(57)【要約】  本発明は、イメージングゾーン１０８から磁気共鳴データ１４４を取得するように構成されている無線周波数システム１１６、１１４、１１８を備える磁気共鳴イメージングシステム１００を提供する。無線周波数システムは、磁気共鳴データを取得するために無線周波数信号を送信及び受信するように構成されており，無線周波数システムは、イメージングゾーン内でＢ１＋励起場を生成するように構成されている楕円形伝送コイル１１４と、イメージングゾーン内に配置されるように構成されているアクティブＢ１シムコイル１１８とを備え、無線周波数システムは、楕円形伝送コイルによるＢ１＋励起場の生成中にアクティブＢ１シムコイルに無線周波数電力を供給するように構成されており、Ｂ１シムコイルは、イメージングゾーン内でＢ１＋励起場をシミングするように構成されている。
2021510569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージングゾーン内でＢ０磁場を生成するための主磁石と、前記イメージングゾーンから磁気共鳴データを取得するための無線周波数システムとを備える磁気共鳴イメージングシステムであって、
前記無線周波数システムは、前記磁気共鳴データを取得するために無線周波数信号を送信及び受信し、前記無線周波数システムは、
前記イメージングゾーン内にＢ１＋励起場を生成するための楕円形伝送コイルと、
前記イメージングゾーン内に配置されるアクティブＢ１シムコイルであって、前記無線周波数システムが、前記楕円形伝送コイルによる前記Ｂ１＋励起場の前記生成中に前記アクティブＢ１シムコイルに無線周波数電力を供給し、前記アクティブＢ１シムコイルが、前記イメージングゾーン内で前記Ｂ１＋励起場をシミングする、アクティブＢ１シムコイルと、
伝送チャネルを介して前記楕円形伝送コイルに無線周波数電力を供給し、前記アクティブＢ１シムコイルに無線周波数電力を直接供給するためのトランシーバと、
前記楕円形伝送コイルに接続されている前記伝送チャネルと、
前記アクティブＢ１シムコイルに無線周波数電力を供給するための、前記伝送チャネルに接続されている無線周波数結合器と
を備える、磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項２】
前記楕円形伝送コイルが少なくとも１つの入力ポートを備え、前記少なくとも１つの入力ポートの各々が、前記無線周波数結合器を介して前記トランシーバに接続され、前記無線周波数結合器が、好ましくは前記アクティブＢ１シムコイルに供給される前記無線周波数電力の振幅及び／又は位相を調整するためのチューニング要素を介して、前記アクティブＢ１シムコイルに前記無線周波数電力の一部を転用する、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】
前記無線周波数システムが、局所受信コイルのための接続をさらに備え、前記アクティブＢ１シムコイルが、前記アクティブＢ１シムコイルをチューニング状態と非チューニング状態との間で切り替えるためのチューニング回路を備え、
前記磁気共鳴イメージングシステムは、
機械実行可能命令を記憶するためのメモリと、
前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのプロセッサであって、前記機械実行可能命令の実行が、前記プロセッサに、前記磁気共鳴データの取得中に前記楕円形伝送コイルが前記アクティブＢ１＋励起場を生成しているときに、前記アクティブＢ１シムコイルを前記チューニング状態にするように前記チューニング回路を制御させ、前記機械実行可能命令の実行がさらに、前記プロセッサに、前記局所受信コイルのための接続が、前記磁気共鳴データの取得中に前記無線周波数信号を受信するように構成されているときに、前記アクティブＢ１シムコイルを前記非チューニング状態にするように前記チューニング回路を制御させる、プロセッサと
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】
前記メモリが、磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記磁気共鳴データを取得するためのパルスシーケンスコマンドをさらに含み、前記機械実行可能命令の実行がさらに、前記プロセッサに、前記磁気共鳴データを取得するために前記パルスシーケンスコマンド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】
前記無線周波数システムが、前記アクティブＢ１シムコイルに供給される前記無線周波数電力の量及び／又は位相を調整する、請求項３又は４に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項６】
前記アクティブＢ１シムコイルが磁場センサを備え、前記機械実行可能命令の実行がさらに、前記プロセッサに、
前記楕円形伝送コイルを使用して試験Ｂ１磁場を生成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、
前記磁場センサを用いて前記試験Ｂ１磁場の前記生成中に磁場強度を測定させ、
前記磁場強度を使用してアクティブＢ１シムコイル較正を計算させ、前記無線周波数システムが、前記アクティブＢ１シムコイル較正を使用して、前記アクティブＢ１シムコイルに供給される無線周波数電力の量を調整する、請求項５に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項７】
前記磁場センサが、少なくとも部分的に前記アクティブＢ１シムコイルから形成される、請求項１から６のいず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８】
前記アクティブＢ１シムコイルが、ループコイル、８の字コイル、ダイポールアンテナ、折り返しダイポールアンテナ、及びヘリカルダイポールアンテナのうちのいずれか１つである、請求項１から７のいず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９】
前記アクティブＢ１シムコイルが、前記イメージングゾーンの中央領域に位置する、請求項１から８のいず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】
前記アクティブＢ１シムコイルが、前記楕円形伝送コイル内に位置する、対象者マットレス内に位置する、対象者衣類内に位置する、及び、対象者支持手段内に位置する、のうちのいずれか１つである、請求項１から９のいず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１１】
前記アクティブＢ１シムコイルの主寸法又は最長寸法が、前記Ｂ０磁場の磁力線と整列される、請求項１から１０のいず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】
前記楕円形伝送コイルが、全身用コイル、頭部用コイル、円筒伝送コイル、バードケージコイル、全身用コイルのｚセグメント化複合体、及びＴＥＭコイルのうちのいずれか１つである、請求項１から１１のいず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】
前記磁気共鳴イメージングシステムが、
好ましくは前記イメージングゾーン内の関心領域と前記アクティブＢ１シムコイルとの間に位置し、さらに好ましくは前記イメージングゾーンの関心領域に面する前記アクティブＢ１シムコイルの側面に隣接して位置する、前記イメージングゾーン内で前記Ｂ１＋励起場をさらにシミングするための１つ又は複数の共鳴結合コイル、
前記イメージングゾーン内で前記Ｂ１＋励起場をさらにシミングするための１つ又は複数の誘電体パッド、及び
これらの組み合わせ、
