(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムの検査スペースにＲＦ磁場を印加するラジオ周波数（ＲＦ）アンテナ装置であって、
チューブ状の本体を有する前記ＲＦアンテナ装置が備えられ、前記チューブ状の本体のトップ及びボトムを規定する、共通の回転軸上で離間する第１及び第２アンテナリングと、前記ＲＦアンテナ装置の外周に備えられるシールドエレメントと、前記シールドエレメントの内側に前記ＲＦアンテナ装置の縦方向にパラレルに双方とも配置される第１及び第２ラングセットと、
を有し、
前記ＲＦアンテナ装置はそれの縦方向にセグメント化され、
各セグメントには少なくとも１つのアクティベーションポートが備えられ、
前記第１ラングセットは、それらのエンドの１つにおいて、各々が前記第１アンテナリングに電気結合され、これにより、第１セグメントを規定し、前記第２ラングセットは、それらのエンドの１つにおいて、各々が前記第２アンテナリングに電気結合され、これにより、第２セグメントを規定し、
双方のセグメントのラングは、前記アンテナリングの何れにも結合されないそれらのフリーエンドにおいて、各々がカップリングエレメントを介し前記シールドエレメントに電気結合されるＲＦアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１及び第２ラングセットは、同数のラングを有し、
前記第１及び第２セットのラングは、円周方向に交互に配置される、請求項１記載のＲＦアンテナ装置。
【請求項３】
双方のセグメントのラングが前記ＲＦアンテナ装置の中心エリアにおいてオーバラップするように、前記セグメントには前記ＲＦアンテナ装置の１／２の長さより長い長さが与えられる、請求項１又は２記載のＲＦアンテナ装置。
【請求項４】
前記オーバラップは、典型的なサイズを有するＲＦアンテナ装置について約６．４ｃｍである、請求項３記載のＲＦアンテナ装置。
【請求項５】
前記２つのセグメントのラングは、それらのフリーエンドにおいて、ペアにより互いに電気結合される、請求項１記載のＲＦアンテナ装置。
【請求項６】
少なくとも１つの中間ラングセットが備えられ、前記シールドエレメントの内側に前記ＲＦアンテナ装置の縦方向にパラレルに配置され、これにより、前記第１及び第２セグメントの間に配置される少なくとも１つの中間セグメントを規定し、
隣接するセグメントのラングは、それらの隣接するエンドにおいて、ペアにより互いに電気結合され、
前記隣接するセグメントのラングは、それらの隣接するエンドにおいて、カップリングエレメントを介し前記シールドエレメントに電気結合される、請求項１記載のＲＦアンテナ装置。
【請求項７】
前記ＲＦアンテナ装置は、それの縦方向において２つのセグメントにセグメント化される、請求項１乃至６何れか一項記載のＲＦアンテナ装置。
【請求項８】
磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムであって、
静磁場を生成する主磁石と、
前記静磁場に重畳される勾配磁場を生成する磁気勾配コイルシステムと、
関心対象の核を励起するため検査スペースにＲＦ磁場を印加するため備えられる請求項１乃至７何れか一項記載の少なくとも１つのラジオ周波数（ＲＦ）アンテナ装置内に前記関心対象を配置するため設けられる検査スペースと、
前記少なくとも１つのＲＦアンテナ装置を制御する制御ユニットと、
を有し、
前記制御ユニットは、前記ＲＦアンテナ装置の各セグメントに個別に接続されるＭＲイメージングシステム。
【請求項９】
磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムの検査スペースにラジオ周波数（ＲＦ）磁場を印加する方法であって、
請求項１乃至７何れか一項記載の少なくとも１つのラジオ周波数アンテナ装置を提供するステップと、
磁場を生成するため、前記ＲＦアンテナ装置の各セグメントにおける各アクティベーションポートを個別に制御するステップと、
前記検査スペース内に均一なＢ１磁場を提供するため、前記ＲＦアンテナ装置の各セグメントにおける前記アクティベーションポートを共通に制御するステップと、
を有する方法。
【請求項１０】
前記磁場を生成するため、前記ＲＦアンテナ装置の各セグメントにおける各アクティベーションポートを個別に制御するステップは、各セグメントの前記アクティベーションポートのウェイトを調整することを含み、
前記均一なＢ１磁場を提供するため、前記ＲＦアンテナ装置の各セグメントにおける前記アクティベーションポートを共通に制御するステップは、前記ウェイトに従ってアクティベーションを調整することを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムをアップグレードするソフトウェアであって、前記ソフトウェアは、請求項９又は１０記載の方法の何れかに従って前記ＭＲイメージングシステムを制御するための命令を有するソフトウェア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムの検査スペースにＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）磁場を印加するラジオ周波数（ＲＦ）アンテナ装置、このような少なくとも１つのＲＦアンテナ装置を利用するＭＲイメージングシステム及び磁気共鳴イメージングシステムの検査スペースにＲＦ磁場を印加する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴（ＭＲ）イメージングの分野では、関心のある対象、通常は患者の内部に核スピンを励起し、それらから信号を検出する２つのタイプのラジオ周波数（ＲＦ）コイル又はアンテナ装置を特に利用することが知られている。