(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査ボリュームに配された身体をＭＲイメージングするシステムであって、
前記検査ボリュームに実質的に一様な主磁界を確立する手段と、
前記主磁界に重ねられる、切り替えられる磁界勾配を生成する手段と、
前記身体に向けてＲＦ信号を放射する送信手段と、
前記磁界勾配及び前記ＲＦ信号の生成を制御する制御手段と、
ＭＲ信号を受信しサンプリングする手段と、
サンプリングされたＭＲ信号からＭＲ画像を形成する再構成手段と、
前記送信手段によって生成されるＲＦ信号を受信するＲＦアンテナを有する補助手段と、
を有し、前記システムは、前記送信手段を介して回転偏向されたＲＦ信号を生成するように構成され、前記ＲＦ信号は、選択可能な回転方向を有するシステム。
【請求項２】
前記システムは更に、前記身体内の核磁化を励起するために、順方向の回転偏向を有する第１のＲＦ信号の連続を生成するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記システムは更に、前記身体内の核磁化を励起することなく、前記補助手段の前記ＲＦアンテナ内に電圧を誘導するために、逆方向の回転偏向を有する少なくとも１つの第２のＲＦ信号を生成するように構成される、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記システムは、前記第２のＲＦ信号に対する応答として、前記補助手段によって生成されるローカライゼーション信号を取得し、前記ローカライゼーション信号から前記補助手段の位置を計算するように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記補助手段は、共振ＲＦアンテナとしてソレノイドコイル及びキャパシタを有する介入器具である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記補助手段がＭＲ表面コイルである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記送信手段は、マルチコイルアレイを形成する複数のＲＦコイルを有し、各ＲＦコイルは、個別のＲＦ増幅器及び／又は個別のＲＦ波形発生器によって駆動される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
検査ボリュームに配された身体をＭＲイメージングするシステムの作動方法であって、前記システムの各部が制御手段により制御される方法であって、前記システムが、主磁界生成手段と、主磁界に重ねられる、切り替えられる磁界勾配を生成する磁界勾配生成手段と、ＲＦ信号を送信する送信手段と、磁界勾配及びＲＦ信号の生成を制御する手段と、ＭＲ信号受信手段と、再構成手段と、前記送信されたＲＦ信号を受信するＲＦアンテナを有する補助的な機器と、を有し、前記方法が、
前記送信手段及び前記磁界勾配生成手段が、前記身体内の核磁化を励起するための順方向の回転偏向を有する第１のＲＦ信号及び前記切り替えられる磁界勾配の連続を生成するステップと、
前記送信手段が、前記身体内の核磁化を励起することなく、前記補助的な機器のＲＦアンテナ内に電圧を誘導するための、逆方向の回転偏向を有する少なくとも１つの第２のＲＦ信号を生成するステップと、
前記ＭＲ信号受信手段が、前記身体から発せられたＭＲ信号を受信するステップと、
前記再構成手段が、前記受信されたＭＲ信号からＭＲ画像を再構成するステップと、
を含む方法。
【請求項９】
前記ＭＲ信号受信手段が、前記第２のＲＦ信号に対する応答として、前記補助的な機器によって生成されるローカライゼーション信号を受信するステップと、
前記再構成手段が、前記ローカライゼーション信号から前記検査ボリューム内の前記補助的な機器の位置を計算するステップと、
を更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ＭＲシステムを動作させるためのコンピュータプログラムであって、
核磁化を励起するために順方向の回転偏向を有する第１のＲＦ信号を生成する命令と、
核磁化を励起することなく、前記ＭＲシステムの補助的な機器のＲＦアンテナ内に電圧を誘導するために、逆方向の回転偏向を有する第２のＲＦ信号を生成する命令と、
を含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査ボリュームに配置された身体を磁気共鳴（ＭＲ）イメージングする装置に関する。
【０００２】
更に、本発明は、ＭＲイメージング方法及びＭＲ装置のコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
