(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴イメージング装置であって、
関心のある領域からのRF信号を検出する少なくとも２つのRFコイルの少なくとも２つのセットを有するRFコイルシステムと、
組み合わされた前記RF信号を受信し、処理する少なくとも２つの受信チャネルと、
イメージングパラメータに依存して、組み合わされるべき前記RFコイルの前記RF信号を選択し、選択された前記RF信号を組み合わせ、組み合わされた前記RF信号を別々の前記受信チャネルへ供給する制御装置とを有する磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記制御装置が、少なくとも２つのRFコイルの幾つかのグループの前記RF信号を別々の前記受信チャネルへ組み合わせるために設けられることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記RFコイルシステムが４つのRFコイルの２つのセットを有することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記RFコイルシステムが鳥かご型ヘッドコイル構成を有することを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記制御装置が、頭部の両側に配設されるRFコイルの前記RF信号を組み合わせるために設けられることを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記制御装置が、隣接するRFコイルの前記RF信号を組み合わせるのために設けられることを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記制御装置が、位相エンコーディング方向に依存して、組み合わされるべき前記RFコイルの前記RF信号を選択し、選択された前記RF信号を組み合わせるために設けられることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記制御装置が、所望のSENSE削減方向に依存して、組み合わされるべき前記RFコイルの前記RF信号を選択し、選択された前記RF信号を組み合わせるために設けられることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
RFコイルシステムと、少なくとも２つの受信チャネルと、制御装置とを有し、前記制御装置が以下のステップを実行する磁気共鳴イメージング装置の制御方法であって、
少なくとも２つのRFコイルの少なくとも２つのセットを有する前記RFコイルシステムにより関心のある領域から検出されたRF信号の中から、イメージングパラメータに依存して、組み合わされるべき前記RFコイルの前記RF信号を選択するステップと、
選択された前記RF信号を組み合わせるステップと、
組み合わされた前記RF信号を別々の前記受信チャネルへ供給するステップと、を前記制御装置が実行する制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴イメージング(MRI)装置及び磁気共鳴イメージング法に関する。このようなMRI装置及びMRI法は一般的に既知であり、広く用いられている。MRI装置及びMRI法においては、磁石が、検査領域内に時間的に一定の一様な磁界を生成するために用いられ、RFコイルシステムを有する無線周波数(RF)装置が、前記検査領域内に配置された双極子の磁気共鳴を誘導し、操作すべく該検査領域内へ無線周波数信号を送信するため及び／又は前記検査領域内に配置された前記双極子からRF信号を受信するために用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
論文"SENSE: Sensitivity Encoding for Fast MRI", by Klaas P. Pruessmann et al., Magnetic Resonance in Medicine 42:952-962 (1999)は、多数の受信コイルの配列によって磁気共鳴イメージングの性能をかなり向上させるための概念を記載している。この論文は、受信感度が、一般的に、線形な傾斜磁場(linear field gradient)によりフーリエ前処理（Fourier preparation）に対して相補的なエンコーディング効果を持つという事実に基づく感度エンコーディング(sensitivity encoding)(SENSE)を開示している。同時受信コイルの配列の使用は、走査時間を短縮させ、分解能を増大させることを可能にする。上記の方法は、ｋ空間のサンプルの削減又はアンダーサンプリング(undersampling)及び既知の個別のコイル感度プロファイルを利用する。サンプリングがナイキスト定理によって規定されているものより大きなステップサイズで行なわれることから、（必ず必要な）フーリエ変換の間に所謂折り返し(foldover)が発生し、故に、原則として、物理的イメージ空間(physical image space)の２つの異なる部分が互いと区別され得ない。
