(57)【要約】  本発明は、磁気共鳴撮像装置の磁場ドリフトを、磁気共鳴画像データ収集の間にたとえばシングルショットＥＰＩによって、あるいはグラジエントエコーシーケンスによって収集される磁気共鳴信号に基づいてモニターすることを可能にする。少なくとも二つの磁気共鳴信号の位相が対応するＲＦ励起ののちエコー時間後に収集される。これは周波数エンコードは有するが位相エンコードは有さないｋ空間の中心線に対応する。ある時間間隔で収集された二つの連続する位相測定値の差が共鳴周波数の偏位を与える。これにより共鳴周波数の偏位のモニタリングおよび磁場ドリフトの補償が可能となる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
・第一の励起によって引き起こされる第一の磁気共鳴信号によって第一のデータ収集を実行し、
・前記第一の励起ののちエコー時間後に前記第一の磁気共鳴信号の第一の位相を決定し、
・前記第一のデータ収集ののちある時間間隔後に、第二の励起によって引き起こされる第二の磁気共鳴信号によって第二のデータ収集を実行し、
・前記第二の励起ののち前記エコー時間後に前記第二の磁気共鳴信号の第二の位相を決定し、
・前記第一および第二の位相の差に基づいて共鳴周波数の偏位を決定する、
ステップを有することを特徴とする、磁気共鳴撮像装置の磁場ドリフトをモニターする方法。
【請求項２】
前記第一および第二のデータ収集がシングルショットＥＰＩ法を使って実行されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第一および第二のデータ収集がグラジエントエコーシーケンス法によって実行されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
継続的に前記共鳴周波数の偏位をモニターする目的で、ｋ空間がスキャンされ、間歇的に第二のデータ収集が実行されて第二の位相が決定されることを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第二のデータ収集が固定された時間間隔ごとに実行されることを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記共鳴周波数の偏位に従って前記励起の周波数を変えることによって前記磁場ドリフトを補償することをさらに有することを特徴とする、請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
前記磁場を調整することによって前記磁場ドリフトを補償することをさらに有することを特徴とする、請求項１ないし６のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
前記共鳴周波数の偏位をある閾値と比較し、閾値を超えている場合に前記磁場ドリフトの補償を行うことをさらに有することを特徴とする、請求項１ないし７のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項９】
前記第一および第二の位相が時間領域で決定されることを特徴とする、請求項１ないし８のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１０】
前記第一および第二の磁気共鳴信号のフーリエ変換を実行し、前記第一および第二の位相を周波数領域で決定することをさらに有することを特徴とする、請求項１ないし８のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１１】
磁気共鳴撮像装置の磁場ドリフトをモニターするための、特にデジタル記憶媒体に記憶された、コンピュータプログラムであって：
・第一の励起ののちエコー時間後に第一の磁気共鳴信号の第一の位相を決定し、
・第二の励起ののち前記エコー時間後に、前記第一の磁気共鳴信号ののちある時間間隔後に収集される第二の磁気共鳴信号の第二の位相を決定し、
・前記第一および第二の位相の差に基づいて共鳴周波数の偏位を計算する、
ステップを実行するよう適応されているプログラム手段を有することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１２】
前記プログラム手段が前記共鳴周波数の偏位を継続的にモニターするよう適応されていることを特徴とする、請求項１１記載のコンピュータプログラム。
【請求項１３】
前記プログラム手段が前記共鳴周波数の偏位に従って励起合成手段を制御するよう適応されていることを特徴とする、請求項１１または１２記載のコンピュータプログラム。
【請求項１４】
