(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＲＩシステム（１０）のＺ軸方向での位置決め可能範囲を規定する第１及び第２の境界（Ｐ１，Ｐ２）の間にある物体（１６）の、所定の寸法を持つ指定された視野（４２）内にある領域（３８）のＭＲ像を取得するために、前記ＭＲＩシステムおける第１の複数のＲＦコイルの選択的駆動方法において、
第１の複数のコイル要素（４０）で構成されたフェーズド・アレイ表面コイル（３６）を、前記領域（３８）に対して、前記ＭＲＩシステムのＺ方向勾配磁石のアイソセンタを基準にして選択されたＺ方向空間関係となるように位置決めすると共に、前記選択された空間関係にある前記フェーズド・アレイ表面コイルの位置パラメータ（ＤＬＭ、ｄ１，ｄ２，…、ｅｌ）を記憶する位置決め記憶ステップと、
前記第１の複数のコイル要素（４０）から、この第１の複数よりも少ない第２の複数のＲＦコイル（４０）をコンピュータ（３４）を用いて選択するステップであって、このコンピュータ（３４）は、前記第２の複数のＲＦコイルに含まれる任意の１つを選択するに際して、この任意の１つのコイルが、前記フェーズド・アレイに沿って延在し且つ前記第１及び第２の境界にそれぞれ対応する位置の間に存在し且つ前記視野の前記寸法に等しい長さ（Ｌ）を持つ範囲の中に存在していることを、前記任意のＲＦコイルの前記位置パラメータとに基づいて演算して確認し、その演算結果に基づいて、前記任意の１つのコイルを前記第２の複数のＲＦコイルに含ませるものとして選択する演算選択ステップと、
各々の前記選択されたコイル要素をＭＲＩシステム用のＲＦコイルとして作動させるステップと、
を有することを特徴とするＭＲＩ用ＲＦコイルの選択的駆動方法。
【請求項２】
前記フェーズド・アレイは前記コイル要素の線形アレイで構成され、前記ＭＲシステムは既知の位置に前記アイソセンタを持つ前記主磁石が設けられており、
前記位置決め記憶ステップは、前記フェーズド・アレイの各々のコイル要素が前記アイソセンタから一定の既知の距離の所に位置するように前記フェーズド・アレイ表面コイルを位置決めすることより成る請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記の選択するステップは、前記アイソセンタに関して前記第１および第２の境界の位置を決定し、次いでコイル要素が前記アイソセンタに関する前記第１および第２の境界の位置の間に位置決めされている場合にのみ、該コイル要素をＭＲデータの取得に使用するために選択することより成る請求項２記載の方法。
【請求項４】
各々の前記コイル要素は、互いに対向する関係にある第１および第２の端を持っており、
前記方法が更に、前記アイソセンタに関してそれぞれのコイル要素の前記第１および第２の端の位置を決定することを含んでおり、
所与のコイル要素の前記第１および第２の端の位置が前記第１および第２の境界と比較されて、前記所与のコイル要素をＭＲデータの取得に使用するために選択すべきかどうかが決定される請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の境界の間に延在する前記寸法は既知であり、前記第１及び第２の境界のそれぞれの位置は、前記寸法から、並びに前記第１及び第２の境界の中間に位置する前記物体上のランドマークと前記アイソセンタとの間の既知の距離から、決定される請求項４記載の方法。
【請求項６】
コイル要素の前記第１および第２の端の位置は、該コイルの既知の長さから、並びに該コイル要素の中間点と前記アイソセンタとの間の既知の距離から、決定され、
ＭＲデータの取得に使用するために選択されていない前記フェーズド・アレイの各々のコイル要素は、データ取得の際にそれぞれ不作動にされる請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、前記比較ステップおいて前記第１および第２の端の位置を使用する前に、前記コイル要素の前記第１および第２の端のそれぞれの位置をルックアップ・テーブルに記憶することを含んでいる請求項４記載の方法。
