコイル端子に対応した複数のスイッチと、
それぞれが１つの受信出力端子に結合された複数の受信器と
を含むシステム。
【請求項２】
各変調器が、増幅器、減衰器、周波数シフタ、位相シフタ、電力変調器のうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電力変調器がスイッチを含む請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記インタフェース回路が分配器を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
各受信器が信号出力を含み、コントローラが複数のフィードバック入力端子を含み、各信号出力がそれぞれ１つのフィードバック入力端子に結合される請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラが、フィードバック入力端子上のフィードバック信号に応じて制御ライン上の制御信号を調整するようになされたプロセッサを含む請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
イメージング基準を選択すること、
前記イメージング基準に基づいて励起用の多チャネル・トランシーバを構成し、前記トランシーバの各チャネルを多素子無線周波磁気共鳴コイルの複数の電流素子のうちのそれぞれ１つに結合すること、
前記コイルに励起を搬送すること、
前記励起に応じて複数の受信信号を検出すること、
前記イメージング基準に応じて前記受信信号を評価すること、
前記トランシーバの少なくとも１つのチャネルであって、各チャネルが前記トランシーバの他のいずれのチャネルとも独立に制御可能であるチャネルについての選択されたパラメータを調整すること
を含む方法。
【請求項８】
前記選択されたパラメータを調整することが、位相シフト、周波数、振幅、電力供給時間のうちの少なくとも１つを調整することを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記受信信号を評価することが、フィードバック信号を受信することを含む請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記受信信号を評価することが、前記トランシーバのコンポーネントの動作モードを評価することを含む請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
複数の出力チャネルを備える入力インタフェースと、
複数の制御ラインと複数のフィードバック・ラインによって前記入力インタフェースに結合されたプロセッサであって、各制御ラインと各フィードバック・ラインがそれぞれ１つの出力チャネルに対応したプロセッサと、
複数のスイッチであって、各スイッチがそれぞれ１つの出力チャネルに結合され、またプロセッサに結合され、さらに各スイッチが多電流素子磁気共鳴コイルのそれぞれ１つの電流素子に結合されるようになされたスイッチと、
複数の受信器であって、各受信器が前記複数のスイッチのうちのそれぞれ１つのスイッチに結合され、前記スイッチが前記入力インタフェースと前記複数の受信器の一方を選択するように構成された複数の受信器と
を含む装置。
【請求項１２】
前記入力インタフェースが電力分配器を含む請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
各フィードバック・ラインが少なくとも１つの方向性結合器に結合される請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
各出力チャネルが、減衰器、増幅器、位相シフタ、周波数シフタ、電力変調器のうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の受信器の各受信器が増幅器を含む請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも１本のフィードバック・ラインが、減衰器、増幅器、位相シフタ、周波数シフタ、電力変調器のうちの少なくとも１つに結合される請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記入力インタフェースが、並列信号源、８ポート分配器、１６ポート分配器のうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記出力チャネルがインピーダンス制御器を含む請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
出力チャネルが電界効果トランジスタ電力増幅器を含む請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