バードケージコイル及びＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）コイルが、ＶＨＦ（Ｖｅｒｙ−Ｈｉｇｈ  ＲＦ  ｂａｎｄ）においてＭＲイメージングのために広く利用され、市販の３  Ｔ  ＭＲイメージングスキャナに導入されてきた。バードケージコイルは、ＭＲイメージングスキャナの検査領域の周囲に配置され、主磁場方向にパラレルに延伸し、環状アンテナリングに接続される複数のコンダクタラング（ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｒｕｎｇ）を有する。ＴＥＭコイルは、各々が細長いストリップ部分を有する複数のＴＥＭコイルエレメントを有し、ここで、複数のＴＥＭコイルエレメントは、細長いストリップ部分が被検者に送信するため又は被検者から受信するためのスペース又はボリューム内において及び／又は周囲において実質的にパラレルであって、離間するよう配置される。ストリップ部分は、それらの縦方向のエンドにおいてＲＦアンテナ装置の導電シールドに電気的に結合される。これらのコイルは、個々のＲＦ電源が関心対象による個々の誘電体装荷のため許容可能な診断画質を提供することを要求する。
【０００３】
ＲＦアンテナ装置には、通常は、ハイブリッドカプラにより提供される同じ振幅において固定的な９０度の励起が提供される。このようなコイルは、２つのフィードポートを有し、それらは２つの直交磁場の生成を可能にするため、クワドラチャコイル（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｃｏｉｌ）として参照される。クワドラチャコイルは、ＲＦアンテナ装置の増大した信号対雑音比を提供する。他のＲＦアンテナ装置は、２つの幾何学的に分離したフィード位置を利用する２つのチャネルコイルにＲＦシミングのための振幅及び位相の完全な自由度を提供する。この技術は、磁場均一性を向上させ、高い磁場における異なるアプリケーションのためのイメージングを可能にする。
【０００４】
ＵＳ７３４５４８１Ｂ２は、ＭＲイメージングシステムのＲＦコイルを開示する。ＲＦコイルは、複数のパラレルに離間したコンダクタと、離間したコンダクタに全体的に横断して配置された１以上のクロス又はエンドコンダクタとを有するバードケージ部分と、複数のパラレルに離間したコンダクタと、ＲＦスクリーンとを有するＴＥＭ部分とを有する。バードケージ部分とＴＥＭ部分とは、各部分のパラレルに離間したコンダクタがアラインされることにより相対的に配置され、対象受信領域を規定する。
【０００５】
しかしながら、均一性が向上可能な関心対象が依然として存在する。また、ＭＲイメージング（ＭＲＩ）のためのマルチチャネルリサーチシステムにより示されうるように、人間の脚のイメージングなどのいくつかの特別な用途は、典型的には、少なくとも４つのチャネルを要求する。
【０００６】
このようなマルチチャネルリサーチシステムは、高価で複雑であり、コイルの製造及びデカップリングが大変複雑であるため、まだ市販されていない。残余カップリング（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）及び患者に依存した反射のため、既知のマルチチャネルコイルは、しばしば異なるチャネルのパワーアンプを絶縁するためのサーキュレータを必要とする。サーキュレータは大変明確な磁場を必要とするため、コイルの近くに又はコイルにさえパワーアンプを配置することは困難である。マルチチャネルリサーチシステムのこの設計はまた、市販のＭＲＩシステムの設計と異なる。
【０００７】
このコンテクストでは、ＪＰＨ−５−３１０９２は、軸に対する垂直平面及び水平平面における高周波数磁場の均一性を向上させ、コイルの長さを短くすることなく高いＳ／Ｎレシオを達成することが可能な磁気共鳴画像装置のための高周波数プローブを提供する。導電性シリンダが備えられ、導電性の円形プレートが内部の軸方向に垂直な平面と導電性シリンダの双方のエンドフェースに沿って与えられ、複数のコンダクタが導電性の円形プレートの間に与えられ、周辺方向に所定の間隔で配置される。磁気共鳴画像装置のための高周波数プローブは、共振器にそれぞれ接続される複数の入出力端末とコンダクタバーと共に複数の共振器を形成するため、導電性の円形プレートの間でコンダクタバーに直列的に挿入される容量エレメントを有する。
【０００８】
さらに、文献ＵＳ２００４／０１５５６５６Ａは、ＭＲ装置の検査ボリュームにおいてＲＦ磁場を生成するための構成を参照する。複数の共振器セグメントが勾配チューブ内で検査ボリュームの周囲に配置され、当該共振器セグメントは全身コイルを形成するため一緒に接続される。各共振器セグメントには、主界磁石の縦軸にパラレルに延びる平面ストリップとして構成される。共振器セグメントは、中間キャパシタンスにより互いに電磁的に分離され、これにより、分離した送信チャネルが各共振器セグメントと関連付け可能であり、関連する共振器セグメントへのＲＦフィードが当該チャネルを介し行われる。ＲＦフィードの位相及び振幅は、各共振器セグメントについて個別に選択可能である。
【発明の概要】
【０００９】
従って、本発明の課題は、過剰なＲＦ電流の発生なく、向上したＳＡＲ制御と向上したＲＦシミングオプションによって、ＭＲイメージングシステムの検査スペースに均一なＲＦ磁場の励起を可能にする、ラジオ周波数（ＲＦ）アンテナ装置、当該ＲＦアンテナ装置を有する磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステム、ＭＲイメージングシステムの検査スペースにＲＦ磁場を印加する方法及びＭＲイメージングシステムをアップグレードするソフトウェアパッケージを提供することである。
