(57)【要約】  本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステム１１０の主磁石１１４のコールドヘッド２１２の周期的運動からの周期的Ｂ０変調を補償する方法であって、主磁石１１４の主巻線２００は、反復運動を行うコールドヘッド２１２によって超電導状態に冷却され、方法は、コールドヘッド２１２の動きに基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を、時間の関数として測定するステップと、前記空間磁場成分の周期的発生ではないＭＲイメージングシステム１１０の周期的な補助パラメータのセンサ測定を実施するステップと、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生をＭＲイメージングシステム１１０の測定された周期的な補助パラメータと同期させるステップと、ＭＲイメージングシステム１１０の測定された周期的センサ測定に基づいて、コールドヘッド２１２の動きに基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償する補償信号をトリガするステップと、を含む方法を提供する。更に、本発明は、ＭＲイメージングシステム１１０の検査空間１１６内に位置付けられる関心対象１２０の関心領域１４２の画像表現を提供するＭＲイメージングシステム１１０であって、上記の方法を実行するように適応されるＭＲイメージングシステム１１０を提供する。
2020505106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴イメージングシステムの主磁石のコールドヘッドの周期的運動からの周期的Ｂ０変調を補償する方法であって、前記主磁石の主巻線は、反復運動を行うコールドヘッドによって超電導状態に冷却され、前記方法が、
時間の関数として、前記コールドヘッドの動きに基づく前記主磁石の磁場（Ｂ磁場）の空間磁場成分の周期的発生にアクセスするステップと、
前記空間磁場成分の周期的発生ではない前記磁気共鳴イメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実施するステップであって、前記センサ測定は、前記磁気共鳴イメージングシステムに電力供給する主電源の周期的な電流及び／又は電圧の測定を実施するステップを含み、前記コールドヘッドの周期的な動きは、前記主電源の周波数に結合される、ステップと、
前記Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を前記磁気共鳴イメージングシステムの測定された周期的な補助パラメータと同期させるステップであって、前記Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を、前記主電源の電流及び／又は電圧の所与の数の周期と同期させることを含む、ステップと、
前記磁気共鳴イメージングシステムの測定された周期的なセンサ測定に基づいて、前記コールドヘッドの動きに基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償する補償信号の周期的印加をトリガするステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記方法が、前記主電源の電流及び／又は電圧のいくつかの周期と比較して前記Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生の周期を決定するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記磁気共鳴イメージングシステムに電力供給する前記主電源の周期的な電流及び／又は電圧の測定を実施する前記ステップは、前記主電源の電流及び／又は電圧の正弦波形の全体を測定すること、又は、前記主電源の電流及び／又は電圧のゼロ交差のみを測定すること、を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記磁気共鳴イメージングシステムに電力供給する前記主電源の周期的な電流及び／又は電圧の測定を実施する前記ステップは、前記磁気共鳴イメージングシステムの技術制御室内で、前記主電源の周期的な電流及び／又は電圧の測定を実施することを含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記空間磁場成分の周期的発生ではない前記磁気共鳴イメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実施する前記ステップは、前記Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生と同じ周期を有する前記磁気共鳴イメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実施することを含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記空間磁場成分の周期的発生ではない前記磁気共鳴イメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実行する前記ステップは、前記Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生と同じ周期を有する前記磁気共鳴イメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実施すること、及び前記磁気共鳴イメージングシステムに電力供給する主電源の周期的な電流及び／又は電圧の測定を実施すること、を含み、
前記Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を前記磁気共鳴イメージングシステムの測定された周期的な補助パラメータと同期させる前記ステップは、前記主電源の電流及び／又は電圧の所与の数の周期と、前記Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生と同じ周期を有する前記磁気共鳴イメージングシステムの周期的な補助パラメータを同期させることを含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償する補償信号を周期的に生成する前記ステップは、システム共振周波数ｆ０を変調し、勾配増幅器を駆動することを含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記コールドヘッドの動きに基づく前記Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を時間の関数として測定する前記ステップは、少なくとも１つの高次波形、特に２次波形を含み、
前記Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償する補償信号を周期的に生成する前記ステップが、高次シムを適用することを含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
磁気共鳴イメージングシステム用のソフトウェアパッケージであって、前記ソフトウェアパッケージは、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法に従って前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するための命令を有する、ソフトウェアパッケージ。
【請求項１０】
磁気共鳴イメージングシステムの検査空間内に位置付けられる関心対象の関心領域の画像表現を提供する磁気共鳴イメージングシステムであって、
前記磁気共鳴イメージングシステムは、主磁石と、反復運動を行うコールドヘッドと、を有し、前記コールドヘッドは、前記主磁石の主巻線を、前記コールドヘッドによって超電導状態に冷却するよう構成され、
前記磁気共鳴イメージングシステムは、前記コールドヘッドの動きに基づく前記主磁石の磁場（Ｂ磁場）の空間磁場成分の周期的発生を、時間の関数として測定する測定手段を備え、
