(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像ボリュームに配置された検査すべき対象物の磁気共鳴画像を得る開放型ＭＲＩ装置であって、
前記撮像ボリューム内のｚ方向に均一な磁場を生成する手段と、
ＲＦ励起パルスを生成する手段と、
磁気共鳴信号を受信する、互いの面がほぼ平行な少なくとも２つのバタフライタイプのＲＦ受信コイルと、
を有し、前記対象物が、ｚ方向を横切って延在する長軸をｙ方向に有する、開放型ＭＲＩ装置であって、
前記少なくとも２つのバタフライタイプのＲＦ受信コイルを用いて前記磁気共鳴信号のサブサンプリングを行って、前記少なくとも２つのバタフライタイプのＲＦ受信コイルにおける相互に独立した空間感度特性に基づいて磁気共鳴画像を得る手段を有する、
ことを特徴とする開放型ＭＲＩ装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つのバタフライタイプとでそれぞれ矩形素子を形成するように９０度回転してそれぞれ重複する少なくとも２つの他のバタフライコイルを有する、請求項１に記載の開放型ＭＲＩ装置。
【請求項３】
撮像ボリュームに配置された検査すべき対象物の磁気共鳴画像を得る開放型ＭＲＩ装置の作動方法であって、
前記装置が、
前記撮像ボリューム内のｚ方向に均一な磁場を生成する均一磁場生成手段と、
ＲＦ励起パルスを生成するＲＦ励起パルス生成手段と、
磁気共鳴信号を受信する、互いの面がほぼ平行な少なくとも２つのバタフライタイプのＲＦ受信コイルと、
前記少なくとも２つのバタフライタイプのＲＦ受信コイルを用いて前記磁気共鳴信号のサブサンプリングを行って、前記少なくとも２つのバタフライタイプのＲＦ受信コイルにおける相互に独立した空間感度特性に基づいて磁気共鳴画像を得る磁気共鳴画像取得手段と、これら手段を制御する制御手段とを有し、前記対象物が、ｚ方向を横切って延在する長軸をｙ方向に有する、開放型ＭＲＩ装置の作動方法であって、
前記均一磁場生成手段を前記制御手段により制御して、前記撮像ボリューム内のｚ方向に均一な磁場を生成し、前記ＲＦ励起パルス生成手段を前記制御手段により制御してＲＦ励起パルスを生成し、磁気共鳴信号を前記少なくとも２つのバタフライタイプのＲＦ受信コイルにより受信し、前記磁気共鳴画像取得手段を前記制御手段により制御して前記磁気共鳴信号のサブサンプリングを行って、前記少なくとも２つのバタフライタイプのＲＦ受信コイルにおける相互に独立した空間感度特性に基づいて磁気共鳴画像を得る
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＲＩ装置の撮像ボリューム内においてｙ方向に長軸を有する検査すべき対象物のＭＲＩ画像を得るための方法に関し、
−均一な磁場がこの装置の撮像ボリューム内のｚ方向に設けられ、
−検査すべき対象物は、その対象物の長軸が前記ｚ方向を横切って延在するように前記撮像ボリューム内に位置決めされ、
−ＲＦ励起パルスが前記装置の撮像ボリューム内に生成され、及び
−ＲＦ励起パルスによる磁気共鳴信号が少なくとも１つのＲＦ受信コイルを用いて取得される、
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記方法は、論文"Vertical Field Open RF Body Coils" the ISMRM Book of Abstracts 1999の736頁から既知である。この論文は、垂直に均一な主磁場が水平な極平面(pole face)を持つ２つの平行な磁極間に生成される垂直磁場開放型ＭＲＩ(Vertical Field open MRI)システムを記載している。この均一な磁場（Ｂ0磁場）の方向は、ｚ方向と示される。検査中、（医療用ＭＲＩ装置の場合には患者である）検査すべき対象物は、前記極平面間を水平に配置される。（頭から足先への）患者の長軸方向は、ｙ方向と示され、これらｚ方向及びｙ方向に垂直な方向は、ｘ方向と示される。十分知られたＭＲＩ撮像処理に従い、無線周波数（ＲＦ）励起パルスは、装置の撮像ボリューム内に生成され、このパルスが撮像ボリューム内の材料の磁化を生じさせる。このＲＦ励起が取り除かれた後、磁化ベクトルは、ラーモア周波数(Larmor frequency)でＢ0磁場線の周りを歳差運動し、これによりＲＦ受信コイルによって受信可能なＲＦ磁気共鳴信号を生じさせる。
