(57)【要約】  対象部分が均一な静磁場にあるときに、対象部分に対して送信されたＲＦ信号に応答して対象部分において生成された磁気共鳴信号から、対象部分のＭＲＩ画像を生成するシステムである。このシステムは、(i) 対象部分の近辺にあるときに磁気共鳴信号を検出するプローブと、(ii) プローブからの出力信号を受信するように構成され、その出力信号を処理して画像データセットを生成する信号処理アセンブリとを含む。プローブは、複数のＲＦ検出器を含み、それぞれが規定された位置とアドレスとを有している。【選択図】図５
2008504939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象部分（１４）が均一な静磁場にあるときに、送信されたＲＦ信号に応答して生成された磁気共鳴信号から、前記対象部分のＭＲＩ画像を生成するシステム（２）であって、
ｉｉｉ．それぞれ規定された位置とアドレスとを有する複数のＲＦ検出器（２４、４２、５２、６９）を備え、前記対象部分の近辺にあるときに前記磁気共鳴信号を検出するプローブ（４、４０、５０、６０、７０、３００、４００）と、
ｉｖ．前記プローブから出力信号を受信し、前記出力信号を処理して画像データセットを生成する信号処理アセンブリ（６）と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記プローブの一部を構成し、前記ＲＦ検出器の近傍にある均一な静磁場を発生する磁気モジュール（６４、７４、３０４、４０４）を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プローブが、ＲＦ信号を送信して前記対象内に核磁気共鳴を発生させることが可能なＲＦ送信機（５４）を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＲＦ検出器のそれぞれが、ＲＦ信号を送信して前記対象部分に核磁気共鳴を発生させることが可能なＲＦ送信機を兼ねる、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＲＦ検出器のそれぞれの出力を前記ＲＦ検出器のアドレスを示すコードで符号化する信号エンコーダ（２６、１２６、２２６）を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
複数のエンコーダの出力を多重化して単一の多重化信号を生成するマルチプレクサ（３０、１３０、２３０）を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記エンコーダが、周波数シフタである、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記多重化信号を増幅する増幅器（３１、１３１、２３１）を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記増幅された多重化信号を、それぞれが、１つのＲＦ検出器により検出され、前記１つのＲＦ検出器の前記アドレスを示すコードに対応付けられた磁気共鳴信号を表す複数の成分に多重分離するデマルチプレクサを備える、請求項７または８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記プローブが、生体への挿入用に構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
内視鏡の目的用に構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プローブが、血管への挿入用に構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プローブが、環状形または円筒形である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プローブが、柔軟に湾曲できる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記複数のＲＦ検出器が、少なくとも２つのグループからなり、それぞれ互いに分離されたＲＦ検出器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも２つのグループの一つを起動し、少なくとも他の一つのグループを作動しないようにするグループセレクタを備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記磁気モジュールが、永久磁石を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記永久磁石が、ネオジウム・鉄・ボロン（ＮＩＢ）合金からなる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記磁気モジュールが、ソレノイドを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項２０】
前記周波数シフタが、非線形増幅器を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記符号化された信号を多重化することによってトータルノイズが低減されるように、前記符号化された信号のそれぞれの位相をシフトすることが可能なフェーズシフタを備える、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ＲＦ検出器が表面を規定し、前記均一な静磁場が前記表面に平行な縦方向の成分を有する、先行する請求項のいずれかに記載のシステム
【請求項２３】