前記プログラム手段が前記共鳴周波数の偏位に従って磁場を制御するよう適応されていることを特徴とする、請求項１１ないし１３のうちいずれか一項記載のコンピュータプログラム。
【請求項１５】
第一の励起ののちエコー時間後に第一の磁気共鳴信号の第一の位相を決定するための、第二の励起ののち前記エコー時間後に、前記第一の磁気共鳴信号ののちある時間間隔後に収集される第二の磁気共鳴信号の第二の位相を決定するための、ならびに前記第一および第二の位相の差および前記時間間隔に基づいて共鳴周波数の偏位を計算するための、処理手段を有することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項１６】
前記共鳴周波数の偏位の表示のための表示手段を有することを特徴とする、請求項１５記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項１７】
前記共鳴周波数の偏位に従って励起の生成を制御するための制御手段をさらに有することを特徴とする、請求項１５または１６記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項１８】
前記共鳴周波数の偏位に従って磁場を制御するための制御手段をさらに有することを特徴とする、請求項１５ないし１７のうちいずれか一項記載の磁気共鳴撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）の分野に、より詳細には限定することなく磁場ドリフトの補償に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の磁気共鳴撮像装置は静磁場を生成する。静磁場は主磁場または分極場B0とも称される。この磁場のねらいは、可視化すべき組織中のスピンの個々の磁気モーメントがこの分極場に合わせて整列しようとするが、その方向のまわりにある特徴的なラーモア周波数で無秩序に歳差運動をし、その振動数が当該スピンの磁気回転定数と分極磁場B0とによって決定されるということである。
【０００３】
しかし、磁気共鳴装置の運転の間、この磁場はさまざまな理由のため時間とともに変動しうる。たとえば、磁気共鳴装置を酷使すると、静磁場を生成するコイルの受動シム鉄片が過熱し、静磁場のゆらぎにつながる。
【０００４】
米国特許第6,294,913b1号は、磁気共鳴撮像の間の分極磁場の変動を補償するための方法を示している。ＭＲＩシステムを用いたスキャンの間、モニター信号がインターリーブされた形で取得される。このモニター信号を使って分極磁場B0の変動によって引き起こされる周波数変化が測定され、その測定された周波数変化を利用してそのスキャン中に収集された画像データの補償が行われる。この補償はＲＦ送信器および受信器の周波数を変えてB0の変化を相殺することによって達成される。この補償方法の不都合な点は、補償のために特別なモニター信号が必要とされることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、磁場ドリフトをモニターし、補償する改良された方法を提供することが本発明の一つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、磁気共鳴撮像装置の磁場ドリフトをモニターする方法を提供する。本発明の方法は、特別なモニター信号またはモニターセンサーを必要とすることなく、磁気共鳴画像データ収集の間にたとえばシングルショットＥＰＩによって、あるいはグラジエントエコーシーケンスによって収集された磁気共鳴信号に基づいて実行できる。
【０００７】
本質的には、少なくとも二つの磁気共鳴信号の位相が対応するＲＦ励起ののちエコー時間後に収集される。これは周波数エンコードは有するが位相エンコードは有さないｋ空間の中心線に対応する。このｋ空間中心線は通例ky＝0と書かれる。ある時間間隔で収集された二つの連続する位相測定値の差が共鳴周波数の偏位を与える。これにより共鳴周波数の偏位のモニタリングおよび磁場ドリフトの補償が可能となる。
【０００８】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、磁気共鳴データ収集のためにシングルショットＥＰＩ法が用いられる。シングルショットＥＰＩには、すべてのデータ収集がky＝0の線を含んでおり、各データ収集ごとに必要とされる位相情報が得られるという利点がある。
【０００９】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、磁気共鳴画像データ収集のためにグラジエントエコーシーケンスが用いられる。そのようなグラジエントエコーシーケンスの間、ｋ空間は任意の軌跡に沿ってスキャンされ、該軌跡も典型的にはｋ空間の線ky＝0を含んでいる。たとえば、最大限のグラジエントエコーシーケンスは２５６のデータ収集を有するが、その一つがky＝0を表す。ky＝0についてのデータ収集によって、グラジエントエコーシーケンス全体ごとに一回、必要とされる位相情報が得られる。
