(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定ゾーン内で第１の方向に沿って第１の磁場を生成する第１のコイルを少なくとも含むコイルセットであって、前記第１のコイルは第１のスプリットコイルであり、前記第１のコイルは第１のコイル部分及び第２のコイル部分を含む、コイルセットと、
前記コイルセットに時変電力を個別に供給するコイル電源であって、前記コイル電源は、少なくとも前記第１のコイル部分及び前記第２のコイル部分に前記時変電力を個別に供給する、コイル電源と、
前記測定ゾーンから又は少なくとも前記第１のコイル部分及び前記第２のコイル部分から電気的データを測定する少なくとも１つの電気センサと、
マシン実行可能命令及び金属物体探索パターンを含むメモリであって、前記金属物体探索パターンは、前記コイルセットに独立時変電力を供給するように前記コイル電源を制御する電源命令を含み、前記電源命令は更に、電源により前記第１のコイル部分及び前記第２のコイル部分に前記独立時変電力を供給させて、前記測定ゾーン内の無磁場点周囲に低下磁場ゾーンを生じさせ、前記低下磁場ゾーンは、所定の磁場強度未満の大きさの時変磁場成分を有し、前記金属物体探索パターンは更に、前記電源により、前記コイルセットに供給される電流を変更させて、前記測定ゾーン内で所定のパターンで前記低下磁場ゾーンを移動させる、メモリと、
金属検出器を制御するプロセッサであって、命令の実行が、前記プロセッサにより、
前記金属物体探索パターンを使用して、前記所定のパターンで前記低下磁場ゾーンを移動させるように前記電源を制御させ、
前記少なくとも１つの電気センサを用いて、前記所定のパターンでの前記低下磁場ゾーンの移動中に、前記低下磁場ゾーンの前記移動に対する応答を示す前記電気的データを測定させ、
前記所定のパターンで前記低下磁場ゾーンが移動される際の前記電気的データの変化を検出することによって、測定ゾーン内の少なくとも１つの金属物体の場所を決定させるようにし、前記命令の実行が更に、前記プロセッサにより、
前記所定のパターンでの前記低下磁場ゾーンの前記移動中に前記少なくとも１つの金属物体を検出した後に、臨機応変に前記所定のパターンを改変すること；及び
改変した金属物体探索パターンを使用して前記コイル電源の前記制御を繰り返して、１つ又は複数の前記金属物体の場所の付近で更に別の所定のパターンで前記低下磁場ゾーンを移動させ、その後、新しく取得された電気的データを用いて前記１つ又は複数の金属物体の前記場所を修正すること、
の何れか一方を行わせる、プロセッサと
を含む、金属検出器。
【請求項２】
前記電気的データは、前記低下磁場ゾーンの前記移動により変化する前記第１及び第２のコイル部分の電磁負荷を示すか、又は
測定された前記電気的データは、前記低下磁場ゾーンの前記移動による渦電流による応答を示す、請求項１に記載の金属検出器。
【請求項３】
前記命令の実行は更に、前記プロセッサにより、
前記少なくとも１つの電気センサを用いて測定された電圧の変化を検出すること、
前記少なくとも１つの電気センサを用いて測定された電流の変化を検出すること、
前記少なくとも１つの電気センサを用いて測定されたインピーダンスの変化を検出すること、
前記コイルセットのポートマトリックス測定の変化を決定すること、
前記コイルセット間で測定された相互インピーダンスの変化を検出すること、及び
それらの組み合わせ、
の何れか１つを行うことによって、前記所定のパターンで前記低下磁場ゾーンが移動される際の前記電気的データの変化を検出させる、請求項１又は２に記載の金属検出器。
【請求項４】
前記時変電力がＣＷ電力であり、前記金属物体探索パターンが前記測定ゾーンを通る連続した経路であること、及び
前記時変電力がパルス電力であって、前記金属物体探索経路が前記測定ゾーン内の離散した場所のセットを含むこと、
の何れか一方である、請求項１又は２又は３に記載の金属検出器。
【請求項５】
前記少なくとも１つの電気センサは、電流センサ、電圧センサ、及び／又は前記コイルセットに対する前記時変電力の位相を検出する位相センサである、請求項１乃至４の何れか一項に記載の金属検出器。
【請求項６】
前記コイルセットは、第２の方向に第２の磁場を生成する第２のコイルを更に含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載の金属検出器。
【請求項７】
前記コイルセットは、第３の方向に第３の磁場を生成する第３のコイルを更に含む、請求項５に記載の金属検出器。
【請求項８】
前記電気的データは、前記第２のコイル及び／又は前記第３のコイルに供給される電力を更に示す、請求項１乃至７の何れか一項に記載の金属検出器。
【請求項９】
前記第２のコイルは第２のスプリットコイルであり、前記第３のコイルは第３のスプリットコイルであり、前記第２のコイルは第３のコイル部分及び第４のコイル部分を有し、前記第３のコイルは第５のコイル部分及び第６のコイル部分を有し、前記コイル電源は更に、前記第１のコイル部分、前記第２のコイル部分、前記第３のコイル部分、前記第４のコイル部分、前記第５のコイル部分、及び前記第６のコイル部分に個別に前記時変電力を供給し、前記金属物体探索パターンは更に、前記コイル電源により、前記第１のコイル部分、前記第２のコイル部分、前記第３のコイル部分、前記第４のコイル部分、前記第５のコイル部分、及び前記第６のコイル部分に供給される前記電流を変更させて、前記低下磁場ゾーンを前記測定ゾーン内で所定のパターンで移動させる、請求項６又は７に記載の金属検出器。
【請求項１０】
イメージングゾーンから磁気共鳴データを取得する磁気共鳴イメージングシステムであって、前記磁気共鳴イメージングシステムは、請求項８に記載の金属検出器を含み、前記コイルセットは勾配コイルのセットであり、前記メモリは前記イメージングゾーンから磁気共鳴イメージング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パルスシーケンスを更に含み、前記コイルセットは、少なくとも前記イメージングゾーンにおいて、第１の磁場、第２の磁場、及び第３の磁場を生成するように配置され、前記パルスシーケンスは、前記磁気共鳴データの取得中に、前記イメージングゾーン内で磁気スピンの空間的符号化を行うための空間的符号化磁場を提供するために、前記第１のコイル、前記第２のコイル、及び前記第３のコイルに電力を供給するように前記コイル電源を制御するコマンドを含む、磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１１】
前記命令の実行は更に、前記プロセッサにより、
前記パルスシーケンスを使用し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させ、及び
前記磁気共鳴データを使用して、磁気共鳴画像を復元させる、
請求項１０に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１２】
前記パルスシーケンスは、前記プロセッサにより、偏波ＲＦ送信磁場を使用して磁気共鳴データを取得させ、前記命令の実行は更に、前記少なくとも１つの金属物体の場所において、前記偏波ＲＦ送信磁場が低ＡＣ電場のゾーンを生じさせるように、前記少なくとも１つの金属物体の前記場所を用いて、前記プロセッサに前記パルスシーケンスを改変させる、請求項１０に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１３】
