特許 6181488 磁気共鳴イメージング装置および送信制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6181488

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】磁気共鳴イメージング装置および送信制御方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20170807BHJP

   A61B 5/05 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/05 351

   A61B5/05ZDM

【請求項の数】16

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-192759(P2013-192759)

(22)【出願日】2013年9月18日

(65)【公開番号】特開2014-79572(P2014-79572A)

(43)【公開日】2014年5月8日

【審査請求日】2016年9月1日

(31)【優先権主張番号】特願2012-211363(P2012-211363)

(32)【優先日】2012年9月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】東芝メディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】特許業務法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】副島 和幸

(72)【発明者】

【氏名】中村 治貴

(72)【発明者】

【氏名】河合 択真

(72)【発明者】

【氏名】岡本 和也

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平5-23315（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表2004-526547（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2006-141774（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2012-24306（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2012-239737（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第2012/238861（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 P. P. Stang et al，Vector Iterative Pre-Distortion: An Auto-calibration Method for Transmit Arrays， Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 17，２００９年 ４月，#396

【文献】 M. G. Zanchi et al，Frequency Offset Cartesian Feedback Control System for MRI Power Amplifier，Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 17，２００９年 ４月，#399

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｇ０１Ｒ ３３／３４１

Ｇ０１Ｒ ３３／５６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の送信チャンネルを有する磁気共鳴イメージング装置であって、
被検体に配置された受信コイルを介して前記複数の送信チャンネルのそれぞれから放射された高周波磁場を取得し、この高周波磁場の位相を測定する信号処理部と、
前記信号処理部により測定された前記複数の送信チャンネルのそれぞれの高周波磁場の位相にもとづいて前記複数の送信チャンネル間の位相差を求め、この位相差にもとづいて前記複数の送信チャンネルのそれぞれに入力する高周波パルスの位相を制御する制御部と、
を備えた磁気共鳴イメージング装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記複数の送信チャンネルのそれぞれについて高周波磁場の放射時刻と前記受信コイルを介した高周波磁場の計測時刻との差の時間が同一となるよう、前記複数の送信チャンネルのそれぞれに高周波パルスを入力する時刻および前記信号処理部による位相測定時刻とを制御する、
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項3】

前記信号処理部は、
前記制御部により生成される高周波パルスと同一の位相成分を有するよう、高周波磁場の位相を測定する際に用いる検波用信号を生成する、
請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項4】

前記制御部は、
プレスキャンおよび本スキャンの少なくとも一方において前記複数の送信チャンネルのそれぞれに入力する高周波パルスの位相を制御するよう、前記高周波パルスを生成するとともに前記信号処理部を制御する、
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項5】

前記制御部は、
前記送信チャンネルから放射された高周波磁場を受信させる際に前記受信コイルをデカップリング状態にする、
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項6】

前記制御部は、
前記送信チャンネルから高周波磁場が放射されると同時に前記受信コイルによりこの高周波磁場を受信させる、
請求項５記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項7】

前記制御部は、
前記送信チャンネルから高周波磁場が放射されてから所定の時間経過後に前記受信コイルにより前記被検体からのＭＲ信号を受信させる際に、前記受信コイルをカップリング状態にする、
請求項５記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項8】

前記信号処理部は、
前記被検体に配置された前記受信コイルを介して前記複数の送信チャンネルのそれぞれから放射された高周波磁場を取得し、この高周波磁場の振幅および位相を測定し、
前記制御部は、
前記信号処理部により測定された前記複数の送信チャンネルのそれぞれの高周波磁場の振幅および位相にもとづいて前記複数の送信チャンネル間の位相差を求め、各振幅およびこの位相差にもとづいて前記複数の送信チャンネルのそれぞれに入力する高周波パルスの振幅および位相を制御する、
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項9】

前記受信コイルは、
フェーズドアレイコイルをなす複数のコイル要素の少なくとも一部により構成された、
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項10】

前記受信コイルは、
フェーズドアレイコイルをなす複数のコイル要素の少なくとも一部により構成され、
本スキャンにおいて画像化のためのＭＲデータを受信するコイルは、
前記受信コイルである、
請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項11】

前記受信コイルは、
前記フェーズドアレイコイルをなす複数のコイル要素の少なくとも一部により構成され、
本スキャンにおいて画像化のためのＭＲデータを受信するコイルは、
前記フェーズドアレイコイルをなす複数のコイル要素のうち前記受信コイルとは異なるコイル要素により構成された、
請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項12】

前記制御部は、
前記送信チャンネルから放射された高周波磁場を受信させる際に前記受信コイルをデカップリング状態にする、
請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項13】

前記制御部は、
前記送信チャンネルから高周波磁場が放射されると同時に前記受信コイルによりこの高周波磁場を受信させる、
請求項１２記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項14】