ＭＲイメージングにおいて、ＲＦ信号（Ｂ１とも呼ばれる）及び切り替えられる磁界勾配を含むシーケンスが、ＭＲ装置の検査ボリューム内の一様な磁界に配置された対象（患者）に印加される。このようにして、ＭＲ信号が生成され、ＭＲ信号は、対象からの情報を得、その画像を再構成するために、ＲＦ受信アンテナによってスキャンされる。その最初の開発以来、ＭＲイメージングの適用の臨床関連の分野の数は、非常に増大している。ＭＲイメージングは、身体のほとんどあらゆる部分に適用されることができ、それは、人体の複数の重要な機能に関する情報を得るために使用されることができる。ＭＲスキャン中に印加されるイメージングシーケンスは、例えば対象内の位置及び向き、寸法、解像度、信号対雑音比、コントラスト、動きに関する感度、その他のような再構成画像の特徴の決定において、重要な役割を果たす。ＭＲＩ装置のオペレータは、適当なシーケンスを選ばなければならず、それぞれの印加のために、そのパラメータを調整し、最適化しなければならない。
【０００４】
介入及び術中ＭＲイメージングにおいて、高性能コンピューティング装置及び新規な治療装置が、組み合わされる。これらの技術は、広範囲にわたるインタラクティブなＭＲガイドされる介入及び外科的プロシージャの実行を可能にする。介入ＭＲイメージングの基本的な問題は、器具又は外科装置の視覚化及びローカライゼーション（位置特定）である。これは、例えば器具の先端部に取り付けられるＲＦマイクロコイルによって、能動的な技法を使用して行われることができ、又は画像アーチファクトを誘導した局所磁化率に依存する受動的なローカライゼーション技法によって行われることもできる。
【０００５】
能動的なローカライゼーションアプローチは、器具座標の即時の決定を可能にし、従って、器具のロバストな追跡を可能にする。能動的なローカライゼーション方法は、更に、例えば画像スライス追跡のような機能を可能にする。能動的なローカライゼーションの欠点は、それが導電ケーブルの存在による安全問題を示すことであり、導電ケーブルは、ＲＦアンテナとして動作することができ、結果的に危険な組織加熱にいたることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
国際公開第２００５／１０３７４８号パンフレットは、介入器具又はＲＦ表面コイルのような補助手段をＭＲシステムに接続するための送信ラインとして使用される導電ケーブルに電流を誘導することに関連する危険を抑制する方法を開示している。通常のアプローチによれば、インダクタが、接続ケーブルに導入される。これらのインダクタは、それらが変換器を形成するように結合される。加えて、同調及び整合ネットワークが、ケーブルに組み込まれ、これは、同調された阻止フィルタに似る。この構成は、ケーブルの危険な加熱をもたらしうる誘導電流を抑制する。
【０００７】
例えば、カテーテル又はガイドワイヤに組み込まれる既知の変換器ベースの送信ラインに関連する欠点は、それがこれらの装置を構築するためのかなりのハードウェア努力を必要とすることである。
【０００８】
代替アプローチは、Celik他によって提案されている（"A Novel Catheter Tracking Method Using Reversed Polarization", in Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med., vol. 14, 2006, page 264）。逆方向の回転偏向が、介入器具に共振マーカとして取り付けられるＲＦコイルのＭＲ画像を得るために使用される。通常のＭＲシステムにおいてＲＦアンテナとして使用される標準のクワドラチャバードケージコイルは、順方向に回転偏向されたＲＦ磁界のみを受け取るように設計される。この理由は、被検査身体中の陽子が同様に順方向の偏向を有するからである。これは、水素核の正の磁気回転比による。従って、逆方向に回転偏向されたＲＦ信号のみを受け取るように変形された標準のバードケージコイルは、身体からのＭＲ信号を全く拾わない。しかしながら、介入器具に取り付けられるＲＦコイルは、被検査身体からのＭＲ信号を拾い、直線偏向されたＲＦ場を放射する。直線偏向された放射は、順方向及び逆方向に回転偏向されたＲＦ場の重ね合わせと考えられることができる。従って、逆方向に回転偏向されたＲＦ放射のみを受け取るように設計される、変形されたクワドラチャバードケージコイルは、介入器具に取り付けられたＲＦコイルから放射される信号を拾うが、周囲の身体組織からの信号は、得られない。このようにして、介入器具の位置のみを示すバックグラウンド無しの画像が、生成される。
【０００９】
