(57)【要約】【課題】磁気共鳴信号の受信に必要な時間が短い磁気共鳴画像処理システムを提供すること。【解決手段】磁気共鳴画像処理システムには、放出アンテナ（１３）のシステム（例えば、ＲＦ励起パルスを生成する放出コイル）が、設けられている。このようなＲＦ励起パルスは、検査される対象物から磁気共鳴信号を生成する。この放出アンテナのシステムは、空間的に不均一な放出プロフィールを有する。この不均一な放出プロフィールは、磁気傾斜フィールドを基にした符号化に加えて磁気共鳴信号の部分的な空間の符号化に使用される。磁気共鳴画像は、不均一な放出プロフィールを基に再生される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ以上のＲＦ励起パルスを生成する放出アンテナのシステムと、磁気共鳴信号を受信する受信アンテナのシステムとを含む磁気共鳴画像処理システムであって、放出アンテナの前記システムが、空間的に不均一な放出プロフィールを有し、かつこの磁気共鳴画像処理システムには、放出アンテナの前記システムの前記放出プロフィールを利用して、前記磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を再生する再生ユニットが設けられている、磁気共鳴画像処理システム。
【請求項２】
前記再生ユニットが、前記空間放出プロフィールを基にして前記磁気共鳴信号の空間符号化を実現するように構成されている、請求項１に記載の磁気共鳴画像処理システム。
【請求項３】
前記空間放出プロフィールが、前記一つ以上のＲＦ励起パルスが、前記ｋ空間がサブサンプリングされる磁気共鳴信号を生成する特性を有する、請求項２に記載の磁気共鳴画像処理システム。
【請求項４】
前記空間放出プロフィールが、行のサブサンプリングされた数が、前記ＲＦ励起パルスに応答して発生した前記磁気共鳴信号の取得により前記ｋ空間においてサンプリングされる特性を有する、請求項３に記載の磁気共鳴画像処理システム。
【請求項５】
前記再生ユニットが、各放出アンテナによるＲＦ励起に応答して生成された磁気共鳴信号を含む前記磁気共鳴信号の各信号セクションから一つ以上の放出コイル像を再生し、かつ前記放出コイル像と前記空間放出プロフィールから前記磁気共鳴画像を導出するように構成されている、請求項１に記載の磁気共鳴画像処理システム。
【請求項６】
前記再生ユニットが、前記放出アンテナからの前記ＲＦ励起パルスに応答して生成された前記受信された磁気共鳴信号を結合して結合信号を形成し、かつ前記結合信号から前記磁気共鳴画像を導出するように構成されている、請求項２に記載の磁気共鳴画像処理システム。
【請求項７】
前記受信アンテナが、空間受信プロフィールをし、かつ前記再生ユニットが、前記受信アンテナの前記受信プロフィールを基にして前記磁気共鳴画像を再生するように構成されている、請求項１に記載の磁気共鳴画像処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つ以上のＲＦ励起パルスを生成する放出アンテナのシステムと、磁気共鳴信号を受信する受信アンテナのシステムとを含む磁気共鳴画像処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の磁気共鳴画像処理システムは、米国特許第５，９４３，４３３号から公知である。
【０００３】
この公知の磁気共鳴画像処理システムは、表面コイルの形態の受信アンテナを使用する。このような表面コイルの空間受信プロフィールは、不均一である。これは、磁気共鳴信号に対するコイルの受信感度が、磁気共鳴信号が生成される位置の関数として、変化することを意味する。この公知の磁気共鳴画像処理システムの場合、受信プロフィールの不均一性により、取得された磁気共鳴信号から形成される磁気共鳴画像に外乱が生じないように、特別な補正が実行される。この公知の磁気共鳴画像処理システムの場合、この補正は、高速演算スピードで補正を実行するように構成されている補正アルゴリズムによって実行される。
【０００４】
しかしながら、この公知の磁気共鳴画像処理システムは、磁気共鳴信号の受信に相対的に長い時間を必要とする。
【０００５】
【発明を解決するための手段】
本発明の目的は、磁気共鳴信号の受信に必要な時間が短い磁気共鳴画像処理システムを提供することである。
【０００６】
この目的は、放出アンテナの前記システムが、空間的に不均一な放出プロフィールを有し、かつこの磁気共鳴画像処理システムには、放出アンテナの前記システムの前記放出プロフィールを利用して、前記磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を再生する再生ユニットが設けられている、本発明の磁気共鳴画像処理システムによって達成される。