【０００３】
一般的に言うと、受信コイルによって受信されるＲＦ磁気共鳴信号は、所望のＭＲＩ画像を復元するために更なる処理が行われる。前記処理の１つのステップは、受信信号のサンプリングであり、このステップは、ＭＲＩ画像を得る処理速度に関する制限因子である。前記速度を速めるために、受信信号のサブサンプリングをいわゆるｋ空間に与えることが知られている。このようなサブサンプリング技術の例は、ＳＥＮＳＥと言う名前で知られている。前記ISMRM Book of Abstractsの前記論文は、バタフライコイルを垂直磁場と組み合わせて使用している。
【０００４】
ＭＲＩシステム内の垂直に均一な主磁場と前記サブサンプリング技術とを組み合わせることは、両方の種類のシステムの利点、すなわち、開放型（垂直磁場）システムを提供し、サブサンプリングによる高速撮像処理を得ることにより患者の閉所恐怖の感覚を回避する利点を提供する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、サブサンプリングによる前記高速撮像を垂直磁場ＭＲＩ装置において可能にするＲＦ受信コイル配置を用いるＭＲＩ撮像方法を提供することである。これを達成するために、本発明に従う方法は、
−ＲＦ励起パルスによる磁気共鳴信号は、少なくとも２つのＲＦ受信コイルの組を用いてサブサンプリングにより取得され、
−磁気共鳴画像は、前記サブサンプリングされた磁気共鳴信号から、前記ＲＦ受信コイルの組における各ＲＦコイルの事前に決められた相互に独立している空間コイル感度特性に基づいて得られ、及び
−前記少なくとも２つの受信コイルの平面は、互いにほぼ平行である、
ことを特徴とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、それ自体は垂直磁場ＭＲＩ装置において知られるサブサンプリング技術のアプリケーションに基づいている。このようなサブサンプリング技術は、それ自体はＳＥＮＳＥ又はＳＭＡＳＨという名前で知られ、高速でＭＲＩ信号を取得する問題に取り組んでいる。
【０００７】
ＭＲＩ画像を取得するのに要する時間は、ＭＲ信号のサブサンプリングを用いることによって減少する。このようなサブサンプリングは、ｋ空間におけるサンプリングされたポイント数の減少を含み、この減少は、様々なやり方で達成される。これらＭＲ信号は、好ましくは表面コイルである幾つかの受信コイルに関係する信号チャンネルを介してピックアップされる。幾つかの信号チャンネルを介しての取得は、前記信号取得時間を更に減少させるために、信号の並行取得を可能にする。このサブサンプリングのために、サンプリングされたデータは、撮像された対象物の幾つかの位置からの寄与を含んでいる。このＭＲＩ撮像は、この信号チャンネルと関連する感度特性を使用している間は、サブサンプリングされたＭＲ信号から復元される。この感度特性は、例えば、受信コイルのような受信アンテナの空間感度特性である。好ましくは、表面コイルが前記受信アンテナとして用いられる。復元された磁気共鳴画像は、個々の波長において輝度／コントラスト変数に関連する多数の空間調和成分から構成されるとしてもよい。磁気共鳴画像の解像度は、最も短い波長、すなわち最も高い波数（ｋ値）によって決められる。含まれる最も長い波長、すなわち最も小さい波数は、磁気共鳴画像の視界（ＦＯＶ）である。この解像度は、この視界とサンプル数との比により決められる。
【０００８】
前記サブサンプリングは、ｋ空間における解像度が磁気共鳴画像の解像度に必要とされるよりも粗いようなＭＲ信号を個々の受信アンテナが取得することを達成可能である。サンプリングされた最小の波数、すなわちｋ空間において最小のステップサイズが増大するのに対し、サンプリングされた最大の波数は維持される。それ故に、画像の解像度は、サブサンプリングを与えたときと同じである一方、最小のｋ空間ステップが増大、すなわちＦＯＶが減少する。このサブサンプリングは、例えば磁気共鳴画像の解像度に必要とされるよりもより広く分かれたｋ空間のラインが走査されるように、ｋ空間の走査時にラインをスキップすることでｋ空間のサンプル密度の減少によっても達成される。サンプリングされたポイント数がそれに応じて減少するように、最大のｋ値を維持する間、視界を減少させることでこのサブサンプリングも達成される。減少する視界のために、サンプリングされたデータは、撮像される対象物における幾つかの位置からの貢献を含んでいる。
