JP2003506119A - 可動rfコイルの位置によって制御される磁気共鳴イメージングのための装置、方法、及びコイル装置 - Google Patents

可動rfコイルの位置によって制御される磁気共鳴イメージングのための装置、方法、及びコイル装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、患者のインタラクティブなMR検査を可能とする磁気共鳴(MR)イメージング方法、MR装置、及び無線周波(RF)受信コイル装置を提供することを目的とする。特に、本発明はMR検査中に患者を横切って動かされうる可動RFコイルによってMR画像を発生する手段を含む。MR装置は、可動RFコイルの現在の位置及び向きを検出する位置検出システムを含む。コイルは手で動かすために手持ち式であってもよく、又は制御された移動のために機械的なマニピュレータに取り付けられてもよい。イメージング方法は、可動RFコイルの現在の3次元の位置及び3次元の向きに対して決定される3次元の領域中で核磁化を励起するために傾斜磁場及びRFパルスシーケンスを決定し発生する。本発明は、操作者による操作に都合が良いような形態及び寸法とされる送受信用の可動RFコイルを含む。望ましい可動RFコイル組立体は、特定の位置検出システムと相互作用するために必要なマーカ、再構成された画像をリアルタイムで表示する表示手段、及び操作者がMR装置を制御する信号を入力するための制御手段とを含む。本発明はまた、プログラム可能なMR装置に本発明による発明を実行させるよう制御するための記録されたプログラム命令を有する担体媒体を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 [発明の背景] [1.発明の属する技術分野] 本発明は、可動RFコイル組立体によって受信される信号から画像を再構成し
、その現在の3次元(3D)の位置及び3Dの向きによって撮像処理中に励起さ
れた核磁化の位置を案内する磁気共鳴(MR)装置及び方法に関連する。本発明
はまた、MR撮像の位置を案内する間、患者を横切って動かされることが可能な
受信及び送信のためのRFコイル組立体に関する。 [2.関連技術の説明] 従来の磁気共鳴(MR)法は、バッチ捕捉、従来の画像再構成法、及び患者の
診断に基づくものである。かかる従来のMR撮像法では、準備段階中に、患者は
必要な受信コイルと共に検査領域内に配置される。一般的には比較的長い時間を
要する実際のMR測定の間に、受信コイルの感度範囲中の大きな体積、即ち多数
の2次元スライス又は1つの3次元画像が測定される。患者の診断は、MRデー
タの完全な組が収集され、これが診断画像上に再構成された後に行なわれる。患
者の中の関心領域が予定された検査領域の外側に配置された場合又は受信コイル
の感度範囲内にない場合、患者及び受信コイルは再び位置決めされねばならず、
測定全体が繰り返される。
【0002】 これに対して、超音波撮像の分野では、他のインタラクティブなイメージング
法が知られている。この方法では、超音波プローブの位置及び向きは必然的に撮
像平面を決め、超音波画像はリアルタイムでもプローブによって受信されると速
く連続して表示される。これにより、超音波撮像平面は、臨床上の有用性が最も
高い画像をすぐに得るために超音波プローブを操作することによってインタラク
ティブに決定されうる。
【0003】 近年、以前はMR撮像に関連して生じていた幾つかの問題を軽減するような開
発がなされている。第一に、改善された傾斜磁場システム及び新しい撮像手順に
よりMR画像が捕捉される速度がかなり低くされたため、殆どリアルタイムの可
能性が開発されている。第二に、従来のトンネル型MRシステムと比較して患者
へのアクセスをかなり改善することを可能とする新しい主磁場磁石の設計が開発
されている。最後に、例えば画像案内手術の分野といった他の分野における注目
すべき開発には、危険な手術処置中に器具を正確に案内することを可能とする位
置検出システムと、患者の中でカテーテルを正確に位置決めすることを可能とす
る位置検出システムとを含む。
【0004】 しかしながら、現状のMR技術では、超音波法で知られているフレキシビリテ
ィを有するインタラクティブなMR検査のための装置及び方法はない。
【0005】 本願に記載される引用は、かかる参照が請求項に記載される本発明についての
従来技術であることを認めるものと理解されるべきではない。 [発明の概要] 本発明は、現時点における上述の問題を克服し、即ち操作者がMR装置に対し
てインタラクティブに作業することを可能とする方法、装置、及びコイル装置を
提供することを目的とする。
【0006】 本発明は、可動RFコイルが撮像されるべき領域の3次元の位置及び3次元の
向きを決めるときに用いられるMR方法及び装置を提供することを目的とする。
本発明による方法は、位置検出システムを有する装置上で実施され、撮像される
領域が可動RFコイルの感度体積内に配置されるようMR測定シーケンスのパラ
メータを決定するために可動RFコイルの3次元の位置及び3次元の向きを使用
する。或いは、撮像される領域は、コイルの感度体積内にある必要はないが、単
純に可動RFコイルの3次元の位置及び3次元の向きに対して決められる。何れ
の場合も、可動RFコイルは、検査領域を横切って任意に移動されえ、撮像され
るべき領域は自動的且つインタラクティブに追従する。
【0007】 本発明は、インタラクティブに決められた患者の関心領域を撮像するための可
動RFコイル組立体を提供することを目的とする。RFコイル組立体は、受信及
び送信のための表面RFコイルと、位置検出システムと相互作用する手段とを含
む。RF表面コイルは、患者の近傍の部位で核磁化を励起するRFパルスを送信
し、それによって発生されるMR撮像信号を受信する。
【0008】 位置検出システムは、核磁化がRFコイルの感度範囲内で励起されるか少なく
ともRFコイルによって決定されうるよう、可動RF表面コイルの3次元の位置
及び3次元の向きを決定する。本発明は、例えば光学式システム、超音波式シス
テム、MR活性マイクロコイルを用いたシステムRFコイルの感度プロフィール
を動的に測位するシステム、画像位置合わせに依存するシステムといった多くの
位置検出システムに対して適合可能である。
【0009】 望ましい実施例では、可動RF受信コイル組立体はまた、MR画像又は他の操
作者情報のための例えばコイル組立体のハンドル上といったその近傍に取り付け
られるLCDディスプレイ、操作者がMR装置に制御パラメータを都合良く入力
するための手段、追加的なユーザインタフェース等の操作者支援特徴を含む。
【0010】 本発明は、かかる可動RFコイル組立体と共に有利に利用可能なMR装置を提
供することを目的とする。望ましくは、かかるMR装置は、より開いた磁石形態
、位置検出システム、及び可動RFコイル組立体の決定された3次元の位置及び
3次元の向きに対して傾斜磁場及びRFパルスシーケンスパラメータを決定する
制御手段とを含み、それによりコイル組立体によって示される患者の領域が撮像
される。かかるMR装置は、操作者がRFコイル組立体を任意に患者を横切って
動かすことを許す一方で、位置検出システムは自動的にコイルを追従し、それに
よりMR撮像が制御される。このように、関心領域はインタラクティブに決定さ
れ撮像される。
【0011】 本発明は更に、かかるMR装置及び可動RFコイル組立体を使用する方法を提
供することを目的とする。これらの方法は、位置検出システムによって戻される
データから可動RFコイルの3次元の位置及び3次元の向きを決定し、続いて適
用されるMRシーケンスのパラメータを選択するために決定された3次元の位置
及び3次元の向きの使用を含む。これらの方法は、これらの環境に適切な、異な
った、望ましくは高速のイメージングシーケンスを適用し、従来通りに受信され
た信号からMR画像を再構成する。例えば、可動RFコイル組立体の現在の3次
元の位置及び3次元の向きに対して様々な3次元の位置及び3次元の向きにある
個々の及び多数のスライスは、例えばRAREシーケンスといった高速スピンエ
コープロトコル、又は例えばEPIシーケンスといった高速傾斜エコープロトコ
ルによって撮像されうる。また、線形画像は、2次元励起シーケンスによって獲
得されえ、次に超音波撮像から知られているMモード表示又はBモード表示と同
様に表示されうる。より低いエイリアシング問題でより高速な捕捉を達成するた
めには、減少された視野励起シーケンスが使用されうる。
【0012】 本発明は、MR装置のプログラム可能な制御手段にMR装置を本願の方法によ
って機能するよう制御させるプログラム命令を含む担体媒体を含むことを他の目
的とする。
【0013】 詳細には、上述の目的は本発明の以下説明する実施例によるものである。第一
の実施例では、本発明は、磁気共鳴(MR)装置によって磁気共鳴(MR)画像
を生成する方法であって、可動無線周波(RF)コイルホルダを検査されるべき
対象に近接して位置決めする段階と、可動RFコイルホルダの現在の3次元の位
置及び現在の3次元の向きを決定する段階と、可動RFコイルホルダの現在の3