少なくとも１本の制御ラインがデジタル利得制御器に結合される請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００３年１０月３日に出願された、「ＰＡＲＡＬＬＥＬ  ＴＲＡＮＳＣＥＩＶＥＲ  ＦＯＲ  ＮＵＣＬＥＡＲ  ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＲＥＳＯＮＡＮＣＥ  ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許仮出願第６０／５０８６６２号の優先権を主張するものであり、この内容を参照により本明細書に組み入れる。
【０００２】
本出願は、２００３年４月２１日に出願された「ＲＡＤＩＯ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＧＲＡＤＩＥＮＴ  ＡＮＤ  ＳＨＩＭ  ＣＯＩＬ」と題する米国特許出願第１０／４２０５４１号の関連出願であり、この内容を参照により本明細書に組み入れる。
【０００３】
本出願は、２００３年８月８日に出願された「ＡＳＳＹＭＥＴＲＩＣ  ＲＡＤＩＯ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ  ＬＩＮＥ  ＡＲＲＡＹ」と題する米国特許出願第１０／６３７２６１号の関連出願である。また、米国特許出願第１０／６３７２６１号は、２００１年７月３１日に出願された「ＲＡＤＩＯ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＦＩＥＬＤ  ＵＮＩＴ  ＷＩＴＨ  ＡＰＥＲＴＵＲＥ」と題する米国特許第６７８８０５６号の継続出願であり、これらの内容をそれぞれ参照により本明細書に組み入れる。
【０００４】
本出願は、２０００年５月２２日に出願された「ＲＦ  ＣＯＩＬ  ＦＯＲ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許第６６３３１６１号の関連出願であり、この内容を参照により本明細書に組み入れる。
【０００５】
政府の権利
本発明対象は、米国国立衛生研究所（ＮＩＨ）から、同機関の助成金番号ＮＩＨ−Ｒ０１  ＣＡ  ９４２００−０１Ａ１、Ｐ４１  ＲＲ０８０７９、ＮＩＨ−２  Ｒ４２  ＲＲ１３２３０−０２の下に一部助成を受けたものである。米国政府は本発明に関する一定の権利を保有することができる。
【技術分野】
【０００６】
本発明の対象は磁気共鳴画像法に関し、より詳細には、多素子無線周波コイルを用いて磁気共鳴信号を励起し検出するための方法とシステムに関する。
【背景技術】
【０００７】
従来のトランシーバは、多素子磁気共鳴コイルを用いて信号を励起し検出するためには不適当である。詳細には、高磁界強度において、不均質効果(inhomogeneity effect)により画像品質が劣化する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
必要とされているのは改良されたトランシーバである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
無線周波コイルの複数の並列チャネルを送信側と受信側の両方で制御し監視するシステム。各個別の電流素子（またはコイル素子）は、その電流素子を流れる電流に基づく磁界を発生する。各コイル素子が発生する磁界の大きさ、位相、周波数、タイミング特性は、その電流素子の電流を調整することによって個別に制御される。一実施態様では、タイミング制御によって「オン」期間と「オフ」期間の時間を選択することが可能になる。
【００１０】
各コイル素子を流れる電流の特性は、各コイル素子に結合された電力増幅器または変調器に供給される入力信号レベルと制御信号に基づいて個別に決定される。
【００１１】
一実施態様では、コイルの各共鳴電流素子は個別に扱われ、最適アルゴリズムを用い、受信したフィードバックに基づいて個別に制御される。
【００１２】
本発明の他の態様は、本発明についての以下の詳細な説明を読み、その一部をなす図面を参照することによって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図面に関し、いくつかの図面を通して類似する番号は実質的に同一のコンポーネントを示す。末尾に付加された文字が異なる同一の番号は、実質的に同等のコンポーネントの異なる実体を表す。
【００１４】
以下の詳細な説明では、添付の図面を参照する。これらの図面は本明細書の一部をなすものであり、図面には、本発明対象を実施することができる詳細な実施形態が、例示として示されている。これらの実施形態は、当業者が本発明対象を実施できるように十分に詳細に記載されている。これらの実施形態を組み合わせることができること、または他の実施形態を使用することができること、本発明対象の範囲を逸脱することなく構造的、機構的、論理的、電気的な変更をなし得ることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は限定の意味に解釈すべきではなく、本発明対象の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって規定されるものである。