上述した技法の欠点は、特別に設計された受信専用のクワドラチャ身体コイルが、介入器具に共振マーカとして取り付けられたＲＦコイルによって生成される逆方向に回転偏向されたＲＦ信号を拾うために使用されなければならないことである。ＲＦコイルは、イメージング及びローカライゼーションプロシージャの間、身体組織の核磁化を介して間接的に励起される。それゆえ、ＳＮＲ（信号対雑音比）がかなり低く、これは、既知の方法の他の不利益である。
【００１０】
ＭＲイメージングプロシージャと干渉することなく、ＭＲ装置と介入装置（又は、任意の他の補助的な機器）との間の信号又はパワー送信パスを提供するための他の選択肢は、オフ共鳴ＲＦの使用である。しかしながら、オフ共鳴ＲＦもまた、いくつかの不利益を有する。オフ共鳴ＲＦは、オン共鳴ＲＦに容易に変換されることができない。更に、オフ共鳴ＲＦが、ＭＲ装置の通常のＲＦ機器の帯域幅の外側にある場合、付加のＲＦ送信及び受信手段が必要とされる。他方、オフ共鳴ＲＦが、ＭＲ装置の通常のＲＦチェーンの帯域幅の範囲内にある場合、核スピンシステムとの不所望の干渉が生じることがある。
【００１１】
従って、ＭＲイメージングのための改善された装置及び方法のニーズがあることが容易に理解される。それゆえ、本発明の目的は、検査ボリューム内に位置する補助手段に対し、信号及び／又はパワーを、安全に、信頼性をもって、非干渉で送信することを可能にするＭＲシステム及びＭＲ方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、検査ボリュームに配置される身体をＭＲイメージングするシステムが開示される。システムは、検査ボリュームに実質的に一様な主磁界を確立する手段と、主磁界に重ねられる、切り替えられる磁界勾配を生成する手段と、身体へ向けてＲＦ信号を放射する送信手段と、磁界勾配及びＲＦ信号の生成を制御する制御手段と、ＭＲ信号を受信しサンプリングする手段と、信号サンプルからＭＲ画像を形成する再構成手段と、送信手段によって生成されたＲＦ信号を受信するためのＲＦアンテナを有する補助手段と、を有する。本発明によれば、ＭＲシステムは、送信手段を介して、回転偏向されたＲＦ信号を生成するように構成され、ＲＦ信号は、選択可能な回転方向を有する。
【００１３】
本発明のＭＲシステムは、ＭＲ装置の既存のＲＦ送信ハードウェアを介して、検査ボリューム内に位置する補助的な機器に信号又はパワーを送信するために、逆方向に回転偏向されたＲＦ信号を使用する。逆方向に回転偏向されたＲＦ信号は、検査ボリューム内に同様に逆方向に回転偏向されたＢ１磁界を生成し、かかる磁界は、核磁化のいかなる励起も引き起こさない。これは、上述したように、正の磁気回転比を有する核は、逆方向に偏向されたＢ１磁界によって影響されないからである。従って、信号又はパワー送信は、実際のＭＲイメージングプロシージャと干渉しない。本発明によれば、ＲＦ信号の回転方向は、選択されることが可能である。これは、偏向方向が、必要に応じて、順方向及び逆方向の間で切り替えられることができることを意味する。順方向モードにおいて、順方向の回転偏向を有する第１のＲＦ信号が、被検査身体内の核磁化を励起するために生成される。ＭＲイメージングは、通常通り、このモードで実施される。逆方向モードにおいて、逆方向の回転偏向を有する第２のＲＦ信号が、核磁化を励起することなく、ゆえに、ＭＲ信号の生成及び取得と干渉することなく、補助手段のＲＦアンテナ内に電圧を誘導するために生成される。
【００１４】
本発明の好適な実施例によれば、ＭＲシステムは、例えば制御手段及び／又は再構成手段の対応するプログラミングによって、第２のＲＦ信号に対する応答として補助手段によって生成されるローカライゼーション信号を取得し、ローカライゼーション信号から補助手段の位置を計算するように構成される。安全な能動的装置追跡技法は、本発明の本実施例によって実現される。位置特定（位置突き止め）されるべき補助的な機器は、例えば、カテーテル若しくはガイドワイヤ又は任意の他のタイプの介入器具でありえ、共振マーカを形成するＲＦアンテナ（例えばソレノイドコイル及びキャパシタを有する）を備える。能動的な追跡のために、逆方向の偏向を有するＲＦ信号が、位置特定されるべき装置が導入された被検査身体に向けて送られる。これらのＲＦ信号は、共振マーカを励起し、その結果、直線偏向を有する強い局所的なＢ１磁界を生じさせる。直線偏向された局所的なＢ１磁界は、共振マーカに非常に近い身体組織内の核磁化を励起する。後続のデータ取得によって、ＭＲ信号は、身体組織の残りの部分からのバックグラウンド信号なしに、マーカの直接的な周囲物からのみ受信される。装置追跡のために、ｘ、ｙ及びｚ方向の投影が、簡単に取得され、再構成されることができる。