前記磁気共鳴イメージングシステムは、前記磁気共鳴イメージングシステムに電力供給する主電源の周期的な電流及び／又は電圧の測定を行うセンサ測定を実施するセンサ手段を有する、磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１１】
前記測定手段は、前記コールドヘッドの動きに基づく前記Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を時間の関数として測定するための磁気共鳴プローブ及びピックアップコイルの少なくとも一方を有する、請求項１０に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１２】
前記測定手段がファントムを有し、
前記磁気共鳴イメージングシステムが、前記ファントムを使用して、前記コールドヘッドの動きに基づく前記Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を、時間の関数として測定するよう適応される、請求項１０又は１１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１３】
前記空間磁場成分の周期的発生ではない前記磁気共鳴イメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実施する前記センサ手段は、マイクロフォン、加速度計、圧力センサ、及び電流及び／又は電圧センサのグループからの少なくとも１つである、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１４】
前記磁気共鳴イメージングシステムは、較正データセットを記憶するためのデータ記憶装置を有し、前記較正データセットは、前記コールドヘッドの運動に基づく前記Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償する補償信号を周期的に印加するための較正データを有する、請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）検査システムの分野、特にＭＲ検査システム用の超電導磁石の分野に関し、更により詳細には、主磁石の主巻線がコールドヘッドによって超電導状態に冷却され、該コールドヘッドが反復運動を行う磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムの、主磁石のコールドヘッドの周期運動からの周期的Ｂ０変調の補償の分野に関する。更に具体的には、本発明は、ＭＲイメージングシステムの検査空間内に位置付けられる関心対象の関心領域の画像表現を提供するＭＲイメージングシステムの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴（ＭＲ）検査システムは極低温容器を備えた主磁石を有し、極低温容器内に、超電導磁石である主磁石の主磁石コイルが搭載される。極低温容器は、一般に、２つ又は３つの個々の容器（vessels）及びマウント構造を有する。磁石の一般的な設計では、極低温容器は３つの個々の容器を有し、それらは熱絶縁を達成するために離間して設置されている。個々の容器は、内側容器から外側容器へと囲むように設置され、マウント構造が、容器内に配置される。例えば、３つの容器は、ヘリウムが寒剤として使用される場合には４Ｋ容器とも呼ばれる内側容器、内側容器を囲む中間容器として設けられる放射シールド、及び放射シールドを囲み、３００Ｋ容器とも呼ばれる外側容器であり得る。超電導磁石の主巻線とも呼ばれる主磁石コイルは、内側容器内に配置され、マウント構造に対し設置される。それゆえ、主磁石は、一般に内側容器の内側に設置される。更なる電磁コイルが、例えばシールドコイルとして、例えば内側容器の外側に設けられることができる。容器は、通常、ステンレススチール又はアルミニウム製である。内側容器は、主磁石を冷却し、また熱緩衝を可能にする寒剤、例えば液体ヘリウムを収容する。そのような超電導磁石は、例えば米国特許第7170377B2号から知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
主磁石コイルを超電導温度に保つには、通常、２つの方法がある。第１の方法では、超電導コイルが、寒剤と接触する。寒剤は、一般に、少量の熱が入ると蒸発する低い沸点を有する液体として提供され、例えばヘリウムの場合には約４．２Ｋの沸点を有する。蒸発したヘリウムを内側容器内で再凝縮させるために、コールドヘッドが、内側容器内に延在するように設けられている。それ故、寒剤の温度は、寒剤の効率的な冷却及びゆえに主磁石の主コイルの効率的な冷却を可能にするために、低下されることができる。第２の方法では、超電導コイルは、例えば銅ストランドを介してコールドヘッドから直接冷却される。
【０００４】
コールドヘッドは、反復運動を行うコールドヘッドディスプレーサを有する。コールドヘッドディスプレーサは、上下に動き、それによって極低温容器に振動を誘発する。コールドヘッドディスプレーサは、一般に、例えばＭＲイメージングシステムの電源の電源周波数の１／５０のレートで運動を行い、すなわち、コールドヘッドディスプレーサは、電源周波数の５０倍低いレートで運動を行う。この変位は、コールドヘッドの運動に従って、例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである電源周波数に依存して、それぞれ１秒又は０．８３秒の反復時間で、磁場変調を生じさせる。この反復的な磁場変調は、取得されるＭＲ撮像信号の信号品質に影響を与える。
【０００５】
コールドヘッドは、例えば超電導材料でシールドされることができる。このシールドにもかかわらず、撮像ボリューム内の磁場変調は、ある種のＭＲ撮像スキャンにとっては大きすぎる。これらのスキャンの場合、コールドヘッドディスプレーサは、シャットダウンされなければならず、これは、コールドヘッドディスプレーサを駆動するコンプレッサ内のバイパスユニットを使用して達成される。こうして、これらＭＲ撮像信号の取得中に主磁石は能動的に冷却されることができず、これは寒剤の温度上昇を招く。
【０００６】
米国特許第6,864,682号は、超電導磁石のクライオヘッドによって生成される磁場変動の補正に関するものである。
【０００７】
本発明の目的は、反復運動を行うコールドヘッドによって主磁石の主巻線が超電導状態に冷却される磁気共鳴イメージングシステムにおいて、磁気共鳴イメージングシステムの主磁石のコールドヘッドの周期的運動からの周期的Ｂ０変調を補償する方法を提供すること、及びＭＲイメージングシステムの検査空間内に位置付けられる関心対象の関心領域の画像表現を提供するＭＲイメージングシステムであって、特にコールドヘッドの周期的運動からの周期的Ｂ０変調の影響を低減した、磁気共鳴撮像信号の強化された磁気共鳴信号取得が達成され、磁気共鳴イメージングシステムの改善された連続動作を可能にする磁気共鳴イメージングシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムの主磁石のコールドヘッドの周期的運動により引き起こされる周期的Ｂ０変調を補償する方法であって、主磁石の主巻線は、反復運動を行うコールドヘッドによって超電導状態に冷却され、方法は、時間の関数としての、コールドヘッドの運動に基づくＢ０磁場の空間磁場成分の周期的発生にアクセスするステップと、空間磁場成分の周期的発生ではないＭＲイメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実施するステップと、主磁石の定常磁場（Ｂ磁場）の空間磁場成分の周期的発生と、ＭＲイメージングシステムの測定された周期的な補助パラメータと、を同期させるステップと、ＭＲイメージングシステムの測定された周期的センサ測定に基づいて、コールドヘッドの動きに基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償する補償信号の周期的印加をトリガするステップと、を有する方法によって達成される。空間磁場成分の周期的発生にアクセスすることは、記憶されたデータの取り出しによって、又はこれらの周期場成分の測定によって、行われることができる。測定は、記憶されたデータを更新するために多かれ少なかれ繰り返されることができる。
【０００９】