冷却装置をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項２４】
前記冷却装置が、電気的に絶縁する非常磁性冷却剤を備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
励磁ＲＦパルスに応答して、均一な静磁場にある対象部分の磁気共鳴画像を生成する方法であって、
ａ．それぞれが規定された位置とアドレスとを有する複数のＲＦ検出器を備えるプローブを前記対象部分の近辺に導入するステップと、
ｂ．前記ＲＦ検出器により、前記対象部分において生成された複数の磁気共鳴信号を検出するステップと、
ｃ．前記アドレスを示すコードで前記ＲＦ検出器のそれぞれの出力を符号化するステップと、
ｄ．前記ＲＦ検出器の符号化された出力を処理して画像データセットを生成するステップと、
を含む、方法。
【請求項２６】
前記処理ステップが、前記符号化された信号を多重化して多重化信号を生成するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記処理ステップが、前記多重化信号を多重分離し、それぞれが１つのＲＦ検出器により検出された磁気共鳴信号に対応し、それぞれが前記１つのＲＦ検出器の前記アドレスを示すコードに対応付けられた複数の最終信号を生成するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記多重化信号が、多重分離される前に増幅される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記コードが、周波数シフトである、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記多重化信号が前記符号化された信号のそれぞれよりも高いＳ／Ｎ比を有するように、前記符号化された信号の少なくとも一つが、多重化される前に位相シフトされる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記信号の半分が、１８０度シフトされる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記対象部分が、生体の部分である、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記対象部分が、中空の管状臓器の内部である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記中空の管状臓器が、血管である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記中空の管状臓器が、腸である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記複数のＲＦ検出器が、少なくとも２つのグループからなり、それぞれ互いに分離されたＲＦ検出器であって、各グループは少なくとも他のグループが作動していないときに起動されてＲＦ信号を検出する、請求項２５に記載の方法。
【請求項３７】
前記プローブの少なくとも一部分を冷却するステップをさらに備える、先行する方法の請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
前記冷却するステップが、電気的に絶縁する非常磁性冷却剤により行われる、請求項４２に記載の方法。
【請求項３９】
少なくとも８つのＲＦコイルからなるアレイであって、それぞれ幅２ｍｍ以下で、互いに絶縁され、前記コイルがＲＦ波を受信および／または送信するように構成され、各コイルが高さ１ｍｍ未満、好ましくは０．３ｍｍ以下で、各コイルは２つのリード線を有し、すべてのコイルのリード線が互いに平行で、各隣接する２つのコイル間の距離が、隣接するコイルがもう少しで互いに触れる距離よりも大きくない、アレイ。
【請求項４０】
前記距離が、互いに分離されるように、各隣接する２つのコイルが部分的にオーバーラップする距離である、請求項４３に記載のアレイ。
【請求項４１】
各コイルが、幅２０μｍ〜２ｍｍである、請求項４３または４４に記載のアレイ。
【請求項４２】
各コイルが、幅０．３ｍｍ〜２ｍｍである、請求項４３または４３に記載のアレイ。
【請求項４３】
各コイルが、幅２０μｍ〜２００μｍである、請求項４３または４４に記載のアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象部分の画像化を行うように設計された、磁気共鳴画像化（“ＭＲＩ”）方法、システム、および検出器アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＭＲＩ技術では、静磁場勾配を均一な静磁場に重畳することにより、空間解像度を得ている。様々な勾配の向きで一連の励磁を行って信号を受信することにより、原子核分布の完全な画像を得ることができる。なお、ＭＲＩシーケンスとして知られる励磁方法を変更して、適切な処理方法を用いることにより、生物学組織のような物質の化学的および物理的特性の空間分布を、多くの異なるやり方で強調して対比できることは、ＭＲＩの特有の特性である。
【０００３】
検出器アレイを用いてＭＲ画像を生成することが提案されている。例えば、Kwiat他により、Med. Phys.、１８（２）、２５１−２６５頁（１９９１年）において、この種類の提案がなされている。この記事には、磁気共鳴画像化の方法が記載されており、この記事によれば、対象が均一な磁場のもとに配置され、対象の周囲のコイル検出器アレイにおいて収集されたデータにインバース・ソース・プロシージャを行うことにより、画像が得られる。このアプローチは、Kwiat他により、Med. Eng. Phys.、第１７巻、第４号、２５７−２６３頁（１９９５年）において、実験的に評価されている。また、この記事には、インバース・ソース・プロシージャおよびアレイ内の検出器間の相互結合を相殺するアルゴリズムについても記載されている。