【００１５】
図１は、本発明対象の一実施形態によるトランシーバ１００を示す。この図では、トランシーバ１００は信号源９５を含み、信号源９５は分配器１０５の入力端子に結合された出力を備える。分配器１０５は８方向電力分配器として示されているが、これは単なる例示であり、より多くの、またはより少ない分配方向を備えた他の分配器も考慮される。例えば、一実施形態では、１６方向の分配器が使用される。分配器１０５は複数の出力信号を提供し、図示の実施形態では、８つの出力信号が示されている。出力信号の数は、電力分配器または分割器の分配ファクタに対応する。一例では、分配器は、１つの入力端子を備え、かつ、複数の出力端子の各々に供給される複数の出力信号を備えたインタフェース回路の一部である。
【００１６】
分配器またはインタフェース回路からの各出力信号は、変調器１２０の入力１３５に個別に結合される。各変調器１２０は端子１２５に出力を提供する。なお、各変調器はさらに、個別の制御ライン１３０を介してコントローラ２００に接続される。各変調器１２０は、端子１２５から増幅器１４０の入力に結合される。一例では、変調器１２０は増幅器を含む。例示の実施形態では、増幅器１４０は高出力増幅器１４０を含む。増幅器１４０の出力は、第１のノード１７０でスイッチ１６０に結合される。各スイッチ１６０はまた、受信器１５０に結合された第２のノード１６５を含む。各受信器１５０はさらに、受信器出力１４５を介してコントローラ２００に結合される。各スイッチ１６０はノード１７５でポール接続を含み、このノード１７５はさらにコイル素子１９０に結合される。各スイッチ１６０は、コントローラ２００に結合された個別の制御ライン１８０によって制御される。
【００１７】
一例では、インタフェース回路は、複数の並列入力信号源を含むかまたはそれに結合され、電力分配器には結合されない。例えば、複数の個別の駆動信号が並列にインタフェース回路に接続される。
【００１８】
様々な実施形態において、コントローラ２００はプロセッサまたは信号プロセッサを含む。コントローラ２００は外部プロセッサ９０に結合される。一実施形態では、外部プロセッサ９０はリモート・プロセッサであり、ＲＳ−２３２Ｃインタフェース、イーサネット（登録商標）、汎用インタフェースバス（ＧＰＩＢ）、または他の接続によってコントローラ２００と結合される。
【００１９】
コントローラ２００に結合される他の制御ラインも考慮される。例えば、様々な実施形態において、制御ラインは、電力増幅器１４０、受信器１５０、分配器１０５に結合される。さらに、フィードバックは、１つまたは複数の制御ラインまたは分離されたフィードバック・ラインを使用してコントローラ２００に提供される。
【００２０】
一実施形態では、各受信器１５０は信号プロセッサによってコントローラ２００に結合される。一実施形態では、本システムは画像を生成しないように構成され、その場合には、受信器１５０からのフィードバック信号を使用してパラメータを調整する。例えば、一実施形態では、ヒストグラムが生成され、プロセッサ上で実行されるアルゴリズムはヒストグラムをフラットにするように適合される。
【００２１】
一実施形態では、無線周波送信信号は比較的小さな信号であり、したがって位相、周波数、振幅は容易に制御することができる。
【００２２】
一実施形態では、組立部品１１０は、回路基板またはシャーシなど特定の構造として提供される。
【００２３】
一実施形態では、駆動回路と前置増幅器が各コイル素子に結合される。一実施形態では、増幅器は半導体増幅器を含む。一実施形態では、増幅器は約１５０〜５００ワットの間の素子定格を有する１つまたは複数のパワーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を含む。
【００２４】
図２は、一実施形態による変調器１２０を示す。この図では、変調器１２０は直列接続された、位相シフタ２２０、利得部２３０、インピーダンス整合制御部２３５、周波数シフタ２４０を含む。図示の実施形態は例示のためのものであり、他の構成も考慮される。分配器１０５は入力１３５上に変調器１２０への信号を提供する。変調器１２０は、増幅器１４０に結合された端子１２５に出力を提供する。位相シフタ２２０、利得部２３０、インピーダンス整合制御部２３５、周波数シフタ２４０は、制御ライン１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ、１３０Ｄを介してそれぞれコントローラ２００に結合される。スイッチ２４１もまた直列に接続されており、増幅器１４０、したがって電流素子に供給される電力を制御する。一例では、コイル素子用の電力は、選択された動作パラメータに従ってオン／オフ変調される。スイッチ２４１は制御ライン１３０Ｅによって制御される。
