(57)【要約】磁気共鳴位置及び方向マーキングシステムは、各々が少なくとも１つの磁気共鳴受信コイル（７０，７４，８０，８４）と結合された少なくとも３つの標準マーカー（３１，３２，３３）を有する標準アセンブリ（３０）を有する。標準マーカーの少なくとも一は、（ｉ）１Ｈ脂肪及び水共鳴において選択的に励起可能なマーカー原子核及び（ｉｉ）その標準マーカーに結合された複数の磁気共鳴受信コイル（７０，８４）の少なくとも一を有する。少なくとも２つの磁気共鳴受信チャネル（４０，４２）は、磁気共鳴撮影スキャナ（１０）により前記少なくとも３つの標準マーカーにおける磁気共鳴の励起に対応する少なくとも３つの標準マーカー（３１，３２，３３）から磁気共鳴信号を受信する。
2008516640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴位置及び方向マーキングシステムであって：
各々が少なくとも１つの磁気共鳴受信コイルと結合された少なくとも３つの標準マーカーを有する標準アセンブリであって、前記標準マーカーの少なくとも一は、（ｉ）１Ｈ脂肪及び水共鳴において選択的に励起可能なマーカー原子核、及び（ｉｉ）複数の磁気共鳴受信コイル、の少なくとも一を有する、標準アセンブリ；並びに
関連磁気共鳴撮影スキャナにより前記少なくとも３つの標準マーカーにおける磁気共鳴の励起に対応して、前記少なくとも３つの標準マーカーから磁気共鳴信号を受信する少なくとも２つの磁気共鳴受信チャネル；
を有するシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、少なくとも２つの磁気共鳴受信チャネルは：
（ｉ）第１空間方向を有し、少なくとも３つの標準マーカーの第１の一と結合した第１コイルと、（ｉｉ）前記第１空間方向と異なる第２空間方向を有し、前記少なくとも３つの標準マーカーの第２の一と結合した第２コイルと、接続している第１磁気共鳴受信チャネル；及び
（ｉ）前記第１コイルに対して逆極性を有する前記第１空間方向を有し、少なくとも３つの標準マーカーの第３の一と結合した第３コイルと、（ｉｉ）前記第２コイルに対して逆極性を有する前記第２空間方向を有し、前記少なくとも３つの標準マーカーの第１の一と結合した第４コイルと、接続している第２磁気共鳴受信チャネル；
を有する、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、前記少なくとも３つの標準マーカーの各々と結合した前記少なくとも１つの磁気共鳴受信コイルは：
互いに異なる空間的方向を有し、前記少なくとも３つの標準マーカーの少なくとも第１の一と結合している少なくとも２つの受信コイル；
を有する、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、少なくとも２つの磁気共鳴受信チャネルは：
（ｉ）第１空間方向を有し、少なくとも３つの標準マーカーの第１の一と結合した第１コイル、及び（ｉｉ）前記第１空間方向と異なる第２空間方向を有し、前記少なくとも３つの標準マーカーの第２の一と結合した第２コイル、の一連の組み合わせと接続している第１磁気共鳴受信チャネル；及び
（ｉ）前記第１コイルに対して逆極性を有する前記第１空間方向を有し、少なくとも３つの標準マーカーの第３の一と結合した第３コイル、及び（ｉｉ）前記第２コイルに対して逆極性を有する前記第２空間方向を有し、前記少なくとも３つの標準マーカーの第１の一と結合した第４コイル、の一連の組み合わせと接続している第２磁気共鳴受信チャネル；
を有する、システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムであって、前記第１及び第２空間的方向は互いに直角をなしている、システム。
【請求項６】
請求項４に記載のシステムであって、複数の一次元投影励起は複数の一次元投影を励起する、システムは：
前記標準アセンブリの位置及び方向を決定する磁気共鳴方法を実行するようになっている処理器であって、前記方法は、
前記関連磁気共鳴撮影スキャナにより生成された前記複数の一次元投影について前記第１及び第２磁気共鳴受信チャネルにより受信された磁気共鳴信号を収集する段階と、
各々の投影について、前記磁気共鳴信号の位相に基づいて、前記第２及び第３コイルの磁気共鳴信号から前記第１及び第４コイルの磁気共鳴信号を区別する段階と、
各々の投影について、前記第１及び第４コイルの少なくとも一の前記磁気共鳴信号に基づいて前記投影に沿って前記少なくとも３つの標準マーカーの第１の一の位置を決定する段階と、
各々の投影について、前記第２及び第３コイルのそれぞれの前記磁気共鳴信号に基づいて前記投影に沿って前記少なくとも３つの標準マーカーの第２の一及び第３の一の位置を決定する段階と、
前記複数の投影の各々に沿って前記少なくとも３つの標準マーカーの第１の一、第２の一及び第３の一の決定された前記位置に基づいて、前記標準アセンブリの前記位置及び方向を決定する段階と、
を有する、処理器；
を更に有する、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、前記複数の一次元投影は、四面体の４つの面の異なる一に対して各々垂直である４つの異なる方向に沿って位置している、システム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムであって、前記複数の投影の各々に沿って前記少なくとも３つの標準マーカーの第１の一、第２の一及び第３の一の前記決定された位置に基づく、前記標準アセンブリの前記位置及び方向を決定する前記段階は：
前記少なくとも３つの標準マーカーの前記第１の一、第２の一及び第３の一の前記決定された位置から選択された座標系において拡大回転行列を構成する段階；
を有する、システム。
【請求項９】
請求項６に記載のシステムであって、前記第２及び第３コイルの磁気共鳴信号から前記第１及び第４コイルの磁気共鳴信号を区別する段階は：
各々の投影について、前記第１及び第２磁気共鳴受信チャネルにより受信された前記磁気共鳴信号をフーリエ変換する段階；
各々の投影について、前記第１及び第２磁気共鳴受信チャネルにより受信された前記フーリエ変換された磁気共鳴信号と共に重ね合わせる段階であって、（ｉ）前記第１及び第４コイルの磁気共鳴信号及び（ｉｉ）前記第２及び第３コイルの磁気共鳴信号の一の符号反転を生成するように選択される、段階；
を有する、システム。
【請求項１０】
請求項６に記載のシステムであって、前記第２及び第３コイルの磁気共鳴信号から前記第１及び第４コイルの磁気共鳴信号を区別する段階は：
各々の投影について、前記第１及び第２磁気共鳴受信チャネルにより受信された前記磁気共鳴信号をフーリエ変換する段階；
各々の投影について、前記第１及び第２磁気共鳴受信チャネルにより受信された前記フーリエ変換された磁気共鳴信号と共に重ね合わせる段階であって、前記第２及び第３コイルの重なり合っていない磁気共鳴信号を削除する、段階；
を有する、システム。
【請求項１１】
請求項６に記載のシステムであって、前記第２及び第３コイルの磁気共鳴信号から前記第１及び第４コイルの磁気共鳴信号を区別する段階は：
前記第１及び第４コイルの前記磁気共鳴信号の時間領域形状を近似する段階；
各々の投影について、前記投影に沿って前記少なくとも３つの標準マーカーの前記第１の一の前記決定された位置に基づいて、前記近似された時間領域形状を時間的にシフトさせる段階；並びに