のうちのいずれか１つをさらに備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【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、特に、伝送コイルのＢ１＋励起場のシミングに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の身体内の画像を生成するための手順の一部として、原子の核スピンを整列させるために、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）スキャナによって大規模な静磁場が使用される。この大規模な静磁場は、Ｂ０磁場又は主磁場と称される。原子は磁気モーメントを有し、それらの一部分は、Ｂ０磁場と整列する。無線周波数システムを使用して、これらの原子の一部を磁気モーメントによって、それらが処理し始めるＢ０磁場との整列から外れるように動かすことが可能である無線周波数Ｂ１＋励起場を生成することができる。勾配磁場が、これらの原子を空間選択的にさらに操作することができる。放出される無線周波数信号はデジタル化及び記録することができる。次いで、フーリエ技法が、これらの記録から空間分解磁気共鳴画像が構築されることを可能にする。Ｂ１＋励起場の均質性は、磁気共鳴画像の品質を決定する１つの要因である。
【０００３】
米国特許第６，０２３，１６７号は、複数の導電性要素を含む磁気共鳴イメージングシステムにおいて使用するための局所化されたシムコイルを開示している。複数の導電性要素は、電流源に接続されている。複数の導電性要素は、それらを通って流れる電流が局所化された磁場を生成するように、像を形成すべき対象物の局所化された領域に隣接して配列される。複数の直列接続されたチョーク／抵抗対がそれぞれ、複数の導電性要素に接続されている。チョークは、磁気共鳴イメージングシステム共鳴周波数と実質的に同じ周波数を有する電流に対して高インピーダンスを呈する。抵抗は、各導電性要素を通って流れる電流を平衡させる。局所化された磁場は、像を形成すべき局所化された領域内の対象物の幾何学的形状及び磁気感受性によって磁気共鳴システムの主磁場内に生成される局所化された不均一性に実質的に等しく、それに対向するように生成される。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、独立請求項における磁気共鳴イメージングシステムを提供する。実施形態は、従属請求項において与えられる。
【０００５】
円筒バードケージコイルなど、楕円形伝送コイルがＢ１＋励起場を生成するために使用されるとき、Ｂ１＋励起場を高度に均一に生成することには困難が伴う。これは、楕円形伝送コイルが複数の入力ポート又はチャネルを有する場合であっても当てはまる。本発明の実施形態は、アクティブＢ１シムコイルを使用して、Ｂ１＋励起場の均一性を改善する。楕円形伝送コイルは、本明細書において使用される場合、楕円形の断面を有する伝送コイルを包含する。アクティブＢ１シムコイルは、本明細書において使用される場合、無線周波数（ＲＦ）電力によって能動的に給電されるＢ１シムコイルを包含する。
【０００６】
１つの態様において、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ように構成されている無線周波数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。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を実施するのに十分に強く、均一である磁場領域を生成する磁石又は主磁石を備える。磁場強度及び均一性が十分であるこの領域が、イメージングゾーンである。無線周波数システムは、磁気共鳴データを取得するために無線周波数信号を送信及び受信するように構成されている。無線周波数システムは、イメージングゾーン内にＢ１＋励起場を生成するように構成されている楕円形伝送コイルを備える。無線周波数システムは、イメージングゾーン内に配置されるように構成されているアクティブＢ１シムコイルをさらに備える。いくつかの事例において、アクティブＢ１シムコイルは、楕円形伝送コイル又は対象者支持手段など、磁気共鳴イメージングシステムに永続的に取り付け又は固定される。
【０００７】
無線周波数システムは、楕円形伝送コイルによるＢ１＋励起場の生成中にアクティブＢ１シムコイルに無線周波数電力を供給するように構成されている。Ｂ１シムコイルは、イメージングゾーン内でＢ１＋励起場をシミングするように構成されている。この実施形態には、アクティブＢ１シムコイルがＢ１＋励起場をより均一にし、したがって、より高品質の磁気共鳴画像を提供するという利点がある。
【０００８】
楕円形伝送コイルはまた、円形伝送コイルであってもよい。本明細書において使用される場合、円形伝送コイルは、円形断面を有する伝送コイルである。円形伝送コイルは、円筒のような形状であってもよい。円形伝送コイルはまた、円筒伝送コイルとしても参照される。
【０００９】
楕円形伝送コイルは、異なる例においては異なる形態をとる。１つの例において、楕円形伝送コイルは、磁気共鳴イメージング磁石アセンブリに取り付けられる全身用コイルである。他の例において、楕円形伝送コイルは、頭部、脚部、又は腕部などの肢部をイメージングするために使用されるコイルであってもよい。楕円形伝送コイルは、異なる実施形態例に応じて、磁気共鳴イメージングシステムに固定され、又は固定されない。
【００１０】
別の実施形態において、無線周波数システムは、局所受信コイルのための接続をさらに備える。アクティブＢ１シムコイルは、Ｂ１アクティブシムコイルをチューニング状態と非チューニング状態との間で切り替えるためのチューニング回路を備える。磁気共鳴イメージングシステムは、機械実行可能命令を記憶するためのメモリをさらに備える。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さらに備える。機械実行可能命令の実行は、プロセッサに、磁気共鳴データの取得中に楕円形伝送コイルがアクティブＢ１＋励起場を生成しているときに、アクティブＢ１シムコイルをチューニング状態にするようにチューニング回路を制御させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、局所受信コイルのための接続が磁気共鳴データの取得中に無線周波数信号を受信するように構成されているときに、アクティブＢ１シムコイルを非チューニング状態にするようにチューニング回路を制御させる。アクティブＢ１シムコイルをチューニング状態と非チューニング状態との間で切り替えることによって、アクティブＢ１シムコイルと任意の局所受信コイルとの間の結合が低減するため、この実施形態は有益である。
【００１１】
局所受信コイルは、異なる例においては異なる形態をとる。局所受信コイルは、例えば、対象者に隣接して配置されるか又は位置するコイルである。
【００１２】
別の実施形態において、メモリは、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構成されているパルスシーケンスコマンドをさらに含む。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、磁気共鳴データを取得するためにパルスシーケンスコマンドによって磁気共鳴イメージングシステムを制御させる。
【００１３】
機械実行可能命令の実行はまた、プロセッサに、磁気共鳴データから磁気共鳴画像を再構築させ、また、いくつかの例においては、得られた磁気共鳴画像を記憶又は表示させる。
【００１４】
別の実施形態において、無線周波数システムは、アクティブＢ１シムコイルに供給される無線周波数電力の量及び／又は位相を調整するように構成されている。これは、Ｂ１＋励起場のシミングを改善することを可能にするため、有益である。
【００１５】
別の実施形態において、アクティブＢ１シムコイルは、磁場センサを備える。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、楕円形伝送コイルを使用して試験Ｂ１磁場を生成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。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、磁場センサを用いて試験Ｂ１磁場の生成中に磁場強度を測定させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、磁場強度を使用してアクティブＢ１シムコイル較正を計算させる。無線周波数システムは、アクティブＢ１シムコイル較正を使用して、アクティブＢ１シムコイルに供給される無線周波数電力の量を調整するように構成されている。この実施形態は、アクティブＢ１シムコイルを特定の対象者に対して較正することを可能にし、イメージングプロトコルを実施することなく行われるため、有益である。
