(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴トモグラフィ装置の勾配コイルの勾配磁界（ｇ）の時間的に変化する目標量の設定方法において、高周波信号の送信または受信期間ではない第１の期間（Ｔ1、Ｔ3、Ｔ5）内では目標量（ｉsoll）が渦電流を補償する予歪みを有しておらず、高周波信号の送信または受信期間である第２の期間（Ｔ2、Ｔ4、Ｔ6）内では目標量（ｉsoll）が渦電流を補償する予歪みを有していることを特徴とする勾配磁界の目標量設定方法。
【請求項２】
目標量（ｉsoll）が勾配コイルの電流に対する電流目標量（ｉsoll）であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１の期間（Ｔ3、Ｔ5）の目標量（ｉsoll）が、勾配磁界の予め定め得る第ゼロの時間的瞬間（Ａ）が達成可能であるように形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
勾配磁界の予め定め得る第ゼロの時間的瞬間（Ａ）が零に等しいことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
第１の期間（Ｔ3）の始端における目標量（ｉsoll）が時間的に直前の期間（Ｔ2）の終端における目標量（ｉsoll）の値（Ｉsoll 23）により予め定められていることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の方法。
【請求項６】
第１の期間（Ｔ1、Ｔ3）の終端における目標量（ｉsoll）が時間的に直後の期間（Ｔ2、Ｔ4）の始端における目標量（ｉsoll）の値（Ｉsoll 12、Ｉsoll 34）により予め定められていることを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の方法。
【請求項７】
第２の期間（Ｔ2、Ｔ4）中は勾配磁界（ｇ）が時間的に一定の勾配を有し、目標量（ｉsoll）の予歪みが、第２の期間（Ｔ2、Ｔ4）中は新しい渦電流が励起されず、時間的に先行の期間（Ｔ1、Ｔ3）内で励起される減衰渦電流（ｉeddy 1、ｉeddy 3）が補償されるようにすることを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の方法。
【請求項８】
第２の期間（Ｔ6）中は勾配磁界（ｇ）が時間的に変化する勾配を有し、目標量（ｉsoll）の予歪みが、第２の期間（Ｔ6）中に励起される渦電流ならびに時間的に先行の期間（Ｔ1、Ｔ3、Ｔ5）内で励起される減衰渦電流（ｉeddy 1、ｉeddy 3、ｉeddy 5）が補償されることに依拠していることを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の方法。
【請求項９】
減衰渦電流（ｉeddy 1、ｉeddy 3、ｉeddy 5）が少なくとも１つの時定数を有する少なくとも１つの指数関数により記述されていることを特徴とする請求項７または８記載の方法。
【請求項１０】
目標量（ｉsoll）が期間（Ｔ1〜Ｔ6）の少なくとも１つの間に時間的に目標量（ｉsoll）のアウトプットの前に求められることを特徴とする請求項１ないし９の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気共鳴トモグラフィ装置の勾配コイルの勾配磁界の時間的に変化する目標量の設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴トモグラフィ装置は検査対象生体の身体内部の像を取得するための公知の技術である。そのために磁気共鳴トモグラフィ装置では静的な基本磁界に、勾配コイルシステムから発生される速く切換えられる勾配磁界が重畳される。さらに磁気共鳴トモグラフィ装置は、磁気共鳴信号を発生するため高周波信号を検査対象物に入射し、発生された磁気共鳴信号を受け入れる高周波システムを含んでおり、磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴像が作成される。
【０００３】
勾配コイルシステムは一般に伝導性の構造物により囲まれており、そのなかに勾配磁界の切換えにより渦電流が誘導される。このような伝導性の構造物の例は超伝導性の基本磁界システムの内側コールドシェル、高周波シールドの銅箔および勾配コイルシステム自体である。渦電流により発生される磁界は、修正対策なしに勾配磁界を弱め、その時間的経過を歪ませるので、望ましくない。このことによって磁気共鳴像の質が損なわれる。
【０００４】
前記の渦電流磁界はある程度までは勾配コイルの電流目標量の相応の予歪みにより補償される。しかし、予歪みによっては、勾配磁界を数学的な意味で類似に写像する渦電流磁界、すなわちその磁界分布が勾配磁界に等しい渦電流磁界しか補償し得ない。しかし、渦電流磁界は勾配磁界を類似に写像しないので、いわゆるより高い次数の追加的な空間的な磁界歪みが生ずる。これらの磁界歪みを十分に補償するためには、能動的に遮蔽された勾配コイルが使用される。