【００２５】
様々な実施形態において、位相シフタ２２０、利得部２３０、インピーダンス整合制御部２３５、周波数シフタ２４０は、ＰＩＮダイオード、フィルタ、その他の能動素子と受動回路素子を含む。位相シフタ２２０は、コントローラ２００によって制御ライン１３０Ａ上に提供される信号の機能として位相シフトを発生させる。一実施形態では、利得部２３０はプログラム可能な減衰器を含み、増幅器１４０に提供する信号の振幅を調整するように構成される。一実施形態では、利得部２３０は、変調器１２０の出力信号を制御ライン１３０Ｂの信号に応じて選択的にオンまたはオフするスイッチを含む。一実施形態では、利得部２３０は、制御ライン１３０Ｂ上の信号によって決定される可変利得を有する増幅器を含む。一実施形態では、インピーダンス整合制御部２３５は、各電流素子を、与えられた負荷に整合させるようにフィードバックし、制御するインピーダンス・ブリッジまたはバラクタ、あるいは他の回路またはコンポーネントを含む。一実施形態では、周波数シフタ２４０は、制御ライン１３０Ｄを用いて、コントローラ２００からの信号に応じて周波数を調整する。
【００２６】
他の実施形態では、変調器１２０は、無線周波信号の振幅を制御する増幅器利得制御部を含む。図に示されるように、変調器はコントローラ２００に結合された制御ラインによって制御される。一実施形態では、制御ラインは各電力増幅器１４０に結合される。
【００２７】
図３は、本発明対象の一実施形態による多素子無線周波コイル２５０を示す。この図では、８素子コイルが示されているが、より多くのまたはより少ない素子のコイルも考慮される。様々な実施形態において、コイル２５０は、例えば４素子、１６素子、３２素子を含む。この図では、コイル２５０は、フォーム(form)２５５のまわりに同心的に配置された平行導体ストリップを含む。フォーム２５５は、非導電性素材によって形成されている。内側導体ストリップ１９０Ｂは、その断面が外側導体ストリップ１９０Ａの断面よりも小さくなるように示されている。
【００２８】
再度図１を参照すると、各スイッチ１６０はコイル素子１９０に結合されており、図３のコイル２５０に従って、各スイッチは導体ストリップ１９０Ａ、１９０Ｂに結合される。
【００２９】
コイル２５０は、ＴＥＭ(transverse electromagnetic)コイルと呼ばれることもあり、様々な実施形態において、複数のストリップライン、マイクロストリップ、または電流素子を含む。これらの各素子は、誘導的または容量的に個別に制御することができ、それによって位相、振幅、周波数、タイミングの制御が可能になる。
【００３０】
図４は、本発明対象の一実施形態による方法４１０を示す。４２０で、イメージング基準が選択される。様々な実施形態において、イメージング基準は、特定の信号対雑音比、画像均質性、最小コントラスト対雑音比を記述することができる。また、検査すべき特定の関心のある領域を記述することもできる。一実施形態では、イメージング基準はコンピュータによって示されるメニューやインタフェースを用いて選択される。一実施形態では、イメージング基準は、コンピュータ可読媒体に格納された命令を実行するプロセッサによって自動的に選択される。
【００３１】
４３０で、トランシーバ１００は、選択されたイメージング基準に従って励起を搬送するように構成される。様々な実施形態において、トランシーバ１００を構成することは、各コイル素子１９０における電流の振幅、位相、周波数を選択することを含む。一実施形態では、トランシーバ１００を構成することは、個々のコイル素子１９０をいつオンにし、オフにすべきかを決定することを含む。一実施形態では、トランシーバ１００を構成することは、コイル２５０を用いて搬送されるパルス列を選択することを含む。
【００３２】
４４０で、コイル２５０を用いて対象に励起磁場が搬送される。一実施形態では、励起は、各個別のコイル素子１９０における無線周波電流を変調することによって搬送される。一実施形態では、励起を搬送することは、増幅器１４０から導かれた信号をコイル素子１９０に提供するように各スイッチ１６０を構成することを必要とする。
【００３３】
４５０で、やはり個別のコイル素子１９０を用いて受信信号が検出される。詳細には、受信信号は、コイル素子１９０で受信された信号がコントローラ２００に結合されるようにスイッチ１６０を構成することによって検出される。
【００３４】
４６０で、受信した信号から得られた画像が所定の基準を満たすかどうかを判定する質問が提示される。得られた画像が所定の基準を満たしている場合は、４７０で処理が終了する。得られた画像が所定の基準を満たしていない場合は、処理は４８０に続き、選択されたパラメータが調整される。例えば、一実施形態では、選択されるパラメータは電流振幅である。この場合、４８０で、生成された画像に応じて個々のコイル素子１９０の振幅を増加または減少させる。４８０で、選択されたパラメータを調整した後で、処理は４３０での励起の構成に続く。