前記命令の実行は更に、前記少なくとも１つの金属物体の検出時に、前記プロセッサにより、
無線周波パルス持続時間を増加させて、前記イメージングゾーンにおいて誘導されるピーク無線周波磁場を低下させるように、前記パルスシーケンスを改変すること、
少なくとも１つの遅延期間において前記磁気共鳴データの取得を遅延させて、前記少なくとも１つの金属物体を冷ますように前記パルスシーケンスを改変すること、及び
それらの組み合わせ、
の何れか１つを行わせる、請求項１０又は１１又は１２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、前記磁気共鳴データの取得中に、Ｂ１磁場を生成するマルチチャネル無線周波システムを含み、前記命令の実行は更に、前記プロセッサにより、前記Ｂ１磁場を調整して、前記１つ又は複数の金属物体の場所において前記Ｂ１磁場を低下させるように、前記パルスシーケンスを改変させる、請求項１０乃至１３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１５】
金属検出器を制御するプロセッサ用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、前記金属検出器は、
測定ゾーン内で第１の方向に沿って第１の磁場を生成する第１のコイルを少なくとも含むコイルセットであって、前記第１のコイルは第１のスプリットコイルであり、前記第１のコイルは第１のコイル部分及び第２のコイル部分を含む、コイルセットと、
前記コイルセットに時変電力を個別に供給するコイル電源であって、前記コイル電源は前記コイルセットに前記時変電力を個別に供給する、コイル電源と、
前記測定ゾーンから又は少なくとも前記第１のコイル部分及び前記第２のコイル部分から電気的データを測定する少なくとも１つの電気センサと、
金属物体探索パターンを含むメモリであって、前記金属物体探索パターンは前記コイルセットに独立時変電力を供給するように前記コイル電源を制御する電源命令を含み、前記電源命令は更に、電源により、前記第１のコイル部分及び前記第２のコイル部分に前記独立時変電力を供給させて、前記測定ゾーン内に低下磁場ゾーンを形成させ、前記低下磁場ゾーンは、所定の磁場強度未満の大きさの時変磁場成分を有し、前記金属物体探索パターンは更に、前記コイル電源に、前記コイルセットに供給される前記電流を変更させて、前記測定ゾーン内で所定のパターンに前記低下磁場ゾーンを移動させる、メモリと、
を含み、
前記命令の実行が、前記プロセッサにより、
前記金属物体探索パターンを使用して、前記所定のパターンで前記低下磁場ゾーンを移動させるように前記コイル電源を制御させ、
前記少なくとも１つの電気センサを用いて、前記所定のパターンでの前記低下磁場ゾーンの移動中に、前記電気的データを測定させ、
前記所定のパターンで前記低下磁場ゾーンが移動される際の前記電気的データの変化を検出することによって、前記測定ゾーン内で少なくとも１つの金属物体の場所を決定させ、
前記所定のパターンでの前記低下磁場ゾーンの前記移動中に前記少なくとも１つの金属物体を検出した後に、臨機応変に前記所定のパターンを改変させ、
改変金属物体探索パターンを使用して前記コイル電源の制御を繰り返して、１つ又は複数の前記金属物体の場所の付近で更に別の所定のパターンで前記低下磁場ゾーンを移動させ、その後、新しく取得された電気的データを用いて前記１つ又は複数の金属物体の場所を修正させる、
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、金属検出器、特に、磁気共鳴イメージングに対する金属検出器の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）は、医療診断に対して、優れた臨床画像及び固有の特徴を提供する。ＭＲＩの場合、３つの異なる周波数領域において高磁場、具体的には、ゼロ周波数での均一磁場（Ｂ０磁場）、音響周波数での勾配磁場、及びＦＭラジオ周波数（６０〜３００ＭＨｚ）付近のＲＦ磁場（Ｂ１磁場）を有することが必須である。
【０００３】
内固定、人工関節、又はペースメーカーの様なインプラントは、一般的に、ＭＲＩスキャナ内で渦電流が励起される高導電性金属から作られる。この効果は、周波数に比例するので、Ｂ１場が、ＭＲＩシステム内の患者のインプラントに関して、どのような結合問題よりも重要である。
【０００４】
現在、インプラントを有した患者は、主にＲＦ渦電流誘導局所ＳＡＲから生じる安全性の問題により、ＭＲＩシステムを用いてスキャンすることができないことが多い。最近では、並列送信システムが、これらの渦電流が回避されるやり方で、ＲＦ磁場を成形することができる。Y. Eryaman et al.: “Reduction of Implant RF Heating Through Modification of Transmit Coil Electric Field”. Magnetic Resonance in Medicine 65:1305-1313, 2011は、円偏波送信磁場の代わりに、インプラントの位置に電場を持たない平面を実現する直線偏波送信磁場を使用することを開示する。
【０００５】
この技術は、主に、インプラントへの結合が、電場によって支配される場合に、即ち、インプラントが、電気双極子の様に挙動する場合に、提案されたものである。これは、特にペースメーカーに当てはまる。しかしながら、それは、大型の導電性構造に対しては、あまり役に立たない。しかしながら、多量のボディコイルを使用する代わりに、局所送信アレイに移行する傾向もある。インプラントがイメージング領域のあまり近くに位置しなければ、励起は、単純に、インプラントに近い素子を使用しないことによって、回避することができる。従って、スキャンの前にインプラントの場所を見つけることが有益である。国際公開第２０１３／０２４４４９号は、導電性物体の場所における磁気共鳴検査システムのＲＦ送信磁場の低下に関係する。この場所は、予備磁気共鳴データから見つけられる。更に、金属ナノ粒子を検出する磁気粒子イメージングシステムが、国際公開第２０１４／０７１１９６号から知られている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、磁気共鳴イメージングシステム、磁気共鳴イメージングシステムの動作方法、及びコンピュータプログラムプロダクトを独立クレームで規定する。実施形態は、従属クレームで付与される。
【０００７】
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、それ上で具体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。
【０００８】
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体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。
【０００９】
