(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴画像を生成する装置において、
ＲＦコイルを有する第１の磁石部分（２０）と、
前記第１の磁石部分の磁界変化を示す磁界変化信号を生成する磁界センサ（５０）と、
前記磁界センサに結合され、前記磁界変化信号に応答して補償信号を生成して前記磁界変化を補償する制御部（３６）と前記制御部（３６）に結合され、前記ＲＦコイルにＲＦ信号を送信するトランシーバ回路（４６）とを具備し、
前記補償信号は、前記ＲＦ信号の搬送周波数を変更し、
前記磁界センサ（５０）は、前記第１の磁石部分（２０）の一部又は全体を包囲する誘導コイルである
する装置。
【請求項２】
前記制御部（３６）に結合され且つ前記第１の磁石部分に隣接して配置され、前記補償信号に応答して磁界を生成し、前記磁界変化を補償する第１の補償コイル（４２）を更に具備する請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第１の磁石部分から所定の間隔だけ離間した配置で前記第１の磁石部分に結合された第２の磁石部分（２２）を更に具備する請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記第２の磁石部分（２２）に隣接して配置され、前記補償信号を受信する第２の補償コイル（４４）を更に具備する請求項３記載の装置。
【請求項５】
圧電センサと、加速度計と、光ファイバひずみゲージと、マイクロ波干渉計と、超音波干渉計と、圧力変換器とから成る群より選択されるセンサ（３２）を更に有する、請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
ＲＦコイルを有する第１の磁石部分（２０）と前記ＲＦコイルにＲＦ信号を送信するトランシーバ回路（４６）とを有する磁気共鳴撮影装置（１０）における磁界外乱を補償する方法において、
前記第１の磁石部分の磁界における変化を示す磁界変化信号を生成する過程と、
前記磁界変化信号に応答して前記補償信号を決定する過程と、
前記補償信号に応答して前記磁界における変化を能動的に補償する過程とから成り、
前記磁界変化信号は、前記第１の磁石部分（２０）の一部又は全体を包囲する誘導コイルにより生成され、
前記補償信号は、前記ＲＦ信号の搬送周波数を変更する方法。
【請求項７】
前記決定過程は、前記磁界変化信号を処理して前記補償信号に変換する請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記能動的補償過程は、補償コイルにおいて磁界を生成する過程から成る請求項６又は７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、一般的には、磁気共鳴撮影に関し、特に、磁気撮影装置における磁界外乱の検出・補償に関する。
【０００２】
【発明の背景】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ）では、被撮影体の陽子が、静磁界の下でこの撮影対象物に印加される高周波磁界により励起されて共鳴する。静磁界は、クライオジェンに浸漬され、電流で通電された超伝導線の複数のコイルを有する超伝導磁石により生成されても良い。数テスラの電界強度は、ほぼ電力を消費することなしに達成される。
【０００３】
高周波磁界により励起された撮影対象物の陽子の共鳴振動数は、磁界の強度及び陽子の一定の特性に依存する。
【０００４】
陽子が共鳴中に歳差運動を行なう際、静磁界よりも強度の低い個々の傾斜磁界が被撮影体に印加され、撮影対象物内の各陽子の位置に従って陽子の共鳴の移相及び振動数の偏移を行なう。続いて、共鳴する陽子により生成された結合信号は、数学的に分析され、被撮影体を貫いた「断面」に沿って被撮影体の画像を生成する。
【０００５】
各共鳴陽子の断面画像への貢献は、その共鳴の位相及び振動数に依存する。静磁界が均一である場合、この位相及び振動数は、傾斜磁界の陽子の位置にのみ依存する。静磁界が均一でない場合、陽子の見かけの位置は、その共鳴の位相及び振動数により判定されて変更される。これにより、被撮影体の再構成された画像にアーティファクト又はその他のひずみがもたらされる。このようなアーティファクトを除去するには、ＭＲＩで使用される静磁界が極めて均一であることが必要である。撮影体積中、数ｐｐｍに満たない磁界均一性が要求される。
【０００６】
また、静磁界は、高度に安定していなければならない。１つのＭＲＩ断面画像のためのデータを収集するのに必要とされる時間は、撮影技術によっては、数分である。磁石又は磁石構造の機械的外乱により、磁界強度における時間依存の変化が生じる。このような機械的外乱は、磁界変化を引き起こし、ＭＲ撮影においてゴーストアーティファクトを生成する恐れがある。駆動する機械的機能によっては、これらの外乱は、更に、磁石構造の振動を引き起こし、磁界強度の発振を生じる結果となる恐れがある。磁界変化は、空間的に独立していても良く、ある空間軸に対する直線依存性又は磁石の撮影体積内のある空間軸に対する二乗などのより高い次数での依存性のような空間的依存条件を追加的に有しても良い。磁石の機械的外乱は、建物の振動などの環境外乱により生じる可能性もあり、又は、ＭＲ撮影中の磁界傾斜のパルシングによりＭＲＩシステムに自己導入される可能性もある。