【００１６】
別の実施形態において、磁場センサは、アクティブＢ１シムコイルとは別個のセンサである。
【００１７】
別の実施形態において、磁場センサは、少なくとも部分的にアクティブＢ１シムコイルから形成される。例えば、アクティブＢ１シムコイルのループ又は部分がセンサとして使用される。１つの例において、磁場センサは、楕円形伝送コイルからアクティブＢ１シムコイルへの電力結合の量を測定することによって形成される。
【００１８】
別の実施形態において、Ｂ１シムコイルは、ループコイルである。
【００１９】
別の実施形態において、Ｂ１シムコイルは、「８の字」コイルである。
【００２０】
別の実施形態において、Ｂ１シムコイルは、ダイポールアンテナである。
【００２１】
別の実施形態において、Ｂ１シムコイルは、折り返しダイポールアンテナである。
【００２２】
別の実施形態において、Ｂ１シムコイルは、ヘリカルダイポールアンテナである。
【００２３】
別の実施形態において、Ｂ１シムコイルは、イメージングゾーンの中央領域に位置する。Ｂ１シムコイルをイメージングゾーンの中央領域に配置することは、Ｂ１シムコイルを楕円形伝送コイルから遠く離れて位置決めされ、結果、結合の量を低減するため、有益である。
【００２４】
別の実施形態において、Ｂ１シムコイルは、楕円形伝送コイル内に位置するか又は取り付けられる。
【００２５】
別の実施形態において、アクティブＢ１シムコイルは、対象者マトリックス内に位置する。
【００２６】
別の実施形態において、アクティブＢ１シムコイルは、対象者が着用することが可能である対象者衣類内に位置する。
【００２７】
別の実施形態において、アクティブＢ１シムコイルは、対象者支持手段内に位置する。アクティブＢ１シムコイルは、対象者支持手段内に位置するとき、磁石の中及び外で動く対象者支持手段の一部分内に位置し、又は、磁石内のその位置に関して永続的に固定される。
【００２８】
別の実施形態において、磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーン内に主磁場を生成するように構成されている主磁石を備える。アクティブＢ１シムコイルは、主磁場の磁力線と整列される。例えば、主磁石が円筒磁石である場合、磁力線は、磁石のｚ軸と整列される。アクティブＢ１シムコイルは、その主要又は最長寸法がｚ軸又は磁力線と整列されるように整列される。脊椎、脚部、腕部、又は、楕円形伝送コイルではイメージングするのが困難である他の肢部などの解剖学的構造と整列するのに有用であるため、これには利点がある。
【００２９】
別の実施形態において、無線周波数システムは、楕円形伝送コイルに接続されている複数の伝送チャネルを備える。例えば、円筒バードケージコイルによって無線周波数電力が結合される２つのモードが存在することが、非常に一般的である。これら２つのモードが使用されて、楕円形伝送コイルに供給される無線周波数電力にいくらかの調整が与えられる。ＴＥＭ又は他のタイプのコイルなど、他の楕円形伝送コイルも、無線周波数電力を供給するための２つ以上のポートを有する。
【００３０】
別の実施形態において、無線周波数システムは、アクティブＢ１シムコイルに無線周波数電力を供給するための複数の伝送チャネルに接続されている無線周波数結合器を備える。この実施形態には、アクティブＢ１シムコイルを磁気共鳴イメージングシステムに組み込むために追加の伝送チャネルは必要ないという利点がある。
【００３１】
別の実施形態において、楕円形伝送コイルは、全身用コイルである。
【００３２】
別の実施形態において、楕円形伝送コイルは、頭部用コイルである。
【００３３】
別の実施形態において、楕円形伝送コイルは、円筒伝送コイルである。
【００３４】
別の実施形態において、楕円形伝送コイルは、バードケージコイルである。
【００３５】
別の実施形態において、楕円形伝送コイルは、複数の全身用コイルのｚセグメント化複合体である。
【００３６】
別の実施形態において、楕円形伝送コイルは、ＴＥＭコイルである。
【００３７】
別の実施形態において、磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーン内でＢ１＋励起場をさらにシミングするための１つ又は複数の共鳴結合コイルをさらに備える。共鳴結合コイルを加えることによって、Ｂ１＋励起場の適切なシミングがさらに増強されるため、この実施形態は有益である。
【００３８】
別の実施形態において、磁気共鳴イメージングシステムは、Ｂ１＋励起場をさらにシミングするための１つ又は複数の誘電体パッドをさらに備える。誘電体パッドを加えることによって、Ｂ１＋励起場のシミングがさらに改善されるため、この実施形態は有益である。
【００３９】
本発明の前述の実施形態のうちの１つ又は複数は、組み合わされた実施形態が相互に排他的でない限り、組み合わされてもよいことは理解されたい。
【００４０】
１つ又は複数のコンピュータ可読媒体（複数可）の任意の組み合わせが利用される。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記憶媒体である。「コンピュータ可読記憶媒体」は、本明細書において使用される場合、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である命令を記憶する任意の有形記憶媒体を包含する。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読非一時的記憶媒体として参照される。コンピュータ可読記憶媒体はまた、有形コンピュータ可読媒体としても参照される。いくつかの実施形態において、コンピュータ可読記憶媒体はまた、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であるデータを記憶することも可能である。コンピュータ可読記憶媒体の例は、限定ではないが、フロッピーディスク、磁気ハードディスクドライブ、ソリッドステートハードディスク、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）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気光ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルを含む。光ディスクの例は、コンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、又はＤＶＤ−Ｒディスクを含む。コンピュータ可読記憶媒体という用語はまた、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タイプの記録媒体も参照する。例えば、データは、モデム、インターネット、又はローカルエリアネットワークを介して取り出される。コンピュータ可読媒体上に具現化されるコンピュータ実行可能コードは、限定ではないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなど、又は上記の任意の適切な組み合わせを含む、任意の適切な媒体を使用して伝送される。
【００４１】
コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンド内か又は搬送波の一部としてコンピュータ実行可能コードを具現化されている、伝搬データ信号を含む。そのような伝播信号は、限定ではないが、電磁、光学、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含む、様々な形態のいずれかをとる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、装置、又はデバイスによって、又はそれらと関連して使用するためのプログラムを通信、伝播、又は伝送することができる任意のコンピュータ可読媒体である。
【００４２】
「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読記憶媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサにとって直接アクセス可能である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、コンピュータ可読記憶媒体のさらなる例である。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記憶媒体である。いくつかの実施形態において、コンピュータストレージはまたコンピュータメモリでもあり、又は、その逆も真である。
