(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージングボリューム内に位置する対象者の原子核の磁気スピンを方向付けるために、主磁場を生成する、磁気共鳴イメージング磁石と、
前記イメージングボリューム内の原子核のスピンの磁気共鳴信号を空間符号化するための傾斜磁場を生成する、少なくとも１つの磁場勾配システムであって、勾配増幅器及び勾配コイルを備える、磁場勾配システムと、
並列イメージングを利用して磁気共鳴データを取得する、複数のコイル素子をもつコイルアレイを具備する、無線周波数システムと、
マシン実行可能命令及びパルスシーケンスコマンドを記憶するメモリであって、前記パルスシーケンスコマンドは、並列イメージングプロトコルによって前記磁気共鳴データを取得するように前記磁気共鳴イメージングシステムを制御する、メモリと、
前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサとを備え、
前記マシン実行可能命令の実行は、
前記パルスシーケンスコマンドの第１の組を使用して、互いから離間して配置される複数の受動局所プローブを備える受動局所プローブの第１の群から、前記コイル素子によって、第１の磁気共鳴データを同時に取得することと、
前記並列イメージングプロトコルを使用して、個々の前記受動局所プローブからの前記第１の磁気共鳴データへの寄与を解明することと、
前記磁気共鳴イメージングシステムのために、前記受動局所プローブからの前記第１の磁気共鳴データを使用して、前記磁場勾配システムの勾配インパルス応答関数を計算することと、
前記勾配インパルス応答関数を使用して、前記磁場勾配システムの挙動の、予め定義された挙動からの偏差を補償するための補正値を決定することと、
前記対象者の磁気共鳴画像を生成するために、前記補正値を適用することとを実行させるように、前記プロセッサによって、前記磁気共鳴イメージングシステムを制御し、
前記磁気共鳴画像を生成することは、前記コイル素子によって、前記パルスシーケンスコマンドの第２の組を用いて、前記対象者からの第２の磁気共鳴データを取得することと、前記第２の磁気共鳴データを使用して、前記対象者の前記磁気共鳴画像を再構成することとを含む、磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項２】
受動局所プローブの前記第１の群は、少なくとも３つの前記受動局所プローブを備え、前記勾配インパルス応答関数の前記計算は、少なくとも２次の寄与まである、請求項１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項３】
前記受動局所プローブは、前記磁気共鳴イメージングシステム内に配置されたコモンの物理的プローブ内に、空間選択的に励起され、互いから離間して配置された、複数の仮想δプローブを備える、請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項４】
前記コモンの物理的プローブは、ファントムプローブである、請求項３に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項５】
前記コモンの物理的プローブは、前記磁気共鳴画像が生成されるべき前記対象者である、請求項３に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項６】
前記受動局所プローブは、前記磁気共鳴イメージングシステム内に、互いから離間して配置された、複数の物理的ファントムプローブを備える、請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項７】
前記物理的ファントムプローブは、球形を有し、正多面体の角に配置される、請求項６に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項８】
パルスシーケンスコマンドの前記第１の組は、前記受動局所プローブを空間的に非選択的に励起し、並列イメージングに基づいて、得られた前記第１の磁気共鳴データを信号符号化する、請求項６又は７に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項９】
パルスシーケンスコマンドの前記第１の組は、前記受動局所プローブを空間選択的に励起し、並列イメージングに基づいて、得られた前記第１の磁気共鳴データを信号符号化する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１０】
前記受動局所プローブの、空間選択的な前記励起は、多次元又はマルチバンドの励起パルスを印加することを含む、請求項９に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１１】
前記第１の磁気共鳴データの前記取得は、前記受動局所プローブに前記傾斜磁場を印加して、前記受動局所プローブからの磁気共鳴データの第１の組を測定することと、前記受動局所プローブに前記傾斜磁場を印加せずに、前記受動局所プローブからの磁気共鳴データの第２の組を測定することとを含み、共鳴外れの寄与分が前記第１の磁気共鳴データから減算され、前記減算は、前記第１の磁気共鳴データから磁気共鳴データの前記第２の組を減算することを含む、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１２】
前記補正値は、前記第２の磁気共鳴データを取得するときの磁場の生成、及び／又は前記第２の磁気共鳴データを用いた前記磁気共鳴画像の前記再構成に適用される、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１３】
前記勾配インパルス関数への低周波の寄与を計算するために、前記パルスシーケンスコマンドの前記第１の組は、前記第１の磁気共鳴データを取得するときに、無線周波数パルスを繰り返し印加することによって、前記受動局所プローブを繰り返し励起する、請求項６乃至１２の何れか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１４】
前記磁気共鳴イメージングシステムは、受動局所プローブの第２の群を備え、受動局所プローブの前記第２の群は、前記磁気共鳴イメージングシステム内で互いから離間して配置される、複数の物理的ファントムプローブを備え、前記受動局所プローブを繰り返し励起することによって前記第１の磁気共鳴データを取得することは、インターリーブ方式で、受動局所プローブの前記第１の群及び前記第２の群を続いて励起することを含む、請求項１３に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１５】
受動局所プローブの前記第１の群及び前記第２の群の前記受動局所プローブは、制御可能なシールド構造体を備え、励起される受動局所プローブの群は、前記シールド構造体を制御することによって選択される、請求項１４に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１６】
磁気共鳴イメージングシステムを制御するための、前記磁気共鳴イメージングシステムのプロセッサによる実行のためのマシン実行可能命令を含むコンピュータプログラムであって、前記磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングボリューム内に位置する対象者の原子核の磁気スピンを方向付けるために、主磁場を生成する磁気共鳴イメージング磁石と、前記イメージングボリューム内の原子核のスピンの磁気共鳴信号を空間符号化するために、傾斜磁場を生成する少なくとも１つの磁場勾配システムであって、勾配増幅器と勾配コイルとを備える磁場勾配システムと、複数のコイル素子をもつコイルアレイを具備し、並列イメージングを利用して磁気共鳴データを取得する無線周波数システムとを備え、前記マシン実行可能命令の実行は、
パルスシーケンスコマンドの第１の組を使用して、前記コイル素子によって、互いから離間して配置される複数の受動局所プローブから同時に第１の磁気共鳴データを取得することと、
並列イメージングプロトコルを使用して、個々の前記受動局所プローブからの前記第１の磁気共鳴データへの寄与を解明することと、
前記磁気共鳴イメージングシステムのために、前記受動局所プローブからの前記第１の磁気共鳴データを使用して、前記磁場勾配システムの勾配インパルス応答関数を計算することと、
前記勾配インパルス応答関数を使用して、前記磁場勾配システムの挙動の、予め定義された挙動からの偏差を補償するための補正値を決定することと、
前記対象者の磁気共鳴画像を生成するために、前記補正値を適用することとを実行させるように、前記プロセッサによって、前記磁気共鳴イメージングシステムを制御させ、
前記磁気共鳴画像を生成することは、前記パルスシーケンスコマンドの第２の組を用いて、前記コイル素子によって、前記対象者からの第２の磁気共鳴データを取得することと、前記第２の磁気共鳴データを使用して、前記対象者の前記磁気共鳴画像を再構成することとを含む、コンピュータプログラム。
【請求項１７】
磁気共鳴イメージングシステムの作動方法であって、前記磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングボリューム内に位置する対象者の原子核の磁気スピンを方向付けるために、主磁場を生成する磁気共鳴イメージング磁石と、前記イメージングボリューム内の原子核のスピンの磁気共鳴信号を空間符号化するために、傾斜磁場を生成する少なくとも１つの磁場勾配システムであって、勾配増幅器及び勾配コイルを備える、磁場勾配システムと、並列イメージングを利用して磁気共鳴データを取得する、複数のコイル素子をもつコイルアレイを具備する、無線周波数システムと、マシン実行可能命令及びパルスシーケンスコマンドを記憶するメモリであって、前記パルスシーケンスコマンドは、並列イメージングプロトコルによる前記磁気共鳴データを取得するために、前記磁気共鳴イメージングシステムを制御する、メモリと、前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサとを備え、前記方法は、
前記パルスシーケンスコマンドの第１の組を使用して、前記コイル素子によって、互いから離間して配置される複数の受動局所プローブから同時に第１の磁気共鳴データを取得するステップと、
前記並列イメージングプロトコルを使用して、個々の前記受動局所プローブからの前記第１の磁気共鳴データへの寄与を解明するステップと、
前記磁気共鳴イメージングシステムのために、前記受動局所プローブからの前記第１の磁気共鳴データを使用して、前記磁場勾配システムの勾配インパルス応答関数を計算するステップと、
前記勾配インパルス応答関数を使用して、前記磁場勾配システムの挙動の、予め定義された挙動からの偏差を補償するための補正値を決定するステップと、
前記対象者の磁気共鳴画像を生成するために、前記補正値を適用するステップと