【００３５】
一実施形態では、方法４１０は、コンピュータ可読媒体に格納された命令を実行するプロセッサによって実行される。様々な実施形態において、プロセッサには外部プロセッサ９０、あるいはコントローラ２００のプロセッサが含まれる。
【００３６】
図５は本発明対象の一実施形態によるトランシーバ２１００を示す。この図では、トランシーバ２１００は、電力分配器２１０５の入力端子に結合される出力を備えた信号源２９５を含む。電力分配器２１０５はｎ方向電力分配器であり、この場合、電力はｎ出力チャネル間で均等に分配される。例えば、様々な例において、電力分配器２１０５は、８ポート分配器、１６ポート分配器、あるいはより多くのまたはより少ないチャネルを備えた分配器を含む。
【００３７】
電力分配器２１０５は複数の出力信号を提供し、図示の実施形態では、ｎの出力信号が示されている。出力信号の数は、電力分配器または分割器の分配ファクタに対応している。電力分配器２１０５からの各出力信号は、減衰器２１２０Ａ、２１２０Ｂ〜２１２０Ｎに個別に結合される。さらに、減衰器２１２０Ａ〜２１２０Ｎの出力は、位相シフタ２１２５Ａ、２１２５Ｂ〜２１２５Ｎに結合される。減衰器２１２０Ａ〜２１２０Ｎ、位相シフタ２１２５Ａ〜２１２５Ｎは、信号源からの信号を変調するように構成され、変調器の要素と呼ばれることもある。変調器の各要素、例えば減衰器２１２０Ａと位相シフタ２１２５Ａは、ライン２１３０Ａ、２１３５Ａを介してそれぞれマイクロプロセッサ２２００に結合される。様々な実施形態において、ライン２１３０Ａ、２１３５Ａによって個々の要素が制御され、あるいは個々の要素に関する動作モードまたは設定に対応するフィードバック信号を提供する。
【００３８】
電力制御器２０１０はブランク・ロジック２０１５Ａ、２０１５Ｂ〜２０１５Ｎに結合され、各ブランク・ロジックは順に、電力増幅器２１４０Ａ、２１４０Ｂ〜２１４０Ｎに結合される。電力増幅器２１４０Ａ〜２１４０Ｎは、位相シフタ２１２５Ａ〜２１２５Ｎからの出力信号を受信し、増幅した信号をスイッチ２１６０Ａ、２１６０Ｂ〜２１６０Ｎに提供する。電力増幅器２１４０Ａ〜２１４０Ｎへの電力は、電力制御器２０１０とブランク・ロジック２０１５Ａ〜２０１５Ｎの組合せによって制御される。
【００３９】
スイッチ２１６０Ａ〜２１６０Ｎは、コイル要素２１９０Ａ、２１９０Ｂ〜２１９０Ｎをそれぞれ電力増幅器２１４０Ａ〜２１４０Ｎまたは前置増幅器２１５０Ａ、２１５０Ｂ〜２１５０Ｎに結合する。スイッチ２１６０Ａ〜２１６０Ｎの動作モードの制御とフィードバックは、それぞれマイクロプロセッサ２２００に結合されたライン２１８０Ａ、２１８０Ｂ〜２１８０Ｎを介して提供される。各前置増幅器２１５０Ａ〜２１５０Ｎからの出力信号は受信器２１７５に結合され、受信器２１７５はさらに外部プロセッサ２９０に結合される。表示器２３００はマイクロプロセッサ２２００に結合され、システム２１００の動作に対応するグラフィックまたは数値データを表示する。
【００４０】
図６は多チャネル・トランシーバの特定のチャネル３１００を示すものであり、このトランシーバの一部は図１、２、５に示されている。信号源３９５は、電力分配器３１０５に提供する励起信号を生成する。電力分配器３１０５からの出力は減衰器３１２０Ａに結合され、減衰器３１２０Ａはさらに位相シフタ３１２５Ａに結合される。位相シフタ３１２５Ａからの出力は電力増幅器３１４０Ａに結合され、電力増幅器３１４０Ａはさらにスイッチ３１６０の第１のノードに結合される。スイッチ３１６０の第２のノードは前置増幅器３１５０Ａに結合され、前置増幅器３１５０Ａは受信器３１７５Ａに結合される。受信器３１７５Ａからの出力はマイクロプロセッサ３２００に結合される。スイッチ３１６０の出力はコイル素子３１９０Ａに結合される。信号源３９５、電力分配器３１０５、減衰器３１２０Ａ、位相シフタ３１２５Ａ、電力増幅器３１４０Ａ、前置増幅器３１５０Ａ、受信器３１７５Ａ、スイッチ３１６０はそれぞれ、リンク３０１０、３０２０、３１３１、３１３６、３０３０、３０７０、３１８２、３１９１によってマイクロプロセッサ３２００に結合される。一例では、リンク３０１０、３０２０、３１３１、３１３６、３０３０、３０７０、３１８２、３１９１はそれぞれ、個々の要素の動作モードに関するフィードバックを提供する。一例では、制御信号はリンク３０１０、３０２０、３１３１、３１３６、３０３０、３０７０、３１８２、３１９１を介して各要素に提供される。
【００４１】
さらに、一例では、各要素間に信号フィードバックが提供される。例えば、フィードバック・ライン３０１５、３０２５、３０３５、３０４５、３０５５、３０６５、３０６０、３０８０、３０８１は、図示の個々の要素間で送信される信号に関するフィードバックをマイクロプロセッサ３２００に提供する。外部プロセッサ３９０はマイクロプロセッサ３２００に結合され、追加の処理、表示、制御機能を提供する。
【００４２】
代替実施形態