時間の関数としてのコールドヘッドの運動に基づくＢ０磁場の空間磁場成分の周期的発生は、実際の補償方法とは別に測定されることができる。時間の関数としてのコールドヘッドの運動に基づくＢ０磁場の空間磁場成分の周期的発生の測定結果は、記憶され、実際の補償方法において使用されることができる。測定は、ＭＲＩシステムのセットアップ時に実行されることができ、又はコールドヘッドが設置され若しくは交換されるときに行われることができる。測定は、定期的に更新されることができる。これらの実施形態のそれぞれにおいて、補償方法は、記憶された測定データ（測定データの記憶された表現）へのアクセスを含むことができる。
【００１０】
この目的は更に、ＭＲイメージングシステム用のソフトウェアパッケージによって達成され、ソフトウェアパッケージは、上記の方法に従ってＭＲイメージングシステムを制御する命令を有する。
【００１１】
この目的は更に、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムの検査空間内に位置付けられる関心対象の関心領域の画像表現を提供する磁気共鳴イメージングシステムであって、ＭＲイメージングシステムは主磁石及びコールドヘッドを有し、主磁石の主巻線は、反復運動を行うコールドヘッドによって超電導状態に冷却され、ＭＲイメージングシステムは、時間の関数として、コールドヘッドの運動に基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を測定する測定手段を有し、ＭＲイメージングシステムは、空間磁場成分の周期的発生ではないＭＲイメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実施するセンサ手段を有する、ＭＲイメージングシステムによって達成される。
【００１２】
本発明の基本概念は、コールドヘッドの周期的運動からの周期的Ｂ０変調を補償するための簡単な手段を提供することである。こうして、センサ測定に基づいて、コールドヘッドの動きの補償が実施されることができる。この補償は、決定されることができるコールドヘッドの周期的挙動に基づく。更に、較正データが、単にトリガに基づいて適用されることができる。補償信号の動的処理は必要とされず、これは補償をかなり容易にする。補償信号は、例えばＭＲイメージングシステムがセットアップされたとき、又はコールドヘッドが取り付けられ若しくは交換される際に１回生成されることができ、それにより、これらの補償信号は、トリガに基づいて印加されることができる。しかしながら、補償信号は、新規のインストールのたびに少なくとも一度は提供されなければならない。これは、ＭＲイメージングシステム全体のインストール並びに例えばコールドヘッドの交換又は修理を指す。補償信号は、ＭＲイメージングシステムを使用する磁場の測定に基づいて生成されることができる。例えば渦電流の補償についても同様の測定が行われる。
【００１３】
周期的Ｂ０変調の位相は、Ｂ磁場の空間磁場成分を測定する際に決定される。従って、補償信号の周期的な印加は、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生に揃えられる補償信号の反復につながる。
【００１４】
ＭＲイメージングシステムの測定された周期的センサ測定値に基づいて補償信号の周期的印加をトリガするステップは、好適には、ＭＲイメージングシステムの制御システムを用いて実現される。
【００１５】
ＭＲイメージングシステムでは、空間磁場成分の周期的発生ではないＭＲイメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実施するセンサ手段が提供される。後述するように、ＭＲイメージングシステムのそれぞれ異なる種類の周期的な補助パラメータを測定するために、複数の異なる種類のセンサ手段が使用されることができる。
【００１６】
上述の方法は、ＭＲイメージングシステムのスキャン品質を向上させるための効率的で簡単な手段を提供する。コールドヘッド、すなわちコールドヘッドディスプレーサの周期的運動からの磁場の変調がある。従って、コールドヘッドの動きの位置に依存する、コールドヘッドの運動を補償するための較正データが、容易に適用されることができ、ＭＲスキャンの生成の改善が、達成されることができる。
【００１７】
第１の改善点として、ＭＲイメージングシステムの信号取得時に、周期的Ｂ０変調が、較正データの簡単な適用によって補償されることができるので、画像品質が改善されることができる。第２の改善点として、コールドヘッドの動作が、少なくともいくつかの種類のスキャンの際に停止される必要がないので、主磁石の温度が、確実に所望の値に保たれることができる。コールドヘッドの不活化による温度上昇が回避されることができ、その結果、蒸発した寒剤が連続的に再凝縮されることができる。そのため、動的なボイルオフによる内部容器内の圧力上昇が抑制されることができる。第３の改善点として、ある種のＭＲ撮像スキャンタイプに関しては、コールドヘッドの動きが中断される必要がないので、ＭＲイメージングシステムの冷却システムのコンプレッサが連続的に動作することができる。コールドヘッドの作動を中断するための手段が省かれることができ、これは、使用される部品を減少させる。従って、部品表（ＢｏＭ）が削減される。例えば、コールドヘッドの動きを不活化するためにコンプレッサにおいて通常使用されるバイパスユニットが不要になる。
【００１８】
好適な実施形態によると、空間磁場成分の周期的発生ではない、ＭＲイメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実施するステップは、ＭＲイメージングシステムに電力供給する主電源の周期的な電流及び／又は電圧の測定を実行することを含み、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生をＭＲイメージングシステムの測定される周期的補助パラメータと同期させるステップは、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を、主電源の電流及び／又は電圧の所与の数の周期と同期させることを含む。コールドヘッドの周期的運動は、主電源の電圧の周波数に結合され、コールドヘッドの周期的運動は、磁場の周期的Ｂ０変調の原因である。従って、主電源の電流及び／又は電圧の周期の数は、コールドヘッド運動に基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償するための補償信号の周期的印加をトリガするための信頼できる指標を与える。コールドヘッドの動きが電源電流／電圧の周期と比べて一定の周期で行われる場合、主電源電圧の周期数を決定することはかなり簡単である。この場合、周期の数は、ＭＲイメージングシステムにおいて規定されなければならない整数値であり、すなわち、Ｂ０変調の期間の主電源電圧の周期の数は、構成パラメータである。測定は不要である。補償は、電源電圧の周期の或る数毎に適用されることができ、これは、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償する補償信号の周期的印加の周期に対応する。従って、周期的なＢ０変調の開始点は、同期点を決定するために電源電圧とアラインされる。同期点は、作動中のＭＲイメージングシステムにおける周期的Ｂ０変調を、電源電圧に基づいて較正情報とアラインさせることを可能にする。従って、ＭＲ撮像スキャンを実行するとき、較正データを適用するために、「正しい」電源周期及び位相が決定されることができる。特に、同期点は、例えばＭＲイメージングシステムの電力ダウン後に、電源電圧を周期的Ｂ０変調の位相に同期し直すことを可能にする。従って、冷却システム、特にコールドヘッド及び／又はコンプレッサがオンにされるたびに、周期的なＢ０変調の位相が評価し直されることができる。これは、磁場の様々な磁場成分について、時間の関数として振幅を決定するためである。コールドヘッドの動きに基づいてＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償する補償信号の周期的印加の位相を決定するのに使用されるセンサの種類に応じて、主に同期に使用されるタイミング関係を与える間接的なセンサ測定が使用されることができる。好適には、周期的Ｂ０変調の位相は、関心対象の２つの検査、典型的には２つの患者検査の間に決定される。