【００１０】
本発明の一態様では、この課題は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムの検査スペースにＲＦ磁場を印加するラジオ周波数（ＲＦ）アンテナ装置であって、チューブ状の本体を有する前記ＲＦアンテナ装置が備えられ、前記チューブ状の本体のトップ及びボトムを規定する、共通の回転軸上で離間する第１及び第２アンテナリングと、前記ＲＦアンテナ装置の外周に備えられるシールドエレメントと、前記シールドエレメントの内側に前記ＲＦアンテナ装置の縦方向にパラレルに双方とも配置される第１及び第２ラングセットと、
を有し、前記ＲＦアンテナ装置はそれの縦方向にセグメント化され、各セグメントには少なくとも１つのアクティベーションポートが備えられ、前記第１ラングセットは、それらのエンドの１つにおいて、各々が前記第１アンテナリングに電気結合され、これにより、第１セグメントを規定し、前記第２ラングセットは、それらのエンドの１つにおいて、各々が前記第２アンテナリングに電気結合され、これにより、第２セグメントを規定し、双方のセグメントのラングは、前記アンテナリングの何れにも結合されないそれらのフリーエンドにおいて、各々がカップリングエレメントを介し前記シールドエレメントに電気結合されるＲＦアンテナ装置により実現される。
【００１１】
従って、この方向、すなわち、ＲＦアンテナ装置の縦方向に関心対象内のＢ１磁場の不均一性が直接的に対処可能となるように、コイルとも呼ばれるＲＦアンテナ装置の各セグメントが個別に制御できる。特に、各セグメントのアクティベーションポートは個別に制御されてもよい。縦方向は、ＲＦアンテナ装置を含むチューブ状の構造のｚ方向又はｚ軸として通常参照される。
【００１２】
上述されたＲＦアンテナ装置によると、各セグメントは少なくとも１つの個別のアクティベーションポートを有するため、チャネル数は、当該技術において知られるＲＦアンテナ装置と比較して増加しうる。ポートは、例えば、ＲＦアンテナ装置のエンドフェースにおいて、又はそれの外周において、コイルのタイプ及び特定の要求に依存して異なる方法により配置できる。にもかかわらず、小さなサイズを有するＲＦアンテナ装置が提供できる。各アクティベーションポートは、ガルバニック接続又は誘導フィード処理によって実現されてもよい。
【００１３】
チューブ状の本体は、円形、楕円形若しくは矩形の断面又はこれらの何れか適切な組み合わせを含む何れか適切な断面を有することが可能である。好ましくは、ＲＦアンテナ装置は円形の断面を有し、すなわち、ＲＦアンテナ装置は円筒の形状を有する。更に好適には、各セグメントは同じサイズを有する。
【００１４】
ｚセグメント化されたＲＦアンテナ装置を構築するための異なる方法がある。単一のエレメントは、ＴＥＭ共振器及び／又はバードケージ共振器から構成可能である。ＲＦアンテナ装置の好適な実施例に関する更なる詳細が以下に与えられる。縦方向に２以上のセグメントを有するアンテナ装置が実現可能である。これらのエレメントの１以上は、縮退したエレメントから構成可能である。
【００１５】
独立したセグメントを有するＲＦアンテナ装置によると、セグメントの分離が実現される。これは、ＲＦアンテナ装置のシンプルな制御を可能にする。例えば、パワースプリッタと共に単一のアンプが、２つ又は４つのポートにおいて本発明のＲＦアンテナ装置に供給するためのサーキュレータなしに利用可能である。従って、本発明によるＲＦアンテナ装置によると、シンプル又はクワドラチャシステムの従来のコイルによるＭＲＩ装置からのアップグレードは、ＲＦアンテナ装置を置換し、必要に応じてパワースプリッタ及び追加的なアンプを加えることによって実現可能である。ＭＲＩシステムの制御ユニットは、ＲＦアンテナ装置の各自の制御を実行するよう修正される。各セグメントのアンプ及びＴＲスイッチの個数に依存して、制御ユニットは更にアンプ、ＴＲスイッチ及びプリアンプのそれぞれを制御する。好ましくは、１つのパワーアンプ及びプリアンプが備えられ、各セグメントについて制御され、これにより、２つのアクティベーションポートは固定的な振幅及び位相によるフィードを有する。あるいは、ＲＦアンテナ装置の各セグメントの各アクティベーションポートについて、独立したアンプが利用可能である。従って、アンテナ装置はまた、パワースプリッタを利用して１つ又は２つのアンプによりそれを励起する共通のアンテナ装置と同様に動作可能であり、これにより、１種類のみのアンテナ装置がＭＲＩシステムのために利用可能であり、２つ又は４つのチャネルへのアップグレードが容易に実行可能である。
【００１６】
好ましくは、ＲＦアンテナ装置は、第１処理時に共鳴励起のため検査スペースにＲＦ磁場を印加するため備えられ、第１処理時と異なる他の処理時に関心対象内の核により発せられる磁気共鳴ＲＦエネルギーを受信するため更に備えられる。すなわち、ＲＦアンテナ装置は、ＲＦ受信アンテナと共にＲＦ送信アンテナとして機能するため備えられてもよい。これは、コンパクトな設計と、またＲＦ送信アンテナとＲＦ受信アンテナとの間のクロス結合を回避することを可能にしうる。ＲＦアンテナ装置の他の機能は、信号の促進された受信を可能にするローカル受信コイルを校正するための均一な受信感度を生成することである。ＲＦアンテナ装置はまた、主磁石の低磁場内で利用可能である。さらに、ＲＦアンテナ装置が、ボディコイル又はヘッドコイルなどとして異なるジオメトリのために利用可能である。ＲＦアンテナ装置はまた、それをマルチ共振にすることによって、２以上の周波数において動作するよう設計可能である。これは、他の方法の切断を利用する場合にははるかにより複雑である。