【請求項８】
前記演算選択ステップは、ＲＦコイルの長さを演算に用いることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
Ｚ軸方向での位置決め可能範囲を規定する第１及び第２の境界（Ｐ１，Ｐ２）の間にある物体（１６）の、所定の寸法を持つ指定された視野（４２）内にある領域（３８）のＭＲ像を取得するＭＲ装置であって、
前記物体の領域（３８）内でＭＲ信号データを励起する手段と、
前記物体領域（３８）に対して、前記ＭＲ装置のＺ方向勾配磁石のアイソセンタを基準にして選択されたＺ方向空間関係にある複数のコイル要素で構成された第１の複数のフェーズド・アレイ表面コイルと、
ＭＲデータを取得するために使用する第２の複数コイル要素を、前記第１の複数のコイル要素の中から選択する電子回路（３４）であって、前記第２の複数のＲＦコイルに含まれる任意の１つを、前記フェーズド・アレイに沿って延在し且つ前記第１及び第２の境界にそれぞれ対応する位置の間に存在し且つ前記所定の寸法に等しい長さ（Ｌ）を持つ範囲の中に存在していることを、前記任意のＲＦコイルの前記位置パラメータとに基づいて演算し、その演算結果に基づいて前記第２の複数のＲＦコイルに含まれるものとして選択する電子回路（３４）と、
前記コイル要素にそれぞれ結合された受信増幅器であって、前記選択されたコイル要素にそれぞれ結合された前記受信増幅器によって受信されたデータのみが前記ＭＲ像を構成する際に用いられる前記受信増幅器を有することを特徴とする前記装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は一般にフェーズド・アレイ表面コイルにより取得された磁気共鳴（ＭＲ）像の中のアーティファクトを低減する改良方法に関するものである。更に詳しくは、本発明は、像を作成するために必要なＭＲデータを取得するためにコイル要素のうちのサブセットすなわち全部ではなく一部分のみを使用する上記形式の方法に関するものである。より更に詳しくは、本発明は、本発明の方法を実施するために使用されるＭＲスキャナ又はシステムが、ＭＲデータを取得する際に使用すべきサブセットのそれぞれのコイル要素を自動的に選択するためにオペレータによって容易にプログラムされ得るようにする上記形式の方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
ＭＲイメージングの分野での実施者によく知られているように、フェーズド・アレイ表面コイルが他の形式のＭＲ受信器における或る特定の欠陥を克服するために開発されている。更に詳しく述べると、フェーズド・アレイ・コイルは、一般的にボリューム・コイル受信器よりも信号対ノイズ比の良好な受信器を提供し、同時に表面コイルで起こる傾向のある視野の減少を生じない。フェーズド・アレイ受信器は、脊椎の頚椎領域、胸椎領域及び腰椎領域のような細長い構造をイメージングするのに特に有用であることが判っている。
【０００３】
更に周知のように、フェーズド・アレイ表面コイルはアーティファクトを生じ易く、アーティファクトは、ＭＲイメージングの際に、Ｂ0 又は勾配磁界のような必要な磁界の値がＭＲ信号源内の（すなわち、イメージング対象物内の）２つ以上の位置で反復又は繰り返されるときはいつでも生じる可能性がある。このようなアーティファクトは主に、勾配及び磁気コイルが有限の長さを有していることから派生する。従って、ＭＲスキャナのＢ0 磁界又は勾配磁界はスキャナの主磁石のアイソセンタ(isocenter) から離れるにつれて非線形に変化する。例えば、Ｚ軸に関して線形である理想的なＧｚ勾配磁界は、各々のＺ軸位置において異なる値を持つはずである。しかしながら、非線形性のために、Ｇｚ勾配磁界はアイソセンタの両側で大きく離間した２つのＺ軸位置において同じ大きさになることがある。その結果、一方の位置が実際には像の視野の外にあっても、受信器によって両方の位置で検出されるＭＲ信号が像の再構成に使用するために受け入れられることがある。このような位置からのＭＲ信号はアーティファクトの原因となる。