【００１９】
しかしながら、電源周波数と比較してコールドヘッド運動の可変周期を有するコールドヘッドも可能である。その場合、例えば、主電源電圧のいくつかの周期に対する周期的Ｂ０変調の周期の測定が必要とされることがある。代替として、コールドヘッドの動きを制御するコントローラが、それぞれの設定に従って、この値を提供することができる。磁場変調の較正及びＭＲ撮像信号の取得の同期は、コールドヘッドの動きの周期を決定した後に確実に実施されることができる。例えば、主電源電圧の周期の５０倍の運動周期を有する典型的なコールドヘッドの場合、５０周期毎に補償信号の周期的な印加が繰り返され、こうして主電源電圧に対する周期的なＢ０変調の位相を維持する。１つの可能な実現例において、補償信号の周期的な印加は、コールドヘッドすなわちディスプレーサの動き及びＭＲイメージングシステムのシステムクロックのタイミング関係に基づくことができる。システムクロックは、主電源電圧の周期を決定するために使用されることができる。補償は、例えばＢ０成分に対するシステム周波数ｆ０の変調を用いて行われる。
【００２０】
主電源周波数、すなわち主電源電圧及び／又は電流の周波数を決定するために、ＭＲイメージングシステムは、センサ手段として電圧センサ及び／又は電流センサをそれぞれ有する。電圧センサ及び／又は電流センサを用いて、ＭＲイメージングシステムに接続されている主電源の電源周波数が決定されることができる。三相主電源の場合、センサ手段は、主電源の一相に接続されることができる。この実施形態において、主電源は、コールドヘッドに電力供給するためだけでなく、ＭＲイメージングシステムの他の構成要素にも電力供給するために設けられる。それゆえ、ＭＲイメージングシステムはその全体が主電源に接続される。従って、主電源周波数は、ＭＲイメージングシステムの本質的に全ての位置で利用可能である。しかしながら、異なる周期長さのために、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を、主電源の電流及び／又は電圧の所与の数の周期と同期させることが必要とされる。従って、主電源の電流及び／又は電圧の周期のうちの１つの周期が、Ｂ磁場の空間場成分の周期的発生の正しい位相と同期するように、識別されなければならない。特に、同期点を明確に識別することが要求される。同期点は、Ｂ磁場の空間場成分の周期的発生の周期の始まり、終わり、又は他のどの点であるかは問題ではない。
【００２１】
好適な実施形態によれば、本発明の方法は、主電源の電流及び／又は電圧のいくつかの周期に対して、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生の周期を決定するステップを含む。例えば、主電源の種類に応じて、主電源周波数は、例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであり得る。従って、コールドヘッドディスプレーサは、典型的には、例えばＭＲイメージングシステムの電源の電源周波数の１／５０のレートで運動し、すなわち、コールドヘッドディスプレーサは、電源周波数の５０倍低いレートで運動する。しかしながら、場合によっては、コールドヘッドは、可変周波数で周期的運動を行う。従って、電源周波数の周期の数に対するＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生の周期を決定することによって、電源周波数とコールドヘッドの運動周波数との間の関係を明確に識別することが必要とされる。
【００２２】
好適な実施形態によれば、ＭＲイメージングシステムに電力供給する主電源の周期的な電流及び／又は電圧の測定を実行するステップは、主電源の電流及び／又は電圧の正弦波波形全体を測定すること、又は主電源の電流及び／又は電圧のゼロ交差のみを測定することを含む。コールドヘッド運動の周期は、一般には主電源周波数のサイクルの１０倍の範囲内にあるので、主電源周波数、すなわち主電源電圧又は主電源電流の１つのサイクルは、周期的Ｂ０変調／コールドヘッドの周期的運動のサイクルのほんの何分の一かである。従って、主電源電圧のゼロ交差を決定することは、一般に、周期的Ｂ０変調／コールドヘッドの周期的運動の位相を決定するのに十分な分解能を提供する。しかしながら、主電源電圧の波形全体が検出される場合、位相は一層正確に決定されることができる。磁場の特徴付けは、時間的に及び／又は空間的に行うことができる。
【００２３】
好適な実施形態によれば、ＭＲイメージングシステムに電力供給する主電源の周期的な電流及び／又は電圧の測定を実行するステップは、ＭＲイメージングシステムの技術制御室において主電源の周期的な電流及び／又は電圧の測定を実施することを含む。主電源は、通常、コールドヘッドに電力供給するためだけでなく、ＭＲイメージングシステムの他の構成要素にも電力供給するために設けられている。それゆえ、主電源は、ＭＲイメージングシステムの全てのロケーションにおいて本質的に全ての構成要素に接続される。特に、勾配スイッチングの影響を受けないロケーションは、電源電圧を測定するのに適していると考えられる。ＭＲイメージングシステムの個々異なる構成要素が、複数の異なる主電源、又は１つの多相主電源の個々異なる相に接続される場合、コールドヘッドの動きの原因となる冷却システムの主電源電圧を、制御室においても提供するようにインストールが行わなければならない。代替として、正しい位相が、技術制御室で利用可能な主電源電圧の位相に基づいて決定されることができる。しかしながら、主磁石から離れた他のロケーションもまた、主電源電圧を決定するのに適していると考えられる。それぞれのロケーションが勾配スイッチングによって影響されないことが単に必要とされる。
【００２４】
好適な実施形態によれば、空間磁場成分の周期的発生ではないＭＲイメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実行するステップは、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生と同じ周期を有するＭＲイメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実行することを含む。そのようなセンサ測定は、センサ手段として例えばマイクロフォン、加速度計、又は圧力センサを使用して実施される測定を含むことができる。これらのセンサ手段のいくつかは、ＭＲイメージングシステムにおける異なる目的にも使用されることができる。複数のセンサ手段が、コールドヘッドの動きに直接関係するパラメータの測定を実施するために設けられる。従って、センサ測定値は、磁場の空間磁場成分の周期的発生との同期を行うために、及びＭＲイメージングシステムの測定された周期的センサ測定値に基づいて補償信号の周期的印加をトリガし、コールドヘッドの運動に基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償するために、直接使用されることができる。
【００２５】
好適な実施形態によれば、空間磁場成分の周期的発生ではないＭＲイメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実施するステップは、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生と同じ周期を有するＭＲイメージングシステムの周期的補助パラメータのセンサ測定を実行すること、ＭＲイメージングシステムに電力供給する主電源の周期的な電流及び／又は電圧の測定を実行することを含み、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生をＭＲイメージングシステムの測定された周期的補助パラメータと同期させるステップは、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生と同じ周期を有するＭＲイメージングシステムの周期的補助パラメータを、主電源の所与の数の周期と同期させることを含む。この実施形態では、センサ手段のいくつかが、ＭＲイメージングシステムに本質的に直接結合されるので、それらセンサ手段は、コールドヘッドの周期運動からの周期的なＢ０変調と同じ周期を有するＭＲイメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実施することができる。