【０００４】
米国特許第４，８２５，１６２号には、複数の密接に配置した表面コイルのそれぞれから異なるＮＭＲ応答信号を同時に受信する方法が記載されている。異なるＮＭＲ応答信号がサンプルの対応付けられた部分から受信されて各コイルから画像が生成され、画像が各点毎に合成される。
【０００５】
米国特許第６，６００，３１９号には、ＮＭＲ測定と周囲媒体内で画像化する装置および方法が記載されている。この方法では、主要な、基本的に非均一な、外部の磁場の少なくとも１つの領域内からの磁気共鳴信号の検出を利用している。
【０００６】
米国特許第６，６８０，６１０号には、磁気共鳴画像化において画像の取得と再生の時間を低減する装置および方法が記載されている。磁気共鳴データが、磁気共鳴画像化装置の本体コイルによって規定される画像化体積の周囲におおむね間隔を置いて配置された別々のＲＦレシーバコイルアレイによって、並列に取得される。この装置および方法は、アレイの各ＲＦコイルの感度プロファイルの推定値を決定し、その後所望の画像の生成にこれらのプロファイルを用いることを基礎として動作する。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，８２５，１６２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６００，３１９号明細書
【特許文献３】米国特許第６，６８０，６１０号明細書
【発明の開示】
【０００８】
本発明は、関心領域とも呼ばれる対象部分を磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）する方法、システム、および検出器アレイを提供する。画像化の対象部分は、検出器アレイによって規定される表面の近傍でなければならない。
【０００９】
本発明によるＭＲＩ方法は、均一な静磁場を利用するので、大抵の従来技術の方法で必要となる、勾配のある磁場を発生させる必要性を省略することができる。画像化に用いられる磁気共鳴信号は、一体となって関心領域を構成するボクセルを起源とする。これらの信号は、それぞれその近傍から発せられる信号に対して主に感度を有する検出器によって、関心領域の単一のボクセルを起源とする磁気共鳴信号が主に単一の対応する検出器によって検出され、次に、その検出器が当該単一のボクセルから到達される信号の検出に専念されるように、検出される。
【００１０】
各ＲＦ検出器において検出された信号は、特定の検出器の近くにあるボクセルのＮＭＲ特性を示す。静磁場を発生する磁気モジュールから離れるに従って、静磁場の大きさは小さくなるので、磁場を発生する磁気モジュールから所定の距離にある領域内のボクセルだけを励磁する適切な共振周波数に、励磁ＲＦ周波数を調節することが可能である。磁場を発生する磁石の構成と、ＲＦ励磁パルス（帯域幅および継続時間）の性質とにより、磁気的に励起される領域の深さと幅が決定される。一般に、これは薄い層である。
【００１１】
さらに遠くにある体積要素からの信号は、検出された信号がＮＭＲ信号源と検出器との間の距離の３乗に逆比例するため、より弱くなる。この事実により、より深いところにある層からの信号を収集する場合は、適切なキャリブレーションが必要となる。
【００１２】
コイル平面に対して垂直方向に距離ｒで、その対称軸に置かれた磁気双極子から、半径ａの円形コイルアンテナに誘導される信号は、ａ2／（ａ2＋ｒ2）3/2に比例することが知られている。よって、コイル検出器（ｒ〜ａ）の近傍では、信号強度は１／ａに比例する。
【００１３】
それ故、マイクロコイルは、その近傍を起源とする信号には極めて敏感であり、離れたボクセルを起源とする信号に対してはほとんど鈍感である。
【００１４】
従って、その一側面によれば、本発明は、対象部分が均一な静磁場にある場合に、送信されたＲＦ信号に応答して生成された磁気共鳴信号から、対象部分のＭＲＩ画像を生成するシステムであって、
ｉ．対象部分の近辺にある場合に、磁気共鳴信号を検出するプローブであって、それぞれが規定された位置とアドレスとを有する複数のＲＦ検出器を含む複数の検出装置を備えるプローブと、
ｉｉ．プローブから出力信号を受信して、当該出力信号を処理して画像データセットを生成するように構成された信号処理アセンブリと、を備えるシステムを提供する。
【００１５】
一実施の形態では、システムは、プローブの一部を構成してプローブの近傍に均一な静磁場を発生するのに有用な磁気モジュールを含む。
【００１６】
（この実施の形態または他の任意の実施の形態において、）磁気モジュールは、永久磁石、ソレノイド等を含んでも良い。また、これは、静磁場の方向性および強度を向上するために用いられるような強磁性物体（鉄のビーズ等）を含んでいても良い。
【００１７】
好適な実施の形態では、システムは、また、当該対象内に核磁気共鳴を発生させるＲＦ信号を送信することが可能なＲＦ送信機を含む。また、このＲＦ送信機はプローブの一部を構成し、例えば、プローブの各ＲＦ検出器がＲＦエミッタを兼ねるように構成することもできる。
【００１８】
本発明の他の側面により、励磁ＲＦパルスに応答して、均一な静磁場にある対象部分の磁気共鳴画像を生成する方法であって、
ａ．それぞれが規定された位置とアドレスとを有する複数のＲＦ検出器を備えるプローブを対象部分の近辺に導入するステップと、
ｂ．ＲＦ検出器により、当該対象部分から生成された複数の磁気共鳴信号を検出するステップと、