【０００４】
フェーズド・アレイ表面コイルでは、このような周辺の信号によるアーティファクトは明るい輝点として、或いは像全体を損なう信号のリボンとして現れることがある。輝点型のアーティファクトはスターティファクト(Startifact)と呼ばれ、またリボン型のアーティファクトはアネファクト(Annefact)と呼ばれれている。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は一般的には、第１の境界と第２の境界との間に延在する寸法を持つ指定された視野内にある物体の領域のＭＲ像を提供するようにＭＲシステム又はスキャナを作動する方法を対象とする。この方法によれば、複数のコイル要素を有するフェーズド・アレイ表面コイルが、物体領域に対して選択された空間関係に位置決めされる。この方法は更に、データの取得に使用するために該アレイの或る特定のコイル要素を決定又は選択するステップを有し、その特定のコイルは、少なくともその一部分が該フェーズド・アレイに沿って延在し且つ視野の寸法に等しい長さを持つ範囲内に存在している場合に選択され、該範囲は第１及び第２の境界にそれぞれ対応する位置の間に存在する。選択されたコイル要素は、物体領域のうちのそれぞれ対応する小領域からＭＲデータを取得するように作動される。
【０００６】
本発明の好ましい態様では、フェーズド・アレイ表面コイルがコイル要素の線形アレイで構成され、且つＭＲシステムにはアイソセンタを持つ主磁石が設けられていて、前記の位置決めステップは、フェーズド・アレイ表面コイルのコイル要素がアイソセンタから既知の一定の距離に位置するように、フェーズド・アレイ表面コイルを位置決めすることを含む。前記のコイル要素を選択するステップは、アイソセンタに関して第１及び第２の境界の位置を決定し、コイル要素がアイソセンタに対して第１及び第２の境界の位置の間に位置している場合のみ該コイル要素を選択することを含む。
【０００７】
有用な態様では、第１及び第２の境界の間に延在する視野の寸法が既知であり、第１及び第２の境界のそれぞれの位置が、このような寸法を用い、且つ第１及び第２の境界の中間に位置する物体上のランドマークとアイソセンタとの間の既知の距離を用いて、決定される。アイソセンタに関してそれぞれのコイル要素の第１及び第２の端の位置を決定するため、所与のコイル要素の第１及び第２の端部の位置の各々を第１及び第２の境界の位置と比較して、該所与のコイル要素が第１及び第２の境界の間に位置しているかどうか決定する。
【０００８】
【発明の目的】
本発明の目的は、フェーズド・アレイ表面コイルによって取得されるＭＲ像中のアーティファクトを低減するための改善され且つ簡単化された方法を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、フェーズド・アレイの或る特定のコイル要素、すなわち像の視野内にある物体領域からのみＭＲデータを取得するコイル要素を決定又は選択して、像データ取得のために排他的に使用されるコイル要素サブセットを構成するようにした上記形式の方法を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、アレイのうちの前記サブセットに含まれていないコイル要素によって取得されたデータは像再構成に使用しないようにした上記形式の方法を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、単に幾つかの利用可能なパラメータを供給することによって、アレイのうちの前記サブセットに含ませるべきコイル要素を自動的に決定又は選択するようにＭＲスキャナのオペレータがスキャナに容易に命令できるようにした上記形式の方法を提供することである。
