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特開2024-167292片面式ＭＲＩシステムにおけるボリューム取得のためのシステムおよび方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024167292
(43)【公開日】2024-12-03
(54)【発明の名称】片面式ＭＲＩシステムにおけるボリューム取得のためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
A61B 5/055 20060101AFI20241126BHJP
【ＦＩ】
A61B5/055 340
A61B5/055 331
A61B5/055 350
A61B5/055 370
A61B5/055 311
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024144171
(22)【出願日】2024-08-26
(62)【分割の表示】P 2022135606の分割
【原出願日】2020-03-25
(31)【優先権主張番号】62/823,511
(32)【優先日】2019-03-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＰＹＴＨＯＮ
(71)【出願人】
【識別番号】521355832
【氏名又は名称】プロマクソ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100091568
【弁理士】
【氏名又は名称】市位 嘉宏
(72)【発明者】
【氏名】デ・マトス・ゴメス、ミュラー・フランシス
(57)【要約】 （修正有）
【課題】磁気共鳴撮像を実行する方法を提供する。
【解決手段】方法は、磁気共鳴撮像システムを用意することを含み、磁気共鳴撮像システムは、無線周波数受信コイルを備えた無線周波数受信システムと、ハウジングとを備え、ハウジングは、不均一永久勾配磁場を提供する永久磁石と、無線周波数送信システムと、片面式勾配コイルセットとを備える。方法は、標的被検体に近接して受信コイルを配置することと、送信システムを介してチャープパルス列を適用することと、不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することと、勾配コイルセットを介して不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することと、少なくとも２つのチャープパルスを含む標的被検体の信号を受信システムを介して取得することと、標的被検体の磁気共鳴画像を形成することとをも含む。
【選択図】なし
【解決手段】方法は、磁気共鳴撮像システムを用意することを含み、磁気共鳴撮像システムは、無線周波数受信コイルを備えた無線周波数受信システムと、ハウジングとを備え、ハウジングは、不均一永久勾配磁場を提供する永久磁石と、無線周波数送信システムと、片面式勾配コイルセットとを備える。方法は、標的被検体に近接して受信コイルを配置することと、送信システムを介してチャープパルス列を適用することと、不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することと、勾配コイルセットを介して不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することと、少なくとも２つのチャープパルスを含む標的被検体の信号を受信システムを介して取得することと、標的被検体の磁気共鳴画像を形成することとをも含む。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸を画定する永久勾配磁場を提供するように構成された磁気共鳴撮像システムであって、
被検体と隣り合わせに配置可能な受信コイルと、
制御回路とを備え、
前記制御回路は、
広帯域幅を有するチャープパルス列を適用し、
同じ広帯域幅を有するスライス選択勾配を選択し、
前記軸に沿ってマルチスライス励起技術を適用し、
前記軸に直交する複数の勾配パルスを適用し、
前記標的被検体の信号を取得し、
前記標的被検体の磁気共鳴画像を形成する
ように構成されている、磁気共鳴撮像システム。
被検体と隣り合わせに配置可能な受信コイルと、
制御回路とを備え、
前記制御回路は、
広帯域幅を有するチャープパルス列を適用し、
同じ広帯域幅を有するスライス選択勾配を選択し、
前記軸に沿ってマルチスライス励起技術を適用し、
前記軸に直交する複数の勾配パルスを適用し、
前記標的被検体の信号を取得し、
前記標的被検体の磁気共鳴画像を形成する
ように構成されている、磁気共鳴撮像システム。
【請求項2】
前記チャープパルス、前記マルチスライス励起技術、および前記勾配パルスの適用は、前記永久勾配磁場の磁化が前記信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる、請求項１に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項3】
それぞれの磁化が、前記標的被検体を包含する対象領域内で集束する、請求項２に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項4】
前記撮像システムが片面式勾配コイルセットをさらに備え、前記片面式勾配コイルセットが非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向され、前記片面式勾配コイルセットが前記対象領域に磁場勾配を投射するように構成される、請求項３に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項5】
前記受信コイルが、前記対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルを備える、請求項３に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項6】
同調ボックスおよび無線周波数送信コイルをさらに備え、前記同調ボックスが前記無線周波数送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される、請求項３に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項7】
前記無線周波数送信コイルが非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向される、請求項６に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項8】
前記チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える、請求項１に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項9】
前記チャープパルスが、前記永久勾配磁場の前記軸に沿って１次元信号を生成するように構成される、請求項１に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項10】
前記１次元信号が第１の１次元信号を備えるものであり、前記勾配パルスがさらに、互いに直交しかつ前記永久勾配磁場の前記軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される、請求項９に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項11】
前記勾配パルスが、空間情報を前記信号に符号化するように構成される、請求項１に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項12】
前記永久勾配磁場および前記チャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および前記永久勾配におけるスライス選択のために構成される、請求項１に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項13】
前記チャープパルスが前記標的被検体に信号を誘導するように構成されるとともに、前記受信コイルが該信号を受信するように構成される、請求項１に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項14】
信号処理ボックスおよび無線周波数送信システムをさらに備え、
前記無線周波数送信システムは無線周波数増幅器および送信コイルを備えるものであり、前記信号処理ボックスが前記無線周波数増幅器を有効化／無効化するように構成される、請求項１に記載の磁気共鳴撮像システム。
前記無線周波数送信システムは無線周波数増幅器および送信コイルを備えるものであり、前記信号処理ボックスが前記無線周波数増幅器を有効化／無効化するように構成される、請求項１に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項15】
磁気共鳴撮像システムであって、
標的被検体と隣り合わせに配置可能な無線周波数受信コイルを備える無線周波数受信システムと、
不均一永久勾配磁場を提供するように構成された永久磁石と、
無線周波数送信システムと、
片面式勾配コイルセットと、
前記無線周波数受信システム、前記無線周波数送信システム、および前記片面式勾配コイルセットと通信可能に結合された制御回路とを備え、前記制御回路は、
前記無線周波数送信システムによってチャープパルス列を適用し、
前記不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起パルスを適用し、
前記片面式勾配コイルセットによって前記不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用し、
前記無線周波数受信システムを介して前記標的被検体の信号を取得し、
前記標的被検体の磁気共鳴画像を形成する
ように構成されている、磁気共鳴撮像システム。
標的被検体と隣り合わせに配置可能な無線周波数受信コイルを備える無線周波数受信システムと、
不均一永久勾配磁場を提供するように構成された永久磁石と、
無線周波数送信システムと、
片面式勾配コイルセットと、
前記無線周波数受信システム、前記無線周波数送信システム、および前記片面式勾配コイルセットと通信可能に結合された制御回路とを備え、前記制御回路は、
前記無線周波数送信システムによってチャープパルス列を適用し、
前記不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起パルスを適用し、
前記片面式勾配コイルセットによって前記不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用し、
前記無線周波数受信システムを介して前記標的被検体の信号を取得し、
前記標的被検体の磁気共鳴画像を形成する
ように構成されている、磁気共鳴撮像システム。
【請求項16】
前記無線周波数送信システムおよび前記片面式勾配コイルセットのうちの少なくとも１つに電流を流すことにより、前記標的被検体を受け入れるように構成される対象領域に電磁場を発生させるように構成された電源をさらに備える、請求項１５に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項17】
前記マルチスライス励起パルスが、複数のスライスを前記不均一永久勾配磁場の軸に沿って励起することを備える、請求項１５に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項18】
磁気共鳴撮像システムであって、
対象領域に配置された標的被検体と隣り合わせに配置されるように構成された無線周波数受信コイルを備える無線周波数受信システムと、
前記対象領域において不均一永久勾配磁場を提供するように構成された永久磁石と、
無線周波数送信システムと、
前記無線周波数受信システムおよび前記無線周波数送信システムと通信可能に結合された制御回路とを備え、前記制御回路は、
広帯域幅を有するチャープパルス列を適用し、
前記永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用するように構成されており、該マルチスライス励起が、前記広帯域幅を各スライスが備える複数のスライスを前記対象領域の前記永久勾配磁場の軸に沿って励起することを備えるものであり、
前記制御回路がさらに、
前記不均一永久勾配磁場の前記軸に垂直な軸に沿って位相符号化磁場を適用し、
前記標的被検体の磁気共鳴画像を取得する
ように構成されている、磁気共鳴撮像システム。
対象領域に配置された標的被検体と隣り合わせに配置されるように構成された無線周波数受信コイルを備える無線周波数受信システムと、
前記対象領域において不均一永久勾配磁場を提供するように構成された永久磁石と、
無線周波数送信システムと、
前記無線周波数受信システムおよび前記無線周波数送信システムと通信可能に結合された制御回路とを備え、前記制御回路は、
広帯域幅を有するチャープパルス列を適用し、
前記永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用するように構成されており、該マルチスライス励起が、前記広帯域幅を各スライスが備える複数のスライスを前記対象領域の前記永久勾配磁場の軸に沿って励起することを備えるものであり、
前記制御回路がさらに、
前記不均一永久勾配磁場の前記軸に垂直な軸に沿って位相符号化磁場を適用し、
前記標的被検体の磁気共鳴画像を取得する
ように構成されている、磁気共鳴撮像システム。
【請求項19】
前記チャープパルス、前記マルチスライス励起技術、および前記勾配パルスの適用は、前記永久勾配磁場の磁化が前記信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる、請求項１８に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項20】
前記無線周波数受信コイルが患者の解剖学的部位に当接するように構成される、請求項１８に記載の磁気共鳴撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書に開示される実施形態は一般的に、不均一磁場中で核磁気共鳴スペクトルおよび磁気共鳴画像を効果的に収集するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
不均一磁場中で核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルおよび磁気共鳴（ＭＲ）画像を収集するためのいくつかの方法が存在する。一般に、磁場の不均一性は回避すべき厄介なものである。不均一磁場が空間情報のソースであることは稀である。不均一磁場中での撮像に関連する方法には、広帯域幅パルスおよびマルチスライス励起の使用がある。しかし、両方とも不均一永久磁場中での撮像という課題を扱っている。したがって、不均一磁場中でＮＭＲスペクトルおよびＭＲ画像を収集するために広帯域幅パルスおよびマルチスライス励起を使用する改善された方法が必要とされている。
【発明の概要】
【0003】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像を実行する方法が提供される。方法は、磁気共鳴撮像システムを用意することを含み、磁気共鳴撮像システムは、無線周波数受信コイルを備えた無線周波数受信システムと、ハウジングとを備え、ハウジングは、不均一永久勾配磁場を提供する永久磁石と、無線周波数送信システムと、片面式勾配コイルセットとを備える。方法は、標的被検体に近接して前記受信コイルを配置することと、前記送信システムを介してチャープパルス列を適用することと、前記不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することと、前記勾配コイルセットを介して前記不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することと、少なくとも２つのチャープパルスを含む前記標的被検体の信号を前記受信システムを介して取得することと、前記標的被検体の磁気共鳴画像を形成することとをさらに含む。
【0004】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像を実行する方法が提供される。方法は、撮像システムを用意することを含み、撮像システムは、無線周波数受信コイルと、永久勾配磁場を提供する永久磁石とを備える。方法はさらに、標的被検体に近接して前記受信コイルを配置することと、広帯域幅を有するチャープパルス列を適用することと、前記永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することとを含み、該マルチスライス励起が、前記チャープパルスの前記広帯域幅に類似した帯域幅を各スライスが有する複数のスライスを前記永久勾配磁場の軸に沿って励起することを含むものであり、方法はさらに、前記永久勾配磁場の前記軸に垂直な２つの直交方向に沿って位相符号化磁場を適用することと、前記標的被検体の磁気共鳴画像を取得することとを含む。
【0005】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像を実行する方法が提供される。方法は、永久勾配磁場を提供することと、標的被検体に近接して受信コイルを配置することと、広帯域幅を有するチャープパルス列を適用することと、同じ広帯域幅を有するスライス選択勾配を選択することと、前記永久勾配磁場の軸に沿ってマルチスライス励起技術を適用することと、前記永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することと、前記受信コイルを介して前記標的被検体の信号を取得することと、前記標的被検体の磁気共鳴画像を形成することとを含む。
【0006】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが提供される。システムは、標的被検体に近接して配置されるように構成された無線周波数受信コイルを備えた無線周波数受信システムを含む。標的被検体の磁気共鳴画像を形成するために受信システムは、少なくとも２つのチャープパルスを含む前記標的被検体の信号を送出するように構成される。システムはハウジングを含み、ハウジングは、不均一永久勾配磁場を提供する永久磁石を備える。前記撮像システムが前記不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用するように構成され、無線周波数送信システムがチャープパルス列を送出するように構成され、片面式勾配コイルセットが前記不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを送出するように構成される。