前記制御部は、
前記送信チャンネルから高周波磁場が放射されてから所定の時間経過後に前記受信コイルにより前記被検体からのＭＲ信号を受信させる際に、前記受信コイルをカップリング状態にする、
請求項１２記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項15】

ＲＦレベルの測定のためのスキャンを実行する際には、
このスキャンの実行前に前記信号処理部が前記高周波磁場の位相を測定し、前記制御部が前記複数の送信チャンネル間の位相差を求めることより、前記ＲＦレベルの測定のためのスキャンの実行時において、求めた前記位相差にもとづいて前記制御部が前記複数の送信チャンネルのそれぞれに入力する高周波パルスの位相を制御する、
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項16】

複数の送信チャンネルを有する磁気共鳴イメージング装置の送信制御方法であって、
受信コイルを介して前記複数の送信チャンネルのそれぞれから放射された高周波磁場を取得するステップと、
この高周波磁場の位相を測定するステップと、
測定された前記複数の送信チャンネルのそれぞれの高周波磁場の位相にもとづいて前記複数の送信チャンネル間の位相差を求めるステップと、
この位相差にもとづいて前記複数の送信チャンネルのそれぞれに入力する高周波パルスの位相を制御するステップと、
を有する送信制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置および送信制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置の送信コイルは、高周波（ＲＦ（Radio Frequency））パルスを入力されて被検体に対して高周波（ＲＦ）磁場（Ｂ１）を放射するようになっている。

【0003】

ＭＲＩ装置には、複数の送信チャンネルを有するものがある。この種のＭＲＩ装置は、各送信チャンネルに入力されるＲＦパルスの振幅および位相が所望の振幅および位相となるよう制御することが重要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１３１０４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、各送信チャンネルに入力される振幅および位相を校正する際に、送信パルスを生成するユニットが出力する信号の振幅および位相を用いる方法では、このユニットから送信チャンネルに至るまでの信号ケーブルによる影響が反映されないなど、送信パルスの全ての伝送経路により生じる影響を考慮することができない。

【0006】

このため、ＲＦパルスの振幅ロスや位相ずれを正確に把握することができず、Ｂ１歪み補正が効かなくなり、ＲＦ強度が大きくなってしまう場合がある。また、この位相ずれを修正するためにネットワークアナライザ等を用いて調整する場合、調整に時間がかかってしまい利便性が大きく低下する。

【0007】

また、各送信チャンネルに入力される振幅および位相を校正する際に、受信コイルとは別にＲＦ測定用のピックアップコイルを架台内に設け、このピックアップコイルの出力を用いる方法では、架台内に送信コイル、受信コイルおよびピックアップコイルの３種のコイルが存在することになる。この場合、コイル間の干渉が発生するため調整が難しい。また、部品点数が増えるため、故障率の悪化、サイズアップ、コストアップの要因となってしまう。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係るＭＲＩ装置の一構成例を示すブロック図。

【図2】送信部、受信部、複数の送信チャンネルＣＨ１〜４および受信コイルの関係の一例を示す説明図。

【図3】フェーズドアレイコイルの一構成例を示す図。

【図4】受信部により測定されるＲＦ磁場の位相に含まれる成分について説明するための概念図。

【図5】振幅位相測定にもとづくＲＦパルスの振幅および位相の補正をプレスキャンや本スキャンとは別に行う場合の手順の一例を示すフローチャート。

【図6】本スキャン中に振幅位相測定を行う場合の手順の一例を示すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明に係る磁気共鳴イメージング装置および送信制御方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

【0010】

図１は、本発明の一実施形態に係るＭＲＩ装置１のｚ構成例を示すブロック図である。

【0011】

静磁場磁石１１０は、中空の円筒形状に形成され、図示しない静磁場電源から供給される電流により内部の空間に一様な静磁場を発生する。例えば、静磁場磁石１１０は、永久磁石や超伝導磁石等により構成される。傾斜磁場コイル１２０は、中空の円筒形状に形成され、内部の空間に傾斜磁場を発生する。具体的には、傾斜磁場コイル１２０は、静磁場磁石１１０の内側に配置され、後述する傾斜磁場電源１１から電流の供給を受けて傾斜磁場を発生する。

【0012】

ＲＦコイル１３０は、静磁場磁石１１０の開口部内で被検体Ｐに対向するように配設された送受信兼用のコイルであり、送信部１３からＲＦパルスの供給を受けてＲＦ磁場を発生する。また、ＲＦコイル１３０は、励起によって被検体Ｐの水素原子核から放出される磁気共鳴信号を受信して受信部１４に与える。

【0013】

ＲＦコイル１３０は、送信部１３により制御されて、マルチチャンネルでＲＦ磁場を発生させる。例えば、ＲＦコイル１３０は、ＱＤ（Quadrature Detection）コイル、サドルコイル、バードケージ（Birdcage）コイル等である。以下の説明では、ＲＦコイル１３０が４つの送信チャンネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４によってＲＦ磁場を発生させる場合の例について示す。