を有し、前記磁気共鳴画像を生成するステップは、前記コイル素子によって、前記パルスシーケンスコマンドの第２の組を用いて、前記対象者からの第２の磁気共鳴データを取得するステップと、前記第２の磁気共鳴データを使用して、前記対象者の前記磁気共鳴画像を再構成するステップとを有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気共鳴イメージングに関し、詳細には、磁気共鳴イメージングシステムの勾配インパルス応答関数の決定に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）スキャナはまた、磁気共鳴断層撮影装置とも呼ばれ、患者の身体内の画像を生成するための処置の一部としての、原子の原子核スピンを整列させるための、大きな静磁場を使用する。この大きな静磁場は、Ｂ０磁場、又は主磁場と呼ばれる。
【０００３】
空間符号化の１つの方法は、勾配システムで備えられる、１つ又は複数の磁場勾配コイルを使用して、Ｂ０磁場に１つ又は複数の傾斜磁場を印加することである。通常は、空間の３つの相異なる直交方向で、３つの相異なる傾斜磁場を生成するために使用される、３つの磁気勾配コイルがある。
【０００４】
ＭＲＩスキャンの間、１つ又は複数の送信機コイルによって生成された無線周波数（ＲＦ）パルスは、Ｂ１磁場と呼ばれる磁場を引き起こす。印加された傾斜磁場及びＢ１磁場は、有効な局所磁場への摂動を引き起こし、少なくとも幾つかの原子核スピンの励起をもたらす。励起された原子核スピンは、１つ又は複数の受信機コイルによって検出されるＲＦ信号を発する。磁気共鳴データは、個々の受信機コイルによって別個に取得される。
【０００５】
かかるＭＲＩシステムは、複雑な磁気共鳴信号生成及びデータ取得システムを代表するものであり、それは、特にその限界にまで駆動されたとき、理想的に機能しない。例えば、生成された磁場は、取得された磁気共鳴データに影響を及ぼす、意図しない変形を含む。かかる効果は、例えば、磁場勾配を生成する勾配システムのような空間符号化処理に関係するＭＲＩシステムの、その構成要素にとって重要である。勾配システムは、特に勾配コイル又は増幅器のような関係する稼働中の構成要素が過熱すると、高負荷での走査中にその挙動がわずかに変わる。勾配システムの挙動におけるかかる変化は、空間符号化を提供する、生成された傾斜磁場に変化をもたらす。
【０００６】
ＭＲＩシステムは、幾つかの伝達関数によって特徴付けられる。多くの中でもとりわけ、勾配インパルス応答関数（ＧＩＲＦ：ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｉｍｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、最も基本的なもののうちの１つであるが、それは空間符号化及び画像品質に関係しているからである。ＧＩＲＦは、勾配システムの線形で時間不変な（ＬＴＩ：ｌｉｎｅａｒ，ｔｉｍｅ−ｉｎｖａｒｉａｎｔ）物理的特性を反映している。ＧＩＲＦは、勾配システムが生成すると考えられる理想的な勾配波形が、実際にどのように見えるか、又はそれぞれの磁場勾配によって励起されるスピンシステムによってどのように見られるかを示す。
【０００７】
伝達関数として、ＧＩＲＦは、勾配システムの特性を特徴付けるための効率的なやり方を提供し、それは例えば、高負荷サイクルが勾配コイルの発熱を引き起こす場合、意図しない変化を受けやすい。
【０００８】
Ｖａｎｎｅｓｊｏ  Ｓ．Ｊ．、Ｈａｅｂｅｒｌｉｎ  Ｍ．、Ｋａｓｐｅｒ  Ｌ．、Ｐａｖａｎ  Ｍ．、Ｗｉｌｍ  Ｂ．Ｊ．、Ｂａｒｍｅｔ  Ｃ．、及びＰｒｕｅｓｓｍａｎｎ  Ｋ．Ｐ．は、「Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃａｍｅｒａ．  Ｍａｇｎ  Ｒｅｓｏｎ  Ｍｅｄ．、第６９巻、５８３〜５９３頁（２０１３年）」において、磁場カメラを使用して傾斜磁場を測定し、ＧＩＲＦを決定する方法を示している。最も単純な形態の磁場カメラは、特定の勾配ＧＩＲＦ符号化波形が再生されている間に信号をサンプリングすることを可能にする、相異なるよく知られた空間位置に配置された小さなＭＲ管を備える、多数のマイクロコイルからなる受信アレイである。Ｄｅ  Ｚａｎｃｈｅ，Ｎ．、Ｂａｒｍｅｔ，Ｃ．、Ｎｏｒｄｍｅｙｅｒ−Ｍａｓｓｎｅｒ，Ｊ．Ａ．、及びＰｒｕｅｓｓｍａｎｎ，Ｋ．Ｐ．によって、「ＮＭＲ  ｐｒｏｂｅｓ  ｆｏｒ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄｓ  ａｎｄ  ｆｉｅｌｄ  ｄｙｎａｍｉｃｓ  ｉｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ．  Ｍａｇｎ．  Ｒｅｓｏｎ．  Ｍｅｄ．、第６０巻、１７６〜１８６頁（２００８年）」において示されているように、かかる磁場カメラはとりわけ、ソレノイドマイクロコイルによって提供される密結合検出器コイルを備える。検出器コイルは、前置増幅器、平衡シールド伝送線、及びインピーダンス整合ネットワークを備える、別個の読み出し線に接続されている。従って、磁場カメラは追加のハードウェア、特に追加のデータ取得ハードウェアを必要とし、それはＭＲＩシステムをより複雑にし、システムコストを増大させる。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、独立請求項において、磁気共鳴イメージングシステム、コンピュータプログラムプロダクト、及び方法を提供する。実施形態が従属請求項において与えられる。
【００１０】
当業者には理解されるように、本発明の態様は、装置、方法又はコンピュータプログラムプロダクトとして具体化され得る。従って、本発明の態様は、全面的にハードウェア実施形態、全面的にソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）又は本明細書において全て一般的に「回路」、「モジュール」若しくは「システム」と称され得るソフトウェア及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態をとり得る。更に、本発明の態様は、コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードを有する１つ又は複数のコンピュータ可読媒体において具体化されたコンピュータプログラムプロダクトの形態をとり得る。
【００１１】
１つ又は複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読ストレージ媒体でもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読ストレージ媒体」は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行可能な命令を保存することができる任意の有形ストレージ媒体を包含する。コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ可読非一時的ストレージ媒体と称される場合もある。コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、有形コンピュータ可読媒体と称される場合もある。一部の実施形態では、コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、コンピューティングデバイスのプロセッサによってアクセスされることが可能なデータを保存可能であってもよい。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ハードディスクドライブ、半導体ハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気光学ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルを含むが、これらに限定されない。光ディスクの例は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、又はＤＶＤ−Ｒディスクといったコンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）を含む。コンピュータ可読ストレージ媒体という用語は、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータデバイスによってアクセスされることが可能な様々な種類の記録媒体も指す。例えば、データは、モデムによって、インターネットによって、又はローカルエリアネットワークによって読み出されてもよい。コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードは、限定されることはないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等を含む任意の適切な媒体、又は上記の任意の適切な組み合わせを用いて送信されてもよい。
【００１２】
コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドにおいて又は搬送波の一部として内部で具体化されたコンピュータ実行可能コードを備えた伝搬データ信号を含んでもよい。このような伝搬信号は、限定されることはないが電磁気、光学的、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含む様々な形態の何れかをとり得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体ではない及び命令実行システム、装置、若しくはデバイスによって又はそれと関連して使用するためのプログラムを通信、伝搬、若しくは輸送できる任意のコンピュータ可読媒体でもよい。
【００１３】
「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能な任意のメモリである。「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体のさらなる一例である。コンピュータストレージは、任意の不揮発性コンピュータ可読ストレージ媒体である。ある実施形態において、コンピュータストレージはまた、コンピュータメモリであり、又はその逆である。
【００１４】
本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム、マシン実行可能命令、又はコンピュータ実行可能コードを実行可能な電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を含むコンピューティングデバイスへの言及は、場合により、２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むと解釈されるべきである。プロセッサは、例えば、マルチコアプロセッサである。プロセッサは、また、単一のコンピュータシステム内の、又は複数のコンピュータシステムの中へ分配されたプロセッサの集合体も指す。コンピュータデバイスとの用語は、各々が１つ又は複数のプロセッサを有するコンピュータデバイスの集合体又はネットワークを指してもよいと理解されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同一のコンピュータデバイス内の、又は複数のコンピュータデバイス間に分配された複数のプロセッサによって実行される。