【0007】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像を実行する方法をコンピュータに実行させるプログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。方法は、磁気共鳴撮像システムを用意することを含む。システムは、無線周波数受信コイルを備えた無線周波数受信システムと、ハウジングとを含む。ハウジングは、不均一永久勾配磁場を提供する永久磁石と、無線周波数送信システムと、片面式勾配コイルセットとを含む。方法は、標的被検体に近接して前記受信コイルを配置することと、前記送信システムを介してチャープパルス列を適用することと、前記不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することと、前記勾配コイルセットを介して前記不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することと、少なくとも２つのチャープパルスを含む前記標的被検体の信号を前記受信システムを介して取得することと、前記標的被検体の磁気共鳴画像を形成することとをさらに含む。
【0008】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像を実行する方法をコンピュータに実行させるプログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。方法は、撮像システムを用意することを含み、撮像システムは、無線周波数受信コイルと、永久勾配磁場を提供する永久磁石とを備える。方法はさらに、標的被検体に近接して前記受信コイルを配置することと、広帯域幅を有するチャープパルス列を適用することと、前記永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することとを含み、該マルチスライス励起が、前記チャープパルスの前記広帯域幅に類似した帯域幅を各スライスが有する複数のスライスを前記永久勾配磁場の軸に沿って励起することを含むものであり、方法はさらに、前記永久勾配磁場の前記軸に垂直な２つの直交方向に沿って位相符号化磁場を適用することと、前記標的被検体の磁気共鳴画像を取得することとを含む。
【0009】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像を実行する方法をコンピュータに実行させるプログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。方法は、永久勾配磁場を提供することと、標的被検体に近接して受信コイルを配置することと、広帯域幅を有するチャープパルス列を適用することと、同じ広帯域幅を有するスライス選択勾配を選択することと、前記永久勾配磁場の軸に沿ってマルチスライス励起技術を適用することと、前記永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することと、前記受信コイルを介して前記標的被検体の信号を取得することと、前記標的被検体の磁気共鳴画像を形成することとを含む。
【0010】
これらおよび他の態様および実装形態が本明細書で詳細に説明される。上記の情報および下記の詳細な説明は、さまざまな態様および実装形態の説明的な例を含み、特許請求の範囲に記載される態様および実装形態の性質および特徴を理解するための概要または枠組を提供する。図面は、さまざまな態様および実装形態の例示およびさらなる理解を提供し、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
添付の図面は縮尺通りに描かれることを意図していない。さまざまな図面における同様の参照番号および符号は同様の要素を示す。明確さのため、あらゆる部品があらゆる図面でラベル付けされているとは限らない。
【0012】
【図1】さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像システムの概略図である。
【0013】
【図2A】さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像システムの概略図である。
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【図3】さまざまな実施形態による、磁気撮像装置の実施態様の概略図である。
【0018】
【図4】さまざまな実施形態による、磁気撮像装置の実施態様の概略図である。
【0019】
【図5】さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像システム５００の概略正面図である。
【0020】
【図6A】さまざまな実施形態による、個別のコイル素子を含む無線周波数受信コイル（ＲＦ－ＲＸ）アレイの例示的概略図である。
【0021】
【図6B】さまざまな実施形態による、ループコイル磁場に対する例示的計算とともにループコイルの例を示す図である。
【0022】
【図6C】本明細書に開示されたさまざまな実施形態による、ループコイルの半径の関数として磁場を示す例示的なＸ－Ｙチャートである。
【0023】
【図6D】人体の部位、すなわち前立腺のエリアにおける断面図である。
【0024】
【図7A】さまざまな実施形態による、２次元パルス列についての例示的な模式的パルス列図である。
【0025】
【図7B】さまざまな実施形態による、３次元パルス列についての例示的な模式的パルス列図である。
【0026】
【図8】さまざまな実施形態による、チャープパルスおよび永久スライス選択勾配を有するシステムに対する模式的パルス列図である。
【0027】
【図9】さまざまな実施形態による、例示的なパルス列の図である。
【0028】
【図10】さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像システムで撮像するための患者の例示的体位の図である。
【0029】
【図11】さまざまな実施形態による、例示的な磁気共鳴撮像システムの概略図である。
【0030】
【図12】さまざまな実施形態による、例示的な磁気共鳴撮像システムの概略図である。
【0031】
【図13】さまざまな実施形態による、例示的な磁気共鳴撮像システムの概略図である。
【0032】
【図14】さまざまな実施形態による、例示的な磁気共鳴撮像システムの概略図である。
【0033】
【図15】さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像を実行する方法のフローチャートである。
【0034】
【図16】さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像を実行する別の方法のフローチャートである。
【0035】
【図17】さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像を実行する別の方法のフローチャートである。
【0036】
【図18】さまざまな実施形態による、コンピュータシステムを例示するブロック図である。
【0037】
図は必ずしも縮尺通りには描かれず、また、図中の物体は相互の関係において必ずしも縮尺通りには描かれていないと理解すべきである。図は、本明細書に開示される装置、システム、および方法のさまざまな実施形態に明確さおよび理解をもたらすことを意図した図示である。可能である限り、同一の参照番号は図面を通じて同一または同様の部分を指すために使用される。さらに、図面はいかなる意味でも本教示の範囲を限定することを意図していないと認識されるべきである。
【発明を実施するための形態】
【0038】
さまざまな実施形態の以下の説明は例示的および説明的なだけであり、いかなる意味でも限定的または制限的なものと解釈されてはならない。本教示の他の実施形態、特徴、目的、および利点は、この説明および添付の図面から、ならびに特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【0039】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0040】
別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されているのと同じ意味を有する。
【0041】
本明細書で言及されるすべての刊行物は、当該刊行物に記載され本開示との関連で使用可能なデバイス、組成物、配合物および方法を説明し開示する目的で参照により本明細書に組み込まれる。
【0042】
本明細書で使用される場合、「備える」、「含有する」、「有する」、「含む」およびそれらの変種は、限定的であることを意図しておらず、包括的または非限定的であり、追加的な、列挙されていない添加物、成分、整数、要素または方法ステップを排除しない。例えば、特徴のリストを含むプロセス、方法、システム、組成物、キット、または装置は、必ずしもそれらの特徴のみに限定されず、明示的に列挙されていない、またはそのようなプロセス、方法、システム、組成物、キット、または装置に固有の他の特徴を含み得る。
【0043】
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、磁気共鳴撮像システムを含み得る。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムは、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備える片面式磁気共鳴撮像システムである。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムは、患者の解剖学的部位を撮像するために必要な磁場を提供する磁石アセンブリを含み得る。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムは、磁石アセンブリの外部にある対象領域において撮像するように構成され得る。
【0044】
現代の磁気共鳴撮像システムで使用される典型的な磁石共鳴アセンブリは、例えば、バードケージコイル構成を含む。典型的なバードケージ構成は、例えば、撮像領域（すなわち、患者が所在する対象領域）の両側に配置されそれぞれ１つ以上のラング（ｒｕｎｇ）によって電気的に接続された２つの大きなリングを含み得る無線周波数送信（送信）コイルを含む。コイルがより多く患者を包囲すればするほど撮像信号は改善するので、バードケージコイルは典型的に、撮像領域、すなわち、患者の解剖学的標的部位が所在する対象領域内から生成される信号が十分に一様になるように患者を取り囲むように構成される。患者の快適さを向上させ、現行の磁気共鳴撮像システムの煩わしい移動制限を低減するため、本明細書に記載された開示は一般に、片面式磁気共鳴撮像システムおよびその応用を含む磁気共鳴撮像システムに関する。
【0045】
本明細書に記載されるように、開示される片面式磁気共鳴撮像システムは、両側から患者へのアクセスを提供しながら片側から患者を撮像するように構成され得る。これは、アクセス開口（本明細書において「開口」、「穴」または「ボア」ともいう）を含む片面式磁気共鳴撮像システムにより可能となる。アクセス開口は、磁石アセンブリおよび磁気共鳴撮像システムの完全に外部にある対象領域に磁場を投射するように構成される。現行のシステムのように電磁場生成材料および撮像システム部品によって完全に包囲されていないため、本明細書に記載される新規な片面式構成では、磁気共鳴撮像システムから患者を出し入れする際の不要な負担が削減される一方、患者が動くことへの制限が少ない。本明細書に記載のさまざまな実施形態によれば、患者は、撮像中に患者の側に磁石アセンブリが配置されることで、開示される磁気共鳴撮像システム内に閉じ込められたと感じない。片面式すなわち一方の面からの撮像を可能にする構成は、本明細書で説明されるように、開示されるシステム部品によって可能となる。
【0046】
システム実施形態
さまざまな実施形態によれば、開示される磁気共鳴撮像システムのさまざまなシステム部品および実施形態を構成するさまざまなシステム、および特徴のさまざまな組合せが、本明細書に開示される。
さまざまな実施形態によれば、開示される磁気共鳴撮像システムのさまざまなシステム部品および実施形態を構成するさまざまなシステム、および特徴のさまざまな組合せが、本明細書に開示される。
【0047】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが本明細書に開示される。さまざまな実施形態によれば、システムは、前面と、静磁場を提供する永久磁石と、永久磁石アセンブリ内のアクセス開口（本明細書において「開口」、「穴」または「ボア」ともいう）と、無線周波数送信コイルと、片面式勾配コイルセットと、を有するハウジングを含む。さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信コイルおよび片面式勾配コイルセットが前面に近接して配置される。さまざまな実施形態によれば、システムは、電磁石と、無線周波数受信コイルと、電源とを含む。さまざまな実施形態によれば、電源は、対象領域に電磁場を発生させるために無線周波数送信コイル、片面式勾配コイルセット、または電磁石のうちの少なくとも１つに電流を流すように構成される。さまざまな実施形態によれば、対象領域が前面より外側にある。
【0048】
さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信コイルおよび片面式勾配コイルセットが前面上に位置する。さまざまな実施形態によれば、前面が凹面である。さまざまな実施形態によれば、永久磁石が、永久磁石の中心を貫く開口を有する。さまざまな実施形態によれば、永久磁石の静磁場が１ｍＴから１Ｔまでにわたる。さまざまな実施形態によれば、永久磁石の静磁場が１０ｍＴから１９５ｍＴまでにわたる。
【0049】
さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信コイルが、１つ以上のキャパシタおよび／または１つ以上のラングを介して接続される第１のリングおよび第２のリングを含む。さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信コイルが非平面状であり、対象領域を部分的に包囲するように配向される。さまざまな実施形態によれば、片面式勾配コイルセットが非平面状であり、対象領域を部分的に包囲するように配向される。さまざまな実施形態によれば、片面式勾配コイルセットが対象領域に磁場勾配を投射するように構成される。さまざまな実施形態によれば、片面式勾配コイルセットが、第１の位置における１つ以上の第１の螺旋コイルおよび第２の位置における１つ以上の第２の螺旋コイルを含み、第１の位置および第２の位置が、片面式勾配コイルセットの中心領域の周りで相互に対向する場所にある。さまざまな実施形態によれば、片面式勾配コイルセットの立上り時間が１０μｓ未満である。
【0050】
さまざまな実施形態によれば、電磁石が対象領域内で永久磁石の静磁場を変化させるように構成される。さまざまな実施形態によれば、電磁石の磁場強度が１０ｍＴ乃至１Ｔである。さまざまな実施形態によれば、無線周波数受信コイルが、対象領域内で撮像する患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである。さまざまな実施形態によれば、無線周波数受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、コイルが対象領域よりも小さい。さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信コイルおよび片面式勾配コイルセットが対象領域の周りで同心である。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが、前面の中心領域の周りに配置された開口部を有するボアを備える片面式磁気共鳴撮像システムである。
【0051】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが本明細書に開示される。さまざまな実施形態によれば、システムは、凹型の前面と、静磁場を提供する永久磁石と、無線周波数送信コイルと、少なくとも１つの勾配コイルセットと、を有するハウジングを含む。さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信コイルおよび少なくとも１つの勾配コイルセットが凹型の前面に近接して配置される。さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信コイルおよび少なくとも１つの勾配コイルセットが対象領域に電磁場を発生させるように構成される。さまざまな実施形態によれば、対象領域が凹型の前面より外側にある。さまざまな実施形態によれば、システムは、対象領域における信号を検出する無線周波数受信コイルを含む。
【0052】
さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信コイルおよび片面式勾配コイルセットが凹型の前面上に位置する。さまざまな実施形態によれば、永久磁石の静磁場が１ｍＴから１Ｔまでにわたる。さまざまな実施形態によれば、永久磁石の静磁場が１０ｍＴから１９５ｍＴまでにわたる。さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信コイルが、１つ以上のキャパシタおよび／または１つ以上のラングを介して接続される第１のリングおよび第２のリングを備える。さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信コイルが非平面状であり、対象領域を部分的に包囲するように配向される。さまざまな実施形態によれば、少なくとも１つの勾配コイルセットが非平面状であり、片面式であり、対象領域を部分的に包囲するように配向される。さまざまな実施形態によれば、少なくとも１つの勾配コイルセットが対象領域に磁場勾配を投射するように構成される。
【0053】
さまざまな実施形態によれば、少なくとも１つの勾配コイルセットが、第１の位置における１つ以上の第１の螺旋コイルおよび第２の位置における１つ以上の第２の螺旋コイルを備え、第１の位置および第２の位置が、少なくとも１つの勾配コイルセットの中心領域の周りで相互に対向する場所にある。さまざまな実施形態によれば、少なくとも１つの勾配コイルセットの立上り時間が１０μｓ未満である。さまざまな実施形態によれば、永久磁石が、永久磁石の中心を貫く開口を有する。さまざまな実施形態によれば、システムは、対象領域内で永久磁石の静磁場を変化させるように構成された電磁石をさらに含む。さまざまな実施形態によれば、電磁石の磁場強度が１０ｍＴ乃至１Ｔである。さまざまな実施形態によれば、無線周波数受信コイルが、対象領域内で撮像する患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである。さまざまな実施形態によれば、無線周波数受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、コイルが対象領域よりも小さい。
【0054】
さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信コイルおよび少なくとも１つの勾配コイルセットが対象領域の周りで同心である。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備える片面式磁気共鳴撮像システムである。
【0055】
図１は、さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像システム１００の概略図である。システム１００はハウジング１２０を含む。図１に示すように、ハウジング１２０は、永久磁石１３０と、無線周波数送信コイル１４０と、勾配コイルセット１５０と、任意選択的な電磁石１６０と、無線周波数受信コイル１７０と、電源１８０とを含む。さまざまな実施形態によれば、システム１００は、例えば、バラクタ、ＰＩＮダイオード、キャパシタ、または、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ、固体リレー、もしくは機械式リレーを含むスイッチなどのさまざまな電子部品を含むことができるがそれに限定されることはない。さまざまな実施形態によれば、上に列挙したさまざまな電子部品は、無線周波数送信コイル１４０とともに構成され得る。