各々の投影について、前記第１及び第４コイルの前記磁気共鳴信号の前記近似され、前記の時間的にシフトされた時間領域形状を数学的に明らかにする又はその時間領域形状を除去することにより前記第２及び第３コイルの前記磁気共鳴信号を決定する段階；
を有する、システム。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステムであって、前記少なくとも３つの標準マーカーの各々は標準マーカー原子核を有し、前記少なくとも２つの磁気共鳴受信チャネルはフッ素原子核の磁気共鳴周波数に対して調節されている、システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムであって、前記少なくとも２つの磁気共鳴受信チャネルは１９Ｆ磁気共鳴周波数に対して調節されている、システム。
【請求項１４】
請求項１に記載のシステムであって、前記少なくとも３つの標準マーカーの各々は、１Ｈ脂肪及び水共鳴において化学シフトされた１Ｈマーカー原子核の選択的励起を可能にする化学周波数シフトを有する化学シフト１Ｈマーカーを有し、前記少なくとも２つの磁気共鳴チャネルは前記化学シフトされた１Ｈマーカー原子核の共鳴周波数に対して調節されている、システム。
【請求項１５】
請求項１に記載のシステムであって、前記少なくとも３つの標準マーカーの各々は、少なくともトリフルオロ酢酸及び水を含むトリフルオロ酢酸水溶液を有し、前記少なくとも２つの磁気共鳴受信チャネルは、（ｉ）フッ素原子核の磁気共鳴周波数、及び（ｉｉ）前記トリフルオロ酢酸水溶液の化学シフトされた１Ｈマーカー原子核の磁気共鳴周波数の一に対して調節されている、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムであって、前記トリフルオロ酢酸水溶液はＴ２緩和時間短縮剤を更に有する、システム。
【請求項１７】
少なくとも３つの標準マーカーを有する標準アセンブリの位置及び方向を決定するための方法であって：
前記少なくとも３つの標準マーカーにおける磁気共鳴を励起する段階であって、各々の標準マーカーは少なくとも１つの磁気共鳴受信コイルと結合し、前記標準マーカーの少なくとも一は、（ｉ）１Ｈ脂肪及び水共鳴において選択的に励起可能なマーカー原子核、及び（ｉｉ）複数の磁気共鳴受信コイル、の少なくとも一を有する、段階；並びに
少なくとも２つの磁気共鳴チャネルを介して前記励起された少なくとも３つの標準マーカーから磁気共鳴信号を受信する段階；
を有する方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、前記励起及び受信は複数の投影方向に沿って実行される、方法であり：
前記受信された磁気共鳴信号に基づいて、各々の投影に沿って前記少なくとも３つの標準マーカーの各々の位置を決定する段階；及び
前記少なくとも３つの標準マーカーの前記決定された位置に基づいて、前記標準アセンブリの前記位置及び方向を決定する段階；
を有する、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、前記磁気共鳴信号を前記受信する段階は：
（ｉ）前記少なくとも３つの標準マーカーの前記第１の一に結合され、第１極性方向を有する第１コイルからの第１共鳴信号成分と、（ｉｉ）前記少なくとも３つの標準マーカーの第２の一に結合され、第１極性方向と異なる第２極性方向を有する第２コイルからの第２共鳴信号成分と、の加法的組み合わせを前記第１磁気共鳴信号チャネルを介して受信する段階；及び
（ｉ）前記少なくとも３つの標準マーカーの前記第３の一に結合され、前記第１コイルに対して逆極性で前記第１極性方向を有する第３コイルからの第３共鳴信号成分と、（ｉｉ）前記少なくとも３つの標準マーカーの第１の一に結合され、第２コイルに対して逆極性で前記第２極性方向を有する第４コイルからの第４共鳴信号成分と、の加法的組み合わせを前記第２磁気共鳴信号チャネルを介して受信する段階；
を有する、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記受信された磁気共鳴信号に基づいて各々の投影に沿って前記少なくとも３つの標準マーカーの各々の位置を決定する前記段階は：
各々の投影について、前記第２及び第３共鳴信号成分から位相に基づいて、第１及び第４共鳴信号成分を分離する段階；
各々の投影について、前記第１及び第４共鳴信号成分に基づいて、前記少なくとも３つの標準マーカーの前記第１の一の位置を決定する段階；並びに
各々の投影について、前記第２及び第３共鳴信号成分に基づいて、前記少なくとも３つの標準マーカーの前記第２の一及び第３の一の位置を決定する段階；
を有する、方法。
【請求項２１】
請求項１７に記載の方法であって、前記励起する段階及び前記受信する段階は：
前記少なくとも３つの標準マーカーの各々から１９Ｆ磁気共鳴信号を励起する段階及び受信する段階；
を有する、方法。
【請求項２２】
請求項１７に記載の方法であって、前記励起する段階及び前記受信する段階は：
前記少なくとも３つの標準マーカーの各々から１Ｈマーカー磁気共鳴信号を励起する段階及び受信する段階であって、１Ｈマーカー磁気共鳴信号は、１Ｈ脂肪及び水磁気共鳴において前記１Ｈマーカー磁気共鳴信号の選択的励起を可能にする１Ｈ脂肪及び水磁気共鳴から化学シフトされている、励起する段階及び受信する段階；
を有する、方法。
【請求項２３】
請求項１７に記載の方法を実行するようにプログラムされた演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴技術に関する。本発明は、特に、磁気共鳴撮影が生検又は他の侵襲的医療処置をモニタするために用いられ、特定の参照番号を付けて記載される侵襲的磁気共鳴撮影におけるアプリケーションに関する。しかしながら、本発明はまた、一般的な磁気共鳴撮影におけるアプリケーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
生検、熱アブレーション、近接照射等のような侵襲的医療処置においては、侵襲的な処置が進行するにつれて、生検針、カテーテル又は他の侵襲的な装置の位置についての適切な認識を有することは重要である。非侵襲的処置においては、位置及び方向追求はまた、例えば、解剖学的ランドマークに基づくスライスの選択のためのツールとして有用である。一部の方法においては、磁気共鳴撮影スキャナは、侵襲的医療処置中に患者を撮影するために用いられ、他の非磁気共鳴に基づく技術は、侵襲的装置の位置及び方向を追求するために用いられる。例えば、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｏｐｔｏｇｕｉｄｅ（登録商標）は、侵襲的装置の位置及び方向を決定するために光学的マーカーをモニタするステレオカメラの対を用いる。この方法においては、光学的マーカーは、追求中、モニタリングカメラ視線内に留まらなければならない。更に、光学的モニタリングシステムは、磁気共鳴撮影に関連して空間的に較正されなければならない。
【０００３】
磁気共鳴撮影はまた、侵襲的装置を追求するための情報及び患者の画像の両方を同時に与えるように用いられてきた。一部の方法においては、磁気共鳴に基づく追求は、侵襲的装置の先端により磁気共鳴画像に重ね合わされる感応性アーティファクトを利用する。この方法は、侵襲的装置の先端の周りの領域の画像を乱す不利点を有し、また、典型的には、空間及び角度情報の両方を抽出するための十分な情報を与えるものではない。