【0014】

寝台装置１４１は、被検体Ｐが載置される天板１４２を有し、被検体Ｐが載置された天板１４２をＲＦコイル１３０の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、寝台装置１４１は、長手方向が静磁場磁石１１０の中心軸と平行になるように設置される。

【0015】

傾斜磁場電源１１は、傾斜磁場コイル１２０に電流を供給する。寝台制御部１２は、後述する制御部２６０による制御のもと、寝台装置１４１を制御する装置であり、寝台装置１４１を駆動して、天板１４２を長手方向および上下方向に移動させる。

【0016】

計算機システム２００は、ＭＲＩ装置１の全体制御や、ＭＲ信号データの収集、画像再構成等を行う。

【0017】

インタフェース部２１０は、シーケンス制御部１５との間で送受される各種信号の入出力を制御する。例えば、インタフェース部２１０は、シーケンス制御部１５に対してシーケンス情報を送信し、シーケンス制御部１５からＭＲ信号データを受信する。また、インタフェース部２１０は、ＭＲ信号データを受信した場合に、受信したＭＲ信号データを記憶部２５０に格納する。また、インタフェース部２１０は、送信部１３からフィードバック情報を受信した場合に、受信したフィードバック情報を制御部２６０に入力する。

【0018】

入力部２２０は、操作者から各種操作や情報入力を受け付け、マウスやトラックボール等のポインティングデバイスやキーボード等を有し、表示部２３０と協働することによって、各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）をＭＲＩ装置１の操作者に対して提供する。表示部２３０は、後述する制御部２６０による制御のもと、画像データ等の各種の情報を表示する。表示部２３０としては、液晶表示器等の表示デバイスが利用可能である。

【0019】

画像再構成部２４０は、記憶部２５０に記憶されたＭＲ信号データに対して、フーリエ変換等の再構成処理を行うことによってＭＲＩ画像を再構成し、再構成したＭＲＩ画像を記憶部２５０に格納する。

【0020】

記憶部２５０は、インタフェース部２１０により受信されたＭＲ信号データや、画像再構成部２４０によって格納されるＭＲＩ画像や、ＭＲＩ装置１において用いられるその他のデータを記憶する。また、本実施形態における記憶部２５０は、ＲＦコイル１３０の送信チャンネルＣＨ１に送信するＲＦパルスと送信チャンネルＣＨ２に送信するＲＦパルスとの位相差や、双方のＲＦパルスのパワー（振幅）等に関する送信条件を記憶する。なお、記憶部２５０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（flash memory）などの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどである。

【0021】

制御部２６０は、上述した各部を制御することによってＭＲＩ装置１を総括的に制御する。例えば、制御部２６０は、入力部２２０を介して操作者から入力される撮像条件に基づいてシーケンス実行データを生成し、生成したシーケンス実行データをシーケンス制御部１５に送信することでＭＲＩ装置１によるスキャンを制御する。なお、制御部２６０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの電子回路である。

【0022】

図２は、送信部１３、受信部１４、複数の送信チャンネルＣＨ１〜４および受信コイル１６の関係の一例を示す説明図である。

【0023】

送信部１３は、シーケンス制御部１５により制御されて、ラーモア周波数に対応するＲＦパルスをＲＦコイル１３０に送信する。具体的には、送信部１３は、振幅位相制御部３１、ＲＦアンプ３２を有する。

【0024】

振幅位相制御部３１は、送信パルス生成部３３、および管理部３４を有する。

【0025】

送信パルス生成部３３は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部を有し、管理部３４に制御されて各送信チャンネルＣＨ１〜４に入力するためのＲＦパルスをチャンネルごとに振幅および位相を調整しつつ生成する。

【0026】

発振部は、静磁場中における対象原子核に固有の共鳴周波数の高周波信号を発生する。位相選択部は、発生した高周波信号の位相を選択する。周波数変換部は、位相選択部から出力された高周波信号の周波数を変換する。振幅変調部は、周波数変換部から出力された高周波信号の振幅を例えばｓｉｎｃ関数に従って変調する。振幅変調部から出力された高周波信号は、ＲＦアンプ３２により増幅される。

【0027】

管理部３４は、送信パルス生成部３３を制御することにより送信チャンネルのそれぞれについて独立に振幅および位相を制御する。

【0028】

具体的には、管理部３４は、受信部１４から受けた各送信チャンネルに対応するＲＦ磁場の振幅の測定結果にもとづいて、目標の振幅を有するＲＦ磁場が放射されるよう各送信チャンネルに入力するＲＦパルスの振幅を制御する。また、管理部３４は、受信部１４から受けたＲＦ磁場の位相の測定結果にもとづいて送信チャンネル間の位相差を求める。そして、送信パルス生成部３３を制御することにより、求めた送信チャンネル間の位相差にもとづいて、送信チャンネル間のＲＦ磁場の位相差が目標の位相差となるよう各送信チャンネルに入力するＲＦパルスの位相を制御する。