【０００７】
放出アンテナの放出プロフィールが空間的に不均一なために、所定の位置におけるＲＦ励起パルスの強さおよび／または位相は、放出アンテナからの方向および／または距離に依存する。実際には、いわゆる表面コイルがかなり空間的に不均一なＲＦ励起パルスを生成することに非常に適していることが、見い出されている。例えば、検査される対象物における、核スピンの磁気モーメントの空間的に不均一なＲＦ励起により、空間的に不均一な磁気共鳴信号が生成される。これは、磁気共鳴信号の振幅および／または位相が、とりわけ、ＲＦ励起のパターンが空間的に不均一であることにより、空間において変化することを意味する。ＲＦ励起の空間的に不均一なこのようなパターンを、以下では、ＲＦ励起プロフィールと称する。さらに、磁気共鳴信号の振幅および位相の空間変動は、検査される対象物の組成およびビルドアップにおける不均一性に起因して発生する。ＲＦ励起の不均一パターンは、磁気共鳴信号の受信の前に既知であるので、検査される対象物の組成とビルドアップに関するＲＦ励起と変化の不均一性による磁気共鳴信号における変化を、逆インターリーブさせることができる。磁気共鳴画像は、ＲＦ励起プロフィールを基にして磁気共鳴信号から再生することができる。一時的な傾斜フィールドによる磁気共鳴信号の如何なる空間符号化も全くまたはほとんど必要がないので、磁気共鳴信号の取得に必要な時間はより少なくなる。ＲＦ励起プロフィールが、一時的な傾斜フィールドによる符号化を部分的にまたは完全に引き継ぐので、ｋ空間のいくつかの部分に対して、高い次数まで磁気共鳴信号を同時に取得することが可能になる。
【０００８】
これらのそして他の、本発明の態様は、従属請求項において規定される次の実施例に基づいて、以下に、詳細に説明される。
【０００９】
放出アンテナのシステムは、磁気共鳴信号が、ＲＦ励起プロフィールを基に空間的に符号化されるように、ＲＦ励起プロフィールを生成することが好ましい。例えば、放出アンテナは、この目的のために表面コイルとして構成される。このような表面コイルは、所望のＲＦ励起プロフィールを生成するのに適する空間電流密度を生成することができる。
【００１０】
放出アンテナのシステムには、単一放出アンテナ（例えば、空間放出プロフィールを有する単一放出ＲＦコイル）を有するシステムも含まれることに留意すべきである。表面コイルのような、単一受信アンテナも、受信機アンテナのシステムとして使用することができる。
【００１１】
本発明の磁気共鳴画像処理システムの好適な実施例の場合、ｋ空間は磁気共鳴信号によりサブサンプリングされる。次いで、所望の空間的分解能と観測視野（ＦＯＶ）に必要なデータの部分のみが、得られる。例えば、ｋ空間における必要な行の一部のみが、磁気共鳴信号の取得の間にサンプリングされる。この時サンプリングされているｋ空間において、例えば、それぞれ、２番目、４番目、または１６番目の行ごとに、サンプリングを行って、ｋ空間の全ての行の２分の１、４分の１、または１６分の１しかサンプリングしない。磁気共鳴画像の再生に必要な空間の符号化が、すでにＲＦ励起プロフィールにより提供されているので、磁気共鳴信号を同時に高い次数まで受信することができる。例えば、ｋ空間における複数の行を、同時にサンプリングすることが出来る。磁気共鳴画像の再生には、公知のＳＥＮＳＥまたはＳＭＡＳＨ技術を使用する。ＳＥＮＳＥ技術自体は、Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ， ４２号 （１９９９年） ９５２−９６２頁におけるＫ．Ｐ． Ｐｒｕｅｓｍａｎｎ 外による論文「ＳＥＮＳＥ：速いＭＲＩに対する感度符号化」から公知である。ＳＭＡＳＨ技術自体は、国際特許出願ＷＯ ９８／２１６００から公知である。ＳＥＮＳＥ技術とＳＭＡＳＨ技術に関するこれらの引用刊行物には、受信アンテナとして使用される表面コイルの感度プロフィールを基にして、磁気共鳴信号をサブサンプリングして取得することと磁気共鳴画像を形成することが記載されている。従来のＳＥＮＳＥ技術と従来のＳＭＡＳＨ技術は、空間的に一様なＲＦ励起プロフィールを利用する。
【００１２】