【０００４】
他の方法においては、専用の標準アセンブリが、侵襲的装置に対して固定的な既知の空間的関係で備えられる。それらの方法においては、標準アセンブリは少なくとも３つの空間的に別個の磁気標準マーカーを有し、それらの磁気標準マーカーの各々は別個の磁気共鳴信号を与える。３つの磁気共鳴受信チャネルは、並列に３つの磁気マーカーからの磁気共鳴を取得して処理し、そのことは、ハードウェアの三倍の重複を必要とする。更に、患者から発せられる１Ｈプロトン磁気共鳴信号は、磁気共鳴マーキング及び追求と干渉する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記及び他の制約を克服する改善された装置及び方法を検討したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一特徴にしたがって、磁気共鳴位置及び方向マーキングシステムについて開示している。標準アセンブリは、各々が少なくとも１つの磁気共鳴受信コイルと結合された少なくとも３つの標準マーカーを有する。標準マーカーの少なくとも１つは、（ｉ）１Ｈ脂肪及び水共鳴において選択的に励起可能なマーカー原子核、及び（ｉｉ）複数の磁気共鳴受信コイル、の少なくとも一を有する。少なくとも２つの磁気共鳴受信チャネルは、関連磁気共鳴撮影スキャナにより前記少なくとも３つの標準マーカーにおける磁気共鳴の励起に対応する少なくとも３つの標準マーカーから磁気共鳴信号を受信する。
【０００７】
他の実施形態においては、少なくとも３つの標準マーカーを有する標準アセンブリの位置及び方向を決定するための方法を提供している。磁気共鳴は、少なくとも３つの標準マーカーにおいて励起される。各々の標準マーカーは、少なくとも１つの磁気共鳴受信コイルと結合されている。標準マーカーの少なくとも１つは、（ｉ）１Ｈ脂肪及び水共鳴において選択的に励起可能なマーカー原子核、及び（ｉｉ）複数の磁気共鳴受信コイル、の少なくとも一を有する。磁気共鳴信号は、少なくとも２つの磁気共鳴受信チャンルを介して励起された少なくとも３つの標準マーカーから受信される。
【０００８】
１つの有利点は、コスト及び複雑性が低減されたロバストな磁気共鳴に基づくマーキング及び追求システムを提供することにある。
【０００９】
他の有利点は、２つの磁気共鳴受信チャネルのみを用いる磁気共鳴に基づくマーキング及び追求を提供することにある。
【００１０】
他の有利点は、撮影している被検体からの発せられる１Ｈ共鳴からの干渉が実質的に低減された磁気共鳴に基づくマーキング及び追求システムを提供することにある。
【００１１】
他の有利点は、標準マーカーの重なり合い、対称的マーカー構成等からもたらされるマーキング及び追求の曖昧性についてのロバストな且つ高信頼性の解決方法を提供することにある。
【００１２】
多くの付加的有利点及び恩恵は、当業者には、以下の詳細な好適な実施形態の記載を読むことにより明らかになるであろう。
【００１３】
本発明は、種々の構成要素及び構成要素の構成、種々の処理操作及び処理操作の構成において具体化することができる。図は、例示としての好適な実施形態を示すことのみを目的とし、本発明を限定するように解釈されるべきものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照するに、磁気共鳴撮影スキャナ１０は、対象１２の領域において磁気共鳴撮影を実行する。図示している実施形態においては、磁気共鳴撮影スキャナ１０は、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｎｅｄｅｒｌａｎｄ  Ｂ．Ｖ．製のＰｈｉｌｉｐｓ  Ｐａｎｏｒａｍａ  ０．２３Ｔスキャナである。このスキャナは、侵襲的医療処置を容易にする開放孔を有する。スキャナ１０は単なる例示であり、ここで説明する装置によるマーキング及び追求方法及び装置は、開放孔スキャナ、閉鎖孔スキャナ、垂直孔スキャナ等を含む磁気共鳴撮影スキャナの何れの種類と実質的に共に、一般に適用可能であるが、それらに限定されるものではないことが理解できるであろう。患者のような撮影被検体（図示せず）は、被検体支持部１４に位置され、スキャナ１０の対象領域内に位置付けられる。
【００１５】
侵襲的医療用処置において、生検針、カテーテル、ポインタ等のような侵襲的装置２０は、生検、熱アブレーション処理、近接照射、スライス選択等を実行するように用いられる。磁気共鳴撮影スキャナ１０は、外科医又は他の医療療法士に視覚的案内を与えるように、侵襲的医療処置中に侵襲的装置２０及び処置領域を撮影する。一部の侵襲的処置においては、侵襲的装置は、外科医又は他の医療療法士により直接、操作される。しかしながら、侵襲的装置２０の高精度の操作を必要とする繊細な又は高感度の処置ために、機械的アセンブリ２２は、侵襲的装置２０を支持し且つ操作する、又は、外科医又は他の医療療法士の指示の下で、侵襲的装置２０の位置決めを支援する。図示している実施形態においては、機械的アセンブリ２２が被検体指示部１４に備えられている。しかしながら、他の検討された実施形態においては、スキャナ１０又は他の関連構造にアームが支持される又は備えられることが可能である。
【００１６】
侵襲的装置２０がどのように操作されるかに拘わらず、侵襲的処置中に、侵襲的装置２０の自動マーキング及び追求を与えることは有利である。このような目的で、標準アセンブリ３０が、磁気共鳴撮影スキャナ１０の視野内に侵襲的装置２０に備えられる。標準アセンブリ３０は、図示している実施形態においては、磁気共鳴撮影スキャナ１０により生成された高周波励起に対応する磁気共鳴信号を生成する３つの標準マーカー３１、３２、３３を有する。しかしながら、付加マーカーが冗長性を与えるように含まれ、追求のロバスト性が改善されることが可能である。図示している実施形態においては、３つの標準マーカー３１、３２、３３は、ここで、“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”のように表されている２つの直交磁気共鳴受信信号のそれぞれを生成する２つの高周波チャネル受信器４０、４２によりモニタリングされる。それらの２つの磁気共鳴受信信号は、その標準アセンブリ３０の位置及び方向、それ故、その標準アセンブリ３０と強く結合された侵襲的装置２０の位置及び方向を決定するように、位置／方向処理器４４により処理される。代替として、標準マーカー３１、３２、３３は、別個の磁場受信器チャネル（即ち、全部で３つの受信器チャネル）によりモニタリングされ、それら３つのチャネルは、各々の位置及び方向を決定するように受信され且つ適切に処理される。
【００１７】
図示している実施形態においては、それら２つの高周波チャネル受信器４０、４２及び位置／方向処理器４４は電子ラック５０に備えられ、ディスプレイ５４及びグラフィカルユーザインターフェース５６は、外科医又は他の医療療法士が侵襲的装置２０に関する位置及び方向情報を受信するためのユーザインターフェースとしての役割を果たす。図示している実施形態においては、コンピュータ５２はまた、磁気共鳴撮影スキャナ１０の制御のため及びその磁気共鳴撮影スキャナから画像を受信するためのユーザインターフェースを備えている。例えば、位置／方向処理器４４は、別個の電子構成要素としてではなく、コンピュータ５２により実行される演算ソフトウェアにより実施される。２つの高周波チャネル受信器４０、４２は、同様に、例えば、コンピュータのマザーボードと結合する端部コネクタを有する任意の電子カードとして、コンピュータ５２に統合されることが可能である。他の実施例の修正においては、スキャナ１０を制御するため及びそのスキャナからの画像を表示するためのコンピュータは、侵襲的装置２０をマーキングし、追求するために用いられるハードウェアから分離され、離れていることが可能である。