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的、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、又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、又は輸送できる任意のコンピュータ可読媒体でもよい。
【００１０】
「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更なる一例である。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。一部の実施形態では、コンピュータストレージは、コンピュータメモリであってもよい又はその逆でもよい。
【００１１】
本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム、機械実行可能命令、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、各々が一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。
【００１２】
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機械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機械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機械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。
【００１３】
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。
【００１４】
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機械を作るために、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、ギアスティック、ステアリングホイール、ペダル、有線グローブ、ダンスパッド、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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解剖学的データの復元された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。
【００２１】
ある局面では、本発明は、測定ゾーン内で第１の方向に沿って第１の磁場を生成する第１のコイルを少なくとも含むコイルセットを含む金属検出器を提供する。第１のコイルは、第１のスプリットコイルである。第１のコイルは、第１のコイル部分及び第２のコイル部分を含む。コイル部分は、好ましくは、それらのコイル軸が共通軸に沿った状態で整合される。コイル軸は、共通軸に沿って共通する成分を有してもよい。第１のコイル部分及び第２のコイル部分は、電源を分離するように接続されてもよい。電流が逆の極性のコイル部分に通され、コイル部分の巻線が同一配向に沿って巻かれると、それらは、逆の極性を有するが、同じ方向に沿った磁場を生成する。磁力線は、コイル部分の共通軸に沿った第１の方向に平行である。代替的に、コイル部分の巻線が、逆の配向で巻かれてもよく、同一極性の電流がそれらに供給される場合、それらは、逆の極性を有するが、それらの共通軸に沿った同じ方向に沿った磁場を生成する。各々が幾つかの、例えば２つのコイル部分から構成される追加コイルが存在する場合には、それらが生成する磁力線は、第２又は第３の方向に平行である。
【００２２】
例えば、コイルは、円筒巻線コイルでもよく、コイルの対称の円筒軸に沿って、磁力線が、コイルの方向と整合される。磁気共鳴イメージングシステム用の勾配コイルが使用される場合、コイルは、特定の方向に磁場勾配を生成するように設計される。コイルが分割される場合、勾配コイルの半分部分によって生成される磁場は、依然として同じ方向に向けられるが、磁場は、反対の極性を有して生じさせることができる。
【００２３】
金属検出器は更に、コイルセットに時変電力を個別に供給するコイル電源を含む。電源は、少なくとも第１のコイル部分及び第２のコイル部分に時変電力を個別に供給するように構成される。金属検出器は更に、測定ゾーンから電気的データを測定する少なくとも１つの電気センサを含む。測定された電気的データは、低下磁場ゾーンの移動による応答を表す。測定データは、移動する低下磁場ゾーンを用いて時変磁場を生成するように少なくとも第１のコイル部分及び第２のコイル部分に供給される電力を示してもよい。このようにして、測定された電気的データは、低下磁場ゾーンの移動により変化する第１及び第２のコイル部分の電磁負荷を示す。これは、所定の電流強度が各コイル部分に印加され、並びに第１及び第２のコイル部分における電圧が測定される点において実施することができる。別の実施は、所定の電圧レベルを各コイル部分に印加し、並びに第１及び第２のコイル部分における電流を測定することである。更に別の実施形態では、測定された電気的データは、低下磁場ゾーンの移動による渦電流による応答を示す。代替的に、第１及び第２のコイル部分からの電力及び位相が、変化する負荷を導出するために測定されてもよい。これは、二次元又は三次元感度プロファイルを有したピックアップコイルシステムを提供することによって行われてもよい。このようなピックアップコイルは、異なる、好ましくは直交する配向の２つ又は３つのコイルループを備える。
【００２４】
コイル部分が逆の極性の磁場を生成するように各コイル部分が電流を供給される時は何時でも、その正確な場所が、コイル巻線の幾何学的形状並びにそれらに供給される電流の極性及び強度の両方に依存する無磁場点が生じる。これは、電磁場のマクスウェル方程式から直接得られる。無磁場点の周囲では、コイル部分の１つが、他のコイル部分による磁場によって殆ど補償されない場所にあることにより、多少の磁場強度は存在するが、無磁場点から遠く離れた磁場強度、例えば、最大磁場強度よりもかなり弱い低下磁場ゾーンが形成される。低下磁場ゾーンの詳細な形状は、コイル巻線の幾何学的形状及びそれらに印加される電流によって決定される。
【００２５】
金属検出器は更に、マシン実行可能命令及び金属物体探索パターンを含むメモリを含む。金属物体探索パターンは、コイルセットに独立時変電力を供給するように電源を制御する電源命令を含む。電源命令は更に、電源に、第１のコイル部分及び第２のコイル部分に独立時変電力を供給させて、測定ゾーン内に低下磁場ゾーンを生じさせる。例えば、２つのコイル部分に供給される電力の極性は、２つのコイル間に低下磁場ゾーンが存在するように逆にされてもよい。低下磁場ゾーンは、所定の磁場強度未満の大きさ又は最大の大きさの時変磁場成分を有する。金属物体探索パターンは更に、電源に、コイルセットに供給される電流を変更させて、イメージングゾーン内で所定のパターンで低下磁場ゾーンを移動させる。
【００２６】
つまり、金属物体探索パターンは、両コイル部分間に低下磁場ゾーンが存在するように、時変電力が両コイル部分に供給されるようにするコマンドを含む。金属物体探索パターンのコマンドは、低下磁場ゾーンが所定のパターンを辿るように、コイルセットへの時変電力の位相及び／又は振幅を調整する。