位相と周波数を調整することによって、個々の電流素子に対する制御を提供する。一実施形態では、コイル内の選択された電流素子にパルス列が提供される。
【００４３】
様々な実施形態において、イメージングまたは他のアプリケーションのために選択された基準は、画像均質性と信号対雑音との任意の組合せのうちの少なくとも１つを含む。一実施形態では、関心のある領域が、コントラストなど特定の基準に基づいて強調される。パルスを生成するか、または他の駆動信号を提供するための他のアルゴリズムも考慮される。
【００４４】
本発明対象の様々な実施形態に含まれるフィードバックは、トランシーバの送信側と受信側に関連して説明することができる。例えば、送信側では、個々の電流素子と変調器１２０は、性能基準に対応するフィードバック信号を提供する。詳細には、駆動素子と負荷の間にインピーダンスの不整合が存在する場合には、ライン上の反射信号の尺度（定在波比、ＳＷＲ）を用いて信号をコントローラ２００に提供することにより変調器を再構成することができる。他の例として、対象物への過度な電力供給を防止するために、安全機構として、コイル２５０に供給される全電力の尺度に関するフィードバックを使用することができる。送信側のフィードバックに関して他のパラメータを監視することもできる。例えば、提供される信号の周波数、振幅、位相を監視して、必要とされるパラメータが実際に提供されたことを検証することができる。
【００４５】
送信側では、所与の電流素子に関する位相、振幅、周波数の変化が、影響を受ける磁気共鳴信号についてのほぼ瞬時のフィードバックとして提供される。受信したフィードバックに応じて制御信号が生成され、その制御信号を使用して送信器の応答を修正する。この修正は、コイルの少なくとも１つの特定の電流素子に対する駆動信号についての１つまたは複数のパラメータを変更することによって行われる。
【００４６】
一実施形態では、トランシーバ１００には３種類の信号が存在する。それらの信号は無線周波駆動信号、制御信号、フィードバック信号と記すことができる。様々な実施形態において、増幅器、フィルタ、信号プロセッサ、他の素子などを用いて無線周波駆動信号を操作して、所定の基準に適合する信号を提供する。無線周波駆動信号は、制御ライン上の信号とフィードバック信号を用いて操作され制御される。個別のコイル素子に対する個別の制御とともに個別の無線周波送信と受信信号、および選択された要素からのフィードバックによって、核磁気共鳴サンプル中の関心のある特定の領域をターゲットとすること、または最適化することが可能になる。
【００４７】
一実施形態では、本システムは、複数の無線周波コイル素子に送信し、そこから受信するための無線周波信号チャネルを備える。一実施形態では、本システムは、磁気共鳴無線周波コイルの様々な電流素子それぞれについての送受信機能を個別に制御する複数の制御信号回路を備える。一実施形態では、本システムは、複数の無線周波コイル素子に送信しそこから受信した無線周波信号をサンプリングするための複数の無線周波信号フィードバックループを備える。一実施形態では、本システムは、所定の基準に従って無線周波信号フィードバックを調整するようになされたコンピュータ可読命令を含む。一実施形態では、本システムは、所定の基準に従ってサンプル（例えば、人体）中の関心のある領域から所定の核磁気共鳴データが得られるように構成された送信、受信、コイル制御プロトコルを含む。
【００４８】
様々な実施形態において、所定の基準は、信号対雑音、空間分解能、空間位置、空間寸法、空間一様性、時間分解能、タイミング、持続時間、様々なコントラスト属性、位相角、周波数などの任意の組合せのうちの少なくとも１つを含む。
【００４９】
本発明対象は、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）、磁気共鳴分光法（ＭＲＳ）、磁気共鳴機能画像法（ｆＭＲＩ）、電子常磁性共鳴法（ＥＰＲ）、電子スピン共鳴法（ＥＳＲ）、核磁気共鳴法（ＮＲＩ）などとともに使用するのに適したものである。ただし、この明細書で核磁気共鳴について言及したものは、他のものも含むことを理解されたい。
【００５０】
プロトン・イメージングの動作（ラーモア）周波数は磁界強度とともに線形に増加する。したがって、波長、特に組織誘電(tissue dielectric)における波長は減少する。例えば、頭脳組織における波長は、７テスラ（３００ＭＨｚ）ではほぼ１２ｃｍにまで減少する。したがって、人間の頭部と身体の画像は磁界強度の増加とともにますます不均質になる。本発明対象による多素子コイルを用いて、個別のコイル素子に対して位相と振幅の制御を相互作用させることによって、画像の空間的な不均質性を修正し、あるいは所定の関心のある領域を拡大して、その領域から追加の信号を得ることができる。
【００５１】
