JP6896719B2 - 並行に使用されるｒｆシステムへのｍｒｉ起源の干渉を回避するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）によって導かれる医療診断および治療方法に関し、より詳細には、ＭＲＩ誘発干渉を最小化するアプローチに関する。

磁気共鳴イメージングは、種々の医療用途に焦点を当てた超音波と組み合わせて使用され得る。超音波は、軟組織を十分に貫通し、その短波長に起因して、数ミリメートルの寸法のスポットに焦点をあてることができる。これらの特性の結果として、超音波は、超音波イメージングおよび非侵襲的手術を含む、種々の診断および治療の医療目的に使用することができ、また使用されている。例えば、集束された超音波は、周囲の健康な組織に著しい損傷を引き起こすことなく、罹患した（例えば、癌性の）組織を切除する（ablate）ために使用され得る。超音波集束システムは、一般的に、超音波ビームを生成するために、音響トランスデューサ表面またはトランスデューサ表面のアレイを利用する。トランスデューサ・アレイにおいて、個々の表面または「素子（elements）」は、典型的に、個々に制御可能である。すなわち、それらの振動位相および／または振幅を互いに独立して設定することができ、ビームを所望の方向に操作し、所望の距離に焦点を当てることができる。超音波システムは、しばしば、トランスデューサ・アレイに一体化され、または分離された検出器の形態で供され、主に安全の目的のために集束超音波治療を監視するのに役立つ受信素子も含む。例えば、受信素子は、皮膚の火傷を避けるために除去される必要のある皮膚における気泡に起因する、トランスデューサおよび標的組織間の境界面に反射された超音波を検出するように供することができる。受信素子はまた、過熱組織におけるキャビテーション（すなわち、組織の液体中に形成される泡の崩壊に起因する空洞の形成）を検出するために使用され得る。

標的組織を視覚化し、治療中に超音波焦点を誘導するために、磁気共鳴イメージングを使用し得る。つまり、ＭＲＩは、対象（例えば、患者）を均一な静磁場内に位置付け、組織内の水素核のスピンを整列させることを含む。次いで、適切な周波数（「共鳴周波数（resonance frequency）」）の無線周波（または高周波、もしくは無線周波数、radio-frequency、ＲＦ）電磁パルスを印加することによって、スピンを反転させて一時的にその整列を壊し、応答信号を誘導し得る。異なる組織は、異なる応答信号を生成し、ＭＲ画像におけるこれらの組織の間のコントラストをもたらす。応答信号の共振周波数および周波数は磁場強度に依存するため、磁界強度を位置に依存させるために、勾配磁場（gradient fields）を均一磁場に重ねることによって応答信号の起源および周波数を制御することができる。時間変化勾配磁場を用いることにより、組織のＭＲＩ「スキャン（scans）」を得ることができる。多くのＭＲＩプロトコルは、２または３の互いに垂直な方向に時間依存性勾配を利用する。勾配磁場およびＲＦパルスの相対的な強度およびタイミングは、パルス・シーケンスで指定され、パルス・シーケンス図で図示することができる。

時間依存磁場勾配（magnetic fields gradient）は、ＭＲＩ応答信号の組織依存性と組み合わせて、例えば脳腫瘍を視覚化し、患者の頭蓋骨に対するその位置を決定するために利用され得る。ハウジングに取り付けられたトランスデューサ・アレイのような超音波トランスデューサ・システムは、患者の頭部に位置付けられる。超音波トランスデューサは、ＭＲトラッキングコイルまたはＭＲ画像内の標的組織に対するその位置および向きを決定することを可能にする他のマーカを含み得る。必要なトランスデューサ素子の位相および振幅の計算に基づいて、超音波を腫瘍内に集中させるように、トランスデューサ・アレイが駆動される。代替的または追加的に、超音波集束自体は、例えば、熱ＭＲＩまたは音響共振力イメージング（ＡＲＦＩ）のような技術を使用して視覚化し得、焦点配置のそのような測定は、焦点位置を調整するために使用し得る。これらの方法は、一般的に、超音波の磁気共鳴ガイド・フォーカシング（ＭＲｇＦＵＳ）と称される。

さらに、ＭＲＩ装置および超音波イメージング・システム（ultrasound imaging system）を組み合わせて、両方のイメージング・モダリティ（またはイメージング様式、imaging modalities）の強度を供し、それにより、正常組織および疾患組織の形態および機能に対する新規な洞察を供することができる。ＭＲＩは、その多平面イメージング能力、高い信号対ノイズ比および軟部組織形態および機能におけるわずかな変化に対する感度を持つために、診断用途および治療用途の両方に広く使用されている。一方、超音波イメージングは、高い時間分解能、音響散乱（例えば、石灰化や気泡）に対する高い感度、優れた視覚化、血流の測定、低コストおよび可搬性などの利点を有する。これらの補完的なモダリティを組み合わせる利点は、手術中の神経外科適用および***生検誘導において示されている。両方のモダリティを並行にイメージングすることにより、データセット間の空間的および時間的な位置合わせなどの多くの問題が単純化される。さらに、独自の生理学的パラメータの測定は、発展下における臓器または組織を十分に特徴付けるために各モダリティで行うことができる。

しかしながら、超音波およびＭＲＩ装置の並行作動は、望ましくない干渉を招く場合がある。例えば、ＭＲＩは、集束超音波システムによって生成されるＲＦノイズに対して非常に高感度である（例えば、米国特許第６，７３５，４６１号参照）。逆に、集束超音波処置は、しばしば、ＲＦ励起信号および／またはＭＲＩシステムによって生成される時変磁場勾配によって容易に乱されるＲＦ感度動作（例えば、集束超音波による治療を伴う超音波検出）を含む。このような干渉を回避するための従来技術のアプローチは、典型的にシールディング（または遮蔽、shielding）を含む。超音波システムを干渉するＭＲ信号からシールディングすることは、典型的に、トランスデューサおよび関連するケーブルの全体を金属シールド内に被覆または囲むことを必要とする。しかしながら、いくらかのシステムでは、音響的制約により、超音波受信素子の完全な密閉（またはカプセル化、encapsulation）が妨げられ、結果として、例えば、レシーバの前層および／またはある程度のＲＦノイズによるケーブルにおいて貫通が生じる。したがって、２つのシステム間の干渉を最小化または回避するために、ＭＲｇＦＵＳアプリケーションにおける代替アプローチが必要である。

本発明の態様は、解剖学的領域（または解剖学的部位、もしくは身体構造における領域、anatomic region）をイメージング（または画像化、imaging）するためのＭＲＩ装置およびＭＲＩ干渉を伴わないかまたは低減させるＲＦ感度動作（またはＲＦ感知動作、もしくはＲＦ感度操作、RF sensitive operations）を並行に（または同時に、simultaneously）実行するためのシステム、ならびに並行に作動させるための種々のアプローチを供する。並行作動システム（または同時作動システム、concurrently operated system）は、診断用途および治療用途を有するあらゆるシステムまたはセンサであってもよい。例えば、治療システム（例えば、フェーズド・アレイ（または位相アレイ、phased array）超音波トランスデューサ・システム）、イメージング・システム（例えば、超音波イメージング・プローブ）または信号検出センサ（例えば、超音波キャビテーション・センサ）であってもよい。種々の態様において、ＭＲＩ装置が（「コールド（cold）」スキャン、すなわち治療、超音波イメージング、またはキャビテーション検出と並行に行われないスキャンを実施するために）正常に作動している間、ＭＲＩ装置の励起に由来するＭＲ干渉は、後者のシステムがアイドリング状態である場合、すなわちアクティブでないか、エネルギー（例えば、音響エネルギー）をアクティブに送らない場合に、並行作動システムに関連する信号検出センサおよび／または検出チャネルによって、最初に測定される。ＭＲ干渉は、典型的には、所望の信号に対する付加的で定常的なノイズであるため、並行作動システムによって測定される信号は、そのシステムおよびＭＲＩ装置の両方が並行にアクティブである（すなわち、「ホット（hot）」スキャンを実行する）場合に、コールド・スキャン中に測定されたＭＲ干渉を、ホット・スキャン中に得られた測定信号から差し引くこと（または減算、subtraction）によって補正することができる。したがって、本発明の態様は、並行作動システムによって測定された信号を、ＭＲ干渉によって大きく乱されないように補正する。これは、従来技術で必要とされるＲＦ信号をシールディングする必要性を一般的に排除する点で有利である。

ある態様において、測定されたＲＦ感度信号およびＭＲ干渉を周波数領域に変換するために高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アプローチが使用される。測定された信号からのＭＲ干渉を差し引くことは、スペクトルにおける各周波数で変換された信号に対して実行することができる。これは、並行作動システムの測定信号が位相測定値（例えば、キャビテーション測定値）に影響されず、それによってＭＲＩ装置および並行作動システムの作動を正確に同期させる必要性を回避することができる場合に、特に有用である。