【００１５】
コンピュータ実行可能コードは、本発明の態様をプロセッサに行わせるマシン実行可能命令又はプログラムを含んでもよい。本発明の態様に関する動作を実施するためのコンピュータ実行可能コードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、又はＣ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語及び「Ｃ」プログラミング言語又は類似のプログラミング言語等の従来の手続きプログラミング言語を含む１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよい及びマシン実行可能命令にコンパイルされてもよい。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態又は事前コンパイル形態でもよい及び臨機応変にマシン実行可能命令を生成するインタプリタと共に使用されてもよい。
【００１６】
コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアローンソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上で及び部分的にリモートコンピュータ上で、又は完全にリモートコンピュータ若しくはサーバ上で実行することができる。後者の場合、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）若しくは広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを通してユーザのコンピュータに接続されてもよい、又はこの接続は外部コンピュータに対して（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用したインターネットを通して）行われてもよい。
【００１７】
本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラムプロダクトのフローチャート、図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート、図、及び／又はブロック図の各ブロック又は複数のブロックの一部は、適用できる場合、コンピュータ実行可能コードの形態のコンピュータプログラム命令によって実施され得ることが理解されよう。相互排他的でなければ、異なるフローチャート、図、及び／又はブロック図におけるブロックの組み合わせが組み合わせられてもよいことが更に理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するための手段を生じさせるようにマシンを作るために、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサへと提供されてもよい。
【００１８】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体に保存された命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施する命令を含む製品を作るように、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイスにある特定の方法で機能するように命令することができるコンピュータ可読媒体に保存されてもよい。
【００１９】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するためのプロセスを提供するように、一連の動作ステップがコンピュータ、他のプログラム可能装置又は他のデバイス上で行われるようにすることにより、コンピュータ実施プロセスを生じさせるために、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上にロードされてもよい。
【００２０】
本明細書で使用される「ユーザインタフェース」は、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムとインタラクトすることを可能にするインタフェースである。「ユーザインタフェース」は、「ヒューマンインタフェースデバイス」と称される場合もある。ユーザインタフェースは、情報若しくはデータをオペレータに提供することができる及び／又は情報若しくはデータをオペレータから受信することができる。ユーザインタフェースは、オペレータからの入力がコンピュータによって受信されることを可能にしてもよい及びコンピュータからユーザへ出力を提供してもよい。つまり、ユーザインタフェースはオペレータがコンピュータを制御する又は操作することを可能にしてもよい、及びインタフェースはコンピュータがオペレータの制御又は操作の結果を示すことを可能にしてもよい。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインタフェース上のデータ又は情報の表示は、情報をオペレータに提供する一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、指示棒、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブコム、ヘッドセット、ペダル、有線グローブ、リモコン、及び加速度計を介したデータの受信は、オペレータから情報又はデータの受信を可能にするユーザインタフェース要素の全例である。
【００２１】
本明細書で使用される「ハードウェアインタフェース」は、コンピュータシステムのプロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とインタラクトする及び／又はそれを制御することを可能にするインタフェースを包含する。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置へ制御信号又は命令を送ることを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースはまた、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とデータを交換することを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースの例は、ユニバーサルシリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、シリアルポート、ＲＳ−２３２ポート、ＩＥＥＥ４８８ポート、ブルートゥース（登録商標）接続、無線ＬＡＮ接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インタフェース、ＭＩＤＩインタフェース、アナログ入力インタフェース、及びデジタル入力インタフェースを含むが、これらに限定されない。
【００２２】
本明細書で使用される「ディスプレイ」又は「ディスプレイデバイス」は、画像又はデータを表示するために構成された出力デバイス又はユーザインタフェースを包含する。ディスプレイは、視覚、音声、及び／又は触覚データを出力してもよい。ディスプレイの例は、コンピュータモニタ、テレビスクリーン、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクターディスプレイ、平面パネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ、及びヘッドマウントディスプレイを含むが、これらに限定されない。
【００２３】
磁気共鳴（ＭＲ）データは、本明細書においては、磁気共鳴イメージングスキャン中に磁気共鳴装置のアンテナによって原子スピンにより発せられた無線周波数信号の記録された測定結果として定義される。磁気共鳴データは、医療画像データの一例である。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）画像は、本明細書においては、磁気共鳴イメージングデータ内に含まれる構造的データ、特に解剖学的データの、再構成された２次元又は３次元視覚化として定義される。この視覚化は、コンピュータを使用して行うことができる。
【００２４】
本明細書で使用される並列イメージング方法は、磁気共鳴イメージングのために複数の受信コイルを使用するイメージング方法を包含する。データを並列にサンプリングするＲＦコイルのアレイから得られた空間情報は、通常、傾斜磁場、典型的には位相符号化勾配によって行われる空間符号化の一部を、実行するために使用される。従って、ＭＲＩ取得時間は、より速い勾配の切替、又はさらなるＲＦ電力の投入を必要とせずに、スピードアップされる。更に、並列イメージングは、相異なる空間位置から生じる磁気共鳴信号を解明するために使用される。並列イメージング方法の例は、空間高調波のｋ空間同時取得（ＳＭＡＳＨ：ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｐａｔｉａｌ  ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）、一般化された自己較正部分並列取得（ＧＲＡＰＰＡ：ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  ａｕｔｏｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ  ｐａｒｔｉａｌｌｙ  ｐａｒａｌｌｅｌ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓ）、及び画像領域での感度符号化（ＳＥＮＳＥ：ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｅｎｃｏｄｉｎｇ）である。
【００２５】
ＳＥＮＳＥ再構成技法は、雑誌の記事である、Ｐｒｕｅｓｓｍａｎｎ等、「ＳＥＮＳＥ：  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｅｎｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  ｆａｓｔ  ＭＲＩ」、Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、第４２巻、９５２〜９６２頁（１９９９年）で紹介された。ＳＥＮＳＥ再構成を示す用語は、よく知られており、多くの検討記事の主題であり、磁気共鳴イメージングの標準テキストに提示されている。例えば、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓが２００４年に出版したＢｅｒｎｓｔｅｉｎ等による、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  ＭＲＩ  Ｐｕｌｓｅ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ」５２７〜５３１頁に、ＳＥＮＳＥ再構成技法についての検討が記載されている。