【００４３】
「プロセッサ」は、本明細書において使用される場合、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することが可能である電子構成要素を包含する。「プロセッサ」を備えるコンピューティングデバイスへの参照は、場合によっては２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むものとして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、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間で分散されるプロセッサの集合も参照する。コンピューティングデバイスという用語はまた、場合によっては各々が１つ又は複数のプロセッサを備えるコンピューティングデバイスの集合又はネットワークを参照するものとしても解釈されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同じコンピューティングデバイス内にあるか、又は、さらには複数のコンピューティングデバイスにわたって分散される複数のプロセッサによって実行される。
【００４４】
コンピュータ実行可能コードは、プロセッサに、本発明の態様を実施させる機械実行可能命令又はプログラムを備える。本発明の諸態様のための動作を実行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（登録商標）、Ｃ＋＋などのような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同様のプログラミング言語のような従来の手続き型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、機械実行可能命令にコンパイルされる。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にコンパイルされた形態にあり、機械実行可能命令をオンザフライで生成するインタープリタとともに使用される。
【００４５】
コンピュータ実行可能コードは、その全体を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、独立型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且つ部分的に遠隔コンピュータ上で、又はその全体を遠隔コンピュータ若しくはサーバ上で実行する。後者のシナリオにおいて、遠隔コンピュータが、ユーザの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）を含む任意のタイプのネットワークを通じてユーザのコンピュータに接続され、又は、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てインターネットを通じて）行われる。
【００４６】
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製品のフローチャートの図及び／又はブロック図を参照して、本発明の諸態様を説明する。フローチャート、図解、及び／又はブロック図の各ブロック又はブロックの一部分は、適用可能な場合は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することができることが理解される。相互に排他的でない場合、異なるフローチャート、図解、及び／又はブロック図内のブロックの組み合わせが組み合わされることがさらに理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されて機械を生成し、結果、コンピュータ又は他のプラ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は、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る機能／動作を実施するための手段を作り出す。
【００４７】
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、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特定の様式で機能するように指示することができるコンピュータ可読媒体内に記憶され、当該様式によって、コンピュータ可読媒体内に記憶される命令が、フローチャート若しくはブロック図又はその両方の１つ又は複数のブロックにおいて指定される機能／操作を実施する命令を含む製造品を生成する。
【００４８】
コンピュータプログラム命令はまた、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、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実行されるようにして、コンピュータが実施するプロセスを生成し、結果、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る機能／操作を実施するためのプロセスを提供する。
【００４９】
「ユーザインターフェース」は、本明細書において使用される場合、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対話することを可能にするインターフェースである。「ユーザインターフェース」はまた、「ヒューマンインターフェースデバイス」としても参照される。ユーザインターフェースは、情報若しくはデータをオペレータに提供し、及び／又は、オペレータから情報若しくはデータを受信する。ユーザインターフェースは、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、コンピュータからユーザに出力を提供する。言い換えれば、ユーザインターフェースは、オペレータがコンピュータを制御又は操作することを可能にし、インターフェースは、コンピュータが、オペレータの制御又は操作の効果を示すことを可能にする。データ又は情報のディスプレイ又はグラフィカルユーザインターフェース上での表示が、オペレータへの情報提供の一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、ポインティングスティック、グラフィックスタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカメラ、ヘッドセット、ペダル、ワイヤードグローブ、遠隔制御装置、及び加速度計を通じたデータの受信はすべて、オペレータからの情報又はデータの受信を可能にするユーザインターフェース構成要素の例である。
【００５０】
「ハードウェアインターフェース」は、本明細書において使用される場合、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／又は装置と対話し、及び／又はこれを制御することを可能にするインターフェースを包含する。ハードウェアインターフェースは、プロセッサが、制御信号又は命令を外部コンピューティングデバイス及び／又は装置に送信することを可能にする。ハードウェアインターフェースはまた、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も可能にする。ハードウェアインターフェースの例は、限定ではないが、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、ＩＥＥＥ−４８８ポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続、無線ローカルエリアネットワーク接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ接続、制御電圧インターフェース、ＭＩＤＩインターフェース、アナログ入力インターフェース、及びデジタル入力インターフェースを含む。