ｃ．そのアドレスを示すコードを有する当該ＲＦ検出器のそれぞれの出力を符号化するステップと、
ｄ．ＲＦ検出器の符号化された出力を処理して画像データセットを生成するステップと、を含む方法を提供する。
【００１９】
本発明の方法、システム、および検出器アレイにおいて利用される磁場は、プローブの近傍に位置する関心領域内においてのみ均一とすべきであるので、この磁場を、プローブ近傍に配置され、２つの磁石の北磁極が平行に同じ方向に向いている１対の磁石により生成させても良い。このような磁石対をプローブに取り付け、ともに移動可能としても良い。検出器の近くの所望の領域に均一な磁場の領域を生成する目的が達成される限り、他の磁石の構成を排除するものではない。
【００２０】
好ましくは、本発明のシステムのＲＦ検出器を、クロストークを除去するために、互いに分離した検出器のアレイとして構成される。本発明のシステムでは、このような検出器アレイを２つ以上用いても良い。様々なアレイを連続して動作させることにより、アレイ間の分離が電子的に達成されても良い。
【００２１】
検出されたそれぞれの信号は、それを検出したＲＦ検出器のアドレスを示すタグにより、マークされる。例えば、検出された信号は、同時に多重化され（すなわち、それぞれが一意の周波数シフトによりシフトされ、周波数シフトされた信号がキャリア信号に加算され）、１つの増幅器で増幅された、および／または、１つのアナログデジタル（Ａ／Ｄ）コンバータでデジタル化された、多重化信号を生成する。多重化信号は、次に再び分離され、検出された信号を表す信号であって、それぞれの信号がそれを検出した検出器のアドレスを示すコードに対応付けられている信号を生成するようにしても良い。周波数符号化することにより、検出された信号を１つに加算し、遠隔処理のために無線で送信するようにしても良い。
【００２２】
Ａ／Ｄコンバータは非常に高価なので、この構成により、このようなシステムの組み立てまたは購入にかかる費用を大幅に低減することができる。
【００２３】
多重化は、２次（または他の非線形）増幅器を用いて実行しても良い。このような増幅器は、加算で相殺されないノイズを生成するので、このような場合には、１つの信号の２次ノイズを他のノイズから少なくとも部分的に差し引くように、それが位相シフトの場合は信号を多重化することが好ましい。
【００２４】
その他の側面により、本発明は、当該対象部分に含まれるボクセルにおいて生成された磁気共鳴信号から対象部分のＭＲＩ画像を生成するシステムを提供する。ボクセルは、画像化された対象部分の全体を規定したり、その所定の部分を表したりする。本発明のシステムは、それぞれが規定された位置とアドレスとを有し、ボクセルの１つにおいて生成された磁気共鳴信号を検出する複数の検出装置を含む。各検出装置は、検出された磁気共鳴信号を符号化して符号化信号を生成し、複数の検出装置によって生成された複数の符号化信号が加算されて加算信号を生成し、次にそれがデジタル化されて分離され、それぞれが、１つの検出装置により検出され、当該検出装置のアドレスを代表するタグによって対応付けられた磁気共鳴信号を表すデジタル信号とすることが可能な符号化回路に接続されたＲＦ検出器を含む。
【００２５】
信号を加算して再び分離する機能は、より少ない数のＡ／Ｄコンバータを用いることができてシステムコストを低減できることと、ノイズの低減に用いることができることの、２つの利点を有する。
【００２６】
符号化が、非線形増幅器によって、検出された磁気共鳴信号の周波数をシフトすることにより得られる場合は、ノイズの一部は自乗され、加算はＳ／Ｎ比の改善をもたらさない。これは、信号を位相シフトすることにより克服することもできる。例えば、信号の半分を１８０度位相シフトし、シフトしない信号をシフトした信号と加算することによりノイズを除去することができる。
【００２７】
シャープな画像を得るために、ＲＦ検出器を互いに分離することが好ましい。このことは、いくつかの方法で達成することができる。１つの方法は、コイルをＲＦ検出器として用い、隣接するコイルが互いに部分的にオーバーラップするように配置する。このような構成により、公知技術としてよく知られているように、コイル間のクロストークを低減することができる。他の方法は、コイルをグループに分け、各グループのメンバーをその間の距離によって互いに分離する。この場合には、異なるグループは信号検出に順次用いられる。さらに他の方法は、コイル間の結合定数を評価し、分離された信号を保持するためにインバース・ソース・アルゴリズムを用いて、検出器を事前にキャリブレーションする。
【００２８】
本発明の一実施の形態によれば、例えば、脚または腕の部分といった、人体の外表面の部分を密接にカバーするために、複数のＲＦ検出器が、様々な方向に曲がるフレキシブルキャリアに取り付けられている。このような場合には、ＭＲＩ画像の生成に必要なＲＦ信号は、ＲＦ検出器の近傍から送信されたり、検出器自体において送信されたりすることが好ましい。後者の場合は、ＲＦ検出器はＲＦ送信機としても機能する。
【００２９】
本発明の一実施の形態によれば、システムは、ノイズを低減するために、ＲＦ検出器に取り付けられた電子回路を冷却する冷却装置を含む。好ましくは、冷却装置は電気的に絶縁する非常磁性の冷却剤を含む。
【００３０】
また、システムの他の構成部材と無関係に、本発明のシステムに用いるＲＦ検出器アレイを置換したり、製造したり、販売したりすることもできる。従って、本発明は、互いに絶縁された少なくとも８つのＲＦコイルからなるアレイを提供し、コイルがＲＦ波を受信または送信するように構成され、各コイルの高さが１ｍｍ未満、好ましくは０．３ｍｍ以下で、各コイルは２つのリード線を有し、コイルすべてのリード線が互いに平行となっていて、各コイルがその隣接するコイルともう少しで触れるか、触れているか、部分的に重複している。このようなアレイは、好ましくは、直径２０μｍ〜２ｍｍのコイルを有していても良い。直径０．２〜３ｍｍのコイルは医療用に好ましく、直径２０μｍ〜２００μｍのコイルはＭＲＩ顕微鏡用に好ましい。