次元の位置及び現在の3次元の向きに対して測位される3次元の位置及び3次元
の向きで関心領域中の核磁化を励起するために傾斜磁場パルス及びRFパルスを
決定する段階と、関心領域中で核磁化を励起するために決定された傾斜磁場パル
ス及びRFパルスを印加する段階と、可動RFコイルホルダ中のRFコイルを用
いて励起された核磁化によって生じたRFイメージング信号を受信する段階と、
受信されたRFイメージング信号から関心領域のMR画像を再構成する段階とを
含む。
【0014】 様々な面では、第一の実施例はまた、現在の3次元の位置及び現在の3次元の
向きを決定する段階において、可動RFコイルホルダ上の同一直線上にない3つ
のマーカの空間座標を決定すること、再構成されたMR画像を可動RFコイルホ
ルダに近接したディスプレイ上に表示する段階を更に含むこと、決定されたRF
パルスは、RFコイルホルダ中のRFコイルによって送信されること、傾斜磁場
パルス及びRFパルスを決定する段階はRFコイルホルダ中のRFコイルの感度
領域の現在の位置に応答的であり、感度領域の現在の位置はRFコイルの基準感
度プロファイルと可動RFコイルホルダの現在の3次元の位置及び現在の3次元
の向きに依存すること、RFコイルホルダはパラメータの入力のための制御手段
を含み、傾斜磁場パルス及びRFパルスを決定する段階は、制御手段によって入
力されるパラメータに対して応答的であること、複数の関心領域から複数のMR
画像を生成するために、位置決めする段階と、位置及び向きを決定する段階と、
傾斜磁場及びRFパルスを決定する段階と、印加する段階と、受信する段階と、
再構成する段階とを繰り返し実行すること、RFコイルホルダの現在の3次元の
位置及び現在の3次元の向きを決定する段階の後、可動RFコイルホルダに近接
する対象の部分がMR装置の主磁場の均質な体積中に位置決めされるよう対象を
移動させる段階を含むこと、可動RFコイル組立体はハンドヘルド式であり、R
Fコイル組立体は対象の近くの操作者によって手動で位置決めされること、可動
RFコイル組立体は機械的マニピュレータに結合され、機械的マニピュレータは
操作者によって可動RFコイルホルダを対象に近接して位置決めするよう制御さ
れること、核磁化は、RF受信コイルホルダの平面に略垂直な長手軸を有する円
筒中で励起され、円筒の1次元MR画像が再構成されること、核磁化は、可動R
F受信コイルホルダの現在の3次元の位置及び現在の3次元の向きに対して調整
可能な位置及び向きを有するスライス中で励起され、スライスの2次元画像が再
構成されることを含む。
【0015】 第二の実施例では、本発明は、検査されるべき対象の関心領域の磁気共鳴(M
R)画像を生成するMRシステムを含み、このMRシステムは、関心領域中に安
定した磁場を発生する主磁場磁石と、関心領域中の安定した磁場の中に一時的な
傾斜磁場を発生させる傾斜磁場システムと、関心領域へRFパルスを送信するた
めの無線周波(RF)送信器システムと、(i)MR画像を再構成するためのRF
イメージング信号を受信するRF受信コイルを含む可動RFコイルホルダと、(i
i)RFコイルホルダの3次元の位置及び3次元の向きを表わす位置信号を供給す
る手段と、(iii)操作者に対して再構成されたMR画像を表示する手段と、(iv)
可動RFコイルホルダ及び表示手段を操作する手段とを含む可動RF受信コイル
組立体と、位置信号を検出する位置検出システムと、RF受信器コイルからRF
イメージング信号を受信するRF受信器と、(i)可動RF受信コイルホルダの現
在の3次元の位置及び現在の3次元の向きを決定するために位置検出システムを
制御し、(ii) 可動RF受信コイルホルダの現在の3次元の位置及び現在の3次
元の向きに対して決定される領域中で核磁化を励起するために傾斜磁場パルス及
びRFパルスを決定し、(iii)決定された領域において核磁化を励起するために
決定された傾斜磁場及びRFパルスを印加するために傾斜磁場システム及びRF
送信器システムを制御し、(iv)励起された核磁化によって発生されるRFイメー
ジング信号を受信するようRF受信器を制御し、(v)受信されたMRイメージン
グ信号から関心領域のMR画像を再構成するために、検出された位置信号に応答
的な制御手段とを含む。
【0016】 様々な面では、第二の実施例は更に、制御手段はメモリ手段及び処理手段を更
に含み、処理手段は制御を行なうためにメモリ手段に常駐する1つ以上のプログ
ラムに応答的であること、可動RFコイルホルダは、RFパルスを送信するため
のRFコイルを更に含むこと、可動RFコイル組立体は操作者がパラメータを入
力するための入力手段を更に含み、制御手段による傾斜磁場及びRFパルスの決
定は制御手段によって入力されるパラメータに応答的であること、検査されるべ
き対象を主磁場磁石に対して位置決めするための位置決めシステムを更に含み、
制御手段は対象のうちの可動RF受信コイルホルダの決定された3次元の位置及
び3次元の向きに近接する部分が主磁場磁石の均質な体積の中にあるよう位置決
め手段を更に制御することを含む。
【0017】 第三の実施例では、本発明は、検査されるべき対象の磁気共鳴(MR)画像を
動的に再構成するために信号を捕捉するために磁気共鳴(MR)イメージング装
置の操作者によって使用される可動無線周波(RF)コイル組立体を含み、この
可動無線周波(RF)コイル組立体は、MR画像を再構成するためにRFイメー
ジング信号を受信するRF受信コイルを含む可動RFコイルホルダと、RFコイ
ルホルダの3次元の位置及び3次元の向きを表わす位置信号を供給する手段と、
操作者に対して再構成されたMR画像を表示する手段と、可動RFコイルホルダ
及び表示手段を操作する手段とを含む。
【0018】 様々な面では、第二の実施例は更に、MR装置が応答的である操作者によるパ
ラメータ入力のための入力手段を更に含むこと、可動RFコイルホルダは、検査
されるべき対象へRF信号を送信するためのRF送信コイルを更に含むこと、位
置信号は、可動RFコイルホルダ上の同一直線上にない3つの点の空間座標を表
わすこと、表示手段は、RFコイル組立体と一体に取り付けられるディスプレイ
を含むこと、表示手段は、操作者の頭部に取り付けられるヘッドマウント式ディ
スプレイを含むこと、操作手段は、操作者が手で持つことができるような形態及
び寸法とされること、操作手段は、機械的な操作部に結合されるよう適合される
ことを含む。
【0019】 第三の実施例では、本発明は、MR装置のプログラム可能な制御手段に請求項
1記載の方法を実行させるためのプログラム命令でコード化されたコンピュータ
読み取り可能な媒体を含む。 [発明の詳細な説明] 本発明の他の目的、特徴、及び利点は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を
読むことにより明らかとなろう。以下、本発明の装置、方法、及びコイル装置の
様々な実施例について添付の図面を参照して説明する。幾つかの図面では、本発
明は特定的であるが例示的なMRシステムと共に使用されるものとして説明され
る。以下の説明より、当業者によれば、従来技術で知られている他の物理的及び
機能的な設計のMR装置にどのように本発明を適用し使用するかが容易に明らか
となろう。
【0020】 本願では、3次元の位置とは、MR装置中で固定の座標系に対して3つの空間
座標、例えば3つのデカルト座標によって決定される位置を指すものとする。ま
た、本願では3次元の向きとは、MR装置の座標系に対して向きを決める例えば
オイラー角度といった3つの角度によって決定される角度的な位置を指すものと
する。
【0021】 [本発明によるMR装置] まず図1を参照するに、本発明が有利に適用されうる典型的なMR装置の物理
的な構造が部分断面図として示されている。図示されるMR装置は、均質な体積
の中に均一な安定した磁場でありその強度は10分の数テスラ(T)から2T或
いはそれより上までの範囲でありうる磁場を発生する4つのコイルのシステム1
を含む。これらのコイルはZ軸に対して同心に配置される。均質な体積の中では
、安定した磁場は満足のいくMRイメージングを行うのに十分に均質である。
【0022】 図示される主磁場磁石は、操作者が患者に対してアクセスすることができるよ
う、いわゆる「ダブル・ドーナツ」型の形態とされ、それにより本発明の可動R
Fコイル組立体は患者10の少なくとも一部の中又は上で容易に可動である。か
かる「オープンな」形態を有する主磁場磁石は、非常に好ましい。
【0023】 典型的なMR装置は、3つの座標軸上に磁場のZ成分に傾斜磁場を生じさせる
ための傾斜磁場システムを含む。Z軸に対して同心に配置される4つのコイル3
は、Z軸上に延在しこの方向に線形に変化する傾斜磁場を生じさせる。4つのコ
イル7は、やはりZ軸上に延びるがX軸上に(垂直に)線形に変化する傾斜磁場
を生じさせる。最後に、コイル7と同じであるがそれに対して空間中でずらされ
て90E配置される4つのコイル5(そのうち2つのみを図示する)によってや
はりZ軸上に延在するがY軸(図1の平面に対して垂直)に沿って線形に変化す