作動中に、並行作動システムが少なくとも部分的にＭＲＩスキャンと同期される場合（すなわち、１以上の時間枠内でのみ同期される場合）、並行作動システムによって測定される信号は、時間枠内でのＭＲ干渉を識別し（identifying）、そこからＭＲ干渉を差し引くことによって補正されてもよい。ある態様において、ＭＲ干渉は、反復時間（time to repeat、ＴＲ）毎に擬似定常である。したがって、コールド・スキャンの間に得られたＭＲ干渉は、単一のデータセットに低減することができる。ＭＲ干渉データの単一のセットは、例えば、単一のコールド・スキャンＴＲ、複数のコールド・スキャンＴＲの間に記録されたＭＲ干渉の平均または複数のコールド・スキャンＴＲの最大ＭＲ干渉に対応させることができる。このアプローチは、ＭＲＩ装置およびＲＦ感度システムの並行作動中に取得されたＭＲ干渉および信号を表す大量のデータ量を処理する場合の複雑さを低減することができる。

つまり、並行作動システム（例えば、フェーズド・アレイ超音波トランスデューサ・システム、超音波イメージング・プローブ、および／またはキャビテーション・センサ）を使用して領域の無線周波感度（ＲＦ感度）測定（または高周波感度測定、radio-frequency-sensitive measurement）と組み合わせて、解剖学的領域の磁気共鳴（ＭＲ）イメージングを行う方法。この方法は、ＭＲパルスを含む第１ＭＲスキャン・シーケンス（scan sequence）を実行するステップ、（ｉ）ＲＦレベルがＲＦ感度測定を干渉するのに十分である場合に、第１ＭＲスキャン・シーケンスの間のインターバル（interval）を検出するステップ、ならびに（ｉｉ）第１ＭＲスキャン・シーケンスの時間範囲（または時間的な程度、temporal extent）および第１ＭＲスキャン・シーケンスにおけるそのインターバルの時間範囲に関するＲＦデータを検出するステップ、第１ＭＲスキャン・シーケンスまたは第２ＭＲスキャン・シーケンスと共に並行作動システムを作動させるステップ、ＲＦ感度測定を記録するステップ、ならびに記録されたＲＦ感度測定における第１ＭＲスキャン・シーケンスまたは第２ＭＲスキャン・シーケンスから生じる干渉を、そのインターバルの範囲外でＲＦ感度測定のみを保持すること、または第１ＭＲスキャンおよび第１ＭＲスキャンの間に検出されたインターバルの時間範囲に関するＲＦデータを保存すること、ならびにその保存されたデータに基づいて、検出されたインターバルの範囲外の時間のみでＲＦ感度測定を記録すること、またはそのインターバルの間にＲＦレベルを記録すること、および記録されたＲＦレベルに基づいて検出されたインターバルの間に得られた、記録されたＲＦ感度測定を調整すること、のいずれかによって構成されるステップを含んで成ってもよい。

オプションとして、この方法は、ヒトまたは動物の体の処置の方法でなくともよい。例えば、この方法は、処置設定の範囲外（例えば、方法のキャリブレーション（または較正、calibration）時または方法がブランクに適用される場合）で実施されてもよい。本出願を通しての本発明の方法の考察は、非治療的方法に関連してもよい。

本発明によるＲＦデータは、ＭＲスキャンの時間範囲および第１ＭＲスキャンの間に検出されるインターバルに関する。つまり、この方法の間に生成されるＲＦデータは、無線周波レベルではなく、所定の閾値がＲＦ感度測定を干渉するのに十分なレベルであり、ＲＦレベルがその閾値を超えるＭＲスキャンの時およびＭＲスキャンの期間の長さである。

ＲＦデータは、方法が第２ＭＲスキャンを含んで成る場合に保存される。保存されたＲＦデータは、ＭＲスキャンのＲＦレベルを構成するために使用される。方法が、第１ＭＲスキャンのみを含んで成る場合、第１ＭＲスキャン中に検出されたインターバルの間、ＲＦ感度測定値は保持されない。つまり、ＲＦ感度測定値は、そのインターバルの間に破棄される。代わりに、ＲＦレベルがインターバルの間に記録され、検出されたインターバルの間に得られた、記録されたＲＦ感度測定値は、記録されたＲＦレベルに基づいて調整される。つまり、ＲＦ感度測定は、第１ＭＲスキャンおよびＲＦ感度測定を通して測定され、維持され、その後、ＭＲスキャンによって生成されたＲＦレベルを構成するために後処理される。

並行作動システムは、無線周波感度測定値を並行に測定することができ、この方法は、ＲＦ感度測定値を作成した場合にそれを記録することをさらに含んで成る。

この方法は、インターバルの間にＲＦノイズのパラメータを検出すること、検出されたパラメータを記録すること、およびＲＦノイズの検出されたパラメータを示すデータを保存することをさらに含む。

本発明の別の態様において、解剖学的領域の磁気共鳴（ＭＲ）イメージングを、その領域の無線周波感度（ＲＦ感度）測定と共に行うためのシステムが供される。このシステムは、解剖学的領域をイメージングするためのＭＲイメージング装置、ＲＦ感度測定を実行するための並行作動システム、ならびにＭＲイメージング装置および並行作動システムと連通するコントローラを含んで成る。コントローラは、
ＭＲパルスを含む第１ＭＲスキャン・シーケンスを実行するようになっており、
（ｉ）ＲＦレベルがＲＦ感度測定を干渉するのに十分である場合に、第１ＭＲスキャン・シーケンスの間のインターバルを検出し、ならびに（ｉｉ）第１ＭＲスキャン・シーケンスの時間範囲および第１ＭＲスキャン・シーケンスにおけるそのインターバルの時間範囲に関するＲＦデータを検出するようになっており、
第１ＭＲスキャン・シーケンスまたは第２ＭＲスキャン・シーケンスと共に並行作動システムを作動させるようになっており、
ＲＦ感度測定を記録するようになっており、ならびに
記録されたＲＦ感度測定における第１ＭＲスキャン・シーケンスまたは第２ＭＲスキャン・シーケンスから生じる干渉を、
そのインターバルの範囲外でＲＦ感度測定のみを保持すること、または
第１ＭＲスキャンおよび第１ＭＲスキャンの間に検出されたインターバルの時間範囲に関するＲＦデータを保存すること、ならびに該保存されたデータに基づいて、検出されたインターバルの範囲外の時間のみでＲＦ感度測定を記録すること、または
そのインターバルの間にＲＦレベルを記録すること、および記録されたＲＦレベルに基づいて検出されたインターバルの間に得られた、記録されたＲＦ感度測定を調整すること、のいずれかによって構成するようになっている。

本発明のシステムの並行作動システムは、第１ＭＲスキャン・シーケンス中にアイドリング状態になるように、または第１ＭＲスキャン・シーケンスと並行に作動して無線周波感度測定値を測定するようになっていてもよい。

並行作動システムは、無線周波感度測定値を並行に測定するようになっていてもよく、この方法は、ＲＦ感度測定が行われたときにそれを記録することをさらに含んで成る。

コントローラは、オプションとして、インターバルの間にＲＦノイズのパラメータを検出し、検出したパラメータを記録し、ＲＦノイズの検出されたパラメータを示すデータを保存するようにさらになっていてもよい。

一態様において、本発明は、並行作動システム（例えば、フェーズド・アレイ超音波トランスデューサ・システム、超音波イメージング・プローブ、および／またはキャビテーション・センサ）を使用して、解剖学的領域の磁気共鳴（ＭＲ）イメージングを、その領域の無線周波感度（ＲＦ感度）測定と共に行う方法に関する。種々の態様において、この方法は、並行作動システムがアイドリング状態の場合、ＭＲパルスを含むＭＲスキャン・シーケンスを実行するステップ、ＲＦレベルがＲＦ感度測定を干渉するのに十分である場合、ＭＲスキャン・シーケンス中にインターバルを検出するステップ、ＭＲスキャン・シーケンスの時間範囲およびそれらの間で検出されたインターバルを示すデータを保存するステップ、ならびに保存されたデータに少なくとも部分的に基づいて、スキャン・シーケンスを並行に実行し、並行作動システムを作動させるが、記録されたインターバルに対応しない時間中にのみＲＦ感度測定値を取得するステップを含む。検出ステップは、並行作動システムおよび／または並行作動システムの外部の１以上の専用センサによって実行されてもよい。ＭＲスキャン・シーケンスは定期的に実行されてもよく、ＲＦ感度測定は、少なくとも部分的にＭＲスキャン・シーケンスの少なくとも１つと同期して実行されてもよい。