【０００３】
実際には、検査されるべき解剖学的領域(anatomical region)は、MRI装置内のハードウェアとして設けられるより多くのコイル素子及び受信チャネルを必要とする。フィリップスにより製造、販売されているMRI装置、即ち、実際に使用されてもいるGyroscan NTは、６つの受信チャネルを用いることにより同時に６つまでのシナジー／フェイズドアレイコイル(synergy/phased array coils)を取り扱うことが出来るが、或るアプリケーションは、より多くの受信チャネル及びRFコイルを必要とし得る。受信チャネルより多くのRFコイルがある場合には、利用可能な受信チャネルへの割り当てのためにコイルを選択することが必要である。原理的には、多数の受信チャネルは、可能であり、より短い取得時間又はより高い分解能をもたらすであろう。しかし、各付加的な受信チャネルはMRI装置のコストをかなり増大させ、受信チャネルの数の各変更は、システム全体の再設計を必要とする。なぜなら、その場合により多くの帯域幅が必要とされるからである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
それ故、本発明の目的は、上記の問題、とりわけ限定された数の受信チャネル及びより多くのRFコイルの問題を解決するMRI装置及びMRI法を提供することにある。
【０００５】
この目的は、
関心のある領域からのRF信号を検出する少なくとも２つのRFコイルの少なくとも２つのセットを有するRFコイルシステムと、
検出された前記RF信号を受信し、処理する少なくとも２つの受信チャネルと、
イメージングパラメータに依存して少なくとも２つのRFコイルの前記RF信号の選択及び／又は組み合わせをし、選択及び／又は組み合わせをされた前記RF信号を別々の受信チャネルへ供給する制御装置とを有する請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置により達成される。
【０００６】
本発明は、関心のある領域を効果的に取り囲み、厳密に調べる(probe)ため、並びに選択及び／又は組み合わせをされたコイルのRF信号を別々の受信チャネルに入力するために、MRI装置のユーザが、個別のより小さなRFコイルのどれ及び幾つが選択及び／又は組み合わせをされるべきかを選ぶことが出来なければならないという考えに基づいている。特定の検査、とりわけ検査されるべき解剖学的領域及び特定の検査の方法に依存して、前記ユーザが、関連する該検査にとって最善である折り返し方向又はSENSE削減方向(SENSE reduction direction)を選ぶことが出来なければならない。その場合に、この方向は、前記より小さなコイルのより大きな素子への組み合わせを決定する。前記方向は、同じ領域の異なる検査において多種多様であることが知られている。それ故、幾つかの小さなループを形成するRFコイルの１つのより大きなループを形成するRFコイルへの固定されたハードウェアの組み合わせは望ましくない。これは１つの検査の中の異なる走査のためにコイルの交換を必要とするであろう。とりわけ、横断スライスにおいては、前後の折り返しが好ましいエコープラナーイメージング(Echo Planar Imaging)(EPI)走査を除く大半の走査において左右の折り返しが解剖学上好ましい。一般的に言えば、エコープラナーイメージング走査は、位相エンコーディング方向、即ち、走査の遅い方向(slow-scan-direction)において、バックフォールディング・アーチファクト(backfolding artifact)に対してより敏感である。
【０００７】
それとは対照的に、本発明によれば、可変の好ましくはソフトウェア制御の制御装置が、イメージングパラメータに依存して、RFコイル、即ちフェイズドアレイ／シナジーコイルの選択及び／又は組み合わせをするために設けられる。
【０００８】