【００１８】
図１を継続して参照し且つ図２を更に参照するに、標準アセンブリ３０は、図示している実施形態において、正三角形の角に位置している３つの標準マーカー３１、３２、３３を有するが、他の非線形構成が検討されている。標準アセンブリ３０は、侵襲的装置２０の位置及び方向並びにその侵襲的装置の先端の場所に対する標準アセンブリ３０の位置及び方向の演繹的認識を与える侵襲的装置２０が固く取り付けられている。
【００１９】
図３を参照するに、３つの標準マーカー３１、３２、３３は、磁気マーカー物質６２を有する密封バイアル６０を有する。一部の実施形態においては、磁気マーカー物質６２はフッ素含有物質である。１つの適切なフッ素含有磁気マーカー物質は、８９重量％のトリフルオロ酢酸（ＣＡＳ  Ｎｏ．７６−０５−１）及び１１重量％の水から成るトリフルオロ酢酸水溶液である。任意に、適切なＴ２緩和時間短縮剤が、１２０ｍｓｅｃ以上から約２５ｍｓｅｃにＴ２緩和時間を短縮するように添加される。例えば、Ｔ２緩和時間短縮剤は、７ｍｍｏｌ／ｌの最終濃度に対してそのトリフルオロ酢酸水溶液に添加される二酸化マンガン（ＭｎＣｌ２）である。バイアル６０は、侵襲的装置２０の操作の干渉を制限するように小さい必要があるが、また、適切な磁気共鳴信号を供給するように十分な磁気マーカー物質６２を含むために十分に大きい必要がある。図示している実施形態においては、バイアル６０は、約９．５ｍｍの内径及び約１０ｍｍの外径を有する、実質的に円筒形である。図示している実施形態においては、バイアル６０は首領域６４の溶解によりシールされ、その融解により、融解したガラスの固まり６８と気泡６６が残る。図示されている標準マーカーは例示であって、当業者は、磁気共鳴マーキング信号の生成のために適切なフッ素、水素又は他の原子核を有する他の液体又は固体の磁気マーカー物質を用いることが可能であり、その磁気マーカー物質のために他の適切なコンテナ又は固定物を用いることが可能である。
【００２０】
図３を継続して参照するに、バイアル６０は、プラスチックコイルホルダの内側に位置付けられ、エポキシ注型により固定される。コイルホルダは、適切な磁気共鳴受信コイルを取り付けられるように成形される。このような構成は、強い電磁結合を与えるように近接してコイルを有利に位置付けている。しかしながら、磁気マーカー物質との適切な電磁結合を与える他のコイル構成を用いることが可能である。
【００２１】
図１乃至３を継続して参照し且つ図４、即ち、図４Ａ及び４Ｂを更に参照するに、第１標準マーカー３１は、第１方向に方向付けられたコイル法線７２を有するコイル７０を有する。第２標準マーカー３２は、第１方向と異なる第２方向に方向付けられたコイル法線７６を有するコイル７４を有する。図示している実施形態においては、コイル標準７２、７６は互いに垂直である。図４Ａに示すように、２つのコイル７０、７４は、図１に示す“Ｃｈ０”受信器４０が受信する“Ｃｈ０”信号を規定するように直列に接続されている。（明確に図示するように、コイル及び電気的接続は図４、４Ａ及び４Ｂに図示していて、図２においては省略されている。）
第３標準マーカー３３は、第１標準マーカー３１のコイル７０と同じ面内に方向付けられたコイル８０を有する。しかしながら、コイル８０は、コイル７０のコイル法線７２と反対方向のコイル法線８２を有する。即ち、第３標準マーカー３３のコイル８０は、第１標準マーカー３１のコイル７０と同じ空間的方向を有するが、逆極性で回転され且つ関連付けられている。同様に、第１標準マーカー３１は、第２標準マーカー３２のコイル７４と同じ面内に方向付けられた第２コイル８４を有する。しかしながら、コイル８４は、コイル７４のコイル法線７６と逆に方向付けられたコイル法線８６を有する。即ち、第１標準マーカー３１の第２コイル８４は第２標準マーカー３２のコイル７４と同じ空間的方向を有するが、逆極性で回転されている。図４Ｂに示すように、２つのコイル８０、８４は、図１に示す“Ｃｈ１”受信器４２が受信する“Ｃｈ１”信号を規定するように直列に接続されている。
【００２２】
図５を参照するに、適切な一実施形態においては、磁気共鳴チャネル受信器４０、４２各々は、ツイストペアケーブル９２により直列に接続されたコイル（即ち、第１受信器４０のためのコイル７０、７４及び第２受信器４２のためのコイル８０、８４）と接続された前置増幅回路９０を有する。前置増幅回路９０は共振容量９４、９６及び出力増幅器９８を有する。典型的には、撮影するための磁気共鳴の励起中に、その回路の過負荷を回避するように前置増幅回路９０を離調することは有利である。したがって、ＰＩＮダイオード動作デカップリング回路（一般化インピーダンス１００で表される）は、略、受信モードの開回路であり、送信モードの低容量９６と並列共振回路を構成している。前置振幅回路９０は例示として示されていて、当業者は、回路９０を容易に改善することができる、又は他の適切な受信回路をデザインする及び構築することができることが理解できるであろう。
【００２３】
図６を参照するに、標準アセンブリの位置及び方向（それ故、侵襲的装置２０の位置及び方向と同じである）は、一連の一次元投影励起を適用し、選択された撮影シーケンス間で任意にインターリーブされ、そしてそれらの投影励起に応じて
“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”受信チャネル４０、４２において検出される共振から標準マーカー３１、３２、３３の位置を決定することにより、周期的に、例えば、１秒当たり１０回モニタされる。図６は、そのような投影測定のための適切なパルスシーケンスを示している。９０°パルス又は他のフリップ角パルスであることが可能である空間的非選択励起パルス１１０は、磁気マーカー物質６２に含まれる対象領域１２の物質における磁気共鳴を発生させる。図示した実施例においては、ディフェージング勾配パルス１１２はｘ方向に勾配を生成するためのＧｘ勾配パルスである。信号Ｇｘ勾配パルス１１２は簡略化のために示されている一方、Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚを選択的に結合させることにより、勾配投影は何れの任意の方向に生成されることができることが理解できるであろう。非選択１８０°パルス１１４は、読み出し勾配（例示としてのｘ方向投影のＧｘ勾配１１６）の適用に後続して、適用される。読み出しサンプリング期間１１８は読み出し勾配１１６中に実行される。一実施例においては、５１２個のサンプルが６００ｍｍの視野により５０ｋＨｚで取得されるが、他のサンプリングパラメータを用いることが可能である。スポイラ勾配は読み出し後に任意に適用されるが、図示している実施形態においては、スポイラ勾配は、複数の異なる方向の投影の取得で用いられる変化する読み出し方向のために、省略されている。図６に示すパルスシーケンスは単に例示であり、当業者は、選択された投影方向における一次元投影を測定するために他の適切なパルスシーケンスを容易に構築することができる。