別の態様において、本発明は、解剖学的領域のＭＲイメージングを、その領域のＲＦ感度測定と共に実行するためのシステムに関する。種々の態様において、システムは、解剖学的領域をイメージングするためのＭＲイメージング装置（ＲＦ感度測定を実行するために並行作動システム、ＭＲイメージング装置および並行作動システムと連通するコントローラを備える装置）を含む。一態様において、コントローラは、並行作動システムがアイドリング状態の場合、ＭＲパルスを含むＭＲスキャン・シーケンスを実行し、ＲＦレベルがＲＦ感度測定値を干渉するのに十分である場合、ＭＲスキャン・シーケンス中のインターバルを決定し、ＭＲスキャン・シーケンスの時間範囲およびそれらの間で検出されたインターバルを示すデータを保存し、保存されたデータに少なくとも部分的に基づいて、スキャン・シーケンスを並行に実行し、並行作動システムを作動させるが、記録されたインターバルに対応しない時間中にのみＲＦ感度測定値を取得するようになっている。インターバルの決定は、並行作動システムおよび／または並行作動システムの外部の１以上の専用センサによって実行されてもよい。種々の態様において、コントローラは、（ｉ）定期的にＭＲスキャン・シーケンスを実行し、（ｉｉ）１以上のＭＲスキャン・シーケンスと少なくとも部分的に同期してＲＦ感度測定を実行するようにさらになっている。

本発明の別の態様は、並行作動システムを使用して、解剖学的領域のＭＲイメージングを、その領域のＲＦ感度測定と共に行う方法に関する。種々の態様において、この方法は、ＭＲパルスを含むＭＲスキャン・シーケンスおよびＲＦ感度測定を並行に実行するステップ、ＲＦ感度測定値が作成された場合にそれを記録するステップ、ＲＦ感度測定を干渉するのにＲＦレベルが十分である場合、ＭＲスキャン・シーケンス中にインターバルを検出するステップ、ならびに検出されたインターバルの範囲外で実行されるＲＦ感度測定のみを保持するステップを含む。検出ステップは、並行作動システムによって、および／または並行作動システムの外部の１以上の専用センサによって実行されてもよい。

さらに別の態様において、本発明は、並行作動システムを使用して、解剖学的領域のＭＲイメージングを、その領域のＲＦ感度測定と共に実施する方法に関する。種々の態様において、この方法は、ＭＲパルスを含むＭＲスキャン・シーケンスを実行し、並行にＲＦ感度測定値を得るステップ、ＲＦ感度測定値が作成された場合にそれを記録するステップ、ＲＦレベルがＲＦ感度測定を干渉するのに十分である場合、ＭＲスキャン・シーケンス中にインターバルを検出するステップ、ならびに検出されたインターバルの間に検出されたＲＦレベルを記録するステップ、ならびに記録されたＲＦレベルに基づいて検出されたインターバルの間に得られた、記録されたＲＦ感度測定値を調整するステップを含む。検出ステップは、並行作動システムによって、および／または並行作動システムの外部の１以上の専用センサによって実行されてもよい。

本発明のさらに別の態様において、解剖学的領域のＭＲイメージングを、その領域のＲＦ感度測定と共に実行するためのシステムに関する。種々の態様において、システムは、解剖学的領域をイメージングするためのＭＲイメージング装置、ＲＦ感度測定を実行するための並行作動システム、ならびにＭＲイメージング装置および並行作動システムと連通するコントローラを含む。一態様において、コントローラは、ＭＲパルスを含むＭＲスキャン・シーケンスおよびＲＦ感度測定を並行に実行し、ＲＦ感度測定値が作成された場合にそれを記録し、ＲＦレベルがＲＦ感度測定値を干渉するのに十分である場合、ＭＲスキャン・シーケンスの間のインターバルを決定し、また検出されたインターバルの範囲外で実行されるＲＦ感度測定のみを保持するようになっている。インターバルの決定は、並行作動システムによって、および／または並行作動システムの外部の１以上の専用センサによって実行されてもよい。

別の態様において、本発明は、解剖学的領域のＭＲイメージングを、その領域のＲＦ感度測定と共に実行するためのシステムに関する。ある態様において、システムは、解剖学的領域をイメージングするためのＭＲイメージング装置、ＲＦ感度測定を実行するための並行作動システム、ならびにＭＲイメージング装置および並行作動システムと連通するコントローラを含む。種々の態様において、コントローラは、ＭＲパルスを含むＭＲスキャン・シーケンスを実行し、並行にＲＦ感度測定値を取得し、ＲＦ感度測定値が作成された場合にそれを記録し、ＲＦレベルがＲＦ感度測定値を干渉するのに十分である場合、ＭＲスキャン・シーケンスの間のインターバルを決定し、インターバルの間に検出されたインターバルを記録し、また記録されたＲＦレベルに基づいて検出されたインターバルの間に得られた、記録されたＲＦ感度測定値を調整するようになっている。インターバルの決定は、並行作動システムによって、および／または並行作動システムの外部の１以上の専用センサによって実行されてもよい。

さらに別の態様において、本発明は、解剖学的領域のＭＲイメージングを、並行作動システムを使用して、その領域のＲＦ感度測定と共に実施する方法に関する。種々の態様において、この方法は、並行作動システムがアイドリング状態である場合、ＭＲパルスを含むＭＲスキャン・シーケンスを実行するステップ、ＲＦノイズのレベルがＲＦ感度測定を干渉するのに十分である場合、ＭＲスキャン・シーケンスの間のインターバルを検出するステップ、インターバルの間にＲＦノイズのパラメータを検出するステップ、検出されたパラメータを記録するステップ、ＭＲスキャン・シーケンスの時間範囲を示すデータならびに検出されたＲＦノイズのインターバルおよびその間に検出されたパラメータを保存するステップ、ＭＲパルスを含むＭＲスキャン・シーケンスを実行し、並行にＲＦ感度測定値を取得するステップ、ＲＦ感度測定値が作成された場合にそれを記録するステップ、ならびに記録されたＲＦレベルに基づいて検出されたインターバルの間に得られた、記録されたＲＦ感度性測定値を調整するステップを含む。

上記調整は、検出されたインターバルの間に得られた、記録されたＲＦ感度測定値から記録されたＲＦレベルを差し引くことに対応してもよい。さらに、検出されたパラメータは、ＲＦノイズのスペクトルであってもよく、差し引くステップは、ＲＦ感度測定ごとに、測定値に対応する信号のスペクトルを取得し、スペクトルの各周波数において、測定値に対応する信号の大きさからＲＦノイズの大きさを差し引くことを含んでもよい。高速フーリエ変換を使用して、時間領域信号測定（time-domain signal measurements）からスペクトルを取得してもよい。一態様において、検出されたパラメータは、あるインターバルの間のＲＦノイズの最大レベルであり、差し引くステップは、対応する記録されたＲＦ感度測定値から最大ＲＦノイズを差し引くことを含む。別の態様において、検出されたパラメータは、ＲＦノイズの平均レベルであり、差し引くステップは、各記録されたＲＦ感度測定値から平均ＲＦノイズを差し引くことを含む。

ある態様において、ＭＲスキャン・シーケンスが定期的に実行され、ＲＦ感度測定が少なくとも部分的に１以上のＭＲスキャン・シーケンスと同期して実行される。さらに、この方法は、ＲＦ感度測定の時間枠を決定すること、および決定された時間枠内のＲＦノイズを識別することを含み、記録されたＲＦ感度測定値の調整は、検出された時間枠の間に得られた、記録されたＲＦ感度測定値から識別されたＲＦノイズを差し引くことに対応する。

別の態様において、本発明は、解剖学的領域のＭＲイメージングを、その領域のＲＦ感度測定と共に実行するためのシステムに関する。種々の態様において、システムは、解剖学的領域をイメージングするためのＭＲイメージング装置、ＲＦ感度測定を実行するための並行作動システム、ならびにＭＲイメージング装置および並行作動システムと連通するコントローラを含む。一態様において、コントローラは、並行作動システムがアイドリング状態の場合、ＭＲパルスを含むＭＲスキャン・シーケンスを実行し、ＲＦノイズのレベルがＲＦ感度測定を干渉するのに十分である場合、ＭＲスキャン・シーケンス中のインターバルを決定し、インターバルの間のＲＦノイズのパラメータを決定し、決定したパラメータを記録し、ＭＲスキャン・シーケンスの時間範囲を示すデータならびに検出されたＲＦノイズのインターバルおよびその間に検出されたパラメータを保存し、ＭＲパルスを含むＭＲスキャン・シーケンスを実行し、並行にＲＦ感度測定値を取得し、ＲＦ感度測定値が作成された場合にそれを記録し、ならびに記録されたＲＦレベルに基づいて検出されたインターバルの間に得られた、記録されたＲＦ感度性測定値を調整するようになっている。