【0056】
図２Ａは、さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像システム２００の概略図である。図２Ｂは、磁気共鳴撮像システム２００の分解組立図を示す。図２Ｃは、さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像システム２００の概略正面図である。図２Ｄは、さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像システム２００の概略側面図である。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、磁気共鳴撮像システム２００はハウジング２２０を含む。ハウジング２２０は前面２２５を含む。さまざまな実施形態によれば、前面２２５は凹型の前面であり得る。さまざまな実施形態によれば、前面２２５はくぼんだ前面であり得る。
【0057】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ハウジング２２０は、永久磁石２３０と、無線周波数送信コイル２４０と、勾配コイルセット２５０と、任意選択的な電磁石２６０と、無線周波数受信コイル２７０とを含む。図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、永久磁石２３０は、アレイ構成で配置された複数の磁石を含み得る。永久磁石２３０の複数の磁石は、図２Ｃの正面図に示すように全面を覆うように図示され、図２Ｄの側面図に示すように水平方向の棒として図示されている。図２Ａに示すように、主永久磁石は、システムの複数の側から患者にアクセスするためのアクセス開口２３５を含んでもよい。
【0058】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0059】
永久磁石
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、永久磁石を含み得る。
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、永久磁石を含み得る。
【0060】
さまざまな実施形態によれば、永久磁石２３０は、対象領域２９０（本明細書において「所与の視野」ともいう）に静磁場を提供する。さまざまな実施形態によれば、永久磁石２３０は、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、並列構成で複数の円筒形永久磁石を含み得る。さまざまな実施形態によれば、永久磁石２３０は、例えば、Ｎｄ系磁性材料などのような希土類系磁性材料を含むがそれに限定されることのない任意の好適な磁性材料を含み得る。図２Ａに示すように、主永久磁石は、システムの複数の側から患者にアクセスするためのアクセス開口２３５を含んでもよい。
【0061】
さまざまな実施形態によれば、永久磁石２３０の静磁場は、約５０ｍＴから約６０ｍＴまで、約４５ｍＴから約６５ｍＴまで、約４０ｍＴから約７０ｍＴまで、約３５ｍＴから約７５ｍＴまで、約３０ｍＴから約８０ｍＴまで、約２５ｍＴから約８５ｍＴまで、約２０ｍＴから約９０ｍＴまで、約１５ｍＴから約９５ｍＴまでおよび約１０ｍＴから約１００ｍＴまで、所与の視野に対して変えることができる。磁場は、約１０ｍＴから約１５ｍＴまで、約１５ｍＴから約２０ｍＴまで、約２０ｍＴから約２５ｍＴまで、約２５ｍＴから約３０ｍＴまで、約３０ｍＴから約３５ｍＴまで、約３５ｍＴから約４０ｍＴまで、約４０ｍＴから約４５ｍＴまで、約４５ｍＴから約５０ｍＴまで、約５０ｍＴから約５５ｍＴまで、約５５ｍＴから約６０ｍＴまで、約６０ｍＴから約６５ｍＴまで、約６５ｍＴから約７０ｍＴまで、約７０ｍＴから約７５ｍＴまで、約７５ｍＴから約８０ｍＴまで、約８０ｍＴから約８５ｍＴまで、約８５ｍＴから約９０ｍＴまで、約９０ｍＴから約９５ｍＴまで、および約９５ｍＴから約１００ｍＴまで変えてもよい。さまざまな実施形態によれば、永久磁石２３０の静磁場は、約１ｍＴから約１Ｔまで、約１０ｍＴから約１９５ｍＴまで、約１５ｍＴから約９００ｍＴまで、約２０ｍＴから約８００ｍＴまで、約２５ｍＴから約７００ｍＴまで、約３０ｍＴから約６００ｍＴまで、約３５ｍＴから約５００ｍＴまで、約４０ｍＴから約４００ｍＴまで、約４５ｍＴから約３００ｍＴまで、約５０ｍＴから約２００ｍＴまで、約５０ｍＴから約１００ｍＴまで、約４５ｍＴから約１００ｍＴまで、約４０ｍＴから約１００ｍＴまで、約３５ｍＴから約１００ｍＴまで、約３０ｍＴから約１００ｍＴまで、約２５ｍＴから約１００ｍＴまで、約２０ｍＴから約１００ｍＴまで、および約１５ｍＴから約１００ｍＴまで変えてもよい。
【0062】
さまざまな実施形態によれば、永久磁石２３０はその中心にボア２３５を含み得る。さまざまな実施形態によれば、永久磁石２３０はボアを含まなくてもよい。さまざまな実施形態によれば、ボア２３５の直径は１インチ乃至２０インチであり得る。さまざまな実施形態によれば、ボア２３５の直径は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチであり得る。さまざまな実施形態によれば、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、所与の視野は球形または円筒形の視野であり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野の直径は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチであり得る。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野は長さがおよそ２インチ乃至２０インチである。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野の長さは、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチであり得る。
【0063】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0064】
無線周波数送信コイル
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、無線周波数送信コイルをも含み得る。
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、無線周波数送信コイルをも含み得る。
【0065】
図３は、さまざまな実施形態による、磁気撮像装置３００の実施態様の概略図である。図３に示すように、装置３００は無線周波数送信コイル３２０を含み、これはコイル３２０から外向きにＲＦパワーを投射する。コイル３２０は、１つ以上のラング３２６によって接続された２つのリング３２２および３２４を有する。図３に示すように、コイル３２０は電源３５０ａおよび／または電源３５０ｂ（本明細書ではまとめて「電源３５０」という）にも接続される。さまざまな実施形態によれば、電源３５０ａおよび３５０ｂは電力入力および／または信号入力のために構成されることが可能であり、一般的にコイル入力と呼ぶことができる。さまざまな実施形態によれば、電源３５０ａおよび／または３５０ｂは、電気接点３５２および３５４を１つ以上のラング３２６に取り付けることによって、電気接点３５２ａおよび／または３５２ｂ（本明細書ではまとめて「電気接点３５２」という）、ならびに電気接点３５４ａおよび／または３５４ｂ（本明細書ではまとめて「電気接点３５４ｂ」という）を介して接点を提供するように構成される。コイル３２０は、視野３４０内に一様なＲＦ磁場を投射するように構成される。さまざまな実施形態によれば、視野３４０は、患者が所在する磁気共鳴撮像のための対象領域（すなわち、撮像領域）である。患者はコイル３２０から離れて視野３４０に所在するので、装置３００は片面式磁気共鳴撮像システムにおける使用に適している。さまざまな実施形態によれば、コイル３２０は、例えば直交励磁によって、位相が互いに９０度ずれた２つの信号によって電力供給され得る。
【0066】
さまざまな実施形態によれば、図３に示すように、コイル３２０は、同じ軸に沿って同軸であるが互いにある距離に離れて配置されるリング３２２およびリング３２４を含む。さまざまな実施形態によれば、リング３２２およびリング３２４は約０．１ｍから約１０ｍまでにわたる距離だけ分離される。さまざまな実施形態によれば、リング３２２およびリング３２４は約０．２ｍから約５ｍまで、約０．３ｍから約２ｍまで、約０．２ｍから約１ｍまで、約０．１ｍから約０．８ｍまで、または約０．１ｍから約１ｍまで、にわたる距離だけ分離され、これらの間の任意の分離距離を含む。さまざまな実施形態によれば、コイル３２０は、非同軸であるが同じ方向に沿って約０．２ｍから約５ｍまでにわたるある距離で分離されたリング３２２およびリング３２４を含む。さまざまな実施形態によれば、リング３２２およびリング３２４は互いに対して傾斜することも可能である。さまざまな実施形態によれば、傾斜角は１度から９０度まで、１度から５度まで、５度から１０度まで、１０度から２５度まで、２５度から４５度まで、および４５度から９０度までであり得る。
【0067】
さまざまな実施形態によれば、リング３２２およびリング３２４は同じ直径を有する。さまざまな実施形態によれば、図３に示すように、リング３２２およびリング３２４は異なる直径を有し、リング３２２はリング３２４よりも大きい直径を有する。さまざまな実施形態によれば、リング３２２およびリング３２４は異なる直径を有し、リング３２２はリング３２４よりも小さい直径を有する。さまざまな実施形態によれば、コイル３２０のリング３２２およびリング３２４は、視野３４０内に一様なＲＦパワープロファイルを含む視野３４０に撮像領域を生成するように構成され、視野はＲＦ－ＴＸコイル内にセンタリングされず、代わりにコイル自体から空間的に外向きに投射される。
【0068】
さまざまな実施形態によれば、リング３２２の直径は約１０μｍ乃至約１０ｍである。さまざまな実施形態によれば、リング３２２の直径は、約０．００１ｍ乃至約９ｍ、約０．０１ｍ乃至約８ｍ、約０．０３ｍ乃至約６ｍ、約０．０５ｍ乃至約５ｍ、約０．１ｍ乃至約３ｍ、約０．２ｍ乃至約２ｍ、約０．３ｍ乃至約１．５ｍ、約０．５ｍ乃至約１ｍ、または約０．０１ｍ乃至約３ｍである（数値間の任意の直径を含む）。
【0069】
さまざまな実施形態によれば、リング３２４の直径は約１０μｍ乃至約１０ｍである。さまざまな実施形態によれば、リング３２４の直径は、約０．００１ｍ乃至約９ｍ、約０．０１ｍ乃至約８ｍ、約０．０３ｍ乃至約６ｍ、約０．０５ｍ乃至約５ｍ、約０．１ｍ乃至約３ｍ、約０．２ｍ乃至約２ｍ、約０．３ｍ乃至約１．５ｍ、約０．５ｍ乃至約１ｍ、または約０．０１ｍ乃至約３ｍである（数値間の任意の直径を含む）。
【0070】
さまざまな実施形態によれば、図３に示すように、リング３２２およびリング３２４は１つ以上のラング３２６によって接続される。さまざまな実施形態によれば、１つ以上のラング３２６は単一の電気回路ループ（または単一の電流ループ）を形成するようにリング３２２およびリング３２４に接続される。図３に示すように、例えば、１つ以上のラング３２６の１つの端部が電源３５０の電気接点３５２に接続され、１つ以上のラング３２６の別の端部が電気接点３５４に接続されることで、コイル３２０は電気回路を完成する。
【0071】
さまざまな実施形態によれば、リング３２２は不連続リングであり、電気接点３５２および電気接点３５４は、電源３５０によって電力供給される電気回路を形成するようにリング３２２の２つの反対側の端部に電気的に接続され得る。同様に、さまざまな実施形態によれば、リング３２４は不連続リングであり、電気接点３５２および電気接点３５４は、電源３５０によって電力供給される電気回路を形成するようにリング３２４の２つの反対側の端部に電気的に接続され得る。
【0072】
さまざまな実施形態によれば、リング３２２およびリング３２４は非円形であり、代わりに楕円、正方形、長方形、もしくは台形、または閉ループを有する任意の形状もしくは形態の断面を有し得る。さまざまな実施形態によれば、リング３２２およびリング３２４は、２つの異なる軸平面において変化する断面を有してもよく、一次軸は円形であり、二次軸は正弦波形状または何らかの他の幾何形状を有する。さまざまな実施形態によれば、コイル３２０は２つのリング３２２および３２４より多くのリングを含んでもよく、それぞれが、すべてのリングにまたがり接続するラングによって接続される。さまざまな実施形態によれば、コイル３２０は２つのリング３２２および３２４より多くのリングを含んでもよく、それぞれが、リング間の接続点を互い違いにするラングによって接続される。さまざまな実施形態によれば、リング３２２はアクセスのための物理的開口を含んでもよい。さまざまな実施形態によれば、リング３２２は物理的開口のない中実なシートであってもよい。
【0073】
さまざまな実施形態によれば、コイル３２０は約１μＴ乃至約１０ｍＴの電磁場（本明細書では「磁場」ともいう）強度を発生させる。さまざまな実施形態によれば、コイル３２０は、約１０μＴ乃至約５ｍＴ、約５０μＴ乃至約１ｍＴ、または約１００μＴ乃至約１ｍＴの磁場強度を発生させることができる（数値間の任意の磁場強度を含む）。
【0074】
さまざまな実施形態によれば、コイル３２０は、約１ｋＨｚ乃至約２ＧＨｚの無線周波数でパルス状の電磁場を発生させる。さまざまな実施形態によれば、コイル３２０は、約１ｋＨｚ乃至約１ＧＨｚ、約１０ｋＨｚ乃至約８００ＭＨｚ、約５０ｋＨｚ乃至約３００ＭＨｚ、約１００ｋＨｚ乃至約１００ＭＨｚ、約１０ｋＨｚ乃至約１０ＭＨｚ、約１０ｋＨｚ乃至約５ＭＨｚ、約１ｋＨｚ乃至約２ＭＨｚ、約５０ｋＨｚ乃至約１５０ｋＨｚ、約８０ｋＨｚ乃至約１２０ｋＨｚ、約８００ｋＨｚ乃至約１．２ＭＨｚ、約１００ｋＨｚ乃至約１０ＭＨｚ、または約１ＭＨｚ乃至約５ＭＨｚの無線周波数でパルス状の磁場を発生させる（数値間の任意の周波数を含む）。
【0075】
さまざまな実施形態によれば、コイル３２０は対象領域を部分的に包囲するように配向される。さまざまな実施形態によれば、リング３２２、リング３２４、および１つ以上のラング３２６は互いに非平面状である。別の言い方をすれば、リング３２２、リング３２４、および１つ以上のラング３２６は、患者が所在する対象領域を包囲する３次元構造体を形成する。さまざまな実施形態によれば、図３に示すように、リング３２２はリング３２４よりも対象領域に近い。さまざまな実施形態によれば、対象領域のサイズは約０．１ｍから約１ｍである。さまざまな実施形態によれば、対象領域はリング３２２の直径よりも小さい。さまざまな実施形態によれば、図３に示すように、対象領域は、リング３２４の直径およびリング３２２の直径の両方よりも小さい。さまざまな実施形態によれば、対象領域のサイズは、リング３２２の直径よりも小さくリング３２４の直径よりも大きい。
【0076】
さまざまな実施形態によれば、リング３２２、リング３２４、またはラング３２６は同じ材料を含む。さまざまな実施形態によれば、リング３２２、リング３２４、またはラング３２６は異なる材料を含む。さまざまな実施形態によれば、リング３２２、リング３２４、またはラング３２６は中空な管または中実な管を含む。さまざまな実施形態によれば、中空な管または中実な管は、空冷または液冷のために構成され得る。さまざまな実施形態によれば、リング３２２またはリング３２４またはラング３２６のそれぞれが１つ以上の電気伝導性の巻線を含む。さまざまな実施形態によれば、巻線はリッツ線または任意の電気伝導線を含む。これらの追加的な巻線は、所望の周波数における巻線の抵抗を低減させることによってパフォーマンスを改善するために使用され得る。さまざまな実施形態によれば、リング３２２、リング３２４、またはラング３２６は、銅、アルミニウム、銀、銀ペースト、または、金属、合金もしくは超伝導金属、合金もしくは非金属を含む任意の高電気伝導性材料を含む。さまざまな実施形態によれば、リング３２２、リング３２４、またはラング３２６はメタマテリアルを含んでもよい。
【0077】
さまざまな実施形態によれば、リング３２２、リング３２４、またはラング３２６は、指定された設定に構造体の温度を維持するように設計された別個の電気的に非伝導性の熱制御チャネルを含んでもよい。さまざまな実施形態によれば、熱制御チャネルは、電気伝導性材料からなり電流を運ぶように一体化され得る。
【0078】
さまざまな実施形態によれば、コイル３２０は、磁場を同調させるための１つ以上の電子部品を含む。１つ以上の電子部品は、バラクタ、ＰＩＮダイオード、キャパシタ、または、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ、固体リレー、もしくは機械式リレーを含むスイッチを含むことができる。さまざまな実施形態によれば、コイルは、電気回路に沿って１つ以上の電子部品のいずれかを含むように構成され得る。さまざまな実施形態によれば、１つ以上の部品は、能動的に電気を導通しないミューメタル、誘電体、磁性、または金属性部品を含むことができ、コイルを同調させることができる。さまざまな実施形態によれば、同調のために使用される１つ以上の電子部品は、誘電体、導電性金属、メタマテリアル、または磁性金属のうちの少なくとも１つを含む。さまざまな実施形態によれば、電磁場を同調させることは、電流を変化させることまたは１つ以上の電子部品の物理的位置を変化させることによることを含む。さまざまな実施形態によれば、コイルは、抵抗を低減し効率を改善するために極低温に冷却される。さまざまな実施形態によれば、第１のリングおよび第２のリングは複数の巻線またはリッツ線を備える。
【0079】
さまざまな実施形態によれば、コイル３２０は、視野にわたって磁場勾配を有する磁気共鳴撮像システムのために構成される。磁場勾配は、追加的な電磁勾配を使用せずに視野のスライスを撮像することを可能にする。本明細書で開示されるように、コイルは、それぞれが固有の帯域幅を有する複数の中心周波数を組み合わせることによって大きい帯域幅を生成するように構成され得る。それぞれの帯域幅を有するこれらの複数の中心周波数を重畳することにより、コイル３２０は約１ｋＨｚ乃至約２ＧＨｚの所望の周波数範囲にわたる大きい帯域幅を効果的に生成することができる。さまざまな実施形態によれば、コイル３２０は、約１０ｋＨｚ乃至約８００ＭＨｚ、約５０ｋＨｚ乃至約３００ＭＨｚ、約１００ｋＨｚ乃至約１００ＭＨｚ、約１０ｋＨｚ乃至約１０ＭＨｚ、約１０ｋＨｚ乃至約５ＭＨｚ、約１ｋＨｚ乃至約２ＭＨｚ、約５０ｋＨｚ乃至約１５０ｋＨｚ、約８０ｋＨｚ乃至約１２０ｋＨｚ、約８００ｋＨｚ乃至約１．２ＭＨｚ、約１００ｋＨｚ乃至約１０ＭＨｚ、または約１ＭＨｚ乃至約５ＭＨｚの無線周波数でパルス状の磁場を発生させる（数値間の任意の周波数を含む）。
【0080】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0081】
勾配コイルセット
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、勾配コイルセットをも含み得る。