【００５１】
「ディスプレイ」又は「ディスプレイデバイス」は、本明細書において使用される場合、画像又はデータを表示するように適合されている出力デバイス又はユーザインターフェースを包含する。ディスプレイは、視覚、オーディオ、及び／又は触覚データを出力する。ディスプレイの例は、限定ではないが、コンピュータモニタ、テレビ画面、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字画面、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパ、ベクターディスプレイ、フラット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、電子発光ディスプレイ（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。
【００５２】
磁気共鳴データ（ＭＲ）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を使用して原子スピンによって放出される無線周波数信号の記録想定値であるものとして定義される。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）画像又はＭＲ画像は、本明細書においては、磁気共鳴データ内に含まれる解剖学的データの再構築された二次元又は三次元視覚化であるものとして定義される。この視覚化は、コンピュータを使用して実施することができる。
【００５３】
以下において、例としてのみ、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】磁気共鳴イメージングシステムの一例を示す図である。
【図２】アクティブＢ１シムコイルの一例を示す図である。
【図３】アクティブＢ１シムコイルのさらなる例を示す図である。
【図４】アクティブＢ１シムコイルのさらなる例を示す図である。
【図５】アクティブＢ１シムコイルのさらなる例を示す図である。
【図６】アクティブＢ１シムコイルのさらなる例を示す図である。
【図７】磁気共鳴イメージングシステムのさらなる例を示す図である。
【図８】磁気共鳴イメージングシステムのさらなる例を示す図である。
【図９】図８の磁気共鳴イメージングシステムを動作させる方法の一例を示すフローチャートを示す図である。
【図１０】円筒バードケージコイルの電磁的シミュレーションの結果を示す図である。
【図１１】円筒バードケージコイルの電磁的シミュレーションのさらなる結果を示す図である。
【図１２】円筒バードケージコイルの電磁的シミュレーションのさらなる結果を示す図である。
【図１３】円筒バードケージコイルの電磁的シミュレーションのさらなる結果を示す図である。
【図１４】図１、図７及び図８の磁気共鳴イメージングシステムの代替的な無線周波数システムを示す図である。
【図１５】楕円形伝送コイル及びアクティブＢ１シムコイルを備える無線周波数システムのいくつかの異なる動作モードを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
これらの図面の同様の符号を付された要素は、等価な要素であるか、又は、同じ機能を実施するかのいずれかである。機能が等価である場合、前述されている要素は必ずしも、後の図面において論じられるとは限らない。
【００５６】
図１は、磁石１０４を有する磁気共鳴イメージングシステム１００の一例を示す。磁石１０４は、磁石を貫通する孔１０６を有する超伝導円筒型磁石である。異なるタイプの磁石を使用することも可能であり、例えば、分割円筒磁石といわゆる開放型磁石の両方を使用することも可能である。分割円筒磁石は、磁石のアイソ面へのアクセスを可能にするためにクライオスタットが２つのセクションに分離されていることを除いて、標準的な円筒磁石と同様であり、そのような磁石は例えば、荷電粒子ビーム療法に関連して使用される。開放型磁石は一方が他方の上方にある２つの磁石セクションを有し、その間の空間は対象者を受け入れるのに十分大きく、２つのセクションの配置はヘルムホルツコイルと同様である。開放型磁石は、対象者があまり閉じ込められないため、人気がある。円筒型磁石のクライオスタット内部には、超伝導コイルの集合がある。円筒型磁石１０４の孔１０６内には、磁場が磁気共鳴イメージングを実行するために十分強く且つ一様であるイメージングゾーン１０８がある。関心領域１０９が、イメージングゾーン１０８内に示されている。取得される磁気共鳴データは、典型的には、関心領域について取得される。対象者１２０は、対象者１２０の少なくとも一部分がイメージングゾーン１０８及び関心領域１０９内にあるように、対象者支持手段１２０によって支持されるものとして示されている。
【００５７】
磁石の孔１０６の中にはまた、磁石１０４のイメージングゾーン１０８内の磁気スピンを空間符号化するために予備磁気共鳴データの取得のために使用される磁場勾配コイル１１０のセットもある。磁場勾配コイル１１０は、磁場勾配コイル電源１１２に接続されている。磁場勾配コイル１１０は、代表的なものであるように意図されている。典型的には、磁場勾配コイル１１０は、３つの直交する空間方向において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、磁場勾配コイルに電流を供給する。磁場勾配コイル１１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜を付けられるか又はパルス状にされる。
【００５８】
磁石１０４の孔１０６内には、楕円形伝送コイル１１４がある。この特定の例において、楕円形伝送コイル１１４は、円筒全身用コイルである。図１には円筒全身用コイル１１４が示されているが、これは、頭部、腕部、脚部又は他の肢部をイメージングするための楕円形全身用コイル又は局所コイルに置き換えられてもよい。楕円形伝送コイル１１４は、トランシーバ１１６にも接続されるものとして示されている。トランシーバ１１６と楕円形伝送コイル上の１つ又は複数のポート１１４との間には接続がある。
【００５９】
対象者支持手段１２２内には、アクティブＢ１シムコイル１１８がある。アクティブＢ１シムコイル１１８は、イメージングゾーン１０８の中央領域内に位置する。Ｂ１アクティブシムコイル１１８は対象者支持手段１２２内に位置し、対象者１２０の脊椎領域が、おおよそアクティブＢ１シムコイル１１８の上にある。これによって、脊椎に隣接する対象者１２０の部分のイメージングが支援される。頭部、脚部、腕部又は他の肢部についての対象者の同様の位置決めも、このようにイメージングされる。
【００６０】
Ｂ１アクティブシムコイル１１８は、トランシーバ１１６に接続されるものとして示されている。トランシーバは、アクティブシムコイル１１８に無線周波数電力を与えるように適合されている。いくつかの例において、トランシーバは、Ｂ１アクティブシムコイルに供給される無線周波数電力及び無線周波数電力の位相を制御するように適合されている。
【００６１】
トランシーバ１１６及び勾配コントローラ１１２は、コンピュータシステム１２６のハードウェアインターフェース１２８に接続されるものとして示されている。コンピュータシステムは、ハードウェアシステム１２８、メモリ１３４、及びユーザインターフェース１３２と通信するプロセッサ１３０をさらに備える。メモリ１３４は、プロセッサ１３０にとってアクセス可能であるメモリの任意の組み合わせである。これは、メインメモリ、キャッシュメモリ、及びまた、フラッシュＲＡＭ、ハードドライブ、又は他の記憶デバイスなどの不揮発性メモリのようなものを含む。いくつかの例において、メモリ１３４は、非一時的コンピュータ可読媒体であると考えられる。
【００６２】
メモリ１３４は、機械実行可能命令１４０を含むものとして示されている。機械実行可能命令１４０は、プロセッサ１３０が、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を可能にする。機械実行可能命令１４０はまた、プロセッサ１３０が、様々なデータ分析及び計算機能を実施することも可能にする。コンピュータメモリ１３４は、さらにパルスシーケンスコマンド１４２を含むものとして示されている。パルスシーケンスコマンドは、対象者１１８から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１００を制御するように構成されている。