【００２７】
金属検出器は更に、金属検出器の動作及び機能を制御するプロセッサを含む。命令の実行が、プロセッサに、金属物体探索パターンを使用して、所定のパターンで又は所定のパターンによって低下磁場ゾーンを移動させるように電源を制御させる。命令の実行は更に、プロセッサに、電気センサを用いて、所定のパターンでの低下磁場ゾーンの移動中に、電気的データを測定させる。命令の実行は更に、プロセッサに、所定のパターンで低下磁場ゾーンが移動される際の電気的データの変化を検出することによって、イメージングゾーン内の少なくとも１つの金属物体の場所を決定させる。
【００２８】
時変電力をコイルセットに供給することによって作り出される時変磁場は、金属物体内で渦電流を誘導する効果を有する。金属物体が低下磁場ゾーン内にある場合、金属物体の渦電流は、そうではない場合に比べて、減少される。金属物体において、多かれ少なかれ渦電流を誘導する効果は、電気センサを用いた測定を行うことによって指摘することができる。従って、実施形態は、金属物体の空間的場所を決定する能力を有することができる。
【００２９】
一部の例では、電力又は電流が、正弦波パターンを用いて、コイルセットの様々なコイルに供給される。
【００３０】
他の例では、時変電力が周波数を有する。数キロヘルツ〜数百キロヘルツの範囲内の周波数が一般的である。
【００３１】
一部の例では、２つ以上の電気センサが存在してもよい。例えば、コイルセットの各コイルに対して、１つのセンサ又は複数のセンサが存在してもよい。
【００３２】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、所定のパターンでの低下磁場ゾーンの移動中に少なくとも１つの金属物体を検出した後に、臨機応変に所定のパターンを改変させる。例えば、金属物体が検出されると、金属物体が検出された場所は、プロセッサに、金属物体が見つけられたこの場所がより詳細に探索されるように、パターンを再定義又は変更させてもよい。これは、やや複雑なアルゴリズムを用いて行われてもよく、又はかなり単純に行われてもよい。例えば、単純なアルゴリズムの一例は、検出された金属物体の場所が、より局所的な探索パターンの開始点として使用されることである。この実施形態は、金属物体の場所及び／又はサイズに関して、より正確な又は詳細な情報を提供することができる。
【００３３】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、改変金属物体探索パターンを使用して勾配電源の制御を繰り返して、１つ又は複数の金属物体の場所の付近で更に別の所定のパターンで低下磁場ゾーンを移動させ、その後、少なくとも１つの電気センサによって取得された新規取得電気的データを用いて、１つ又は複数の金属物体の場所を修正させる。
【００３４】
別の実施形態では、コイルセット内に複数のコイルが存在してもよく、磁場の方向は、一般的に、任意に選択されてもよい。これは、異なる形状の物体を見つけ出すことをより簡単にすることができる。例えば、リング形状の物体が存在する場合、誘導渦電流が存在しない場所があり得る。例えば、磁束はリングを通って指向されない。
【００３５】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、少なくとも１つの電気センサを用いて測定された電圧の変化を検出すること、少なくとも１つの電気センサを用いて測定された電流の変化を検出すること、少なくとも１つの電気センサを用いて測定されたインピーダンスの変化を検出すること、コイルセットのポートマトリックス測定の変化を決定すること、コイルセット間で測定された相互インピーダンスの変化を検出すること、及びそれらの組み合わせの何れか１つを行うことによって、所定のパターンで低下磁場ゾーンが移動される際の電気的データの変化を検出させる。
【００３６】
別の実施形態では、時変電力が、ＣＷ又は連続波電力であり、金属物体探索パターンが、測定ゾーン全体を通して連続した経路である。
【００３７】
別の実施形態では、時変電力が、パルス電力であり、金属物体探索経路が、測定ゾーン内で離散した場所のセットを含む。
【００３８】
別の実施形態では、電気センサは、電流センサ、電圧センサ、及び／又は位相センサである。
【００３９】
別の実施形態では、コイルセットは、第２の方向に第２の磁場を生成する第２のコイルを更に含む。
【００４０】
別の実施形態では、第２の勾配コイルは、第２のスプリット勾配コイルである。第２の勾配コイルは、第３のコイル部分及び第４のコイル部分を有する。勾配コイル電源は更に、第３のコイル部分及び第４のコイル部分に個別に時変電力を供給するように構成される。金属物体探索パターンは更に、低下磁場ゾーンをイメージングゾーン内で所定のパターンで移動させるために、勾配電源に、第３のコイル部分及び第４のコイル部分に供給される電流を変更させる。
【００４１】
別の実施形態では、コイルセットは、第３の方向に第３の磁場を生成する第３のコイルを更に含む。
【００４２】
別の実施形態では、第３の勾配コイルは、第３のスプリット勾配コイルである。第３の勾配コイルは、第５のコイル部分及び第６のコイル部分を有する。勾配コイル電源は更に、第５のコイル部分及び第６のコイル部分に個別に時変電力を供給するように構成される。金属物体探索パターンは更に、低下磁場ゾーンをイメージングゾーン内で所定のパターンで移動させるために、勾配コイル電源に、第５のコイル部分及び第６のコイル部分に供給される電流を変更させる。
【００４３】
別の実施形態では、電気的データは更に、第２の勾配コイル及び／又は第３の勾配コイルに供給される電力を示す。
【００４４】
別の局面では、本発明は、イメージングゾーンから磁気共鳴データを取得する磁気共鳴イメージングシステムを提供する。磁気共鳴イメージングシステムは更に、一実施形態による金属検出器を含む。金属検出器のコイルセットは、勾配コイルのセットである。メモリは更に、イメージングゾーンから磁気共鳴イメージング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パルスシーケンスを含む。勾配コイルは、少なくともイメージングゾーンにおいて、第１の磁場、第２の磁場、及び第３の磁場を生成するように配置される。測定ゾーンは、イメージングゾーンであり、又は少なくとも部分的にイメージングゾーンと重なる。第１の磁場は、第１の勾配磁場である。第２の磁場は、第２の勾配磁場である。第３の磁場は、第３の勾配磁場である。コイル電源は、磁気共鳴データの取得中に、イメージングゾーン内で磁気スピンの空間的符号化を行うための空間的符号化磁場を提供するために、第１のコイル、第２のコイル、及び第３のコイルに電力を供給する。
【００４５】
標準的な磁気共鳴イメージング勾配コイルでは、それらは、一般的に、線形傾斜又は磁場勾配を有するように最適化される。一部の磁気共鳴イメージングシステムは、アーチファクト低減に使用する非線形傾斜内の追加の勾配コイルを有してもよい。これは、高次シム（ＨＯＳ：higher order shim）ユニットと呼ばれる場合がある。金属の場所を検出するための磁気共鳴イメージングシステムにおける勾配コイルの使用は、磁場の傾斜又は勾配に依存しない。従って、線形又は非線形傾斜を有する勾配コイルは、金属物体の場所を決定するために使用することができる。