【００２４】
磁気マーカー物質６２がフッ素原子核を含む一部の好適な実施形態においては、磁気共鳴チャネル受信器４０、４２は、１９Ｆフッ素磁気共鳴をモニタする。１９Ｆ磁気共鳴ピークは、１Ｈ水素磁気共鳴ピークより、周波数が約６％低い。患者又は他の撮影被検体は、一般に、１Ｈ共鳴を用いて撮影されるために、スキャナ１０は、典型的には、１Ｈ磁気共鳴周波数に対して調節される。しかしながら、１Ｈ周波数に対して調節されるときでさえ、磁気共鳴スキャナ１０の高周波送信成分は、フッ素に基づく磁気共鳴マーキングを有効にするように１９Ｆ共鳴周波数において十分な強度を生成することが可能である。例えば、１つの市販の磁気共鳴撮影スキャナにおいて、１Ｈ磁気共鳴周波数での励起は、１９Ｆフッ素共鳴周波数において最大（即ち、１Ｈ周波数）Ｂ１磁場の約１１％を生成する。この１９Ｆ周波数における励起強度は、一般に、コイル７０、７４、８０、８４を有効にするために適切であり、それらのコイルは、標準マーカー３１、３２、３３において励起される１９Ｆ磁気共鳴を検出するように、バイアル６０に含まれている磁気マーカー物質６２に対して近接して位置付けられる。図示している実施形態においては、例示としてのパノラマ０．２３Ｔスキャナ１０の受信チェーンは、前置増幅器９０を超える広帯域であり、混合器のＩＦは、検出及びサンプリング目的のために調節可能である。それ故、前置増幅器回路９０の出力は、プロトン撮影について用いられるのと同じスキャナ受信チェーンを用いて、有利に処理される。
【００２５】
１９Ｆ磁気共鳴を用いているとき、１９Ｆ周波数における減少した高周波送信強度（撮影１Ｈ周波数と比べて）は、励起パルス１１０についての２．７５ｍｓｅｃ及び１８０°パルス１１４についての５．５０ｍｓｅｃのような比較的長い送信パルスを用いることを要求する。これは、比較的長いエコー時間（図示している実施形態においては、１７ｍｓｅｃ）及び対応する狭い帯域の励起をもたらし、そのことは、スキャナ１０の磁石の同種ボリュームに標準マーカー信号を強く閉じ込める。
【００２６】
例示としてのフッ素ベースのマーカー物質の１９Ｆ共鳴は、Ｂ０＝０．２３テスラで対応することが認識されている。０．２３テスラで実行される一部の追求シーケンスにおいては、１９Ｆフッ素共鳴は、患者の１Ｈ水及び脂肪共鳴の実質的励起を伴わずに選択的に励起され、そのことは、被検体共鳴を撮影することからのマーカー共鳴の区別を容易にする。更に、３つの標準マーカー３１、３２、３３における１９Ｆ共鳴は同様に励起され、同位相で歳差運動し、そのことは、異なるコイル巻き付け方向により生成される位相差に基づいてマーカーの区別を容易にする。
【００２７】
１９Ｆ共鳴は例示であり、他の実施形態では、標準マーカーにおいて他の原子核磁気共鳴を用いられる。一部の実施形態においては、共鳴周波数の強い化学シフトを伴う１Ｈ共鳴を有するマーカー物質は、人体の１Ｈ脂肪及び水共鳴の実質的励起を伴わずにマーカー物質における共鳴の選択的励起を可能にするために十分である。例えば、Ｂ０＝０．２３テスラにおいて、１９Ｆ共鳴を生成するために適切に用いられる同じフッ素含有磁気マーカー物質６２（トリフルオロ酢酸／水の水溶液）はまた、１Ｈ脂肪／水共鳴の実質的な励起を伴わずに、化学シフトしたマーカー共鳴の選択的励起を可能にする周波数において十分に化学シフトする化学シフト１Ｈ磁気共鳴を供給することが認識された。
【００２８】
それ故、一部の実施形態においては、例示としてのトリフルオロ酢酸水溶液６２は、低磁場（例えば、Ｂ０＝０．２３テスラ）及び高磁場（例えば、Ｂ０＝０．６テスラ）の両方におけるマーカー物質として用いられる。低磁場については、１９Ｆマーカー共鳴が励起され、高磁場においては、化学シフト１Ｈ共鳴が励起される。当業者は、それらの磁場または他の磁場において適切に用いられる他のマーカー物質を選択することができる。更に、一部の検討された実施形態においては、１Ｈ水又は１Ｈ脂肪マーカー共鳴は、１Ｈ患者共鳴と共に励起され、標準マーカー３１、３２、３３におけるマーカー物質へのマーカーコイルの近接は、１Ｈ患者共鳴信号からマーカー信号を区別するように十分選択的に備えられている。
【００２９】
図７Ａ及び７Ｂは、 選択された一次元投影についての“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”のそれぞれのために測定された、例示としてのフーリエ変換周波数領域のスペクトルを示している。図７Ａ及び７Ｂにおいては、第１標準マーカー３１から、２つのピークであって、コイル７０による“Ｃｈ０”スペクトルにおけるピークと、コイル８４による“Ｃｈ１”スペクトルにおけるピークとが得られる。第１標準マーカー３１によるそれらのピークは、図７Ａ及び７Ｂにおいて“＃１”とラベル付けされている。第２標準マーカー３２は、図７Ａの“Ｃｈ０”スペクトルに対するピークに寄与する。第２標準マーカー３２によるこの第２ピークは“＃２”とラベル付けされている。同様に、第３標準マーカー３３は、図７Ｂの“Ｃｈ１”スペクトルに対するピークに寄与し、その第３標準マーカー３３は“＃３”とラベル付けされている。
【００３０】
図７Ａ及び７Ｂにおいては、ピークは“＃１”、“＃２”又は“＃３”とラベリングされ、それ故、例示目的で、特定の標準マーカーによるピークを示しているが、それらのピークは、取得後未処理のスペクトルにおいては、特定の標準マーカーにより特定されないことが理解できるであろう。標準アセンブリ３０の一部の位置及び方向においては、“＃１”ピークの１つ又は両方は、“＃２”ピーク及び／又は“＃３”ピークと重なり合うことが可能であり、それらのピークは、高い空間対称性の状態にあることが可能であり、若しくは、特定の標準マーカーによる特定のピークの特定において、他の実施形態が存在することが可能である。
【００３１】
したがって、図１の位置／方向処理器４４は、“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”スペクトルにおけるピークを標準マーカー３１、３２、３３の特定の位置により明確に特定することができる方法を実行する。適切な方法については、下で説明する。一旦、ピークが、各々の一次元投影スペクトルにおいて明確に特定されると、その投影方向における各々の標準マーカー３１、３２、３３の空間的位置は、投影の周波数符号化の空間的関係に基づいて決定されることができる。これは、選択された一次元投影に基づいて、マーカー位置情報を生成する。それらの標準の間の演繹的に認識された関係と共に、この位置情報は、スキャナ１０の座標系において、解剖学的座標系において又は他の適切な座標系において、位置及び方向情報を導き出すように、適切な直交座標系に変換される。
【００３２】
適切な処理方法においては、各々の投影のための“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”スペクトルは複素浮動小数点表示で記憶され、４つの投影方向が用いられ、各々の投影方向は、四面体の４つの面の異なる一に対して垂直である。この４つの投影方向の選択は、自己整合性チェック、測定誤差、処理誤差等による障害の検出、及び信号投影方向における誤差のための障害復旧を可能にする過剰決定システムをもたらす。
【００３３】