る傾斜磁場が発生される。望ましくは、コイル3、5、7によって発生される磁
場は座標の原点において消え、それにより原点における磁場の強度が主磁場コイ
ル系1の安定した均一の磁場によってのみ決定される。
【0024】 典型的なMR装置は、検査されるべき対象中で核磁化を励起するために対象へ
RFパルスを送信するため、及び励起された核磁化からRF信号を受信するため
に、固定コイル系を更に含む。図1中、コイル11によって示されるように、受
信のため及び送信のために単一のコイル系が使用されてもよく、又は別個の固定
の送信コイル及び受信コイルが設けられてもよい。
【0025】 図1はまた、主磁場磁石及び傾斜系磁石のコイルの中に配置される例えば患者
10である検査されるべき対象を示す。患者10は、制御可能なモータ2及び関
連する駆動構成要素を含む患者位置決めシステムによってMR装置を通って長手
方向に変位されうる台4に載せられる。かかる長手方向の変位により、患者の関
心領域は、主磁場磁石の均質な体積の中で最善の位置とされうる。
【0026】 本発明によれば、例えば患者10である検査されるべき対象は、本発明の可動
RFコイル組立体によって、特に詳細に、またインタラクティブに検査されうる
。図示される可動RFコイル組立体6は、医療担当者といった操作者(図示せず
)による手動の操作及び移動のために手持ち式であるよう適合される。他の実施
例では、可動RFコイル組立体は、それが結合される手術マニピュレータ(図示
せず)によって操作及び移動されえ、又はロボットアーム(図示せず)といった
ロボットマニピュレータによって操作及び移動されうる。どのように操作された
としても、RFコイル組立体の3次元の位置及び3次元の向きは、励起される核
磁化の3次元の位置及び3次元の向きを案内し、それによりイメージングされる
位置も案内する。患者10の最も関心の高い関心領域は、単にRFコイル組立体
をその近傍に動かすことによって最も高い解像度でイメージングされうる。
【0027】 以下より詳細に説明する本発明の可動RFコイル組立体は、図1に示されるよ
うに、少なくとも、手動操作のためのハンドル8といった把持、操作、及び移動
のための操作手段と、コイルの略平坦なホルダ9といった現在の検査に適合した
形状及び寸法のRFコイルを含むコイルホルダと、MR環境(高い時間によって
変わる磁場を有する)を通ってコイル組立体とMR装置との間で信号を導くよう
適合されたケーブル(例えばケーブル16)とを含む。可動RFコイルはまた、
検査されるべき患者の部分に一致するような形状とされ、解剖学的な関心領域が
位置する深さへ信号を送受信するのに適した寸法とされることが望ましい。
【0028】 本発明によれば、重要なことには、可動RFコイルは、可動RFコイルの現在
の瞬間的な3次元の位置及び3次元の向きを表わす信号を発生するよう位置検出
システムと協働する。本発明は、MR環境において正確な位置信号を繰り返し発
生するよう機能しうる任意の位置検出システムに適応可能である。例えば、米国
特許第5,817,105号、米国特許出願第08/739,763号及び第0
8/981,017号(共に許可されている)から、正確な位置信号を連続的に
発生することが可能な光学的な位置検出システムが公知である。
【0029】 図1中、可動RFコイル組立体上に配置されはっきりと検出可能な光学的な印
を発生することが可能な光学マーカ15と、均質な体積の立体的な画像を受信す
るよう配置されるカメラ12とを含む典型的な光学式位置検出システムが図示さ
れている。望ましくは、赤外線といった特徴放射を有するLEDといった少なく
とも3つの光学マーカ15は、同一直線上にないような配置で可動RFコイルホ
ルダ上に、又は一般的に可動RFコイル組立体上に配置される。望ましくは、カ
メラユニット12は、光学マーカ15の画像を受信するために均質な体積に亘っ
て合焦される例えばCCDカメラといった少なくとも2つの離間したカメラ13
を含む。ケーブル14は、カメラ画像から光学マーカの3次元空間座標位置を決
定するMR装置中の処理ユニットとカメラユニットを接続する。従来行なわれて
いるように、第1に、光学的に検出可能なマーカの3つの空間的な座標は一対の
立体画像から決定されえ、第2に、同一直線上にないマーカの3つの空間座標か
ら、コイル組立体9の概して平坦なRFコイルホルダ9の3次元の位置及び3次
元の向きがやはり従来通りの方法で決定される。
【0030】 次に、図2は、本発明の可動RFコイル組立体と共に使用するのに適した図1
に示されるMR装置の制御ユニット及び処理ユニットを示す典型的な機能ブロッ
ク図である。主磁場磁石1は、別個に制御されえ、例えば0.5乃至1.5テス
ラの強さの安定した磁場をZ軸方向に発生するよう調整されえ、図1中の座標原
点を中心とする均質な体積中で十分に均質である。
【0031】 傾斜磁場系は、Z方向に延び、夫々X軸、Y軸又はZ軸に沿った傾斜を有する
傾斜磁場Gx、Gy及びGzを発生することが可能な磁石コイル7、5、及び3と
、3つの傾斜増幅器24と、3つの波形発生器25とを含む。動作上、制御ユニ
ット21は、3つの傾斜磁場の時間的な挙動の決定された包絡線を表わすデータ
を波形発生器25へロードし、波形発生器25は決定された時間的な挙動を表わ
す波形を命令に応じて発生する。これらの波形は、傾斜磁石コイル3、5、及び
5を駆動するために傾斜増幅器24によって増幅される。
【0032】 検査領域中の核磁化は、RF増幅器26と、RF送信器27と、波形発生器2
8と、RF発振器29とを含むRF送信器システムからのRFパルスによって励
起される。動作上、制御ユニット21は、決定された時間依存のRF波形包絡線
を表わすデータを波形発生器28へロードする。命令に応じて、RF送信器は決
定された波形包絡線を1Hラーモア周波数(主磁場が1.5Tの場合は約63M
Hz)に対応する周波数を有する搬送波であるRF発振器29の出力と組み合わ
せる。次に、RF信号は核磁化を励起するためにRFパルスを放射するためにR
F送信器コイルを駆動するようRF増幅器26によって増幅される。
【0033】 RF送信器コイルは、コイル11といった従来の固定RF送信器コイルであり
うる。しかしながら、望ましくは、RFパルスを送信するだけでなくMR信号を
受信するために可動RFコイルが使用される。この場合、可動RFコイルは、送
信/受信スイッチ40によって入力RF増幅器30から出力RF増幅器26への
接続へ切り換えられる。他の実施例では、可動RFコイル組立体は、別個のRF
受信器コイル及び別個のRF送信器コイルを含みうる。すると、送信器コイルに
よって誘導される信号から入力RF増幅器30を保護するために他の手段が所望
であるが、送信/受信スイッチは必要でなくなる。
【0034】 検査領域中の対象から発生されるMR信号は、受信コイルによってピックアッ
プされ、RF増幅器30と、直交復調器31と、A/D(アナログ・ディジタル
)変換器32とを含むRF受信器システムによって処理される。RF受信コイル
は、任意に従来の固定RF受信コイルを含むが、望ましくは本発明のRFコイル
である。受信のために、RFコイル組立体9が単一のRFコイルを含む場合、送
信/受信スイッチ40はこの単一のRFコイルを入力RF増幅器30に接続する
。直交復調器31は、受信され増幅されたMR信号をRF発振器29によって供
給される2つの90Eオフセット搬送波発振を基準として復調し、それにより複
素MR信号の実部及び虚部と考えられる2つの信号が発生される。制御ユニット
21からの命令に応じて、復調された信号は、この信号からディジタルMRデー
タを形成するA/D変換器32に印加される。ディジタルMRデータは、検査さ
れている対象中で励起される核磁化を表わすMR画像をワークステーション20
と協働して再構成する再構成ユニット22に格納される。
【0035】 本発明で使用されるMR装置は、可動RFコイル組立体、特に可動RFコイル
ホルダ9の3次元の位置と3次元の向きを決定する位置検出システムを含む。位
置検出システムは、図2中、位置データ信号を供給するために相互作用フィール
ドに亘って可動RFコイル組立体9と相互作用する位置検出センサ12を含むも
のとして示されている。様々な実施例において、相互作用フィールドは、光学的
なもの、超音波、電磁的なもの等でありうる。位置検出システムはまた、位置デ
ータ信号から3次元の位置及び3次元の向きを決定する位置処理システム23を
含む。他の実施例では、位置検出センサ及び処理システムは、既に図示された他
の要素と組み合わされてもよく、又は図示されていない他の中間の構成要素を含
んでも良い。
【0036】 例えば、図1に示される典型的な光学式位置検出システムの場合、位置検出セ
ンサ12はLEDといった光学マーカ15を立体的にイメージングするためのカ
メラユニットを含む。すると、位置処理システム23は、立体画像から光源の空
間的な3次元座標を決定するため、及び、決定された光源の空間的な座標から可
動RFコイルの3次元の位置及び3次元の向きを決定するために必要な公知の幾