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、勾配コイルセットをも含み得る。
【0082】
図４は、さまざまな実施形態による、磁気撮像装置４００の実施態様の概略図である。図４に示すように、装置４００は、勾配コイルセット４２０（本明細書では片面式勾配コイルセット４２０ともいう）を含み、これは勾配磁場を外向きにコイルセット４２０から離れる方へ、視野４３０内に投射するように構成される。さまざまな実施形態によれば、視野４３０は、患者が所在する磁気共鳴撮像のための対象領域（すなわち、撮像領域）である。患者はコイルセット４２０から離れて視野４３０に所在するので、装置４００は片面式ＭＲＩシステムにおける使用に適している。
【0083】
図に示すように、コイルセット４２０は、螺旋コイル４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、および４４０ｄ（まとめて「螺旋コイル４４０」という）のさまざまなセットで、さまざまな大きさの螺旋コイルを含む。螺旋コイル４４０の各セットは少なくとも１つの螺旋コイルを含み、図４は３個の螺旋コイルを含むように示されている。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０における各螺旋コイルは、その中心における電気接点および螺旋コイルの外縁上の電気接点出力を有することで、中心から外縁に、またはその逆に螺旋を巻く電気伝導性材料の単一連続ループを形成する。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０における各螺旋コイルは、螺旋コイルの第１の位置における第１の電気接点および螺旋コイルの第２の位置における第２の電気接点を有することで、第１の位置から第２の位置に、またはその逆に電気伝導性材料の単一連続ループを形成する。
【0084】
図４に示すように、コイルセット４２０はその中心に開口４２５をも含み、螺旋コイル４４０が開口４２５の周りに配置される。開口４２５自体は、磁性材料を生成するためにその内部にいかなるコイル材料も含まない。コイルセット４２０は、コイルセット４２０の外縁上に開口部４２７をも含み、そこに螺旋コイル４４０が配置され得る。別の言い方をすれば、開口４２５および開口部４２７は、内部に螺旋コイル４４０が配置され得るコイルセット４２０の境界を画定する。さまざまな実施形態によれば、コイルセット４２０は中心に穴を有するボウル形状を形成する。
【0085】
さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０は開口４２５の両側に形成される。例えば、螺旋コイル４４０ａは開口４２５に関して螺旋コイル４４０ｃの反対側に配置される。同様に、螺旋コイル４４０ｂは開口４２５に関して螺旋コイル４４０ｄの反対側に配置される。さまざまな実施形態によれば、図４に示すコイルセット４２０内の螺旋コイル４４０は、視野４３０内の勾配磁場に空間的符号化を生成するように構成される。
【0086】
図４に示すように、コイルセット４２０は、電気接点４５２および４５４を螺旋コイル４４０のうちの１つ以上に取り付けることによって、電気接点４５２および４５４を介して電源４５０にも接続される。さまざまな実施形態によれば、電気接点４５２は螺旋コイル４４０のうちの１つに接続され、次いでその螺旋コイル４４０は直列および／または並列に他の螺旋コイル４４０に接続され、次いで他の１つの螺旋コイル４４０が電気接点４５４に接続されることで電流ループを形成する。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０はすべて電気的に直列接続される。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０はすべて電気的に並列接続される。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０のうちのいくつかは電気的に直列接続される一方で、他の螺旋コイル４４０は電気的に並列接続される。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０ａは電気的に直列接続される一方で、螺旋コイル４４０ｂは電気的に並列接続される。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０ｃは電気的に直列接続される一方で、螺旋コイル４４０ｄは電気的に並列接続される。螺旋コイル４４０における各螺旋コイルまたは螺旋コイル４４０の各セットの間の電気的接続は、視野４３０に磁場を発生させるように必要に応じて構成され得る。
【0087】
さまざまな実施形態によれば、コイルセット４２０は、図４に示すように広がる螺旋コイル４４０を含む。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、および４４０ｄのセットのそれぞれは、螺旋コイルの各セットが別のセットから９０°の角度だけ離れるように、開口４２５から開口部４２７への直線上に構成される。さまざまな実施形態によれば、４４０ａおよび４４０ｂは互いに４５°に置かれ、４４０ｃおよび４４０ｄは互いに４５°に置かれるが、４４０ｃは４４０ｂの反対側で１３５°に置かれ、４４０ｄは４４０ａの反対側で１３５°に置かれる。要するに、螺旋コイル４４０のセットのいずれも、螺旋コイル４４０の任意の数「ｎ」個のセットに対して任意の配置で構成され得る。
【0088】
さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０は同じ直径を有する。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、および４４０ｄのセットのそれぞれは同じ直径を有する。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０は異なる直径を有する。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、および４４０ｄのセットのそれぞれは異なる直径を有する。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、および４４０ｄのセットのそれぞれにおける螺旋コイルは異なる直径を有する。さまざまな実施形態によれば、４４０ａおよび４４０ｂは同じ第１の直径を有し、４４０ｃおよび４４０ｄは同じ第２の直径を有するが、第１の直径および第２の直径は同じでない。
【0089】
さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０における各螺旋コイルの直径は約１０μｍ乃至約１０ｍである。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０における各螺旋コイルの直径は、約０．００１ｍ乃至約９ｍ、約０．００５ｍ乃至約８ｍ、約０．０１ｍ乃至約６ｍ、約０．０５ｍ乃至約５ｍ、約０．１ｍ乃至約３ｍ、約０．２ｍ乃至約２ｍ、約０．３ｍ乃至約１．５ｍ、約０．５ｍ乃至約１ｍ、または約０．０１ｍ乃至約３ｍである（数値間の任意の直径を含む）。
【0090】
さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０は単一の電気回路ループ（または単一の電流ループ）を形成するように接続される。図４に示すように、例えば、螺旋コイル４４０における１つの螺旋コイルが電源４５０の電気接点４５２に接続され、別の螺旋コイルが電気接点４５４に接続されることで、螺旋コイル４４０は電気回路を完成する。
【0091】
さまざまな実施形態によれば、コイルセット４２０は約１μＴ乃至約１０Ｔの電磁場強度（本明細書では「電磁場勾配」または「勾配磁場」ともいう）を発生させる。さまざまな実施形態によれば、コイルセット４２０は、約１００μＴ乃至約１Ｔ、約１ｍＴ乃至約５００ｍＴ、または約１０ｍＴ乃至約１００ｍＴの電磁場強度を発生させることができる（数値間の任意の磁場強度を含む）。さまざまな実施形態によれば、コイルセット４２０は、約１μＴ、約１０μＴ、約１００μＴ、約１ｍＴ、約５ｍＴ、約１０ｍＴ、約２０ｍＴ、約５０ｍＴ、約１００ｍＴ、または約５００ｍＴよりも大きい電磁場強度を発生させることができる。
【0092】
さまざまな実施形態によれば、コイルセット４２０は、立上り時間が約１００μｓ未満の速度でパルス状の電磁場を発生させる。さまざまな実施形態によれば、コイルセット４２０は、立上り時間約１μｓ、約５μｓ、約１０μｓ、約２０μｓ、約３０μｓ、約４０μｓ、約５０μｓ、約１００μｓ、約２００μｓ、約５００μｓ、約１ｍｓ、約２ｍｓ、約５ｍｓ、または約１０ｍｓ未満の速度でパルス状の電磁場を発生させる。
【0093】
さまざまな実施形態によれば、コイルセット４２０は、視野４３０において対象領域を部分的に包囲するように配向される。さまざまな実施形態によれば、コイルセット４２０は互いに非平面状である。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、および４４０ｄのセットは互いに非平面状である。別の言い方をすれば、螺旋コイル４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、および４４０ｄのセットのそれぞれの螺旋コイル４４０は、患者が所在する視野４３０において対象領域を包囲する３次元構造体を形成する。
【0094】
さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０は同じ材料を含む。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０は異なる材料を含む。さまざまな実施形態によれば、セット４４０ａ内の螺旋コイル４４０は同じ第１の材料を含み、セット４４０ｂ内の螺旋コイル４４０は同じ第２の材料を含み、セット４４０ｃ内の螺旋コイル４４０は同じ第３の材料を含み、セット４４０ｄ内の螺旋コイル４４０は同じ第４の材料を含むが、第１、第２、第３および第４の材料は異なる材料である。さまざまな実施形態によれば、第１および第２の材料は同じ材料であるが、その同じ材料は、同じである第３および第４の材料とは異なる。要するに、螺旋コイル４４０のうちのいずれも、コイルセット４２０の構成によって同じ材料または異なる材料であり得る。
【0095】
さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０は中空な管または中実な管を含む。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０は１つ以上の巻線を含む。さまざまな実施形態によれば、巻線はリッツ線または任意の電気伝導線を含む。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０は、銅、アルミニウム、銀、銀ペースト、または、金属、合金もしくは超伝導金属、合金もしくは非金属を含む任意の高電気伝導性材料を含む。さまざまな実施形態によれば、螺旋コイル４４０はメタマテリアルを含む。
【0096】
さまざまな実施形態によれば、コイルセット４２０は磁場を同調させるための１つ以上の電子部品を含む。１つ以上の電子部品は、ＰＩＮダイオード、機械式リレー、固体リレー、または微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを含むスイッチを含むことができる。さまざまな実施形態によれば、コイルは、電気回路に沿って１つ以上の電子部品のいずれかを含むように構成され得る。さまざまな実施形態によれば、１つ以上の部品は、能動的に電気を導通しないミューメタル、誘電体、磁性、または金属性部品を含むことができ、コイルを同調させることができる。さまざまな実施形態によれば、同調のために使用される１つ以上の電子部品は、導電性金属、メタマテリアル、または磁性金属のうちの少なくとも１つを含む。さまざまな実施形態によれば、電磁場を同調させることは、電流を変化させることまたは１つ以上の電子部品の物理的位置を変化させることによることを含む。いくつかの実施態様では、コイルは、抵抗を低減し効率を改善するために極低温に冷却される。
【0097】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0098】
電磁石
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、電磁石をも含み得る。
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、電磁石をも含み得る。
【0099】
図５は、さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像システム５００の概略正面図である。さまざまな実施形態によれば、システム５００は、例えば、本明細書に開示されるような磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備える片面式磁気共鳴撮像システムを含む、任意の磁気共鳴撮像システムであり得る。
【0100】
図５に示すように、システム５００は、無線周波数磁場を生成するための例えば磁石、電磁石、コイルを含むがそれらに限定されることのないさまざまな部品と、システム５００の例えば制御、電力供給、および／または監視のためのものであるがそれらに限定されることのないさまざまな電子部品とを収納することができるハウジング５２０を含む。さまざまな実施形態によれば、ハウジング５２０は、例えば、永久磁石２３０、無線周波数送信コイル２４０、および／または勾配コイルセット２５０をハウジング５２０内に収納し得る。さまざまな実施形態によれば、システム５００は、その中心にボア５３５をも含む。図５に示すように、ハウジング５２０は、システム５００の前面５２５をも含む。さまざまな実施形態によれば、前面５２５は、曲面、平面、凹面、凸面であるか、またはさもなければ直線的もしくは曲線的な表面を有し得る。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システム５００は、視野５３０に対象領域を提供するように構成され得る。
【0101】
図５に示すように、システム５００は、システム５００の前面５２５に近接して配置された電磁石５６０を含む。さまざまな実施形態によれば、電磁石５６０は、システム５００の前側で前面５２５の中心に近接して配置される。さまざまな実施形態によれば、電磁石５６０は、例えば永久磁石２３０の磁場に加算または減算する磁場を生成するように構成されたソレノイドコイルであり得る。さまざまな実施形態によれば、この磁場は、核磁気共鳴からの信号またはコントラストを強めるための前分極磁場を生成することができる。
【0102】
図５に示すように、所与の視野５３０はシステム５００の前面５２５の中心にある。さまざまな実施形態によれば、電磁石５６０は、所与の視野５３０内に配置される。さまざまな実施形態によれば、電磁石５６０は、所与の視野５３０と同心に配置される。さまざまな実施形態によれば、電磁石５６０はボア５３５に挿入され得る。さまざまな実施形態によれば、電磁石５６０はボア５３５に近接して配置され得る。例えば、電磁石５６０はボア５３５の前、後ろまたは中央に配置され得る。さまざまな実施形態によれば、電磁石５６０はボア５３５の入口部に近接して、または入口部に配置され得る。
【0103】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0104】
無線周波数受信コイル
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、無線周波数受信コイルをも含み得る。
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、無線周波数受信コイルをも含み得る。
【0105】
典型的なＭＲシステムは、撮像領域内に一様磁場を生成する。するとこの一様磁場は狭帯域の磁気共鳴周波数を発生させ、そしてこれが受信コイルによって捕捉され、増幅され、スペクトロメータによってデジタル化され得る。周波数は適切に定められた狭い帯域幅内にあるので、ハードウェアアーキテクチャは、最適なコイル品質係数を有する静的に同調されたＲＦ－ＲＸコイルを作成することを目標とする。大型の単一体積コイル、コイルアレイ、並列化コイルアレイ、または人体特異コイルアレイを探究したコイルアーキテクチャの多くの変形例が作成されている。しかし、これらの構造はすべて、高磁場強度で対象領域に近接し磁気ボア内でできるだけ小さい特定の周波数を撮像することに基づいている。
【0106】
さまざまな実施形態によれば、磁石の正面からずらされ、したがって従来のスキャナと比較して妨げられないことが可能な固有の撮像領域を含み得るＭＲＩシステムが提供される。さらに、このフォームファクタは、対象領域にわたってある範囲の磁場の値を生成する組み込まれた磁場勾配を有し得る。最後に、このシステムは、典型的なＭＲＩシステムと比較してより低い磁場強度で動作し得るため、ＲＸコイル設計制約を緩和することが見込まれ、ＭＲＩと併用されるロボディクスのような追加機構が見込まれる。
【0107】
さまざまな実施形態によれば、ＭＲＩシステムの主磁場の固有のアーキテクチャは、異なる最適化制約のセットを生成することができる。この場合、撮像ボリュームは磁気共鳴周波数のより広い範囲にわたって広がるため、ハードウェアは、視野にわたって生成される特定の周波数を感受し捕捉するように構成され得る。この周波数スプレッドは通常、単一の周波数に同調された単一の受信コイルが感受し得るよりもずっと大きい。さらに、磁場強度は従来のシステムよりもずっと低いことが可能であるため、そして信号強度は磁場強度に比例し得るため、受信コイルネットワークの信号対雑音比を最大化することが一般的に有益であると考えられる。したがって、さまざまな実施形態によれば、感度の損失なしに視野内で発生される全範囲の周波数を取得するための方法が提供される。
【0108】
さまざまな実施形態によれば、ＭＲＩシステム内で撮像を可能にするいくつかの方法が提供される。これらの方法は、１）可変同調ＲＦ－ＲＸコイルと、２）磁場の空間的不均一性による周波数に同調された素子を用いたＲＦ－ＲＸコイルアレイと、３）超低雑音前置増幅器設計と、４）特定の身体部位に対する所定の限定された視野からの信号を最適化するように設計された複数の受信コイルを用いたＲＦ－ＲＸアレイと、の組合せを含み得る。これらの方法は、必要に応じて任意の組合せで組み合わされ得る。
【0109】
さまざまな実施形態によれば、可変同調ＲＦ－ＲＸコイルは、受信電磁場を同調させるための１つ以上の電子部品を備え得る。さまざまな実施形態によれば、１つ以上の電子部品は、バラクタ、ＰＩＮダイオード、キャパシタ、インダクタ、ＭＥＭＳスイッチ、固体リレー、または機械式リレーのうちの少なくとも１つを含み得る。さまざまな実施形態によれば、同調のために使用される１つ以上の電子部品は、誘電体、キャパシタ、インダクタ、導電性金属、メタマテリアル、または磁性金属のうちの少なくとも１つを含み得る。さまざまな実施形態によれば、受信電磁場を同調させることは、電流を変化させることまたは１つ以上の電子部品の物理的位置を変化させることによることを含む。さまざまな実施形態によれば、コイルは、抵抗を低減し効率を改善するために極低温に冷却される。
【0110】