【００１７】
このＲＦアンテナ装置は、本出願においてハイブリッド設計として参照されるＴＥＭ共振器及びバードケージコイルの組み合わせを提供する。ＲＦアンテナ装置の各セグメントは、ＲＦアンテナ装置の中心領域においてＴＥＭコイルのように動作し、それの縦方向のエンドにおいてバードケージコイルのように動作する。磁場のプロファイルは、全ての振幅が同一となるよう選択され、位相がアクティベーションポートのジオメトリック位置に対応する場合、従来のボディコイルと同様である。ＲＦアンテナ装置のセグメントの切断は、ジオメトリＲＦアンテナ装置により解決されるため、容易に実現される。従って、ＲＦアンテナ装置の調整は不要である。チューブ状の構成、好ましくは、円筒状の構成を有するシールドエレメントが提供される。それは、動作周波数において導電性であるが、通常は勾配磁場の周波数においては導電性でない。シールドエレメントは、アンテナリングに対して縦方向に延長可能である。ラングの個数は、ＲＦアンテナ装置の設計及びサイズに依存して選択可能である。好ましくは、ラングの個数は、９０°の幾何学的距離において対称的なフィードオプションを取得するため４の倍数である。カップリングエレメントは、コンダクタ又は他の何れか適切なタイプのカップリングエレメントとすることができる。カップリングエレメントは、好ましくは、キャパシタ、インダクタ又はこれらの組み合わせを有する。ラングは、導電性物質から構成され、セグメント化可能である。任意的には、キャパシタ、インダクタ又はこれらの何れかの組み合わせが、ラングのセグメントの間に備えられる。更に好適には、ラングは、キャパシタを生成するための２以上の導電性レイヤを有するラミネート構造を有することが可能である。
【００１８】
好ましくは、アンテナリングは、一緒になってアンテナリングを形成する複数のリング部分を有する構成を有する。更に好適には、各アンテナリングのリング部分は、互いの間のギャップにより提供されてもよい。また更に好適には、各リング部分は少なくとも１つのラングに接続される。更に好適には、アンテナリングは、キャパシタを生成するための２以上の導電性レイヤによるラミネート構造を有することが可能である。
【００１９】
更なるキャパシタが、ローパス設計を提供するラングに、又はハイパス設計若しくは双方（バンドパス設計）を提供するアンテナリングに配置可能である。また、カップリングエレメントは、更なるキャパシタを有することが可能である。
【００２０】
ＲＦアンテナ装置の好適な実施例によると、反対のアンテナリングに接続されるラングは、隣接するラングの間で通常の距離により円周方向にずらされる。ラングの間の距離は、ＲＦアンテナ装置のサイズ及びラングの個数に依存する。通常の離間は、均一な磁場の生成を実現する。
【００２１】
ＲＦアンテナ装置の好適な実施例によると、前記第１及び第２ラングセットは、同数のラングを有し、前記第１及び第２セットのラングは、円周方向に交互に配置される。従って、各セグメントは同じ設計を有し、これは、均一な磁場の生成を実現する。
【００２２】
ＲＦアンテナ装置の好適な実施例によると、双方のセグメントのラングが前記ＲＦアンテナ装置の中心エリアにおいてオーバラップするように、前記セグメントには前記ＲＦアンテナ装置の１／２の長さより長い長さが与えられる。この長さは、ＲＦアンテナ装置の縦方向、すなわち、ｚ方向への延長を表す。ＴＥＭ共振器のエリアを参照する中心エリアにおけるオーバラップは、２つのセグメントの良好なジオメトリックな分離を提供する。このオーバラップによって、隣接するカップリングエレメントの間の距離が増加し、分離が向上する。標準モードにより駆動されると、このＲＦアンテナ装置は、従来のバードケージコイルとほぼ同様に動作する。
【００２３】
ＲＦアンテナ装置の好適な実施例によると、前記オーバラップは、典型的なサイズを有するＲＦアンテナ装置について約６．４ｃｍである。クワドラチャバードケージコイル（ＱＢＣ）の典型的なサイズは、シールド直径が６８ｃｍ、コイル直径が６０ｃｍ及びコイル長さが５０ｃｍである。ＲＦアンテナ装置の他のサイズ及び／又は設計について、オーバラップは異なる値を有しうる。理想的なオーバラップは、ＲＦアンテナ装置の特定の各設計について３Ｄ磁場シミュレーションにより評価可能である。あるいは、ＲＦアンテナ装置には、調整可能なオーバラップが提供可能であり、これにより、オーバラップは、ＲＦアンテナ装置のアクティベーションポートの間の結合の測定によって最適化可能である。
【００２４】
ＲＦアンテナ装置の好適な実施例によると、前記２つのセグメントのラングは、それらのフリーエンドにおいて、ペアにより互いに電気結合される。従って、２つのセグメントのラングは、共通の縦軸にペアにより延びる。カップリングは、ラングを電気接続することによって実現可能である。ラングのペアは、各ラングペアについて１つのカップリングエレメントによってシールドエレメントに共通に結合可能である。また、本実施例のＲＦアンテナ装置は、ハイブリッドＲＦアンテナ装置である。
【００２５】
ＲＦアンテナ装置の好適な実施例によると、少なくとも１つの中間ラングセットが備えられ、前記シールドエレメントの内側に前記ＲＦアンテナ装置の縦方向にパラレルに配置され、これにより、前記第１及び第２セグメントの間に配置される少なくとも１つの中間セグメントを規定し、隣接するセグメントのラングは、それらの隣接するエンドにおいて、ペアにより互いに電気結合され、前記隣接するセグメントのラングは、それらの隣接するエンドにおいて、カップリングエレメントを介し前記シールドエレメントに電気結合される。これは、縦方向への複数のセグメントによるバードケージ構成を可能にする。