何学的な変換を実行する。ここで、位置処理は、例えばワークステーション20
といった他の図示される構成要素によって実行されてもよい。
【0037】 更なる実施例では、位置検出システムは、MR活性マイクロコイルセンサを使
用する。かかる位置検出システムは、例えば米国特許第5,271,400号及
び第5,318,025号より公知である。望ましくは、可動RFコイル組立体
上に取り付けられた少なくとも3つのMR活性マイクロコイルは、ガドリニウム
でドープされた水性の媒体といった閉じたMR活性媒体からMR信号を受信する
よう設計される。マイクロコイルの3次元空間座標は、マイクロコイル中のMR
活性媒体中の核磁化の励起の後、主磁場中のX軸、Y軸、及びZ軸に沿った線形
の傾斜の存在下で発生されたマイクロコイルから受信されたMR信号のフーリエ
変換の中央周波数から決定されうる。可動RFコイルの3次元の位置及び3次元
の向きは、光学式のシステムと同様にマイクロコイル座標から決定されうる。
【0038】 この実施例では、位置処理システム23は、望ましくは、RF増幅器と、直交
復調器と、A/D変換器と、マイクロコイル信号を処理するためのフーリエ変換
ユニットとを含む。或いは、マイクロコイル信号は、既存の直交復調器31と、
A/変換器32と、再構成ユニット22によって処理されうる。
【0039】 他の位置検出システムでは、マーカ15は十分な周波数の超音波パルスを放出
し、それにより各マーカの個々の3次元の位置が測定された飛行時間によって3
つ以上の超音波受信器へ適切に集められうる。受信器は、同一直線上にないよう
な位置とされ、主磁場磁石の均質的な体積から超音波信号を受信するよう配置さ
れる。可動RFコイルの3次元の位置及び3次元の向きは、上述のようにマーカ
の3次元の位置から決定される。かかる超音波に基づく位置検出システムは、可
動RFコイルの3次元の位置及び3次元の向きを連続的に監視することも可能で
ある。以下、他の位置検出システムについて説明する。
【0040】 再び図2を参照するに、MR装置は、関心領域が主磁場磁石及び傾斜系磁石の
均質な体積中に存在するよう、検査されるべき患者を移動させるために患者位置
決めシステムを含むことが望ましい。典型的な実施例では、このシステムは、患
者台4に結合され、ワークステーション20からの命令に応じて制御ユニット2
1によって制御されるモニタ及び駆動ユニット2を含む。それにより、患者はM
R磁石に対して自動的に正しく位置決めされうる。
【0041】 最後に、本発明によるMR装置は、MR画像データを発生するため、受信され
たデータを処理するため、MR画像を再構成するため、本発明の方法による必要
な関連付けられる計算を実行するためにMR装置の機能的な構成要素を制御する
ための制御手段を含む。図1に示される典型的な実施例では、制御手段は、制御
ユニット21、再構成ユニット22、及び位置処理システム23と協働するワー
クステーション20を含む。
【0042】 ワークステーション20は、操作者の命令及びクエリーの入力のためのキーボ
ード35と例えばライトペン又は「マウス」といったインタラクティブな入力ユ
ニット33とを含む。固定の及び可動の記憶装置及び任意の通信リンクを表わす
装置39は、データ及びプログラムを記憶し、これらを他のコンピュータシステ
ムと交換する。再構成された画像は、任意の画像プロセッサ34による画像の強
調又は他の画像処理の後にモニタ36上に表示されうる。以下説明するように、
画像は、例えば可動RFコイル組立体に取り付けられたLCDディスプレイとい
った可動RFコイル組立体の近傍でリアルタイムで医療担当者に対して表示され
うる。
【0043】 ここでは、制御手段は別個の部分的に専門化される要素20乃至23によって
実施されるとして示されるが、これらの制御手段は従来通り多くの同等の方法で
実施されうることが明らかとなろう。例えば、全ての制御及び処理機能は、単一
の十分にパワフルなワークステーション及び付属のインタフェースハードウエア
によって実施されうる。かかるワークステーションは、メモリに常駐するプログ
ラム命令に応答して、インタフェースハードウエアを通して本発明の方法による
残る機能要素を制御すること、結果として得られるMR画像を再構成すること、
再構成された画像を表示すること等ができる。本発明は、このように従来知られ
た他の方法で分散される制御及び処理機能を含む。
【0044】 かかる制御手段の殆どの実施はプログラム可能な要素を含むため、本発明の方
法はプログラム可能な要素のメモリの中に常駐するときに本発明の方法を実行す
ることを命令する命令を有する1つ以上のプログラムとして実施されうる。
【0045】 従って、本発明は更にこれらのプログラムとこれらのプログラムが記憶される
担体媒体とを含む。かかる担体媒体は、記憶装置39によって読み出されうる(
着脱可能な)磁気又は光学媒体、又は取り付けられた通信リンクを通じた伝送を
含みうる。
【0046】 他の実施例(図示せず)では、可動RFコイルは、可動コイル組立体を操作し
動かすためにロボットアームといったロボットマニピュレータに結合される。か
かるアームは、従来技術で知られているように、セグメント化されたアームが取
り付けられた基部からなり、隣接うるセグメント対は制御された相対的な角度的
な運動のために結合される。可動RFコイルは、終端セグメントに結合される。
アームの3次元の位置及び3次元の向きは、関節セグメントの相対的な動きを命
令することによってロボットコントローラによって制御されうる。ユーザは、ロ
ボット制御器において命令を直接入力することによって、又は制御ユニット21
を介してロボット制御器へ転送されるようワークステーション20へ入力するこ
とによって制御されうる。ロボットアームを使用することにより、イメージング
中の装置の望ましくない、タイミングの悪い、又は不正確な動きによるアーティ
ファクトを排除することが有利である。
【0047】 かかる実施例では、ロボットアームは、イメージングされるべき大きな領域中
の複数の位置において可動RFコイル組立体を空間的に位置決めするよう命令す
る。可動RFコイル組立体の測定された3次元の位置及び3次元の向きによって
案内され、MR装置はこれらの複数の位置におけるサブ画像を再構成する。これ
らのサブ画像は、画像プロセッサ34と協働して、ワークステーションによって
最終的な合成画像へ組み合わされる。
【0048】 [本発明の可動RFコイル組立体] 本発明の可動RFコイル組立体は、一般的にはRFコイルホルダ、位置検出手
段、及び操作手段とを含む。一般的に、RFホルダは、RF信号を受信又は送信
するために1つ以上のRFコイルを保持する。操作手段は、RFコイルホルダを
移動し位置決めするためのものである。RFコイル組立体はまた、位置検出シス
テムの特定的な実施例によって必要とされる別個の位置検出手段を含みうる。望
ましくは、可動RFコイル組立体はまた、制御手段及び表示手段を含む。制御手
段を用いて、操作者はMR装置の機能を制御する制御パラメータを入力しうる。
操作者は、表示手段上でMR画像といった表示を見ることができる。制御及び表
示手段は、操作者がこれらの手段を使用しつつMR装置中の患者の近傍で又は近
くでRFコイル組立体を制御又は操作しうるよう可動RFコイルホルダに十分に
近いことが望ましい。これらの手段は、操作者にとっての使い易さ及びインタラ
クティブな性質をかなり改善させる。
【0049】 図3の(A)乃至(C)は、本発明の可動RFコイル組立体の望ましい実施例
の細部を示す。まず図3の(A)を参照するに、患者の関心領域の近傍への操作
者による手動の位置決めのための可動RFコイル組立体6の典型的な望ましい実
施例が示されている。ここでは、操作手段は、略平坦なコイルホルダ9を支持す
るハンドル8として構成される。ハンドルは、操作者による手動の信頼性の高い
RFコイル組立体の把持及び操作が可能となるような形態及び寸法とされる。す
ると、手で保持されたコイルは操作者によって関心領域の近くに位置決めされう
る。
【0050】 操作手段はまた、従来通りの方法で信号ケーブルを通じたMR装置との間の信
号転送のためにRFコイルを同調し整合させるのに必要な受動的又は能動的な構
成要素を含む。信号ケーブルは、コネクタ47において、MR装置と一つ以上の
RFコイルとの間での信号の転送のために、ハンドルに取り付けられた制御手段
、ハンドルに取り付けられたディスプレイ、位置検出システムの信号又はセンサ
等を取り付ける。
【0051】 コイルホルダ9は、1つ以上のRFコイルと、例えば従来技術のような同調コ
ンデンサ、整合コンデンサ、又はスイッチングダイオードといった関連する構成
要素を担持する。特に、RFコイルは、RFパルスを送信し、MR信号を受信す
るのに適した公知の構造の表面型のコイルでありうる。或いは、送信と受信のた
めに別々のコイルが設けられうる。あまり望ましくないが、RFコイルは受信専
用でありうる。RFコイル及びRFコイルホルダは、イメージングされるべき領
域に従った形状及び寸法とされることが望ましい。例えば、形状はイメージング
されるべき領域の表面に適合するよう選択され、寸法は高い信号対雑音比(S/