【００４６】
一部の実施形態では、コイル電源は、２つの異なる電源ユニット、金属検出器として使用されている時にコイルセットに電力を供給するためのもの、及びコイルセットが磁気共鳴データの取得のための勾配コイルとして使用されている時の別個の電源を含んでもよい。両方の仕事をすることができる１つの電源を作ることも可能である。
【００４７】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、パルスシーケンスを使用し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させる。命令の実行は更に、プロセッサに、磁気共鳴データを使用して、磁気共鳴イメージングを復元させる。復元磁気共鳴画像は、例えば、コンピュータ上のある種のストレージユニットに保存されてもよく、又は別のコンピュータへとネットワーク上で送信されてもよい。復元磁気共鳴画像は、ディスプレイ上にレンダリングされてもよい。
【００４８】
一部の例では、３つのコイルが、直交方向に整合される。所謂スプリット勾配コイルが、コイルセットに使用されてもよい。例えば、ｚ勾配コイルを有した標準的な磁気共鳴コイルが、分割されてもよい。非ｚ方向では、スプリットコイルは、例えば、２×アンチヘルムホルツコイルに類似の何かを用いて実現されてもよい。この例では、３つの勾配コイルの各々が、２つのポートを有する。これは、２対のワイヤ及び端部を意味する。従って、勾配コイルの各半分は、個別に電力を供給されてもよい。通常動作の間、２つの巻線又はコイル部分は、一般的に、同じ電流が生じるように直列に接続される。システムが金属検出器として使用される場合、コイルは、電気的に分離され、電力が各々に個別に供給される。
【００４９】
一部の例では、３つの勾配コイルが直交方向に整合される。少なくとも、第１の方向は、第２又は第３の方向と整合されず、第２及び第３の方向は、整合されない。
【００５０】
別の実施形態では、パルスシーケンスは、プロセッサに、偏波無線周波送信磁場を使用して磁気共鳴データを取得させる。命令の実行は更に、少なくとも１つの金属物体の場所において、偏波ＲＦ送信磁場が低ＡＣ電場のゾーン又は領域を生じさせるように、少なくとも１つの金属物体の場所を用いて、プロセッサにパルスシーケンスを改変させる。この実施形態は、金属物体の場所が検出され、その後、金属物体の付近のＲＦ磁場が低下されるように、パルスシーケンスが改変される利点を持つことができる。これは、被検者の向上したイメージング及び向上した安全性をもたらすことができる。
【００５１】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、少なくとも１つの金属物体の検出時に、無線周波パルス持続時間を増加させて、イメージングゾーンにおいて誘導されるピーク無線周波磁場を低下させるように、パルスシーケンスを改変させる。
【００５２】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、少なくとも１つの金属物体の検出時に、少なくとも１つの遅延期間において磁気共鳴データの取得を遅延させて、少なくとも１つの金属物体を冷ますようにパルスシーケンスを改変させる。
【００５３】
別の実施形態では、磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴データの取得において、Ｂ１磁場を生成するマルチチャネル無線周波システムを含む。命令の実行は更に、プロセッサに、Ｂ１磁場を調整して、１つ又は複数の金属物体の場所においてＢ１磁場を低下させるように、パルスシーケンスを改変させる。
【００５４】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、少なくとも１つの金属物体の場所を使用して、イメージングゾーン内の空間依存金属物体マップを計算させる。
【００５５】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、金属物体マップを磁気共鳴データに重ね合わさせる。なお、複合画像は、例えば、レンダリング、表示又は保存が行われてもよい。
【００５６】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、金属物体マップを使用して、１つ又は複数の金属物体のボリュームを決定させる。命令の実行は更に、１つ又は複数の金属物体のボリュームが所定のボリュームを超える場合に、プロセッサに、磁気共鳴データの取得を中止させる。
【００５７】
一部の例では、勾配コイル電源が、イメージング用及び金属検出用の別個の電源を有し得る。
【００５８】
一部の例では、コイル部分に供給される時変電力は、１０ｋＨｚ〜約１００ｋＨｚの有効周波数を有してもよい。
【００５９】
一部の例では、金属物体探索パターンは、リサジュー曲線を辿る。
【００６０】
別の局面では、本発明は、金属検出器を制御するプロセッサ用のマシン実行可能命令を含むコンピュータプログラムプロダクトを提供する。金属検出器は、第１の方向に第１の磁場を生成する第１のコイルを少なくとも含むコイルセットを含む。第１のコイルは、第１のコイル部分及び第２のコイル部分を含む。本明細書に使用されるスプリットコイルは、単一コイルとして接続及び使用することができ、又は分解され、各々の部分が個別に電力を供給されることが可能なコイルを包含する。金属検出器は更に、コイルセットに時変電力を個別に供給するコイル電源を含む。勾配コイル電源は、コイルセットに時変電力を個別に供給するように構成される。金属検出器は更に、測定ゾーンから又は少なくとも第１のコイル部分及び第２のコイル部分から電気的データを測定する少なくとも１つの電気センサを含む。金属検出器は更に、金属物体探索パターンを含むメモリを含み、金属物体探索パターンは、コイルセットに独立時変電力を供給するようにコイル電源を制御する電源命令を含む。
【００６１】
電源命令は更に、電源に、少なくとも第１のコイル部分及び第２のコイル部分に独立時変電力を供給させて、測定ゾーン内に低下磁場ゾーンを生じさせる。低下磁場ゾーンは、所定の磁場強度未満の大きさの時変磁場成分を有する。金属物体探索パターンは更に、勾配電源に、第１のコイル部分及び第２のコイル部分に供給される電流を変更させて、測定ゾーン内で所定のパターンに低下磁場ゾーンを移動させる。
【００６２】
命令の実行は、プロセッサに、金属物体探索パターンを使用して、所定のパターンで低下磁場ゾーンを移動させるように勾配電源を制御させる。命令の実行は更に、電気センサを用いて、所定のパターンでの低下磁場ゾーンの移動中に、プロセッサに、電気的データを測定させる。
【００６３】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、所定のパターンで低下磁場ゾーンが移動される際の電気的データの変化を検出することによって、測定ゾーン内で少なくとも１つの金属物体の場所を決定させる。
【００６４】
本発明の上記の実施形態の１つ又は複数が、組み合わせられた実施形態が相互排他的でない限り、組み合わせられてもよいことが理解される。