上記調整は、検出されたインターバルの間に得られた、記録されたＲＦ感度測定値から記録されたＲＦレベルを差し引くことに対応してもよい。さらに、検出されたパラメータは、ＲＦノイズのスペクトルであってもよく、コントローラは、ＲＦ感度測定ごとに、測定に対応する信号のスペクトルを取得し、スペクトルの各周波数において、測定に対応する信号の大きさからＲＦノイズの大きさを差し引くようになっている。高速フーリエ変換を使用して時間領域信号測定からスペクトルを取得してもよい。一態様において、検出されたパラメータは、インターバルの間のＲＦノイズの最大レベルであり、コントローラはさらに、対応する記録されたＲＦ感度測定値から最大ＲＦノイズを差し引くようになっている。別の態様において、検出されたパラメータは、ＲＦノイズの平均レベルであり、コントローラはさらに、各記録されたＲＦ感度測定値から平均ＲＦノイズを差し引くようになっている。

種々の態様において、コントローラはさらに、（ｉ）ＭＲスキャン・シーケンスを定期的に実行し、（ｉｉ）１以上のＭＲスキャン・シーケンスと少なくとも部分的に同期してＲＦ感度測定を実行するようになっている。さらに、コントローラは、ＲＦ感度測定の時間枠を決定し、決定された時間枠内のＲＦノイズを識別するようになっており、記録されたＲＦ感度測定値の調整は、検出された時間枠の間に得られた、記録されたＲＦ感度測定値から識別されたＲＦノイズを差し引くことに対応する。

本明細書で使用する「おおよそ（approximately、またはroughly）」、および「実質的に（substantially）」という用語は、約１０％を意味し、ある態様において約５％を意味する。本明細書を通して、「一例（one example、またはan example）」、「一態様（one embodiment、またはan embodiment）」とは、例に関連して記載される特定の特徴、構造、または特性が、現在の技術の少なくとも一例を含むことを意味する。したがって、本明細書全体の様々な箇所における「一例において（in one example、またはin an example）」、「一態様（one embodiment、またはan embodiment）」という語句は必ずしもすべて同じ例を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、ルーチン、ステップ、または特性は、技術の１以上の例において、あらゆる適切な方法で組み合わせてもよい。本明細書で供される見出しは、便宜上のものであり、請求される技術の範囲または意味を限定または解釈することを意図するものではない。

図面において、同様の参照符号は、概して、異なる図を通して同じ部分を指す。また、図面は必ずしも原寸に比例するものではなく、その代わりに本発明の原理を例示することに重点が置かれている。以下の記載では、本発明の種々の態様を以下の図面を参照して記載する。

図１Ａは、本発明の種々の態様による、例示的なＭＲＩシステムを模式的に示す。 図１Ｂは、本発明の種々の態様による、ＭＲＩシステムと並行に作動する例示的なシステム（例えば、集束超音波システム）を模式的に示す。 図２は、本発明の種々の態様による、ＭＲＩ装置および並行作動システム間の相互作用を模式的に示す図である。 図３Ａは、本発明の種々の態様による、並行作動システムによって実行される例示的なＭＲＩプロトコルおよび検出期間を示すパルス・シーケンス図である。 図３Ｂは、本発明の種々の態様による、いくらかの個々のＭＲレシーバ／センサによって検出されたアクティブ勾配時間（active-gradient times）の合計に基づいて決定されたＭＲ勾配アクティブ期間を示す図である。 図４Ａは、本発明の種々の態様による、ＭＲＩ干渉を低減または排除したＲＦ感度信号を測定するための種々のアプローチを示す。 図４Ｂは、本発明の種々の態様による、ＭＲＩ干渉を低減または排除したＲＦ感度信号を測定するための種々のアプローチを示す。 図４Ｃは、本発明の種々の態様による、ＭＲＩ干渉を低減または排除したＲＦ感度信号を測定するための種々のアプローチを示す。 図４Ｄは、本発明の種々の態様による、ＭＲＩ干渉を低減または排除したＲＦ感度信号を測定するための種々のアプローチを示す。 図４Ｅは、本発明の種々の態様による、ＭＲＩ干渉を低減または排除したＲＦ感度信号を測定するための種々のアプローチを示す。

図１Ａは、例示的なＭＲＩ装置１０２を示す。装置１０２は、電磁石１０４のボア１０６内に必要な静磁場を生成するシリンダー状電磁石１０４を含んでもよい。医療処置中、患者は、可動支持テーブル１０８におけるボア１０６の内側に位置付けられる。患者内の対象領域１１０（例えば、患者の頭部）は、電磁石１０４が実質的に均一な場を生成するイメージング領域１１２内に位置付けられてもよい。１組のシリンダー状勾配磁場コイル（またはグラディエント・コイル、gradient coils）１１３を、ボア１０６内に設けて、患者を取り囲むようにしてもよい。勾配磁場コイル１１３は、所定の大きさ、所定の時間および互いに直交する３方向の磁場勾配を発生する。磁場勾配により、異なる空間位置が異なる歳差運動周波数に関連し、それによりＭＲ画像にその空間解像度を与えることができる。イメージング領域１１２を取り囲むＲＦトランスミッタ・コイル１１４は、患者の組織に磁気共鳴（ＭＲ）応答信号を放射させるために、イメージング領域１１２にＲＦパルスを放射する。未処理のＭＲ応答信号は、ＲＦコイル１１４によって感知され、ＭＲコントローラ１１６に移され、次いで、ＭＲ画像がユーザーに表示される。あるいは、別個のＭＲトランスミッタ・コイルおよびレシーバ・コイルを使用してもよい。ＭＲＩ装置１０２を使用して取得された画像は、従来のＸ線技術で視覚化することができない患者の解剖学的構造の異なる組織および詳細な内部視野間の視覚的コントラストを放射線医師および医師に供することができる。

ＭＲＩコントローラ１１６は、パルス・シーケンス（すなわち、磁場勾配およびＲＦ励起パルスおよび応答検出期間の相対的なタイミングおよび強度）を制御してもよい。ＭＲ応答信号は、画像処理システムを使用して増幅され、調整され、未処理のデータにデジタル化され、さらに、当業者に既知の方法によって画像データのアレイに変換される。画像データに基づいて、治療領域（例えば、腫瘍）が同定される。画像処理システムは、ＭＲＩコントローラ１１６の一部であってもよいし、ＭＲＩコントローラ１１６と連通する別個のデバイス（例えば、画像処理ソフトウェアを含む汎用コンピュータ）であってもよい。ある態様において、１以上の超音波システム１２０または１以上のセンサ１２２が、以下にさらに記載するように、ＭＲＩ装置１０２のボア１０６内で変位する（displaced）。

図１Ｂは、本発明の態様によるＭＲＩシステム１０２と並行に作動する例示的なシステム１５０（例えば、超音波システム）を示すが、ＭＲＩシステム１０２に干渉する可能性がある類似または異なる機能を有する代替の並行作動システムも本発明の範囲内である。図示するように、超音波システムは、ハウジング１５４の表面にアレイ１５３で配置された複数の超音波トランスデューサ素子１５２を含む。アレイは、トランスデューサ素子１５２の単一の行またはマトリクスを含んで成ってもよい。別の態様において、トランスデューサ素子１５２は、調整なしに配置されてもよく、すなわち、規則的に位置づけられる必要はなく、規則的なパターンで配置される必要もない。アレイは、図示するように湾曲した（例えば、球状または放物線状の）形状を有してもよく、または１以上の平面または他の形状の部分を含んでもよい。その寸法は、用途に応じて、ミリメートルおよび数十センチメートルの間で変化してもよい。トランスデューサ素子１５２は、圧電セラミック素子であってもよい。圧電複合材、または一般的に、電気エネルギーを音響エネルギーに変換することができるあらゆる材料を使用してもよい。素子１５２間の機械的結合を減衰させる（または弱める、dump）ために、これらは、シリコーンゴムまたは他の適切な減衰材を使用してハウジング１５４に取り付けてもよい。

トランスデューサ素子１５２は、別個に制御可能である（すなわち、それらはそれぞれ、他のトランスデューサの振幅および／または位相とは独立した振幅および／または位相で超音波を放射することができる）。トランスデューサ素子１５２を駆動するためのトランスデューサ・コントローラ１５６が供される。ｎトランスデューサ素子の場合、コントローラ１５６は、振幅および位相遅延回路を含むｎ制御回路を含んでもよく、それぞれの制御回路がトランスデューサ素子の１つを駆動する。コントローラ１５６は、典型的には０．１ＭＨｚ〜４ＭＨｚの範囲のＲＦ入力信号を、ｎ制御回路用のｎチャネルに分割してもよい。アレイの個々のトランスデューサ素子１５２を同じ周波数で駆動するようにしてもよいが、集束超音波ビームを集中的に生成するように異なる位相および振幅で駆動するようにしてもよい。トランスデューサ・コントローラ１５６は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ハードワイヤリング、またはそれらの任意の組合せで実装され、所望の焦点位置のために必要な位相および振幅を計算する計算機能を供することが望ましい。一般的に、コントローラ１５６は、いくらかの分離可能な装置（例えば、周波数発生機、増幅および位相遅延回路を含むビーム形成機、および計算を実行し、個々のトランスデューサ素子１５２のために位相および振幅をビーム形成機に送るコンピュータ（例えば、汎用コンピュータ））を含んでもよい。そのようなシステムは、容易に入手可能であるか、過度の実験をすることなく実施することができる。