N)で、即ちMR装置中に存在しうる固定の体部コイルよりも高いS/N比でイ
メージングされるべき領域へRFパルスを送信しイメージングされるべき領域か
らMR信号を受信するのに丁度十分であるような寸法とされうる。周知であるよ
うに、かかるRFコイルの横の広がりは、イメージングされるべき領域の深さと
略同じである。
【0052】 次に、位置検出システムが位置検出信号を発生又は感知するために別個の要素
を必要とする場合、これらの別個の要素は有利にはRFコイルホルダ9上に取り
付けられるか、又はRFコイル組立体6上の任意の位置に取り付けられる。例え
ば、別々の要素15は、光学式位置検出システムのための特徴放射を有するLE
D、又はマイクロコイル式システムのためのRFコイルホルダ中に取り付けられ
たMR活性マイクロコイル、又は超音波式システムのための超音波トランスデュ
ーサ等でありうる。
【0053】 望ましくは、ハンドル8はまた、図3(A)に、パラメータについての連続的
な値を設定するため、又は幾つかの離散したパラメータ値のうちの1つを選択す
るために摺動可能な親指用スライダ46として示されるハンドルに取り付けられ
た制御手段を含む。ハンドルには、追加的なパラメータの入力のために、他の人
間工学的に適切な制御手段が設けられても良い。また、幾つかの異なるパラメー
タを入力するために1つの制御手段が多重化されてもよい。
【0054】 入力されるパラメータは、望ましくはMR装置を制御するためのものである。
例えば、入力されるパラメータは、有利には、MRイメージングプロトコルのコ
ントラストに関連するもの、例えばイメージングプロトコルの種類、パルス繰り
返しレート、エコー時間、励起フリップ角、パルス遅延等に関連する。他の入力
されるパラメータはイメージングの幾何学的な面に関連するもの、例えばRFコ
イルに対するイメージングされたスライスの3次元の向き及び3次元の位置、R
Fコイルに対するイメージングされた体積の3次元の位置及び3次元の向き、視
野の大きさ等である。このようなハンドルに取り付けられた制御手段は、選択さ
れたイメージングプロトコルについてのMR信号の発生の開始及び停止を制御し
うる。実際、イメージング中に操作者の注意を要する全てのパラメータはハンド
ルに取り付けられた制御手段によって制御されうる。
【0055】 また、例えば組立体のハンドル上といったRFコイル組立体上に取り付けられ
うるLCD45といった都合のよい寸法のローカルMRディスプレイが望ましい
。このディスプレイは、操作者がリアルタイムで直接見るためにMR画像を表わ
すこと、又はMR画像を画像の再構成の過程中でさえ表わすことができる。画像
のコントラスト及び明るさといった表示変数は、ハンドル8上又はLCDディス
プレイ45上に直接設けられた追加的な制御手段によって制御されうる。画像に
加えて、ハンドルに取り付けられたディスプレイ45はまた、ハンドルに取り付
けられた制御手段によるパラメータの入力を監視すること、MR装置に関する状
態情報を示すこと、現在のイメージングプロトコルの進行を表示すること等がで
きる。かかるローカルディスプレイにより、操作者は患者の近傍のRFコイル組
立体の正確な位置と、外部のおそらく遠くのディスプレイ上に表示される再構成
されたMR画像に対して同時に又は交互に集中するために移動する必要はなくな
る。
【0056】 ローカルディスプレイと制御手段の組合せにより、操作者に対してMR装置の
非常にインタラクティブな制御が与えられる。可動RFコイル組立体は、イメー
ジングされるべき領域の近傍に配置され、イメージングされるべき領域の調整可
能な深さ及び位置から画像を捕捉するために制御手段を通じて「合焦」されるた
め、拡大鏡のように使用されえ、捕捉された画像はリアルタイムでローカルディ
スプレイ上に表示される。
【0057】 他の望ましい実施例では、操作手段は、周知のようにロボットマニピュレータ
又は手術マニピュレータに結合するのに適している。図3(B)は、前の実施例
と同様、位置検出マーカ15を有するRFコイルホルダ9を含む実施例を示す図
である。しかしながら、ここでは操作手段は、ロボットアームのように機械的な
マニピュレータ(図示せず)に結合するのに特に適した結合部8’と、操作者に
よる使用に特に適した手動部8”とを含む。従って、手動部は、典型的な取り付
けられた制御手段46と取り付けられたローカルディスプレイ45とを含み、こ
れらは共に操作者の近くにある。操作手段の2つの部分は、部分8’のカプラ4
7と、部分8”のカプラ49と、MR装置とを連結する信号ケーブル48によっ
て電気的に相互接続される。
【0058】 他の望ましい実施例では、ローカルディスプレイ手段は異なる方法で操作者の
近傍に配置されうる。例えば、ローカルディスプレイは例示されたものとは異な
る都合のよい方法でコイル組立体と物理的に一体化されるか又は取り付けられう
る。更に、ローカルディスプレイは、航空機のコックピット設計の技術において
周知のように他の適用で用いられる様々な「ヘッドアップ」型ディスプレイによ
って設けられうる。図3の(C)は、操作者の頭部にぴったりと合うようにし、
LCDディスプレイ45を操作者の視線の直ぐ側方に支持するための調整可能な
ハーネス65を含む典型的なかかるヘッドアップディスプレイを示す。ローカル
ディスプレイはまた、MR装置自体に取り付けられてもよく、又は都合のよいよ
うに位置決めすることができるカート又はホルダでありうる。
【0059】 最後に、本発明のRFコイル組立体は、上述の光学式、マイクロコイル式、又
は超音波式のシステムとは異なる位置検出システムに対して適用可能である。例
えば、手術介入を支援するために手術器具の位置及び向きを正確に決定するため
の他の原理に基づく位置検出システムが近年開発されている。MR環境で使用す
るのに適している場合、かかるシステムは本発明の可動RFコイル組立体の3次
元の位置及び3次元の向きを決定するために使用されうる。
【0060】 例えば、可動RFコイル組立体の3次元の位置及び3次元の向きは、受信され
たMR信号から完全に決定されうる。1つの変形では、可動RFコイルの近傍の
薄いスライスにおいて核磁化が励起され、MR画像信号は可動RFコイルを用い
てスライスから受信され、可動RFコイルの感度プロファイルの現在の空間的な
分布は受信されたMR画像信号から決定される。すると、可動RFコイルの知ら
れている基準感度プロファイル(電磁理論又は実験的な測定から決定される)を
用いて、RFコイルの現在の3次元の位置及び3次元の向きが決定される。望ま
しくは、可動RFコイルの最後に知られている位置の近傍の3つの直交スライス
が励起される。現在の空間的な感度プロファイルは、可動RFコイル及びMR装
置の中に存在する固定の全身コイルによって捕捉される低解像度体積画像の追加
的な捕捉及び比較によって更に正確に決定されうる。
【0061】 他の同様な変形例では、表面型コイルは画像の位置合わせによって配置されう
る。実際の望ましい低解像度のMR体積画像は可動RFコイルによって得られ、
望ましくはMR装置中にある固定の全身コイルを用いたMR測定によって以前に
得られた全体の大きい体積画像において、例えば相互相関計算といった従来通り
の画像位置合わせ技術によって位置合わせされる。このような画像位置合わせに
より、可動RFコイルの現在の3次元の位置及び3次元の向きもまた決定されう
る。
【0062】 位置検出システムが患者の内部において機能する場合、RFコイル組立体自体
は患者の内部における使用に適したものでありうる。 [本発明の方法] 上述において本発明の装置及びコイル装置については説明したため、以下では
図4を参照して本発明の方法について説明する。概して、本発明の方法によれば
、第1に、位置決定システムから可動RFコイルの3次元の位置及び3次元の向
きが決定され、第2に、現在の3次元の位置及び3次元の向きに関して選択され
た傾斜磁場及びRFパルスシーケンスによって可動RFコイルの現在の3次元の
近傍において核磁化が励起される。最後に、可動RFコイルから受信された信号
からMR画像が再構成される。再構成された最終的なMR画像は、できるだけす
ぐに、望ましくはリアルタイムで操作者に対して表示される。望ましくは、操作
者が部分的な画像をできるだけすぐに見ることが出来るよう画像データセットの
捕捉中にスライディングウィンドウ再構成が行なわれる。これにより、操作者は
非常にインタラクティブな相互作用性が高い方法でMR検査を案内することがで
き、それにより現在最も関心の高い解剖学的な領域の高質な画像を得ることに集
中しうる。
【0063】 重要なことには、操作者による可動RFコイルの動きは、過剰な動きによるぼ
けなしに従来の画像再構成技術が使用されうるようイメージングパルスシーケン
スと比較して十分にゆっくりであることが望ましい。任意に、ローカルなLCD
ディスプレイ、可聴指示、又は他の手段によって与えられる操作者フィードバッ
クは、操作者によるイメージング中の可動RFコイル組立体の正しい動き及び使
用を支援しうる。