【００２６】
本請求項によりカバーされていないＲＦアンテナ装置の更なる実施例によると、前記ＲＦアンテナ装置には、前記ＲＦアンテナ装置の外周に備えられるシールドエレメントがＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）コイルとして備えられ、前記ＲＦアンテナ装置は、前記シールドエレメントの内側に前記ＲＦアンテナ装置の縦方向にパラレルに配置されるストリップ部分を有し、前記ストリップ部分は、それらの縦方向のエンドにおいて前記シールドエレメントに結合され、各ストリップ部分は、上述した少なくとも１つのカップリングエレメントにより前記シールドエレメントに電気結合される。この代替的なコイル設計は、ＲＦアンテナ装置のセグメント化のための他のアプローチを提供する。カップリングエレメントは、通常はキャパシタによるコンダクタを有する。キャパシタには、デカップリングのための明確なキャパシタが備えられる。好ましくは、１つのカップリングエレメントがＲＦアンテナ装置を２つのセグメントに分離するケースでは、カップリングエレメントはストリップ部分の中央に配置される。２よりも多くのカップリングエレメントがＲＦアンテナ装置を２より多くのセグメントに分離するケースでは、カップリングエレメントはストリップ部分に沿って等しく離間可能である。ストリップ部分の縦方向のエンドのカップリングは、コンダクタエレメントを用いて実現可能である。任意的には、コンダクタエレメントは、典型的にはキャパシタである少なくとも１つのリアクタンスを有する。
【００２７】
ＲＦアンテナ装置の好適な実施例によると、ＲＦアンテナ装置は、それの縦方向へ２つのセグメントにセグメント化される。一般に、縦方向により多くの個数のセグメントを備えたＲＦアンテナ装置がまた可能である。例えば、ＴＥＭコイルについて、更なるカップリングエレメントを加えることによって、セグメント化が容易に実行可能である。にもかかわらず、ＲＦアンテナ装置と、セグメントを動作させるのに必要な電気及び電子コンポーネントとの複雑さが増大し、これにより、２つのセグメントは効率的なアプローチとして証明された。
【００２８】
ＲＦアンテナ装置の好適な実施例によると、ＲＦアンテナ装置の各セグメントには２つのアクティベーションポートが備えられる。従って、各セグメントは２つのチャネルにより動作可能であり、すなわち、各セグメントは共通のクワドラチャコイルの機能を提供する。例えば、ＲＦアンテナ装置の２つのセグメントによると、合計で４つのチャネルが実現可能であり、これにより、ＲＦアンテナ装置の効率性と均一性とが向上可能である。
【００２９】
ＲＦアンテナ装置の更なる好適な実施例によると、ＲＦアンテナ装置の各セグメントには、２つより多くのアクティベーションポートが備えられる。従って、各セグメントは、例えば、コイルが縮退されているとき、２つより多くのチャネルにより動作可能である。アクティベーションポートは、ＲＦアンテナ装置のタイプ及び設計に依存して、ＲＦアンテナ装置の異なる部分に備えることが可能である。従って、アクティベーションポートは、アンテナリング、ラング、これらの組み合わせ又はストリップ部分の異なるエレメントに備えることが可能である。
【００３０】
本発明の他の態様では、本課題は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムであって、静磁場を生成する主磁石と、前記静磁場に重畳される勾配磁場を生成する磁気勾配コイルシステムと、関心対象の核を励起するため検査スペースにＲＦ磁場を印加するため備えられる上述した少なくとも１つのラジオ周波数（ＲＦ）アンテナ装置内に前記関心対象を配置するため設けられる検査スペースと、前記少なくとも１つのＲＦアンテナ装置を制御する制御ユニットとを有し、前記制御ユニットは、前記ＲＦアンテナ装置の各セグメントに個別に接続されるＭＲイメージングシステムによって実現される。この接続は、ＲＦアンプを介して典型的には行われる。ＭＲイメージング（ＭＲＩ）システムは、上述したアンテナ装置を利用して、セグメント化されたコイルの効果を実現する。好ましくは、制御ユニットは、各セグメントの異なるエレメント、すなわち、アンテナリング、ラング、これらの組み合わせ又はストリップ部分に個別に接続される。
【００３１】
本発明の更なる態様では、本課題は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムの検査スペースにラジオ周波数（ＲＦ）磁場を印加する方法であって、上述した少なくとも１つのラジオ周波数アンテナ装置を提供するステップと、磁場を生成するため、前記ＲＦアンテナ装置の各セグメントにおける各アクティベーションポートを個別に制御するステップと、前記検査スペース内に均一なＢ１磁場を提供するため、前記ＲＦアンテナ装置の各セグメントにおける前記アクティベーションポートを共通に制御するステップとを有する方法により実現される。個々のセグメントは、ＲＦアンテナ装置の縦方向におけるシミングを可能にし、これにより、磁場の生成は、関心対象から独立した均一な磁場を提供するよう修正可能である。好ましくは、各セグメントを個別に制御するステップは、セグメントの異なるアクティベーションポートの制御を有する。あるいは、アクティベーションポートのグループは、共通に制御可能である。
【００３２】