【０００９】
特に、受信コイル画像が各々の受信コイルからのサブサンプリングされたＭＲ信号から復元されるとき、このような受信コイル画像は、減少する視界により起こるエイリアシングアーチファクト(aliasing artifact)を含んでいる。前記画像の異なる位置から、受信コイル画像の個々の位置における寄与は、受信コイル画像と感度特性とから解決され、磁気共鳴画像が復元される。このＭＲ撮像方法は、頭字語であるＳＥＮＳＥ法の下で知られている。このＳＥＮＳＥ法は、タイトル "SENSE: Sensitivity Encording for Fast MRI"、Magnetic Resonance in Medicine 42, 952-962 (1999)の論文に詳細に述べられている。
【００１０】
サブサンプリングは空間的に実施されてもよい。この場合、ＭＲ信号の空間解像度は、ＭＲ画像の解像度よりも劣っていて、このＭＲ画像の十分な解像度に対応するＭＲ信号は、感度特徴に基づいて形成される。空間的サブサンプリングは特に、例えば、個々の受信コイルからの別々の信号チャンネルにおけるＭＲ信号が対象物の幾つかの部分からの寄与の結合体を形成することで達成される。このような部分は、例えば同時に励起するスライスである。各信号チャンネルにおけるＭＲ信号は、例えばスライスのような幾つかの部分からの寄与の線形結合をしばしば形成する。この線形結合は、信号チャンネルに関連する、すなわち受信コイルの感度特性を含んでいる。これにより、個々の信号チャンネルのＭＲ信号と個々の部分（スライス）のＭＲ信号とは、感度行列により関連付けられ、この感度行列は、感度特性による個々の信号チャンネルにおける対象物の幾つかの部分の寄与の重みを表す。前記対象物の個々の部分に関係するＭＲ信号は、前記感度行列の逆行列によって得られる。特にＭＲ信号は、個々のスライスから得られ、これらスライスの磁気共鳴画像が復元される。
【００１１】
サブサンプリング技術を施すために、空間コイル感度特性が知られている少なくとも２つのＲＦ受信コイルを設けることがこれより必要となる。ＭＲ画像の復元を可能にするために、これらの特性は相互に独立すべきである。
【００１２】
本発明に従って、その平面が互いにほぼ平行であるＲＦ受信コイルを少なくとも設けることによって、垂直磁場ＭＲＩ装置のサブサンプリング技術を施すことが可能なことが分かる。このＲＦコイルの配置は、患者が撮像ボリュームへ入るのを邪魔すること無く、必要なＲＦ信号の取得を可能にする。
【００１３】
好ましい実施例において、受信コイルは、バタフライコイルとして具体化されている。バタフライコイル自身は既知である。よく知られるように、このようなコイルは、コイル平面に平行な磁場に反応し、これらのコイルを垂直磁場ＭＲＩ装置での使用に特に好適にさせる。“バタフライコイル”という名前は、コイルの巻き線のしばしば用いられる形状から得られる。しかしながら、本発明の内容の中で、コイル平面に平行なＲＦ磁場に反応する如何なるＲＦ受信コイルは、“バタフライコイル”とみなす。
【００１４】
更に好ましい実施例において、このバタフライコイルは依然として、ｚ方向に垂直なＲＦ磁場成分に反応する。これらコイルは、患者の上部及び下部に位置決めされ、これにより患者への近接を可能なままにして、この患者をＲＦコイルで邪魔をすることなく、撮像ボリューム内に移動及びボリューム外に移動する可能性を同時に提供する。
【００１５】
他の実施例は、従属請求項に記載されている。これらの実施例及びこれらの技術的効果は、図を参照して記載される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明及び本発明の利点は、同じ参照番号は同じ要素のことを述べている図を参照して詳細に説明される。
【００１７】
図１は、ＭＲＩ画像を得るための既知の垂直磁場装置を示す。様々な座標を持つ座標系は、この装置に対して様々な座標方向を示すために、この装置より上に示される。この装置は、上方磁極４と下方磁極６とを坦持するスタンド２を備えている。“磁極”という表現は、一方の極から他極へ磁束を伝えるための鉄回路(iron circuit)を設ける必要が無く（しかし可能性は保っておく）、Ｚ方向に主磁場を生成する対応するコイルの集合を意味することに注意されたい。磁極間において、検査すべき患者８を位置決めするための空間が存在する。この患者は、自分の番になると、磁極４及び６の間において患者８が所望の位置及び（ｙ方向の）向きに位置決めされるようなスタンド２の一部である支持体１６よって坦持されるテーブルトップ１４上に配置される。この患者の長軸（頭から足先への）方向は、ｙ方向である。