【0064】 詳細には、本発明の方法は、おそらく操作者による開始命令の受信の後に、開
始ステップ50(図4)において開始する。次に、ステップ51及び52におい
て、位置検出システムは位置信号を受信し、可動RFコイルの現在の3次元の位
置及び3次元の向きを決定する。望ましくは、可動RFコイル上の同一直線上に
ない3つのマーカの3つの空間座標が決定される。これは、略平坦なRFコイル
組立体の3次元の位置及び3次元の向きを、コイル組立体の位置及びRFコイル
組立体の平面の向きとして完全に決定することを可能とする。
【0065】 これらの段階の正確な性質は、位置検出システムに依存する。例えば、光学式
のシステムの場合、3次元の位置及び3次元の向きは、可動RFコイル組立体上
の3つの光学式に識別可能なマーカから殆ど連続的に決定されえ、これらの3次
元座標は可動RFコイル組立体の立体画像から決定される。MR活性マイクロコ
イル式システムの場合、可動RFコイル組立体中のマイクロコイルの座標は、各
座標方向に沿って線形傾斜磁場にあてられたときにマイクロコイルから受信され
るMR信号から決定される。マイクロコイルからのMRデータは、マイクロコイ
ルを追跡するために特別なパルスシーケンスによって周期的に発生される。例え
ば、米国特許第5,271,400号及び第5,318,025号を参照のこと
【0066】 可動RFコイルの3次元の位置及び3次元の向きが画像の位置合わせから決定
される場合、これらの段階は、任意の知られている高速走査プロトコルに従って
可動RFコイルによって受信される信号から望ましくは低解像度の画像を周期的
に決定し、それを患者の関心領域全体の以前に決定された低解像度の3次元画像
と位置合わせすることを含む。画像の位置合わせは、例えば相互相関計算に基づ
くものでありうる。最後に、可動RFコイルの3次元の位置及び3次元の向きが
その知られている感度プロファイルから決定されるとき、可動RFコイルの予想
位置に隣接する望ましくは直交するスライスからのMR画像データがRFコイル
から得られる。この画像データ及び可動RFコイルの知られている空間感度プロ
ファイルから、可動RFコイルの現在の3次元の位置及び3次元の向きが従来通
り決定される。可動RFコイルの空間感度プロファイルは、磁場モデリングによ
って、又は公知のファントムを用いたRFコイルによるMR測定によって従来通
り決定されうる。
【0067】 次に、ステップ53において、イメージングされるべき2次元のスライス又は
3次元の体積を定義する傾斜磁場及びRFパルスが、可動RFコイルの現在の3
次元の位置及び3次元の向きから決定される。イメージングされるスライス又は
体積は、単にこれらの傾斜磁場及びRFパルスを変化させることにより、可動R
Fコイルの3次元の位置及び3次元の向きと共に容易に変位されうる。
【0068】 本発明の典型的な適用では、操作者は可動RFコイルに対してイメージングさ
れるべき領域(スライス又は体積)を選択する。例えば、イメージングされるべ
きスライス又は体積は、可動RFコイルに対して一定の相対的な3次元の変位及
び一定の相対的な3次元の向きを有するよう選択される。本質的に1次元(1D
9の円筒状の体積の線形画像は、可動RFコイルに対して一定の3次元の向き及
び3次元の変位を有するよう同様に選択されうる。任意に、イメージングされる
べき領域は可動RFコイル組立体に取り付けられた操作者の制御手段によって入
力されるパラメータに基づいて選択されうる。
【0069】 望ましくは、選択された領域は、コイルが高いS/Nで選択された領域へRF
パルスを送信し選択された領域からMR信号を受信しうるよう、可動RFコイル
の空間的感度プロファイルの中にあるか、空間的感度プロファイルと交差する。
或いは、操作者は、可動RFコイルの感度プロファイルと交差しない領域を選択
してもよく、その場合、MR信号は、MR装置の中にある他の固定RF受信コイ
ルによって受信されうる。この変形例では、可動RFコイル組立体は主に操作者
がMR装置をイメージングされている領域へ向けるためのポインタとして機能す
る。
【0070】 他の適用では、MR装置は、単に可動RFコイルが最大の感度を有するスライ
ス又は体積をイメージングするために使用されうる。
【0071】 いずれの場合も、可動RFコイルの3次元の位置及び3次元の向きは、イメー
ジングされるべき領域(1次元、2次元、又は3次元)の3次元の位置及び3次
元の向きを決定する。この領域が与えられていると、本発明の方法は様々な既知
の及び新規なイメージングプロトコルと互換性がある。望ましくは、イメージン
グ中に知覚されうるぼけなしに操作者が可動RFコイルをゆっくりと動かすこと
ができるようイメージングプロトコルは高速である。本願では、幾つかの典型的
なイメージングシーケンスが記載されている。以下、Gu及びGvは決められた平
面上の垂直方向の傾斜磁場であるとし、GWは決められた平面に対して垂直な方
向の傾斜磁場であるとする。U−V−W座標系(イメージングされるべき領域に
対して固定である)は一般的にはX−Y−Z座標系(従来通りMR装置では固定
である)に対して傾斜しているため、これらの傾斜磁場はU−V−W座標系とX
−Y−Z座標系の間の線形変換によって決められる傾斜磁場GX、GY、及びGZ
の線形の組合せによって従来通り達成される。
【0072】 1つの例としてのイメージングプロトコルでは、可動RFコイルはMモード又
はBモードでの超音波イメージングと同様の方法で使用される。ここでは、薄い
略1次元の円筒状の体積中の核磁化は可動RFコイルによって励起され、測定デ
ータは可動RFコイルによって円筒から測定される。望ましくは、円筒状の体積
は可動RFコイルの感度プロファイルの最大感度の3次元軸に沿って選択され、
これは一般的には可動RFコイルの3次元平面に対して中心を合わされ、3次元
平面に対して垂直である。或いは、円筒状の円柱の3次元の位置及び3次元の向
きは、おそらく可動RFコイル組立体に取り付けられた手動制御手段を用いて操
作者によって制御される。次に再構築された線形画像は、できれば以前の線形画
像と横に並べられて、直ぐに表示される。可動RFコイルが患者に対して固定に
保持されている場合、結果としての全体の表示は、固定の円筒状の体積における
時間的な変動に関する情報を与える。或いは、可動RFコイルが患者全体に亘っ
て走査されたときに2次元画像が供給される。
【0073】 図5は、この変形例についての例示的なMRシーケンスを示す図である。この
シーケンスは、まず、2つの発振傾斜磁場GU及びGV(第2のライン及び第3の
ライン)と時間的に協働して薄い円筒状の体積中で核磁化を励起する2次元RF
パルス(第1のライン)を含む。 ここでは、U及びV座標は、望ましくは可動RFコイルの現在決定されている3
次元平面に対して平行な選択された円筒体積を横切る平面上の直交座標である。
この励起された円筒領域では、MR信号は、U−V平面(第4のライン)に対し
て垂直は方向の読み出し傾斜磁場GWによって発生され、読み出される(第5の
ライン)。励起された円筒体積中の核磁化の1次元画像は、逆フーリエ変換によ
って可動RFコイルから受信されるMR信号から再構成される。
【0074】 他の変形例では、可動RFコイルに対して選択された3次元の位置及び3次元
の向きを有するスライスの1つの2次元のスライス画像又は多数の2次元のスラ
イス画像が得られる。望ましくは、可動RFコイルを用いてこれらのスライスに
対してRFパルスが送信されえ、これらのスライスからMRイメージング信号が
受信されるよう、これらのスライスはこのコイルの空間感度プロファイル中にあ
るべきであり、より望ましくは、これらのスライスはRFコイルの現在の3次元
の平面に対して平行である。この変形例では、RARE(rapid acquisition wi
th relaxation enhancement,米国特許第4,818,940号)といった多数の
スピンエコーイメージング又は高速FLASH(fast low-angle shot)及びE
PI(echo-planar imaging)といった多数の傾斜エコーイメージングに基づく
ものを含む。
【0075】 図6は、絶対値ブリップ(modulus blipped)EPI単一パルスプロトコルにつ
いて、RFパルスの時間的な変動(第1のライン)、スライス選択のための傾斜
磁場GW(第2のライン)、位相エンコードのための傾斜磁場GU(第3のライン
)、読み出しのための傾斜磁場GV(第4のライン)、及びMR信号(第5のラ
イン)を示す図である。スライス選択傾斜磁場GWは、選択されたスライスの平
面に対して垂直であり、望ましくは可動RFコイルの現在の3次元平面に対して
垂直である。位相エンコード傾斜磁場及び読み出し傾斜磁場は、選択されたスラ
イスの平面上にある。
【0076】 スライス選択的RFパルス及びスライス選択傾斜磁場に続き、k空間において
最大の位相エンコードが達成されるよう、位相エンコード傾斜磁場GUがスイッ
チオン及びオフされる。続いて、連続的に交番する極性を有する読み出し傾斜磁
場GVがスイッチオンされ、各極性の反転のときには、位相エンコード傾斜磁場