【００６３】
コンピュータメモリ１３４は、さらにパルスシーケンスコマンド１４２によって磁気共鳴イメージングシステム１００を制御することによって取得された磁気共鳴データ１４４を含むものとして示されている。パルスシーケンスコマンド１４２は、楕円形伝送コイル１１４がＢ１＋励起場を生成しているときに、トランシーバ１１６もアクティブＢ１シムコイル１１８に直接電力を供給するように、磁気共鳴イメージングシステム１００を制御する。これによって、磁気共鳴データ１４４が取得されるときに、より一様なＢ１＋励起場がもたらされる。メモリ１３４は、さらに磁気共鳴データ１４４から再構築された磁気共鳴画像１４６を含むものとして示されている。機械実行可能命令１４０は、例えば、プロセッサ１３０がこのタスクを実施することを可能にするプログラム命令を有する。
【００６４】
アクティブＢ１シムコイル１１８の位置は、異なる例においては異なってもよい。例えば、アクティブＢ１シムコイル１１８はまた、対象者１２０を支持しているクッションの中、又は、対象者１２０が着用している衣類の上若しくは中に位置してもよい。したがって、アクティブＢ１シムコイルは、例えば、円形又は楕円形断面によって対象者を囲むことができ、又は、対象者（又はその部分）を囲まず、例えば、例として対象者の直下の平面実現によって、対象者に隣接するのみであり得る。
【００６５】
いくつかの例において、アクティブＢ１シムコイルは、さらには楕円形伝送コイル１１４に取り付けることができる。これは、アクティブＢ１シムコイルと楕円形伝送コイル１１４との間の結合の量が低減するため、アクティブＢ１シムコイル１１８を楕円形伝送コイル１１４から離すことが一般的には有利であると考えられていることに反する。
【００６６】
アクティブＢ１シムコイル１１８が対象者支持手段１２２内に取り付けられるとき、これは、アクティブＢ１シムコイル１１８が常に磁石１０４に対して固定位置にあるように、台の上に取り付けられる。他の例において、アクティブＢ１シムコイル１１８は、対象者支持手段１２２の可動部分に組み込まれるか又は一体化され、例えば、対象者１２０が動かされるときに磁石１０６の孔の中へと動く。対象者の解剖学的構造１２２の特定の部分を指向的に又は選択的にアクティブＢ１シムコイル１１８の上に配置することができるため、これは有利である。
【００６７】
図２は、アクティブＢ１シムコイル１１８の一実施態様を示す。対象者支持手段１２２の上面図が示されている。アクティブＢ１シムコイル１１８は、対象者支持手段１２２内に埋め込まれる。アクティブＢ１シムコイル１１８は、ループコイル２００であるか、又はこれを備えるものとして示されている。いくつかの例において、アクティブＢ１シムコイル１１８は、２つ以上のループコイル２００を備える。
【００６８】
図３は、アクティブＢ１シムコイル１１８の一実施態様のさらなる例を示す。この例において、対象者支持手段１２２がここでも上側視点から示されている。アクティブＢ１シムコイル１１８は、「８の字」コイル３００を備えるものとして示されている。いくつかの例において、アクティブＢ１シムコイル１１８は、２つ以上の「８の字」コイル３００を備える。
【００６９】
図４は、アクティブＢ１シムコイル１１８の一実施態様のさらなる例を示す。ここでも、対象者支持手段１２２の上面図が示されている。この例において、アクティブＢ１シムコイル１１８は、ダイポールアンテナ４００であるか、又はこれを備えるものとして示されている。他の例において、アクティブＢ１シムコイル１１８は、２つ以上のダイポールアンテナ４００を備える。
【００７０】
図５は、アクティブＢ１シムコイル１１８の一実施態様のさらなる例を示す。ここでも、この例においては、対象者支持手段１２２の上面図が示されている。アクティブＢ１シムコイル１１８は、折り返しダイポールアンテナ５００を備えるものとして示されている。いくつかの例において、アクティブＢ１シムコイル１１８は、２つ以上の折り返しダイポールアンテナ５００を備える。いくつかの例において、折り返しダイポールの端部は容量的に結合される。これは、折り返しダイポールアンテナ５００の適切なチューニングを支援する。
【００７１】
図６は、アクティブＢ１シムコイル１１８の一実施態様のさらなる例を示す。ここでも、この例においては、対象者支持手段１２２の上面図が示されている。アクティブＢ１シムコイル１１８は、ヘリカルダイポールアンテナ６００を備えるものとして示されている。ヘリカルダイポールアンテナ６００を使用することの利点は、アクティブＢ１シムコイル１１８が通常のダイポールアンテナと比較してよりコンパクトに製造されることである。いくつかの例において、アクティブＢ１シムコイル１１８は、２つ以上のヘリカルダイポールアンテナ６００を備える。
【００７２】
図７は、磁気共鳴イメージングシステム７００のさらなる例を示す。図７に示す磁気共鳴イメージングシステム７００は、対象者支持手段１２２がさらにパッシブＢ１シミング要素７０２を備えるものとして示されていることを除き、図１の磁気共鳴イメージングシステム１００と同様である。パッシブＢ１シミング要素は、例えば、Ｂ１＋励起場をさらにシミングするための１つ又は複数の共鳴結合コイルである。１つ又は複数の共鳴結合コイルはまた、それらをチューニング状態又は非チューニング状態にするための回路を有する。したがって、Ｂ１＋励起場に対する１つ又は複数の共鳴結合コイルの効果は、選択的に制御される。１つ又は複数の共鳴結合コイルはまた、１つ又は複数の共鳴結合コイルが受信コイル又はアンテナに結合する機会を低減するために、磁気共鳴信号の取得中にデチューン（離調）される。
【００７３】
パッシブＢ１シミング要素７０２はまた、同じくＢ１＋励起場をさらにシミングするための１つ又は複数の誘電体パッドも備える。パッシブＢ１シミング要素７０２は、イメージングゾーン１０９とアクティブＢ１シムコイルとの間にあるものとして示されている。パッシブＢ１シミング要素７０２を加えることによって、Ｂ１＋励起場のシミングがさらに改善される。
【００７４】
図８は、磁気共鳴イメージングシステム８００のさらなる例を示す。図８の磁気共鳴イメージングシステム８００は、図１の磁気共鳴イメージングシステム１００と同様であるが、複数の追加を伴う。アクティブＢ１シムコイル１１８は、さらにアクティブＢ１シムコイルをチューニング状態及び非チューニング状態にするためチューニング回路８０２を備えるものとして示されている。対象者支持手段１２２は、さらにアクティブＢ１シムコイル１１８に隣接する磁場センサ８０４を含む又は備えるものとして示されている。いくつかの例において、磁場センサ８０４は、アクティブＢ１シムコイル１１８に組み込まれるか、これを備えるか、又は部分的にこれから形成される。無線周波数システム１１６は、局所受信コイル８０８のための少なくとも１つの接続を含むものとして示されている。例えば、局所受信コイル８０８は、表面コイル、又は、対象者１２０に隣接して配置されるか又は位置する他のコイルである。
【００７５】
局所受信コイル８０８は、複数のコイル要素を含む。局所受信コイル８０８はまた、チャネル又はアンテナとしても参照される。局所受信コイル８０８は、無線周波数トランシーバ１１６に接続される。ＳＥＮＳＥのような並列イメージング技法が実施される場合、局所受信コイル８０８は複数のコイル要素を有する。
【００７６】
磁気共鳴イメージングシステム８００は、さらにアクティブＢ１シムコイルのコントローラ８１０を含むものとして示されている。コントローラ８１０は、例えば、チューニング回路８０２を制御し、及び／又は、磁場センサ８０４からデータを受信するために使用される。図８に示す構成において、無線周波数信号の送信は、楕円形伝送コイル１１４を使用して実施される。楕円形伝送コイル１１４がＢ１＋励起場を生成しているとき、チューニング回路８０２は、アクティブＢ１シムコイル１１８をチューニング状態にし、無線周波数電力がアクティブＢ１シムコイル１１８に供給される。Ｂ１＋励起場の生成が完了すると、チューニング回路８０２はアクティブＢ１シムコイル１１８を非チューニング状態にすることができ、結果、アクティブＢ１シムコイルは局所受信コイル８０８と結合しない。
【００７７】
メモリ１３４は、さらに磁場センサ８０４を使用して行われた磁場強度測定値８１２を含むものとして示されている。メモリ１３４は、さらに磁場強度測定値８１２を使用して計算されたアクティブＢ１シムコイル較正８１４を含むものとして示されている。