任意に、取得された“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”スペクトルは、例えば、ゼロに設定された５１２個のサンプル投影データの最初及び最後の１２８個のサンプルを設定することにより、時間領域においてアポダイズされる。そのようなアポダイゼーションは、投影スペクトルにおける標準マーカー３１、３２、３３からのピークが少なくとも幾つかの画素の広がりにある限り、実質的でない損失をもたらす。この任意のアポダイゼーションは、１８０°の高周波パルス１１４（図６においてラベル付けされている）の自由誘導減衰テールを低減し、信号対ノイズ比を実質的に高める。
【００３４】
図７Ａ及び７Ｂを継続して参照し、図８Ａ及び８Ｂを更に参照するに、第１標準マーカー３１（即ち、図７Ａ及び７Ｂにおいて“＃１”とラベル付けされているピーク）のコイル７０、８４によるピークは、第１マーカー３１のコイル７０、８４は直交し、第２及び第３マーカー３２、３３のコイル７４、８０のハンデッドネスと逆のハンデッドネスを有する、標準マーカー３１、３２、３３の配置を利用することにより特定される。図７Ａ及び７Ｂの周波数領域のスペクトル（任意のアポダイゼーション後）は、積和のような演算を用いてポイント的に乗算される。投影“ｎ”についての“Ｃｈ０”データのフーリエ変換をｆｃｈ０，ｎで表し、投影“ｎ”についての“Ｃｈ１”データのフーリエ変換をｆｃｈ１，ｎで表すと、ポイント的な乗算演算は次式のように規定され、
ｂｎ＝Ｒｅ｛ｆｃｈ０，ｎ｝・Ｉｍ｛ｆｃｈ１，ｎ｝−Ｒｅ｛ｆｃｈ１，ｎ｝・Ｉｍ｛ｆｃｈ０，ｎ｝                                                                    （１）
ここで、ｂｎはポイント的乗法演算の結果であり、図８Ａに示されている。データのハンデッドネス特性のために、標準マーカー３２、３３のコイル７４、８０によるピーク“＃２”及び“＃３”は小さい又は負であり、適切にはゼロに設定される、又は切り捨てられる。それ故、図８Ａに示す結果のスペクトルｂｎは、第１標準マーカー３１のコイル７０、８４の乗算により結合された信号に対応する、“＃１”とラベリングされた信号ピークのみを含む。
【００３５】
乗算スペクトルｂｎは、例えば、任意の平滑化補間及び／又はフーリエ補間により、データを改善するように任意に処理される。１つのそのような任意の方法において、ゼロパッディングが５１２０個のポイントデータ集合を生成するようにｂｎの正及び負周波数に対称的に適用され、フーリエ畳み込み平滑化が、適切なゼロパッディングを有する周波数領域における標準マーカーの一の一次元投影形状を用いて適用される。そのような任意の平滑化及び補間の結果は、図８Ｂに示され、“ｎ”で表される投影における第１標準マーカー３１の位置を特定するように適切なピーク追求アルゴリズムにより分析される。投影“ｎ”における第１標準マーカー３１のこの位置は“ｌｎ、１”で表され、投影“ｎ”の取得において用いられる空間周波数符号化に基づいて、投影“ｎ”に沿った空間的位置として適切に表現される。
【００３６】
コイル７０による“Ｃｈ０”スペクトルにおける“＃１”ピーク及びコイル８４による“Ｃｈ１”スペクトルにおける“＃１”ピークは、それらが第１標準マーカー３１において空間的に一致しているために、同じ周波数で生じる必要がある。それらのピークが、受信器チャネル４０、４２の一の周波数較正の間違いのために、又は追従システムにおける他の問題点のために重なり合わない場合、このことは、この場合に、
“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”の重なり合わない“＃１”ピークはｂｎスペクトルにおいて“＃１”ピークを与えるように共に重なり合わないために、一般に明らかになる。それ故、データ整合性チェックがなされる。更に、例示としての図７Ａ、７Ｂ、８Ａ及び８Ｂにおいて、第２及び第３標準マーカー３２、３３のピークは重なり合わない。したがって、それらのピークは実質的に削除される、即ち、式（１）の乗法演算により、略０に減少される。
【００３７】
図９Ａ、９Ｂ及び９Ｃを参照するに、第２及び第３標準マーカー３２、３３が強く重なり合うときの状態を示している。図９Ａ及び９Ｂは、第２及び第３標準マーカー３２、３３のそれぞれによるピーク“＃２”及び“＃３”がよく重なり合う、選択された一次元投影について、“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”のそれぞれについて測定された例示としてのフーリエ変換周波数領域スペクトルを示している。図９Ｃは、図９Ａ及び９Ｂのスペクトルに適用された式（１）により得られた乗法の積ｂｎを示している。ピーク“＃２”及び“＃３”により、式（１）の乗法演算は、“＃２”及び“＃３”ピークを削除しないが、それらの乗法の組み合わせのために負の（即ち、異なる位相の）ピークを生成する。この乗法的に組み合わされた負のピークは、図９Ｃにおいては、“＃２”及び“＃３”とレベル付けされている。ｂｎの負の値を切り捨てることにより（例えば、ｂｎの負の値を０に等しく設定することにより）、図９Ｃのスペクトルはまた、第１標準マーカー３１に対応する単独の正のピークに削減されることができる。この正のピークは、図９Ｃにおいては、“＃１”とラベル付けされている。平滑化及び補間操作は、図８に示すピーク規定と類似する改善されたピーク規定を生成するように無関係の負のピークを除去した後に、図９Ｃのスペクトルにおいて任意に実行される。
【００３８】
ｂｎスペクトルにおいて正のピークを生成するように第１標準マーカー３１を有するのではなく、コイル７０、７４、８０、８４は、それに代えて、第１標準マーカー３１の２つのコイル７０、８４が負のピークを生成する一方、第２及び第３標準マーカー３２、３３の２つのコイル７４、８０は、空間的に重なり合うときに、正のピークを生成することが理解できるであろう。このような構成は、ｂｎの負のピークとしての第１標準マーカー３１の特定を可能にする。
【００３９】
“Ｃｈ０”スペクトルにおいて特定された第１標準マーカー３１に関連するピークにより、“Ｃｈ０”スペクトルにおける残りのピークが、第２標準マーカー３２のコイル７４によるとして特定される。同様に、“Ｃｈ１”スペクトルにおいて特定された第１標準マーカー３１に関連するピークにより、“Ｃｈ１”スペクトルにおける残りのピークが、第３標準マーカー３３のコイル８０によるとして特定される。明確にそれらの“＃２”及び“＃３”ピークを特定するための及び高精度を有する１つの適切な方法は、（“＃１”ピークが“＃２”又は“＃３”ピークと部分的に又は全体的に重なり合うときでさえ）下記のような時間領域における最小二乗フィッティングを用いる。
【００４０】
図１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃを参照するに、第１標準マーカー３１により生成される信号“＃１”の時間領域近似が得られる。図１０Ａは、撮影領域の中央に位置決めされる（即ち、位置＝０）ときに、第１標準マーカー３１を適合させるようにサイズ合わせされた理想的なボールのアポダイズされた形状を示している。一方法においては、図１０Ａのアポダイズされた形状は、図８Ｂを参照して説明した畳み込み平滑化で用いられる一次元の推定された周波数領域の標準マーカー投影形状への逆フーリエ変換を適用することにより生成される。投影“ｎ”における第１標準マーカー３１の一般非ゼロ空間位置“ｌｎ、１”を説明するために、フーリエシフト理論が適用される。時間領域におけるフーリエシフト関数は次式で与えられ、