【0029】

たとえば、送信チャンネルＣＨ１とＣＨ２との間に３０度の位相差を設ける場合を考える。まず、管理部３４は、送信チャンネルＣＨ１に対して適当なＲＦパルスを入力して受信部１４からこのＲＦパルスに対応するＲＦ磁場の位相の測定結果を受ける。次に、管理部３４は、送信チャンネルＣＨ２に対して送信チャンネルＣＨ１とは３０度位相がずれたＲＦパルスを入力して受信部１４からこのＲＦパルスに対応するＲＦ磁場の位相の測定結果を受ける。

【0030】

そして、管理部３４は、測定されたＲＦ磁場の位相差を求め、測定されたＲＦ磁場の位相差と所望した位相差３０度との差に応じて、測定されるＲＦ磁場の位相差が３０度に近づくよう送信チャンネルＣＨ２に対して入力するＲＦパルスの位相を調整する。

【0031】

受信部１４は、受信コイル１６により検出されたＲＦ磁場にもとづいてＭＲ信号データを生成するＭＲ信号生成部を有し、生成したＭＲ信号データをシーケンス制御部１５を介して計算機システム２００に送信する。

【0032】

受信コイル１６は、送信チャンネルに対するＲＦパルスの入力と同時に受信を行う。送信コイルによるＲＦ磁場強度は、受信コイル１６で直接受信するには大きすぎる場合がある。このため、管理部３４は、受信コイル１６の破損を防ぐよう、受信コイル１６をデカップリング（非常に弱いカップリング）状態にする。弱いカップリング状態であっても、受信コイル１６はＲＦ磁場を受けてわずかながらＲＦ磁場に応じた出力を行う。このわずかな出力を用いて、受信部１４はＲＦ磁場の振幅と位相の測定を行う。

【0033】

なお、受信コイル１６は送信チャンネルに対するＲＦパルスの入力と同時に受信を行うため、受信専用に用いられるコイルが好ましい。すなわち、ＲＦパルスが入力される送信コイルが本実施形態に係る受信コイルを兼用することは好ましいとは言えないが、ＲＦパルスが入力されない送信受信兼用コイルを本実施形態に係る受信コイルとして用いることには問題はない。また、送信チャンネルに対するＲＦパルスの入力と同時に受信を行う受信コイル１６は、被検体Ｐに配置するとよい。

【0034】

図３は、フェーズドアレイコイル１６１ａおよび１６２ａの一構成例を示す図である。図３には被検体Ｐに２つのフェーズドアレイコイル１６１ａおよび１６１ｂが配置される場合の例について示した。

【0035】

送信チャンネルに対するＲＦパルスの入力と同時に受信を行う受信コイル１６としては、たとえば被検体Ｐに配置されたフェーズドアレイコイル１６１ａまたは１６２ａをなす複数のコイル要素１６１ｂまたは１６２ｂの一部または全部を用いることができる。

【0036】

図３に示す例では、フェーズドアレイコイル１６１ａおよび１６２ａはそれぞれ、４×４の１６個のコイル要素１６１ｂおよび１６２ｂにより構成される。以下の説明では、送信チャンネルに対するＲＦパルスの入力と同時に受信を行う受信コイル１６としてフェーズドアレイコイル１６１ａをなす複数のコイル要素１６１ｂの一部を用いる場合の例について説明する。また、被検体Ｐの幅方向に並ぶ４個のコイル要素１６１ｂにより構成される組は、それぞれコイルセクションＳｃｔ１１、Ｓｃｔ１２、Ｓｃｔ１３、Ｓｃｔ１４と呼ぶものとする。

【0037】

受信コイル１６は、コイル要素単位や、コイルセクション単位、または受信チャンネル単位でユーザによりまたは自動的に設定される。ここで、各コイル要素の出力は同相合成、反相合成、ＱＤ合成、アンチＱＤ合成などの分配合成を施され、これらの分配合成出力はそれぞれ異なる受信チャンネルに接続されているものとする。具体的には、受信部１４の図示しない分配合成部が、コイル要素１６１ｂおよび１６２ｂやＲＦコイル１３０から受けたＭＲ信号の合成処理および切換を行って対応する受信系回路（受信チャンネル）に出力する。すなわち、受信部１４は、所望の複数のコイル要素１６１ｂおよび１６２ｂを用いて撮影部位に応じた感度分布を形成して様々な撮影部位からのＭＲ信号を受信できるように構成されている。

【0038】

フェーズドアレイコイルを用いる場合、画像化のためのＭＲデータを受信するコイル（以下、適宜画像化用コイルという）と、送信チャンネルに対するＲＦパルスの入力と同時に受信を行う受信コイル１６（以下、適宜振幅位相測定用コイルという）とは、同一であってもよいし異なっていてもよい。また、フェーズドアレイコイルを用いる場合、画像化用コイルおよび振幅位相測定用コイルの少なくとも一方をユーザによって入力部２２０を介して選択されてもよい。