【００１０】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、グラジエントエコーシーケンス全体の間に複数の位相を得るために、該シーケンスの間にky＝0に沿った過剰なスキャンが実行される。これにより、単一のグラジエントエコーシーケンスの間に起こる磁場ドリフトをモニターすることができる。
【００１１】
以下において、本発明の好ましい実施形態について図面を参照することによってより詳細に述べる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は磁気共鳴装置１を示しており、静磁場を生成するための第一の磁石系２を、そしてまたＸ、Ｙ、Ｚ方向に勾配をもつ追加的な磁場を生成するためのいくつかの傾斜磁場コイル３を含んでいる。図示した座標系のＺ方向は、慣例により磁石系２における静磁場の方向に対応する。使用する測定座標系ｘ、ｙ、ｚは図１に示したＸ、Ｙ、Ｚ系とは独立に選ぶことができる。傾斜磁場コイルは電源ユニット４によって電力供給を受けている。ＲＦ送信器コイル５はＲＦ磁気励起パルスを生成する役割を果たし、ＲＦ送信器・変調器６に接続されている。
【００１３】
受信器コイルを使って、たとえば人間や動物の体など検査すべき対象７におけるＲＦ場によって生成される磁気共鳴信号が受信される。このコイルはＲＦ送信器コイル５と同じコイルであってもよい。さらに、磁石系２は、検査すべき体７の部分を収容するのに十分な大きさの検査空間を取り囲んでいる。ＲＦコイル５は、この検査空間において検査すべき体７の部分の周辺または表面上に配置される。ＲＦ送信器コイル５は信号増幅器・復調ユニット１０に送受信回路９を介して接続される。
【００１４】
制御ユニット１１は、ＲＦパルスおよび勾配を含む特別なパルス列を生成するよう、ＲＦ送信器・変調器６および電源ユニット４を制御する。復調ユニット１０から得られる位相および振幅は処理ユニット１２に与えられる。処理ユニット１２は提示された信号値（ｋ空間とも称する）を処理し、変換によって画像を形成する。この画像はたとえばモニター１３によって可視化できる。
【００１５】
処理ユニット１２は復調ユニットから得られる位相情報に基づいて共鳴周波数の偏位Δｆを決定し、この偏位Δｆを該偏位の補償のために制御ユニット１１に与える。
【００１６】
必要とされる位相情報の取得について、図２を参照することによって以下でより詳細に説明する。まず、ＲＦ磁気励起パルス２００が送信器コイル（図１の送信器コイル５を参照）によって生成される。さらに、スライス選択勾配GZパルス２０２、双極切り換え勾配２０４および位相エンコード勾配２０６が加えられる。シングルショットＥＰＩ磁気共鳴データ収集のために三つの勾配２０２、２０４、２０６を加えることは従来技術から知られている通りである。
【００１７】
シングルショットＥＰＩは測定信号２０８を与える。測定信号２０８のピークは、ＲＦ磁気励起パルス２００ののちエコー時間ＴＥ後である。測定信号２０８の時間ＴＥにおけるＲＦ磁気励起パルス２００に対する位相が、磁場のドリフトおよび共鳴周波数の対応するドリフトをモニターする目的のために決定される。共鳴周波数ドリフトがもしあれば決定するため、あるその後のシングルショットＥＰＩにおいて再び測定信号２０８の位相を決定する。前記２回のシングルショットＥＰＩの間の位相差によって共鳴周波数の偏位を計算することができる。これについては、図３を参照することによってのちにより詳細に説明する。
【００１８】
時間ＴＥにおける位相情報は時間領域または周波数領域での測定信号２０８から得ることができる。後者は測定信号２０８に対してフーリエ変換を実行することを必要とする。必要とされる位相情報はｋ空間の中心線に対応し、これは通例ky＝0と称される。すなわち、周波数エンコードはあるが位相エンコードはないスキャンである。位相エンコードがないという事実によって、測定信号２０８から得られた位相情報のドリフトを共鳴周波数偏位の決定のために使うことができる。
【００１９】
図３は、シングルショットＥＰＩの場合における磁場ドリフトのモニタリングおよび補償のためのフローチャートである。ステップ３００で、指数ｄが０にセットされる。共鳴周波数Δｆの偏位もまたステップ３００で０にセットされる。
【００２０】
ステップ３０２では、第一のシングルショットＥＰＩが実行され、図２に関連して説明したように位相φa(d)の測定が実行される。