超音波イメージングを実行するために、コントローラ１５６は、トランスデューサ素子１５２を駆動して、イメージングされる領域に音響信号を送信し、患者の体内の種々の構造および器官からの反射信号を受信する。各トランスデューサ素子１５２に印加されるパルスを適切に遅延させることによって、集束超音波ビームを所望のスキャン・ラインに沿って伝送することができる。患者の体内の所与の点から反射された音響信号は、異なる時間にトランスデューサ素子１５２によって受信される。次いで、トランスデューサ素子は、受信した音響信号を電気信号に変換し、電気信号がビーム形成機に供給される。各トランスデューサ素子１５２からの遅延信号は、ビーム形成機によってまとめられ、所与のスキャン・ラインに沿った反射エネルギーレベルの表示であるスキャナ信号を供する。このプロセスは、患者の体の所定の領域の画像を生成するための信号を供するために、複数のスキャン・ラインに対して繰り返される。典型的には、スキャン・パターンはセクタ・スキャンであり、スキャン・ラインは超音波トランスデューサの中心で始まり、異なる角度に向けられる。線形、曲線またはあらゆる他のスキャン・パターンを利用することもできる。

種々の態様において、集束超音波処置の間に伝播する超音波によって生成される負圧に起因する応力により、および／または加熱された液体が破裂してガス／蒸気で満たされたときに生じる応力により、組織に含まれる液体中に小さな気泡（すなわち、「マイクロ・バブル（micro-bubbles）」）が生成される。一方で、マイクロ・バブルは、有利な治療効果を有する。つまり、元の波エネルギーの高調波周波数を生成することにより、組織内のエネルギー吸収を増加させることができる。一方で、相対的に高い割合のマイクロ・バブルを含む組織と超音波エネルギーの継続適用との反応は非線形であり、予測することが困難である。例えば、マイクロ・バブルは、音響場から加えられた応力のために崩壊することがある。「キャビテーション（cavitation）」と呼ばれるこのメカニズムは、対象とする組織を超えて広範な組織損傷を引き起こす可能性がある。したがって、音響波が印加された場合の対象組織内のマイクロ・バブルを監視するために、種々の態様において、並行作動システム１５０は、１以上の超音波キャビテーション・センサ１５８を含む。キャビテーション・センサ１５８は、外部に印加される音響場によって駆動されたときの体積の変化によるマイクロ・バブルによって放射される音響放射を検出する。検出された音響放射のスペクトル特性を分析することによって、キャビテーション・プロセスのダイナミクスに関する詳細な情報を得ることができる。マイクロ・バブルによって放射された音響信号はＲＦ範囲にあるため、ＲＦ励起信号および／またはＭＲＩシステム１０２によって生成される時変磁場勾配によって容易に乱される。したがって、キャビテーション信号を検出する際のＭＲ干渉を排除／回避することも重要である。

並行作動システム１５０（例えば、超音波システムおよび／またはキャビテーション・センサ）は、ＭＲＩ装置１０２のボア１０６内に設けられてもよく、またはＭＲＩ装置１０２の近傍に位置付けられてもよい。例えば、並行作動システム１５０およびＭＲＩ装置１０２の相対的な位置を決定するのを補助するために、並行作動システム１５０は、それに関連するＭＲトラッカー１６０をさらに含み、システム１５０に関連する位置および向きの固定位置に配置される。トラッカー１６０は、例えば、並行作動システムのハウジングに組み込まれてもよく、または取り付けられてもよい。ＭＲトラッカー１６０および並行作動システム１５０の相対的な位置および向きが分かっている場合、ＭＲトラッカー１６０のＭＲスキャンは、ＭＲＩ座標（すなわち、ＭＲＩ装置１０２の座標系）における並行作動システム１５０の位置を暗示的に明らかにする。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ＭＲＩ装置１０２および並行作動システム１５０を含む組み合わされたシステムは、解剖学的対象領域をイメージングし、超音波信号を検出することができる。組み合わされたシステムは、治療目的および／または安全目的のために超音波の適用を監視するのに役立ち得る。例えば、超音波ビーム経路と交差する組織界面からの超音波反射を分析して、治療プロトコルの調整によって必要に応じて、そのような界面が不注意に過熱されないことを確保することができる。さらに、受信されたキャビテーション・スペクトルの測定は、超音波エネルギーと水分を含む組織との相互作用から生じるキャビテーションを検出するために使用されてもよい。さらに、組織および標的の視覚化は、例えば、移動する標的の追跡を容易にするために、超音波イメージングによって補うことができる。超音波検出は超音波トランスデューサ・アレイ１５３を用いて達成し得る。例えば、治療期間およびイメージング期間をインターリーブ（または交互配置、interleave）してもよく、またはアレイ１５３の連続部分またはトランスデューサ素子１５２の不連続なサブセットをイメージング専用にしてもよく、一方でアレイ１５３の残りの部分は治療目的のために超音波を集中させる。あるいは、例えば単純な超音波プローブまたは素子のアレイであってもよい別個の超音波レシーバ１７２を設けてもよい。別個のレシーバ１７２は、超音波トランスデューサ・アレイ１５３の近傍に位置付けられてもよく、またはそのハウジング１５４に一体化されてもよい。さらに、レシーバ１７２は、ＭＲＩ装置１０２のボア１０６内に設けられてもよく、その近傍に位置付けられてもよい。

図２は、本発明の種々の態様による、ＭＲＩ装置２００および並行作動システム２０２（例えば、フェーズド・アレイ超音波トランスデューサ・システム２０４、超音波イメージング・プローブ２０６、またはキャビテーション・センサ２０８）の間の相互作用を模式的に示す。ＭＲＩ装置２００は、イメージングされる組織にわたって時間変化する磁場勾配を生成するためのＲＦトランスミッタ・コイル（またはＲＦ送信コイル、RF transmitter coils）２１０および勾配磁場コイル２１２を含む。トランスミッタ・コイルおよび勾配磁場コイルの両方の放射がＲＦ範囲に入り、超音波治療／イメージング処理および／またはキャビテーション検出（または、他の並行に実行されるＲＦ感度動作）を潜在的に乱す可能性がある。ＭＲＩトランスミッタ・コイル２１０は、約５０ＭＨｚから約１５０ＭＨｚの範囲の周波数を有する電磁パルスを生成してスピン反転を誘発する。勾配磁場コイル２１２によって生成される勾配は、典型的には、ｋＨｚまたはＭＨｚ周波数で更新され、逐次更新の間、実質的に一定である。例えば、勾配値（すなわち、勾配磁場の磁場強度）は、４マイクロ秒ごとに新しい電流を印加することによって２５０ｋＨｚのサンプリングレートでデジタル制御されてもよい。これらの小さな制御ステップは、主にサンプリング周波数（すなわち、一例では２５０ｋＨｚ）およびその高調波（すなわち５００ｋＨｚ、７５０ｋＨｚなど）でＲＦノイズを発生させる。勾配値のステップは、通常、傾きが電流ステップ（current step）に比例する、制御されたランプ（ramp）によって実施される。その結果生じるＲＦノイズは、一般的に電流ステップにも比例する。しかしながら、名目上静的な勾配の間でさえ、制御ステップが存在し、あるレベルのＲＦノイズを（傾斜の間に生成されるよりかなり小さいが）生じる。つまり、ゼロでない静的勾配は、動的勾配よりも静止しているが、完全に静止していない。

超音波イメージングおよび音響反射キャビテーション・スペクトルの測定は、一般的に、関連性の低い信号電圧（例えば、５ｍＶの範囲以下の電圧）を有する。これらの測定の間、超音波レシーバ（「リスニング」モードで作動するトランスデューサ・アレイ１５３、または別個の専用レシーバ・デバイス１７２であってもよい超音波レシーバ）および／またはキャビテーション・センサ２０８は、音響信号を電気ＲＦ信号に変換し得る。このような信号は、ＭＲＩ装置２００からのＲＦ干渉によっても生成され、望ましくない信号成分を生じることがある。検出された信号は、一般的に、例えば集束超音波アブレーション・パルスよりも低いパワーを有するため、これらの摂動（perturbation）に特に高感度である。