本発明によれば、RFコイルの選択及び／又は組み合わせは、関連する検査の既知のイメージングパラメータに基づき、前記イメージグパラメータは、例えば上記の論文に記載されているような折り返し方向又は削減方向であり得る。更に、関係している検査の種類並びにRFコイルの構成及び特性は、イメージングパラメータとして理解すべきである。
【０００９】
このようにして、本発明は、関心のある領域（検査されるべき領域、例えば患者の一部）からのRF信号を検出する一方、１つの検査の中の異なる走査のためにxyz座標系における優先感度方向を変更するために柔軟性を保つために、最も適切なRFコイルのみ又は組み合わせの場合には存在する受信チャネルより多くのRFコイルが用いられることを可能にする。
【００１０】
本発明の好ましい実施例においては、前記制御装置が、少なくとも２つのRFコイルの幾つかのグループのRF信号を別々の受信チャネルへ組み合わせるために設けられる。一方向におけるSENSEを可能にするためには、SENSEアルゴリズムを用いて１つの像に組み合わされるように、（３つ以上の像のための）２つ以上の独立受信チャネルが必要とされる。これらの２つ（以上）の異なる受信チャネルは２つ（以上）の異なる感度プロファイルを必要とする。このような感度プロファイルは１つコイル又は２つ（以上）の電気的に組み合わされたRFコイルから得られ得る。
【００１１】
走査速度又は空間分解能を向上させるために、更に多くのSENSE原理が二方向において用いられ得る。これは、個々の受信チャネルにおいて二方向におけるバックフォールディングをもたらすであろう。従って、二方向において前記SENSE原理を用いるより多くのRFコイル又は感度プロファイルが必要とされる。これらの二方向は事前には（正確に）知られないことから、少なくとも２つのコイル又は２つの感度プロファイルが各xyz方向において必要とされ、これは、ボリューム的位置(volumatic position)においては最低でも８個のRFコイルを招く。
【００１２】
別の好ましい実施例においては、前記RFコイルシステムは４つのRFコイルの２つのセットを有する。頭部などの幾つかの解剖学的領域は、多数のRFコイルのセットが対象物の周囲、例えば頭部の周囲に配設される構成を必要とする。好ましくは、８個のコイルの構成がとりわけ頭部を検査するために用いられ、前記コイルは好ましくは鳥かご型ヘッドコイル構成(birdcage head coil arrangement)の形態で配設される。
【００１３】
このようなヘッドコイル構成の場合は、頭部の両側に配設されるRFコイルのRF信号、又は隣接するRFコイルのRF信号のいずれかを組み合わせることも好ましい。組み合わされるべきRF信号の選択は前記ヘッドコイル構成の詳細及びイメージングパラメータ、例えば所望の削減方向に依存する。
【００１４】
本発明の別の特徴によれば、前記制御装置が、位相エンコーディング方向に依存して、又は本発明の更に別の特徴によれば所望のSENSE削減方向に依存して、少なくとも２つのRFコイルのRF信号の選択及び／又は組み合わせをするために設けられる。
【００１５】
前記目的はまた、
少なくとも２つのRFコイルの少なくとも２つのセットを有するRFコイルシステムを用いながら関心のある領域からのRF信号を検出するステップと、
少なくとも２つの受信チャネルを用いながら検出された前記RF信号を受信し、処理するステップと、イメージングパラメータに依存して少なくとも２つのRFコイルの前記RF信号の選択及び／又は組み合わせをし、選択及び／又は組み合わせをされた前記RF信号を別々の受信チャネルへ供給するステップとを有する請求項９に記載の磁気共鳴イメージング法によって達成される。この方法は更に発展され得ること、請求項１に記載のMRI装置に関して記載されているものと矛盾のない(compatible)又は類似する他の変形例が実現可能であることを理解されたい。
【００１６】