【００６５】
以下では、本発明の好適な実施形態が、単なる例として、及び図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】金属検出器の一例を示す。
【図２】図１の金属検出器を動作させるやり方を説明するフローチャートの一例を示す。
【図３】勾配コイルを用いた金属検出器を組み込んだ磁気共鳴イメージングシステムの一例を示す。
【図４】スプリット勾配コイルセットを示す。
【図５】図４の勾配コイルによって生成されたゼロ磁場点を示す。
【図６】図４の勾配コイルによって生成されたゼロ磁場点を更に示す。
【図７】図４の勾配コイルによって生成されたゼロ磁場点を更に示す。
【図８】改変磁気共鳴イメージングシステムの一部のハードウェア及びソフトウェア特徴を示す。
【図９】更に別の改変磁気共鳴イメージングシステムの一部の更に別のハードウェア及びソフトウェア特徴を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
これらの図において、同様に番号が付された要素は、同等の要素であるか、又は同じ機能を行う。既に説明された要素は、機能が同等であれば、後の図において、必ずしも説明されない。
【００６８】
図１は、金属検出器１００の一例を示す。金属検出器は、第１のコイル１０２を有する。第１のコイル１０２は、第１のコイル部分１０４及び第２のコイル部分１０６に分割される。２つのコイル部分１０４、１０６は、電気的に接続され、１つのコイルとして動作してもよく、又はそれらは、個別に電力を供給されてもよい。２つのコイル部分１０４、１０６は、磁力線１０８を生成する。この図において、コイルが反対方向に電磁場を生成するように張り巡らされることが分かる。図１における円筒形対称コイルの使用は、単に例示的なものである。コイル部分は、円筒コイルである必要はない。例えば、コイル部分は、磁気共鳴イメージングシステムの「スプリット」勾配コイルの一部でもよい。
【００６９】
これは、所定の閾値未満の磁場を有する低下磁場ゾーン１０９をもたらす。第１のコイル１０２は、次にコンピュータ１１２によって制御されるコイル電源１１０に接続される。コイル電源１１０内には、どのようにコイル１０４、１０６を制御することができるのかの代表例が示される。それらは、それぞれ別のＡＣ電源１１４に接続される。ＡＣ電源１１４は、電流センサ１１６及び電圧センサ１１８を有する。これらのＡＣ電源１１４並びにセンサ１１６及び１１８の使用は、例示的なものである。この方法は、電流センサ１１６又は電圧センサ１１８のみを用いて行うことができる。
【００７０】
コイル部分１０４、１０６の各々に供給される電力の極性は逆にされる。コイル部分１０４、１０６の各々に供給される電力の大きさを変更することによって、低下磁場ゾーン１０９は、第１の方向１１９に沿って移動させることができる。２つのコイル部分が単一コイルとして動作させられる場合には、それらは、第１の方向１１９に磁場を生成する。それらがスプリットモードで動作させられる場合には、２つのコイル部分は、反対方向に磁場を生成し、第１の方向１１９に沿って移動されることが可能な低下磁場ゾーン１０９をもたらす。破線１２０は、低下磁場ゾーン１０９が移動することのできる測定ゾーン１２０を示す。物体１２２は、金属物体であり、第１の方向１１９を示す線上又はその付近に位置する。低下磁場ゾーン１０９が金属物体１２２上にある時は、交番磁場１０８により金属物体１２２において誘導される渦電流の低下が存在する。低下磁場ゾーン１０９を異なる場所に移動させることによって、センサ１１６及び１１８を使用して測定を行うことによって、金属物体１２２の場所を推測することができる。例えば、コイル部分１０４、１０６の付近に金属物体１２２が存在しない場合には、初期参照データが記録されてもよい。その後、金属物体１２２がコイルの付近に及び測定ゾーン１２０内にある時に、同じプロセスが繰り返されてもよい。以前に測定されたデータを新しく取得されたデータと比較することによって、金属物体１２２の場所をその結果推測することができる。
【００７１】
ＡＣ電源１１４は、コンピュータ１１２のハードウェアインタフェース１２４に接続されて示されている。コンピュータ１１２は、コンピュータストレージ１２８、コンピュータメモリ１３０、及びユーザインタフェース１３２に加えて、ハードウェアインタフェース１２４に接続されるプロセッサ１２６を更に含む。
【００７２】
コンピュータストレージ１２８は、金属物体探索パターン１３４を含んで示されている。金属物体探索パターン１３４は、ＡＣ電源１１４を制御して、第１の方向１１９に沿った所定のパターンで低下磁場ゾーン１０９を移動させるためにプロセッサ１２６が使用することができる命令を含む。コンピュータストレージ１２８は、センサ１１６及び１１８によって測定された電気的データ１３６を含んで更に示されている。
【００７３】
コンピュータストレージ１２８は、電気的データ１３６から推測された金属物体の場所１３８を含んで更に示されている。
【００７４】
コンピュータメモリ１３０は、制御モジュール１４０を含む。制御モジュール１４０は、プロセッサ１２６が金属検出器１００の動作及び機能を制御することを可能にする命令を含む。コンピュータメモリ１３０は、再度、電気的データ１３６を処理して、金属物体の場所１３８を決定することができるデータ分析モジュール１４２を示す。
【００７５】
図１に示される例は、一般的に、金属物体１２２の正確な空間的場所を決定するために、どのように金属検出器を使用することができるかを示す。図１に示される例では、１つの単一方向１１９に沿った場所が決定される。追加コイルを追加することによって、三次元での金属物体１２２の場所を決定することもできる。例えば、個別に電力が供給されるスプリットコイルが、更なる情報を提供し、異なる方向に無磁場ゾーン１０９を移動させることができるように、直交方向に、又は非整合方向に配置されてもよい。背景磁場が存在しない場合には、追加的に無磁場ゾーン１０９の場所を制御するために、他の方向の静及び／又は交番磁場が使用されてもよい。磁場において、追加コイルは、同様にスプリットコイルであるべきである。静磁場は、静的金属物体において渦電流を誘導しない。従って、渦電流を誘導するための交番磁場の使用は、金属検出器１００が、磁気共鳴イメージングシステム内等の大きな磁場領域内でさえ機能することを可能にする。大きな磁場内で動作する場合、金属物体の場所に関する追加の空間情報を提供するために追加された追加コイルも、図１に示されるようなスプリットコイルであるべきである。
【００７６】
図２は、図１の金属検出器１００を動作させる方法を示すフローチャートを示す。まず、ステップ２００において、プロセッサは、金属物体探索パターン１３４を使用して、所定のパターンに従って低下磁場ゾーン１０９を移動させるように電源１１０を制御する。次に、ステップ２０２において、プロセッサ１２６は、金属物体探索パターンの所定のパターンに従った低下磁場ゾーン１０９の移動中に、センサ１１６及び１１８を使用して電気的データ１３６を測定する。最後に、ステップ２０４において、プロセッサ１２６は、モジュール１４２を使用して、測定ゾーン１２０内の少なくとも１つの金属物体１２２の場所１３８を決定する。これは、低下磁場ゾーン１０９が所定のパターンで及び金属物体１２２上で移動される際の電気的データ１３６の変化を検出することによって達成される。