【００２６】
一態様において、本発明は、イメージングボリューム内に置かれた対象者の原子核の磁気スピンを方向付けるために、主磁場を生成する、磁気共鳴イメージング磁石、及びイメージングボリューム内の原子核のスピンの磁気共鳴信号を空間符号化するための傾斜磁場を生成する、少なくとも１つの磁場勾配システムを備える、磁気共鳴イメージングシステムを提供する。勾配システムは、勾配増幅器及び勾配コイルを備える。
【００２７】
磁気共鳴イメージングは、対象者から情報を取得する間に、位置依存の磁場をもたらす、勾配コイルを必要とする。一般に、勾配システムは、空間内で完全に線形に変化し、磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサからの要求に正確に従う、磁場を作り出すように設計される。しかし、勾配システムによって生成された傾斜磁場は完全ではない。最も注目すべきことに、勾配要求を切り替えるとき、ＭＲシステム内の全ての導電構造体が、渦電流を引き起こす。こうした渦電流は、様々な時定数で減衰する、過渡的な磁場安定化の挙動を引き起こす。この挙動は線形であるという仮定の下で、この挙動は、勾配インパルス応答関数の形で表すことができる。
【００２８】
それぞれの挙動を熟知していれば、要求は事前に補正される、或いは磁気共鳴画像を再構成するときに、この挙動の予め定義された理想的な挙動からの偏差が考慮に入れられる。それぞれの挙動についての知識が不十分であると、画像品質が劣化する。
【００２９】
磁気共鳴イメージングシステムは、重ね合わされる、３つの相異なる直交方向の３つの相異なる傾斜磁場を生成するために使用される、３つの勾配コイルを備える。従って、以下において傾斜磁場を参照するとき、それぞれの傾斜磁場は、実際には、２つ以上の勾配コイルによって生成される、２つ以上の傾斜磁場の重ね合わせである。磁気共鳴イメージングシステムは更に、並列イメージングを使用して磁気共鳴データを取得するよう構成された、複数のコイル素子をもつコイルアレイを具備する、無線周波数システムを備える。複数のコイル素子は、別個に磁気共鳴データを取得するよう構成される。つまり、複数のコイル素子は、無線信号を独立して送信及び／又は受信するよう構成されるように構成されている。
【００３０】
勾配システムは更に、要求勾配波形にプリエンファシスをかけるよう構成される駆動ユニットを備える。
【００３１】
磁気共鳴イメージングシステムは更に、マシン実行可能命令及びパルスシーケンスコマンドを記憶するメモリを備える。パルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴データを並列イメージングプロトコルに従って取得するために、磁気共鳴イメージングシステムを制御するよう構成される。
【００３２】
パルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴イメージングシステムの一部によって直接実行可能な命令の形であるか、又は磁気共鳴イメージングシステムの構成要素を直接制御するための、かかる命令にコンパイル若しくは変換されたタイミングシーケンス等の、データの形である。
【００３３】
磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのプロセッサを更に備える。マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、パルスシーケンスコマンドの第１の組を使用して、受動局所プローブの第１の群から、同時に第１の磁気共鳴データをコイル素子によって取得するように、磁気共鳴イメージングシステムを制御させる。受動プローブは、例えば検出器コイルと同様に、それ自体には、プローブから磁気共鳴データを取得するための、どんなデータ取得ハードウェアをも備えていない。本開示によれば、受動局所プローブからの磁気共鳴データはむしろ、磁気共鳴画像を生成するために走査されるべき対象者からの磁気共鳴データを取得するためにまた使用される、コイルアレイを使用して取得される。従って、受動局所プローブは、どんな追加の磁気共鳴データ取得ハードウェアをも備えていない。受動局所プローブの第１の群は、互いから離間して配置された、複数の受動局所プローブを備える。磁気共鳴イメージングシステムは更に、並列イメージングプロトコルを使用して、個々の局所プローブからの第１の磁気共鳴データへの寄与を解明し、局所プローブからの第１の磁気共鳴データを使用して、磁気共鳴イメージングシステムのための、勾配システムの勾配インパルス応答関数を計算するよう制御される。勾配インパルス応答関数は、級数展開を使用して計算される。つまり、勾配インパルス応答関数は、特定の空間次数の寄与までの精度で計算される。従って、勾配インパルス応答関数は、例えば球面調和関数等のような、適切な１組の空間基底関数に拡張される。磁気共鳴イメージングシステムは更に、勾配インパルス応答関数を使用して、勾配システムの挙動の、予め定義された挙動からの偏差を補償するための補正値を決定するよう制御される。
【００３４】
磁気共鳴イメージングシステムは更に、対象者の磁気共鳴画像を生成するために、補正値を適用するよう制御される。ＧＩＲＦは、勾配鎖全体、すなわち磁場勾配の実際の形態に寄与するハードウェア全体の、物理的特性をマッピングする。勾配鎖全体は、例えば波形生成、プリエンファシス、勾配増幅、フィルタリングから生じる寄与、並びにケーブル特性、システム自体及びシステムの渦電流等から生じる寄与を考慮に入れた勾配システムを含む。最適化されたＭＲ画像品質を得るのを助けるように、ＭＲの再構成において考慮されるべき潜在的な補正値が、ＧＩＲＦから導き出される。ＧＩＲＦは更に、磁気共鳴イメージングシステムを適切に駆動するために使用される。かかる補正値は、磁気共鳴画像を再構成するときに、所期の値からの偏差を補償するために、ＧＩＲＦに関する所期の値を実際に測定された値と比較し、考慮されるべき補正されるハードウェア設定及び／又は補正係数を判断することによって、導き出される。
【００３５】
磁気共鳴画像を生成することは、コイル素子によって、パルスシーケンスコマンドの第２の組を用いて、対象者から第２の磁気共鳴データを取得すること、及び第２の磁気共鳴データを用いて対象者の磁気共鳴画像を再構成することを含む。
【００３６】
マシン実行可能命令は、パルスシーケンスデータを含む。本明細書で使用されるパルスシーケンスデータは、特定の磁気共鳴イメージングプロトコルに従って磁気共鳴データを取得するように、磁気共鳴イメージングシステムを制御するために使用されるデータを包含する。パルスシーケンスデータは、磁気共鳴イメージングシステムを制御するための、例えば、実行されるコマンドの形態であるか、又はプログラムによってコマンドに変換されるタイミング図又はタイミング情報の形態である。
【００３７】
実施形態は、交差項を含む、ＧＩＲＦの全周波数スペクトルを短い測定時間で測定することが可能な、費用効率の高い磁気共鳴イメージングシステムを提供する、有益な効果を有する。
【００３８】
ＧＩＲＦは、複数の局所プローブからの同時応答に基づいて測定される。並列イメージングに基づく空間選択的な励起及び信号符号化は、プローブのうちの幾つかを同時に励起するため、且つこの複数のプローブからの個々の信号の寄与を解明するために使用される。それによって、複数の同時に励起された受動局所プローブからのＭＲ信号が、生成され読み出される。受動局所プローブは、例えば、複数の物理的ファントムプローブの形態で、又はコモンの（一般的な、共通の）物理的プローブ内、例えば、ファントム内又は走査される物体の生体内で励起された、複数の仮想δプローブの形態で提供される。すなわち、仮想δプローブは、ＧＩＲＦが評価されるべき勾配方向に対して、横方向のわずかな広がり（例えば、薄いスライス）を有するボリュームを励起することによって、又はＧＩＲＦが評価されるべき勾配方向に対して、横方向の空間分布をもって励起することによって形成される。物理的なδプローブは、無線周波数で励起された単に非常に小さなボリュームの物質であるか、又は緩和磁気共鳴信号からのより大きなボリュームの物質が、その感度のボリュームの非常にわずかな広がりをもつ（マイクロ）受信コイルを用いて取得される。物理的ファントムプローブは、ハードＲＦパルスを印加することで、磁気共鳴イメージングシステムのＲＦシステムによって同時に励起される。ハードパルスは、時間領域でＲＥＣＴ関数のように整形されたパルスである。ハードパルスは、空間選択又はスペクトル選択が必要とされないときに使用され、パルス長を非常に短くすることができるので便利である。ハードＲＦパルスで得られるプローブからの応答信号に基づいて、ＧＩＲＦが決定される。複数の物理的ファントムプローブからのＭＲ信号は、空間分離のために展開され、それによってこうした複数の供給源のデータからのＧＩＲＦの推定をサポートする。
【００３９】
このように、磁気共鳴システムの勾配インパルス応答関数（ＧＩＲＦ）を決定するための簡単で効率的な磁場監視システムが提供され、特にＧＩＲＦを判断するのに必要な測定時間を短縮する、ＧＩＲＦの効率的な決定を可能にする。複数の勾配方向のための、且つ線形よりも高い空間次数までのＧＩＲＦ測定が達成される。従って、実施形態は、ＧＩＲＦを測定するために、統合された検出器コイルのような追加のハードウェアを必要とせずに、磁場カメラによる手法を置き換える。これは、磁気共鳴イメージングシステムの既存の並列受信ハードウェアを使用し、特に、ほぼリアルタイムでのＧＩＲＦマッピングを可能にする、短い全走査時間で高い空間次数に対しても効率的なＧＩＲＦマッピングを容易にするための、同時マルチバンド励起と組み合わせて使用することによって、達成される。ＳＥＮＳＥ、ＧＲＡＰＰＡ、又はＳＭＡＳＨ等のような並列イメージングは、信号の展開に使用され、利点は、受信コイルとして使用される無線周波数システムの複数のコイル素子から得られる。
【００４０】
一例によれば、受動局所プローブの第１の群は、少なくとも３つの受動局所プローブを備え、勾配インパルス応答関数は少なくとも２次の寄与まで計算される。３つ以上の受動局所プローブを使用することで、磁気共鳴イメージングシステムによって複数の勾配の重ね合わせが生成されるときに、一度に２つ以上の傾斜磁場のマッピングが可能になる。更にそれは、例えばｙ勾配チャネルを切り替えることによってもたらされる傾斜磁場のｘ成分等の、相互作用を取り込むことを可能にする。
【００４１】