図３Ａは、典型的なＭＲ勾配エコーパルス・シーケンスについて、エコー時間（ＴＥ）で生じる、ＲＦ励起パルス３０２、３方向における磁場勾配３０４、３０６、３０８およびＭＲ応答信号３１０の相対的なタイミングを示すパルス・シーケンス図を示す。シーケンスは定期的に繰り返されてもよく、この期間は、繰返し時間ＴＲとして示され、例えば、２０〜３０ｍｓの範囲内であってもよい。図３はさらに、並行作動システムの作動が実行され得るタイミングおよび期間を示す。ある態様において、並行作動システムの作動がＲＦの乱れ（disturbances）に対して特に高感度でない場合（例えば、罹患組織を切除するための集束超音波放射を実行する場合）、それらは、ＭＲＩ勾配がアクティブである間の期間３１２を含むあらゆる時点で実行することができる。しかし、並行作動システムがＲＦ感度である場合、ＭＲＩシステムの勾配アイドリング時間（gradient idle times）（または、「静止時間（quiet time）」、すなわち、磁場勾配またはその時間変化が実質的に変化しない、および／またはＲＦ信号が励起されない時間インターバル）３１４の間に検出が実行される。つまり、ＭＲＩシステム２００および並行作動システム２０２の作動は、ＭＲコントローラ２１４によって計算され、制御されるＭＲＩパルス・シーケンスに基づいて同期される。例えば、ＭＲアイドリング時間３１４の間、ＭＲＩ装置２００は、同期信号を並行作動システム２０２のコントローラ２１６に送信し、次いで、スペクトル測定および／または他のＲＦ感度動作を実行することができる。

あるいは、外部制御機構を介して同期を行ってもよい。例えば、再び図２を参照して、並行作動システム２０２および／または外部コントローラ２１８のコントローラ・モジュール２１６は、ＭＲＩ装置２００から発生するＲＦ信号の測定値に基づいて、ＲＦ感度動作のタイミングを、直接またはＭＲコントローラ２１４を介して制御し得る。例えば、外部コントローラ２１８は、それぞれが個々のコントローラを含むＭＲＩおよび並行作動システムと連通してもよい。外部コントローラ２１８は、例えば、勾配が静止している間の時間インターバルを特定するＭＲＩパルス・シーケンスについて受信した情報に基づいて、勾配磁場アクティビティが静止しているときを決定する制御モジュール２２２を含んでもよい。制御モジュール２２２はまた、ＭＲコントローラ２１４に制御信号を送信し、静止時間を生成するためにシーケンスの終わりにＭＲＩ動作を停止し得る。制御モジュール２２２は、勾配アイドリング時間を、ＲＦ感度測定作動を開始させるトリガー・モジュール２２４に通信してもよい。コントローラ２１６、２１８は、例えば、フェーズド・アレイ超音波トランスデューサ・システム２０４または超音波イメージング・プローブ２０６に関連する１以上のＲＦレシーバ（例えば、超音波チャネル）２２０と連通し、および／または勾配アイドリング時間３１４の間、ＲＦ感度信号測定を実行するための１以上の別個の専用ＲＦセンサ２０８によって連通する。ある態様において、ＭＲコントローラ２１４および並行作動システム２０２のコントローラ２１６は、同期信号またはクロック信号を装置２００，２０２の両方に並行に送る単一の制御モジュールに一体化されるか、またはＲＦトランスミッタ・コイル２１０、勾配磁場コイル２１２、および並行作動システム２０２を直接制御してもよい。

種々の態様において、ＭＲＩシステム２００の勾配アイドリング時間３１４は、フェーズド・アレイ超音波トランスデューサ・システム２０４または超音波画像プローブ２０６に関連するＲＦレシーバ２２０によって、および／または別個の専用ＲＦセンサ２０８によって測定された信号に基づいて決定される。一態様において、ＭＲＩシステム２００は、並行作動システム２０２がアイドリングしている間、基準動作を実行するために作動している。すなわち、並行作動システム２０２が非アクティブであるか、または少なくとも１のその機能（例えば、音波の放射）を実行しないが、送信された信号を検出することができる（このプロセスは「コールド」スキャンと称される）。したがって、ＲＦ信号がＲＦレシーバ２２０および／またはＲＦセンサ２０８によって検出され得る期間は、勾配アクティブ時間（gradient-active times）として定義され、一方、検出されたＲＦ信号が閾値未満である期間は、勾配アイドリング時間として定義される。閾値は、ＲＦ感度動作を干渉するレベルであってもよい。勾配アクティブ時間および勾配アイドリング時間は、スキャンの期間またはその反復部分に対して定義される。したがって、パルス・シーケンスが繰り返されるので、ＭＲＩパルス・シーケンスの勾配アクティブ時間および勾配アイドリング時間のインターバルは、ＲＦレシーバ２２０および／またはＲＦセンサ２０８の測定値に基づいて「学習（learned）」され得る。一態様において、学習された勾配アクティブ時間および勾配アイドリング時間のインターバルは、あらゆるタイプの揮発性または不揮発性（例えば、フラッシュ）メモリとして実装され得るコンピュータメモリに保存される。次いで、並行作動システム２０２のアクティビティは、メモリから読み込んだ（retrieved）、保存されたＭＲＩパルス・シーケンスに基づいて、ＭＲＩシステム２００に同期させてもよい。このアプローチは、ＲＦ感度動作が実行されるたびにＭＲＩ勾配アクティブ時間および勾配アイドリング時間のインターバルを確保するように、ＭＲＩ装置２００から発するＲＦ信号をリアルタイムで測定する必要なしに、その後の（または新しい）ＭＲＩパルス・シーケンスにおけるＭＲＩスキャンと並行にＲＦ感度動作を実行することを可能にする。

専用センサ２０８は、ＭＲ電磁干渉（MR electromagnetic interference）に高感度であるが、並行作動システム２０２から生じる測定信号には高感度でないワイヤループまたはソレノイドで作られてもよい。ＭＲ電磁干渉センサ２０８は、各軸に沿った勾配に対して高感度であるが、ＭＲスキャン中にＲＦ感度測定を実行するために並行作動システム２０２に干渉しない配置において、ＭＲボア１０６の内側に位置付けることができる。再び、ＭＲＩ装置２００の作動から生じる測定されたＲＦの乱れに基づいて、ＲＦ感度動作のための静止時間（または勾配アイドリング時間）を確保し、勾配アクティブ期間（またはＭＲアクティブ期間）の間に非ＲＦ感度動作を実行するように、ＭＲＩ装置２００および並行作動システム２０２は、同期される。

図３Ｂを参照して、複数のレシーバ２２０および／またはセンサ２０８がＲＦ信号を測定するために並行に使用される場合、各レシーバ２２０および／またはセンサ２０８は、異なる振幅および／または位相でＲＦの乱れを検出し得る。一態様において、ＭＲ勾配アクティブ期間は、個々のレシーバ２２０および／またはセンサ２０８の少なくともいくらかによって検出されたアクティブ勾配時間の和（すなわち、ユニオン）として定義される。すなわち、ＭＲＩパルス・シーケンスが、コントローラ２１６に利用可能でない場合、それは学習することができる。

ある態様において、ＭＲＩシーケンスは、完了後に作動を停止し、ＭＲ感度動作は、１のシーケンスの終了後、次のシーケンスの開始前に実行される。次のシーケンスは、自動的に開始してもよいし、外部制御信号によってトリガー（または開始、trigger）されてもよい。並行作動システム２０２は、（例えば、専用レシーバ／センサを使用してＭＲＩ装置によって生成されたＲＦ信号を測定することによって）シーケンスの終了を識別し、ＲＦ感度測定を実行し、次いで、トリガー・コマンドをＲＦ感度測定の完了を示すＭＲＩ装置に送る。次いで、ＭＲＩ装置２００は、次のシーケンスを実行し得る。この遅延は、連続するシーケンスの間に生じてもよく、またはアプリケーションに応じて、ＲＦ感度動作が実行される前に、ＭＲＩシーケンスが１回以上繰り返されるように、延期されてもよく、時間をずらしてもよい（すなわち、１以上のシーケンス遷移がスキップされる）。このシステムは、特定のＭＲＩ処置後にのみ（例えば、熱画像シーケンスの後にのみ）、ＲＦ感度測定を実行するようにプログラムされてもよい。外部制御は、一般的に、タイミングのあったＭＲイメージングおよびＲＦ感度測定では、高度の柔軟性を供し、それにより、全体の処理における時間効率を改善する。