本方法の好適な実施例によると、前記磁場を生成するため、前記ＲＦアンテナ装置の各セグメントにおける各アクティベーションポートを個別に制御するステップは、各セグメントの前記アクティベーションポートのウェイトを調整することを含み、前記均一なＢ１磁場を提供するため、前記ＲＦアンテナ装置の各セグメントにおける前記アクティベーションポートを共通に制御するステップは、前記ウェイトに従って前記アクティベーションを調整することを含む。当該ウェイトは、典型的には、複素数であり、すなわち、振幅と位相とが調整される。ウェイトを修正することによって、均一な磁場の生成が、各セグメントの個別のアクティベーションの必要なく実行可能である。好ましくは、ＲＦアンテナ装置に供給される全体的なパワーがまた制御される。シミングは、ウェイトを単に調整することによって実行可能である。好ましくは、ＲＦアンテナ装置全体のＲＦパワーが調整される。ウェイトは、動作中に動的に又はセットアップステップにおいて静的に調整可能である。
【００３３】
本発明の更なる態様では、本課題は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムをアップグレードするソフトウェアパッケージであって、前記ソフトウェアパッケージは、上述した方法の何れかに従って前記ＭＲイメージングシステムを制御するための命令を有するソフトウェアパッケージにより実現される。特に、ソフトウェアパッケージの命令は、ＭＲイメージングシステムの制御ユニットにおいて実行される。いくつかのケースでは、アンプを修正し、更なるケーブルを備えるなど、ＭＲＩシステムに更なる修正を実行することが要求されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本発明の上記及び他の態様は、後述される実施例から明らかであろう。このような実施例は、必ずしも本発明の完全な範囲を表すとは限らないが、本発明の範囲を解釈するため、またクレームが参照される。
【図１】図１は、本発明によるＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンテナ装置を有する磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムの実施例の一部の概略図である。
【図２】図２は、第１実施例によるＲＦアンテナ装置の斜視図である。
【図３】図３は、第１実施例によるＲＦアンテナ装置のｚ軸に沿ったＢ１プロファイルを示す図である。
【図４】図４は、第２実施例によるＲＦアンテナ装置のＴＥＭコイルエレメントの概略図である。
【図５】図５は、第３実施例によるＲＦアンテナ装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、ＭＲスキャナ１１２を有する磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステム１１０の実施例の一部の概略図を示す。ＭＲイメージングシステム１１０は、静磁場を生成するため設けられる主磁石１１４を有する。主磁石１１４は、内部に配置される通常は患者である関心対象１２０の中心軸１１８の周囲の検査スペース１１６を提供する中心ボアを有する。他の実施例では、静磁場内の検査領域を提供する異なるタイプのＭＲイメージングシステムが利用される。さらに、ＭＲイメージングシステム１１０は、静磁場に重畳される勾配磁場を生成するため設けられる磁気勾配コイルシステム１２２を有する。磁気勾配コイルシステム１２２は、当該技術において知られるように、主磁石１１４のボア内に同心円状に配置される。
【００３６】
さらに、ＭＲイメージングシステム１１０は、チューブ状の本体を有する全身コイルとして設計されるラジオ周波数（ＲＦ）アンテナ装置１４０を有する。ＲＦアンテナ装置１４０は、関心対象１２０の核を励起するため、ＲＦ送信フェーズ中に検査スペース１１６にＲＦ磁場を印加するため備えられる。ＲＦアンテナ装置１４０はまた、ＲＦ受信フェーズ中に励起された核からＭＲ信号を受信するため備えられる。ＭＲイメージングシステム１１０の動作状態では、ＲＦ送信フェーズ及びＲＦ受信フェーズが連続的に行われている。ＲＦアンテナ装置１４０は、主磁石１１４のボア内に同心円状に配置される。当該技術において知られるように、円筒形の金属のＲＦスクリーン１２４が、磁気勾配コイルシステム１２２とＲＦアンテナ装置１４０との間に同心円状に配置される。
【００３７】
さらに、ＭＲイメージングシステム１１０は、当該技術において通常知られるように、取得したＭＲ信号からＭＲ画像を再構成するため備えられるＭＲ画像再構成ユニット１３０と、ＭＲスキャナ１１２の機能を制御するよう備えられるモニタユニット１２８を備えるＭＲイメージングシステム制御ユニット１２６とを有する。制御ライン１３２は、ＲＦ送信フェーズ中にＲＦスイッチングユニット１３６を介しＲＦアンテナ装置１４０にＭＲラジオ周波数のＲＦパワーを供給するよう備えられるＲＦ送信ユニット１３４とＭＲイメージングシステム制御ユニット１２６との間に設置される。次に、ＲＦスイッチングユニット１３６はまた、ＭＲイメージングシステム制御ユニット１２６により制御され、他の制御ライン１３８は、この目的に利用するためＲＦスイッチングユニット１３６とＭＲイメージングシステム制御ユニット１２６との間に設置される。ＲＦ受信フェーズ中、ＲＦスイッチングユニット１３６は、前置増幅後にＲＦアンテナ装置１４０からＭＲ画像再構成ユニット１３０にＭＲ信号を向ける。
【００３８】
図２は、第１実施例によるＭＲイメージングシステム１１０のＲＦアンテナ装置１４０を示す。ＲＦアンテナ装置１４０は、ＲＦアンテナ装置１４０のチューブ状の本体のトップ及びボトムを規定する、共通の回転軸上で離間する第１及び第２アンテナリング１４２，１４４を有する。本実施例では、アンテナリング１４２，１４４は、導電性ループとして備えられる。アンテナリング１４２，１４４の間の距離は、ＲＦアンテナ装置１４０の長さを規定する。シールドエレメント１４６が、ＲＦアンテナ装置１４０の外周に備えられ、ＲＦアンテナ装置１４０の縦方向にアンテナリング１４２，１４４を超えて延びる。本実施例では、シールドエレメント１４６は、動作周波数において導電性であるが、磁気勾配コイルシステム１２２により生成される勾配磁場の周波数において導電性でない。
