JP6430249B2 - 磁気共鳴撮像システム、磁気共鳴撮像システムの作動方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
− 前記単一のコイル素子の磁場マップ(B1マップ)
− 前記コイルのS行列
− 前記各独立した素子の磁場プローブ測定(磁場感度行列)、及び、
− 前記各独立した素子の電流測定
前記命令が実行されることでさらに、前記プロセッサは、前記S行列と高周波モデルを用いることによって整合ネットワーク命令を計算する。前記高周波モデルは、前記インピーダンス整合ネットワークと前記高周波アンテナを表す。前記命令が実行されることでさらに、前記プロセッサは、前記整合ネットワーク命令を前記インピーダンス整合ネットワークへ送ることによって前記インピーダンス整合ネットワークを調節する。
Pn:チャネルnを介して印加されるピーク出力
Pn,max:単一チャネルでの最大出力で、Pn,max=max(Pmax,n=1…N)
N:利用可能なチャネル数
sp:対応する効率値
spsumの値を大きくするように設計することが有利で、spmaxも重要である。患者が異なると、同一のチャネルでも最大出力が常に起こるとは限らない。そのためRF増幅器はPn,max用に設計されなければならない。使用される出力値が大きく異なる場合、設定されたRF出力が非効率的に利用されることになる。いずれの値も既にRFシミング計算において考慮されていて、実現される均一性、合計出力、及び最大出力との間での妥当なトレードオフを探すことは可能である。
しかし以下のようにして解決されるべきコイルの不完全性が残されている。アレイが非効率的となるには2つの理由がある。
−コイル素子が供給システムのインピーダンス(たとえば50Ω)に対して適切に整合されていないため、出力がコイルのポートで反射される
−出力が、アレイを構成する一の素子から他の素子へ結合され、かつ、そのアレイの他の場所から離れてしまう
この損失出力は2つの欠点を有する。第1には、多チャネルシステムがより出力の大きなRF増幅器(より大きな合計RF出力)を必要としてしまうことである。第2には、この出力は正しくない方向に伝播し、RF増幅器の動作を阻害するおそれがあることである。従って高価なアイソレータ(各アイソレータはサーキュレータと偽の負荷から構築されて良い)が、増幅器を保護するのに用いられなければならない。
さらに反射と結合が重なり合うことで、係るアレイの出力効率は印加される相対振幅と位相にも依存しうる。より詳細には、印加される強さと位相が合計の信号(反射信号と結合信号)を打ち消しあうことでコイルが残される限り、ミスマッチが強くて結合も強いコイルアレイは、少なくとも特別な供給状況において非常に効率的となりうる。
図7は、第4のボランティアであるボランティアDについての出力レベルを示している。X軸700は図7でも8つの異なるチャネルの前進出力と反射出力702を示している。706の番号が付された曲線はアンテナでの前進出力である。708の番号が付された曲線は、本発明の実施例による方法を適用したアンテナの前進出力である。710の番号が付された曲線は整合ネットワークでの反射出力を示している。712の番号が付された曲線は、本発明の実施例による方法を適用した整合ネットワークでの反射出力を示している。この場合、反射出力の出力レベルが約8.3%減少した。
− 長距離にわたるボーデンケーブルを介して調整又は接続される構成要素に直接設けられた直線又は半径モータ
− バイメタルアクチュエータ
− 光学的に可変なキャパシタOVC
− 流体力学アクチュエータ
− B0磁場を用いて少なくとも第2電磁石に対するトルクを発生させることによる調節
図11は、本発明の実施例による整合ネットワークを調節するのに用いられる流体力学的に調整されるキャパシタの例を示している。キャパシタ1100は第1チャンバ1102と第2チャンバ1104を有する。2つのチャンバ1102,1104内での相対圧力を調節することによって、誘電体1106は、2つのキャパシタ板1108の間で前後に移動する。管はキャパシタ1100の電極1108の間に設けられる。圧力p1とp2の圧力を調節することによって、誘電体はキャパシタンスCを調節するようにチャンバに対して出入りしうる。複数の変化型が実装されて良い。
(たとえばS行列から計算される)インピーダンス行列Zは次式のようになる。
整合を一般化することも可能である。つまり、各ポートで孤立した整合ネットワークを有するだけではなく、各異なる整合ネットワーク間での相互接続をも有する。このため、結合を打ち消すことが可能となる。
302 磁石
304 磁石のボア
306 磁場勾配コイル
308 磁場勾配コイル電源
310 高周波アンテナ
312 第1アンテナ素子
314 第2アンテナ素子
316 第3アンテナ素子
318 第4アンテナ素子
320 整合ネットワーク