一般的に、上記のＭＲＩ装置および／または並行作動システムを同期するための機能は、ＭＲＩのコントローラおよび／または並行作動システムと一体化されているか、または別個の外部コントローラによって供されているかどうかにかかわらず、ハードウェア、ソフトウェアまたはその両方の組合せで実施される１以上のモジュールで構成されてもよい。機能が１以上のソフトウェア・プログラムとして供される態様では、プログラムは、ＦＯＲＴＲＡＮ、ＰＡＳＣＡＬ、ＪＡＶＡ、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、ＢＡＳＩＣ、様々なスクリプト言語および／またはＨＴＭＬなどのいくらかの高レベル言語のいずれかで書かれてもよい。さらに、ソフトウェアは、対象コンピュータに存するマイクロプロセッサに向けられたアセンブリ言語で実装することができる。例えば、ソフトウェアが、ＩＢＭ ＰＣまたはＰＣクローンにおいて動作するように構成されている場合、インテル８０ｘ８６アセンブリ言語で実装してもよい。ソフトウェアは、限定されないが、フロッピー（登録商標）ディスク、ジャンプドライブ、ハードディスク、光ディスク、磁気テープ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フィールド−プログラマブル・ゲートアレイまたはＣＤ−ＲＯＭを含む製品で具体的に表現されてもよい。ハードウェア回路を使用する態様は、例えば、１以上のＦＰＧＡ、ＣＰＬＤまたはＡＳＩＣプロセッサを使用して実装してもよい。

図４Ａは、上記のような「コールド」スキャンを必要としない学習手順を示す。代わりに、並行作動システム２０２は、ＭＲ勾配アクティブ期間（すなわち、「ホット・スキャン」）中にＲＦ感度測定を実行する。測定された信号４０２は、ＭＲ電磁干渉を含む。一態様において、ＭＲＩおよび並行作動システムの両方が、ホット・スキャン中にアクティブである間に、専用センサ２０８は、別個にかつ並行にＭＲ干渉４０４を検出する。専用センサ２０８は、ＭＲＩ動作から生じるＭＲ電磁干渉に高感度であるが、並行作動システム２０２からの測定信号には高感度でないため、専用センサ２０８を使用して検出された信号を使用して、ＭＲ勾配アクティブ期間がコントローラ２１６に予め分かっていない場合に、それを規定することができる。上記のように、検出されたＲＦ信号が閾値を超える間の期間は、勾配アクティブ時間として定義され、一方、検出されたＲＦ信号が閾値未満である間の期間は、勾配アイドリング時間として定義される。したがって、並行作動システム２０２を使用して実行されるＲＦ感度測定は、アクティビティ勾配期間に対応する時間インターバルの間に測定されたデータを破棄することによって補正することができ、それらは専用センサ２０８の測定値に基づいて学習される。

別の態様において、並行作動システム２０２によって測定された信号は、以下でさらに記載する信号補正手順によって補正される。また、図４Ｂおよび図４Ｃは、ＭＲＩ装置２００および並行作動システム２０２が並行に作動することを可能にする信号補正手順４１０を示す（すなわち、ＭＲＩ装置２００はＭＲＩ画像を取得し、並行作動システム２０２はＲＦ感度測定を実行する）。第１ステップ４１２において、並行作動システム２０２は、最初にアイドリングモードに設定される（すなわち、電源はオン状態であるが、エネルギーを送るために起動されていない）。例えば、並行作動システム２０２が、集束超音波システムである場合、超音波チャネルはアクティブに音波を送るように駆動されず、超音波チャネルはアイドリングモードで音響信号を受ける準備ができている。第２ステップ４１４において、ＭＲＩ装置２００は、通常の処理（すなわち患者の組織にＭＲ応答信号を放射させるように、磁場勾配およびＲＦ励起パルスのパルス・シーケンスをイメージング領域に放射すること）によって活性化され、動作する。上記のように、このステップは、ＭＲスキャン中に並行作動システムが非アクティブであるため、「コールド」スキャンである。第３ステップ４１６において、ＭＲＩ装置２００の起動から生じるＭＲ干渉４１８は、並行作動システム２０２に関連する検出チャネルおよび／またはセンサ（例えば、キャビテーション・センサ）によって測定される。測定されたＭＲ干渉は、あらゆるタイプの揮発性または不揮発性（例えば、フラッシュ）メモリとして実施されるコンピュータメモリに保存されてもよい。第４ステップ４２０では、ＭＲＩ装置２００および並行作動システム２０２の両方が並行に起動され（すなわち、「ホット」スキャン）、検出チャネルおよび／またはセンサが、そこに送信された信号４２２を受信する。ＭＲＩ干渉４１８は、典型的には、測定された信号に関する付加的で定常的なノイズであるため、コールド・スキャンの間に学習された干渉ＭＲパルスの時間的配置に基づいて、（第５のステップ４２４において）並行作動システム２０２によって検出された信号４２２は、ホット・スキャン中に得られた検出信号４２２からコールド・スキャン中に測定されたＭＲＩ干渉を差し引くことによって、補正することができる。したがって、このアプローチは、ＭＲＩ起因の干渉がない（または少なくとも制限される）並行作動システム２０２によって測定された所望の信号に対して効果的な補正４２６を供する。

図４Ｄを参照して、並行作動システム２０２は、繰返し時間ＴＲ４３０よりも短い期間４２８で起動してもよい。例えば、繰返し時間ＴＲが２０〜３０ｍｓの範囲である間、キャビテーション測定時間は１ｍｓのオーダとしてもよい。したがって、キャビテーション（または他の）測定値４２８は、ＴＲ４３０と同期し得ない。連続する測定枠４３２、４３４は、各ＴＲおよび／または連続するＴＲ内の異なるインターバルの間に発生させることができる。一態様において、異なる時間枠中に測定されたキャビテーション信号（または他の信号）を補正するために、ＴＲノイズ・プロファイル４３６が先に記載したようなコールド・スキャンを使用して最初に設定される（または確立される、established）。ＭＲノイズはＴＲ持続時間全体にわたって変化するので、ＴＲノイズ・プロファイル４３６は、ＴＲ中の時間関数である全体的なＭＲ干渉強度を追跡することを可能にする。並行作動システム２０２が、ホット・スキャン中にキャビテーション（または他のＲＦ感度）測定４３８を実行するように起動すると、並行作動コントローラ２１６は、ＲＦ感度測定に関連する時間枠４４０ａ〜４４０ｇを決定し、続いて設定されたＴＲノイズ・プロファイル４３６を使用して、特定の測定枠におけるＭＲ干渉レベルを識別することができる。したがって、測定された信号は、そこから識別されたＭＲ干渉ノイズを差し引くことによって補正することができる。さらに、ＭＲ干渉は、勾配振幅で符号化された位相のみがＴＲ間で変更されるように、各シーケンス反復（または反復時間（ＴＲ））に対して擬似定常的であってもよい。ある態様において、コールド・スキャンの間に得られたＭＲＩ干渉は、例えば、単一のコールド・スキャンＴＲ、複数のコールド・スキャンＴＲにおけるＭＲ干渉の平均、または複数のコールド・スキャンＴＲにおける最大のＭＲ干渉から得られる単一のデータセットに低減される。このアプローチは、ＭＲＩ装置および並行作動システムの並行作動中に取得される信号の大量のデータ量を処理する場合の複雑さを有利に低減し得る。

図４Ｂおよび図４Ｃに示す信号補正手順は、図４Ａに示すように、ＭＲ勾配アクティブ期間の学習手順と組み合わせてもよい。例えば、各ＭＲシーケンスの終わりに、並行作動システム２０２のコントローラ２１６は、図４Ａに記載されているようなアクティブ勾配期間中に測定されたデータを破棄することによって、ホット・スキャン中に測定されたＲＦ感度信号を修正してもよい。しかしながら、廃棄されたデータが閾値（例えば、取得されたデータの３０％）を超える場合、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、コントローラ２１６は、信号補正手順（すなわち、コールド・スキャン中に測定されたＭＲ干渉を、ホット・スキャン中に得られた、測定されたＲＦ感度信号から差し引くこと）を開始し得、またはその後のＭＲシーケンスにおけるＭＲ干渉の測定された大きさに基づいて、ＲＦ感度測定値を調整し得る。別の例では、コントローラ２１６は、受信したＲＦ感度信号からＭＲ干渉をリアルタイムで差し引き得る。しかしながら、コントローラ２１６は、コールド・スキャン中に得られたＭＲノイズが、信頼できないＲＦ感度測定値をもたらす可能性がある閾値を超えると判断した場合、コントローラ２１６は、再び、高ノイズ時間の期間中に測定されたＲＦ感度測定値を破棄し、または拒絶し得る。

図４Ｅを参照すると、種々の態様において、コールド・スキャン中に測定されたＭＲ干渉ノイズおよびホット・スキャン中に測定された信号は、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用する周波数領域で信号４４８、４５０にそれぞれ変換される（図４Ｂにそれぞれ示される、ステップ４４２および４４４）。測定された信号４５０からＭＲＩ干渉ノイズ４４８を差し引くことは、スペクトルにおける各周波数で変換された信号の大きさを直接差し引くことによって実行することができる。これは、並行作動システムの測定された信号が、位相測定値（例えば、集束超音波におけるキャビテーション測定値）に影響されず、ＭＲＩスキャンおよび並行作動システムの作動を正確に同期させる必要性を回避する場合に、特に有用である。