こうして、これらのセンサは、コールドヘッドの周期的運動に基づく周期的Ｂ０変調の測定を実行することなく、同期のために使用されることができる。これらのセンサは、ＭＲイメージングシステムの電源オフ後、ＭＲ撮像信号の収集を、コールドヘッドの周期運動からの周期的Ｂ０変調に同期し直すことを可能にする。それゆえ、周期的なＢ０変調の位相への主電源電圧の再同期は、Ｂ磁場の測定を行わずに実施されることができる。こうして、冷却システム、特にコールドヘッド及び／又はコンプレッサがオンにされるたびに、周期的なＢ０変調の位相が再評価されることができる。Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生をＭＲイメージングシステムの測定される周期的な補助パラメータと同期させるために、センサ手段は単に、ＭＲイメージングシステムの測定された周期的な補助パラメータにより、コールドヘッドの運動の位相及びＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を示すセンサ情報を決定する。従って、主電源周波数は、これらのセンサ手段に基づいて測定されたＭＲイメージングシステムの周期的な補助パラメータを用いて、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生に同期されることができ、それによりＢ磁場の測定なしで再同期を可能にする。
【００２６】
好適な実施形態によれば、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償するための補償信号を周期的に生成するステップは、システムの共振周波数ｆ０を変調し、勾配増幅器（Ｘ／Ｙ／Ｚ勾配）を駆動することを含む。従って、Ｂ０磁場の波形及び線形項Ｘ、Ｙ、及びＺが、補償されることができ、これは通常わずかな労力で実現可能である。線形項Ｘ、Ｙ、及びＺによって定義される線形磁場成分は、勾配によって補償されることができる。周期的Ｂ０変調の補償は、測定されたＢ０変調に基づく補償信号を周波数シンセサイザに加えることによって行われる。識別されたＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生の周期全体を用いることにより、較正データが、信頼性をもってＭＲ撮像信号の取得に適用することができる。
【００２７】
好適な実施形態によれば、時間の関数としてコールドヘッドの動きに基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を測定するステップは、少なくとも１次高い波形、特に２次波形を含み、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償するための補償信号を周期的に生成するステップは、高次シムを適用することを含む。高次シムは、ＨＯＳとも呼ばれる。実際、２次波形よりも高次の波形は、コールドヘッドの動きによって引き起こされる磁場の周期的変調にほとんど影響を及ぼさないので、それほど重要ではない。
【００２８】
好適な実施形態によれば、測定手段は、コールドヘッドの運動に基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を、時間の関数として測定するために、ＭＲプローブ及びピックアップコイルのうちの少なくとも一方を含む。こうして、周期的なＢ０変調の位相を決定するために複数の異なる種類のセンサが使用されることができる。原則的に、ＭＲイメージングシステムが更に、磁場情報に基づいて周期的Ｂ０変調の位相を決定するために使用されることができる。加えて、電源電圧の位相は、電圧又は電流の測定値に基づいて決定されることができる。プローブ及びピックアップコイルが、ＭＲイメージングシステムの検査空間内の個々異なる場所に配置されることができ、例えば患者支持体上に配置されあるいはＲＦコイルに取り付けられる又は一体化されることができる。ピックアップコイルは、検査空間内のコイルの向きに依存して一方向の磁場を検知することができる受信コイルをさす。代替の実施形態では、複数のプローブ又はピックアップコイルが一般にセンサとして使用される。代替として、検査空間内の異なるロケーションでの磁場強度を決定するために、単一のプローブ又は単一のピックアップコイルのみを使用した複数の連続する測定が実施されることができる。プローブは、好適には、水とは異なる共鳴周波数を有するフッ素化合物、及び一般には小型の送信器及び受信器を有する。コールドヘッドの近くに位置する磁気センサ又は電気センサなどの他の種類のセンサも、センサとして使用されることができる。
【００２９】
好適な実施形態によれば、測定手段は、ファントムを有し、ＭＲイメージングシステムは、ファントムを使用して、コールドヘッドの動きに基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を時間の関数として測定するように構成される。コールドヘッドの変位位置に依存するＢ０変調の磁場外乱分布を較正するステップの結果は、Ｂ０（又はｆ０）に対するコールドヘッドの１回の繰り返しの持続時間を有する磁場外乱の波形である。それゆえ、磁場変調は、補償されるべき各磁場項について、時間の関数として決定される。較正データは、周期的なＢ０変調の周期で繰り返される。較正は、好適にはファントムの使用に基づく。ファントムは、周期的Ｂ０変調の効果を決定するために使用されることができる。測定は、好適には、渦電流に基づく応答を決定するための測定と同様に実施される。
【００３０】
好適な実施形態によれば、空間磁場成分の周期的発生ではないＭＲイメージングシステムの周期的な補助パラメータのセンサ測定を実施するセンサ手段は、マイクロフォン、加速度計、圧力センサ、並びにＭＲイメージングシステムの主電源の電流及び／又は電圧センサのグループのうち少なくとも１つを有する。列挙されたセンサ手段のうちマイクロフォンは、周期的Ｂ０変調の周期を決定するのに適している。こうして、情報は、主電源電圧の周期と同期されて、周期的Ｂ０変調との同期が確立されることができる。一般に、振動及び音が、コールドヘッドの周期的な動きによって直接生成される。しかしながら、マイクロフォンを使用して、振動が音として検出されることもできる。コールドヘッドの正確な位置が決定されることができないときでさえ、得られた情報は、主電源電圧に対する同期のためのトリガ点を識別するのに十分である。マイクロフォンは、コールドヘッドの動きに基づく音又は振動を決定するために使用されることができる。マイクロフォンは、好適には、ＭＲイメージングシステムの検査空間内に保持される。加速度計は、コールドヘッドの動きによって引き起こされる振動に基づくＭＲイメージングシステムの構成要素の振動を検出する。それゆえ、加速度計は、ＭＲイメージングシステムと接触している必要があり、好適にはコールドヘッドと接触する。圧力センサは、コールドヘッドを駆動する圧力の変動を検出できるように、コールドヘッドを駆動するための回路内に設けられることが好ましい。コールドヘッドは通常、コンプレッサによって駆動される。
【００３１】
好適な実施形態によれば、ＭＲイメージングシステムは、較正データセットを記憶するデータ記憶装置を有し、較正データセットは、コールドヘッドの動きに基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償するための補償信号を周期的に印加するための較正データを含む。データ記憶装置は、好適には、ＭＲイメージングシステムのローカル記憶装置、特にＭＲイメージングシステムの制御ユニットのローカルデータ記憶装置として提供される。しかしながら、代替の実施形態では、データ記憶装置は、ネットワーク接続及び／又はインターネット接続を介してＭＲイメージングシステムに接続される又は接続可能であるネットワークデータ記憶装置又はクラウドデータ記憶装置として提供される。データ記憶装置は、磁場外乱分布を較正する較正データを記憶するために提供される。更に、データ記憶装置は、コールドヘッドの動きに基づく周期的なＢ０変調を補償する補償データを記憶することができる。