ｆｓｈｉｆｔ＝ｅｘｐ［ｉ・（ｍ−Ｎ／２）・π・ｌｎ，１］            （２）
ここで、ｉは虚数単位であり、Ｎはサンプルデータポイント数であり、そしてｍは時間領域におけるサンプルデータポイントの指数である。図１０Ｂは、僅かに中央からずれた位置についての時間領域におけるシフト関数ｆｓｈｉｆｔを示している。標準マーカー（図１０Ａ）及びシフト関数（図１０Ｂ）の時間領域の積は、図１０Ｃに示されていて、投影“ｎ”の位置ｌｎ、１における第１標準マーカー３１の時間領域信号を近似している。
【００４１】
図１０Ｃの時間シフト形状は、全ての投影（例えば、４つの四面体投影方向全ての）が取得された後に、“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”データに別個に適合される。全ての投影方向“ｎ”について、図１０Ｃの時間シフト形状の複素最小二乗フィットが時間領域“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”データのそれぞれに対して実行され、４つの係数の２つの集合ａｃｈ０，ｎ及びａｃｈ１，ｎを生成する。それらは、スケーリング係数ａｃｈ０及びａｃｈ１を与えるように、受信器チャネルの２つの標準マーカーの投影が重なり合う場合を排除して、適切な値について平均される。各々の投影“ｎ”についてのピーク“＃１”の時間シフト形状（例えば、１つの特定の位置ｌｎ，１について図１０Ｃにおいて近似された）は、“＃２”ピーク（“Ｃｈ０”についての）及び“＃３”
（“Ｃｈ１”についての）のみを含む時間領域データを生成するように、共通の係数ａｃｈ０及びａｃｈ１により積算され、投影“ｎ”について対応する時間領域“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”データから減算される。
【００４２】
このような処理については、“Ｃｈ０”データ及び特定の投影“ｎ”のために、図１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃに示されている。図１１Ａは、平均化された複素最小二乗スケーリングフィッティング係数ａｃｈ０（平滑な線）及び測定された時間領域“Ｃｈ０”データ（ノイジーな線）により乗算された図１０Ｃの時間シフト形状を示している。図１１Ｂは、図１１Ａのノイジーな線（“Ｃｈ０”時間領域データ）から図１１Ａの平滑な線を減算することにより生成された残差（係数ａｃｈ０をフィッティングすることによりスケーリングされた図１０Ｃの時間シフト形状）を示している。図１１Ｃは、図１１Ｂのデータのフーリエ変換の振幅スペクトルを示している。図１１Ｃにおいては、破線のピークは、図１１Ａ及び１１Ｂの処理により実質的に取り除かれた“＃１”ピークを表している。図１１Ｃのフーリエスペクトル（
“＃１”ピークは除去されている）は、“ｎ”で表される投影における第２標準マーカー３２の位置を特定するように、ピーク追求アルゴリズムにより適切に処理され、その第２標準マーカーは適切には“ｌｎ，２”で表される。同様の処理は、“ｎ”で表される投影における第３標準マーカー３３の位置を特定するように、“Ｃｈ１”データに適用され、その第３標準マーカーは適切には“ｌｎ，３”で表される。
【００４３】
減算により“＃１”ピークを取り除くのではなく、そのピークは、他の方法で明らかにされることが可能である。例えば、“＃１”及び“＃２”ピーク（“Ｃｈ０”についての）の両方の最小二乗フィットを同時に実行することが可能であり、“＃２”ピークの位置がフィッティングパラメータであることが可能である。この方法においては、“＃１”ピークは取り除かれないが、そのフィッティング処理において明らかにされる。
【００４４】
“ｎ”が投影（例示としての四面体投影方向構成における４つの方向について、値ｎ＝１，２，３，４を有する）を表し、“ｋ”が標準マーカー（第１、第２及び第３標準マーカー３１、３２、３３のそれぞれについて値ｋ＝１，２，３を有する）を表す位置“ｌｎ，ｋ”は、下記のように、選択された直交座標（スキャナ１０の座標系又は人間である撮影被検体に関連する解剖学的座標系のような）に変換される。各々の標準マーカー“ｋ”について、位置ベクトルｌｋ＝（ｌｎ）ｋが規定される（ｌｋはベクトルであり、以下においても同様）。４つの投影方向（ｎ＝１，２，３，４）について、各々の位置ベクトルｌｋは４ｘ１ベクトルであり、ｋ＝１，２，３で指数付けされた３つの標準マーカー３１、３２、３３に対応する３つのそのようなベクトルが存在する。選択された直交座標に基づいて変換するように、過剰決定システムＡｃｋ＝ｌｋがｃｋについて解かれ（Ａ及びｃｋはベクトルであり、以下においても同様）、ここで、Ａは所望の直交座標に基づいて表された投影方向を有する４ｘ３行列であり、ｃｋは所望の直交座標における標準マーカー“ｋ”の位置を特定する３ｘ１ベクトルである。この過剰決定システムは、最小二乗フィッティング又は他の方法により適切に解かれることが可能である。任意に、先行する処理の正確度及び精度についての情報が、対角重み行列により式Ａｃｋ＝ｌｋの両側を乗算することにより最小二乗フィッティングに組み込まれる。
【００４５】
標準マーカー３１、３２、３３のそれぞれについてｋ＝１，２，３であるｃｋにより与えられる標準マーカーの位置から、回転行列が、例えば、ａ＝ｃ１−ｃ２、ｂ＝ｃ１−ｃ３、ｄ＝ａ−ｂ、ｅ＝ａｘｂ及びｆ＝−ｅｘｄを規定することにより構築される（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆはベクトルであり、以下においても同様）。十分に適切にされた正規直交回転行列はＲ＝｛｜ｅ｜，｜ｆ｜，｜ｄ｜｝であり（Ｒベクトルであり、以下においても同様）、ここで、縦のバー“｜・｜”は正規化を表している。標準アセンブリ３０の変換を表す一般的に最小ノイズ座標を選択することにより、拡大回転行列は次式のように表され、
【００４６】
【数１】
2008516640.tif 000003
ここで、例示目的のために、座標ｃ１が、標準アセンブリ３０の変換を表すための最小ノイズ座標として選択されている。
【００４７】
上記の方法は、追従整合性チェックを有利に可能にする。一方法においては、各々の標準についての式Ａｃｋ＝ｌｋのフィッティング残差が整合性について調べられる。他の方法においては、原点における非回転プローブの標準位置ベクトル（演算から認識される）が、演算された行列Ｔと乗算される（Ｔはベクトルであり、以下においても同様）。このようにして演算される標準中心と座標変換からの中心との間の距離を加算することにより、プローブの認識された形状及び寸法をまた、考慮するＴについての整合性チェックが与えられる。
【００４８】