本発明の磁気共鳴画像処理システムの好適な実施例における再生ユニットは、一つ以上の放出コイル像を再生するように構成されている。このような放出コイル像は、磁気共鳴信号のサブサンプリングされた信号セクションから導出される。個々の放出アンテナの空間的に不均一なＲＦ励起は、磁気共鳴信号の各信号セクションを生成する。信号セクションのサブサンプリングは、放出コイル像におけるいわゆるエイリアシングアーチファクトの原因となる。このようなエイリアシングアーチファクトは、放出コイル像における観測視野が、信号セクションが生成される領域に対し小さ過ぎると言う事実による。ＳＥＮＳＥ技術が、放出プロフィールを基にして放出コイル像におけるエイリアシングアーチファクトを、実際上完全にまたはほとんど完全に消去することが出来ることが、判明している。このようにして、診断の質が高い磁気共鳴画像を、サブサンプリングされた信号セクションから導出することができる。磁気共鳴画像は、特に、個々の信号セクションのそれより高い空間的分解能を有する。信号セクションがサブサンプリングされる、すなわち、信号セクションサンプルが、例えば、ｋ空間における２番目、４番目または１６番目の行しかサンプリングしないので、信号セクションの取得は、短い時間で済む。特に、検査される対象物における速い動きを忠実に追跡することができることが、見い出されている。例えば、１５０−２００／ｍｉｎのレートでの心臓の鼓動も、適切に追跡することができる。
【００１３】
本発明の磁気共鳴画像処理システムのさらなる実施例の場合、サブサンプリングされた磁気共鳴信号は、結合信号を形成するために、放出プロフィールを基にして結合される。結合信号は、磁気共鳴画像の解像度を考慮している全サンプリングを有する。磁気共鳴画像は、続いて、それ自体が、例えば、２Ｄフーリエ変換により公知である技術によって、結合信号から再生される。
【００１４】
例えば、放出コイルを通る電流密度の空間的分布は、放出コイルのシステムが空間的に正弦波のプロフィールを有するように制御される。個々のいわゆる空間高調波成分は、このようにして、放出コイルのシステムにより励磁させることができる。これは、放出コイルのこのようなシステムにより生成されるＲＦ励起が、せまい範囲内の波長により検査される対象物における空間変動に関する空間の調波に常に関係する磁気共鳴信号の信号セクションの受信をもたらすことを意味する。与えられた放出プロフィールを使用して、それから磁気共鳴画像を再生するために、従来のＳＭＡＳＨ技術を、そのような信号セクションに適用することができる。
【００１５】
磁気共鳴画像処理システムのさらなる好適な実施例の場合、本発明の磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を再生することにも、受信アンテナの受信プロフィールが使用される。したがって、サブサンプリングのより高い次数を、使用することができる。このようなサブサンプリングの高い次数は、励起の間および磁気共鳴信号の取得の間に、サブサンプリングを適用することにより達成される。傾斜フィールドにより空間の符号化は実質上低減する。放出プロフィールと受信プロフィールの両方が、磁気共鳴信号の空間符号化の一部分を提供するので、傾斜フィールドによる空間符号化はかなり減少する。この結果、ｋ空間を非常に低い密度でサンプリングすることが可能になる。この場合、磁気共鳴信号は、例えば、ｋ空間において互いに大きい距離離れているごく僅かな行に対して、必要となる。磁気共鳴信号は、このようにして、非常に単純な、簡単ＲＦ励起と傾斜パルスシーケンスにより取得することができる。それが単純であるにもかかわらず、高い空間分解能と高いコントラスト解像度を有する磁気共鳴画像が、再生される。例えば、放出／受信コイル像は、各放出コイルによって生成されかつ各受信コイルによって受信された磁気共鳴信号の各信号セクションから、再生することができる。信号セクションのサブサンプリングの高い次数により、いわゆるエイリアシングアーチファクトが、放出／受信コイル像において高い次数まで発生する。これらのアーチファクトが生じる原因は、放出／受信コイル像における個々のピクセルが、検査される対象物における様々な位置からの貢献を含む事実にある。放出コイルの放出プロフィールと受信アンテナの受信プロフィールを使用することにより、放出／受信コイル像のピクセルを対象物の範囲内の様々な位置からの貢献に分解して、磁気共鳴画像を、放出／受信コイル像から導出することができる。このような分解は、例えば、それ自体は公知であるＳＥＮＳＥ方法によって、実行することができる
【００１６】
ｋ空間（の一部）の完全サンプリングを実行するためには、各放出コイルによるＲＦ励起により生成され、かつ各受信コイルによって取得されたサブサンプリングされた磁気共鳴信号の信号セクションから、ｋ空間において内挿、つまり、重み因子に基づく内挿を実行することも可能である。内挿における重み因子は、放出プロフィールと受信プロフィールに依存する。
【００１７】
【発明を実施するための形態】
これらのそしてまた他の本発明の態様は、次の実施例を基にして、かつ添付の図面を参照して以下に詳細に記載される。
【００１８】