さまざまな実施形態によれば、ＲＦ－ＲＸアレイは、多様な周波数にそれぞれ同調される個別のコイル素子を備え得る。適切な周波数は、例えば、特定のコイルが位置する特定の空間的位置に位置する磁場の周波数に一致するように選択され得る。図６Ａに示すように、磁場は空間の関数として変化し得るため、コイルの磁場および周波数は空間的位置に近似的に一致するように調整され得る。ここでコイルは磁場位置Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３を撮像するように設計されることが可能であり、これらの磁場位置は単一の軸に沿って物理的に分離されている。
【0111】
この低磁場システムの場合、さまざまな実施形態によれば、低雑音前置増幅器が、ＭＲＩシステムの低信号環境を活用するように設計および構成され得る。この低雑音増幅器は、所望の周波数（例えば、＜３ＭＨｚかつ＞２ＭＨｚ）で顕著な電子および電圧雑音を発生させない部品を利用するように構成され得る。典型的な接合型電界効果トランジスタ設計（Ｊ－ＦＥＴ）は一般的にこの周波数で適切な雑音特性を有しておらず、測定される周波数範囲に流入し得るＧＨｚ範囲で、数十ｄＢ低いが、高い周波数不安定性を生じ得る。システムの利得は好ましくは例えば全体的に＞８０ｄＢであり得るので、任意の小さい不安定性または固有の電気的雑音が増幅され、信号完全性を劣化させる可能性がある。
【0112】
図６Ｂを参照すると、ＲＦ－ＲＸコイルは、標的の解剖学的構造に基づいて特定の限定された視野を撮像するように設計され得る。例えば、前立腺は人体内の深さ約６０ミリメートルにあるため（図６Ｄを参照）、前立腺撮像のためのＲＸコイルを設計するには、コイルは人体内部の深さ６０ｍｍを撮像することが可能であるように構成されるべきである。ビオ・サバールの法則によれば、ループコイルの磁場は次式によって計算され得る。
ただし、μ０＝４π＊１０－７Ｈ／ｍは真空の透磁率、Ｒはループコイルの半径、ｚはコイルの中心線に沿ったその中心からの距離、そしてＩはコイル上の電流である（図６Ｂを参照）。Ｉ＝１アンペアと仮定し、ｚ＝６０ｍｍにおける磁場（Ｂｚ）の形を求めることを目標とすると、図６Ｃに示すチャートによれば最大位置はＲが８５ｍｍのときである。
【数1】
【0113】
人体の幾何学的制約に基づいて、ループコイルは人間の胴上で両脚の間の空間に配置され得る。したがって、そこに直径１７０ｍｍのコイルを収めることは、不可能ではないにしても極めて困難である。図６Ｃによれば、Ｒが８５ｍｍよりも小さいとき、Ｂｚ磁場の値はループの半径に比例する。したがって、コイルはできるだけ大きいことが有利である。例えば、人の間に配置され得る最大のループコイルは大きさ約１０ｍｍである。
【0114】
コイルのサイズは両脚の間の空間によって制限されるので、直径１０ｍｍのコイルの磁場は一般に前立腺の深さに到達することができない。したがって、単一のコイルは前立腺撮像に十分でない可能性があるので、この場合、相異なる方向から信号を取得する際に複数のコイルが有益となり得る。ＭＲＩシステムのさまざまな実施形態では、磁場はｚ方向に提供され、ＲＦコイルはｘおよびｙ方向に感度が高い。この例示的な場合、ｘｙ平面内のループコイルはｚ方向に感度が高いので人間からのＲＦ信号を収集しないが、バタフライコイルはこの場合に使用され得る。そこで位置および配向に基づいて、ＲＦコイルはループコイルまたはバタフライコイルであり得る。さらに、コイルは人体の下に配置されることが可能であり、そのサイズに制限はない。
【0115】
複数のＲＸコイルの必要性に関して、さまざまな実施形態では、それらの間のデカップリングがＭＲＩシステムＲＸコイルアレイのさまざまな実施形態のために有益となり得る。それらの場合、各コイルは他のコイルとデカップルされることが可能であり、デカップリング技術は、例えば１）幾何デカップリング、２）容量性／誘導性デカップリング、および３）低／高インピーダンス前置増幅器カップリングを含み得る。
【0116】
さまざまな実施形態によれば、ＭＲＩシステムは、磁石からの異なる磁場を有することが可能であり、その強度はｚ方向に沿って線型に変化し得る。ＲＸコイルはｚ方向における相異なる位置に位置することが可能であり、各コイルは相異なる周波数に同調されることが可能であり、それらの周波数はシステム内のコイルの位置に依存し得る。
【0117】
単一コイルループの単純さに基づいて、これらのコイルは、所望の周波数に事前同調され、例えば使い捨て基板上に印刷されることが可能な簡単な導電性トレースから作成され得る。この安価に製造される技術により臨床医は、所与の手技のために対象領域で身体上にＲＸコイル（またはコイルアレイ）を配置し、その後にコイルを処分することができる。例えば、さまざまな実施形態によれば、ＲＸコイルは表面コイルであることが可能であり、これは患者の身体に取り付けること、例えば装着またはテープ止め、が可能である。他の身体部位、例えば踵または手首の場合、表面コイルは対象領域の周りに巻き付けられた単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成であってもよい。大きな侵入深さを必要とする領域、例えば胴または膝の場合、コイルはヘルムホルツコイル対からなってもよい。受信コイルに対する主な制限は、他のＭＲＩシステムと同様である。すなわち、コイルは、主磁場Ｂ０の軸に直交する平面に感度が高くなければならない。
【0118】
さまざまな実施形態によれば、コイルは受信前置増幅器に電気的に接続された別のループに誘導結合してもよい。この設計によれば、受信コイルにより容易に妨げられずにアクセスすることが見込まれる。
【0119】
さまざまな実施形態によれば、コイルのサイズは人体の構造によって制限され得る。例えば、前立腺を撮像する場合、コイルのサイズは人間の両脚の間の空間に収まるように配置および構成されるべきである。
【0120】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0121】
プログラマブルロジックコントローラ
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）をも含み得る。ＰＬＣは、過酷な使用環境および条件で確実に動作するように設計可能な産業用デジタルコンピュータである。ＰＬＣは、外部ハウジングにおいてだけでなく内部の部品および冷却装置においても、これらの種類の条件および環境に対処するように設計可能である。したがって、ＰＬＣは組立ラインなどの製造プロセスもしくはロボット装置の制御、または高信頼度の制御ならびにプログラミングおよびプロセス故障診断の容易性を必要とする任意の作業に適応可能である。
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）をも含み得る。ＰＬＣは、過酷な使用環境および条件で確実に動作するように設計可能な産業用デジタルコンピュータである。ＰＬＣは、外部ハウジングにおいてだけでなく内部の部品および冷却装置においても、これらの種類の条件および環境に対処するように設計可能である。したがって、ＰＬＣは組立ラインなどの製造プロセスもしくはロボット装置の制御、または高信頼度の制御ならびにプログラミングおよびプロセス故障診断の容易性を必要とする任意の作業に適応可能である。
【0122】
さまざまな実施形態によれば、システムは、擬似リアルタイムでシステムを制御可能なＰＬＣを含み得る。このコントローラは、勾配増幅器システム、無線周波数送信（送信）システム、周波数同調システムのパワーサイクリングおよび有効化を管理することが可能であり、キープアライブ信号（例えば、ある装置によって別の装置へ送信され、２つの装置の間のリンクが動作していることをチェックするため、またはリンクが切断することを防ぐためのメッセージ）をシステムウォッチドッグに送信する。システムウォッチドッグは、コンピュータシステムによって供給されるストローブ信号を継続的に探索することができる。コンピュータスレッドがストールすると、ストローブが消失し、故障条件に入るようにウォッチドッグをトリガすることができる。ウォッチドッグが故障条件に入ると、ウォッチドッグはシステムの電源を落とすように動作することができる。
【0123】
ＰＬＣは一般にシステムへの入力および出力信号に対して低レベルの論理機能を扱うことができる。このシステムは、サブシステムが電源投入または有効化される必要があるときにサブシステムの健全性および制御を監視することができる。ＰＬＣは相異なる方法で設計可能である。１つの設計例は、４個の拡張ボードを有する１つのメインマザーボードを用いたＰＬＣを含む。ＰＬＣ上のマイクロコントローラの速度により、サブシステムは擬似リアルタイムで管理され得る一方、リアルタイムアプリケーションはシステム上のコンピュータまたはスペクトロメータによって扱うことが可能である。
【0124】
ＰＬＣは、例えば、勾配増幅器（本明細書でさらに詳細に説明される）およびＲＦ増幅器（本明細書でさらに詳細に説明される）の電源オン／オフ、勾配増幅器およびＲＦ増幅器の有効化／無効化、ＲＦコイル同調のためのデジタルおよびアナログ電圧の設定、ならびにシステムウォッチドッグへのストローブ送出を含む多くの機能的分担を果たすことができる。
【0125】
上記で説明したように、理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0126】
ロボット
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、ロボットをも含み得る。
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、ロボットをも含み得る。
【0127】
前立腺生検などのいくつかの医療手技では、患者が不快な伏臥位で長時間の手技を我慢することが典型的であり、これは手技全体の間に１つの特定の体位で静止したままでいることを含むことが多い。このような長い手技では、金属性の強磁性ニードルがＭＲＩシステムからのガイダンスを用いて生検のために使用されると、ニードルはＭＲＩシステムの強力な磁石からの引力を受けることがあり、そのために長い手技の間にニードルをその経路から逸脱させる可能性がある。非磁性ニードルを使用する場合であっても、局所的な磁場歪みが磁気共鳴画像における歪みを引き起こす可能性があるため、ニードルの周囲の画像品質が低品質になり得る。このような歪みを回避するため、複雑な圧縮空気機構を有する空気圧ロボットが従来のＭＲＩシステムとともに動作するように設計されてきた。その場合でも、現在利用可能なＭＲＩシステムのフォームファクタのため、標的の解剖学的構造へのアクセスは困難なままである。
【0128】
本明細書で提示されるさまざまな実施形態は、例えばロボット支援の侵襲的医療手技を含む医療手技におけるガイドのために使用するように構成された、改良されたＭＲＩシステムを含む。本明細書に開示される技術、方法および装置は、医療手技におけるロボット（本明細書で一般的に「ロボットシステム」という）を自動的に誘導するためのガイダンスとして磁気共鳴撮像を使用するガイド下ロボットシステムに関する。さまざまな実施形態によれば、開示される技術は、ロボットシステムを、ガイダンスとしての磁気共鳴撮像と組み合わせる。さまざまな実施形態によれば、本明細書に開示されるロボットシステムは、他の好適な撮像技術、例えば超音波、Ｘ線、レーザ、または任意の他の好適な診断もしくは撮像方法、と組み合わされる。
【0129】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0130】
スペクトロメータ
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、スペクトロメータをも含み得る。
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、スペクトロメータをも含み得る。
【0131】
スペクトロメータは、画像を生成するために使用されるすべてのリアルタイムシグナリングを制御するように動作することができる。スペクトロメータは、ＲＦ送信（ＲＦ－ＴＸ）波形、勾配波形、周波数同調トリガ波形、および消去ビット波形を生成する。そしてこれらの波形はＲＦ受信機（ＲＦ－ＲＸ）信号と同期される。このシステムは、周波数掃引ＲＦ－ＴＸパルスおよび位相サイクルＲＦ－ＴＸパルスを発生させることができる。掃引ＲＦ－ＴＸパルスは、より効果的かつ効率的にサンプルボリュームを励起するための不均一なＢ１＋磁場（ＲＦ－ＴＸ磁場）を見込んでいる。また、システムは、現在の構成セットを有する複数のＲＦ－ＲＸチャネルを４個の受信機チャネルにデジタル化することもできる。しかし、このシステムアーキテクチャは、基礎となるハードウェアまたはソフトウェアアーキテクチャを変更することを必要とせずに、送信および受信チャネルの数を最大で３２個の送信チャネルおよび１６個の受信チャネルに増加させるための容易なシステム拡張を見込んでいる。
【0132】
スペクトロメータは、例えば、ＲＦ－ＴＸ（本明細書でさらに詳細に説明される）波形、Ｘ勾配波形、Ｙ勾配波形、消去ビット波形、周波数同調トリガ波形およびＲＦ－ＲＸウィンドウの発生および同期、ならびに、例えば直交復調の後に例えばカスケード接続積分櫛形（ＣＩＣ）フィルタデシメーションなどの有限インパルス応答フィルタデシメーションを使用したＲＦ－ＲＸデータのデジタル化および信号処理を含む多くの機能的分担を果たすことができる。
【0133】
スペクトロメータは相異なる方法で設計可能である。１つの設計例は、３個の主要な部品、すなわち１）Ｂａｓｉｃ ＲＦ－ＴＸドーターカードおよびＢａｓｉｃ ＲＦ－ＲＸドーターカードで動作する第１のソフトウェア設計無線機（ＳＤＲ１）と、２）ＬＦＲＦ ＴＸドーターカードおよびＢａｓｉｃ ＲＦ－ＲＸドーターカードで動作する第２のソフトウェア設計無線機（ＳＤＲ２）と、３）２個の装置を同期させることが可能なクロック分配モジュール（オクトクロック）と、を用いたスペクトロメータを含む。
【0134】
ＳＤＲは、送信信号と受信ＭＲＩ信号との間のリアルタイム通信装置である。それらは、１０Ｇｂｉｔ光ファイバを通じてＳｍａｌｌ Ｆｏｒｍ－ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ Ｐｌｕｓトランシーバ（ＳＦＰ＋）通信プロトコルを使用してコンピュータと通信可能である。この通信速度は、波形が高い忠実度および高い信頼度で発生されることを可能にすることができる。
【0135】
各ＳＤＲは、組込みフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル－アナログコンバータ、アナログ－デジタルコンバータ、および相異なるドーターカードを組み込むための４個のモジュールスロットを有するマザーボードを含み得る。これらのドーターカードのそれぞれは、関連するＴＸまたはＲＸチャネルの周波数応答を変化させるように機能することができる。さまざまな実施形態によれば、システムは、例えば、Ｂａｓｉｃ ＲＦバージョン、および低周波数（ＬＦ）ＲＦバージョンを含む多くの変形ドーターカードを利用することができる。Ｂａｓｉｃ ＲＦドーターカードは、ＲＦ信号の発生および測定のために使用可能である。ＬＦ ＲＦバージョンは、勾配、トリガおよび消去ビット信号の発生のために使用可能である。
【0136】
オクトクロックは、高精度の時間および周波数基準分配を提供しながら、共通のタイミングソースにマルチチャネルＳＤＲシステムを同期させるために使用可能である。オクトクロックは、例えば、８ウェイの時間および周波数分配（１ＰＰＳおよび１０ＭＨｚ）を用いてそれを行うことができる。オクトクロックの一例はＥｔｔｕｓ Ｏｃｔｏｃｌｏｃｋ ＣＤＡであり、これは２つ以上のＳＤＲソース間で位相コヒーレンシを保証するために８個までのＳＤＲに共通クロックを分配することができる。
【0137】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0138】
ＲＦアンプ／勾配アンプ
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、無線周波数増幅器（ＲＦ増幅器）および勾配増幅器をも含み得る。
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、無線周波数増幅器（ＲＦ増幅器）および勾配増幅器をも含み得る。
【0139】
ＲＦ増幅器は、低パワーの無線周波数信号をより高いパワーの信号に変換することができる一種の電子増幅器である。動作時に、ＲＦ増幅器は低振幅で信号を受け取り、平坦な周波数応答で例えば６０ｄＢまでの利得を提供する。この増幅器は、３位相ＡＣ入力電圧を受け取ることができ、１０％の最大デューティサイクルを有し得る。増幅器は、５Ｖのデジタル信号によってゲーティングされ得るため、ＭＲＩが信号を受信しているときに不要なノイズは発生しない。
【0140】
動作時に、勾配増幅器は、信号が勾配コイルに到達する前に信号のエネルギーを増大させることができ、それにより磁場強度は、後の受信信号の局在化のために主磁場における変動を生成するほど十分に強くなることができる。勾配増幅器は、独立に制御可能な２個のアクティブな増幅チャネルを有し得る。各チャネルはそれぞれＸまたはＹチャネルに電流を送出することができる。空間符号化の第３軸は一般に主磁場（Ｂ０）における永久勾配によって扱われる。パルスシーケンスの変動する組合せを用いて、信号は３次元的に局在化され、物体を生成するように再構成され得る。
【0141】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0142】
ディスプレイ／ＧＵＩ
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、例えばグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）の形態でディスプレイをも含み得る。さまざまな実施形態によれば、ＧＵＩは、磁気共鳴撮像手順を実行するために必要な情報を伝達するために必要な任意の企図される形態をとり得る。
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなシステム、およびさまざまなシステムの実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せは、例えばグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）の形態でディスプレイをも含み得る。さまざまな実施形態によれば、ＧＵＩは、磁気共鳴撮像手順を実行するために必要な情報を伝達するために必要な任意の企図される形態をとり得る。
【0143】
さらに、認識されるべきであるが、ディスプレイは、例えば、ラックマウント型コンピュータ、メインフレーム、スーパーコンピュータ、サーバ、クライアント、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、ハンドヘルドコンピューティングデバイス（例えば、ＰＤＡ、携帯電話、スマートフォン、パームトップなど）、クラスタグリッド、ネットブック、組込みシステム、または、所与のアプリケーションもしくは環境に望ましい、もしくは適している可能性のある任意の他の種類の特殊もしくは汎用ディスプレイ装置などの、いくつかの他の形態のうちの任意のものとして具現化され得る。
【0144】
ＧＵＩは、コンピュータソフトウェアのための対話型の視覚的コンポーネントのシステムである。ＧＵＩは、情報を伝達するオブジェクトを表示し、ユーザによってとられ得るアクションを表現することができる。オブジェクトは、ユーザがそれらと対話するときに色、大きさ、または可視性を変化させる。ＧＵＩオブジェクトは、例えば、アイコン、カーソル、およびボタンを含む。これらのグラフィカル要素は、サウンド、または透過性およびドロップシャドウのような視覚的効果で強調されることがある。