一例では、電力分配器２１０５は１６ポートのゼロ度電力分配器(zero degree power divider)を含み、信号源２９５は方向性結合器を含む。一例では、減衰器２１２０Ａ〜２１２０Ｎは８ビットのデジタル減衰器を含む。一例では、位相シフタ２１２５Ａ〜２１２５Ｎは８ビットのデジタル位相シフタを含む。一例では、電力制御器２０１０はブランクＴＴＬ（トランジスタ・トランジスタ・ロジック）アレイを含む。一例では、電力増幅器２１４０Ａ〜２１４０Ｎは５００ワット定格のパワーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を含む。
【００５２】
図７は、要素５と要素１５の間に結合された例示的方向性結合器１０を示す。図において、要素５と要素１５はそれぞれ、本明細書に記載のコンポーネントまたは要素に対応する。一例では、要素５は電力分配器３１０５を表し、要素１５は減衰器３１２０Ａを表す。要素５は入力信号４に応じて出力信号６を生成する。さらに、要素１５は入力信号１１に応じて出力信号１６を生成する。方向性結合器１０は、信号６に応じて出力、またはフィードバック信号７を提供する。方向性結合器は信号をサンプリングするための１デバイスに過ぎない。他の例示的デバイスとしては、ＰＩＮダイオードやオシロスコープ・プローブなどが含まれる。
【００５３】
一例では、光変換器や光ファイバを使用して特定の要素を結合することができる。一例では、無線周波フィルタ回路とファラデー・ケージを使用して、回路の選択された部分を隔離することができる。
【００５４】
様々な例において、複数のチャネル、例えば４チャネル、８チャネル、１６チャネル、ならびにより少ないまたはより多いチャネル数などが提供される。
【００５５】
一例では、本発明対象は、多チャネル駆動信号を多素子無線周波コイルに提供する多チャネル・トランスミッタを含む。この場合、コイルの各電流素子は、分離され個別に制御される励起信号によって駆動される。多チャネル・トランスミッタの各チャネルによって提供される電気信号は個別に制御することが可能である。
【００５６】
一例では、本発明対象は、多素子無線周波コイルからの多チャネル応答信号を受信するように構成された多チャネル受信器を含む。この場合、コイルの各電流素子は分離された個別の出力信号を提供する。多チャネル受信器の各チャネルによって提供される出力信号は個別に制御可能であり、個別に処理され、増幅され、フィルタリングされる。一例では、電力変調器または電力分配器は、電流素子への電力供給時間を調整するように提供される。
【００５７】
一例では、本発明対象は、多素子無線周波コイルに多チャネル駆動信号を提供し、多チャネル応答信号を受信するように構成された、多チャネルの送信器と受信器、またはトランスミッタを含む。
【００５８】
一例では、信号源は通信された信号のサンプルを取り出す方向性結合器を含む。例えば、あるポートに結合された送信電力が方向性結合器の出力ポートに受動的に結合される。
【００５９】
一例では、各々が個別に動作する複数の信号源を電力分配器または分割器に結合することができる。
【００６０】
一例では、電力制御器２０１０は、電力増幅器２１４０Ａ〜２１４０Ｎへの供給電流をオン／オフするための回路を含む。電力増幅器２１４０Ａ〜２１４０Ｎは、雑音の混入を低減させるために、通常はハード的なオフ位置に保持され、起動時に選択的にオンになる。一例では、励起信号のオン／オフ・サイクルを制御するための電力変調器は、図１の変調器１２０の一部である個別の電力変調器によって提供される。
【００６１】
様々な例において、本発明対象は、例えばシステム・フィードバック、信号フィードバック、処理信号フィードバックなど様々なソースから導かれたフィードバックを含む。
【００６２】
一例では、システム・フィードバックは、システム内の選択されたコンポーネントの動作とモードをマイクロプロセッサ２２００が監視することを可能にするための回路と接続を含む。例えば、リンク２１８０Ａは、スイッチ２１６０Ａの動作モードに対応するシステム・フィードバック信号を提供する。一例では、システム・フィードバック信号は、そのコンポーネントまたは要素が適切に動作していることを示すための信号を提供する。様々な例において、選択されたコンポーネントは状態信号を提供するように構成される。
【００６３】
一例では、信号フィードバックは、信号の監視を可能にする回路と接続を含む。例えば、信号フィードバックは、送信または受信信号に対応するデータを提供する方向性結合器から導かれる。信号フィードバックは、例えば特定の信号の位相、周波数、振幅、オン／オフ状態に対応するデータを含む。
【００６４】
送信信号に関しては、方向性結合器は信号検出器として動作することができる。例えば、順方向における少量の送信エネルギーが検出され、また反射（または戻り）信号も検出可能である。一例では、図６に関して、リンク３０１５、３０２５上の信号は、方向性結合器によってマイクロプロセッサ３２００に提供される。一例では、方向性結合器は多チャネル・トランシーバの各要素間に提供される。信号フィードバックは、その特定のモジュールの設定た状態に対応するデータを提供する。例えば、減衰器３１２０Ａによって提供される減衰量は、リンク３０３５上にフィードバックされる信号に基づいて識別可能である。