【００３２】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記述される実施形態から明らかになり、それらを参照して説明される。そのような実施形態は、必ずしも本発明の範囲全体を表すものではなく、従って本発明の範囲を解釈するために特許請求の範囲及び本願明細書が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の好適な実施形態による磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムの一部を示す概略図。
【図２】第１の実施形態によるＭＲイメージングシステムの主磁石を示す概略断面図。
【図３】第２の実施形態による磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムの一部を示す概略図。
【図４】第３の実施形態によるＭＲイメージングシステムの主磁石の概略断面図。
【図５】第１の実施形態によるＭＲイメージングシステムの主磁石のコールドヘッドの周期的運動からの周期的Ｂ０変調を補償する方法を示すフローチャート。
【図６】第１及び第２の実施形態によるコールドヘッドの運動によって引き起こされる磁場変調並びにセンサ信号及び電源電圧を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、第１の好適な実施形態よるＭＲスキャナ１１２を有する磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステム１１０の実施形態の一部の概略図を示す。ＭＲイメージングシステム１１０は、本明細書では他の全ての実施形態の基礎として一般に記述される。
【００３５】
ＭＲイメージングシステム１１０は、静磁場を生成するために設けられる主磁石１１４を有する。主磁石１１４は、内部に位置付けられるべき関心対象１２０（通常は患者）のために、中心軸１１８の周りに検査空間１１６を提供する中央ボアを有する。この実施形態において、中心ボア及びゆえに主磁石１１４の静磁場は、中心軸１１８に従って水平方向を向く。別の実施形態では、主磁石１１４の向きは、例えば静磁場に垂直方向の向きを与えるように変えられることができる。更に、ＭＲイメージングシステム１１０は、静磁場に重ねられる勾配磁場を生成するために提供される勾配磁場コイルシステム１２２を有する。磁場コイルシステム１２２は、当該技術分野で知られているように、主磁石１１４のボア内に同心円状に配置される。この実施形態では、関心対象１２０は、患者支持体１５０の上に位置される。
【００３６】
更に、ＭＲイメージングシステム１１０は、管体を有するボディコイルとして設計される無線周波数（ＲＦ）コイル１４０を有する。代替の実施形態において、ＲＦコイル１４０は、ＭＲイメージングシステム１１０において使用される頭部コイル又は任意の他の適切なコイルタイプとして設計される。ＲＦコイル１４０は、ＲＦ送信フェーズ中に検査空間１１６にＲＦ磁場を印加して、ＭＲ画像によってカバーされるべき関心対象１２０の核を励起するために設けられる。ＲＦコイル１４０は更に、ＲＦ受信フェーズ中、励起された核からＭＲ信号を受信するために提供される。ＭＲイメージングシステム１１０の動作状態では、ＲＦ送信フェーズとＲＦ受信フェーズとが連続的に実施される。ＲＦコイル１４０は、主磁石１１４のボア内に同心円状に配置される。当該技術分野において知られているように、円筒形のＲＦシールド１２４が、勾配磁場コイルシステム１２２とＲＦコイル１４０との間に同心円状に配置される。従って、ＲＦシールド１２４は、ＲＦコイル１４０を同軸に囲む。いくつかの実施形態において、ＲＦコイル１４０及びＲＦシールド１２４は、一体的に設けられ、それにより無線周波数（ＲＦ）装置１４２を形成する。
【００３７】
これに関連して、ＲＦコイル１４０は、送受信コイルとして記述されていることに留意されたい。それにもかかわらず、ＲＦコイル１４０は、単に送信コイル又は受信コイルとして提供されることもできる。
【００３８】
更に、ＭＲイメージングシステム１１０は、当分野で知られているように、取得されたＭＲ信号からＭＲ画像を再構成するために設けられるＭＲ画像再構成ユニット１３０と、ＭＲスキャナ１１２の機能を制御するために設けられる、モニタユニット１２８を有するＭＲイメージングシステム制御ユニット１２６と、を有する。制御ライン１３８は、ＭＲイメージングシステム制御ユニット１２６と、ＲＦ送信フェーズ中にＲＦ切替ユニット１３６を介してＭＲ無線周波数のＲＦパワーをＲＦコイル１４０に供給するために設けられるＲＦ送信機ユニット１３４との間にインストールされる。更に、ＲＦ切替ユニット１３６は、ＭＲイメージングシステム制御ユニット１２６によって制御され、別の制御ラインが、その目的を果たすために、ＭＲイメージングシステム制御ユニット１２６とＲＦ切替ユニット１３６との間にインストールされる。ＲＦ受信フェーズの最中、ＲＦ切替ユニット１３６は、ＲＦコイル１４０からのＭＲ信号を、プリアンプ後にＭＲ画像再構成ユニット１３０に送る。
【００３９】
第１の実施形態によれば、ＭＲイメージングシステム１１０は、所与の主電源周波数をもつ主電源１４２に接続される。例として、ＭＲイメージングシステム制御ユニット１２６のみが主電源１４２に接続されて図示されている。主電源１４２の電源周波数は、国内規格に基づいて、典型的には５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。主電源１４２は、国内規格にもよるが、典型的には単相に関して２３０Ｖ又は１１０Ｖの電源電圧を有する。電流センサ１４４、代替として電圧センサが、制御ユニット１２６内に測定手段として設けられる。電流センサ１４４は、電源周波数をもつ電源電流を検知するために主電源１４２に結合される。更に、制御ユニット１２６は、後述するように、補償信号を記憶するためのデータ記憶装置１４６を有する。第１の実施形態によれば、データ記憶装置１４６は、ＭＲイメージングシステム１１０のローカルデータ記憶装置として、制御ユニット１２６に設けられている。代替実施形態では、データ記憶装置１４６は、ネットワーク接続及び／又はインターネット接続を介してＭＲイメージングシステム１１０に接続される又は接続可能であるネットワークデータ記憶装置又はクラウドデータ記憶装置として提供される。
【００４０】
図２は、第１の実施形態によるＭＲイメージングシステム１１０の主磁石１１４を詳細に示す。主磁石１１４は、極低温容器２０２内に配置された複数の巻線２００又は主磁石コイルを有する。主磁石コイル２００は、主磁石１１４の長手方向軸に沿って離間して配置され、極低温容器２０２の半径方向内側に位置する。第１の実施形態の主磁石１１４は、説明のみを目的として、４つの主磁石コイル２００のみを有するように図２に示されている。他の実施形態では、主磁石１１４は、他の数の主磁石コイル２００を有する。更に別の実施形態では、主磁石１１４は、シールドコイルを有し、シールドコイルは、極低温容器２０２内でその半径方向外側に配置される。
【００４１】
第１の実施形態による極低温容器２０２は、熱絶縁を達成するために間隔を空けて設置される３つの個々の容器２０４、２０６、２０８を有する。個別の容器２０４、２０６、２０８は、内側容器２０８から外側容器２０４まで囲むように設置される。内側容器２０８は、冷媒として液体ヘリウム２１０を含む４Ｋ容器であり、放射シールド２０６は、内側容器２０８を取り囲む中間容器として設けられ、外側容器２０４は、放射シールド２０６を取り囲み、３００Ｋ容器とも呼ばれる。超電導主磁石１１４の主磁石コイル２００は、内側容器２０８内に配置され、図示しないマウント構造に取り付けられる。個々の容器２０４、２０６、２０８はステンレススチール及び／又はアルミニウム製である。
【００４２】
図２に更に見られるように、低温容器２０２を貫通して延びるコールドヘッド２１２が設けられる。第１の実施形態によれば、主磁石１１４の主コイル２００は、液体ヘリウム２１０と接触する。コールドヘッド２１２は、内側容器２０８内で蒸発したヘリウム２１０を再凝縮するために提供される。第１の実施形態では、コールドヘッド２１２は、電源電圧の固定周期で周期的運動を行う。従って、コールドヘッド２１２の１周期の運動は、電源電圧の５０サイクル又は周期を含む。
【００４３】