【０００７】
従って、磁気共鳴画像の品質を向上し、磁界強度の変動により生じた磁界における望ましくないアーティファクト又はひずみを低減することが望ましいであろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の１つの目的は、磁石構造の運動又は磁界変化を検出することによって磁界変化を判定し、ＭＲＩ装置における磁界変化を能動的に相殺して結果として生じる画像を改善することである。
【０００９】
本発明の一面では、磁気共鳴画像を生成する装置は、第１の磁性物質と、第１の磁性物質から所定の間隔だけ離間して配置された第２の磁性物質とを含む。感知するセンサは、第１の磁性物質及び第２の磁性物質に対して所定の関係で配置される。センサは、磁界変化を示す磁界変化信号を生成する。制御回路がセンサに結合され、磁界変化信号に応答して補償信号を生成する。
【００１０】
補償信号を使用して磁界における変化を能動的に相殺する。
【００１１】
本発明の別の面では、電磁補償コイルを使用して補償信号を受信し、変化した磁界の能動的な相殺を生成しても良い。本発明の更に別の面では、補償信号をトランシーバ回路に結合してトランシーバ回路の搬送周波数を変更し、その結果、磁界変化の作用を補償しても良い。
【００１２】
本発明の更に別の面では、第２の磁性物質から所定の間隔で配置された第１の磁性物質を有する磁気共鳴撮影装置における磁界外乱を補償する方法は、
磁界における変化を示す磁界変化信号を生成する過程と、
磁界変化信号に応答して補償信号を判定する過程と、
補償信号に応答して磁界における変化を能動的に補償する過程とから成る。
【００１３】
本発明の１つの利点は、種々のセンサを重複してシステムに組み込んでも良い点である。
【００１４】
本発明のその他の目的及び特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲と関連させながら好適な実施例の詳細な説明を考察した場合に明らかであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下の図面では、種々の図において同一の構成要素を識別するのに同一の符号が使用される。種々の実施例及び代替例が提示されるが、当業者には、本発明の趣旨から逸脱しないその他の種々の代替例も明らかなものであろう。
【００１６】
図１では、制御回路１２を有する磁気共鳴撮影（ＭＲＩ）装置１０が示される。制御回路１２は、ＭＲＩ装置の種々の機能を制御する。以下で更に詳細に説明するように、筐体１４は、患者用の画像体積を形成するための磁気構造を収容し、患者は、支持構造１６上でこの画像体積内へと移動させられる。
【００１７】
図２では、磁気共鳴撮影装置１０及び制御回路１２の簡略ブロック図が示される。通常、磁気共鳴撮影装置１０は、磁石上半分２０と、磁石下半分２２と、磁石上半分２０を磁石下半分２２から所定の間隔で保持するための支柱２４とを有する。磁石上半分２０は、磁石下半分２２と直列に接続される。通常、磁石上半分２０及び磁石下半分２２は、それぞれ、撮影傾斜コイル２６、２８及びＲＦコイル２７、２９を有する。磁石上半分２０と磁石下半分２２との間には、撮影体積３０がある。撮影体積３０は、磁石上半分２０と磁石下半分２２とを包囲し且つ磁界の作用を受ける領域のみならず、撮影対象の患者の位置を含む。種々の機械的外乱が原因で、磁石上半分２０及び磁石下半分２２の相対位置の変化により、ゴースト及びその他の望ましくない撮影効果が引き起こされる恐れがある。
【００１８】
制御回路１２は、機械的外乱による磁界の変化に対して補償を行なうために加えられている。制御回路１２はセンサ３２を含み、このセンサ３２は支柱２４上に配置されても良い。言うまでもなく、センサ３２の位置が、磁石上半分２０上の位置３２Ａなどのその他の種々の位置であっても良いことは、当業者には明らかであろう。センサ３２は、圧電センサ、加速度計、光ファイバひずみゲージ、マイクロ波干渉計、レーザ干渉計、超音波変換器及び圧力変換器のいずれを含んでも良いが、これらに限定されるものではない。また、当業者には、２個以上のセンサ３２を使用して良いことも明らかなものであろう。２個以上のセンサが使用される場合、これらのセンサは、異なる種類のセンサであっても、異なる位置に配置されていても良い。センサ３２は、センサデータブロック３４により表される磁界変化信号を生成する。磁界変化信号は、磁界変化を直接測定しても良いし、あるいは、支柱又はその他の機械構造のひずみ又は動きを感知することによって推定しても良い。センサデータブロック３４は、制御部３６に結合される。
【００１９】