【００１８】
通例のＭＲＩ装置において、検査すべき患者を収容する空間は、トンネル形状であり、その直径は６０ｃｍ大きさであり、これが多くの患者、特に子供に対し恐怖及び閉所恐怖の感覚を起こさせる。上記装置内において位置決めを行っている間、患者はオープンビューの景色を保ち、これにより前記感覚を完全に又はある程度避けることが、図１に従う磁極の配置の利点である。
【００１９】
患者の側部において、前記磁極は、超伝導磁気コイルが備わった冷凍コンテナのカプセルカバーにより構成される極表面１０及び１２により閉じ込められる。これら極表面間の距離は、患者の前記不快な感覚が打ち消されるように選択されるが、前記磁極の製品の費用が高くなり過ぎるほど大きくはない。実際には、５０から６０ｃｍの間の距離が適当な値となるらしい。
【００２０】
図２ａ、２ｂ及び２ｃは、本発明の好ましい実施例に従うＲＦバタフライコイル配置をそれぞれ示している。これら図は、垂直磁場磁石と互換性のある基本的な２つのコイル（２チャンネル）配置を幾つか示す。様々な座標を示す座標系は、前記コイルに対して様々な座標方向を示すように、これら図の上部に示される。
【００２１】
図２ａは、患者より前及び後ろに置かれる２つのバタフライコイル20-1及び20-2を示す。この場合、これらコイルは、横方向の磁化からなるｘ成分に最も反応する。
【００２２】
図２ｂは、同じ配置であるが、Ｍy成分に最も反応するようにＢ0軸（ｚ軸）の周りを９０°回転した配置を示す。前及び後ろにあるコイル素子20-3及び20-4の両方が同じ撮像ボリュームであるが反対に向かい合う感度特性を持つことが分かるという事実は、これらを２までの走査時間短縮因子を提供するＳＥＮＳＥのようなサブサンプリングアプリケーションにとって理想的となる。
【００２３】
図２ｃは、横方向の磁化からなるｙ成分に反応するように、患者の左右（Ｌ／Ｒ構成）にバタフライコイル20-5及び20-6を使用する他の可能性を示す。再び、反対の感度特性からなる２つのコイルは、２までの走査時間短縮因子を持つＳＥＮＳＥアプリケーションに対する理想的な構成を提供する。この構成は、ＦＲ磁場のｙ成分にも反応する。
【００２４】
図３は、ＳＥＮＳＥにおいて２の減少因子に対する２チャンネルの直交コイル配置を形成するように、４つの（線形）バタフライコイル素子30-1、30-2、30-3及び30-4を結合する他の実施例を示す。代わりに、２つの直交空間軸に沿ってＳＥＮＳＥにおける２の減少因子を可能にする４チャンネルの線形コイル配置を設けるように、前記４つの線形素子の各々が別に分配され、これにより全部のＳＥＮＳＥ減少因子を４にすることも可能である。前記配置は、患者がｙ方向から及びｘ方向からでもアクセス可能である利点も有する。撮像ボリューム内に位置決められた患者に対する障害物を形成するＲＦコイルは存在しない。
【００２５】
図４ａ、４ｂ及び４ｃも、ＳＥＮＳＥにおいて２の減少因子に対する２チャンネルの直交コイル配置を形成するように、４つのバタフライコイル素子を結合する実施例を示す。代わりに、２つの直交空間軸に沿ってＳＥＮＳＥにおける２の減少因子を可能にする４チャンネルの線形コイル配置を設けるように、前記４つの線形素子の各々が別に分配され、これにより全部のＳＥＮＳＥ因子を４にすることも可能である。図４ａの実施例の場合、コイル40-1及び40-2は、横方向の磁化（ＲＦ磁場）からなるｘ成分に最も反応する。図４ｂの実施例の場合、コイル40-3及び40-4は、横方向の磁化からなるｙ成分に最も反応する。図４ｃの実施例の場合、コイル40-5及び40-6は、再び横方向の磁化からなるｙ成分に最も反応する。２つの直交空間軸に沿って、ＳＥＮＳＥにおける対応する２の減少因子を得るように、図２ａ、２ｂ及び２ｃの様々な実施例を結合することも可能であり、これにより全部のＳＥＮＳＥ減少因子を４にすることが可能である。
【００２６】