【００１２】
本発明のこれらの及び他の目的並びに利点は、添付の図面を参照した以下の説明から容易に明らかになろう。
【００１３】
【好ましい実施態様の詳しい説明】
図１を参照すると、ここに述べるようにＭＲデータを取得するために作動し得るＭＲシステム１０の基本的構成部品が図示されている。システム１０は、その円筒形中孔内に主磁界すなわち静磁界Ｂ0 を作成する磁石１４と共に、ＲＦ送信コイル１２を含んでいる。ＲＦ送信コイル１２は、磁石の中孔内に配置されているイメージング対象の患者又は他の物体１６にＲＦ励起信号を送信して、ＭＲ信号を発生させる。システム１０は更に、直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に対してＧｘ、Ｇｙ及びＧｚ磁界勾配をそれぞれ作成する勾配コイル１８、２０及び２２を含んでいる。図１は、勾配コイル１８、２０及び２２の各々が勾配増幅器２４、２６及び２８によってそれぞれ駆動され、またＲＦ送信コイル１２が送信増幅器３０によって駆動されることを示している。
【００１４】
更に図１を参照すると、システム１０にフェーズド・アレイ表面コイル３６が設けられることが図示されており、該フェーズド・アレイ表面コイル３６は、物体３６から、例えばそのスライス又は領域３８からＭＲ信号を取得するために、１組のＲＦ受信増幅器と関連して作動される（後で詳しく説明する）。フェーズド・アレイ表面コイル３６はコイル要素４０の線形アレイで構成される。システム１０には更にパルス・シーケンス制御装置３２が設けられており、該パルス・シーケンス制御装置３２は、ＲＦ増幅器及び勾配増幅器を制御することによって、複数の組のＭＲ像データを生じさせて取得するためのパルス・シーケンスを発生する。システム１０はまた、本発明に従って、取得されたデータから像を構成するための計算及び処理用電子装置３４を含む。ＭＲシステム１０のそれぞれの構成部品の構成、機能及び相互関係は、本書で説明する本発明の原理を除いて、一般的に１９９７年９月３０日にザウ（Ｚｈｏｕ）等に付与された米国特許第５，６７２，９６９号明細書に記載されているように従来技術において周知である。
【００１５】
図２を参照すると、ＭＲシステムのＺ軸に関して位置決めされた患者又は他の物体１６が図示されている。例えば、物体１６は主磁石１４の中孔内に完全に又は部分的に収容される。更に、Ｚ軸とほぼ平行な関係で且つ物体１６から離間した関係でＺ軸に沿って延在するフェーズド・アレイ表面コイル３６の要素４０が図示されている。このようにコイル要素４０は線形アレイを構成していて、１乃至６の番号がそれぞれ付されている。Ｚ軸に沿って境界Ｐ1 及びＰ2 によって定められたＺ軸に沿った寸法を持つ視野４２内に存在する物体１６の領域からのＭＲ信号を検出するためにコイル３６が設けられる。このような領域は患者１６の脊椎の一部分を含むことが有用な場合がある。
【００１６】
更に図２を参照すると、視野４２内に存在する物体領域の一部分すなわち小領域４４も図示されている。ＭＲイメージングの周知の原理によれば、磁石１４によって発生されるＢ0 磁界とＲＦ送信コイル１２によって与えられるＢ1 励起磁界との組合せの作用により、物体１６の小領域４４内でＭＲ信号が励起される。小領域４４の場所はＧｘ、Ｇｙ及びＧｚ勾配磁界によって決定される。小領域４４内で励起されたＭＲ信号は、フェーズド・アレイ３６のうちの、小領域４４に最も近い要素（図２で見て小領域４４の直ぐ下に位置する要素）である番号２のコイル要素によって検出又は受信される。
【００１７】