【0039】

以下の説明では、受信コイル１６とは、厳密には振幅位相測定用コイルを指すものとする。当然ながら、画像化用コイルと振幅位相測定用コイルが同一である場合には、受信コイル１６は画像化用コイルを兼ねる。

【0040】

いま、画像化用コイルとして、ユーザが入力部２２０を介してセクションＳｃｔ１２およびＳｃｔ１３を設定した場合の例について考える。もちろん、このときユーザは受信チャンネルを選択することにより画像化用コイルを選択してもよい。この例では、振幅位相制御部３１は、このセクションＳｃｔ１２およびＳｃｔ１３を受信コイル１６（振幅位相測定用コイル）として設定してもよい。また、画像化用コイルは、ユーザにより設定された撮影対象部位に応じて自動設定されてもよい。

【0041】

また、画像化用コイルと振幅位相測定用コイルとは異なっていてもよく、この例では、振幅位相制御部３１は振幅位相測定用コイルとして、たとえば同一フェーズドアレイコイル１６１ａの他のセクションＳｃｔ１１およびＳｃｔ１４を自動設定してもよいし、画像化用コイルと一部重複するようにたとえばセクションＳｃｔ１１およびＳｃｔ１２を自動設定してもよいし、全部重複するようにセクションＳｃｔ１１、１２、１３および１４を自動設定してもよい。また、この例において、受信コイル１６（振幅位相測定用コイル）は、自動設定されるのではなくユーザによってさらに入力部２２０を介して手動設定されてもよい。

【0042】

一方、ユーザによって受信コイル１６（振幅位相測定用コイル）のみが設定されてもよい。たとえばユーザによって入力部２２０を介してセクションＳｃｔ１２およびＳｃｔ１３が受信コイル１６（振幅位相測定用コイル）として設定されるとともに画像化用コイルが設定されない場合、振幅位相制御部３１は画像化用コイルとして、振幅位相測定用コイルと同一のセクションＳｃｔ１２およびＳｃｔ１３を画像化用コイルとして設定してもよいし、上記例と同様に振幅位相測定用コイルと一部または全部重複するように設定してもよい。

【0043】

また、受信部１４は、受信コイル１６により検出されたＲＦ磁場の振幅および位相を測定し、振幅位相制御部３１に与える。

【0044】

具体的には、受信部１４は、ＭＲ信号処理部４１を有する。ＭＲ信号処理部４１は、ＭＲ信号生成部のほか、検波用信号生成部４２、ミキサ４３および振幅位相測定部４４を有する。

【0045】

図４は、受信部１４により測定されるＲＦ磁場の位相に含まれる成分について説明するための概念図である。

【0046】

検波用信号生成部４２は、送信パルス生成部３３により生成されるＲＦパルスの位相成分Φｔｘと同一の位相成分を有するよう、検波用ローカル信号Φｌｏを生成する。

【0047】

ミキサ４３は、受信コイル１６により検出されたある送信チャンネルに入力されたＲＦパルスΦｔｘに応じたＲＦ磁場と、検波用ローカル信号との差分を出力する。

【0048】

振幅位相測定部４４は、管理部３４に制御されて、受信コイル１６により検出されたＲＦ磁場の振幅および位相を測定し、振幅位相制御部３１に与える。

【0049】

振幅位相制御部３１の管理部３４は、振幅位相測定部４４から受けた各送信チャンネルの振幅および位相にもとづいて、各送信チャンネルから放射されるＲＦ磁場の振幅が送信チャンネルごとに目標の振幅となるように、かつ送信チャンネル間の位相差が目標の位相差となるように、各送信チャンネルに入力するＲＦパルスの振幅および位相を制御する。

【0050】

また、振幅位相制御部３１およびＭＲ信号処理部４１は、ＲＦパルスの振幅および位相の制御およびＲＦ磁場の振幅および位相の測定を被検体Ｐのプリスキャン中または本スキャン中に行なってもよいほか、ＭＲＩ装置１の据付時に行なってもよいし、定期点検時や保守作業時に行なってもよい。プリスキャン中または本スキャン中に行う場合は、送信部１３からＲＦコイル１３０に送信されるＲＦパルスの位相差を動的に補正してもよい。また、測定された送信チャンネルごとの振幅や位相を表示部２３０に表示させることによりユーザに現状を容易に把握させることができるとともに、ユーザによる入力部２２０を介した振幅や位相の指示を支援することができる。

【0051】

なお、目標の振幅および目標の位相差は、振幅位相制御部３１の図示しない記憶部や計算機システム２００の記憶部２５０にあらかじめ記憶されたものを用いてもよいし、入力部２２０を介してユーザから指定されてもよいし、ネットワークを介して与えられてもよい。