【００２１】
ステップ３０２で第一のシングルショットＥＰＩが実行されたのち時間間隔ＴＥ後、ステップ３０４において第二のシングルショットＥＰＩが実行される。再び位相φaが測定される。
【００２２】
ステップ３０６では、ステップ３０２、３０４において収集された位相φaの間の差を計算し、その差を２π×（連続するシングルショットＥＰＩの間の時間間隔）で割ることによって共鳴周波数の偏位Δｆが計算される。今の場合、この時間間隔はエコー時間ＴＥである。
【００２３】
ステップ３０８では、偏位Δｆの絶対値がある閾値と比較される。閾値を超えていればステップ３１０でドリフト補償が実行される。好ましくは、これはＲＦ磁気励起パルスの周波数を偏位した共鳴周波数に調整することによってなされる。
【００２４】
偏位Δｆが閾値を超えていない場合にはドリフト補償は必要ない。ステップ３１２で指数ｄがインクリメントされ、ステップ３０４に制御が戻って偏位Δｆの継続的なモニタリングを行う。
【実施例】
【００２５】
図４はシングルショットＥＰＩではなくグラジエントエコーシーケンスを使う代替的な実施形態を示している。ステップ４００は図３のステップ３００に対応する。ステップ４０２では、所与の軌跡に沿ってｋ空間のスキャンを開始することによって磁気共鳴データ収集が開始される。軌跡は、ky＝0というｋ空間中心線をカバーしてもしなくてもよい。
【００２６】
ステップ４０４では、軌跡に沿ったｋ空間のスキャンが中断されて、周波数エンコードはあるが位相エンコードはない、すなわちky＝0のｋ空間中心線についてのデータ収集が実行される。このようにして位相情報φaが得られる。
【００２７】
ステップ４０６では、ｋ空間軌跡に沿ってスキャンが継続される。ある時間間隔後、ｋ空間軌跡に沿ったスキャンは再び中断されて、もう一度ky＝0についてのデータ収集が実行され、もう一つの位相情報φaが得られる。
【００２８】
ステップ４１０では、ステップ４０４、４０８で決定された位相の間の差を計算し、その差を２πＴＥで割ることによって共鳴周波数の偏位が計算される。
【００２９】
ステップ４１２では、周波数偏位Δｆの絶対値がある閾値と比較される。閾値を超えていればステップ４１４でドリフト補償が実行される。ステップ４１６で指数ｄがインクリメントされ、ステップ４０６に制御が戻ってｋ空間軌跡に沿ったスキャンが継続される。この手続きはグラジエントエコーシーケンス全体の間続き、継続的に共鳴周波数の偏位がモニターされ、必要なら磁場のドリフトが保証される。
【００３０】
この修正グラジエントエコーＭＲＩシーケンスのＲＦパルスは単一の周波数で（単一のスライスについて）加えられる。エコーにおいて観測される位相（エンコード勾配のない）は、ＮＭＲ共鳴周波数（B0による）が励起周波数に等しくない（感受率および化学シフトの効果は除外して）場合、ＲＦパルスと時刻ＴＥとの間に蓄積された位相差のみを反映する。磁石B0がＮＭＲ共鳴周波数がＲＦパルスの励起周波数と同じになるようなものであるときは、ＲＦパルスと時刻ＴＥとの間に蓄積された位相誤差は０またはＴＲとＴＲの間で一定である。
【００３１】
B0がＲＦパルスが励起しているのとは異なる共鳴周波数に対応するものであるときは、ＲＦパルスと時刻ＴＥとの間に蓄積された位相誤差は有限の値になる（差およびＴＥに比例する）。各ＲＦパルスのピークではすべての磁化はB0によらず同相である。B0が磁化に影響をもつのはこの時点以後のみである。
【００３２】
よって、各ＲＦパルスは位相リセットのようなふるまいをする（ｆ０測定プロセスに関する限り）。時刻ＴＥでの相対位相誤差（ＲＦパルスピークを０としての）はB0がＲＦ励起周波数から遠ざかるにつれて増大する。他の機構（化学シフト、感受率）も時刻ＴＥにおいて測定される位相誤差に寄与することができる。位相誤差へのこれら他の寄与要因がＴＲとＴＲの間で一定であるとすると、B0の変化は二つの異なるＴＲから収集されるデータの間の位相誤差の差を計算することによって決定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】磁場ドリフト補償のある磁気共鳴装置のブロック図である。
【図２】シングルショットＥＰＩのための位相決定を説明する図である。
【図３】シングルショットＥＰＩの場合に磁場ドリフトをモニターし、補償するためのフローチャートである。
【図４】グラジエントエコーシーケンスを用いた場合の磁場のモニタリングおよび補償のためのフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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