以下に図面を参照して本発明をより詳細に記載する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を説明するために用いられる幾つかの用語を説明する概略図を示している。この図は、z-y方向に配設された２次元デカルト格子(two-dimension cartesian grid)を示している。z方向をスライス選択方向とみなすことができ、y方向を位相エンコーディング方向とみなすことが出来る。既知の方法は、感度エンコーディングを利用し、k空間のサンプルの削減又はアンダーサンプリング及び既知の個別のコイル感度プロファイルを利用する。斯くして、全体視野(field of view)(FOV)１が両方向において縮小される。縮小FOV２におけるピクセル３は、デカルト格子を形成するピクセルの重ね合わせを表している。図１に示されている例においては、これらのピクセルのうち４つが全体FOV１の中にあり、従って、実際のエイリアジング(ailiasing)の程度は４である。斯くして、エイリアスされたピクセル(ailiased pixels)が、個々のコイルの再構成像の中に作成されるが、前記像は各コイルの異なる感度プロファイルを使用することにより展開され得る。この見地においては、SENSEを用いてのk空間のサンプルの削減及びその後の像の効果的な展開は、多数の受信コイルの方向、即ち削減方向でしか達成され得ないという幾つかの制約がある。SENSE再構成アルゴリズムは前記像を展開するであろう。このようにして、エイリアジング又は折り返しアーチファクトが、同じ方向、即ち折り返し方向に作成される。
【００１８】
図２は、本発明によるRFコイルシステムの第１実施例を示している。各セットが２つのRFコイルを有するRFコイルの２つのセットが検査されるべき患者の頭部４の周囲に配設される。実際には、ユーザは頭部のための折り返し方向として耳から耳への方向を選ぶことを望む。なぜなら、多くの場合、頭部の幅がこの方向で最小であるからである。ユーザにはまた、撮像されるべき所望のスライスの方向及び信号対雑音比（S/N比）を鑑みて任意に折り返しの方向を選ぶ理由がある。それ故、図２に示されているようなコイルの２つのセット、即ち、LR（＝左／右）コイル５及び７の１セット並びにAP（＝前／後）コイル６及び８の１セットが使用される。更に、各RFコイル５、６、７又は８は別々の前置増幅器５０を具備し、前記前置増幅器５０の各々が別々の受信チャネルC1、C2、C3又はC4を規定する。
【００１９】
感度エンコーディング(SENSE)の既知の方法が使用される場合には、SENSE削減軸(SENSE reduction axes)が置かれる方向が既知であり、故に、４つのコイルからの２つのコイル組み合わせの焦点の向き(focus orientation)が規定される。本発明によれば、一方向SENSEにおいて図２に示されているようなRFコイルシステムを用いる場合には、AP用にはチャネル１のC1及びチャネル４のC4が別々に選択され、用いられる一方で、LR用にはチャネル２のC2及びチャネル３のC3が別々に選択され、用いられ、即ち、前記RFコイルシステムのRF信号は別々の受信チャネルに供給される。二方向SENSEにおいては、全４チャネルが別々に選択され、用いられる。
【００２０】
本発明によるRFコイルシステムの別の実施例が図３に示されており、この実施例もまた、患者の頭部４の周囲に配設される４つのRFコイル９、１０、１１及び１２を有する。図２に示されている実施例と比較すると、RFコイル９、１０、１１及び１２は４５°だけ角度をつけられる。また、各RFコイル９、１０、１１又は１２は別々の前置増幅器５０を具備し、前置増幅器５０の各々の後には移相器５１が続く。
【００２１】
LR SENSEの場合は、即ち削減方向がLRである場合には、RFコイル９及び１２の出力信号がRF加算器／コンバイナ(RF adder/combiner)５３の使用により一方の受信チャネルC1へ組み合わされ、RFコイル１０及び１１の出力信号が第２RF加算器／コンバイナ５３により第２の受信チャネルC２へ組み合わされる。AP SENSEの場合は、RFコイル１１及び１２の出力が第１受信チャネルへ組み合わされ、RFコイル９及び１０の出力が第２受信チャネルへ組み合わされる。これらの組み合わせは図３には示されていない。
【００２２】
上記の原理は、ソフトウェア制御のスイッチ５２及び／又はソフトウェア制御の移相器５１によってソフトウェア制御にされ得る。これらのソフトウェア制御のスイッチ５２は図４の実施例において示されている。
【００２３】
図４に示されている原理はz方向に拡張される得る。これは少なくとも８個の個別のRFコイル２１乃至２８を招く。４つのRFコイル２１、２２、２３及び２４並びに２５、２６、２７及び２８の各セットにおいては、図４に示されているような組み合わせが形成され得る。
【００２４】