【0145】
ユーザは、入力装置を使用してＧＵＩと対話することができる。入力装置は、例えば、方向情報およびコマンド選択をプロセッサに通信しディスプレイ上のカーソル移動を制御するための英数字および他のキー、マウス、トラックボールまたはカーソル方向キーを含み得る。入力装置は、タッチスクリーン入力機能とともに構成されたディスプレイであってもよい。この入力装置は典型的に、第１軸（すなわち、ｘ）および第２軸（すなわち、ｙ）の２つの軸における２個の自由度を有し、それにより装置は平面内の位置を指定することが可能である。しかし、理解されるべきであるが、３次元（ｘ、ｙおよびｚ）カーソル移動を見込んだ入力装置も本明細書で企図されている。
【0146】
さまざまな実施形態によれば、タッチスクリーン、またはタッチスクリーンモニタは、ユーザがＭＲＩと対話することを可能にする主要なヒューマンインタフェース装置として機能し得る。スクリーンは、対話型の仮想キーボードを有する投影された容量性タッチセンシティブディスプレイを有し得る。タッチスクリーンは、例えば、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）をユーザに表示すること、ユーザ入力をシステムのコンピュータに中継すること、およびスキャンを開始または停止することを含むいくつかの機能を有し得る。
【0147】
さまざまな実施形態によれば、ＧＵＩビューは、典型的には、適切なボタン、編集フィールド、ラベル、画像などを用いてユーザに表示された（Ｑｔウィジェット）スクリーンであり得る。これらのスクリーンは、ウィジェットの配置、それらの配列、フォント、色などを制御するための、例えば、Ｑｔデザイナツールなどのデザイナツールを使用して構築され得る。ユーザインタフェース（ＵＩ）サブコントローラが、それぞれのビューモジュールの挙動（表示および応答）を制御するように構成されたモジュールを所有し得る。
【0148】
いくつかのアプリケーションユーティリティ（Ａｐｐ Ｕｔｉｌ）モジュールが特定の機能を実行し得る。例えば、Ｓ３モジュールは、システムと、例えばアマゾンウェブサービス（ＡＷＳ）との間のデータ通信を扱うことができる。イベントフィルタは、ユーザ入力が要求されるときに有効な文字がスクリーンに表示されることを保証するために存在し得る。ダイアログメッセージは、さまざまなステータス、プログレスメッセージを示し、またはユーザプロンプトを要求するために使用され得る。さらに、システムコントローラモジュールは、サブコントローラモジュールとシステム内の主要なデータ処理ブロック、すなわちパルスシーケンスジェネレータ、パルスインタプリタ、スペクトロメータおよび再構成との間の調整を扱うために利用され得る。
【0149】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0150】
処理モジュール
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなワークフローまたは方法、およびさまざまなワークフローまたは方法の実施形態を構成するステップのさまざまな組合せは、処理モジュールをも含み得る。
本明細書で説明されるように、さまざまな実施形態によれば、さまざまなワークフローまたは方法、およびさまざまなワークフローまたは方法の実施形態を構成するステップのさまざまな組合せは、処理モジュールをも含み得る。
【0151】
さまざまな実施形態によれば、処理モジュールは多くの機能を果たす。例えば、処理モジュールは一般に、スキャン中に取得される信号データを受信し、データを処理し、それらの信号を再構成して、システムユーザによって視認され（例えば、ユーザにＧＵＩを表示するタッチスクリーンモニタを介して）、分析され、注釈されることが可能な画像を生成するように動作可能である。一般に、画像を作成するため、ＮＭＲ信号は３次元空間に局在化されなければならない。磁気勾配コイルは信号を局在化し、ＲＦ取得の前または最中に動作する。パルスシーケンスと呼ばれる、ＲＦおよび勾配コイルの適用シーケンスを規定することにより、取得される信号は、特定の磁場およびＲＦ磁場配置に対応する。数学的演算子および画像再構成技術を使用して、これらの取得された信号のアレイが画像に再構成され得る。通常、これらの画像は磁場勾配の簡単な線型結合から生成される。さまざまな実施形態によれば、システムは、例えば、勾配磁場、ＲＦ磁場、およびパルスシーケンスの事前知識から、取得された信号を再構成するように動作可能である。
【0152】
さまざまな実施形態によれば、処理モジュールは、スキャン手順中に患者の動きを補償するようにも動作可能である。動き（例えば、拍動する心臓、呼吸する肺、全体的な患者の移動）は、ＭＲＩにおけるアーチファクトの最もありふれたソースのうちの１つであり、このようなアーチファクトは、画像における誤解釈および後続の診断品質における損失につながることによって画像品質に影響を及ぼす。したがって、動き補償プロトコルが、時間、空間解像度、時間解像度、および信号対雑音比における最小限のコストでこれらの問題に対処することに役立ち得る。
【0153】
さまざまな実施形態によれば、処理モジュールは、信号を雑音除去し、画像の信号対雑音比を改善するように設計された人工知能機械学習モジュールを含んでもよい。
【0154】
さまざまな実施形態によれば、処理モジュールは、生検などの、後続の患者介入手技のためのパスを計画する際に臨床医を支援するためにも動作可能である。さまざまな実施形態によれば、介入手技を実行するためにロボットがシステムの一部として提供され得る。処理モジュールは、例えば生検を必要とする体の適切な領域に正しくアクセスするために、画像分析に基づいて、ロボットに命令を通信することができる。
【0155】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、以下に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0156】
チャープ磁気共鳴撮像モジュール
広帯域パルスに関して、無線周波数（ＲＦ）パルスの帯域幅をその長さと帯域幅との間のフーリエ関係の限界を超えて増大させる方法が２つ認識されており、それらはコンポジットパルスおよび断熱パルスである。特に、断熱パルスは、ＲＦ磁場の不完全さを補償し、永久磁場勾配を補償することを典型的な目標とする撮像に使用できる。関連する断熱パルスの一例がチャープパルスである。チャープパルスの既知の用法は、永久勾配およびパルス状電磁勾配を使用して空間情報を符号化するのに役立つ。
広帯域パルスに関して、無線周波数（ＲＦ）パルスの帯域幅をその長さと帯域幅との間のフーリエ関係の限界を超えて増大させる方法が２つ認識されており、それらはコンポジットパルスおよび断熱パルスである。特に、断熱パルスは、ＲＦ磁場の不完全さを補償し、永久磁場勾配を補償することを典型的な目標とする撮像に使用できる。関連する断熱パルスの一例がチャープパルスである。チャープパルスの既知の用法は、永久勾配およびパルス状電磁勾配を使用して空間情報を符号化するのに役立つ。
【0157】
本明細書に記載されるさまざまな実施形態によって開示されるシステムおよび方法は、ＲＦチャープパルスを介して、広帯域幅パルスを使用して不均一磁場中でＮＭＲスペクトルおよびＭＲ画像を収集するための改善された手法に関する。
【0158】
不均一磁場を撮像するためのマルチスライス励起方法に関して、（例えば広帯域パルスを介して）ＲＦパルスの帯域幅が増大できないまたは増大すべきでない場合に、撮像ボリューム全体から情報を収集するための方法が存在する。関連する方法は、ユーザが空間の異なる部分を測定したいときに異なる周波数にＲＦコイルの共鳴周波数を合わせることである。これにより、ＲＦパルスの帯域幅が視野全体の周波数範囲よりも狭い場合であっても撮像視野全体をサンプリングすることが可能となる。このマルチスライス励起方法の結果として、ある軸に沿って複数のスライスを励起した後、他の２つの軸に沿って位相符号化することにより、３次元（３Ｄ）ボリュームを撮像することができる。強い永久勾配を用いたシステムで読出しパルスを使用することは、読出しの軸が永久勾配によって傾斜するため得策でない。このような技術の問題点は、各スライスを１つずつ測定しなければならず、各スライスが薄いことがスライス選択軸の無視につながるために、３Ｄボクセルが２Ｄ平面に射影され、２Ｄ平面の軸が位相符号化されることである。したがって、両方の軸を位相符号化しながら各スライスも１つずつ収集しなければならないために、画像取得の速度が極めて遅くなる。
【0159】
本明細書に記載されるさまざまな実施形態によって開示されるシステムおよび方法は、当技術分野に現在存在するよりも高速な画像取得の速度を有するマルチスライス励起方法を使用して不均一磁場中でＮＭＲスペクトルおよびＭＲ画像を収集するための改善された手法に関する。
【0160】
さまざまな実施形態によれば、不均一性は、均一性の欠如の程度、例えば、磁場の平均値からの局所磁場の偏差の割合、とみなすことができる。
【0161】
さまざまな実施形態によれば、パルス列図は、それぞれが異なる成分を表す複数の線を使用して、パルス列に組み込まれる基本的なハードウェア活動のステップを例示する。例えば、無線周波数送信機成分はパルス列図の一番上の線に、スライス選択勾配は第２の線に、位相符号化勾配は第３の線に、そして周波数符号化勾配／読出し勾配は第４すなわち一番下の線に表現され得る。
【0162】
図７Ａは、さまざまな実施形態による、２次元（２Ｄ）パルス列についての例示的な模式的パルス列図７００ａである。図７Ａに示すように、２Ｄパルス列のパルス列図の場合、列が反復されるたびに、スライス選択および信号検出が持続時間、相対タイミングおよび振幅において反復される。スライス選択パルスの持続時間は７０マイクロ秒から１０ミリ秒までにわたることが可能である一方、スライス選択パルスの振幅は１から１８０度までのフリップ角に達するように変更され得る。取得ウィンドウの持続時間は、その間に適用される読出し勾配の強度により変動する。取得持続時間は１０マイクロ秒から１０ミリ秒までにわたることが可能であり、この時間中に取得されるポイント数は１６から５１２までにわたる。それぞれの実行される列に対して、単相符号化成分が存在する。水平線の上下の偏差は一般に勾配パルスを示す。パルス図は、ＲＦパルスおよびスライス選択勾配などの同時成分活動を、同じ水平位置における両方の線からの非ゼロの偏差として示すことができる。ゼロからの単純な偏差は、一定の振幅勾配パルスを示す。測定中に変化する勾配振幅、例えば位相符号化が、図上に表現されている。
【0163】
図７Ｂは、さまざまな実施形態による、３次元パルス列についての例示的な模式的パルス列図７００ｂである。図７Ｂに示すように、図示される３Ｄパルス列７００ｂは、列が反復されるたびに持続時間、相対タイミングおよび振幅において反復されるボリューム励起および信号検出を含む。３Ｄパルス列の場合、列が実行されるたびに二相符号化成分が存在し、一方は位相符号化方向、他方はスライス選択方向である（振幅は無関係にインクリメントされる）。
【0164】
周知のように、静磁場、例えば永久勾配磁場の不均一性は、本明細書において不均一永久勾配磁場とも呼ばれ、スキャナによって、さらには対象物の磁化率によって生成されるが、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）において回避することが困難である。一般に、磁場の不均一性は回避すべき厄介なものであり、不均一磁場が空間情報のソースであることは稀である。磁気回転係数の大きい値は、数ｐｐｍであっても磁場不均一性において有意な周波数シフトを引き起こすことがあり、これがさらに磁気共鳴（ＭＲ）画像のジオメトリおよび強度の両方における歪みを引き起こす。製造業者は、特にスキャナの中心部において、磁場をできるだけ均一化しようと常に努力することになる。理想的な磁石を用いても、不均一性はある程度残り、これは撮像対象物の磁化率によっても引き起こされ得る。幾何学的歪み（ピクセル位置の変位）は、例えば定位手術のようないくつかの場合には重要である。第２の問題点は、ピクセルの強度または明るさの望ましくない変化であり、これは、異なる組織を判定する際に問題を引き起こし、最大限達成可能な画像解像度を低下させる可能性がある。
【0165】
不均一磁場中での撮像に関連する方法には、広帯域幅パルスおよびマルチスライス励起の使用がある。しかし、両方とも不均一永久磁場中での撮像という課題を扱う。例えば、広帯域幅パルスは広範囲の周波数に影響する。広帯域幅パルスの帯域幅は、約１ｋＨｚから約１ＭＨｚまでにわたり得る。さまざまな実施形態によれば、帯域幅は１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、および４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたり得る。このような帯域幅を有し得るＲＦパルスの例として、チャープパルス、断熱半通過パルスおよびコンポジットハードパルスがある。磁場が不均一である場合、パルスの帯域幅を増大させることは、ＲＦパルスがサンプルに対してより大きく影響し得ることを意味する。ＲＦパルスの帯域幅をその長さと帯域幅との間のフーリエ関係の限界を超えて増大させるための多くの方法がある。注目すべき方法が２つあり、それらはコンポジットパルスおよび断熱パルスである。
【0166】
コンポジットパルスは、ある順序で互いに付加された従来のＲＦパルスであり、付加されるパルス間に位相シフトを有することが多い。このようにＲＦパルスを組み合わせることにより、それらの不完全性を補償することが可能である。また、そうすることにより、コンポジットパルスの帯域幅はそれを作るために使用されるパルスの帯域幅よりも大きくなる。これによりコンポジットパルスは不均一磁場中で使用するために理想的となる。
【0167】
断熱パルスは、従来のＲＦパルスとは異なる手段により磁化を励起、反転または再集束する。磁化が受ける有効磁場を急激に変化させる代わりに、断熱パルスは代わりに有効磁場を徐々に変化させ、磁場が変化するにつれて磁場とともに磁化を引きずる。有効磁場は、ＲＦパルスの周波数を変化させることによって変化する。これらのパルスの持続時間は１００マイクロ秒から２０ミリ秒までにわたり得る。ＲＦパルスが磁化と共鳴するまで、磁化は有効磁場の方向と整列する傾向があるが、共鳴すると断熱条件が破れ、断熱励起が可能となる。断熱反転の場合、磁化は有効磁場の方向に常に従う。これにより、従来のＲＦパルスよりもずっと広い帯域幅を有するＲＦパルスが可能となり、とりわけ有利である。油井検層は不均一磁場中で行われ得るので、断熱パルスを実施することにより、油井検層において広帯域幅を励起することができる。撮像においても断熱パルスを実施することができ、通常はＲＦ磁場不完全性を補償するだけでなく、永久磁場勾配を補償するために行われる。
【0168】
永久勾配を補償するための断熱パルスの使用の一例は、クロスターム時空間符号化（cross-termspatiotemporal encoding）（ｘＳＰＥＮ）のマルチスキャン拡張、すなわち、チャープパルスと呼ばれる一種の断熱パルスを使用したパルス列である。チャープパルスは、相異なる波長または色がパルスの時間エンベロープにわたって一様分布していないパルスである。結果として、このパルスは異なる時刻に空間の異なる部分に影響し、取得に沿った異なる点で再集束する信号を生成する。チャープパルスのこれらの特性を活用することにより、永久勾配およびパルス状勾配を使用した空間情報の符号化が可能となる。
【0169】
不均一磁場を撮像するためのマルチスライス励起方法に関して、（例えば広帯域パルスを介して）ＲＦパルスの帯域幅が増大できないまたは増大すべきでない場合に、撮像ボリューム全体から情報を収集するための方法が存在する。関連する方法は、ユーザが空間の異なる部分を測定したいときに異なる周波数にＲＦコイルの共鳴周波数を合わせることである。これにより、ＲＦパルスの帯域幅が視野全体の周波数範囲よりも狭い場合であっても撮像視野全体をサンプリングすることが可能となる。このマルチスライス励起方法の結果として、ある軸に沿って複数のスライスを励起した後、他の２つの軸に沿って位相符号化することにより、３Ｄボリュームを撮像することができるが、これは、このようなマルチスライス励起方法によって一般に生成される磁場に強い勾配が存在するので、両方の軸に沿って位相符号化するために必要である。２つの軸に沿った位相符号化は、信号を取得していないときに２つの直交する軸に沿って磁場勾配を適用することによりなされる。この位相符号化ステップ中に勾配強度または持続時間を配列することにより、２つの追加的な次元に沿って画像を符号化することが可能であり、第３の次元は信号取得ステップ中に符号化される。このような技術の問題点は、各スライスを１つずつ測定しなければならず、各スライスが薄いことがスライス選択軸の無視につながるために、３Ｄボクセルが２Ｄ平面に射影され、２Ｄ平面の軸が位相符号化されることである。したがって、両方の軸を位相符号化しながら各スライスも１つずつ収集しなければならないために、画像取得の速度が極めて遅くなる。
【0170】
さまざまな実施形態によれば、本明細書に記載される技術は、当技術分野に現在存在するよりも高速に画像を取得するマルチスライス励起方法を用いて不均一磁場中でＮＭＲスペクトルおよびＭＲ画像を収集することに関連する。したがって、出願人が認識したこととして、必要な空間情報を符号化するためにパルス勾配を利用することを回避しようとするスキャナ型の場合に、チャープパルスを介して広帯域幅パルス（例えば断熱パルス）を実施するための解決法が欠けている。出願人がさらに認識したこととして、当技術分野に現在存在するよりも高速な画像取得の速度が得られる、スキャナにおいてマルチスライス励起方法を実施するための解決法が欠けている。
【0171】
片面式ＭＲＩにおける永久勾配を線形または少なくとも全単射（例えば、データセット間の一対一対応）にすることができれば、その勾配からの情報を使用して空間情報を符号化することができる。永久勾配を符号化勾配として使用するために、その勾配によって生成される磁場中でスピンエコーを取得しなければならない。そして、このスピンエコーの時間領域データのフーリエ変換または非線形再構成を使用して、永久磁場の勾配の方向に沿って対象物または患者の１次元プロファイルを生成することができる。これが有用であるためには、その勾配内の磁化の大部分がＲＦパルスにアクセス可能なものでなければならない。
【0172】
さまざまな実施形態によれば、約２００ｋＨｚまでの広いＲＦ帯域幅励起を可能にする十分に弱い勾配であるが永久磁石方向における空間符号化のためには十分に強い勾配を生成するためのパターンに配列された小さい磁石要素を使用して特に最適化された、永久勾配を有するスキャナが提供される。スキャナはまた、全体的な磁場強度を増大させるための複数のレッグを有するＲＦコイルを有することが可能であり、これは断熱パルスを用いて広範囲の帯域幅の強い一様な励起を可能にする。これによりＰｒｏｍａｘｏ社は、３Ｄ符号化のための独自のＭＲＩパルス列を使用することが可能である。
【0173】
本明細書のさまざまな実施形態によれば、使用されるパルス列の基礎は、永久的であるスライス選択勾配が読出し勾配としても使用されることである。換言すれば、スライス軸に関する情報が２Ｄ平面に射影されない。このことは、主として永久勾配を使用するスキャナにとってこれは特に有利であり、その理由はパルス状の読出し勾配を使用すると画像が歪む可能性が高いからである。スライス選択軸以外の軸は、良好な画像忠実性のために位相符号化されなければならない。