この磁気共鳴画像処理システムは、一定、均一磁界を生成する主コイル１０のシステムを含む。主コイルは、例えば、それらがトンネル形状の検査空間を囲むように、構成される。検査される患者は、当該トンネル形状の検査空間内に位置決めされる。磁気共鳴画像処理システムは、多くの傾斜コイル１１、１２も含む。これらのコイルにより、特に、個々の方向に一時的な傾斜の形態で、空間変動を有する磁界が、均一磁場に重ねられる。傾斜コイル１１、１２は、可変電源ユニット２１に接続されている。傾斜コイル１１、１２には、電源ユニット２１によって電流が与えられる。傾斜の強度、方向および継続時間は、電源ユニットの制御によって制御される。磁気共鳴画像処理システムは、それぞれ、ＲＦ励起パルスを生成しかつ磁気共鳴信号を受信する放出および受信コイル１３、１５も含む。放出コイル１３は、例えば、空間変動を持つ励起プロフィールを有する表面コイル１３のシステムとして、構成される。表面コイル１３のシステムは、通常、磁気共鳴画像処理システムに導入される検査される患者３０の部分が、表面コイル１３のシステムの励起プロフィールの範囲内に配置されるように、磁気共鳴画像処理システムの範囲内に配置される。表面コイル１３のシステムは、ＲＦ励起パルスとＲＦ再焦点パルスの放出に対する放出アンテナとして機能する。表面コイル１３のシステムは、放出されるＲＦパルスの空間的に不均一な強度分布を有することが好ましい。同じコイルまたはアンテナを、放出コイルと受信コイルに交互に使用することもできる。さらに、放出および受信コイルは、通常、コイル形状にされるが、放出および受信コイルを、ＲＦ電磁気信号に対して放出および受信アンテナとして機能する他の形状にすることも出来る。放出および受信コイル１３は、電子放出／受信回路１５に接続されている。この電子放出／受信回路は、ＲＦ励起パルスおよびおそらく再焦点パルスのようなＲＦ信号（ＲＦＳ）も、放出および受信コイル１３に供給する。表面コイル１３のシステムにより受信された磁気共鳴信号は、放出および受信回路１５に与えられる。
【００１９】
個々に分離された受信コイルを使用することもできることに留意すべきである。例えば、表面コイルを受信コイルとして使用することができる。このような表面コイルは、相対的に小さい容積において高い感度を有する。表面コイルのような放出コイルは、復調器２４に接続されていて、そして受信された磁気共鳴信号（ＲＦＳ）が、復調器２４により復調される。復調された磁気共鳴信号（ＤＭＳ）は、再生ユニットに与えられる。受信コイルは、前置増幅器２３に接続されている。前置増幅器２３は、受信コイルにより受信されたＲＦ共鳴信号（ＲＦＳ）を増幅し、そして増幅されたＲＦ共鳴信号は、復調器２４に与えられる。復調器２４は、増幅されたＲＦ共鳴信号を復調する。復調された共鳴信号は、画像化される対象物の部分における局所スピン密度に関する実際の情報を含む。さらに、放出および受信回路１５は、変調器２２に接続されている。変調器２２と放出および受信回路１５は、ＲＦ励起パルスと再焦点パルスを放出するために放出コイル１３を起動させる。再生ユニットは、復調された磁気共鳴信号（ＤＭＳ）から、かつ表面コイル１３の放出プロフィールを使用して、検査される対象物の画像化された部分の画像情報を表す一つ以上の画像信号を導出する。再生ユニット２５は、実際には、放出プロフィールを使用する間、復調された磁気共鳴信号から、画像化される対象物分の画像情報を表す像を再生するようにプログラムされている、デジタル画像処理ユニット２５として構成することが好ましい。放出プロフィールは、例えば、均一な対象物に補正測定を実行することにより、導出され、そして画像演算処理装置の作業メモリに格納される。格納される放出プロフィールは、表面コイル１３の変位を考慮するために定期的に更新されることが好ましい。この目的のためには、検査される患者に表面コイルを配置するたびに、放出プロフィールを更新することが有利である。再生ユニットの出力で現在の信号は、磁気共鳴画像がモニタに表示されるように、モニタ２６に与えられる。これに代えて、さらなる処理を待つ間、再生ユニットからの信号をバッファユニット２７に格納することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が使用される磁気共鳴画像処理システムを線図的に示す。
【符号の説明】
１０　主コイル
１１　傾斜コイル
１２　傾斜コイル
１３　受信コイル
１５　受信コイル
２１　電源ユニット
２２　変調器
２３　前置増幅器
２４　復調器
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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