一例によれば、受動局所プローブは、磁気共鳴イメージングシステム内に配置されたコモンの物理的プローブ内で、互いから離間して励起された、複数の仮想δプローブを備える。ＧＩＲＦを効率的に決定するために、磁気共鳴イメージングシステムに組み込まれるべき追加の要素として必要とされるのは、せいぜいコモンの物理的プローブなので、これは有益である。δプローブは、少なくとも１つの空間方向に制限された広がりを有するプローブである。制限された広がりは、ＧＩＲＦを決定するときに、それぞれの広がりの影響が所望の精度に対して無視できるように選択される。例えば、制限された広がりは、５ｍｍ以下程度、例えば２ｍｍである。δプローブは、例えば、小さな物理的ファントムプローブによるスライスの形態で提供される。複数のδプローブの励起を可能にするために、物理的ファントムは細長い形状を有する。
【００４２】
一例によれば、物理的プローブはファントムプローブである。これは、ファントムプローブの大きさ及び位置が、仮想δプローブを励起するために、且つ／又はＧＩＲＦを特徴付けるデータを取得するために最適化されるので、有益である。
【００４３】
一例によれば、物理的プローブは、磁気共鳴画像が生成されるべき対象者である。これは、ＧＩＲＦを効率的に決定するために、追加の要素を磁気共鳴イメージングシステム内に組み込む必要がないので、有益である。
【００４４】
一例によれば、受動局所プローブは、磁気共鳴イメージングシステム内で互いから離間して配置されている、複数の物理的ファントムプローブを備える。これは、空間的に非選択的なパルスシーケンス、例えば、ハードパルスが、全ての受動局所プローブを同時に励起するために使用されるので、有益である。
【００４５】
一例によれば、受動ファントムプローブは球形を有し、正多面体の角に配置される。これは、受動ファントムプローブの対称形状、及びその配置により、受動ファントムプローブから受信された磁気共鳴信号の不均一性が減少し、ＧＩＲＦの正確な測定を可能にするので、有益である。例によれば、磁気共鳴イメージングシステムは、支持体、特に均質な支持体を備え、その中に受動ファントムプローブが配置される。支持体は、磁気的に不活性であり、受動ファントムプローブの磁化率と等しい磁化率を有する。受動ファントムプローブは、磁気共鳴化合物、例えば、ドープされた水を含む。例によれば、均質な支持体は、受信コイルアレイ内に収まるように構成される。
【００４６】
一例によれば、パルスシーケンスコマンドの第１の組は、受動局所プローブを空間的に非選択的に励起し、並列イメージングに基づいて、得られた第１の磁気共鳴データを信号符号化するように構成される。これは、受動局所プローブの空間分離が、物理的ファントムプローブ間の分離をもたらされ、物理的ファントムプローブを励起するために単純なパルスシーケンスを使用することを可能にするので、有益である。
【００４７】
一例によれば、パルスシーケンスコマンドの第１の組は、受動局所プローブを空間選択的に励起し、並列イメージングに基づいて、得られた第１の磁気共鳴データを信号符号化するように構成される。これは、受動局所プローブの空間分離が、どんなハードウェアの修正又は補足をも必要としないパルスシーケンスによって制御されるので、有益である。
【００４８】
一例によれば、受動局所プローブの空間選択的な励起は、多次元又はマルチバンドの励起パルスを印加することを含む。更に、多次元マルチバンドＲＦパルスの形態の、２Ｄ又は３Ｄの極めて選択的なＲＦパルスは、空間的により良好に分離されたＧＩＲＦ情報を得るために、仮想δプローブを局所的に励起することを可能にする。更に、こうした局所的な励起は、マルチバンド手法を使用して並列に実行することができ、受信した信号は、受信コイルの感度情報に基づく、例えばＳＥＮＳＥ、ＧＲＡＰＰＡ、又はＳＭＡＳＨを使用して、個々のδプローブから受信信号の成分に空間的に分離することができる。さらなる例は、例えばＰＲＥＳＳ又はＳＴＥＡＭのような局所分光パルスシーケンスでよく知られる、空間選択スキームを使用する。
【００４９】
一例によれば、第１の磁気共鳴データの取得は、受動局所プローブに傾斜磁場を印加して、受動局所プローブからの磁気共鳴データの第１の組を測定することと、受動局所プローブに傾斜磁場を印加せずに、受動局所プローブからの磁気共鳴データの第２の組を測定することとを含み、ここで共鳴外れの寄与分が第１の磁気共鳴データから減算され、この減算は、第１の磁気共鳴データから磁気共鳴データの第２の組を減算することを含む。これは、このように、２つの測定値、すなわち、ＧＩＲＦの課題を伴う第１のものとＧＩＲＦの課題を伴わない第２のものとによって、単一の勾配ＧＩＲＦをマッピングすることが可能であるため、有益である。この２つの測定値は、リアルタイムでの用途を可能にするために、十分速く実行される。適切な位置で特徴付けられるべき勾配なしで、測定を繰り返すことで、さらなる信号評価の前に、共鳴外れのバイアスを減算することが可能になる。
【００５０】
一例によれば、この補正値は、第２の磁気共鳴データを取得するときの磁場の生成のために、且つ／又は第２の磁気共鳴データを用いた磁気共鳴画像の再構成のために印加される。これは、勾配を生成するために使用されるハードウェアの不完全性による磁場勾配の変形が、効率的に補償されるので、有益である。それぞれの変形は、それぞれの勾配を生成するための設定を調整することによって、バランスを取られる。例えば、ゼロ次変形は、復調周波数を変更することによって、又は磁石内の専用のＢ０補償コイルを使用して、均質なＢ０磁場に幾つかの追加の磁場成分を印加することによって、対処される。変形の線形成分は、例えば、適切な勾配へのプリエンファシス又は勾配の遅延を使用して、補正される。画像再構成において補正を利用することによって、磁場勾配の変形もまた考慮に入れられる。特に、２次以上のＧＩＲＦの、より高次の寄与は、再構成におけるかかる特別な処理によって、考慮に入れられる。
【００５１】
一例によれば、勾配インパルス関数への低周波の寄与を計算するために、パルスシーケンスコマンドの第１の組は、第１の磁気共鳴データを取得するときに、無線周波数パルスを繰り返し印加することによって、受動局所プローブを繰り返し励起するように構成される。これは、例えば２００ミリ秒の間でゆっくり減衰する渦電流が、取り込まれるので、有益である。つまり、非常に低い周波数に属するＧＩＲＦへの寄与は、効率的に判断される。
【００５２】
一例によれば、磁気共鳴イメージングシステムは、受動局所プローブの第２の群を備え、受動局所プローブの第２の群は、磁気共鳴イメージングシステム内で互いから離間して配置される、複数の物理的ファントムプローブを備え、受動局所プローブを繰り返し励起することによって第１の磁気共鳴データを取得することは、インターリーブ方式で、受動局所プローブの第１の群及び第２の群を続いて励起することを含む。これにより、一方の群の物理的ファントムプローブは、他方の群のプローブ不感時間に励起されるので、高速な繰り返しが可能になる。受動局所プローブの一方の群でＲＦ励起及び信号取得しながら、先にＲＦ励起されていた受動局所プローブの他方の群では、Ｔ１緩和が起こる。従って、第１の群及び第２の群を一緒にしたものと同数の受動局所プローブを備える、単一のより大きな群と比較して、応答信号の取得時間が短縮される。取得時間を短縮することによって、取得された応答信号におけるＴ２緩和効果も同様に低減される。取得時間が長い場合、物理的ファントムプローブ内の磁化の有限の寿命、すなわち有限のスピン−スピン緩和時間Ｔ２によって問題が引き起こされる。有限のＴ２は、ＧＩＲＦ測定の周波数分解能を制限する。すなわち、ＧＩＲＦへの低周波の寄与の判断を複雑にする、又は妨げることさえある。この制限は、使用される物理的ファントムプローブの相異なる群の間の切替を可能にすることによって、克服される。切替により、非常に短い時間規模でのインターリーブ／多重化が可能になる。特定のδプローブ及び幾つかの信号後処理のために、送信ＲＦを専ら隠すことができる、本明細書に記載の局所並列送信又は他の仕組みを使用することで、勾配応答の連続監視が可能となる。
【００５３】
一例によれば、取得時間を更に短縮するために、受動局所プローブの３つ以上の群、例えば、４つ、５つ、又は６つの群がインターリーブ方式で使用される。
【００５４】
一例によれば、ＲＦ励起される個々の群の選択は、空間選択的な励起を使用することによって、例えば、選択された群の受動局所プローブのみが励起されるように、ＲＦ励起磁場の空間分布を制御するマルチチャネルＲＦ励起によって、又はそれぞれの受動局所プローブの制御可能なシールド及びシールド解除によって、実施される。
【００５５】
一例によれば、制御可能なシールド構造体を備える受動局所プローブのそれぞれの群は、そのそれぞれの群が、その群のシールド構造体を制御することによって選択される場合、例えば１０マイクロ秒と非常に短いハードＲＦパルスを使用することによって励起される。ＲＦパルスの間、磁場監視システムには見えていないが、勾配システムが例えば２０ｋＨｚまでで周波数制限されているという仮定を使用して、使用されるアレイの測定された位相は、連続的な監視を可能にする相異なる空間次数で補間される。ＲＦパルスのための不感時間は、例えば１０〜５０マイクロ秒程度である。励起期間を可能な限り短く保つために、仮想δプローブの生成に使用されるような選択勾配を印加することなく、物理的ファントムプローブが使用され、それによって、例えば、継続時間およそ１ミリ秒〜１０ミリ秒の励起処理という結果になる。励起期間を可能な限り短く保つことによって、多重化が容易になる。
【００５６】
本発明では、プローブの一方の群でＲＦ励起及び信号取得できながら、先にＲＦ励起されていたプローブの別の群で、Ｔ１緩和を起こす。従って、プローブのより大きな群からの応答信号の取得時間が短縮され、取得された応答信号におけるＴ２緩和効果は、より少なくなる。かかる設定のために、物理的なδプローブの含水量は、短縮されたＲＦパルス相互の合間で、上述のＴ１緩和を容易にする設計によって、適切に適応されなければならない。
【００５７】
ＧＩＲＦ又は少なくとも同じものの近似値を導き出すために、一連の勾配パルス及び短い、すなわちハードな（超）広帯域のＲＦ励起によって、磁気共鳴信号が誘起される。誘起された磁気共鳴信号は、受信され、個々の物理的ファントムプローブの個々の信号の寄与に解明される。例えば、この解明は、例えば、ＳＥＮＳＥのような並列イメージング技法によって行われる。
【００５８】
一例によれば、受動局所プローブの第１及び第２の群の受動局所プローブは、制御可能なシールド構造体を備え、励起される受動局所プローブの群は、シールド構造体を制御することによって選択される。
【００５９】
それぞれの受動局所プローブは、シールド構造体内に配置される。シールド構造体は、シールド構造体の容量又はインダクタンスのどちらか一方を変化させる外部スイッチによって操作される。従って、シールド構造体はＲＦシールドから透過に、及びその逆に変わる。一例によれば、このシールド構造体は、小さいコイルによって提供される。一例によれば、このシールド構造体は、共振器コイルの形態で提供される。共振器は、共振周波数に同調され、従って、ＲＦパルスによって生成された外部ＲＦ磁場を増幅する。同じ群の受動局所プローブのシールド構造体は、同じ群に属する全ての受動局所プローブが、磁気共鳴イメージングシステムによって駆動される簡単な電子機器を使用して、同時に同調及び離調されるように、同時に制御される。