図１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃを参照するに、標準アセンブリ３０の位置及び方向は、オイラーＺＹＺ角（オイラーＹ変換としても知られている）の正確な制御を与える測角治具に備えられた標準アセンブリにより、上記技術を用いて測定されたものであり、その制御において、第１回転φはｚ軸についてのものであり、第２回転θはｙ′軸についてのものであり、そして第３回転Ψはｚ′′軸についてのものである。角度ノイズ及び回転依存性系統誤差の決定のために、固定されたθ及びΨ並びに変化するφの測定の集合が実行される。第１標準マーカー３１は、磁気共鳴撮影スキャナ１０の対象領域１２の略アイソセンターにおける位置である。位置／方向測定は、（１０秒に亘って取得される１００回の測定において）実行され、その測定の時間の間に、角度φは９０°の間隔に亘って変化する。２つの固定された角度θ及びΨの角度θは、オイラー角（回転行列と対照的に）の非一意性が角度θの小さい値においてΨ及びφの値と共に実質的に一緒になるために、測定されるものとして選択される。角度θの測定変動は、（ｉ）アルゴリズムの系統誤差を表すようにとられた低周波数（周波数の最低の２％）成分と、（ｉｉ）統計的変動として解釈される高周波数成分とに分類される。それらの結果について、図１２Ａ及び１２Ｃに示されている。図１２Ａは、θの測定標準偏差を示し、ここで、データはｒｅｇｒｉｄｄｅｄされ、測定ポイントはθ＝１０°、２０°、．．．、７０°及びΨ＝１５°、３０°、４５°、５２°、６０°、６７°及び８２°にある。図１２Ｃは、θの測定回転依存性誤差を示す。比較のために、各々のピーク“＃１”、“＃２”、“＃３”を表す導き出されたチャネルの逆信号対ノイズ比と統計的角度変動との間の線形依存性を前提とする標準偏差の理論的予測について、図１２Ｂにプロットされている。図１２Ａに示す標準偏差及び誤差は、図１２Ｂの理論的予測と遜色がない。
【００４９】
位置ノイズは角度の組み合わせを選択することにより調べられ、そのことは、第１標準マーカー３１のピーク“＃１”を表す導き出されたチャネルｂｎについての異なる信号対ノイズ比を生成し、測定は静止したまま保たれる標準アセンブリ３０により実行される。それらの結果は、０，１７ｍｍ（静Ｂ０磁場に対して垂直なコイル全てによる）乃至０．３５ｍｍ（アルゴリズムの安定性の限界）の標準偏差を有する位置ノイズを示す。それらの結果は、並進運動が精度に影響しないことを示す、角度ノイズの図と調和している。
【００５０】
標準アセンブリ３０の追従速度には限界がある。標準マーカー３１、３２、３３の一が、エコー時間中に適用される勾配の方向に移動するとき、位相誤差が結果的にもたらされる。そのような位相誤差は、約４０ｍｍ／ｓｅｃ以下の速度について、少なくとも許容されることが実験により分かった。標準アセンブリ３０は、スキャナ１０の同種ボリュームにおいて位置付けられる必要がある。最大の精度について、コイル標準７２、７６、８２、８６は、静Ｂ０磁場の方向に対して約２０°より大きい角度を有する必要がある。図２を再び参照するに、このような後者の条件は、侵襲的装置２０における標準アセンブリ３０の設置方向の賢明な選択により一般に対応することができることが理解できる。
【００５１】
以上、本発明について、好適な実施形態を参照して説明した。明らかに、上記の詳細説明を読み、理解することにより、当業者は修正及び変形することができるであろう。本発明は、同時提出の特許請求の範囲又はそれらと同等の範囲内にあるようなそのような修正及び変形の全てを包含すると解釈されるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】例示としての侵襲的装置及び侵襲的装置を追求するための追求システムを有する侵襲的磁気共鳴システムを示す図である。
【図２】侵襲的装置に固定された標準アセンブリを有する図１の侵襲的装置を示す図である。
【図３】図２の標準アセンブリの標準マーカーの一として用いる適切な磁気マーカー物質のバイアルを示す図である。
【図４】図２の標準アセンブリの受信コイルのコイル方向を示す図である。
【図４Ａ】図２の標準アセンブリの“Ｃｈ０”受信チャネルの電気レイアウトを示す図である。
【図４Ｂ】図２の標準アセンブリの“Ｃｈ１”受信チャネルの電気レイアウトを示す図である。
【図５】図１のシステムの磁気共鳴チャネル受信器で用いる適切な前置増幅器の模式的な例示としての電気回路図である。
【図６】ｘ方向に沿って一次元投影を測定するための適切な磁気共鳴パルスシーケンスを示す図である。
【図７Ａ】選択された一次元投影について、“Ｃｈ０”のために測定されたフーリエ変換周波数領域スペクトルを示す図である。
【図７Ｂ】選択された一次元投影について、“Ｃｈ１”のために測定されたフーリエ変換周波数領域スペクトルを示す図である。
【図８Ａ】図７Ａ及び７Ｂの“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”スペクトルの重なり合った組み合わせを示す図である。
【図８Ｂ】平滑化及びフーリエ補間後の図８Ａの重なり合った組み合わせを示す図である。
【図９Ａ】２つの標準マーカーのピークが強く重なり合っている選択された一次元投影について測定された“Ｃｈ０”のためのフーリエ変換周波数領域スペクトルを示す図である。
【図９Ｂ】２つの標準マーカーのピークが強く重なり合っている選択された一次元投影について測定された“Ｃｈ１”のためのフーリエ変換周波数領域スペクトルを示す図である。
【図９Ｃ】図９Ａ及び９Ｂの“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”の重なり合った組み合わせを示す図であって、その重なり合ったピークは、図９Ｃの重なり合った組み合わせにおける負のピークに対応している、図である。
【図１０Ａ】“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”チャネルデータにおける第１標準マーカーの形状を禁じしたシフトされた時間領域形状の構成を示す図である。
【図１０Ｂ】“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”チャネルデータにおける第１標準マーカーの形状を禁じしたシフトされた時間領域形状の構成を示す図である。
【図１０Ｃ】“Ｃｈ０”及び“Ｃｈ１”チャネルデータにおける第１標準マーカーの形状を禁じしたシフトされた時間領域形状の構成を示す図である。
【図１１Ａ】図１０Ｃのシフトされた時間領域形状を用いて、“Ｃｈ０”データにおける第２標準マーカーによる“＃２”ピークの特定化を示す図である。
【図１１Ｂ】図１０Ｃのシフトされた時間領域形状を用いて、“Ｃｈ０”データにおける第２標準マーカーによる“＃２”ピークの特定化を示す図である。
【図１１Ｃ】図１０Ｃのシフトされた時間領域形状を用いて、“Ｃｈ０”データにおける第２標準マーカーによる“＃２”ピークの特定化を示す図である。
【図１２Ａ】θの測定標準偏差を示す図であり、ここで、データはｒｅｇｒｉｄｄｅｄされ、測定ポイントはθ＝１０°、２０°、．．．、７０°及びΨ＝１５°、３０°、４５°、５２°、６０°、６７°及び８２°にある。
【図１２Ｂ】各々のピーク“＃１”、“＃２”、“＃３”を表す導き出されたチャネルの逆信号対ノイズ比と統計的角度変動との間の線形依存性を前提とする標準偏差の理論的予測を示す図である。
【図１２Ｃ】θの測定回転依存性誤差を示す図である。
【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４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【国際調査報告】
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