Uの短い「ブリップ」が生じ、それによりその後にk空間中の隣接するライン
が走査され、その都度、夫々のMR信号が捕捉される。最後の極性の反転の後、
位相エンコード傾斜磁場は、ブリップと反対の極性で、k空間においてシーケン
スの開始前と同じ点に達するような時間積分でアクティブとされる。
【0077】 読み出しサイクルの最後の繰り返しと次のRFパルスとの間の時間的な距離は
、磁場の不均質性等による位相ずれによって制限される。かかる位相ずれを減少
させるために、各励起サイクルの後に、以前に励起された体積の中の核磁化に再
び焦点をあてるために180EのRFパルスを発生させることが可能である。
【0078】 これらの高速イメージング技術の幾つかの変形及び拡張は、本発明において有
利に使用されうる。まず、エイリアシングアーティファクトを防止し測定の速度
を高めるために、減少された横の広がりを有するローカルなスライスを選択する
ために2次元励起パルスが使用されうる。この場合、厳密にローカルな体積のみ
が測定されるべきRF信号を発生するため、この体積はk空間中でエイリアシン
グのない比較的少数のサンプル点を用いて測定されえ、それにより非常に高速な
MRシーケンスを使用することを可能とする。第2に、従来知られているように
、第1のコントラストが重要な信号を得るためにk空間の中心が優位に走査又は
オーバーサンプリングされうる。同様の理由により、k空間の線形走査の代わり
に、螺旋走査、又は様々な他の種類のk空間走査技術が使用されうる。
【0079】 イメージングシーケンスパラメータを変化させることにより、選択されたスラ
イス又は選択された体積の相対的な3次元の位置及び3次元の向きは変化されう
る。例えば、位相エンコード傾斜磁場及び読み出し傾斜磁場の方向を変更するこ
とにより、イメージングされるスライスの角度的な向きが選択されうる。可動R
Fコイル組立体に取り付けられる手動制御手段は、コイル自体を回転させること
なくこれらの方向を選択するために使用されうる。それにより、操作者は手動制
御手段を単独で使用することによって角度的に又は他の方法で関心となるスライ
ス又は体積を走査しうる。イメージングされた体積の深さを選択するために追加
的な手動制御手段が使用されうる。
【0080】 ここで図4に戻ると、ステップ53において選択されたイメージングシーケン
ス及びイメージングされるべき選択された体積に適した傾斜磁場及びRFパルス
が決定された後、可動RFコイルの現在の3次元の位置及び3次元の向きに基づ
いて、ステップ54において、MR装置にこれらのパルスを検査されている対象
に印加させる制御信号が発生される。望ましくは、RFパルスは可動RFコイル
組立体の中の送信/受信コイル(又は送信専用コイル)から送信される。ステッ
プ55において、MR信号は、パルスシーケンス中の適当な時点において、可動
RFコイルから、又はMR装置中の他の固定RF受信コイルから受信される。
【0081】 ステップ56では、選択されたイメージング技術のために完全なデータセット
が収集されたかどうかについて確かめられる。例えば、線形画像が再構成される
場合、各MR信号は完全なデータセットを決める。平面イメージングの場合、少
なくともk空間の中心についてのデータは、画像再構成が始まる前に蓄積されね
ばならない。望ましくは、ステップ57における完全なデータセットに基づく画
像再構成と共に、任意のステップ61では、その捕捉中に部分的なデータセット
から画像を再構成し、この部分画像を表示する。例えば、このステップを実行す
るために、公知のスライディングウィンドウ再構成が使用されうる。このように
、操作者は最終画像の質に対して略瞬間的なフィードバックを与えうる。
【0082】 ステップ57において、十分に完全なデータセットが受信されたとき、MR画
像は選択されたイメージングシーケンスについて標準的な技術によって再構成さ
れ、ステップ58において表示される。上述のように、望ましくは、この表示は
、高められた値の画像を得るために可動RFコイルの動きが制御されうるよう、
可動RFコイル組立体の操作者に容易に見える表示を含む。
【0083】 更に、再構成ステップ57の一部として、可動RFコイルの知られている感度
プロファイルについて再構成された画像を補正することが望ましい。表面コイル
として構成されるRFコイルはコイルの近傍ではコイルの遠方よりも大きい信号
感度を有するため、コイルに近い組織のボクセルはコイルから離れた組織のボク
セルよりも大きい核磁化を有するように見える。可動RFコイルに対してイメー
ジングされる領域の相対的な3次元の位置及び3次元の向きは決定され知られて
いるため、この感度アーティファクトは、最も簡単には再構成された受信された
画像をRFコイルの空間感度プロファイルによって割ることによって補正されう
る。周知の他の補正方法も適用されうる。例えば、Ross et al., 1997, NMR in
Biomedicine 10:125-128を参照のこと。
【0084】 画像再構成の後、ステップ59においてMR検査を続けるか否かを確かめ、続
ける場合は、可動RFコイルの新しい位置が決定されるべきか否か確かめる。可
動RFコイルの位置が正しいイメージングシーケンスを発生するのに十分な正確
さで知られているよう、周期的な位置決定が行われる。
【0085】 任意の最後の段階(図示せず)では、患者の中の関心領域が決定された後、相
互作用的に決定された関心領域を更に調べるため、従来の固定のRF受信コイル
を用いた従来のMR検査手順が実行されうる。
【0086】 やはり任意に、イメージングされるべき領域が可動RFコイルの感度プロファ
イルよりも大きい場合、可動RFコイルはイメージングされるべき領域の部分の
近傍に配置されえ、このような各部分からサブ画像が形成される。有利には、部
分及びそのサブ画像はイメージングされるべき領域を覆い、イメージングされる
べき領域全体の合成単一画像へ位置合わせされ、組み合わされうる。画像の位置
合わせ及び組み合わせは、例えば位置合わせについては相互相関や組合せについ
ては絶対値の加算といった従来技術で知られている方法によって実行されうる。
このように、図4に示される方法は、各サブ画像について実行され、結果として
得られるサブ画像が組み合わされる。
【0087】 可動RFコイルがロボットアームによって走査され移動されるとき、RFコイ
ルの位置決め及びサブ画像の再構成は、ロボットの制御ユニットへ、及びMR装
置への命令によって調整されうる。
【0088】 有利な変形例では、MR装置はまた主磁場磁石及び傾斜磁場系の均質な体積に
対する可動RFコイルの現在の位置を追跡する。操作者がRFコイル組立体をこ
の均質な体積の外へ動かした場合、イメージングされている領域がこれらの均質
な体積の中に維持されるよう患者台に対して自動的に移動するよう命令される。
イメージングされている領域は、可動RFコイル組立体の3次元の位置及び3次
元の向きによって示される。
【0089】 本願に引用された全ての参考文献は、全体として参考として組み込まれ、個々
の文献又は特許又は特許出願が特定的に及び個々に全体として参照として組み入
れられた場合と同じ範囲として組み入れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の典型的な実施例を示す図である。
【図2】 本発明の典型的な実施例を示す機能図である。
【図3A】 本発明による可動RFコイル組立体の1つの実施例を示す図である。
【図3B】 本発明による可動RFコイル組立体の1つの実施例を示す図である。
【図3C】 本発明による可動RFコイル組立体の1つの実施例を示す図である。
【図4】 本発明による方法の実施例を示す図である。
【図5】 本発明において使用可能な典型的な1次元イメージングシーケンスを示す図で
ある。
【図6】 本発明において使用可能な典型的な2次元イメージングシーケンスを示す図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) A61B 5/05 390 (72)発明者 シェーフター,トビーアス オランダ国,5656 アーアー アインドー フェン,プロフ・ホルストラーン 6 (72)発明者 ヴァイス,シュテフェン オランダ国,5656 アーアー アインドー フェン,プロフ・ホルストラーン 6 Fターム(参考) 4C096 AA18 AA20 AB36 AB41 AB50 AD10 AD15 AD19 BA41 BB18 CA06 CA15 CA34 CC08 CC12 CC40 DD01 DD05 【要約の続き】 また、プログラム可能なMR装置に本発明による発明を 実行させるよう制御するための記録されたプログラム命 令を有する担体媒体を含む。

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気共鳴(MR)装置によって磁気共鳴(MR)画像を生成
    する方法であって、 可動無線周波(RF)コイルホルダを検査されるべき対象に近接して位置決め
    する段階と、 上記可動RFコイルホルダの現在の3次元の位置及び現在の3次元の向きを決