【００６０】
一例によれば、シールド構造体は、受動局所プローブの周辺に配置される、Ｂ０リフティングコイルの形態で提供される。Ｂ０リフティングコイルは、他の切り替えられていないシールド構造体を妨害することなく、励起のための磁気共鳴状態から外れて、ＲＦパルスの間に非常に局所的にＢ０磁場をシフトさせることができる。従って、切り替えられていないシールド構造体内に配置された、他の全ての受動局所プローブは、ＲＦパルスによって励起される。
【００６１】
さらなる一態様では、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムを制御するための、磁気共鳴イメージングシステムのプロセッサによる実行のためのマシン実行可能命令を含む、コンピュータプログラム製品を提供する。磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングボリューム内に置かれた対象者の、原子核の磁気スピンを方向付けるために、主磁場を生成する、磁気共鳴イメージング磁石、及びイメージングボリューム内の原子核のスピンの磁気共鳴信号を空間符号化するための傾斜磁場を生成する、少なくとも１つの磁場勾配システムを備える。勾配システムは、勾配増幅器及び勾配コイルを備える。磁気共鳴イメージングシステムは更に、並列イメージングを利用して磁気共鳴データを取得するよう構成された、複数のコイル素子をもつコイルアレイを具備する、無線周波数システムを備える。マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、パルスシーケンスコマンドの第１の組を使用して、互いから離間して配置される複数の受動局所プローブから同時に第１の磁気共鳴データをコイル素子によって取得するように、磁気共鳴イメージングシステムを制御させ、並列イメージングプロトコルを使用して、個々の局所プローブからの第１の磁気共鳴データへの寄与を解明する。磁気共鳴イメージングシステムは更に、局所プローブからの第１の磁気共鳴データを使用して、磁気共鳴イメージングシステムのために、勾配システムの勾配インパルス応答関数を計算するよう制御される。更に磁気共鳴イメージングシステムは、勾配インパルス応答関数を使用して、勾配システムの挙動の、予め定義された挙動からの偏差を補償するため補正値を適用するように制御される。磁気共鳴画像を生成することは、コイル素子によって、パルスシーケンスコマンドの第２の組を用いて、対象者から第２の磁気共鳴データを取得することと、第２の磁気共鳴データを用いて対象者の磁気共鳴画像を再構成することとを含む。
【００６２】
コンピュータプログラム製品は、特に、既にインストール済みの実行可能な命令の組の更新のために、またここで特許請求される方法に従って、プロセッサが、磁気共鳴イメージングシステムを操作することができるように、使用される。
【００６３】
さらなる一態様では、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムを操作する方法を提供する。磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングボリューム内に置かれた対象者の、原子核の磁気スピンを方向付けるために、主磁場を生成する、磁気共鳴イメージング磁石、及びイメージングボリューム内の原子核のスピンの磁気共鳴信号を空間符号化するために、傾斜磁場を生成する、少なくとも１つの磁場勾配システムを備える。勾配システムは、勾配増幅器及び勾配コイルを備える。磁気共鳴イメージングシステムは更に、並列イメージングを利用して磁気共鳴データを取得するよう構成された、複数のコイル素子をもつコイルアレイを具備する無線周波数システム、並びにマシン実行可能命令及びパルスシーケンスコマンドを記憶するメモリを備える。パルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴データを並列イメージングプロトコルに従って取得するために、磁気共鳴イメージングシステムを制御するよう構成される。更に、磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのプロセッサを備える。この方法は、パルスシーケンスコマンドの第１の組を使用して、複数の受動局所プローブから同時に、コイル素子によって第１の磁気共鳴データを取得するステップを有し、ここで局所プローブは、互いから離間して配置される。この方法は更に、並列イメージングプロトコルを使用して、個々の局所プローブからの第１の磁気共鳴データへの寄与を解明するステップと、局所プローブからの第１の磁気共鳴データを使用して、磁気共鳴イメージングシステムのために、勾配システムの勾配インパルス応答関数を計算するステップとを有する。この方法は更に、勾配インパルス応答関数を使用して、勾配システムの挙動の、予め定義された挙動からの偏差を補償するための補正値を決定するステップと、対象者の磁気共鳴画像を生成するために、その補正値を適用するステップとを有する。磁気共鳴画像を生成するステップは、コイル素子によって、パルスシーケンスコマンドの第２の組を用いて、対象者から第２の磁気共鳴データを取得するステップ、及び第２の磁気共鳴データを使用して対象者の磁気共鳴画像を再構成するステップを有する。
【００６４】
以下において、本発明の好適な実施形態が、単なる例として次の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】例示的な磁気共鳴イメージングシステムの概略図である。
【図２】第１の例示的な方法のブロック図である。
【図３Ａ】例示的なマルチスライス励起の概略図である。
【図３Ｂ】例示的なマルチスライス励起の概略図である。
【図４Ａ】第１の物理的プローブアレイの概略図である。
【図４Ｂ】第１の物理的プローブアレイの概略図である。
【図５】第１の例示的なパルスシーケンスの概略図である。
【図６】第２の例示的な方法のブロック図である。
【図７】第２の例示的なパルスシーケンスの概略図である。
【図８】第２の物理的プローブアレイの概略図である。
【図９】第３の例示的な方法のブロック図である。
【図１０】第３のパルスシーケンスの概略図である。
【図１１】第３の物理的プローブアレイの概略図である。
【図１２】同調されシールドする共振器の概略図である。
【図１３】第４のパルスシーケンスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
これらの図において類似の参照番号を付された要素は、等価な要素であるか、同じ機能を実行するかの何れかである。先に考察された要素は、機能が等価である場合は、後の図においては必ずしも考察されない。
【００６７】
図１は、本発明の実施形態による、磁気共鳴イメージングシステム１００の一例を示す。磁気共鳴イメージングシステム１００は、磁石１０２を備える。磁石１０２内に、イメージングボリューム１０４がある。イメージングボリューム１０４は、磁石１０２の磁場が、磁気共鳴イメージングを実行するのに十分均一な領域である。対象者１０６は、イメージングボリューム１０４内に位置する対象者１０６の一部を含め、対象者支持体１０８上に載っていることが分かる。対象者支持体１０８は、対象者支持体１０８、及びイメージングボリューム１０４を通して対象者１０６を動かすことができる、任意選択のアクチュエータ１２１に取り付けられている。やはり磁石１０２のボア内に、磁場勾配コイル１１０がある。磁場勾配コイル１１０は通常、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向用の、３つの別個の勾配コイルシステムを有する。通常はｚ方向が、イメージングボリューム１０４内で、磁力線に整列されている。勾配増幅器１１２が、磁場勾配コイル１１０に接続されて、図示されている。
【００６８】
イメージングボリューム１０４の上に、コイル素子を備えるコイルアレイ１１４がある。コイルアレイ１１４が、コイル素子と共に図示されている。アンテナ素子の実際の数及びその配置空間は、コイルアレイ１１４によって画像化されている幾何形状に依存する。それぞれのコイル素子は、ＲＦ信号を送信及び／又は受信するよう構成される。コイルアレイ１１４は、無線周波数トランシーバ１１６に接続されている。ある実施形態において、無線周波数トランシーバ１１６は、別個の送信機及び受信機に置き換えられる。勾配増幅器１１２及び無線周波数トランシーバ１１６の両方が、コンピュータ１２０のハードウェアインタフェース１２２に接続される。例によると、ボディコイル（図示せず）が、ＲＦ信号の送信及び／又は受信のために追加される。
【００６９】
更に、ある実施形態によると、少なくとも１つの物理的ファントムプローブ１１５が提供される。実施形態によると、複数の物理的ファントムプローブ１１５が設けられる。代替の実施形態によると、追加の物理的ファントムプローブ１１５は設けられない。後者の場合、物理的ファントムプローブはむしろ、対象者１０６自身の形で提供される。物理的ファントムプローブ１１５が追加される場合、例えば同じものがイメージングボリューム１０４内で、コイル素子１１４の近傍又はコイル素子１１４のうちの１つの中に、好ましくは対象者１０６がそこにいない間に配置され、対象者１０６がイメージングボリューム１０４に入る前に横に移動される、又は完全に取り除かれる。更に、物理的ファントムプローブ１１５が、制御可能なシールド構造体を備える場合、それぞれのシールド構造体は同様に、コンピュータ１２０のハードウェアインタフェース１２２に接続される（図示せず）。
【００７０】
コンピュータ１２０内で、プロセッサ１２４は、ハードウェアインタフェース１２２に命令を送信し、またハードウェアインタフェース１２２から命令を受信することができる。ハードウェアインタフェース１２２を用いて、プロセッサ１２４は、勾配システムを含む磁気共鳴イメージングシステム１００の動作及び機能を制御することができる。プロセッサ１２４はまた、磁気共鳴イメージングのデータ表示又は描画のために、ユーザに適応される、ユーザインタフェース１２６に接続される。ユーザインタフェース１２６はまた、磁気共鳴イメージングシステム１００の動作のために、ユーザからコマンド又は命令を受信するよう適応される。プロセッサ１２４はまた、コンピュータメモリ１３０に接続される。単一のコンピュータ１２０及び単一のプロセッサ１２４が図示されているが、コンピュータ及びプロセッサという用語は、複数のコンピュータ及び／又はプロセッサを指すことを理解されたい。
【００７１】