【0174】
本明細書のさまざまな実施形態によるパルス列を実施するためには多くの方法がある。これらは、例えば、励起および再集束のためのチャープパルスなどの断熱パルスを介しての、広帯域幅パルスの使用を含む。例えば、チャープパルスを用いて、帯域幅を増大させることができる。例えば、チャープパルスを使用することにより、広帯域幅を励起することが可能であり、その帯域幅内の周波数は１つの軸に沿った空間情報を含むことが可能である。
【0175】
図８は、さまざまな実施形態による、チャープパルスおよび永久スライス選択勾配を有するシステムに対する模式的パルス列図８００である。図８に示すように、さまざまな実施形態によれば、片面式ＭＲＩを用いて磁気共鳴画像またはスペクトルを収集するために広帯域パルス（例えばチャープパルス）を使用する手法が提供される。例えば、パルス図８００に示すように、不均一磁場などの永久勾配磁場がｚ方向の軸に沿っている場合、２つの位相符号化８１０および８２０がｘおよびｙ軸で使用可能である。図８に示す例では、単一のエコーが使用可能である。さらに、パルス図８００は、すべての磁化が取得８５０中の同じ瞬間に、例えば正確な期間に、再集束するように使用および較正することが可能な２つのチャープパルス８３０および８４０を含む。したがって、さまざまな実施形態によれば、両方のパルスが同じまたは実質的に類似の帯域幅を有する場合には、パルス図８００に示すように、第２のパルス８４０は第１のパルス８３０の半分の長さとすることができる。
【0176】
これらのパルスの帯域幅は、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、および４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたり得る。チャープパルスによって影響される磁化は、例えば、２Ｄ画像について、２つの直交する軸に沿って、または１つの軸のみに沿って位相符号化され得る。さまざまな実施形態では、撮像ボリューム全体が一度に符号化される。さまざまな実施形態では、撮像ボリュームの諸部分が１つずつ符号化される。これが生成する信号は、読出しについてはｚに沿って、位相符号化についてはｘおよびｙに沿って符号化される。そうすることにより、ボリューム全体をより迅速に撮像することが可能である。ボリュームのスライス厚さは、信号対雑音比を増大させるための後処理により増大可能である。
【0177】
したがって、上記に鑑みて、出願人は、パルス状の勾配を必要とせずに、特定のＭＲＩスキャナ（例えば片面式ＭＲＩ）においてマルチスライス励起方法とともに特定の広帯域パルス（例えばチャープパルス）を使用して、不均一磁場中でＮＭＲスペクトルおよびＭＲ画像をより高速な画像取得速度で収集する方法を発見した。この方法によれば、マルチスライス取得を用いた他の方法で可能であるよりもずっと迅速にボリューム全体を撮像することが可能となる。さらに、スライス選択勾配を読出しとして使用することにより、ｚ軸に沿った情報の損失はない。さまざまな実施形態によって開示される技術に鑑みると、開示される実施方法は、２つの方法を組み合わせることにおける既存の課題を克服する。例えば、克服される課題のうちのいくつかは、撮像のためのチャープパルスを実施しながら、それらの異常な挙動を補償すること、撮像のために有用な永久磁場を設計すること、効率的な信号平均化のためにチャープパルスによって励起されたデータスライスをインタリーブすること、および／または第３次元が直接測定されるときに３次元データを効率的に２次元スライスの系列に崩すこと、における困難を含む。
【0178】
高速化は、通常の視野を撮像するために何枚のスライスが必要とされるかを計算することによって最も良く評価し得る。例えば、さまざまな実施形態によれば、本明細書で論じられるスキャナにおける視野（本明細書では対象領域ともいう）は直径４乃至１２インチの球である。例示的なスキャナは、０．５から５ｍｍにわたる厚さを有する従来のスライス選択パルスを生成することが可能であり、これは、例えば、視野全体をカバーするために約３４枚のスライスが選択されることを意味する。同じスキャナが、１インチの厚さを有するスライスを励起するチャープパルスを生成することも可能であり、これは、スライス方向が読出しとしても扱われる場合には、視野全体をカバーするために４枚だけのスライスが必要とされることを意味する。これは約８．５倍の高速化であるが、主としてスキャナのハードウェアに起因して高速化が制限される可能性がある。視野の帯域幅に等しい広帯域幅の受信および送信コイルを用いると、１枚のスライスで撮像ボリューム全体を選択することが可能である。
【0179】
図９は、さまざまな実施形態による、例示的なパルス列の図である。図９に示すように、いくつかの例示的なデジタル波形がシステムコンピュータによって発生され、ソフトウェア設計無線機（ＳＤＲ）へ送信される。一番上のチャネルに示す信号列９１０は無線周波数送信（ＲＦＴｘ）チャネルであり、これはＲＦシステムの送信システム（ＴＸ）セグメントへ送信されるすべての波形を有する。この例では、ＲＦＴｘチャネル内のすべてのパルスは、同一の帯域幅であるが異なる持続時間を有するチャープパルスである。さまざまな実施形態によれば、発生されるパルスはこの反復では搬送波と混合しないが、これはそれらの中心周波数が０Ｈｚであることを意味する。さまざまな実施形態によれば、パルスは、発生された後、ＳＤＲで搬送波と混合され、それらの中心周波数をシステムのラーモア周波数に適合するために必要とされる周波数に変化させる。
【0180】
図９に示すように、信号列９２０は無線周波数受信（ＲＦＲｘ）チャネルである。このチャネルは、ＲＦＴｘチャネルとは異なり、アナログ信号に変換されない。代わりに、このチャネルは、ＲＦシステムの受信システム（ＲＸ）セクションから受信しているアナログ信号をいつデジタル化するかについてのＳＤＲに対する命令の系列である。さまざまな実施形態によれば、ＳＤＲはＲＸセクションから何らかの信号を常に受信しているが、ＲＦＲｘチャネルが１にセットされるときに収集される信号のみが撮像に関連する。
【0181】
図９にさらに示すように、下の２つのチャネルに示す信号列９３０および９４０は勾配チャネルである。さまざまな実施形態によれば、これらの信号列９３０および９４０は、勾配増幅器によって増幅された後に、勾配コイルへ送信される波形に対応する。さまざまな実施形態によれば、勾配は、空間情報を収集される信号として符号化することを担当する。
【0182】
図１０は、さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像システム１０００で撮像するための患者の例示的体位を示す。図１０に示すように、受信（Ｒｘ）コイル１０７０は患者１１００上に配置され得る。さまざまな実施形態によれば、受信コイル１０７０の構成は、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり得る。図１０に示すように、受信コイル１０７０は、患者１１００の解剖学的部位上に配置される３ループコイルである。さまざまな実施形態によれば、受信コイル１０７０によって取得される信号は、ＲＦシステムのＲＸセクションへ送信され得る。
【0183】
さまざまな実施形態によれば、チャープＭＲＩスキャンを実行する方法は以下のステップを含む。第１のステップで、患者は、その身体の関連する部分が視野内に入るようにポジショニングされる。そして、受信コイルまたはコイルアレイが患者上に配置される。身体の異なる部分は、異なる受信コイルアレイを必要とし得る。さまざまな実施形態によれば、これらのアレイの設計は多様である。さまざまな実施形態によれば、いくつかの設計ではすべてのコイルが同調ボックスで変えられる周波数に調節されている。さまざまな実施形態によれば、他の設計でのコイルのアレイは、それぞれが別個に静的に調節されている。設計にかかわらず、受信コイルは、それらの空間感度が高感度である周波数と重畳するように配置される。患者および受信コイルがポジショニングされた後、それらの配置を確認するために信号が取得される。信号は、ＳＤＲからＲＦシステムのＴＸセクションへ２つのパルスを送出することによって取得される。これらの２つのパルスは両方ともチャープパルスであって、患者の体内に信号を誘導するように設計されている。信号は患者の身体上の受信コイルによって拾われる。そして、これらの信号は受信コイルからＲＦシステムのＲＸセクションへ送信される。信号が検出される場合、スキャンはその次のステップに進む。次の段階で、患者が正しい位置に配置されていることを確認するために患者の画像が撮られる。画像を収集するために、チャープパルスの列が患者に適用される。これらのパルスはＲＦシステムのＴＸセクションを通じて送信される。これらのチャープパルスの適用の合間に、ＲＦシステムのＲＸセクションを介して、信号が受信コイルから取得される。また、空間情報を信号に符号化するために、勾配パルスがシステムへ送信される。患者の位置が確認された後、完全画像が撮られる。完全画像は、患者の位置を確認するために使用された画像と同様の方法で収集される。唯一の相違点は、完全画像はより高い解像度となるため、取得するのにより長くかかることである。
【0184】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが提供される。さまざまな実施形態によれば、システムは、標的被検体に近接して配置されるように構成された無線周波数受信コイルを備えた無線周波数受信システムを含む。さまざまな実施形態によれば、標的被検体の磁気共鳴画像を形成するために受信システムは、少なくとも２つのチャープパルスを含む標的被検体の信号を送出するように構成される。さまざまな実施形態によれば、システムはハウジングを含み、ハウジングは、不均一永久勾配磁場を提供する永久磁石を備える。さまざまな実施形態によれば、撮像システムが不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用するように構成され、無線周波数送信システムがチャープパルス列を送出するように構成され、片面式勾配コイルセットが不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを送出するように構成される。
【0185】
さまざまな実施形態によれば、システムは、無線周波数送信システムおよび片面式勾配コイルセットのうちの少なくとも１つに電流を流すことにより、標的被検体を包含する対象領域に電磁場を発生させるように構成された電源をさらに含む。さまざまな実施形態によれば、対象領域の直径が４乃至１２インチである。
【0186】
さまざまな実施形態によれば、撮像システムが、チャープパルスの広帯域幅に類似した帯域幅を各スライスが有する複数のスライスを不均一永久勾配磁場の軸に沿って励起することを含むマルチスライス励起を適用するように構成される。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる。
【0187】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、不均一永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される。さまざまな実施形態によれば、１次元信号が第１の１次元信号であり、勾配パルスが、互いに直交しかつ不均一永久勾配磁場の軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される。
【0188】
さまざまな実施形態によれば、勾配パルスが、空間情報を信号に符号化するように構成される。さまざまな実施形態によれば、不均一永久勾配磁場およびチャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および不均一永久勾配におけるスライス選択のために構成される。さまざまな実施形態によれば、標的被検体が身体の解剖学的部位である。
【0189】
さまざまな実施形態によれば、受信コイルが受信コイルのアレイを含み、受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが標的被検体に信号を誘導し、受信コイルがその信号を受信するように構成される。さまざまな実施形態によれば、少なくとも２つのチャープパルスのそれぞれが、９０度位相がずれた２つの成分に分離される。さまざまな実施形態によれば、送信システムが、少なくとも２つのチャープパルスを発生するように構成された２つの別個のポートをさらに備える。
【0190】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに含み、信号処理ボックスがブランキング信号で制御システムをオン／オフするように構成される。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが無線周波数増幅器をさらに含み、制御システムがブランキング信号でオン／オフされると増幅器が有効化／無効化される。
【0191】
さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信システムが、非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向された送信コイルを含む。
【0192】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが同調ボックスをさらに含み、同調ボックスが送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される。
【0193】
さまざまな実施形態によれば、勾配コイルセットが非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向され、勾配コイルセットが対象領域に磁場勾配を投射するように構成される。
【0194】
さまざまな実施形態によれば、受信コイルが、対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである。
【0195】
さまざまな実施形態によれば、受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、受信コイルが対象領域よりも小さい。さまざまな実施形態によれば、送信コイルおよび勾配コイルセットが対象領域の周りで同心である。
【0196】
図１１は、さまざまな実施形態による、例示的な磁気共鳴撮像システム１１００の概略図である。システム１１００は、撮像システム１１１０、電源１１８０、および制御システム１１９０を含む。図１１に示すように、撮像システム１１１０は、ハウジング１１２０および無線周波数受信システム１１７０を含む。図１１に示すように、ハウジング１１２０は、永久磁石１１３０、無線周波数送信システム１１４０、勾配コイルセット１１５０、および任意選択的に電磁石１１６０を含む。さまざまな実施形態によれば、システム１１００は、例えば、限定されることはないが、バラクタ、ＰＩＮダイオード、キャパシタ、または、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ、固体リレー、もしくは機械式リレーを含むスイッチなどのさまざまな電子部品を含み得る。さまざまな実施形態によれば、上に列挙したさまざまな電子部品は、無線周波数送信システム１１４０とともに構成され得る。
【0197】
さまざまな実施形態によれば、図１１に関して図示され記載される例示的システム１１００は、図１に関して図示され記載される例示的システム１００と類似しているか、または類似の構成要素を含むため、別段の指定がない限り、構成要素のそれぞれについてさらに詳細には説明しない。例えば、さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信システム１１４０は、無線周波数送信コイル１４０と同一または実質的に同一であり得る無線周波数送信コイルを含み得る。同様に、さまざまな実施形態によれば、無線周波数受信システム１１７０は、無線周波数受信コイル１７０と同一または実質的に同一であり得る無線周波数受信コイルを含み得る。
【0198】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0199】
図１２は、さまざまな実施形態による、例示的な磁気共鳴撮像システム１２００の概略図である。図１２に示すように、撮像システム１２００は、撮像システム１２１０および制御システム１２９０を含む。撮像システム１２１０は、無線周波数送信システム（ＲＦ－ＴＸ）１２４０、無線周波数受信システム（ＲＦ－ＲＸ）１２７０、同調ボックス１２１２、および信号処理ボックス１２１４を含む。制御システム１２９０は、ソフトウェア設計無線機（ＳＤＲ）１２９２および制御・インタフェースシステム１２９４を含む。さまざまな実施形態によれば、システム１２００のさまざまな構成要素のそれぞれは、システム１２００の他の構成要素と通信可能に結合される。
【0200】
さまざまな実施形態によれば、図１２に示すさまざまな矢印は、システム１２００内のさまざまな構成要素の相互接続およびそれらのワークフローを例示する。例えば、ワークフローは、制御・インタフェースシステム１２９４内に存在するコンピュータから開始し得る。例示的なワークフローは、必要とされるデジタル波形の計算を、それらが適用される必要のある特定の順序で含む。そして、デジタル波形はＳＤＲ１２９２へ送信され、ＳＤＲ１２９２は、無線周波数送信システム１２４０へ送信されるアナログ波形を発生させ、無線周波数送信システム１２４０は、無線周波数増幅器および送信コイルを含む。これはＳＤＲ１２９２によって生成された波形を増幅し、それを標的被検体、例えば身体、患者またはファントム内に送出する。このシステムの特性は、信号処理ボックス１２１４および同調ボックス１２１２を用いて調節され、信号処理ボックス１２１４はブランキング信号で撮像システム１２１０をオン／オフし、同調ボックス１２１２はシステムの周波数応答を調節する。さまざまな実施形態によれば、同調ボックス１２１２は、撮像システム１２１０内の任意選択的な構成要素である。
【0201】
波形を受信した後、無線周波数送信システム１２４０は標的被検体内のスピンに信号を発生させ、これが無線周波数受信システム１２７０によって検出される。この無線周波数受信システム１２７０も、ブランキングおよび同調信号で作動および操作される。送信システム１２４０と同様に、受信システム１２７０は、同調信号を必ずしも必要とはしない。作動して信号を受信した後、受信システム１２７０は信号を撮像システム１２１０へ送信し、そこで信号はデジタル化される。
【0202】
図１２に示すように、信号処理ボックスは、システム１２００のさまざまな構成要素へ送信された制御信号を、それらの構成要素が受け入れる値に設定するように構成される。さまざまな実施形態によれば、ＲＦ増幅器を作動させるためには、ＳＤＲ１２９２が生成可能であるよりも高い高電圧信号を必要とする。このような場合、ＳＤＲ１２９２は信号処理ボックス１２１４へ信号を送信するように構成可能であり、その場合に信号処理ボックス１２１４はその信号をＲＦ増幅器が認識するレベルに増幅する。
【0203】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0204】