図２はまた、Ｂ0 磁界及びＢ1 磁界によりＭＲ信号が同様に励起される物体１６の小領域４６及び４８も示している。これらの小領域のいずれも視野４２内に含まれていない。しかしながら、前に述べたようにＧｚ勾配の非線形性によって、これらの両方の小領域からのＭＲ信号が視野４２内に存在するように現れる。このようなＭＲ信号が検出された場合、該ＭＲ信号は視野内にある領域についての再構成像にアーティファクトを生じさせる原因となる。小領域４８からの信号は、アレイ３６のコイル要素のどれも小領域４８に該信号を受信するほど隣接していないので、一般的に余り重要ではない。しかし、小領域４６からの信号は、小領域４６のその直ぐ近くに離間して位置する番号５のコイル要素によって検出受信されることになる。従って、このような検出された信号によって、像を歪ませるアーティファクトが生じる可能性がある。
【００１８】
本発明によれば、視野４２内に存在するフェーズド・アレイ３６の領域の近くに位置するコイル要素（図２で見てこのような領域の直ぐ下にある要素）を識別し、従って、このような領域の像の正確な再構成のために必要とされるＭＲデータを受信する比較的簡単な手法を提供することが非常に有利であると認識された。このような識別により、データ取得の際に残りのコイル要素４０を不作動にすることが可能になる。代替的に、このような残りのコイル要素によって取得されたＭＲデータが像の再構成において使用されるのを防止する処置を行って、このようなＭＲデータから生じるアーティファクトを防止することも可能である。その上、システムのオペレータが２つ又は３つの容易に利用可能なパラメータを供給した後で、コイル要素の識別を自動的に実行できるように、システム１０のようなＭＲスキャナを構成することは有利である。
【００１９】
図３を参照すると、図２について述べたようにＭＲシステムのＺ軸及び主磁石１４に対して位置決めされ、且つ互いに対して位置決めされた物体１６及びフェーズド・アレイ表面コイル３６が示されている。更に、アレイ３６のコイル要素４０の各々が主磁石１４のアイソセンタ５０に対して一定の既知の関係に位置決めされている。すなわち、番号１のコイル要素の中心はアイソセンタ５０から距離ｄ1 にあり、より一般的には、ｉ番目のコイル要素の中心はアイソセンタから距離ｄi にある。本発明を限定するものでなく、例示の目的で、コイル要素４０の各々はＺ軸に沿って同じ長さｅl を持つものとしてある。従って、図３で見て、ｉ番目のコイル要素の右端及び左端は、Ｚ軸に関してそれぞれｄi ＋（ｅl ／２）及びｄi −（ｅl ／２）に位置する。それぞれのコイル要素４０についてのこのような位置情報はルックアップ・テーブル（図示していない）に記憶させることができ、該ルックアップ・テーブルはＭＲシステムの電子装置３４に含めるのが有用であり得る。
【００２０】
更に図３を参照すると、物体１６上に配置されていて、Ｚ軸に沿ってアイソセンタ５０から既知の距離ＤLMにある参照マークすなわちランドマーク５２が図示されている。境界Ｐ1 及びＰ2 の間の視野４２の寸法が長さＬに指定され、且つその寸法の中点がランドマーク５２に配置されている場合、アイソセンタに対する境界Ｐ1 の位置は式Ｐ1 ＝ＤLM−（Ｌ／２）から容易に決定することが出来る。同様に、境界Ｐ2 の位置は式Ｐ2 ＝ＤLM＋（Ｌ／２）から容易に決定することが出来る。
【００２１】
境界Ｐ1 の位置を決定した後、電子装置３４内にある通常の論理回路（図示していない）が、Ｐ1 とルックアップ・テーブルに記憶された各々の値ｄi ＋（ｅl ／２）とを系統的に比較する。Ｐ1 ＞ｄi ＋（ｅl ／２）であると判明した場合、図３で見て、ｉ番目のコイル要素の右端が視野４２の左側の境界Ｐ1 よりも左に位置していることは明らかである。図３は、例えば、このことが番号１のコイル要素に当てはまることを示している。というのは、このコイル要素の右端が境界Ｐ1 よりもアイソセンタ５０に一層接近しているからである。従って、番号１のコイル要素のどの部分も、図３で見て、視野４２の下に位置していず、このためこのようなコイル要素は視野内に存在する物体１６の領域のどの部分からのＭＲ信号も受信しない。
【００２２】