制御部３６は、ＰＩＤ制御装置、デジタルフィルタ又は自己回帰移動平均（ＡＲＭＡ）装置、あるいはアナログ回路などのマイクロプロセッサ系制御装置を含む種々の制御装置のうちの１つであっても良い。制御部３６は、補償回路に対して独立型であっても良いし、あるいは、ＭＲシステム制御部に組み込まれても良い。当業者には明らかであろうが、センサからのセンサデータの種類によって、アナログ／デジタル変換器及び／又はフィルタリングなどのデジタル信号処理が必要とされる場合もある。制御部３６は、内部に転送機能を有する。この転送機能は予め定められており、センサデータ３４を処理して補償信号に変換するのに使用されるのが好ましい。補償信号３４には、所望の補償の種類によって決まる多様な形態があっても良い。本発明の第１の実施例では、補償信号は増幅器３８に供給される。この増幅器３８は、補償信号に応答する相対的な磁気運動により生じた磁界変化を補償するために、補償コイル４２、４４に結合される。
【００２０】
制御部３６は、傾斜コイル２６及び第２の傾斜コイル２８に結合される。傾斜コイル２６、２８は、磁界を生成するために駆動される電磁コイルであるのが好ましい。
【００２１】
本発明の第１の実施例の処理において、制御部３６は、補償コイルを駆動し、磁石上半分２０及び磁石下半分２２の相対的移動又は単一の磁石半分内の構成要素の相対運動による磁界における変化を最小限にするのに使用される補償信号へと磁界変化を示すセンサ信号を所定の転送機能を介して変換する。補償コイルの磁界は、磁気干渉を能動的に相殺する。
【００２２】
本発明の別の実施例では、通常、トランシーバ回路４６は磁気共鳴撮影装置１０に含まれる。トランシーバ回路は、当業者には周知のＲＦ増幅器及び送受信スイッチを含んでも良い。トランシーバ４６は、制御信号をＲＦコイル２７、２９に送信する。トランシーバ４６は、画像情報を受信し、画像再構成回路４８で画像を生成する。送信された信号は、通常、搬送周波数を有するＲＦ信号である。しかし、制御部３６を使用して、磁石上半分２０及び磁石下半分２２の相対的な機械移動、又は、磁石上半分２０及び磁石下半分２２内での構成要素の移動による磁界変化を補償するためにトランシーバ搬送周波数を変更する補償信号を生成しても良い。
【００２３】
第３の代替実施例では、制御部３６を使用して、傾斜増幅器４０を介して傾斜コイル２６、２８の駆動信号に加算された時間依存バイアスを有する補償信号を生成する。上述の第２の実施例と同様に、時間依存バイアスに基づく補償回路により、撮影傾斜コイル２６、２８は、磁石上半分２０及び磁石下半分２２の機械移動による磁界変化を相殺することが可能である。
【００２４】
本発明の第４の実施例では、磁界センサ５０が、撮影体積３０の外側に組み込まれる。センサ５０を撮影体積の外側に配置することによって、撮影中の磁界傾斜のパルシングによりもたらされた磁界変化の直接検出は最小限になる。磁界センサ５０は、センサ３２の代わりに使用されても良く、あるいは、センサ３２と組み合わせて使用されても良い信号を生成する。転送機能は、制御部３６中にプログラムされ、磁界センサ５０を使用して補償信号を提供しても良い。磁界センサ５０は、当業者には周知の多様な磁界センサのうちの１つであっても良い。好適な磁界センサ５０の一例は、磁石上半分２０及び磁石下半分２２の一部又は全体を包囲する誘導コイルである。
【００２５】
尚、最も効果的な磁界相殺を提供するには、上述の方法のうちの２つ又は全てを組み合わせても良い。
【００２６】
図３において、本発明によるセンサ系補償信号との対比で磁界発振を示すために、発振振幅対傾斜パルス後の経過時間の図が示される。本図に示すように、本発明によるセンサ系補償信号を使用して、磁界発振の作用をほぼ相殺しても良い。
【００２７】
処理中に、特定のＭＲＩ装置構成に対する特定のセンサ及び磁気共鳴撮影装置向けの転送機能が、実験に基づいて判定される。転送機能は、磁石の特定の形態と、使用センサと、センサ位置とを考慮する。磁界における変化は、直接又は間接的に感知され、転送機能を使用することで磁界変化信号に応答する補償信号を生成する。磁界変化は、能動的に相殺されるか、あるいは、補償信号に応答して補償される。
【００２８】
本発明の特定の実施例について図示し説明してきたが、当業者は、種々の変形例及び代替実施例を想到しうるであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲においてのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による補償回路を有する磁気共鳴撮影装置の斜視図。
【図２】  本発明による補償回路を有する磁気共鳴撮影装置の高レベルブロック図。
【図３】  本発明による構成実施例の補償回路出力対磁界分離の図。
【符号の説明】
１０…磁気共鳴撮影装置、１２…制御回路、２０…第１の磁石部分、２２…第２の磁石部分、３２…センサ、４２…第１の補償コイル
【図１】
0004082887.tif 000002
【図２】
0004082887.tif 000003
【図３】
0004082887.tif 000004