【００３９】
ラング１５２の第１及び第２セット１４８，１５０は共に、シールドエレメント１４６の内側においてＲＦアンテナ装置１４０の縦方向１５４にパラレルに配置される。第１セット１４８のラング１５２は、それらのエンドの１つにおいて、各エンドが第１アンテナリング１４２に電気結合され、これにより、第１セグメント１６２を規定し、第２セット１５０のラング１５２は、それらのエンドの１つにおいて、各エンドが第２アンテナリング１４４に電気結合され、これにより、第２セグメント１６４を規定する。双方のセット１４８，１５０のラング１５２は、導電性物質から構成され、本実施例では、アンテナリング１４２，１４４の何れにも結合されないそれらのフリーエンドにおいて、各々がコンダクタであるカップリングエレメント１５６を介しシールドエレメント１４６に電気結合される。３Ｔ  Ｌａｒｍｏｒ周波数のためのキャパシタ１５８は、ローパス設計を提供するラング１５２に配置される。ラング１５２の第１及び第２セット１４８，１５０はそれぞれ、複数の１６個のラング１５２を有する。第１及び第２セット１４８，１５０のラング１５２は、隣接するラング１５２の間で通常の距離により周囲にずらされ、円周方向に交互に配置される。
【００４０】
セグメント１６２，１６４には、ＲＦアンテナ装置１４０の１／２の長さより長い長さが設けられ、これにより、双方のセグメント１６２，１６４のラング１５２がＲＦアンテナ装置１４０の中心エリアにおいてオーバラップする。本実施例のＲＦアンテナ装置１４０は、約６８ｃｍのシールドの直径、約６０ｃｍのコイルの直径及び約５０ｃｍのコイルの長さを有する。オーバラップは、約６．４ｃｍである。
【００４１】
ＲＦアンテナ装置１４０は、ｚ方向としても参照されるそれの縦方向１５４に２つのセグメント１６２，１６４にセグメント化される。ＲＦアンテナ装置１４０はハイブリッド設計を有し、ここで、ＲＦアンテナ装置１４０の各セグメント１６２，１６４は、ＲＦアンテナ装置１４０の中心領域におけるＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）コイルと、それの縦方向のエンドにおけるバードケージコイルとの特徴を組み合わせる。ＲＦアンテナ装置１４０の各セグメント１６２，１６４には、図示されない２つのアクティベーションポートが備えられる。従って、各セグメント１６２，１６４は２つのチャネルにより動作し、すなわち、各セグメント１６２，１６４は、共通のクワドラチャコイルの特徴を提供する。例えば、それぞれが２つのアクティベーションポートを有する２つのセグメント１６２，１６４によると、合計で４つのチャネルが提供される。本実施例では、図示されない単一のアンプとパワースプリッタとが、ＲＦアンテナ装置１４０に供給するのに利用される。パワースプリッタは、パワーを自由に分割し、ユーザにより規定されたフェーズによると、制御ユニット１２６によりＲＦアンテナ装置１４０の２つのセグメント１６２，１６４の４つのアクティベーションポートに分割するよう調整可能である。アンプ及びパワースプリッタは制御ユニット１２６に接続される。他の実施例では、独立したアンプが、ＲＦアンテナ装置１４０の各セグメント１６２，１６４に供給するため利用される。
【００４２】
ここで、検査スペース１１６にＲＦ磁場を印加するため、ＭＲＩシステム１１０とＲＦアンテナ装置１４０との作動方法が説明される。ＲＦアンテナ装置１４０の各セグメント１６２，１６４は、制御ユニット１２６によって磁場を生成するよう個別に制御される。セグメント１６２，１６４の個別の制御によって、ＲＦアンテナ装置１４０における磁場の共通の制御が、検査スペース１１６内に均一なＢ１磁場を提供するため実行される。セグメント１６２，１６４の個別の制御は、各セグメントにおける各アクティベーションポートのアクティベーションのウェイトを評価及び調整することによって実行される。これらのウェイトは、アクティベーションポートの振幅及び位相を規定する複素数であり、すなわち、ウェイトは、パワーが振幅及び位相においてアクティベーションポートにどのように分割されるかを示す。Ｂ１磁場の絶対レベルは、パワーアンプの制御により適応される。シミングはウェイトを調整することによって実行される。従って、ＲＦアンテナ装置１４０の縦方向１５４における関心対象１２０の非均一性が直接的に対処できる。
【００４３】
図３は、ＲＦアンテナ装置１４０のＢ１磁場を示す。観察できるように、２つのセグメント１６２，１６４はそれぞれ、ｘ方向１５４の軸の中心から若干シフトされるＢ１磁場を生成する。個々のセグメント１６２，１６４の励起と形状において比較される図３の２のファクタにより減少することが示される合成されたＢ１磁場は、ｚ軸の中心においてそれの最大値を有する。従って、Ｂ１磁場のプロファイルは、従来の本体のコイルのものと同様である。
【００４４】
本請求項によってカバーされない第２実施例では、ＲＦアンテナ装置１４０はＴＥＭコイルである。コイルの異なる設計とは別に、第２実施例のＲＦアンテナ装置１４０を利用するＭＲＩシステム１１０は、第１実施例のものと同じである。また、ＲＦアンテナ装置１４０及びＭＲＩシステム１１０の処理は、第１実施例のものの処理と同様である。
【００４５】