【００３１】
本発明の方法およびシステムは、ＲＦ検出器が規定された表面に非常に近接した対象部分のＭＲＩ画像化に特に有用である。人体の医用画像化、顕微鏡、地質的応用、指紋識別、各種工業的応用等の、様々なアプリケーションに適用することもできる。従って、一実施の形態によれば、プローブまたは検出器アレイは、血管、腸、他の中空の管状臓器等の生体に挿入するように構成される。この目的のために、環状形または円筒形のプローブまたは検出器アレイを提供することは有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明を良く理解し、実際にどのように用いることができるか理解するために、非限定的な実施例によって、好適な実施の形態について説明する。
【００３３】
図１は、本発明の一実施の形態による動作中のシステム２の概略説明図である。システム２は、プローブ４と、有線または無線の接続８によりプローブに接続された信号処理アセンブリ６とを有している。プローブ４は、対象１０の近辺において磁気共鳴信号が発せられたときに、その信号を検出する。プローブ４は、それぞれ規定された位置とアドレスとを有する複数のＲＦ検出器１２を含む。各検出器１２は、小型の、１つのループコイルである。プローブ４は、対象１０の部分１４から受信距離ｄに配置されている。受信距離ｄは、対象１０のＭＲ応答を生成するために用いられるＲＦ信号を操作することにより、短くしたり、または長くしたりすることができる。一般的に、受信距離ｄは０．１〜１０ｍｍの範囲にあり、より一般的には１〜５ｍｍの範囲にある。部分１４の位置は、プローブ４を、例えば、対象１０の表面１０’に平行に、または垂直に移動することにより、移動させることができる。プローブ４が対象１０の外側表面１０’に接触するときは、部分１４は対象の内部の最も深いところにある。
【００３４】
部分１４は、ボクセル１６を構成するものとみることができ、検出器１２のそれぞれは、その最も近くにあるボクセル１６の一つから発せられるＭＲ信号に主として感度を有する。例えば、検出器１２Ａ、１２Ｂ、および１２Ｃは、それぞれボクセル１６Ａ、１６Ｂ、および１６Ｃから発せられる信号に主として感度を有する。従って、検出器１２Ａ、１２Ｂ、および１２Ｃは、それぞれボクセル１６Ａ、１６Ｂ、および１６Ｃに対応すると考えられる。検出器の出力１２は、それぞれが対応するボクセルのＭＲ応答を、それぞれが当該対応するボクセルの位置を示す検出器のアドレスとともに表すものであって、接続８を介して信号処理アセンブリ６に出力され、アセンブリ６で処理されて対象部分１４のＭＲ画像を生成する。信号処理アセンブリ６は、プローブ４上に配置されても良いし、プローブから離れて配置されても良く、または、プローブ上に配置された構成部材やそこから離れて配置された構成部材を有しても良い。
【００３５】
図２は、本発明の一実施の形態によるシステム２０の概略説明図である。システム２０は、複数の検出装置２２を持つプローブ（図示せず）を有している。それぞれがアドレスＡ、Ｂ、またはＣを有し、ＲＦ検出器２４、エンコーダ２６と、フェーズシフタ２８とを含むこのような３つの検出装置が示されている。エンコーダ２６は周波数シフタである。各検出装置２２の周波数シフタ２６により適用される周波数シフトは互いに異なっている。全ての検出装置２２の出力は、１つのマルチプレクサ３０に出力される。マルチプレクサ３０の出力は、増幅器３１に出力され、そこからＡ／Ｄコンバータであるデマルチプレクサ３２に出力される。Ａ／Ｄコンバータ３２の出力は、プロセッサ３６に入力される。それはデジタル信号を含んでおり、それぞれコード（言い換えれば、周波数シフト）に対応付けられている。各デジタル信号は、特定のアドレスＡ、Ｂ、またはＣを有する検出装置２２の１つにより検出されたＭＲ信号に対応しており、各コードはこの特定のアドレスを示している。そのデジタル信号およびコードは、プロセッサ３６により処理されてＭＲ画像となる。
【００３６】
図３Ａは、本発明の一実施の形態によるシステムのプローブ４０の概略説明図である。プローブ４０は、２つのグループのＲＦ検出器４２を有している。一方のグループの検出器は太線の円で示し（図３Ｂでは、サブシステム１００の検出器として参照される）、他方のグループの検出器を細線の円で示す（図３Ｂでは、サブシステム２００の検出器として示される）。２つのグループ間の距離が少なくともｓであり、このような距離で十分に分離を確実にすることができるので、各グループの検出器は相互に分離している。しかしながら、一方のグループの検出器は、もう一方のグループの検出器とクロストークを生ずることがある。それ故、グループセレクタ（図示せず）は、このようなクロストークを除去するために、一方のグループの検出器を作動させ、他のグループの検出器を作動しないようにすることができる。
【００３７】
図３Ｂは、図３Ａのプローブ４０の後の電子装置の概略説明図である。図に示すように、検出器４２は、それぞれ図２に示されたような２つのサブシステム１００および２００から構成されているとみることができる。サブシステム１００および２００の内部構成部材は、図２において表されたのと同じ符号に、それぞれ１００および２００だけ増やしたものが与えられている。デマルチプレクサ１３４および２３４の出力は、１つのプロセッサ４６に入り、処理されてＭＲ画像を生成する。
【００３８】