頭部などの幾つかの解剖学的領域は、多数のRFコイルのセットが対象物の周囲に配設される構成を必要とする。８個のRFコイル２１乃至２８を備える鳥かご型ヘッドコイル構成を有するこのようなRFコイルシステムの実施例が図５に示されている。FH（足部／頭部）方向における分割がある。なぜなら、この方向は、既知の感度エンコーディング法を用いる3D MRアプリケーションにおいて常に削減方向の１つとして用いられるからである。図３の２倍の構成を示す図５において参照され得るように、４つコイルの２つのセットがあり、第１セットがコイル２１、２２、２３及び２４を有する一方、第２セットがコイル２５、２６、２７及び２８を有する。個々のコイルはより良い充填率(fillig factor)を達成するために湾曲されても良い。行なわれるべきMRI検査に依存して、ユーザが、位相エンコーディング方向をAP方向又はLR方向として選ぶことが出来なければならない。
【００２５】
本発明によれば、幾つかのRFコイルが、所望の折り返し方向に依存して１つの受信チャネルへ組み合わされるであろう。前記組み合わせは好ましくは適当なソフトウェアにより制御される。所望の削減方向がAP方向である場合には、RFコイルの４つの対が形成され、各対は２つのRFコイルを有し、斯くして、コイル２１及び２４のRF信号、コイル２２及び２３のRF信号、コイル２５及び２８のRF信号、コイル２６及び２７のRF信号が、図６において参照され得るように組み合わされる。他の例として、所望の削減方向がLR方向である場合には、本発明に基づいてコイル２１及び２２のRF信号、コイル２３及び２４のRF信号、コイル２５及び２６のRF信号、コイル２７及び２８のRF信号が組み合わされる。
【００２６】
図７は、前置増幅器５０、移相器５１、ソフトウェア制御のスイッチ５２、４つの受信チャネルC1、C2、C3及びC4のためのRF加算器／コンバイナ５３、並びに図６の実施例において用いられているような８個のRFコイル２１乃至２８の構成を示している。
【００２７】
移相器５１及びスイッチ５２の位置は交換され得ることに注意されたい。更に、RF加算器／コンバナ５３及び移相器５２は集積回路として実現され得る。
【００２８】
上記の組み合わせは、幾らかの余分の位相差を備える又は備えない２つ（以上）のRFコイル信号を加算する付加的なハードウェアを必要とし得る。この機能のための特別のソフトウェア制御のスイッチボックスの形態の制御装置が図８に示されており、図８は８個のRFコイル２１乃至２８のRF信号のための８個の入力部を持つ制御装置３１を示している。更に、制御装置３１は、制御信号のためのソフトウェア制御のバス３２のための入力部及び組み合わされたRF信号を４つの受信チャネル４１、４２、４３及び４４に供給する４つの出力部を持つ。これらの出力部はまた、RFコイルシステム３０とMRI装置の処理システム４０との間のインタフェース３３を形成する。
【００２９】
ヘッドコイル構成の場合には、快適さの理由のために頭部を少し傾斜させることは有利である。これは、少しばかり角度をつけられた状態を招くであろう。好ましいSENSE方向はこの場合に角度をつけられるであろう。その代わりに、この問題を克服するために個々のRFコイルも傾斜され得る。
【００３０】
対象物の周囲に多数の個別のRFコイルを配設し、少数のコイルのみを幾つかの独立受信チャネルへ組み合わせることも可能である。その場合に、用いられないチャネルは非活動状態(inactive)になるであろう。各個別の受信チャネルを形成するために用いられるべきコイル（又は感度プロファイル）は既知のSENSE方向（同時の且つあらゆるあり得るオフセット及び角度付け(angulation)のなされる二方向）を利用するソフトウェア制御のバスにより選択され得る。
【００３１】
本発明は上記の実施例に限定されない。幾つかの他の実施例があり得る。とりわけ、RFコイルの個数、構成及び種類の幾つかの変形例があり得る。更に、受信チャネルの数は如何なる特定の数にも限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するために用いられる所与の用語を説明する概略図を示す。
【図２】４つのRFコイルを有するヘッドコイル構成の第１実施例を示す。
【図３】４つのRFコイルを有するヘッドコイル構成の第２実施例を示す。
【図４】４つのRFコイルを有するヘッドコイル構成の第３実施例を示す。
【図５】８つのRFコイルを有する鳥かご型ヘッドコイル構成を示す。
【図６】RFコイルの組み合わせを説明するために前記鳥かご型ヘッドコイル構成を示す。
【図７】本発明による制御装置の第１実施例を示す。
【図８】本発明による制御装置の第２実施例を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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