図４は、ＲＦアンテナ装置１４０のＴＥＭコイルエレメント１６６を示す。シールドエレメント１４６が、ＲＦアンテナ装置１４０のチューブ状の本体を規定するＲＦアンテナ装置１４０の外周に備えられる。本実施例では、シールドエレメント１４６は、動作周波数において導電性であるが、磁気勾配コイルシステム１２２により生成される勾配磁場の周波数においては導電性でない。ＴＥＭコイルエレメント１６６は、シールドエレメント１４６の内側においてＲＦアンテナ装置１４０の縦方向１５４にパラレルに配置されるストリップ部分１６８を有する。ストリップ部分１６８は、それの縦方向のエンドにおいてシールドエレメント１４６にコンダクタエレメント１６９を介し結合される。ストリップ部分１６８は、導電性物質から構成され、キャパシタ１７０は、ストリップ部分１６８内に備えられる。本実施例では、ＴＥＭコイルエレメント１６６には、ストリップ部分１６８をシールドエレメント１４６に電気結合するカップリングエレメント１５６が備えられる。カップリングエレメント１５６は、コンダクタエレメント１６９の間の中央に配置される。カップリングエレメント１５６は、導電性であり、キャパシタ１７２を有する。従って、ＴＥＭコイルエレメント１６６とＲＦアンテナ装置１４０の全体とは、カップリングエレメント１５６によって２つの分離されたセグメント１６２，１６４にセグメント化される。異なる実施例では、他のタイプのカップリングエレメント１５６が利用可能である。
【００４６】
図５は、本請求項によってカバーされない第３実施例によるＲＦアンテナ装置１４０を示す。第３実施例のＲＦアンテナ装置１４０はまた、第１実施例のＲＦアンテナ装置１４０と同様のハイブリッドＲＦアンテナ装置１４０である。従って、第３実施例及び第１実施例によるＲＦアンテナ装置１４０の間の相違点のみが説明される。
【００４７】
第３実施例によるＲＦアンテナ装置１４０は、ＲＦアンテナ装置１４０の反対のエンドフェースにおいて導電性ループとして備えられる第１及び第２アンテナリング１４２，１４４を有する。シールドエレメント１４６は、ＲＦアンテナ装置１４０の外周に備えられる。図５は、ＲＦアンテナ装置１４０の展開図を示す。
【００４８】
ラング１５２の第１及び第２セット１４８，１５０は共に、シールドエレメント１４６の内側にＲＦアンテナ装置１４０の縦方向１５４にパラレルに配置される。第１セット１４８のラング１５２は、それらのエンドの１つにおいて、各エンドが第１アンテナリング１４２に電気結合され、これにより、第１セグメント１６２を規定し、第２セット１５０のラング１５２は、それらのエンドの１つにおいて、各エンドが第２アンテナリング１４４に電気結合され、これにより、第２セグメント１６４を規定する。双方のセット１４８，１５０のラング１５２は、導電性物質から構成され、キャパシタを有し、これにより、ラングは、それらの他のフリーエンドにおいて、ペアにより互いに電気結合される。さらに、双方のセット１４８，１５０のラング１５２は、本実施例では、これらのフリーエンドにおいて、コンダクタであるカップリングエレメント１５６を介しシールドエレメント１４６に電気結合される。キャパシタ１５８は、ローパス設計を提供するラング１５２に配置される。従って、第１及び第２セット１４８，１５０のラング１５２は、ペアにより共通の縦軸上に配置される。
【００４９】
ＲＦアンテナ装置１４０は、分離されたそれの縦方向１５４に２つのセグメント１６２，１６４にセグメント化される。セグメント１６２，１６４は、ＲＦアンテナ装置１４０の１／２の長さを有する。
【００５０】
本発明が図面及び上記の説明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説明は、例示的又は一例であり、限定的でないとみなされるべきであり、本発明は、開示された実施例に限定されない。開示された実施例に対する他の変形は、図面、開示及び添付した請求項を考察することから、請求された発明を実施する当業者により理解及び実現可能である。請求項において、“有する”という単語は他の要素又はステップを排除せず、“ある”という不定冠詞は複数を排除しない。特定の手段が互いに異なる従属形式の請求項に記載されるという事実は、これらの手段の組み合わせが効果的に利用可能でないことを示すものでない。請求項における何れかの参照符号は、範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。
【符号の説明】
【００５１】
１１０  磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステム
１１２  磁気共鳴（ＭＲ）スキャナ
１１４  主磁石
１１６  ＲＦ検査スペース
１１８  中心軸
１２０  関心対象
１２２  磁気勾配コイルシステム
１２４  ＲＦスクリーン
１２６  ＭＲイメージングシステム制御ユニット
１２８  モニタユニット
１３０  ＭＲ画像再構成ユニット
１３２  制御ライン
１３４  ＲＦ送信ユニット
１３６  ＲＦスイッチングユニット
１３８  制御ライン
１４０  ラジオ周波数（ＲＦ）アンテナ装置
１４２  第１アンテナリング、第１導電性ループ
１４４  第２アンテナリング、第２導電性ループ
１４６  シールドエレメント
１４８  第１ラングセット
１５０  第２ラングセット
１５２  ラング
１５４  縦方向、縦軸
１５６  カップリングエレメント、コンダクタ
１５８  キャパシタ
１６２  第１セグメント
１６４  第２セグメント
１６６  ＴＥＭコイルエレメント
１６８  ストリップ部分
１６９  コンダクタエレメント
１７０  キャパシタ
１７２  キャパシタ
【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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