図４は、本発明の一実施の形態によるシステムに用いられるプローブ５０の概略説明図である。プローブ５０において、隣接するＲＦ検出器５２は、部分的なオーバーラップにより分離される。必要とされる正確なオーバーラップは、経験的に見つけても良く、その評価の理論的手引きは、例えば、Kwiat他、IEEE transaction on biomedical engineering、第３９巻、第５号、（１９９２年）において与えられている。
【００３９】
このような構成により、図３Ａに示す構成により可能な数字よりも高い密度で検出器を配置することができる。検出器５２をグループに分割することはクロストークを除去するためには必要とされないが、やはり１つのマルチプレクサに接続する検出器の数を低減することは好ましい。プローブ５０の周囲には、励磁パルスを送信するループアンテナ５４が示されている。
【００４０】
図５は、本発明の一実施の形態によるシステムに用いられるプローブ６０の概略説明図である。プローブ６０は、コイルアレイ６２と、その一部を構成する磁気モジュール６４とを有している。磁気モジュール６４は、ネオジウム・鉄・ボロン（ＮＩＢ）合金からなり、その北磁極がすべて同じ方向に向いて配置されている複数の永久磁石６６を含む。スペーサ６８は、磁石６６の間に配置され、全てのプローブ６０が柔軟に曲がって、さまざまな曲率の表面と接触できるようになっている。
【００４１】
プローブ６０において、アレイ６２の各コイル６９は、ＲＦ検出器とＲＦ送信機とを兼ねており、励磁パルスを送信することができる。磁気モジュール６４、ＲＦ送信機およびＲＦ検出器が一体であるという事実は、磁場、送信されたＲＦ信号、および検出器の間で適切な空間的関係を維持しながらプローブ６０を動かすことを可能にする。例えば、磁気モジュール６４により生成された磁場は、コイルアレイ６２に平行な縦方向の成分を有することが保証される。
【００４２】
図６は、本発明の一実施の形態によるシステムに用いられるプローブ７０を概略的に示す。プローブ７０は、コイルアレイ７２、磁気モジュール７４、電子回路基板７６、接続７８、および冷却装置８０を含む。コイルアレイ７２は、図５のコイルアレイと同様に、ＲＦ信号を検出して送信するためのものである。電子回路基板７６は、このようなＭＲ信号を符号化して多重化する回路を含む。接続７８は、プローブ７０を画像処理アセンブリ（図示せず）と接続するためのものであり、冷却装置８０は、電子回路基板７６を冷却するためのものである。
【００４３】
図７Ａおよび図７Ｂは、２つのプローブ３００および４００を記載しており、それぞれ人体に、特に動脈または腸のような中空の環状の臓器に挿入するのに適している。２つのプローブ３００および４００は、それぞれ、検出器アレイ３０２および４０２と、磁気モジュール３０４および４０４とを含む。プローブ３００は円筒形をしており、円筒の各基底部に永久磁石３０６を有しているが、プローブ４００は環状形をしており、環の各側面に複数の永久磁石４０６を有している。環状形のプローブ４００は、その中に流体を流すこともできる。図７Ａにおいては、２つの磁石は同じ方向にＮ磁極を有し（例えば、頭が上向きで）、図７Ｂにおいては、全ての磁石の全ての北磁極が同じ方向、例えば、環の内側に向いている。
【００４４】
本発明は、対象部分の磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）を行う方法、システム、および検出器アレイを提供する。画像化された対象部分は、システムのプローブの近傍にある。本発明のＭＲＩは、均一な静磁場を用い、一体となって画像化された対象部分を構成するボクセルを起源とする磁気共鳴信号は、それぞれ、その近傍から送信された信号に対してだけ感度を有する検出器によって検出され、対象の単一のボクセルにおいて生成された磁気共鳴信号を、この単一のボクセルから到達される信号を検出する専用の検出器によって主に検出される。これらの磁気共鳴信号は、それを検出した検出器のアドレスを示すコードとともに処理され、対象部分のＭＲ画像を生成する。このように、特定のボクセルにおいて発せられた信号と専用の検出器の間で、１：１マッピングが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態による動作中のシステムの概略説明図である。
【図２】１つのＡ／Ｄコンバータを用いて同時に複数のＭＲ信号を変換する本発明の他の実施の形態によるシステムの概略説明図である。
【図３Ａ】本発明の一実施の形態によるシステムに用いられるプローブの概略説明図である。プローブは、互いに分離された２つのグループのＲＦ検出器を含む。
【図３Ｂ】図３Ａに示すプローブの他の概略説明図である。プローブの検出器は、それぞれが図２に示されているところの２つのシステムの部分を形成するものと見ることができる。
【図４】本発明の一実施の形態によるシステムに用いられるプローブの概略説明図である。隣接するＲＦ検出器は部分的なオーバーラップにより分離されている。
【図５】本発明の一実施の形態によるシステムに用いられる磁気モジュールを含むプローブの概略説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態によるシステムに用いられる冷却装置を有するプローブの概略説明図である。
【図７Ａ】本発明の一実施の形態による円筒形プローブの概略説明図である。
【図７Ｂ】本発明の他の実施の形態による環状形プローブの概略説明図である。
【図１】
2008504939.tif 000003
【図２】
2008504939.tif 000004
【図３Ａ】
2008504939.tif 000005
【図３Ｂ】
2008504939.tif 000006
【図４】
2008504939.tif 000007
【図５】