代替として、完全なＭＲ画像が取得され、再構成されることができ、これは、マーカの位置においてのみ画像強度を示す。このようなＭＲ画像は、被検査身体の解剖学的フィーチャに関してマーカの位置を視覚化するために、通常通り取得されたＭＲ画像上のカラーオーバレイを計算するために使用されることができる。本発明の装置追跡アプローチは、それが表面コイルアレイを含む受信用の任意のＲＦコイルと共に使用されることができるという利点を有する。上述の知られているアプローチと異なって、本発明の装置追跡アプローチは、ＭＲ信号受信用の付加の専用ＲＦ身体コイルに頼らない。他の利点は、本発明の技法が改善されたＳＮＲを提供することである。これは、逆方向に偏向されたＲＦ信号の強度及び持続時間が、共振マーカの近傍に磁化の最大励起を生じさせるために選ばれることができるからである。
【００１５】
本発明の他の実施例によれば、補助手段は、ＭＲ表面コイルである。本発明の技法は、ＭＲイメージングプロシージャとの干渉なしに、ワイヤレス表面コイルに電力供給し及び／又はワイヤレス表面コイルを制御するために使用されることができる。パワー及び制御信号は、ＭＲ装置の身体コイルから表面コイルアレイにワイヤレスで送信されることができ、表面コイルアレイは、実際のＭＲイメージングプロシージャの最中、送信コイルとして使用される。表面コイルアレイの各素子は、個々の素子によって放出されるＲＦ信号の強度を制御するために、外的に制御されるＱスイッチを備えることができる。Ｑスイッチを制御するための制御信号は、低い電力しかもたないので、それは、例えば通常のオフ共鳴ワイヤレス技法によって実現されることができる。代替として、制御信号は、実際の（順方向に偏向される）ＲＦ励起と時間的にインタリーブされる態様で生成される逆方向に偏向されるＲＦ信号を使用して、送信されることができる。
【００１６】
通常のＭＲスキャナの本発明の実現は、ＲＦ送信ハードウェアの或る変形を必要とする。通常のクワドラチャ身体コイルは、電力増幅器によって供給されるＲＦ電流を等しい電力の２つの部分に分割し、９０°位相シフトを２つの部分の一方に加えるいわゆるクワドラチャハイブリッドを介して供給される。２つの部分は、２つの異なるポイントでコイルに供給される。身体コイルによって放出される回転偏向されたＲＦ放射の選択可能な回転方向は、ＲＦ電流の２つの部分を単にスワップすることによって実現されることができる。この目的のために、通常のハードワイアードクワドラチャハイブリッドは、切り替え可能なペンダントによって置き換えられることができる。
【００１７】
本発明の好適な実施例によれば、ＭＲシステムの送信手段は、マルチコイルアレイを形成する複数のＲＦコイルを有し、各ＲＦコイルは、個別のＲＦ増幅器及び／又は個別のＲＦ波形発生器によって駆動される。近年、マルチ素子ＲＦコイルアレイを有するＭＲシステムが、改良されたＭＲイメージングのために導入されている。それによって、マルチ素子ＲＦコイルアレイは、単一のＲＦコイルのセットアップに基づく。例えば、Ｂ１一様性は、被検査身体の異なる誘電特性による磁界分布への変化する効果を補償するために、イメージングシーケンスの間、制御されることができる。検査ボリューム内の選択可能なＢ１分布を達成するために、単一のコイル素子が、別個の送信チャネルを介して駆動され、かかる送信チャネルによって、放射されるＲＦ信号の位相及び振幅が、個別に設定されることができる。本発明を実現するためのこのようなマルチコイルアレイの使用は、単純明快である。逆方向に偏向されたＲＦ信号の生成は、ＭＲ装置のソフトウェアにおいて個別のＲＦコイルに供給される適当な波形を規定することによって、達成されることができる。このようなシステムは、順方向及び逆方向の偏向の間の切り替えを遅延なく行うことができ、両方の偏向の同時送信さえ可能である。
【００１８】
本発明は、ＭＲ装置に関するだけでなく、ＭＲシステムの検査ボリュームに配置される身体の少なくとも一部をＭＲイメージングする方法にも関する。方法は、以下のステップを含む：
−順方向の回転偏向を有する第１のＲＦ信号及び切り替えられる磁界勾配の連続を生成することによって、身体内の核磁化を励起するステップ、
−身体内の核磁化を励起することなく、ＭＲシステムの補助器具のＲＦアンテナ内に電圧を誘導するために、逆方向の回転偏向を有する少なくとも１つの第２のＲＦ信号を生成するステップ、
−身体からＭＲ信号を取得するステップ、及び
−取得されたＭＲ信号からＭＲ画像を再構成するステップ。
【００１９】