図５は、２つの単一コイル50-3及び50-4と２つのバタフライコイル50-1及び50-２とを結合した実施例を示す。図３及び４の実施例とちょうど同じように、ＳＥＮＳＥにおける２の減少因子を得るように、４つの線形素子の結合が２チャンネルの直交コイル配置を形成する。バタフライコイル50-1及び50-2は、横方向の磁化（ＲＦ磁場）からなるｙ成分に最も反応する一方、単一コイル50-3及び50-4は、ＲＦ磁場からなるｘ成分に最も反応する。
【００２７】
図６及び７は、更に多くのチャンネル並びに線形及び直交コイル素子の結合を利用し、ＳＥＮＳＥアプリケーションに対する更に高い減少因子及び拡張空間範囲を提供する他の実施例を示す。
【００２８】
図６において、図４ａ（コイル60-1,60-2,60-3及び60-4）の配置が２つの単一コイル60-5及び60-6と結合される。これらバタフライコイルは、ＲＦ磁場からなるｘ成分に最も反応し、それらは単一コイル50-3及び50-4である。
【００２９】
図７において、図３（コイル70-1及び70-2）の配置が図５（コイル70-3及び70-4）の配置と２つの単一コイル70-5及び70-6と結合される。これらバタフライコイル70-1及び70-2は、ＲＦ磁場からなるｘ成分及びｙ成分に最も反応し、コイルセット70-3及び70-4におけるバタフライコイルは、ＲＦ磁場からなるｙ成分に最も反応する。コイルセット70-3及び70-4における単一コイルは、ＲＦ磁場からなるｘ成分に最も反応する。単一コイル70-5及び70-6は、ＲＦ磁場からなるｙ成分に最も反応する。
【００３０】
ＳＥＮＳＥアプリケーションにおける個々のコイル素子は、十分知られた位相アレイコイルの場合と比べ物理的に重複する必要がないことに注意すべきである。つまり、これが十分知られたフェーズドアレイコイル(phased array coil)の場合と対照的である。様々な図におけるコイル素子は、正方形又は長方形のリジッドコイル(rigid coil)として表されたが、これら素子は円形又は非矩形の形状を有してもよく、柔軟性がある。バタフライ素子は、コイルの平面に平行な磁化成分に関して同じ感度の特性を示すコイルと単に置き換えられる。簡単なループ（単一ループ）及びバタフライ素子が矩形の素子を形成するように重複する場合、これが横方向の磁化からなる両成分に反応する単一の矩形コイル素子とも置き換えられると理解すべきである。２つのバタフライ素子が、矩形素子を形成するように９０°回転して重複する場合、これが横方向の磁化からなる両成分に反応する単一の矩形コイル素子とも置き換えられると理解すべきである。様々な図のコイルに示されるようなコイルは、ＲＦ送信及び受信の両方に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＭＲＩ画像を得るための既知の垂直磁場装置の概観を示す。
【図２ａ】  本発明の好ましい実施例に従うＲＦバタフライコイル配置を示す。
【図２ｂ】  本発明の好ましい実施例に従うＲＦバタフライコイル配置を示す。
【図２ｃ】  本発明の好ましい実施例に従うＲＦバタフライコイル配置を示す。
【図３】  本発明に従う多数の感度方向を持つＲＦバタフライコイル配置を示す。
【図４ａ】  本発明の他の実施例に従うＲＦバタフライコイル配置を示す。
【図４ｂ】  本発明の他の実施例に従うＲＦバタフライコイル配置を示す。
【図４ｃ】  本発明の他の実施例に従うＲＦバタフライコイル配置を示す。
【図５】  バタフライコイル及び単一コイルからなる本発明の他の実施例に従うコイル配置を示す。
【図６】  バタフライコイル及び単一コイルからなる本発明に従う他のコイル配置を示す。
【図７】  多数のバタフライコイル及び多数の単一コイルからなる本発明に従う他のコイル配置を示す。
【図１】
0003983170.tif 000002
【図２ａ】
0003983170.tif 000003
【図２ｂ】
0003983170.tif 000004
【図２ｃ】
0003983170.tif 000005
【図３】
0003983170.tif 000006
【図４ａ】
0003983170.tif 000007
【図４ｂ】
0003983170.tif 000008
【図４ｃ】
0003983170.tif 000009
【図５】
0003983170.tif 000010
【図６】
0003983170.tif 000011
【図７】
0003983170.tif 000012