2008504939.tif 000008
【図６】
2008504939.tif 000009
【図７Ａ】
2008504939.tif 000010
【図７Ｂ】
2008504939.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月7日(2007.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象部分（１４）が均一な静磁場にあるときに、送信されたＲＦ信号に応答して生成された磁気共鳴信号から、前記対象部分のＭＲＩ画像を生成するシステム（２）であって、
（ａ）それぞれが規定された位置とアドレスとを独立に有する複数のＲＦ検出器（２４、４２、５２、６９）を備え、前記対象部分の近くにあるときに前記磁気共鳴信号を検出するプローブ（４、４０、５０、６０、７０、３００、４００）と、
（ｂ）前記ＲＦ検出器のそれぞれの出力を前記ＲＦ検出器のアドレスを示すコードで符号化する少なくとも一つの信号エンコーダ（２６、１２６、２２６）と、
（ｃ）前記プローブから出力信号を受信し、前記出力信号を処理して画像データセットを生成する信号処理アセンブリ（６）と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記プローブの一部を構成し、前記ＲＦ検出器の近傍にある均一な静磁場を発生する磁気モジュール（６４、７４、３０４、４０４）を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記磁気モジュールが、永久磁石を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記永久磁石が、ネオジウム・鉄・ボロン（ＮＩＢ）合金からなる、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記磁気モジュールが、ソレノイドを備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記プローブが、ＲＦ信号を送信して前記対象内に核磁気共鳴を発生させることが可能なＲＦ送信機（５４）を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＲＦ検出器のそれぞれが、ＲＦ信号を送信して前記対象部分に核磁気共鳴を発生させることが可能なＲＦ送信機を兼ねる、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記信号エンコーダの出力を多重化して単一の多重化信号を生成するマルチプレクサ（３０、１３０、２３０）を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記信号エンコーダが、周波数シフタである、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記周波数シフタが、非線形増幅器を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記符号化された信号を多重化することによってトータルノイズが低減されるように、前記符号化された信号のそれぞれの位相をシフトすることが可能なフェーズシフタを備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記多重化信号を増幅する増幅器（３１、１３１、２３１）を備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記増幅された多重化信号を、それぞれが、１つのＲＦ検出器により検出され、前記１つのＲＦ検出器の前記アドレスを示すコードに対応付けられた磁気共鳴信号を表す複数の成分に多重分離するデマルチプレクサを備える、請求項８または９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プローブが、生体への挿入用に構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記プローブが、内視鏡のアプリケーション用に構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記プローブが、血管への挿入用に構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記プローブが、環状形または円筒形である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記プローブが、柔軟に湾曲できる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記複数のＲＦ検出器が、少なくとも２つのグループからなり、それぞれ互いに分離されたＲＦ検出器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも２つのグループの一つを起動し、少なくとも他の一つのグループを作動しないようにするグループセレクタを備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ＲＦ検出器が表面を規定し、前記均一な静磁場が前記表面に平行な縦方向の成分を有する、請求項１から２０のいずれかに記載のシステム
【請求項２２】
冷却装置をさらに備える、請求項１から２１のいずれかに記載のシステム。
【請求項２３】
前記冷却装置が、電気的に絶縁する非常磁性冷却剤を備える、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