    定する段階と、 上記可動RFコイルホルダの現在の3次元の位置及び現在の3次元の向きに対
    して測位される3次元の位置及び3次元の向きで関心領域中の核磁化を励起する
    ために傾斜磁場パルス及びRFパルスを決定する段階と、 上記関心領域中で核磁化を励起するために上記決定された傾斜磁場パルス及び
    RFパルスを印加する段階と、 上記可動RFコイルホルダ中のRFコイルを用いて上記励起された核磁化によ
    って生じたRFイメージング信号を受信する段階と、 上記受信されたRFイメージング信号から上記関心領域のMR画像を再構成す
    る段階とを含む方法。
  2. 【請求項2】 現在の3次元の位置及び現在の3次元の向きを決定する段階
    において、可動RFコイルホルダ上の同一直線上にない3つのマーカの空間座標
    を決定する、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 上記再構成されたMR画像を可動RFコイルホルダに近接し
    たディスプレイ上に表示する段階を更に含む、請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 上記決定されたRFパルスは、上記RFコイルホルダ中のR
    Fコイルによって送信される、請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 上記傾斜磁場パルス及びRFパルスを決定する段階は上記R
    Fコイルホルダ中のRFコイルの感度領域の現在の位置に応答的であり、上記感
    度領域の現在の位置は上記RFコイルの基準感度プロファイルと上記可動RFコ
    イルホルダの現在の3次元の位置及び現在の3次元の向きに依存する、請求項1
    記載の方法。
  6. 【請求項6】 上記RFコイルホルダはパラメータの入力のための制御手段
    を含み、上記傾斜磁場パルス及びRFパルスを決定する段階は、上記制御手段に
    よって入力されるパラメータに対して応答的である、請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】 複数の関心領域から複数のMR画像を生成するために、上記
    位置決めする段階と、位置及び向きを決定する段階と、傾斜磁場及びRFパルス
    を決定する段階と、印加する段階と、受信する段階と、再構成する段階とを繰り
    返し実行する、請求項1記載の方法。
  8. 【請求項8】 上記RFコイルホルダの現在の3次元の位置及び現在の3次
    元の向きを決定する段階の後、可動RFコイルホルダに近接する対象の部分がM
    R装置の主磁場の均質な体積中に位置決めされるよう対象を移動させる段階を含
    む、請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】 上記可動RFコイル組立体はハンドヘルド式であり、RFコ
    イル組立体は対象の近くの操作者によって手動で位置決めされる、請求項1記載
    の方法。
  10. 【請求項10】 上記可動RFコイル組立体は機械的マニピュレータに結合
    され、上記機械的マニピュレータは操作者によって可動RFコイルホルダを対象
    に近接して位置決めするよう制御される、請求項1記載の方法。
  11. 【請求項11】 上記核磁化は、上記RF受信コイルホルダの平面に略垂直
    な長手軸を有する円筒中で励起され、上記円筒の1次元MR画像が再構成される
    、請求項1記載の方法。
  12. 【請求項12】 上記核磁化は、上記可動RF受信コイルホルダの現在の3
    次元の位置及び現在の3次元の向きに対して調整可能な位置及び向きを有するス
    ライス中で励起され、上記スライスの2次元画像が再構成される、請求項1記載
    の方法。
  13. 【請求項13】 検査されるべき対象の関心領域の磁気共鳴(MR)画像を
    生成するMRシステムであって、 関心領域中に安定した磁場を発生する主磁場磁石と、 上記関心領域中の上記安定した磁場の中に一時的な傾斜磁場を発生させる傾斜
    磁場システムと、 上記関心領域へRFパルスを送信するための無線周波(RF)送信器システム
    と、 (i)MR画像を再構成するためのRFイメージング信号を受信するRF受信コ
    イルを含む可動RFコイルホルダと、(ii)上記RFコイルホルダの3次元の位置
    及び3次元の向きを表わす位置信号を供給する手段と、(iii)操作者に対して再
    構成されたMR画像を表示する手段と、(iv)上記可動RFコイルホルダ及び上記
    表示手段を操作する手段とを含む可動RF受信コイル組立体と、 位置信号を検出する位置検出システムと、 上記RF受信器コイルからRFイメージング信号を受信するRF受信器と、 (i)上記可動RF受信コイルホルダの現在の3次元の位置及び現在の3次元の
    向きを決定するために上記位置検出システムを制御し、(ii) 上記可動RF受信
    コイルホルダの現在の3次元の位置及び現在の3次元の向きに対して決定される
    領域中で核磁化を励起するために傾斜磁場パルス及びRFパルスを決定し、(iii
    )決定された領域において核磁化を励起するために決定された傾斜磁場及びRF
    パルスを印加するために傾斜磁場システム及びRF送信器システムを制御し、(i
    v)上記励起された核磁化によって発生されるRFイメージング信号を受信するよ
    うRF受信器を制御し、(v)受信されたMRイメージング信号から上記関心領域
    のMR画像を再構成するために、上記検出された位置信号に応答的な制御手段と
    を含むMRシステム。
  14. 【請求項14】 上記制御手段はメモリ手段及び処理手段を更に含み、上記
    処理手段は制御を行なうために上記メモリ手段に常駐する1つ以上のプログラム
    に応答的である、請求項13記載のシステム。
  15. 【請求項15】 上記可動RFコイルホルダは、RFパルスを送信するため
    のRFコイルを更に含む、請求項13記載のシステム。
  16. 【請求項16】 上記可動RFコイル組立体は操作者がパラメータを入力す
    るための入力手段を更に含み、上記制御手段による傾斜磁場及びRFパルスの決
    定は制御手段によって入力されるパラメータに応答的である、請求項13記載の
    システム。
  17. 【請求項17】 上記検査されるべき対象を上記主磁場磁石に対して位置決
    めするための位置決めシステムを更に含み、上記制御手段は対象のうちの上記可
    動RF受信コイルホルダの決定された3次元の位置及び3次元の向きに近接する
    部分が上記主磁場磁石の均質な体積の中にあるよう上記位置決め手段を更に制御
    する、請求項13記載のシステム。
  18. 【請求項18】 検査されるべき対象の磁気共鳴(MR)画像を動的に再構
    成するために信号を捕捉するために磁気共鳴(MR)イメージング装置の操作者
    によって使用される可動無線周波(RF)コイル組立体であって、 MR画像を再構成するためにRFイメージング信号を受信するRF受信コイル
    を含む可動RFコイルホルダと、 上記RFコイルホルダの3次元の位置及び3次元の向きを表わす位置信号を供
    給する手段と、 上記操作者に対して再構成されたMR画像を表示する手段と、 上記可動RFコイルホルダ及び上記表示手段を操作する手段とを含む可動無線
    周波(RF)コイル組立体。
  19. 【請求項19】 上記MR装置が応答的である操作者によるパラメータ入力
    のための入力手段を更に含む、請求項18記載の組立体。
  20. 【請求項20】 上記可動RFコイルホルダは、上記検査されるべき対象へ
    RF信号を送信するためのRF送信コイルを更に含む、請求項18記載の組立体
  21. 【請求項21】 上記位置信号は、上記可動RFコイルホルダ上の同一直線
    上にない3つの点の空間座標を表わす、請求項18記載の組立体。
  22. 【請求項22】 上記表示手段は、上記RFコイル組立体と一体に取り付け
    られるディスプレイを含む、請求項18記載の組立体。
  23. 【請求項23】 上記表示手段は、操作者の頭部に取り付けられるヘッドマ
    ウント式ディスプレイを含む、請求項18記載の組立体。
  24. 【請求項24】 上記操作手段は、操作者が手で持つことができるような形
    態及び寸法とされる、請求項18記載の組立体。
  25. 【請求項25】 上記操作手段は、機械的な操作部に結合されるよう適合さ
    れる、請求項18記載の組立体。
  26. 【請求項26】 MR装置のプログラム可能な制御手段に請求項1記載の方
    法を実行させるためのプログラム命令でコード化されたコンピュータ読み取り可
    能な媒体。
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