【００６５】
一例では、スイッチ３１６０Ａの出力側の方向性結合器は、フィードバック信号３０６５を提供し、それを用いてコイル素子３１９０Ａに提供される励起信号の監視が可能になる。
【００６６】
信号フィードバックは信号の完全性を検証するためのツールを提供する。例えば、信号フィードバックを用いて、異質な信号や不要な信号を検出することができる。一例では、信号フィードバックはまた、反射電力の量を提供することもできる。さらに、信号フィードバックは、コイルに送られた電力に相当するデータを提供し、それによって、患者の安全性や機器の保護のための安全レベルを監視することが可能になる。
【００６７】
一例では、受信信号に対応する信号をフィードバックするための方向性結合器が使用される。受信信号を監視するために使用される方向性結合器は、送信信号を監視するために使用される方向性結合器と同一であっても異なっていても良い。一例では、方向性結合器は前置増幅器３１５０Ａの後の設けられる。一例では、方向性結合器からのフィードバックはマイクロプロセッサ３２００に提供される。この場合、プログラムはフィードバック信号に基づいてシステム性能を調整するように実行される。
【００６８】
一例では、信号フィードバックは受信側で提供される。一例では、信号フィードバックは送信側で提供される。一例では、信号フィードバックは受信側と送信側の両方で提供される。信号フィードバックは、方向性結合器によってシステム内の任意の場所で生成される。一例では、システム・コンポーネントのフィードバックが提供される。
【００６９】
図４に示した方法に関して、４５０でフィードバック信号が検出され、４６０でプロセッサはフィードバック信号に基づいてアルゴリズムを実行する。
【００７０】
信号フィードバックは、信号完全性（検証）、信号最適化、安全性に対応するデータを提供する。信号完全性（検証）は、どのような信号が実際に送信または受信されたかに対応するデータを提供する。送信または受信された信号が予想された信号と異なっているとプロセッサが判定した場合は、それに応じて動作パラメータを調整することができる。信号最適化は、信号の振幅、位相、タイミング関係、または周波数に基づく繰り返しルーチンに関係しており、この繰り返しルーチンにより、動作パラメータを調整して所望の性能結果を達成することが可能になる。安全性は、送信時にコイル素子にどの程度の電力が伝えられるかに関係している。詳細には、安全性は、患者が安全にどの程度の電力に耐えられるか、ならびに機器がどの程度の電力に耐えられるかに関係する。電力制限の影響を受けやすいコンポーネントには、例えばスイッチや前置増幅器などが含まれる。さらに、受信側の電力レベルはプロセッサによって監視することもできる。
【００７１】
処理信号フィードバックは、画像またはスペクトル線を生成するために使用される処理信号などから導かれたフィードバックに対応する。様々な例において、処理信号フィードバックは画像の品質や均質性を向上するため、またはその他の理由で行われる。一例では、処理信号フィードバックはプロセッサによって実行可能な命令のセットとして実装され、動作パラメータを自動調整する。一例では、処理信号フィードバックは、画像品質またはスペクトルを向上するために手動で実行される。様々な例において、フィードバックは相互作用的、または自動的に行われる。
【００７２】
一例では、本明細書に記載したように、単一のチャネル上で送信される集約信号を用いてコイルのすべての電流素子が駆動され（送信側）、複数のチャネルを使用して複数の受信信号が処理される。一例では、複数のチャネル駆動信号を用いて複数の電流素子が駆動され（送信側）、単一のチャネル上で送信される集約信号を用いてコイルのすべての電流素子が駆動され、複数のチャネルを用いて複数の受信信号が処理される。
【００７３】
結論
上記の説明は例示を意図したものであり、限定を意図したものではない。上記の説明を精査することにより、当業者には他の多くの実施形態が明らかになるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明対象の一実施形態による８素子トランシーバのブロック図である。
【図２】本発明対象の一実施形態による変調器のブロック図である。
【図３】本発明対象の一実施形態によるボリューム・コイルを示す図である。
【図４】本発明対象の一実施形態による方法の流れ図である。
【図５】本発明対象の一実施形態によるｎ素子トランシーバのブロック図である。
【図６】本発明対象の一実施形態による多素子トランシーバの例示的素子を示すブロック図である。
【図７】回路の一部である方向性結合器を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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