ある態様において、上記した同期および補正アプローチは、シールディング、信号フィルタリング、および／または処理と共に使用される。例えば、同期アプローチがシールディングと組み合わされる場合、一般的に、使用されるシールディングの量および許容可能な最大ノイズの間にトレードオフが存在する。シールディングが少ないほど、ＭＲＩシステムおよび超音波システム（または他の並行作動システム）の間の望ましくない干渉を避けるために、より静止した勾配が必要となる。信号補正アプローチをシールディングと組み合わせると、より多くのシールディングが使用されるほど、補正が少なくて済む。シールディングによるノイズ低減は、使用される特定の材料（例えば、鉄、銅、またはニッケル）ならびに対象の周波数範囲に依存し、また文献において利用し得る吸収係数および反射係数のグラフおよび表に基づいて、容易に確認することができる。例えば、約１ＭＨｚの周波数では、厚さ３ｍｍの鉄シールドは、ノイズを約１００ｄＢ低減する。所与の（システムの信号フィルタリング能力および信号処理能力に依存する）最大許容ノイズレベルに対して、最大許容勾配は、シールディングによって達成されるノイズ低減に基づいて計算することができる。

超音波トランスデューサ・システムおよび他の特定の詳細を参照して本発明を記載したが、そのような詳細は、本発明の範囲に対する限定としてみなされるべきではない。例えば、ＲＦ感度動作を含む集束超音波療以外の治療モダリティとＭＲイメージングを同期させるためのシステムおよび方法も、本発明の範囲内に含まれる。さらに、「ＭＲ干渉（MR interference）」、「ＭＲ干渉ノイズ（MR interference noise）」、「ＭＲノイズ（MR noise）」、「ＲＦノイズ（RF noise）」および「ＲＦ干渉（RF disturbance）」という用語は、本明細書では交換可能に使用される。さらに、本明細書に記載された種々の態様の特徴は、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、必ずしも相互に排他的ではなく、種々の組み合わせおよび順列で存在することが（そのような組合せまたは順列が本明細書で明示されていなくても）できることを理解されたい。実際には、本明細書に記載されているものの変形、修正および他の実装が、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく当業者に想到されるであろう。

Claims (16)

1. 解剖学的領域の磁気共鳴（ＭＲ）イメージングを該領域のＲＦ感度測定とともに行う並行作動システムの作動方法であって、
   ＭＲパルスを含む第１ＭＲスキャン・シーケンスを実行するステップ、
   （ｉ）ＲＦレベルがＲＦ感度測定を干渉するのに十分である場合に、第１ＭＲスキャン・シーケンスの間のインターバルを検出するステップ、ならびに（ｉｉ）第１ＭＲスキャン・シーケンスに関するＲＦデータを検出するステップ、
   ＲＦ感度測定は、該ＲＦ感度測定に関連するデータを備えており、ＲＦ感度測定を記録するために、 第１ＭＲスキャン・シーケンスまたは第２ＭＲスキャン・シーケンスと共に並行作動システムを作動させるステップ、ならびに、
   記録されたＲＦ感度測定における第１ＭＲスキャン・シーケンスまたは第２ＭＲスキャン・シーケンスから生じる干渉を、
   前記インターバルの範囲外のみでＲＦ感度測定に関連するデータを保持すること、または
   第１ＭＲスキャンのＲＦデータおよび第１ＭＲスキャン中に検出されたインターバルに基づいて、第１ＭＲスキャン・シーケンスの勾配アクティブのインターバルを学習し、その学習された勾配アクティブのインターバルを保存し、その学習され保存された勾配アクティブのインターバルに基づいて、検出されたインターバルの範囲外の時間のみでＲＦ感度測定を記録すること、または、
   第１ＭＲスキャン・シーケンスの検出されたＲＦデータに基づいて、検出されたインターバル中に取得され、記録されたＲＦ感度測定に関連するデータを調整すること、
   のいずれかによって構成するステップを含んで成る、方法。
2. 並行作動システムが、アイドリング状態であるか、または無線周波感度測定を並行に測定する、請求項１に記載の方法。
3. 並行作動システムが、無線周波感度測定を並行に測定し、ＲＦ感度測定が、それらが構成される場合に記録される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記方法が、前記インターバルの間にＲＦノイズのパラメータを検出すること、検出されたパラメータを記録すること、およびＲＦノイズの検出されたパラメータを示すデータを保存することをさらに含んで成る、請求項１または２に記載の方法。
5. 前記調整が、検出されたインターバルの間に得られた、記録されたＲＦ感度測定から記録されたＲＦレベルを差し引くことに対応する、請求項１または２に記載の方法。
6. 前記検出されたパラメータが、ＲＦノイズのスペクトルであり、前記差し引くステップが、各ＲＦ感度測定について、測定値に対応する信号のスペクトルを取得すること、およびスペクトルにおける各周波数において、前記測定値に対応する信号の大きさからＲＦノイズの大きさを差し引くことを含んで成る、請求項５に記載の方法。
7. 前記スペクトルが、高速フーリエ変換を使用して時間領域信号測定から得られる、請求項６に記載の方法。
8. ＭＲスキャン・シーケンスが、定期的に実行され、ＲＦ感度測定が、ＭＲスキャン・シーケンスの少なくとも１つと少なくとも部分的に同期して実行される、請求項１または２に記載の方法。
9. 解剖学的領域の磁気共鳴（ＭＲ）イメージングを該領域の無線周波感度（ＲＦ感度）測定と共に行うシステムであって、
   解剖学的領域をイメージングするためのＭＲイメージング装置、
   ＲＦ感度測定を実行するための並行作動システム、ならびに
   ＭＲイメージング装置および並行作動システムと連通するコントローラを含んで成り、
   コントローラが、
   ＭＲパルスを含む第１ＭＲスキャン・シーケンスを実行するようになっており、
   （ｉ）ＲＦレベルがＲＦ感度測定を干渉するのに十分である場合に、第１ＭＲスキャン・シーケンスの間のインターバルを検出し、ならびに（ｉｉ）第１ＭＲスキャン・シーケンスに関するＲＦデータを検出するようになっており、
   ＲＦ感度測定は、該ＲＦ感度測定に関連するデータを備えており、ＲＦ感度測定を記録するために、第１ＭＲスキャン・シーケンスまたは第２ＭＲスキャン・シーケンスと共に並行作動システムを作動させるようになっており、ならびに、
   記録されたＲＦ感度測定における第１ＭＲスキャン・シーケンスまたは第２ＭＲスキャン・シーケンスから生じる干渉を、
   前記インターバルの範囲外のみでＲＦ感度測定に関連するデータを保持すること、または
   第１ＭＲスキャンのＲＦデータおよび第１ＭＲスキャン中に検出されたインターバルに基づいて、第１ＭＲスキャン・シーケンスの勾配アクティブのインターバルを学習し、その学習された勾配アクティブのインターバルを保存し、その学習され保存された勾配アクティブのインターバルに基づいて、検出されたインターバルの範囲外の時間のみでＲＦ感度測定を記録すること、または、
   第１ＭＲスキャン・シーケンスの検出されたＲＦデータに基づいて、検出されたインターバル中に取得され、記録されたＲＦ感度測定に関連するデータを調整すること、
   のいずれかによって構成するようになっている、システム。
10. 並行作動システムが、第１ＭＲスキャン・シーケンスの間にアイドリング状態になっているか、または無線周波感度測定を測定するように第１ＭＲスキャン・シーケンスと並行に作動するようになっている、請求項９に記載のシステム。
    
11. 並行作動システムが、無線周波感度測定を並行に測定する、請求項９または１０に記載のシステム。
12. コントローラが、前記インターバルの間にＲＦノイズのパラメータを検出し、検出されたパラメータを記録し、またＲＦノイズの検出されたパラメータを示すデータを保存するようにさらになっている、請求項９または１０に記載のシステム。
13. 前記調整が、検出されたインターバルの間に得られた、記録されたＲＦ感度測定から記録されたＲＦレベルを差し引くことに対応する、請求項９または１０に記載のシステム。
14. 前記検出されたパラメータが、ＲＦノイズのスペクトルであり、前記差し引くステップが、各ＲＦ感度測定について、測定値に対応する信号のスペクトルを取得し、スペクトルにおける各周波数において、前記測定値に対応する信号の大きさからＲＦノイズの大きさを差し引くことを含んで成る、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記スペクトルが、高速フーリエ変換を使用する時間領域信号測定から得られる、請求項１４に記載のシステム。
16. コントローラが、さらに
    （ｉ）定期的にＭＲスキャン・シーケンスを実行するようになっており、また
    （ｉｉ）ＭＲスキャン・シーケンスの少なくとも１つと少なくとも部分的に同期してＲＦ感度測定を実行するようになっている、請求項９または１０に記載のシステム。

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