【0052】

また、管理部３４は、振幅と位相の測定の再現性を保持するため、複数の送信チャンネルのそれぞれについて高周波磁場の放射時刻と受信コイル１６を介した高周波磁場の計測時刻との差の時間が同一となるよう、複数の送信チャンネルのそれぞれに高周波パルスを入力する時刻およびＭＲ信号処理部４１による位相測定時刻とを制御する。検波用ローカル信号Φｌｏは、送信パルス生成部３３により生成されるＲＦパルスの位相成分Φｔｘと同一の位相成分を有する。このため、振幅位相測定部４４による測定時に生じるオフセットを測定間で同じにすることができ、測定の再現性を保持することができる。

【0053】

したがって、たとえば最初に送信チャンネルＣＨ１の測定を行い、次にＣＨ２の測定を行うといったように、送信チャンネルごとに別々のタイミングで測定を行なう場合であっても、測定間のデータを比較することが可能となる。

【0054】

図４に示すように、受信コイル１６により検出されるＲＦ磁場の位相は、送信チャンネルに入力されたＲＦパルスの位相Φｔｘに対し、送信コイルおよびＲＦ信号の伝送経路による位相ずれΦｃｏｉｌと、被検体Ｐの存在によるインピーダンス変化に応じた位相ずれΦｋと、その他の位相ずれΦ０と、が加わったものである。

【0055】

したがって、図４に示すようにミキサ４３から出力される信号の位相はΦｃｏｉｌ＋Φｋ＋一定であり、送信コイル、送信信号伝送経路、被検体Ｐのインピーダンスを全て反映したものとなる。

【0056】

また、ＭＲ信号処理部４１は、ＭＲ信号データを生成するＭＲ信号生成部を有し、生成したＭＲ信号データをシーケンス制御部１５を介して計算機システム２００に送信する。なお、受信部１４は、静磁場磁石１１０や傾斜磁場コイル１２０などを備える架台装置側に備えられていてもよい。

【0057】

なお、送信部１３の管理部３４や振幅位相測定部４４などの機能は、コンピュータのＲＯＭなどの記憶媒体に記憶された送信制御プログラムに従ってコンピュータのＣＰＵにより実現されてもよい。この場合、コンピュータとして計算機システム２００を用い、コンピュータのＣＰＵとして制御部２６０を用いてもよい。

【0058】

シーケンス制御部１５は、計算機システム２００から送信されるシーケンス情報にもとづいて傾斜磁場電源１１、送信部１３および受信部１４を駆動することで、被検体Ｐのスキャンを行う。そして、シーケンス制御部１５は、傾斜磁場電源１１、送信部１３および受信部１４を駆動して被検体Ｐをスキャンした結果、受信部１４からＭＲ信号データが送信されると、このＭＲ信号データを計算機システム２００へ転送する。

【0059】

なお、シーケンス情報とは、傾斜磁場電源１１が傾斜磁場コイル１２０に供給する電源の強さや電源を供給するタイミング、送信部１３がＲＦコイル１３０に送信する高周波信号の強さや高周波信号を送信するタイミング、受信部１４がＭＲ信号を検出するタイミング等、スキャンを行うための手順を時系列に沿って定義した情報である。

【0060】

また、送信部１３によって送信されるＲＦパルスの振幅および位相は、計算機システム２００によって制御されてもよい。この場合、計算機システム２００の制御部２６０が送信制御プログラムに従って少なくとも管理部３４および振幅位相測定部４４として機能する。たとえば、被検体Ｐのプリスキャン中または本スキャン中に、送信部１３からＲＦコイル１３０に送信されるＲＦパルスの位相差を動的に補正する場合、送信部１３によって送信されるＲＦパルスの振幅および位相は、シーケンス制御部１５を介して計算機システム２００によって制御されてもよい。

【0061】

次に、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１および送信制御方法の動作の一例について説明する。

【0062】

振幅位相制御部３１によるＲＦパルスの振幅および位相の補正は、プレスキャンや本スキャンとは別に行ってもよいし、プレスキャン中や本スキャン中に行ってもよい。まず、ＲＦパルスの振幅および位相の補正をプレスキャンや本スキャンとは別に行う場合の手順の一例について説明する。

【0063】

図５は、振幅位相測定にもとづくＲＦパルスの振幅および位相の補正をプレスキャンや本スキャンとは別に行う場合の手順の一例を示すフローチャートである。

【0064】

プレスキャンや本スキャンの実行前にＲＦパルスの振幅および位相の補正を行う場合は、たとえば図５に示すように、事前にプレスキャンとして振幅位相測定を行なうことで各送信チャンネルに入力されるＲＦパルスを目標の振幅および位相としておく。たとえば、送信チャンネル間の振幅差、位相差が重要となるプレスキャン（たとえばＲＦパワー（ＲＦレベル、以下ＲＦＬという）の測定など）を行う場合は、このＲＦＬ測定用のプレスキャンの事前に、プレスキャンとして振幅位相測定を行なっておくことで各送信チャンネルに入力されるＲＦパルスを目標の振幅および位相としておくことが望ましい。