同様な方法で、Ｐ2 が、ルックアップ・テーブルに記憶された各々の値ｄi −（ｅl ／２）、すなわちそれぞれのコイル要素４０の左端の位置と比較される。Ｐ2 ＜ｄi −（ｅl ／２）である場合、図３で見て、ｉ番目のコイル要素の左端が視野４２の右側の境界Ｐ2 よりも右に位置している。図３は、この状態が番号５及び６のコイル要素に当てはまることを示している。従って、このようなコイル要素は同様に、視野内に存在する物体１６の領域からのＭＲ信号を受信しない。
【００２３】
以上のことから、境界Ｐ1 及びＰ2 とそれぞれのコイル要素の端の位置との比較は、視野内の領域の像を構成するために実際に使用するＭＲデータを受信するコイル要素４０のサブセットを識別するための非常に簡単で都合のよい手順であることがわかる。更に詳しく述べると、ｉ番目のコイル要素は、Ｐ1 ≦ｄi ＋（ｅl ／２）及びＰ2 ≧ｄi −（ｅl ／２）の両方の条件を満足している場合にのみ、コイル要素のサブセット内に含まれるはずである。従って、フェーズド・アレイ３６上に投影されたＰ1 及びＰ2 は長さＬの範囲を定める。コイル要素４０は、その一部分が上記範囲内にあれば、サブセット内に含まれる。図３に示された視野４２の場合、関心のあるサブセットは番号２、３及び４のコイル要素で構成される。残りのコイル要素は像のためのデータを取得するのに使用されない。
【００２４】
ここで、特定の視野について関心のあるコイル要素を選択するために、パラメータＤLM及びＬを指定することだけが必要であることを強調しておきたい。このような情報はオペレータによってスキャナに容易に供給することができ、そのとき計算及び処理用電子装置３４は上述の比較を実行するように処理することが出来る。
【００２５】
図４を参照すると、フェーズド・アレイ表面コイル３６の各々のコイル要素４０が前置増幅器５６を介して対応する受信増幅器又は受信器５４に結合されることが図示されている。各々のコイル要素にはまた、ｐｉｎダイオードを有する阻止回路網５８が設けられている。コイル要素は、その阻止回路網５８を選択的に作動することによって、前に述べた理由によりＭＲデータを取得しないように不作動にすることができる。しかし、商業上入手可能な特定の種類のスキャナによっては、個々のコイル要素を不作動にすること又はターンオフすることは非常に不便であることがある。場合によっては、フェーズド・アレイ・コイルのハードウエアを実質的に再設計して遡及的に適用することが必要になろう。従って、代替の構成では、アレイ３６の各々のコイル要素４０にデータを取得させるようにする。この場合、上述の手順に従って、或るコイル要素を関心のあるサブセット内に含めないという決定がなされたとき、そのコイル要素に結合されている受信器５４が、例えば制御装置３２の動作によって、信号処理用電子装置３４から切り離されるようにする。このようにして、特定のコイル要素によって取得されたデータは像の再構成のために利用できないようにされる。
【００２６】
本発明の別の実施態様では、像の再構成のために計算及び処理用電子装置３４によって用いられるアルゴリズムを修正して、関心のあるコイル要素サブセット内に含まれなかったコイル要素からのデータを排除又は無視するようにすることが出来る。
【００２７】
上記の教示に従って他の多くの改変及び変更が可能であることは明らかである。従って、本発明は、ここに開示した範囲内で、具体的に述べたもの以外のやり方で実施し得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一態様を実施する際に使用されるＭＲシステムの基本的な構成部品を示す概略線図である。
【図２】フェーズド・アレイ表面コイルにより作成される像の中の或る特定のアーティファクトの原因を説明するのに有用な概略線図である。
【図３】本発明の原理をを説明するのに有用な概略線図である。
【図４】本発明の１つ以上の態様を実施するための構成を例示する概略線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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