コンピュータメモリ１３０の中に、第１及び第２のパルスシーケンス１３２、１３４が記憶される。本明細書で使用されるパルスシーケンス１３２は、磁気共鳴イメージングシステム１００を動作させ、複数の受動局所プローブから磁気共鳴データを取得し、ＧＩＲＦの成分を計算するための、１組の命令を包含する。本明細書におけるパルスシーケンス１３４は、１つ又は複数の磁気共鳴画像を再構成するために、対象者１０６の磁気共鳴データを取得する、１組の命令を含む。メモリ１３６は更に、パルスシーケンス１３２を印加するときに、受信された信号を解明する、並列イメージングプロトコルを実施するための、１組の命令１３６を有する。並列イメージングプロトコルは、例えば、ＳＥＮＳＥ、ＧＲＡＰＰＡ、又はＳＭＡＳＨを使用する。メモリ１３６は特に、複数の受動局所プローブにパルスシーケンス１３２を印加することによって得られる、勾配システムの挙動の典型、例えばＧＩＲＦを記憶するよう構成される。
【００７２】
図２は、勾配インパルス応答関数を決定するための、例示的な方法を示す。ブロック２００において、第１の磁気共鳴データは、磁気共鳴イメージングシステムのコイル素子を使用して、複数の受動局所プローブから同時に取得される。ブロック２０２において、個々の局所プローブからの第１の磁気共鳴データへの寄与が、並列イメージングプロトコルを使用して解明される。ブロック２０４において、勾配システムの勾配インパルス応答関数は、局所プローブからの第１の磁気共鳴データを使用して計算される。ブロック２０６において、勾配インパルス応答関数を使用して、勾配システムの挙動の、予め定義された挙動からの偏差を補償するための補正値が決定される。ブロック２０８において、対象者の磁気共鳴画像を生成するために、補正値が適用される。磁気共鳴画像を生成するステップは、イメージングボリューム内に位置し、走査されるべき対象者からの、第２の磁気共鳴データを取得するステップを有する。パルスシーケンスコマンドの第２の組は、コイル素子によって第２の磁気共鳴データを取得し、第２の磁気共鳴データを使用して、対象者の磁気共鳴画像を再構成するために使用される。この補正値は、例えば生成されている磁場を修正するよう、ハードウェア設定に適用されるか、又は例えば第２の磁気共鳴データからの磁気共鳴画像の再構成を修正するよう、ソフトウェア設定に適用される。
【００７３】
図３Ａ及び図３Ｂは、測定を加速させるための基本原理を概説する、例示的なマルチスライス励起を示す。図３Ａは、水ファントムプローブ３００の、第１のマルチスライス励起を示す。説明のために楕円形で描かれている水ファントムプローブ３００において、２つの別個の単一スライスの選択的な試みが実行される。ファントムプローブ３００内で、７つの仮想δプローブ３０２が、互いから離間されて同時に生成される。例によれば、δプローブ３０２は、等距離に配置される。別の例によれば、δプローブ３０２は、等距離でなく配置される。各δプローブ３０２は、ファントムプローブ３００の長手方向軸に対して垂直に延出するスライス３０４に対応する。さらなる例によれば、ファントムプローブは球形である。球形である場合、δプローブは、自由に選択される球形の共通の径方向に対して垂直にその全てが配置される、スライスに対応する。スライスの選択的な励起の後、勾配波形、例えばチャープ勾配パルスが印加される。勾配パルスなしでこの測定を繰り返すことで、δプローブの位置での、共鳴外れのバイアスを特徴付けることが可能になる。信号減算後、例えば多重周波数評価のような信号評価は、ゼロ次、１次、及び２次の空間次数項を抽出するのに十分な次数をモデル化するために、７つの位置からの処理された応答に当てはめて行われる。既存の７つの仮想δプローブ３０２の、より高次の項でさえも抽出される。このように、例えばチャープ勾配の形態での、磁場勾配のあるなしにかかわらず、マルチバンドＲＦ励起パルスシーケンスを使用して、２つの測定を実行することによって、例えば２次又は３次までで、ＧＩＲＦマッピングにとっては十分である。小さい円３０６によって示される、使用されるフェーズドアレイから受信された磁気共鳴信号に基づいて、そして例えばマルチバンドＳＥＮＳＥ再構成プロトコルを使用して、７つの個々のスライスの全てに対する個々の信号の寄与が分離される。
【００７４】
図３Ａは、ただ１つの勾配方向をマッピングする、１次元マルチバンド励起を使用する例を示す。かかる手法は、例えば、シーケンス負荷が読み取り勾配上にあり、そのリアルタイムの特徴付けが、画像再構成を最適化するのに十分である、マルチスライスＥＰＩ  ｆＭＲＩ用途において有用である。
【００７５】
図３Ｂは、第２の例示的なマルチスライス励起の概略図を示す。図３Ｂにおける設定の開示は、追加のファントムプローブ３００の代わりに、走査されるべき対象者３１０が、δプローブ３１２が生体内で励起される、コモンの物理的プローブとして使用されるという点で、図３Ａに示すものと異なる。更に、例えば７つのδプローブ３１２は、マルチバンドＲＦ励起パルスシーケンスを使用して、スライス３１４を励起することによって生成される。生じる磁気共鳴信号は、小さな円３１６によって示されるフェーズドアレイから受信され、例えばマルチバンドＳＥＮＳＥ再構成プロトコルを使用して分離される。個々のスライス内の横方向の磁化の寿命が十分に長く、ボクセル内位相分散が無視できる場合は、例えば患者等の、実際に走査されるべき対象者３１０が適所にいる間に、図３Ａに関して上述したツーショット手法もまた適用される。
【００７６】
図３Ａ及び図３Ｂに示される例に対するさらなる改良は、２次元符号化のためのさらなる空間方向を対象とするスピンエコー型の試みへの、１次元マルチバンド励起の組込みである。かかる手法は、δプローブの２次元アレイを生成し、それによって２つ以上の物理チャネルを、同時に稼働中に測定することを可能にする。
【００７７】
複数の空間的に閉じ込められたδプローブが励起されている場合、その信号は、磁気共鳴データの取得を達成するために、大きなＮコイルアレイと線形推定手法との組み合わせを使用する、逆イメージング手法の要素もまた含む、純粋な１次元マルチバンド用途で使用されるものより一般的な、ＳＥＮＳＥ方程式に対する解を用いて分離される。
【００７８】
図４は、第１の物理的プローブアレイ４００を示す。プローブアレイ４００は、支持体４０６内に位置し、ドープされた水が充填された球４０２、４０２’の形で提供される、物理的ファントムプローブの一群を備える。図４の実施形態は、正４面体４０４の形である多面体の角に、４つの球４０２、４０２’を備える。球４０２’は、支持体４０６の裏側に配置されている。他の例によれば、物理的ファントムプローブ４０２、４０２’は、８面体又は立方体の角に分布しており、ここで、物理的ファントムプローブの数は、使用されるそれぞれの多面体の角の数に対応することが好ましい。球４０２、４０２’の直径は５ｍｍである。実施形態によれば、球４０２、４０２’の直径は、２ｍｍ〜１０ｍｍである。
【００７９】
その支持体４００の全体の大きさは、それが一般的に入手可能な市販の、例えばヘッドコイルのような、ＲＦコイルに適合するように構成される。一例によれば、支持体４００は、ドープされた水が充填された球４０２、４０２’が配置されている空隙を含む、均質体の形態で提供される。一例によれば、均質な支持体４００は、磁気共鳴活性プロトンを含まないが、水の磁化率と同様の磁化率を有する空隙を除いて、質量球の形態で提供される。例えば支持体４００は、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）のような、プラスチックでできている。支持体４００は、４つ以上、例えば６つ又は８つ等の、ドープされた水が充填された球４０２、４０２’が配置される、球４００周辺に位置する空隙を有する。球の直径は、例えば２００ｍｍであり、１９０ｍｍ〜２１０ｍｍの間隔を空けて、又は１７５ｍｍ〜２２５ｍｍの間隔を空けて、備えられる。
【００８０】
球形プローブ４０２、４０２’を有する支持体４００は、磁気共鳴イメージングシステムの受信コイル内、例えばヘッドコイル内に配置される。一例によれば、支持体４００とそれぞれの受信コイルとの相対位置を規定する、位置決めデバイスが提供される。球形プローブ４０２、４０２’からの信号は、ハードＲＦパルスと同様に勾配パルスを再生することによって誘起される。こうした、例えば４つの球４０２、４０２’からのそれぞれの信号は、磁気共鳴イメージングシステムの受信コイルによって受信され、ＳＥＮＳＥのような技法を使用して解明される。それによって、球形プローブ４０２、４０２’のそれぞれからの信号の寄与が再構成される。得られた信号の周波数は、球形プローブ４０２、４０２’の位置における傾斜磁場を示している。
【００８１】
図５は、第１の例示的なパルスシーケンス５００を示し、一方図６は、パルスシーケンス５００を印加する方法を示す。ＧＩＲＦの全周波数のスペクトラムを、十分な精度をもって、すなわち高周波の寄与並びに低周波の寄与を考慮に入れて測定するために、スペクトラムの様々な部分の測定に最適化された様々なパルスシーケンスを使用して、複数回の測定が実行される。例えば、高周波に最適化されたパルスシーケンスと、低周波に最適化された測定とが実行される。図５は、高周波の寄与を測定するのに最適化された、第１の例示的なパルスシーケンス５００を示す。パルスシーケンス５００を使用して、高周波の寄与を測定する方法は、以下の通りである。
【００８２】
ブロック５２０において、ハードＲＦパルス５０２が送信される。ブロック５２２において、全てのコイル素子によって受信された信号のサンプリングＡＤＣ５０６が開始され、ドープされた水を充填された球のそれぞれに属する、個々の信号が計算される。ハードＲＦパルス５０２の送信とサンプリング５０６の開始との時間の隙間は、図４Ａの支持体の材料の数回のＴ２に対応する。
【００８３】
ブロック５２４において、それからＧＩＲＦが判断されるべき勾配チャネルＧｉのために、勾配パルスが送信される。勾配Ｇｉ５０４は、例えば三角の形状を有する。ドープされた水が充填された球４０２，４０２’の形の、サイズの小さい、例えば直径５ｍｍの物理的ファントムプローブを選択するために、低い勾配Ｇｉ５０４が印加される。高周波のＧＩＲＦへの寄与を測定するために、勾配Ｇｉ５０４は、長さが例えば２００マイクロ秒と、短い。
【００８４】
それぞれの水の球に属する信号の位相は、小さいパルスを仮定すると、サンプルの時間までにＲＦパルスの中心から生じた、その球の位置における実際の磁場の積分値を示す。ブロック５２６において、個々の水の球に属する信号が計算される。ブロック５２８において、磁場の積分値を使用して、磁場が計算される。ブロック５３０において、４面体の４つの点における所与の物理的ファントムプローブ、磁場のＢ０成分、Ｇｘ成分、Ｇｙ成分、及びＧｚ成分が判断される。この方法は、残る２つの勾配チャネルに対して繰り返される。例によれば、この方法は更に、どんな勾配も駆動されることなしに繰り返される。
【００８５】
図７は、第２の例示的なパルスシーケンス６００を示し、一方図８は、パルスシーケンス６００を印加する方法を示す。パルスシーケンス６００を使用して、低周波の寄与を測定する方法は、以下の通りである。
【００８６】