322 トランシーバ
324 送信器
326 受信器
328 撮像領域
330 対象物
332 対象物支持体
334 コンピュータ
336 プロセッサ
338 ハードウエアインターフェース
340 ユーザーインターフェース
342 コンピュータ記憶媒体
344 コンピュータメモリ
346 磁気共鳴データ
348 磁気共鳴画像
350 パルス列
352 高周波特性
354 整合ネットワーク命令
360 制御モジュール
362 画像再構成モジュール
364 高周波測定モジュール
366 高周波モデル
368 整合ネットワーク命令生成モジュール
400 チャネル
402 出力
406 高周波アンテナでの前進出力
408 (整合された)高周波アンテナでの前進出力
410 整合ネットワークでの反射出力
412 (整合された)整合ネットワークでの反射出力
500 チャネル
502 出力
506 高周波アンテナでの前進出力
508 (整合された)高周波アンテナでの前進出力
510 整合ネットワークでの反射出力
512 (整合された)整合ネットワークでの反射出力
600 チャネル
602 出力
606 高周波アンテナでの前進出力
608 (整合された)高周波アンテナでの前進出力
610 整合ネットワークでの反射出力
612 (整合された)整合ネットワークでの反射出力
700 チャネル
702 出力
706 高周波アンテナでの前進出力
708 (整合された)高周波アンテナでの前進出力
710 整合ネットワークでの反射出力
712 (整合された)整合ネットワークでの反射出力
800 チャネル
802 出力
806 高周波アンテナでの前進出力
808 (整合された)高周波アンテナでの前進出力
810 整合ネットワークでの反射出力
812 (整合された)整合ネットワークでの反射出力
908 (分離及び整合された)アンテナでの反射出力
912 (分離及び整合された)整合ネットワークでの反射出力
1008 (分離のみの)アンテナでの前進出力
1012 (分離のみの)整合ネットワークでの反射出力
1100 流体力学的に調整されるキャパシタ
1102 第1チャンバ
1104 第2チャンバ
1106 誘電体
1108 キャパシタ板
1200 高周波コイル
1202 ピエゾアクチェータ
1204 移動方向
1206 TEM素子
1400 高周波送信器
1402 整合ネットワーク
1404 高周波コイル素子
1500 高周波送信器
1502 整合ネットワーク
1504 多素子磁気共鳴アンテナ
1600 高周波送信器
1602 整合ネットワークと多素子磁気共鳴アンテナの結合体
1700 整合ネットワーク
1702 入力
1704 出力
1800 整合ネットワーク
1802 入力
1804 出力
1900 整合ネットワーク
1902 入力
1904 出力
2000 整合ネットワーク
2002 入力
2004 出力
2100 整合ネットワーク
2102 入力
2104 出力
2200 整合ネットワーク
2202 入力
2204 出力
2300 整合ネットワーク
2302 入力
2304 出力
2400 高周波源
2402 高周波鎖
2404 アンテナ
2406 前進指向性結合器
2408 反射出力指向性結合器
2506 反射出力指向性結合器
2610 ループアンテナ
2710 アンテナ上での電圧測定
Claims (14)
- 磁気共鳴データを取得する磁気共鳴撮像(MRI)システムであって、
複数の送信チャネルを備え、前記磁気共鳴データを取得する間に高周波パルスを生成する高周波送信器、
前記高周波送信器を複数のアンテナ素子を備える高周波アンテナにインピーダンス整合させ、遠隔調節可能であり、前記高周波送信器と前記アンテナ素子との間で回路を構成し、かつ、アンテナ素子間の結合の大きさを調節するインピーダンス整合ネットワーク、
機械実行可能命令を記憶するメモリ、
当該MRIシステムを制御するように前記機械実行可能命令を実行するプロセッサを有し、
前記機械実行可能命令が実行されることで、前記プロセッサは、
前記高周波アンテナのSパラメータを含む一組の高周波特性を測定し、
前記インピーダンス整合ネットワーク及び前記高周波アンテナを表す高周波モデルと前記一組の高周波特性とを用いることによって整合ネットワーク命令を決定し、かつ、
前記整合ネットワーク命令を前記インピーダンス整合ネットワークへ送信することによってアンテナ素子間の結合の大きさの調節を含む前記インピーダンス整合ネットワークの調節が行われ、少なくとも2つのアンテナ素子に対するS行列を対角化することにより当該少なくとも2つのアンテナ素子間の結合が打ち消される、
磁気共鳴撮像システム。 - 前記高周波アンテナを用いることによって前記磁気共鳴データを取得する高周波受信器をさらに有する請求項1に記載の磁気共鳴撮像システムであって、
前記高周波受信器は複数の受信チャネルを有し、