【０００５】
公知の予歪みの原理的な作用態様はたとえば米国特許第 4,585,995号および第 4,703,275号明細書に記載されている。予歪みの算出は主として、励起されて減衰する渦電流が相い異なる時定数の特定の数の指数関数により記述可能であるという認識に基づいている。このことは、渦電流を補償するための電気的な回路網に転用されて、予歪みが相い異なる限界周波数のフィルタを用いて実施可能であることを意味する。時定数または限界周波数の設定はたとえば設置されている磁気共鳴トモグラフィ装置において予歪みの設定を段階的に変更し検査を繰り返すことにより最適な値を求めるオペレータによって行われる。この設定はオペレータの経験に応じて多かれ少なかれ時間がかかる。他の例では時定数または限界周波数の設定は自動的に行われる。この自動設定法はたとえば米国特許第 4,928,063号明細書に記載されている。
【０００６】
電流目標量の予歪みは測定シーケンスの例では連続的に測定シーケンスのすべての時間経過中に実行される。その際に予歪みはたとえば勾配システムのディジタル信号プロセッサ内で支持個所ごとに電流目標量のディジタル‐アナログ変換の前に実行される。このことはディジタル信号プロセッサにとって相当に大きい計算労力を意味し、それに応じて高能力の、従って高コストのプロセッサを必要とする。さらに予歪みに基づいて勾配増幅器から予備電力を供給しなければならず、このことはより高能力の、従ってより高コストで設計された勾配増幅器を前提とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、磁気共鳴トモグラフィ装置の勾配コイルの勾配磁界の時間的に変化する目標量の設定方法において、前記の欠点を減じ、特に勾配増幅器内の予備電力の供給を減らし、予歪みの算出を簡単化することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明によれば請求項１の特徴部分により解決される。本発明の有利な実施態様はその他の請求項に記載されている。
【０００９】
高周波信号の送信または受信期間ではない第１の期間内では目標量が渦電流を補償する予歪みを有しておらず、高周波信号の送信または受信期間である第２の期間内では目標量が渦電流を補償する予歪みを有していることにより、勾配コイルに給電する勾配増幅器が第１の期間中は予備電力の供給から解放される。第１の期間中の予歪みの省略は特にそれにより可能である。なぜならば、高周波信号が送信または受信されない期間内での磁気共鳴像の発生に対して、予め定め得る曲線形状の勾配磁界の正確な順序は重要でなく、予め定め得る勾配時間面積を正確に守ること、または数学的に表現して勾配磁界の予め定め得る第ゼロの時間的瞬間を守ることが重要であるからである。さらに測定シーケンス経過の途中で第１の期間に対する予歪みの、支持個所ごとの算出が完全に省略される。それにより計算に要する労力が低減する。
【００１０】
多数の測定シーケンスは、高周波信号が送信または受信される第２の期間中に勾配磁界が時間的に一定の勾配を有することを特徴とする。先にあげた事実に基づいて予歪みは第２の期間中に下記の考察を用いてよりわずかな計算費用により実行される。時間的に一定の勾配を有する勾配磁界によって第２の期間中は新しい渦電流が励起されないので、予歪みのために、時間的に先行する期間内で励起されている減衰渦電流のみを補償すればよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の他の利点、特徴および詳細は以下に図面により実施例を説明するなかで明らかになる。
【００１２】
図１は本発明の実施例のために磁気共鳴トモグラフィ装置の勾配コイルの電流目標量ｉsollの時間的経過と、勾配磁界ｇの時間的経過とを示す。それに対して図２は渦電流の相応の時間的経過を示す。それぞれ６つの期間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4、Ｔ5、Ｔ6が示されている。その際に期間Ｔ１ 、Ｔ３ 、Ｔ５ は磁気共鳴トモグラフィ装置の高周波信号の送信または受信期間ではなく、それに対して期間Ｔ2、Ｔ4、Ｔ6は高周波送信または受信作動を有する期間である。期間Ｔ2、Ｔ4、Ｔ6中は電流目標量ｉsollの予歪みが行われるが、それに対して期間Ｔ1、Ｔ3、Ｔ5中は電流目標量ｉsollの予歪みは行われない。
【００１３】
予歪みにより期間Ｔ2、Ｔ4中は望みどおりに一定の合成勾配磁界ｇが設定される。その際に電流目標量ｉsollの予歪みの算出は簡単に下記の考察に基づいて行われる。期間Ｔ2、Ｔ4中は合成勾配磁界ｇは一定であり、従って新しい渦電流は励起されない。それに対して期間Ｔ2中の予歪みを計算するためには、期間Ｔ2の開始時に存在し、期間Ｔ1中の渦電流励起に起因する始端値Ｉeddy 1を有する減衰渦電流ｉeddy 1のみが考慮に入れられる。