ブロック６２０において、それからＧＩＲＦが判断されるべき勾配チャネルＧｉのために、勾配パルスが送信される。勾配Ｇｉ６０２は、例えば三角の形状を有する。勾配Ｇｉ６０２は、例えば１００ミリ秒の長さを有する。ブロック６２２において、ハードＲＦパルス６０４が送信される。ブロック６２４において、全てのコイル素子によって、応答信号がＡＤＣ６０６でサンプリングされる。ブロック６２６において、個々の水の球に属する信号が計算される。それぞれの水の球に属する信号の位相は、小さいパルスを仮定すると、サンプルの時間までにＲＦパルスの中心から生じた、それぞれの球の位置における実際の磁場の積分値を示す。ブロック６２８において、磁場の積分値を使用して、磁場が計算される。ブロック６３０において、４面体の４つの点における所与の物理的ファントムプローブ、磁場のＢ０成分、Ｇｘ成分、Ｇｙ成分、及びＧｚ成分が判断される。最長の応答効果を測定するのに十分な時間が経過するまで、ステップ６２２から６３０を繰り返す。
【００８７】
例えば５ｍｍの直径を有する、水を充填された球の形で提供される物理的ファントムプローブを考えてみると、その球内のスピンは、約５０ミリ秒内で位相分散する。水は、ほぼ同じ時間のＴ１／Ｔ２の値にまでドープされる。ＧＩＲＦが例えば１秒までに決定されるべきである場合、それぞれの勾配パルスの後に、低周波の寄与の測定のために、約２０回の励起が行われなければならない。例えば２秒等、しばらく経った後、同じことが、異なる勾配方向に対して、又は勾配インパルス応答関数の非常に長く残る成分に、より良好に焦点を合わせることを可能にする、異なる強度及び異なる長さに対して実行される。従って、ＧＩＲＦの構成要素の完全なセットは、線形の次数まで、約１６秒で決定される。この時間規模は、勾配システムの熱時定数をはるかに下回る。多くの熱状態に対してＧＩＲＦ取得を繰り返すことによって、勾配システムの挙動の完全な特徴付けが達成される。
【００８８】
例によれば、図６及び図８の方法は、物理的ファントムプローブの位置を決定するための１組の局所測定によって先行される。それぞれの局所測定は、勾配を、低いが一定の値に切り替えること、数秒間待つこと、次いでハードＲＦパルスを与えること、及びその結果の周波数を測定することからなる。その結果の周波数は、勾配座標における、切り替えられた勾配の方向における位置を提供する。１組の局所測定は、ｘ、ｙ及びｚ勾配に対する局所を測定すること、及びやはりどんな勾配も駆動することなく、すなわちｘ、ｙ及びｚの位置を確立することからなる。
【００８９】
図９は、第２の物理的プローブアレイ７００を示す。ＧＩＲＦを測定するために使用される受動局所プローブは、複数の物理的ファントムプローブ７０２の形態で提供され、物理的ファントムプローブ７０２は互いから離間して配置され、フェーズドアレイの受信を使用して局所的に分離される。ここでは、８面体７０４の角に配置された、８つの物理的ファントムプローブ７０２が示されている。
【００９０】
図１０は、図９の物理的プローブアレイ７００を使用してＧＩＲＦを測定するための、第３のパルスシーケンス８００を示す。ＧＩＲＦを測定するために使用されるパルスシーケンス８００は、チャープ勾配パルスの形のチャープ勾配ＧＳ、ハードＲＦパルス、及びＡＤＣを有する。ハードＲＦパルスは、全ての物理的ファントムプローブ７０２が励起されるように、非選択的である。個々の物理的ファントムプローブ７０２の応答信号は、コイル素子によって与えられるフェーズドアレイコイルを使用して測定され、ここでＡＤＣは、それぞれのコイル素子に対して個々に動作する。
【００９１】
図１１は、受動局所プローブ９０１、９０１の２つの相異なる群を使用する多重測定の基本原理を示す、第３の物理的プローブアレイ９００を示す。第１の群は、受動局所プローブ９０１を含み、第２の群は、受動局所プローブ９０２を含む。ここでは、それぞれの群が、４つの物理的ファントムプローブ９０１及び９０２をそれぞれに含む。物理的ファントムプローブ９０１、９０２が、８面体９０４の角に配置されている。受動局所プローブ９０１、９０２の相異なる群は、適切な空間形状の送信ＲＦ磁場を使用して、選択的に励起される。それによって、送信中のＲＦへの曝露は、局所的に制限されている。これは、並列送信（ｐＴｘ：ｐａｒａｌｌｅｌ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）及び局所ｐＴｘコイル、すなわちコイル素子の適切で複雑な重ね合わせによって達成され、その結果、Ｂ１シミングが得られる。
【００９２】
別の例によれば、全体的なＲＦ磁場は、それぞれが励起されるか又は励起されない局所プローブの群の、受動局所プローブ９０１、９０２の近くで、一時的、局所的に増幅又はシールドされる。受動局所プローブ９０１、９０２のシールド及びシールド解除のために、例えば図１２に示すような、磁気共鳴イメージングシステムによって駆動される適切なスイッチが使用される。それによって、相異なる群の複数の受動局所プローブ９０１、９０２は、非常に短い時間規模で動作中に、区別され多重化され、不感時間がかなり短いという結果をもたらす。
【００９３】
図１２は、同調されシールドする共振器１００４を備える、物理的ファントムプローブ１００２を示す。物理的ファントムプローブ１００２は、コイル１００４を具備する共振回路１０００を備える。コイル１００４は、キャパシタ１００６及びダイオード１００８と、動作可能に接続されている。コイル１００４は、外部ＲＦ磁場を１桁を超えて増幅する。従って、励起は、１°のＲＦパルスを用いて実行され、その結果、周囲のコイル１００４が共振するように同調されているとき、物理的ファントムプローブ１００２内で例えば３０°の著しい励起が生じる。それによって、磁場集束効果が実施される。ピンダイオード１００８を駆動することによって、例えば電気的に又は光によって、回路１０００の容量は変化する。それによって、共振回路１０００は、磁場集束効果がそれぞれオン及びオフに切り替えられるように、迅速に同調又は離調される。物理的ファントムプローブ１００２は、共鳴していない離調されたコイル１００４内に配置され、著しく励起されることはない。従って、励起されない、又はあまり励起されていない物理的ファントムプローブ１００２は、熱平衡状態に緩和することができる。コイル１００４は、外部磁場を増幅するためにのみ、オン及びオフを切り替えられる。コイル１００４を介して、磁気共鳴データを取得することはない。
【００９４】
図１３は、図１２のシールドを備える、図１１の物理的プローブアレイ９００を使用してＧＩＲＦを測定するための、第４のパルスシーケンス１１００を示す。受動局所プローブの一方の群をサンプリングする間、受動局所プローブの他方の群でＴ１緩和が起こり、次の励起に続くことを可能にする。従って、ＧＩＲＦの測定プロセスは、受動局所プローブの２つの群の間を交互にすることによって実行される。ほんの短い非選択的なＲＦ励起パルスが使用されるという事実のために、図１１の２つの群のシステムは、切り替えられる勾配システムの相異なる空間次数の位相コヒーレンスに従うことができる。
【００９５】
本発明は、図面及び前述の記載において詳細に図示及び説明されたが、このような図示及び記載は、説明的又は例示的であって限定するものではないと見なされるべきである。すなわち本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。
【００９６】
開示された実施形態のその他の変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。請求項において、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む、備える）」という単語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが請求項に記載された幾つかのアイテムの機能を果たす。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に用いられないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に若しくは他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適当な媒体に保存／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線の電気通信システムを介して等の他の形式で分配されてもよい。請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００９７】
１００  磁気共鳴イメージングシステム
１０２  磁石
１０４  イメージングボリューム
１０６  対象者
１０８  対象者支持体
１０９  勾配増幅器
１１０  磁場勾配コイル
１１２  勾配増幅器
１１４  コイル素子
１１５  受動局所プローブ
１１６  無線周波数トランシーバ
１１８  アクチュエータ
１２０  コンピュータ
１２２  ハードウェアインタフェース
１２４  プロセッサ
１２６  ユーザインタフェース
１３０  コンピュータメモリ
１３２  第１のパルスシーケンス
１３４  第２のパルスシーケンス
１３６  ＳＥＮＳＥプロトコル
３００  物理的プローブ
３０２  δプローブ
３０４  スライス
３０６  別個の受信されたＭＲ信号
３１０  物理的プローブ
３１２  δプローブ
３１４  スライス
３１６  別個の受信されたＭＲ信号
４００  １組の受動プローブ
４０２  受動局所プローブ
４０２’  受動局所プローブ
４０４  正４面体
４０６  支持体
５００  パルスシーケンス
５０２  ＲＦパルス
５０４  勾配パルス
５０６  サンプリングパルス
６００  パルスシーケンス
６０２  ＲＦパルス
６０４  勾配パルス
６０６  サンプリングパルス
７００  １組の受動プローブ
７０２  受動局所プローブ
７０４  多面体
８００  パルスシーケンス
９００  １組の受動プローブ
９０１  第１アレイの受動局所プローブ
９０２  第２アレイの受動局所プローブ
９０４  多面体
１０００  共振回路
１００２  受動局所プローブ
１００４  シールド
１００６  キャパシタ
１００８  ダイオード
１１００  パルスシーケンス
【要約】
本発明は、磁気共鳴イメージングシステム１００に関する。磁気共鳴イメージングシステム１００は、勾配システム、及び磁気共鳴イメージングシステム１００を制御するためのプロセッサ１２４を備える。マシン実行可能命令の実行は、磁気共鳴イメージングシステム１００に、コイル素子１１４によって、受動局所プローブ３０２、３１２、４０２、７０２、９０１の群から同時に第１の磁気共鳴データを取得し、ここで受動局所プローブ３０２、３１２、４０２、７０２、９０１の第１の群は、互いから離間して配置された複数の受動局所プローブ３０２、３１２、４０２、７０２、９０１を含むことと、個々の局所プローブからの第１の磁気共鳴データへの寄与を解明することと、磁気共鳴イメージングシステム１００のために、局所プローブからの第１の磁気共鳴データを使用して、勾配システムの勾配インパルス応答関数を計算することと、勾配インパルス応答関数を使用して、補正係数を決定することとを実行させる。【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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