図３は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステム１１０の第２の実施形態の概略図を示す。第２の実施形態のＭＲイメージングシステム１１０は、ほとんどの見地で第１の実施形態のＭＲイメージングシステム１１０と同一である。従って、第２の実施形態に関して詳細に説明されていない特徴は、第１の実施形態のＭＲイメージングシステム１１０のそれぞれの説明を考慮して理解されることができる。
【００４４】
更に、第２の実施形態によれば、ＭＲイメージングシステム１１０は、所与の電源周波数をもつ主電源１４２に接続されている。電流センサ１４４は、制御ユニット１２６内に測定手段として設けられ、電源周波数をもつ電源電流を検知するために主電源１４２に結合される。更に、制御ユニット１２６は、後述するように、補償信号を記憶するデータ記憶装置１４６を有する。
【００４５】
図３から更に分かるように、第２の実施形態のＭＲイメージングシステム１１０は、コールドヘッド２１２の運動に基づくＢ磁場の、周期的に発生する空間磁場成分を、時間の関数として測定するために、それぞれ異なる種類の測定手段１５２、１５６を備える。特に、測定手段１５２、１５６は、ＭＲプローブ１５２及びピックアップコイル１５６を有する。ＭＲプローブ１５２及びピックアップコイル１５６は、ＭＲイメージングシステム１１０の検査空間１１６内の患者支持体１５０上に配置されている。ピックアップコイル１５６は、検査空間１１６内のその向きに依存して一方向の磁場を検知することができる受信コイルを指す。ＭＲプローブ１５２は、好適には、水とは異なる共鳴周波数を有するフッ素化合物並びに小型の送受信器を有する。ＭＲプローブ１５２及びピックアップコイル１５６は、患者支持体１５０上を移動可能であり、検査空間１１６内のそれぞれ異なるロケーションにおける磁場強度を決定するために、単一のＭＲプローブ１５２又は単一のピックアップコイル１５６を用いて複数の連続する測定を実施する。図３は、ＭＲプローブ１５２の位置がＸ方向及びＹ方向に移動することを明確に示している。しかしながら、これはＺ方向にも当てはまる。
【００４６】
代替の実施形態では、複数のＭＲプローブ１５２又はピックアップコイル１５６が、測定手段として一般に使用される。
【００４７】
図３から更に分かるように、ＭＲイメージングシステム１１０は、ファントム１５４を備える。イメージングシステム１１０は、ファントム１５４を用いたＭＲ測定に基づいてＢ磁場の空間磁場成分を測定する。測定は、渦電流に基づく応答を決定するための測定と同様の方法で実行される。
【００４８】
図４は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステム１１０の第３の実施形態によるＭＲイメージングシステム１１０の主磁石１１４の概略図を示す。第３の実施形態のＭＲイメージングシステム１１０は、ほとんどの見地で第１及び／又は第２の実施形態のＭＲイメージングシステム１１０と同一である。従って、第３の実施形態に関して詳細に説明していない特徴は、第１及び／又は第２の実施形態のＭＲイメージングシステム１１０のそれぞれの説明を考慮して理解されることができる。
【００４９】
主磁石１１４の一般的な構成は、図２の主磁石１１４に関して上述した通りである。図４に詳細に見られるように、低温容器２０２を貫通して延びるコールドヘッド２１２が設けられる。コールドヘッド２１２は、内側容器２０８内で蒸発したヘリウム２１０を再凝縮するために提供される。コールドヘッド２１２は、図示していないコンプレッサによって駆動され、コンプレッサは、液体ヘリウムを管体２２４を介してコールドヘッド２１２に循環させる。
【００５０】
図４に見られるように、周期的Ｂ０変調の周波数をもつ周期的なセンサ信号を決定するためのそれぞれ異なるセンサ手段２２２、２２６が、コールドヘッド２１２又はチューブ２２４に設けられる。特に、センサ手段２２２、２２６は、コールドヘッド２１２の運動によって引き起こされる振動に基づいてＭＲイメージングシステム１１０の構成要素の振動を検出する加速度計２２２を有する。第３の実施形態によれば、加速度計２２２はコールドヘッド２１２に取り付けられる。センサ手段２２２、２２６は更に、管２２４に沿って設けられた圧力センサ２２６を有する。圧力センサ２２６は、管２２４内の圧力の変動を検出する。
【００５１】
更に、マイクロフォン２２０が、センサ手段としてＭＲイメージングシステム１１０の検査空間１１６内に設けられる。マイクロフォン２２０は、コールドヘッド２１２の動きに基づいて音又は振動を決定する。代替の実施形態では、センサ手段２２０、２２２、２２６は、例えばコールドヘッド２１２の近くに配置される磁気センサ又は電気センサなど他の種類のセンサを含む。
【００５２】
複数の異なるセンサ手段２２０、２２２、２２６が冗長な情報を提供することが理解されるべきである。こうして、単一タイプのセンサ手段２２０、２２２、２２６の使用は、通常、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を決定するのに十分である。しかしながら、冗長なセンサ手段２２０、２２２、２２６を用いて周期的Ｂ０変調の検出を改善することができる。
【００５３】
続いて、図５を参照して、第１乃至第３の実施形態による磁気共鳴イメージングシステム１１０の主磁石１１４のコールドヘッド２１２の周期運動によって引き起こされる周期的Ｂ０変調を補償する方法について説明する。従って、この方法は、第１乃至第３の実施形態のうちの１つのＭＲイメージングシステム１１０を使用して実施される。
【００５４】
方法は、コールドヘッド２１２の動きに基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を、時間の関数として測定するステップＳ２５０から始まる。周期的Ｂ０変調の周期は、図６の上側に示されており、周期的Ｂ０変調の完全な周期を示す。コールドヘッド２１２の動きは、上述したように主電源１４２の周波数に結合されるので、周期的Ｂ０変調の周期は、この実施形態では約１秒である。
【００５５】
コールドヘッド２１２の運動に基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を、時間の関数として測定するステップは、第２の実施形態に関して上述したような測定手段を使用して実施される。従って、ファントム１５４が、ＭＲイメージングシステム１１０において使用されることができ、ＭＲイメージングシステム１１０は、時間の関数として、コールドヘッドの動きに基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を測定するように適応される。
【００５６】
代替として又は付加的に、ＭＲプローブ１５２及び／又はピックアップコイル１５６が、コールドヘッド２１２の動きに基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を時間の関数として測定するために使用される。ＭＲプローブ１５２及びピックアップコイル１５６は、ＭＲイメージングシステム１１０のＲＦ検査空間１１６内の異なる場所に配置され、例えば患者支持体１５０上に配置され又はＲＦコイル１４０に取り付けられ若しくは一体化されて、検査空間１１６内の異なるロケーションにおける磁場強度を決定するために複数の連続する測定を実施する。代替の実施形態では、複数のＭＲプローブ１５２又はピックアップコイル１５６が一般にセンサ手段として使用される。
【００５７】
コールドヘッド２１２の運動に基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を時間の関数として測定することに基づいて、補償信号が、Ｂ磁場の空間磁場成分の測定された周期的発生を補償するように計算される。補償信号は、データ記憶装置１４６に記憶される。補償信号は、コールドヘッド２１２の１回の繰り返しの持続時間を有するＢ磁場の空間磁場成分の測定された周期的発生の波形を補償する。
【００５８】
周期的Ｂ０変調を測定するステップＳ２５０は、ＭＲイメージングシステム１１０へのコールドヘッド２１２のインストールに依存し、単にコールドヘッド２１２の交換又は変更を含む新しいインストール毎に少なくとも１回実行されなければならない。
【００５９】
ステップＳ２６０は、空間磁場成分の周期的発生ではないＭＲイメージングシステム１１０の周期的な補助パラメータのセンサ測定を実行することを示す。