【0065】

図５に示す手順は、ユーザにより入力部２２０を介してプレスキャンまたは本スキャンの実行開始指示を受けてスタートとなる。また、以下の説明では受信コイル１６がフェーズドアレイコイル１６１ａをなす複数のコイル要素１６１ｂの一部により構成される場合の例について示す。

【0066】

まず、ステップＳ１において、振幅位相制御部３１は、ユーザから入力部２２０を介して指示されてまたは実行開始指示を受けたスキャンの内容に応じて、受信コイル１６を設定する。また、実行開始指示を受けたスキャンが本スキャンなどの画像生成を伴うスキャンである場合には、振幅位相制御部３１はユーザにより入力部２２０を介して指示されてまたは実行開始指示を受けたスキャンの内容に応じて、画像化用コイルを受信コイル１６と同一または異なるコイルに設定する。

【0067】

次に、ステップＳ２において、プレスキャンとして振幅位相測定を行う。具体的には、振幅位相制御部３１が、各送信チャンネルに対して所定の振幅および位相を有するＲＦパルスを入力する。受信コイル１６はデカップリング状態でこのＲＦパルスに応じたＲＦ磁場を検知し、検知したＲＦ磁場に応じた信号を出力する。そして、ＭＲ信号処理部４１は、受信コイル１６の出力にもとづいて振幅および位相を測定する。なお、この測定は送信チャンネルごとに順番に行うとよい。

【0068】

つぎに、振幅位相制御部３１は、振幅および位相の測定結果にもとづいて、送信チャンネル間の位相差が目標の位相差に近づくよう、ＲＦパルスの振幅および位相を補正する（ステップＳ３）。この結果、振幅位相制御部３１から各送信チャンネルに入力されるＲＦパルスは、対応するＲＦ磁場の振幅および位相差が目標の値に近づくよう補正されたものとなる。

【0069】

次に、ステップＳ４において、振幅位相制御部３１は、ＲＦＬ測定を実行すべきか否かを判定する。はじめてステップＳ３を実行する場合、この判定は手順のスタート時に受けた実行開始指示の内容にもとづいて行われる。また、ステップＳ９から戻ってきた場合、この判定はステップＳ９における補正指示の内容にもとづいて行われる。なお、いずれの場合であっても、あらかじめステップＳ３の実行後にはＲＦＬ測定用プレスキャンを実行すべき旨が設定されていた場合など、ＲＦＬ測定用プレスキャンを実行すべき場合はステップＳ５に進む。一方、ＲＦＬ測定用プレスキャンを実行せずともよい場合はステップＳ７に進む。

【0070】

次に、ステップＳ５において、シーケンス制御部１５は、送信チャンネル間の振幅差、位相差が重要となるプレスキャン（たとえばＲＦＬ測定）を行う。

【0071】

このように、送信チャンネル間の振幅差、位相差が重要となるプレスキャンを行う場合、その前にＲＦパルスの振幅および位相の測定をプレスキャンとして組み込んでおけば、ＲＦパルスの振幅および位相を補正しておくことで、より正確なプレスキャン結果を得ることができる。

【0072】

次に、ステップＳ６において、シーケンス制御部１５は、手順のスタート時に受けた実行開始指示の内容にもとづいて本スキャンを実行すべきか否かを判定する。本スキャンを実行する場合はステップＳ８に進む。一方、本スキャンを実行せずともよい場合はステップＳ９に進む。

【0073】

他方、ステップＳ４でＲＦＬ測定用プレスキャンを実行せずともよいと判定されると、ステップＳ７において、シーケンス制御部１５は、手順のスタート時に受けた実行開始指示の内容にもとづいて本スキャンを実行すべきか否かを判定する。本スキャンを実行する場合はステップＳ８に進む。一方、本スキャンを実行せずともよい場合はステップＳ９に進む。

【0074】

次に、ステップＳ８において、シーケンス制御部１５は、ステップＳ１で振幅位相制御部３１により設定された画像化用コイルを用い、ステップＳ３で振幅および位相を補正されたＲＦパルスを各送信チャンネルに入力して本スキャンを実行する。

【0075】

次に、ステップＳ９において、制御部２６０は、ユーザにより再度各送信チャンネルに入力されるＲＦパルスの振幅および位相を補正すべき旨の指示があったか、または続けてスキャンを実行すべき指示がありかつＢ１の変動要因があったか否かを判定する。Ｂ１の変動要因とは、たとえば続けて実行されるスキャンにおいて設定されたＲＦ磁場の振幅または位相の設定値（目標値）が現在と異なる値に変更されることのほか、コイルの変更や撮影対象部位の変更などがあげられる。