前記高周波送信器と前記高周波受信器は、前記複数の送信チャネルのうちの少なくとも2つでの高周波パルスの同時送信及び前記複数の受信チャネルのうちの少なくとも2つでの高周波パルスの同時受信を行うように構成され、かつ、
前記一組の高周波特性は、前記複数の送信チャネルのうちの少なくとも2つと前記複数の受信チャネルのうちの少なくとも2つを用いて測定されるS行列を有する、
磁気共鳴撮像システム。 - 前記高周波特性が少なくとも部分的に前記高周波送信器を用いて測定される、請求項1又は2に記載の磁気共鳴撮像システム。
- 高周波発生装置をさらに有する請求項1乃至3のうちのいずれか一項記載の磁気共鳴撮像システムであって、
前記高周波特性は、少なくとも部分的に前記高周波発生装置により生成された高周波パルスを用いて測定される、
磁気共鳴撮像システム。 - 一組の高周波センサをさらに有する請求項3又は4に記載の磁気共鳴撮像システムであって、
前記高周波特性が少なくとも部分的に前記一組の高周波センサを用いて測定される、
磁気共鳴撮像システム。 - 前記機械実行可能命令が実行されることで、前記プロセッサが、当該磁気共鳴撮像システムを用いることによって磁場マップを取得する、
請求項1乃至5のうちのいずれか一項記載の磁気共鳴撮像システム。 - 前記機械実行可能命令の実行によってさらに、前記プロセッサは、当該磁気共鳴撮像システムを用いることによって前記高周波送信器のB1シム設定を決定し、
前記機械実行可能命令の実行によってさらに、前記プロセッサは、
前記一組の高周波特性と前記B1シム設定とを利用して、前記高周波アンテナへの入力に対する出力損失を計算し、
整合ネットワーク調節を選択し、
前記高周波モデルと前記整合ネットワーク調節を用いることによって前記一組の高周波特性と前記B1シム設定を変換し、
前記の変換された一組の高周波特性と前記の変換されたB1シム設定を用いることによって、変化した出力損失を計算し、
前記整合ネットワーク命令は、前記の変化した出力損失が前記出力損失よりも小さい場合に、前記整合ネットワーク調節に従って決定される、
請求項1乃至6のうちのいずれか一項記載の磁気共鳴撮像システム。 - 前記機械実行可能命令が実行されることで、前記プロセッサが、整合ネットワーク調節の選択と前記の変化した出力損失の計算を反復的に繰り返す、請求項7に記載の磁気共鳴撮像システム。
- 前記インピーダンス整合ネットワークが前記複数のアンテナ素子のうちの少なくとも1つの対に接続されるように構成され、かつ、
前記少なくとも1つの対を為すアンテナ素子間の結合の大きさは遠隔調節可能である、
請求項1乃至7のうちのいずれか一項記載の磁気共鳴撮像システム。 - 前記整合ネットワーク命令が、前記少なくとも1つの対を為すアンテナ素子間の結合の大きさを調節する命令を含む、請求項9に記載の磁気共鳴撮像システム。
- 前記機械実行可能命令が実行されることでさらに、前記プロセッサが、当該磁気共鳴撮像システムを用いることによって前記磁気共鳴データを取得し、
前記磁気共鳴データは、前記インピーダンス整合ネットワークが調節された後に取得される、
請求項1乃至10のうちのいずれか一項記載の磁気共鳴撮像システム。 - 磁気共鳴データを取得する磁気共鳴撮像システムの作動方法であって、
当該磁気共鳴撮像システムは、
複数の送信チャネルを備え、前記磁気共鳴データを取得する間に高周波パルスを生成する高周波送信器、
前記高周波送信器を複数のアンテナ素子を備える高周波アンテナに整合させ、遠隔調節可能で、前記高周波送信器と前記アンテナ素子との間で回路を構成し、かつ、アンテナ素子間の結合の大きさを調節するインピーダンス整合ネットワークを有し、当該作動方法は、
プロセッサが、前記高周波アンテナのSパラメータを含む一組の高周波特性を測定する段階、
前記プロセッサが、前記インピーダンス整合ネットワーク及び前記高周波アンテナを表す高周波モデルと前記一組の高周波特性とを用いることによって整合ネットワーク命令を決定する段階、かつ、
前記プロセッサが、前記整合ネットワーク命令を前記インピーダンス整合ネットワークへ送信することによってアンテナ素子間の結合の大きさの調節を含む前記インピーダンス整合ネットワークの調節を行う段階であって、少なくとも2つのアンテナ素子に対するS行列を対角化することにより当該少なくとも2つのアンテナ素子間の結合が打ち消される、段階、
を有する作動方法。 - 当該磁気共鳴撮像システムが撮像領域を包囲する磁石を含み、
前記磁気共鳴データは、前記撮像領域から取得され、
前記一組の高周波特性を測定する前に前記撮像領域内に対象物の少なくとも一部を設置する段階をさらに有する、
請求項12に記載の作動方法。 - 請求項12又は13に記載の作動方法を前記磁気共鳴撮像システムのプロセッサに実行させるコンピュータプログラム。
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