【００６０】
第１の実施形態により、ステップＳ２６０は、ＭＲイメージングシステム１１０に電力供給する主電源１４２の周期的電流の測定を実施することを含む。従って、ＭＲイメージングシステム１１０に接続される主電源１４２の電源周波数が決定される。三相主電源１４２の場合、電流センサ１４４は、主電源１４２の一相に接続される。電流センサ１４４は、主電源１４２の電流の正弦波形全体を測定する。電流センサ１４４は、ＭＲイメージングシステム１１０の技術制御室に位置し、すなわち主磁石１１４から離れて配置されており、勾配スイッチングによる影響を受けない。
【００６１】
更に、主電源１４２の電流の周期の数と比較したＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生の周期が決定される。ヨーロッパの標準設備では、電源周波数は５０Ｈｚなので、コールドヘッドディスプレーサは電源周波数の１／５０のレートで運動する。Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生並びに電源周波数が図６に示されている。
【００６２】
第３の実施形態によれば、ステップＳ２６０は、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生と同じ周期を有するＭＲイメージングシステム１１０の周期的補助パラメータのセンサ測定を実行することを含む。従って、センサ測定値のようなセンサ信号は、センサ手段として例えばマイクロフォン２２０、加速度計２２２、又は圧力センサ２２６を使用して実行される測定値を含むことができる。
【００６３】
更に、第１の実施形態に関して上述したように、これも第３の実施形態に従って、ステップＳ２６０は、主電源１４２の周期的電流の測定を実施することを含む。従って、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生と同じ周期を有するセンサ信号と、ＭＲイメージングシステム１１０に電力供給する主電源１４２の周期的電流の測定とが一緒に実行される。
【００６４】
ステップＳ２７０は、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を、ＭＲイメージングシステム１１０の測定された周期的な補助パラメータと同期させることを示す。第１の実施形態によれば、コールドヘッド２１２の運動に基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生が、電源周波数に直接同期される。従って、主電源１４２の電流の周期のうちの１つの周期が、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生の正しい位相と同期するように、同期点として識別される。その後、同期は、電源周波数によって達成され、すなわちＢ磁場の空間磁場成分の発生は、５０電源周期毎に繰り返される。従って、最初に、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生の開始点が、電源周波数とアラインされ、これは、単に電源周波数に基づいて、Ｂ磁場の空間場成分の周期的発生をアラインすることを可能にする。従って、「正しい」電源周期及び位相が、主電源１４２の位相を識別するために決定される。
【００６５】
第３の実施形態によれば、ＭＲイメージングシステム１１０の周期的な補助パラメータを同期させることは、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生と同じ周期を有する加速度計２２２、圧力センサ２２６、又はマイクロフォン２２０からのセンサ信号を使用することを含む。変形実施形態によれば、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生と同じ周期を有する加速度計２２２、圧力センサ２２６、又はマイクロフォン２２０からのセンサ信号は、第１の実施形態に関して上述したように電源周波数と同期される。電源投入後は、電源周波数をセンサ信号に同期させるために毎回同期が行われる。こうして、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生の位相は、冷却システム、特にコールドヘッド及び／又はコンプレッサがオンにされるたびに評価し直される。
【００６６】
ステップＳ２８０は、ＭＲイメージングシステム１１０の測定された周期的センサ測定に基づいて、コールドヘッド２１２の動きに基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償するための補償信号の周期的印加をトリガすることを示す。補償信号は、Ｂ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償する。補償信号に従って、システム共振周波数ｆ０が変調され、勾配増幅器（Ｘ／Ｙ／Ｚ勾配）が駆動される。更に、２次波形もまた、高次シムを適用することによって補償される。補償信号は、データ記憶装置１４６に記憶された補償信号である。補償信号は、コールドヘッド２１２の動きに基づくＢ磁場の空間磁場成分の周期的発生を補償するための補償信号の周期的印加の周期に対応する電源周波数の５０周期毎に印加される。更に、電源周波数のいくつかの周期と比較した周期的Ｂ０変調が、図６に示されており、図６の周期的Ｂ０変調の下に電源電圧が示されている。この実施形態における主電源１４２は、５０Ｈｚの周波数を有し、その結果、周期的Ｂ０変調の周期は、主電源１４２の約５０周期をカバーする。電源周波数は、電流センサ１４４を使用して測定される。
【００６７】
本発明は、図面及び前述の説明において詳しく図示され説明されたが、そのような図示及び説明は、説明的又は例示的であり、限定的なものではないと考えられるべきである。本発明は開示された実施形態に限定されない。開示される実施形態に対する他の変更形態は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求項に記載の発明を実施する際に当業者によって理解され、達成されることができる。特許請求の範囲において、「含む、有する（comprising）」という語は、他の構成要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数性を除外しない。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。請求項における如何なる参照符号も請求項の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。
【符号の説明】
【００６８】
１１０  磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステム
１１２  磁気共鳴（ＭＲ）スキャナ
１１４  主磁石
１１６  ＲＦ検査空間
１１８  中心軸
１２０  関心対象
１２２  勾配磁場コイルシステム
１２４  ＲＦスクリーン
１２６  ＭＲイメージングシステム制御ユニット
１２８  モニタユニット
１３０  ＭＲ画像再構成ユニット
１３２  制御ライン
１３４  ＲＦ送信器ユニット
１３６  ＲＦ切替ユニット
１３２  制御ライン
１４０  ＲＦコイル
１４２  主電源
１４４  電流センサ、センサ手段
１４６  データ記憶装置
１５０  患者支持体
１５２  ＭＲプローブ、測定手段
１５４  ファントム
１５６  ピックアップコイル、測定手段
２００  巻線、主磁石コイル
２０２  極低温容器
２０４  外側容器、３００Ｋ容器
２０６  中間容器、放射シールド
２０８  内側容器、４Ｋ容器
２１０  寒剤、ヘリウム
２１２  コールドヘッド
２２０  マイクロフォン、センサ手段
２２２  加速度計、センサ手段
２２４  管体
２２６  圧力センサ、センサ手段
【図１】
2020505106.tif 000003
【図２】
2020505106.tif 000004
【図３】
2020505106.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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