【００７８】
図９は、図８の磁気共鳴イメージングシステム８００を動作させる方法を示すフローチャートを示す。最初に、ステップ９００において、楕円形伝送コイル１１４を使用して試験Ｂ１磁場を生成するように磁気共鳴イメージングシステムが制御される。次に、ステップ９０２において、磁場強度８１２が磁場センサ８０４を使用して測定される。最後に、ステップ９０４において、磁場強度測定値８１２を使用して、アクティブＢ１シムコイル較正８１４が計算される。無線周波数システム、より具体的にはトランシーバ１１６は、アクティブＢ１シムコイル較正８１４を使用して、アクティブＢ１シムコイル１１８に供給される無線周波数電力の量を調整するように構成されている。
【００７９】
図１、図７及び図８の磁気共鳴イメージングシステムの特徴のいずれか又はすべては、互いに組み合わされる。
【００８０】
２チャネル円筒全身用コイルなどの２チャネル伝送システムには、例えば、特化した臨床脊椎及び脚部用途について、均質性性能が不十分であるという問題がある。従来の円筒コイル要素配置を有する８チャネル伝送システム（８つの入力を有する全身用コイル）でさえ、不均質性の問題が残ることが示されている。他方、局所送信アレイには、所望のボリュームがカバーされるときに、視野が制限されるか、又は、コスト及びワークフローの複雑度が大きく増大するという問題がある。
【００８１】
実施例は、全身用コイルと局所ＲＦシム要素とを組み合わせることによって、上記の問題を克服する。Ｂ１送信中、局所シムデバイスのＥＭ場は全身用コイルの伝送磁場と重なり合うが、受信中、シムデバイスは、局所受信コイルと重なり合うように能動的に切り替えられる。シムデバイスは、送信と受信とで別個のアンテナデバイスから構成することができる。局所シムデバイスは、異なる様式の間で構成を変化させるように、能動的に切り替えられる。
【００８２】
いくつかの例において、追加のＲＦ増幅器を使用することなく、両方のシステムモードの最適な構成を機能的に実現する切り替え可能又は自律式スイッチが実装される。
【００８３】
１つの実施例は、結合器を介して全身用コイルからＲＦエネルギーを取り込み、切り替え可能ケーブル長を介して、適切な位相を選択することができる。
【００８４】
いくつかの実施例は、患者ベッド、コイルハウジング若しくは患者マットレス内に実装され、及び／又は、セラミック誘電体パッドと組み合わされる。
【００８５】
いくつかの例において、送信位相、Ｂ１＋均質性、及びＳＡＲが最適化され、一方、受信状態においては、Ｂ１−均質性及びＳＮＲも最適に増大される。
【００８６】
高磁場ＭＲＩでは、画像品質において、Ｂ１磁場均質性が乏しいこと、及び、波動伝播効果によって引き起こされる低ＳＮＲが問題になることが多い。この問題に対する非常に実用的、単純且つ安価な解決策は、伝送磁場に対する平滑化効果を有することができる誘電体パッドを使用することである。同様にして、局所アクティブ共振器は、誘電体パッドと比較して同様に、ただしより良好に制御可能に作用することができる。しかしながら、これらの技法には欠点があり得る。
【００８７】
シミュレーション及び実験は、Ｂ０軸を中心として負の方向に循環するその成分に関係する伝送磁場を最適化することによって、受信感度を規定する、対向する磁場方向がより小さくなることを示している。これは、送信効率及び均質性についてパッド又は共振器を最適化すると、それに伴って受信感度及び均質性が低減することを意味する。
【００８８】
円筒要素配置を有する従来の多要素送信コイルアレイは、脊椎領域において、及び、例えば脚部イメージングについて、均質なＢ１磁場を生成することができない。
【００８９】
８つ以上のＲＦチャネルによる多要素送信は、取り扱いが困難であり、高電力ＲＦ増幅器並びに較正及びワークフローに対する需要の増大に起因して、コストが高い。
【００９０】
システム一体型ＭＲ全身用コイルの２つの伝送チャネルは、特化した臨床脊椎及び脚部用途には十分でない。コストを克服し、低減するために、システム一体型全身用コイルと組み合わせてアクティブである局所アクティブシムデバイスが実装される。
【００９１】
実施例は、アクティブ送信及びパッシブシムデバイスを統合する。Ｂ１送信中、局所シムデバイスの電磁場は全身用コイルの伝送場と重なり合うが、受信中、シムデバイスは、局所受信コイルと重なり合うように能動的に切り替えられる。
【００９２】
例示的なシムデバイス（アクティブＢ１シムコイル）は、送信と受信とで別個のアンテナデバイスを備えることができる。
【００９３】
いくつかの例において、局所シムデバイス（アクティブＢ１シムコイル）は、異なるモードの間で構成を変化させるように、能動的に切り替えることができる。
【００９４】
さらなる例は、追加のＲＦ増幅器を使用することなく、両方のシステムモードの最適な構成を機能的に実現するための切り替え可能又は自律式スイッチを実装する。
【００９５】
通常、チャネル結合は、全身用コイルと局所送信要素の同時使用を妨げる。しかしながら、いくつかの例において、局所要素の数は、患者の下で中央に配置されている単一の要素に制約される。いくつかの例において、これは全身用コイルに対する最長距離を有し、ＲＦ結合が低減する。さらに、この位置において、患者荷重が支配的になり、ここでもコイル結合の悪影響が低減する。第３に、最近の発展は、現行技術水準の増幅器と比較して大きく増大した電力結合を許容する、ユニバーサルローディング増幅器が実現可能であることを示している。
【００９６】
１つの実施例は、全身用コイルからのＲＦエネルギーを使用するＲＦ結合器を使用してＢ１アクティブシムコイルにＲＦ電力を供給する。切り替え可能ケーブル長は、Ｂ１アクティブシムコイルに供給されるＲＦ電力の適切な位相を選択するために使用される。
【００９７】
例示的な構造は、患者ベッド、コイルハウジング若しくは患者マットレス内に実装され、及び／又は、セラミック誘電体パッドと組み合わされる。
【００９８】
送信段階について、Ｂ１＋均質性、及びＳＡＲが最適化され、一方、受信状態において、Ｂ１−均質性及びＳＮＲも最適に増大される。
【００９９】
図１０〜図１４は、２つの伝送チャネルによって供給を受ける円筒全身用コイルのＢ１＋励起場の数値シミュレーションの結果を示す。均質性は、誘電物体、並びに、０°及び２７０°における選択されるシムパラメータによって決定される。
【０１００】
図１０は、患者によって全身用コイルに負荷をかける典型的な例を示す。２つのシグナルボイド（中心付近の黒色）は、２チャネルの全身用コイルによるＲＦシミングによっては回避することができない。その上、多数の事例において、最良のシム結果（最も均質な）は、３倍（電力において９を超える）を超えて異なる駆動度による、全身用コイルの非常に非対称な駆動を要求する。このとき、１つのチャネルのみが脊椎励起に寄与し、ここで、他方はおおよそ使用されない。これを克服するための１つの選択肢は、均質性を改善するために誘電体パッド又は局所パッシブ共振器を配置することである。しかしながら、それらは典型的には１患者／用途／ＦＯＶ組み合わせに対してしか最適化されず、他のシナリオに対しては悪影響がある。図１０は、ＭＲＩシステムのシステム一体型全身用コイルの２チャネル駆動のシミュレーションを示す。均質性は、誘電物体、及び、選択されるシムパラメータ（２７０及び０度）によって決定される。
【０１０１】
図１１は、単一チャネルアクティブＢ１ブースタコイルが存在するときのＢ１＋励起場の計算を示す。これは、円筒バードケージコイルの２チャネル駆動のＢ１不均質性にさらに影響を及ぼし得る。単一のアクティブＢ１シムコイルは、アクティブＢ１シムコイルの存在に隣接する低Ｂ１＋励起場に反作用することが分かる。図１１において、局所単一チャネルアクティブＢ１ブースタは、２チャネル駆動のＢ１＋不均質性にさらに影響を及ぼし得る（０度）。
【０１０２】
いくつかの実施例は、未使用のＲＦ増幅器を、全身用コイルのみの励起（例えば図１１）において発生するシグナルボイドのうちの少なくとも１つを除去するように調整されている矩形局所送信デバイスに接続する。用途及び意図される視野（ＦＯＶ）に応じて、位相及び大きさを調整することができ、柔軟性が増大する。矩形局所コイル要素とは別に、図１２及び図１３に示すような他の形状が可能である。
【０１０３】