【００１４】
期間Ｔ4中の予歪みを算出するためには、始端値Ｉeddy Σ13を有する減衰和渦電流ｉeddy Σ13を考慮に入れなければならない。和渦電流ｉeddy Σ13は２つの渦電流の和から成っている。第１の渦電流ｉeddy 3は始端値Ｉeddy 3をもって期間Ｔ4の開始時に存在し、期間Ｔ3中の渦電流励起に起因する。第２の渦電流は時間経過と共にさらに減衰する渦電流ｉeddy 1である。
【００１５】
期間Ｔ6中は望みどおりにサイン状の合成勾配磁界ｇが発生される。電流目標量ｉsollは下記の考察に基づいて予歪みを与えられる。期間Ｔ2、Ｔ4の場合と同様に、２つの渦電流の和から成る減衰和渦電流ｉeddy Σ135が補償されなければならない。その際に第１の渦電流ｉeddy 5は期間Ｔ5中の渦電流励起に起因し、第２の渦電流は時間経過と共にさらに減衰する渦電流ｉeddy Σ135である。合成勾配磁界ｇが望みどおりにサイン状の経過に相当するように、期間Ｔ2、Ｔ4中と異なり期間Ｔ6中は追加的に、時間的に一定でない勾配磁界ｇのために期間Ｔ6中に励起される渦電流を補償しなければならない。その際に期間Ｔ6中に励起される渦電流を補償するための電流目標量ｉsollの予歪みはたとえば時間的に電流目標量ｉsollのアウトプットの前に求められ、実行される。簡単な指数関数により記述可能な減衰渦電流ｉeddy Σ135を補償するための電流目標量ｉsollの予歪みはたとえば連続的に電流目標量ｉsollのアウトプットの際に実行される。
【００１６】
期間Ｔ1、Ｔ3、Ｔ5中は予歪みは行われない。その際に期間Ｔ1内では電流目標量ｉsollの経過は期間Ｔ1の始端において値零により、終端において電流目標値ｉsoll 12により予め定められている。この電流目標値は期間Ｔ2内で設定すべき勾配磁界ｇの一定の値により決定され、期間Ｔ1中に励起される値Ｉeddy 1を有する渦電流ｉeddy 1を暗黙に考慮に入れる。期間Ｔ1中の値零から値ｉsoll 12までの電流目標量ｉsollの経過はその際に、電流を発生する勾配増幅器が可能なかぎり穏やかに負荷されるように形成されている。このことは図１に直線的なランプにより示されている。
【００１７】
期間Ｔ3に対しては電流目標量ｉsollの経過は３つの値により決定される。隣接する期間Ｔ2またはＴ4において勾配磁界ｇの特定の値が守られるように、電流目標量ｉsollは期間Ｔ3の始端では値ｉsoll 23により、終端では値ｉsoll 34により決定される。期間Ｔ3は高周波送信または受信期間ではないので、勾配磁界ｇの直線的または一定の経過ではなく勾配磁界ｇの特定の第ゼロの時間的瞬間Ａを守ることのみが重要であり、第３の期間Ｔ3内の第３の値として勾配磁界の予め定め得る第ゼロの時間的瞬間Ａを守らなければならない。たとえば勾配磁界ｇの予め定め得る第ゼロの時間的瞬間Ａが零に等しいことが予め定められている。前記の定めにより予歪みなしの期間Ｔ3に対する電流目標量ｉsollの経過が算出され、それによって暗黙に渦電流補償されている。連続的に実行される予歪みにくらべて、勾配増幅器が予歪みを与えられた量により制御されるのではなく、期間Ｔ3内で２つの直線的なランプのフラットトップのみを有する電流目標量ｉsollにより制御されることによって、期間Ｔ3内で勾配増幅器の負担軽減が生ずる。
【００１８】
期間Ｔ3に対する前記の説明は類似の仕方で期間Ｔ5に対しても当てはまる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電流目標量および勾配磁界の時間的経過を示す特性図。
【図２】渦電流の時間的経過を示す特性図。
【符号の説明】
Ａ            勾配磁界の第ゼロの時間的瞬間
ｇ            結果としての勾配磁界
ｉsoll        勾配コイルの電流に対する電流目標量
ｉsoll 12    期間Ｔ1からＴ2への移行における電流目標量の値
ｉsoll 23    期間Ｔ2からＴ3への移行における電流目標量の値
ｉsoll 34    期間Ｔ3からＴ4への移行における電流目標量の値
ｉeddy 1      期間Ｔ1内で励起される渦電流
ｉeddy 3      期間Ｔ3内で励起される渦電流
ｉeddy 5      期間Ｔ5内で励起される渦電流
ｉeddy Σ13    渦電流ｉeddy 1およびｉeddy 3の和
ｉeddy Σ135  渦電流ｉeddy 1、ｉeddy 3およびｉeddy 5の和
Ｉeddy 1      期間Ｔ2の始端における渦電流ｉeddy 1の値
Ｉeddy 3      期間Ｔ4の始端における渦電流ｉeddy 3の値
Ｉeddy Σ13    期間Ｔ4の始端における和渦電流ｉeddy 13の値
Ｔ1；Ｔ3；Ｔ5  高周波送信または高周波受信作動なしの期間
Ｔ2；Ｔ4；Ｔ6  高周波送信または高周波受信作動ありの期間
【図１】
0004540206.tif 000002
【図２】
0004540206.tif 000003