【００７７】
図３は、磁気共鳴イメージングシステム３００の一例を示す。磁気共鳴イメージングシステム３００は、金属検出器を組み込む。磁気共鳴イメージングシステム３００は、磁石３０４を含む。磁石３０４は、その中を通るボア３０６を備えた超伝導円筒型磁石３０４である。異なる種類の磁石の使用も可能であり、例えば、スプリット円筒磁石及び所謂開放磁石の両方を使用することも可能である。スプリット円筒磁石は、クライオスタットが２つの部分に分割されて、磁石の等平面へのアクセスを可能にする点を除いて、標準的な円筒磁石に類似し、このような磁石は、例えば荷電粒子ビーム療法と共に使用され得る。開放磁石は、２つの磁石部分を有し、被検者を受容するのに十分な大きさの空間を間に有して一方が他方の上にあり、２つの部分の領域の配置は、ヘルムホルツコイルのものと類似する。被検者が閉じ込められる度合いが低いことから、開放磁石が人気である。円筒磁石のクライオスタットの内部には、一群の超伝導コイルが存在する。円筒磁石３０４のボア３０６の内部には、磁気共鳴イメージングを行うのに十分な程、磁場が強く、均一であるイメージングゾーン３０８が存在する。
【００７８】
イメージングゾーン内には、磁気共鳴データが収集される視野３０９が存在する。データは、ｋ空間において収集され、次に、フーリエ変換を使用して像空間に変換される。従って、収集されたｋ空間データは、視野の外の領域も記述する。
【００７９】
磁石のボア３０６内には、磁石３０４のイメージングゾーン３０８内の磁気スピンを空間的に符号化するための磁気共鳴データの取得に使用される磁場勾配コイル３１０のセットも存在する。磁場勾配コイルは、非遮蔽磁場勾配コイルである。磁場勾配コイル３１０は、磁場勾配コイル電源１１０に接続される。磁場勾配コイル３１０は、代表的なものであることが意図されたものである。一般的に、磁場勾配コイル３１０は、３つの直交空間方向に空間的に符号化するための３つの別個のコイルセットを含む。磁場勾配電源は、電流を磁場勾配コイルに供給する。磁場勾配コイル３１０に供給された電流は、時間の関数として制御され、傾斜が付けられてもよく、又はパルス状でもよい。
【００８０】
勾配コイル３１０は、第１のコイル、第２のコイル及び第３のコイルを有するコイルセットを含む。全ての勾配コイルは、スプリットコイルである。この場合のイメージングゾーン３０８は、測定ゾーン１２０と同一である。スプリット勾配コイルの各部分に交流電源を印加することによって、測定ゾーン１２０内で移動させることができる低下磁場ゾーン１０９を作ることができる。例えば、被検者３１８内に金属物体１２２が存在する場合には、低下磁場ゾーン１０９は、金属物体１２２の場所を検出するために、経路３２２に沿って移動させられてもよい。
【００８１】
イメージングゾーン３０８に隣接するのは、イメージングゾーン３０８内の磁気スピンの配向の操作、及びイメージングゾーン３０８内のスピンからの無線伝送の受信も行う無線周波コイル３１４である。無線周波コイルは、複数のコイル素子を含んでもよい。無線周波コイルは、チャネル又はアンテナとも呼ばれ得る。無線周波コイル３１４は、無線周波送受信器３１６に接続される。無線周波コイル３１４及び無線周波送受信器３１６は、別々の送信及び受信コイル並びに別々の送信器及び受信器に置き換えられてもよい。無線周波コイル３１４及び無線周波送受信器３１６は代表例であることが理解される。無線周波コイル３１４は、専用送信アンテナ及び専用受信アンテナも表すことが意図される。同様に、送受信器３１６は、別個の送信器及び複数の受信器も表し得る。無線周波コイル３１４は、複数の受信／送信素子も有してもよく、及び無線周波送受信器３１６は、複数の受信／送信チャネルを有してもよい。
【００８２】
磁場勾配コイル電源１１０及び送受信器３１６は、コンピュータシステム１１２のハードウェアインタフェース１２４に接続される。コンピュータシステム１１２は、プロセッサ１２６を更に含む。プロセッサ１２６は、ハードウェアインタフェース１２４、任意選択のユーザインタフェース１３２、コンピュータストレージ１２８、及びコンピュータメモリ１３０に接続される。
【００８３】
コンピュータストレージ１２８は、パルスシーケンス３３０を遠位に含んで示されている。パルスシーケンス３３０は、プロセッサ１２６が、磁気共鳴イメージングシステム３００を制御して磁気共鳴データ３３２を取得することを可能にするデータ又は命令である。コンピュータストレージ１２８は、パルスシーケンス３３０を使用して取得された磁気共鳴データ３３２を含んで示されている。コンピュータストレージ１２８は、更に磁気共鳴データ３３２から復元された磁気共鳴画像３３４を含んで示されている。
【００８４】
コンピュータメモリ１３０は、磁気共鳴データ３３２から磁気共鳴画像３３４を復元するために使用された画像復元モジュール３４０を更に含んで示されている。
【００８５】
改変勾配コイルシステムを用いて、ＭＲＩスキャナが、金属検出器として使用されてもよい。空間分解能を、既存の勾配システムにおける小さな改変によって得ることができ、これは、単一勾配チャネルの非対称駆動を可能にする。
【００８６】
一部のＭＲＩスキャナ、特にＬＩＮＡＣシステムと組み合わせられたスキャナにおいて、勾配コイルは、現在既に、ｚ軸（Ｂ０磁場の方向）に沿って２つの半分部分に分けられる。これらの部分に独立したチャネルを使用することによって、我々は、あまり多くの更なるコストをかけることなく（たった数個多い勾配ケーブル）、勾配磁場をより柔軟に成形することができる。我々は、この柔軟性を用いて、勾配システムの無磁場点（ＦＦＰ：field free point）を移動させる。ＦＦＰは、低下磁場ゾーン内にある。この技術を用いて、我々は、患者の内部の導電性インプラントの位置特定を行うことができる。
【００８７】
図４は、単純な勾配コイル設計３１０の一例を示す。スプリットｘ及びｚコイルが、この図に示される。ｙコイルは、不図示である。図５、図６及び図７は、図４に示された勾配コイル設計によって生成された磁場を示す。
【００８８】
このような勾配コイルは、３つの空間方向のｚ成分に強い勾配を有するように設計された磁場を生成する。ｚ勾配コイルのみがスイッチをオンにされた場合、図の左側に示されるような磁場が生成される。ｚ成分は、ｚ軸に対して直線的に成形される。更に、厳密に、磁場が全く生成されない一点が空間内に存在する。それ以上の行為がなければ、この点は、アイソセンターに位置付けられる。
【００８９】
図４に示されるようなスプリット勾配コイルの場合、電流は、２つの半分部分ｚ＜０及びｚ＞０に関して反対方向に流れることができる。両方の半分部分において同じ方向の定電流励起を加えることによって、我々は、ほぼ均一な磁場を生成する。両磁場の重ね合わせによって、我々は、最終的に図５〜７の中央プロットに描かれるような状況となる。この場合、無磁場点は、ｚ方向にシフトされる。また、他の２つの磁場方向ｘ及びｙに関して均一な励起を使用することによって、我々は、勾配コイル内で無磁場点を任意に移動させることができる。
【００９０】
図５は、×記号５００として示される無磁場点を有した、コイル３１０によって生成された磁場を示す。低下磁場ゾーンは、時変磁場が所定の閾値未満の大きさを有する無磁場点周囲の区域である。時変磁場のみが電気的データにとって重要であるので、高静磁場内の金属の場所を正確に決定することができる。