図１２は、円筒全身用コイルがオフにされているＢ１＋励起場の画像１２００を示す。図１２のコイル内には人間の負荷又は対象者が存在しない。Ｂ１＋励起場は、このとき、純粋にアクティブＢ１シムコイルに起因する。
【０１０４】
図１２は、ＭＲシステムの一体型全身用コイル（オフにされている）内のアクティブ２コイルブースタアンテナを示す。均質性は、局所アクティブＢ１ブースタ（２７０及び０度）及び全身用コイルがオンになることで、誘電物体、及び、選択されるシムパラメータ（図１３）によって決定される。ＢＣ２チャネル駆動は、同じ位相２７０．０度を有する。
【０１０５】
アクティブＲＦブースタデバイスは、ＭＲＩ画像の均質性及びＳＡＲを改善するために、全身用コイル内に位置する。アクティブ局所ＲＦブースタの切り替えは、ＰＩＮダイオード、ショットキーダイオード又はトランジスタなどの電子構成要素によって実施することができる。したがって、これは受動的又は能動的に解決することができる。
【０１０６】
図１３は、対象者によってバードケージコイルに負荷がかけられており、バードケージコイルがオンになっている、局所アクティブＢ１シムコイルの画像１３００を示す。図１１、図１２、及び図１３のグレースケールは同一である。
【０１０７】
図１、図７、及び図８において、トランシーバ１１６は、アクティブＢ１シムコイル１１８に無線周波数電力を直接与えるものとして示されている。図１４は、無線周波数システムの代替的な構成を示す。図１４に示す実施例は、図１、図７及び図８に示す磁気共鳴イメージングシステムに組み込まれる。
【０１０８】
図１４において、トランシーバ１１６は、円筒バードケージコイル１１４に無線周波数電力を供給する。円筒バードケージコイルは、２つの入力ポートを有する。入力ポートの各々は、結合器１４００を介してトランシーバに接続される。結合器１４００は、無線周波数電力の一部を取り込み、これをアクティブＢ１シムコイル１１８に転用する。無線周波数電力は、チューニング要素１４０２を介してアクティブＢ１シムコイル１１８に供給される。チューニング要素１４０２は、アクティブＢ１シムコイルに供給される無線周波数電力の振幅及び／又は位相の調整を可能にする。これは、Ｂ１＋励起場のシミングの制御を可能にする。アクティブＢ１シムコイル１１８は、対象者１２０の脊椎後方１２０’に隣接するものとして示されている。アクティブＢ１シムコイル１１８を脊椎に隣接して配置することによって、対象者１２０の脊椎のより良好なイメージングが可能になる。
【０１０９】
電力経路は図１４に示すように実現することができる。ここで、配電は、結合器によって実現され、別の選択肢は、ソリッドステートＲＦスイッチを代わりに使用することであり、電力を、
−  ２つの増幅器から２つの全身用コイルチャネルへ、
−  １つの増幅器から１つの全身用コイルチャネルへ、
−  局所ＴＸ要素のみへ
と誘導することを可能にする。
【０１１０】
図１４において、人体の脊椎領域の均質化を改善するための局所アクティブブースタが示されている。標準２チャネル臨床ＭＲＩシステムは、結合器及び位相シフタを使用して、均質性を改善するために修正される。送信中、ブースタはアクティブであり、一方、受信について、ブースタは、受信コイルとの最適な結合のために切り替えられる。例えば、図１４は、アクティブＢ１シムコイル１１８をトランシーバに対して制御可能に結合又は分離するための任意選択の切り替えユニット１４０４を示す。切り替えユニットは、例えば、結合器をバイパスし得る。
【０１１１】
実施例は、場合によって、いくつかの異なる動作モードにおいて使用される。これは図１５に図解されている。動作モード１５００において、送信のための局所アクティブブースタモードが存在する。このモードにおいて、無線周波数電力が、アクティブＢ１シムコイルに供給される。次の動作モードは、無線周波数信号の受信中の局所アクティブブースタモードが存在するモード１５０２である。
【０１１２】
次の動作モードは、モード１５０４である。モード１５０４は、送信中に位相及び振幅を選択することができる局所アクティブブースタモードである。例えば、図１４のチューニング要素１４０２が使用されてもよい。最後の動作モード１５０６は、受信中の局所アクティブブースタが存在するモードであり、アクティブＢ１シムコイルをチューニング又はデチューンするためにＰＩＮダイオードが使用される。
【０１１３】
図面及び上記の説明において本発明が詳細に図解及び説明されているが、そのような図解及び説明は限定ではなく実例又は例示と考えられるべきであり、本発明は、開示されている実施形態に限定されない。
【０１１４】
当業者は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲を研究することから、特許請求されている本発明を実践することにおいて、開示されている実施形態に対する他の変形形態を理解し、実行することができる。特許請求の範囲において、「備える」という単語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲内で記載されているいくつかの項目の機能を満たす。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているというだけのことは、これらの方策の組み合わせを好都合に使用することができないという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ともに又はそ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のような、適切な媒体上に記憶／分散されるが、インターネット又は他の有線若しくはワイヤレス電気通信システムを介して、他の形態で分散されてもよい。特許請求の範囲内の任意の参照符号は、それらの範囲を限定されるようには解釈されないものとする。
【符号の説明】
【０１１５】
１００  磁気共鳴イメージングシステム
１０４  磁石
１０６  磁石の孔
１０８  イメージングゾーン
１０９  関心領域
１１０  磁場勾配コイル
１１２  磁場勾配コイル電源
１１４  楕円形伝送コイル
１１６  トランシーバ
１１８  アクティブＢ１シムコイル
１２０  対象者
１２０’  脊椎後方
１２２  対象者支持手段
１２６  コンピュータシステム
１２８  ハードウェアインターフェース
１３０  プロセッサ
１３２  ユーザインターフェース
１３４  コンピュータメモリ
１４０  機械実行可能命令
１４２  パルスシーケンスコマンド
１４４  磁気共鳴データ
１４６  磁気共鳴画像
２００  ループコイル
３００  ８の字コイル
４００  ダイポールアンテナ
５００  折り返しダイポールアンテナ
６００  ヘリカルダイポールアンテナ
７００  磁気共鳴イメージングシステム
７０２  パッシブＢ１シミング要素
８００  磁気共鳴イメージングシステム
８０２  チューニング回路
８０４  磁場センサ
８０６  局所受信コイルのための接続
８０８  局所受信コイル
８１０  アクティブＢ１シムコイルのコントローラ
８１２  磁場強度測定値
８１４  アクティブＢ１シムコイル較正
９００  楕円形伝送コイルを使用して試験Ｂ１磁場を生成するように磁気共鳴イメージングシステムを制御する
９０２  磁場センサを用いて試験Ｂ１磁場の生成中に磁場強度を測定する
９０４  磁場強度を使用してアクティブＢ１シムコイル較正を計算する、無線周波数システムは、アクティブＢ１シムコイル較正を使用して、アクティブＢ１シムコイルに供給される無線周波数電力の量を調整するように構成されている
１０００  人体コイル負荷
１１００  人体コイル負荷＋局所ブースタＳＣ
１２００  空の全身用コイルがオフである局所ＳＣ  Ｂ１＋励起
１３００  負荷をかけられた全身用コイルがオンである局所ＳＣ  Ｂ１＋励起
１４００  結合器
１４０２  チューニング要素
１４０４  切り替えユニット
１５００  局所アクティブブースタモード送信
１５０２  局所アクティブブースタモード受信
１５０４  局所アクティブブースタモード送信、位相及び振幅選択
１５０６  チューニング回路のためのＰＩＮダイオード制御を用いた局所アクティブブースタモード送信
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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