本発明のイメージングプロシージャを実施するように適応されたコンピュータプログラムは、磁気共鳴スキャナの制御のために今日臨床的に使用されている任意の一般のコンピュータハードウェア上で有利に実現されることができる。コンピュータプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭ又はディスケットのような、適切なデータ担体上に提供されることができる。代替として、コンピュータプログラムは、ユーザによって、インターネットサーバからダウンロードされることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるＭＲスキャナを示す図。
【図２】本発明により位置特定される介入器具を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
添付の図面は、本発明の好適な実施例を開示する。しかしながら、図面は、説明の目的のために描かれており、本発明の制限の規定として描かれていないことを理解すべきである。
【００２２】
図１において、本発明による磁気共鳴イメージングシステム１が、ブロック図として示されている。装置１は、静止した一様な主磁界を生成するための主磁気コイル２の組と、制御可能な強度及び選択される方向の勾配を有する付加の磁界を重ねる勾配コイル３、４及び５の３つの組と、を有する。通常、主磁界の方向は、ｚ方向と呼ばれ、それに垂直な２方向は、ｘ及びｙ方向と呼ばれる。勾配コイル３、４、５は、電源６を介して通電される。装置１は更に、検査ボリューム７にＢ１磁界を生成するためのＲＦマルチコイルアレイを有する。ＲＦマルチコイルアレイは、検査ボリューム７の周囲の柱状表面上に互いに隣り合って配置される６つの独立したコイル８、９、１０、１１、１２、１３を有する。コイル８、９、１０、１１、１２、１３は、身体１４にラジオ周波数（ＲＦ）信号を放出するために使用される。６つのコイル８、９、１０、１１、１２、１３の各々は、ＲＦ切り替えモジュール１５に接続される。切り替えモジュール１５を介して、当該コイル８、９、１０、１１、１２、１３は、装置の動作モード（送信モード又は受信モード）に依存して、送信モジュール１６又は信号受信モジュール１７のいずれかに接続される。各々のＲＦコイル８、９、１０、１１、１２、１３ごとに、ＭＲシステム１は、個別のＲＦ増幅器１８及び波形発生器１９を有する。受信モジュール１７は、検知プリアンプと、復調器と、デジタルサンプリングユニットと、を有する。送信モジュール１６及び勾配コイル３、４及び５用の電源６は、上述の本発明による実際のイメージングシーケンスを生成するために、制御システム２０によって制御される。制御システムは、通常、メモリ及びプログラム制御を有するマイクロコンピュータである。本発明の実際的な実現のために、制御システムは、イメージングプロシージャの記述を有するプログラミングを含み、イメージングプロシージャにおいて、順方向及び逆方向に偏向されたＢ１磁界が、波形生成器１９及び増幅器１８を適当に制御することによって必要に応じて生成される。信号受信モジュール１７は、受信されたＭＲ信号を画像に変換するためのデータ処理ユニット２１、例えばコンピュータ、に結合される。この画像は、例えば視覚的な表示ユニット２２上で、視覚化されることができる。図示される実施例において、カテーテル２３が、身体１４に導入される。カテーテル２３は、コイル８、９、１０、１１、１２、１３を介して生成される逆方向に偏向されたＲＦ信号を受信するためのＲＦアンテナ（図１に図示せず）を備える。
【００２３】
図２は、カテーテル２３の先端部を更に詳しく示す。ＲＦアンテナ２４は、カテーテル先端部のローカライゼーションのための共振マーカとして役立つ。アンテナ２４は、カテーテル３の管腔の周りに巻かれるソレノイドコイル２５と、キャパシタ６とを有する。コイル２５及びキャパシタ２６は、ラーモア周波数に同調された共振回路を形成する。カテーテル先端部の追跡のために、逆方向の偏向を有するＲＦ信号が、カテーテル２３が導入される被検査身体１４に向けて、ＭＲ装置のＲＦコイル８、９、１０、１１、１２、１３（図１を参照）を介して送られる。これらのＲＦ信号は、共振マーカ２４を励起し、その結果、直線偏向を有する強い局所Ｂ１磁界を生じさせる。直線偏向された局所Ｂ１磁界は、カテーテル先端部のすぐ近くの身体１４組織の組織内の核磁化を励起する。次のステップとして、ＭＲ信号が、通常のやり方で取得され、ここで、ＭＲ信号は、身体組織の残りの部分からのいかなるバックグラウンド信号もなしに、カテーテル先端部を囲む組織のみから拾われる。ｘ、ｙ及びｚ方向の投影が、取得され、再構成される。最終的に、カテーテル先端部の位置が、再構成された投影から導き出され、ＭＲ装置の表示ユニット２２（図１を参照）に示される。
【図１】
0005710970.tif 000002
【図２】
0005710970.tif 000003