【0076】

ユーザにより再度各送信チャンネルに入力されるＲＦパルスの振幅および位相を補正すべき旨の指示があったか、または続けてスキャンを実行すべき指示がありかつＢ１の変動要因があった場合は、ステップＳ２に戻る。一方、ユーザにより再度各送信チャンネルに入力されるＲＦパルスの振幅および位相を補正すべき旨の指示がなく、かつ、続けてスキャンを実行すべき指示がないまたはＢ１の変動要因がない場合は、一連の手順は終了となる。

【0077】

なお、ユーザにより再度各送信チャンネルに入力されるＲＦパルスの振幅および位相を補正すべき旨の指示があってステップＳ９からステップＳ２に戻った場合であってＢ１変動要因があった場合には、ＲＦレベルも変化していることが多いためＲＦＬ測定用プレスキャン（ステップＳ５）を実行することが好ましい。

【0078】

以上の手順により、補正したＲＦパルスの振幅および位相の補正を用いてプレスキャンや本スキャンを行うことができる。

【0079】

なお、ステップＳ２で測定用に送信チャンネルに与えられるＲＦパルスは、連続波または矩形波を用いるとよい。連続波または矩形波を用いてｋ空間を一様の周波数、位相で埋めることにより短時間の測定で精度を上げることができる。

【0080】

なお、ステップＳ９からステップＳ２に戻った場合であって、Ｂ１磁場に係る諸条件に変更がない場合には（たとえばユーザにより再度各送信チャンネルに入力されるＲＦパルスの振幅および位相を補正すべき旨の指示があった場合など）、ステップＳ２の振幅位相測定結果は補正後のＲＦパルスの振幅および位相により生成されるＲＦ磁場の検証目的に用いることができる。したがって、ステップＳ９でＮＯと判定された場合であっても、補正後のＲＦパルスの振幅および位相により生成されるＲＦ磁場を観測する目的でステップＳ２の振幅位相測定を実行してもよい。

【0081】

続いて、ＲＦパルスの振幅および位相の補正をプレスキャン中や本スキャン中に行う場合の手順の一例について説明する。

【0082】

図６は、本スキャン中に振幅位相測定を行う場合の手順の一例を示すタイミングチャートである。

【0083】

ＲＦ磁場が照射されると、受信コイル１６はデカップリング状態でこのＲＦ磁場に応じた信号を出力する。ＭＲ信号処理部４１はこの受信コイル１６の出力に応じてＲＦ磁場の振幅および位相を測定し、振幅位相制御部３１に与える。

【0084】

その後、受信コイル１６は管理部３４により制御されてカップリング状態に移行し、被検体Ｐからの受信エコーを受信する。ＭＲ信号処理部４１はこの受信コイル１６に受信された受信エコーに応じてＭＲ信号を生成する。

【0085】

図６に示すように、本スキャン中やプレスキャン中であっても、ＲＦ磁場の送信と同時に直接にＲＦ磁場を受信コイル１６（ただしデカップリングモードであることが好ましい）で受信することにより、通常の受信エコーデータの収集と振幅位相測定とを共存させることができる。

【0086】

本実施形態に係るＭＲＩ装置１は、複数の送信チャンネルを有し、ピックアップコイルを用いることなく、すなわち従来のＭＲＩ装置と同様のハードウエア構成により、正確に各送信チャンネルに入力されるＲＦパルスの振幅および位相を調整することができる。このため、各送信チャンネルから放射されるＲＦ磁場（Ｂ１）を最適化することができる。

【0087】

また、ＭＲＩ装置１によれば、ＲＦパルスの信号伝送経路全体による影響や被検体Ｐによる影響を考慮してＲＦパルスの振幅および位相を調整することができる。

【0088】

また、簡便に振幅位相測定および制御を行うことができるため、装置の経時的な劣化にともなう影響による位相ずれ等であっても、簡単に補正することができる。したがって、たとえば１年ごとの定期点検時に本実施形態に係る振幅位相測定および制御を行うことで、経時的な劣化による影響を極めて容易かつ的確に補正することができる。

【0089】

また、各送信チャンネルから放射されるＲＦ磁場の振幅および位相を測定して補正することができるため、位相ずれを防ぐための精密なコイル調整を必要としない。

【0090】

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0091】

１ ＭＲＩ装置
１３ 送信部
１４ 受信部
１５ シーケンス制御部
１６ 受信コイル
３１ 振幅位相制御部
３３ 送信パルス生成部
３４ 管理部
４１ ＭＲ信号処理部
４２ 検波用信号生成部
４４ 振幅位相測定部
１３０ ＲＦコイル
１４１ 寝台装置
１６１ａ、１６２ａ フェーズドアレイコイル
１６１ｂ、１６２ｂ コイル要素
２００ 計算機システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】