対象部分（１４）が均一な静磁場にあるときに、送信されたＲＦ信号に応答して生成された磁気共鳴信号から、前記対象部分のＭＲＩ画像を生成するシステム（２）であって、
（ａ）それぞれが規定された位置とアドレスとを独立に有する複数のＲＦ検出器（２４、４２、５２、６９）を備え、前記対象部分の近くにあるときに前記磁気共鳴信号を検出するプローブ（４、４０、５０、６０、７０、３００、４００）と、
（ｂ）前記ＲＦ検出器のそれぞれの出力を前記ＲＦ検出器のアドレスを示すコードで符号化する少なくとも一つの信号エンコーダ（２６、１２６、２２６）と、
（ｃ）前記プローブから出力信号を受信し、前記出力信号を処理して画像データセットを生成する信号処理アセンブリ（６）と、
（ｄ）前記信号エンコーダの出力を多重化して単一の多重化信号を生成するマルチプレクサ（３０，１３０，２３０）と、
（ｅ）前記符号化された信号を多重化することによってトータルノイズが低減されるように、前記符号化された信号のそれぞれの位相をシフトすることが可能なフェーズシフタと、
（ｆ）前記多重化信号を増幅する増幅器（３１、１３１、２３１）と、
（ｇ）前記増幅された多重化信号を、それぞれが、１つのＲＦ検出器により検出され、前記１つのＲＦ検出器の前記アドレスを示すコードに対応付けられた磁気共鳴信号を表す複数の成分に多重分離するデマルチプレクサと、
を備える、システム。
【請求項２５】
励磁ＲＦパルスに応答して、均一な静磁場にある対象部分の磁気共鳴画像を生成する方法であって、
（ａ）それぞれが規定された位置とアドレスとを独立に有する複数のＲＦ検出器を備えるプローブを前記対象部分の近くに導入するステップと、
（ｂ）前記ＲＦ検出器により、前記対象部分において生成された複数の磁気共鳴信号を検出するステップと、
（ｃ）前記アドレスを示すコードで前記ＲＦ検出器のそれぞれの出力を符号化するステップと、
（ｄ）前記ＲＦ検出器の符号化された出力を処理して画像データセットを生成するステップと、
を含む、方法。
【請求項２６】
前記処理ステップが、前記符号化された信号を多重化して多重化信号を生成するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記処理ステップが、前記多重化信号を多重分離し、それぞれが１つのＲＦ検出器により検出された磁気共鳴信号に対応し、それぞれが前記１つのＲＦ検出器の前記アドレスを示すコードに対応付けられた複数の最終信号を生成するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記多重化信号が、多重分離される前に増幅される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記コードが、周波数シフトである、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記多重化信号が前記符号化された信号のそれぞれよりも高いＳ／Ｎ比を有するように、前記符号化された信号の少なくとも一つが、多重化される前に位相シフトされる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記信号の半分が、１８０度シフトされる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記対象部分が、生体の部分である、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記対象部分が、中空の管状臓器の内部である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記中空の管状臓器が、血管である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記中空の管状臓器が、腸である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記複数のＲＦ検出器が、少なくとも他のグループが作動していないときに起動されてＲＦ信号を検出する、請求項２５に記載の方法。
【請求項３７】
前記プローブの少なくとも一部分を冷却するステップをさらに備える、請求項２５から３６のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
前記冷却するステップが、電気的に絶縁する非常磁性冷却剤により行われる、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
少なくとも８つのＲＦコイルからなるアレイであって、前記コイルのそれぞれが、幅２ｍｍ以下で、高さ１ｍｍ以下であって、２つのリード線を有し、すべてのコイルのリード線が互いに平行で、前記コイルのそれぞれは互いに絶縁されてＲＦ波を受信および／または送信するように構成され、各隣接する２つのコイル間の距離が、隣接する２つのコイルがもう少しで互いに触れる距離よりも大きくないことを特徴とする、アレイ。
【請求項４０】
前記コイルの高さが、０．３ｍｍ以下である、請求項３９に記載のアレイ。
【請求項４１】
前記各隣接する２つのコイル間の距離が、互いに分離されるように、各隣接する２つのコイルが部分的にオーバーラップする距離である、請求項３９に記載のアレイ。
【請求項４２】
各コイルが、幅２０μｍ〜２ｍｍである、請求項３９から４１のいずれかに記載のアレイ。
【請求項４３】
各コイルが、幅０．３ｍｍ〜２ｍｍである、請求項３９から４１のいずれかに記載のアレイ。
【請求項４４】
各コイルが、幅２０μｍ〜２００μｍである、請求項３９から４１のいずれかに記載のアレイ。
【国際調査報告】
2008504939.tif 000012
2008504939.tif 000013