【００９１】
図６では、ｚ方向の均一ｚ磁場が、６０％重ね合わせられる。無磁場点は、位置ｚ＝−２０ｃｍにシフトされている。
【００９２】
図７では、交番磁場に７０％重ね合わせられた均一ｚ磁場及び９０％重ね合わせられたｘ磁場を使用することにより、この重ね合わせは、無磁場点を位置ｘ＝２０ｃｍ及びｚ＝−１０ｃｍに移動させる。無磁場点は、均一磁場に重ね合わせられた交番磁場を使用することによって、移動させることができる。
【００９３】
標準的なＭＲｚ勾配コイルは、アンチヘルムホルツコイルと似ている。非ｚ方向は、アンチヘルムホルツコイルの２倍に近似するコイルによって実現することができる。
【００９４】
スプリット勾配コイルを用いた場合、３つの勾配コイルチャネルの各々は、２つのポート（２対のワイヤ端部）を有する。通常動作の間、２つの巻線が直列に接続され、及び同じ電流の大きさＩ１＝Ｉ２を得て、１つの外部コイルポートをもたらす。電流の配向は、逆（「アンチ」表記）になり、定位置で無磁場点を生成する。直列接続を分割し、Ｉ１＝α＊Ｉ２を可能にすることが、無磁場点をシフトさせることを可能にする。殆どのＭＲ勾配コイルは、電気的に分割されている、即ち、２つのコイル部分の内部接続を持たないので、外部のコイル端子の固定ワイヤは、対を所望の態様で接続する。この接続を除去し、使用されていない端子を追加の勾配コイル電源に接続することにより、スプリット勾配コイルを生じさせる。特殊用途（勾配コイルを電離放射線に対して透過性にする）用に、機械的に分割された勾配コイルが開発され、このコイルは、チューブの中央ボリュームに銅を含まない２つの半分部分を有し、即ち、コイル対の一部が、２つの半分部分に分割され、その結果、１つの勾配配向に対して４つのコイルポートが生じる。
【００９５】
現在使用されている殆どの金属検出器は、パルス又はＣＷ励起に基づいたものである。パルス検出器は、磁場パルスを送信し、そのパルスの直後に渦電流の磁場を受信する。ＣＷ検出器は、一定ＡＣ磁場を送信し、送信コイル又は第２の受信コイルにおいて、追加の渦電流による信号の変形を分析する。原則として、両技術は、非線形効果を利用すること、例えば、渦電流を生成する材料を分類することもできる。
【００９６】
両技術は、改変ＭＲスキャナに適用することができる。励起は、スキャナのボリュームを通してＦＦＰを掃引し、各ＦＦＰ位置に関する特徴的応答を提供するために適用される。この応答は、局所磁場強度で重み付けされたボリュームを満たす材料の導電率に依る。一般的に、金属材料は、その導電率が人間の組織のものよりも幾桁も大きいので、応答に対して強い影響を与える。しかしながら、ＦＦＰが金属インプラントの位置に移動されると、渦電流がゼロであるので、影響を与えることができない。
【００９７】
図８は、改変磁気共鳴イメージングシステムの一部のハードウェア及びソフトウェア特徴を示す。任意選択の磁気共鳴イメージング勾配スイッチ８００に接続された磁気共鳴イメージング勾配コイル３１０が存在する。例えば、スイッチ８００は、極性を逆にする、又は互いにコイル部分の接続を切るために使用されてもよい。スイッチ８００は、磁気共鳴イメージング勾配増幅器に接続されてもよく、又は磁気共鳴イメージング勾配増幅器シーケンス８０２によって制御されてもよい。これは、次に、磁気共鳴イメージングシーケンス若しくはパルスシーケンス３３０によって制御されてもよく、又はインプラント検出シーケンス若しくは金属物体探索パターン１３４によって制御されてもよい。
【００９８】
図９は、数個の追加の特徴を備えた、図８と同じ特徴を示す。例えば、システムは、被検者上又はその付近に配置された磁気共鳴イメージング勾配コイル９００も含んでもよい。例えば、局所コイルが、被検者の頭部付近で勾配磁場を提供するために使用されてもよい。磁気共鳴勾配コイル９００からの信号は、次に、生成された磁場を直接測定する受信コイルを用いることによって、インプラント検出シーケンス１３４の実行中に検出９０２されてもよい。例えば、コイルは、勾配コイル９００内に組み込むことができる変化する磁場を測定するための専用センサとして使用されてもよい。変化する磁場は、勾配コイル自体においても電流を誘導する。勾配コイルにおける誘導電流を測定することも可能である。
【００９９】
本発明は、図面及び上記の説明において詳細に図示及び記載されたが、このような図示及び記載は、限定的なものではなく、説明のためのもの又は例示的なものと見なされるべきものであり、本発明は、開示された実施形態に限定されない。
【０１００】
開示された実施形態に対する他の変形形態は、図面、開示内容、及び添付の特許請求の範囲の研究から、請求項に係る発明の実施において、当業者によって理解され、もたらされ得る。クレームにおいて、「含む（comprising）」という用語は、他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞「a」又は「an」は、複数を排除しない。単一プロセッサ又は他のユニットが、クレームに記載された幾つかのアイテムの機能を果たしてもよい。特定の手段が互いに異なる従属クレームに記載されているという事実だけでは、これらの手段の組み合わせを有利に使用できないことを意味しない。コンピュータプログラムが、他のハードウェアと共に、又は他のハードウェアの一部として供給される光学ストレージ媒体又は固体媒体等の適宜の媒体上で保存／配布されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して等の他の形態で配布されてもよい。クレームにおける何れの参照符号も、範囲を限定するものと解釈されるものではない。
【符号の説明】
【０１０１】
１００  金属検出器
１０２  第１のコイル
１０４  第１のコイル部分
１０６  第２のコイル部分
１０８  磁力線
１０９  低下磁場ゾーン
１１０  コイル電源
１１２  コンピュータ
１１４  ＡＣ電源
１１６  電流センサ
１１８  電圧センサ
１１９  第１の方向
１２０  測定ゾーン
１２２  金属物体
１２４  ハードウェアインタフェース
１２６  プロセッサ
１２８  コンピュータストレージ
１３０  コンピュータメモリ
１３２  ユーザインタフェース
１３４  金属物体探索パターン
１３６  電気的データ
１３８  金属物体の場所
１４０  制御モジュール
１４２  データ分析モジュール
３００  磁気共鳴イメージングシステム
３０４  磁石
３０６  磁石のボア
３０８  イメージングゾーン
３１０  磁場勾配コイル
３１４  無線周波コイル
３１６  送受信器
３１８  被検者
３２０  被検者支持体
３２２  経路
３３０  パルスシーケンス
３３２  磁気共鳴データ
３３４  磁気共鳴画像
３４０  画像復元モジュール
５００  ゼロ磁場点
８００  ＭＲＩ勾配スイッチ
８０２  ＭＲＩ勾配増幅器シーケンス
９００  ＭＲＩ勾配受信コイル
９０２  検出
【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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