図１３は、さまざまな実施形態による、例示的な磁気共鳴撮像システム１３００の概略図である。図１３に示すように、撮像システム１３００は、撮像システム１３１０および制御システム１３９０を含む。撮像システム１３１０は、無線周波数送信システム１３４０、同調ボックス１３１２、および信号処理ボックス１３１４を含む。制御システム１３９０は、ＳＤＲ１３９２および制御・インタフェースシステム１３９４を含む。図１３に示すように、無線周波数送信システム１３４０は、無線周波数電力増幅器１３４２、無線周波数コンバイナ１３４４、トランス（バランなど）１３４６、および無線周波数送信コイル１３４８を含む。さまざまな実施形態によれば、システム１３００のさまざまな構成要素のそれぞれは、システム１３００の他の構成要素と通信可能に結合される。
【0205】
さまざまな実施形態によれば、図１３に示すさまざまな矢印は、システム１３００内のさまざまな構成要素の相互接続およびそれらのワークフローを例示する。例えば、ワークフローは、制御・インタフェースシステム１３９４内に存在するコンピュータから開始し得る。例示的なワークフローは、アナログ波形がＳＤＲ１３９２で発生され、無線周波数電力増幅器１３４２へ送信されるときを含む。さまざまな実施形態によれば、発生された波形はチャープ波形であり得る。制御信号も増幅器１３４２へ送信され、増幅器１３４２をオンにするとともに、ＳＤＲ１３９２が送信パルスを送出しているときにのみ増幅器１３４２を有効化する。さまざまな実施形態によれば、この波形は、増幅されて無線周波数コンバイナ１３４４へ送信され、無線周波数コンバイナ１３４４はその波を９０度位相がずれた２つの波に分離させる。さまざまな実施形態によれば、波を９０度位相がずれた２つの波に分離せず、代わりに送信コイル１３４８の単一のポートへ直接送信することが可能である。これらの波は、送信コイル１３４８の２つのポートへ送信され、それから送信コイル１３４８は、受信システム１１７０または１２７０などの受信システムによって検出される信号を発生するＲＦパルスを生成する。さまざまな実施形態によれば、波はトランス１３４６を介して送信コイル１３４８へ送信される。さまざまな実施形態によれば、システムは、送信コイル１３４８の周波数応答を変化させる同調ボックス１３１２と、増幅器１３４２を有効化および無効化する信号処理ボックス１３１４とによって制御される。さまざまな実施形態によれば、同調ボックス１３１２およびトランスまたはバラン１３４６は、撮像システム１３１０の撮像における任意選択的な構成要素である。
【0206】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0207】
図１４は、さまざまな実施形態による、例示的な撮像システム１４００の概略図である。図１４に示すように、撮像システム１４００は、撮像システム１４１０および制御システム１４９０を含む。制御システム１４９０は、制御・インタフェースシステム１４９４を含む。撮像システム１４１０は、無線周波数受信システム１４７０、および同調ボックス１４１２を含む。図１４に示すように、無線周波数受信システム１４７０は、無線周波数受信コイル１４７２、第１段前置増幅器１４７４、トランス（バランなど）１４７６、および第２段前置増幅器１４７８を含む。さまざまな実施形態によれば、システム１４００のさまざまな構成要素のそれぞれは、システム１４００の他の構成要素と通信可能に結合される。
【0208】
さまざまな実施形態によれば、図１４に示すさまざまな矢印は、システム１４００内のさまざまな構成要素の相互接続およびそれらのワークフローを例示する。例えば、ワークフローは、制御・インタフェースシステム１４９４内に存在するコンピュータから開始し得る。例示的なワークフローは、標的被検体によって発生された無線周波数信号が受信システム１４７０で検出されるときを含む。これらの信号は、送信システム１１４０、１２４０、または１３４０などの送信システムによって誘導される。さまざまな実施形態によれば、同調ボックス１４１２は、受信コイル１４７２が高感度である周波数を設定するように構成される。受信コイル１４７２がその調節された周波数において信号を検出または受信した後、それらの信号は第１段前置増幅器１４７４へ送信され、第１段前置増幅器１４７４は受信信号を増幅する。さまざまな実施形態によれば、システム１４００は、第１段前置増幅器１４７４による増幅によって、雑音に影響されにくくなる。そして、増幅された信号はトランス１４７６を通じて第２段前置増幅器１４７８における次段の増幅へ送信され、第２段前置増幅器１４７８は信号の雑音耐性をさらに向上させる。第２段から、今や完全に増幅された信号は制御・インタフェースシステム１４９４へ送信され、そこでデジタル化され処理される。コイルの分量は用途に応じて変わり得る。
【0209】
理解されるべきであるが、本明細書における小見出しの任意の使用は編成目的のためであり、それらの小見出し付きの特徴を本明細書のさまざまな実施形態に適用することを制限すると読むべきではない。本明細書に記載のあらゆる特徴は、本明細書で論じられるさまざまな実施形態すべてにおいて適用可能かつ使用可能であり、本明細書に記載のすべての特徴は、本明細書に記載される特定の例示的実施形態にかかわらず任意の企図される組合せにおいて使用可能である。さらに注意されるべきであるが、具体的な特徴の例示的記載は概ね情報提供の目的で使用されており、具体的に記載された特徴の設計、部分特徴、および機能をいかなる意味でも制限するものではない。
【0210】
ワークフロー実施形態
さまざまな実施形態によれば、開示される磁気共鳴撮像システムのさまざまなシステム、ならびにさまざまなシステム構成要素および実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せが本明細書に開示される。
さまざまな実施形態によれば、開示される磁気共鳴撮像システムのさまざまなシステム、ならびにさまざまなシステム構成要素および実施形態を構成する特徴のさまざまな組合せが本明細書に開示される。
【0211】
図１５は、さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像を実行する方法Ｓ１００のフローチャートである。方法Ｓ１００は、ステップＳ１１０で、磁気共鳴撮像システムを用意することを含む。システムは、無線周波数受信コイルを備えた無線周波数受信システムと、ハウジングとを含み、ハウジングは、不均一永久勾配磁場を提供する永久磁石と、無線周波数送信システムと、片面式勾配コイルセットとを含む。
【0212】
図１５に示すように、方法Ｓ１００は、ステップＳ１２０で、標的被検体に近接して受信コイルを配置することを含む。方法Ｓ１００は、ステップＳ１３０で、送信システムを介してチャープパルス列を適用することを含む。
【0213】
図１５に示すように、方法Ｓ１００は、ステップＳ１４０で、不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することを含む。方法Ｓ１００は、ステップＳ１５０で、勾配コイルセットを介して不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することを含む。
【0214】
図１５に示すように、方法Ｓ１００は、ステップＳ１６０で、少なくとも２つのチャープパルスを含む標的被検体の信号を受信システムを介して取得することを含む。方法Ｓ１００は、ステップＳ１７０で、標的被検体の磁気共鳴画像を形成することを含む。
【0215】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルス、マルチスライス励起、および勾配パルスの適用は、それぞれの磁化が受信システムでの信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる。さまざまな実施形態によれば、システムは、無線周波数送信コイルおよび片面式勾配コイルセットのうちの少なくとも１つに電流を流すことにより、標的被検体を包含する対象領域に電磁場を発生させるように構成された電源をさらに含む。さまざまな実施形態によれば、対象領域の直径が４乃至１２インチである。
【0216】
さまざまな実施形態によれば、マルチスライス励起が、チャープパルスの広帯域幅に類似した帯域幅を各スライスが有する複数のスライスを不均一永久勾配磁場の軸に沿って励起することを含む。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる。
【0217】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、不均一永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される。さまざまな実施形態によれば、１次元信号が第１の１次元信号であり、勾配パルスが、互いに直交しかつ不均一永久勾配磁場の軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される。
【0218】
さまざまな実施形態によれば、勾配パルスが、空間情報を信号に符号化するように構成される。さまざまな実施形態によれば、不均一永久勾配磁場およびチャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および不均一永久勾配におけるスライス選択のために構成される。
【0219】
さまざまな実施形態によれば、標的被検体が身体の解剖学的部位である。さまざまな実施形態によれば、受信コイルが受信コイルのアレイを備え、受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される。
【0220】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが標的被検体に信号を誘導し、その信号が受信コイルによって受信される。さまざまな実施形態によれば、少なくとも２つのチャープパルスのそれぞれが、９０度位相がずれた２つの成分に分離される。さまざまな実施形態によれば、少なくとも２つのチャープパルスのそれぞれが、送信システムの２つの別個のポートへ送信される２つの成分に分離される。
【0221】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに備え、信号処理ボックスがブランキング信号で制御システムをオン／オフするように構成される。さまざまな実施形態によれば、ブランキング信号でシステムをオン／オフすることで、それぞれ無線周波数増幅器を有効化／無効化する。
【0222】
さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信システムが、非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向された送信コイルを備える。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが同調ボックスをさらに備え、同調ボックスが送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される。
【0223】
さまざまな実施形態によれば、勾配コイルセットが非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向され、勾配コイルセットが対象領域に磁場勾配を投射するように構成される。さまざまな実施形態によれば、受信コイルが、対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである。さまざまな実施形態によれば、受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、受信コイルが対象領域よりも小さい。
【0224】
さまざまな実施形態によれば、送信コイルおよび勾配コイルセットが対象領域の周りで同心である。
【0225】
図１６は、さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像を実行する方法Ｓ２００のフローチャートである。方法Ｓ２００は、ステップＳ２１０で、撮像システムを用意することを含む。システムは、無線周波数受信コイルと、永久勾配磁場を提供する永久磁石とを含む。
【0226】
図１６に示すように、方法Ｓ２００は、ステップＳ２２０で、標的被検体に近接して受信コイルを配置することを含む。方法Ｓ２００は、ステップＳ２３０で、広帯域幅を有するチャープパルス列を適用することを含む。
【0227】
図１６に示すように、方法Ｓ２００は、ステップＳ２４０で、永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することを含み、マルチスライス励起が、チャープパルスの広帯域幅に類似した帯域幅を各スライスが有する複数のスライスを永久勾配磁場の軸に沿って励起することを含む。
【0228】
図１６に示すように、方法Ｓ２００は、ステップＳ２５０で、永久勾配磁場の軸に垂直な２つの直交方向に沿って位相符号化磁場を適用することを含む。方法Ｓ２００は、ステップＳ２６０で、標的被検体の磁気共鳴画像を取得することを含む。
【0229】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルス、マルチスライス励起、および勾配パルスの適用は、それぞれの磁化が信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる。さまざまな実施形態によれば、それぞれの磁化が、標的被検体を包含する対象領域において集束する。さまざまな実施形態によれば、対象領域の直径が４乃至１２インチである。
【0230】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる。
【0231】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される。さまざまな実施形態によれば、１次元信号が第１の１次元信号であり、勾配パルスが、互いに直交しかつ永久勾配磁場の軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される。
【0232】
さまざまな実施形態によれば、勾配パルスが、空間情報を信号に符号化するように構成される。さまざまな実施形態によれば、永久勾配磁場およびチャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および永久勾配におけるスライス選択のために構成される。
【0233】
さまざまな実施形態によれば、標的被検体が身体の解剖学的部位である。
【0234】
さまざまな実施形態によれば、受信コイルが受信コイルのアレイを備え、受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが標的被検体に信号を誘導し、その信号が受信コイルによって受信される。
【0235】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに備え、信号処理ボックスがブランキング信号で制御システムをオン／オフするように構成される。さまざまな実施形態によれば、ブランキング信号でシステムをオン／オフすることで、それぞれ無線周波数増幅器を有効化／無効化する。
【0236】
さまざまな実施形態によれば、撮像システムが同調ボックスおよび無線周波数送信コイルをさらに含み、同調ボックスが送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される。さまざまな実施形態によれば、送信コイルが非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向される。
【0237】
さまざまな実施形態によれば、撮像システムが片面式勾配コイルセットをさらに備え、勾配コイルセットが非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向され、勾配コイルセットが対象領域に磁場勾配を投射するように構成される。
【0238】
さまざまな実施形態によれば、受信コイルが、対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである。さまざまな実施形態によれば、受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、受信コイルが対象領域よりも小さい。
【0239】
図１７は、さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像を実行する方法Ｓ３００のフローチャートである。方法Ｓ３００は、ステップＳ３１０で、永久勾配磁場を提供することを含む。
【0240】
図１７に示すように、方法Ｓ３００は、ステップＳ３２０で、標的被検体に近接して受信コイルを配置することを含む。方法Ｓ３００は、ステップＳ３３０で、広帯域幅を有するチャープパルス列を適用することを含む。方法Ｓ３００は、ステップＳ３４０で、同じ広帯域幅を有するスライス選択勾配を選択することを含む。
【0241】
図１７に示すように、方法Ｓ３００は、ステップＳ３５０で、永久勾配磁場の軸に沿ってマルチスライス励起技術を適用することを含む。方法Ｓ３００は、ステップＳ３６０で、永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することを含む。方法Ｓ３００は、ステップＳ３７０で、受信コイルを介して標的被検体の信号を取得することを含む。方法Ｓ３００は、ステップＳ３８０で、標的被検体の磁気共鳴画像を形成することを含む。
【0242】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルス、マルチスライス励起技術、および勾配パルスの適用は、それぞれの磁化が信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる。さまざまな実施形態によれば、それぞれの磁化が、標的被検体を包含する対象領域において集束する。さまざまな実施形態によれば、対象領域の直径が４乃至１２インチである。
【0243】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる。
【0244】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される。さまざまな実施形態によれば、１次元信号が第１の１次元信号であり、勾配パルスが、互いに直交しかつ永久勾配磁場の軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される。
【0245】
さまざまな実施形態によれば、勾配パルスが、空間情報を信号に符号化するように構成される。さまざまな実施形態によれば、永久勾配磁場およびチャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および永久勾配におけるスライス選択のために構成される。
【0246】
さまざまな実施形態によれば、標的被検体が身体の解剖学的部位である。
【0247】
さまざまな実施形態によれば、受信コイルが受信コイルのアレイを備え、受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが標的被検体に信号を誘導し、その信号が受信コイルによって受信される。
【0248】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに備え、信号処理ボックスがブランキング信号で制御システムをオン／オフするように構成される。さまざまな実施形態によれば、ブランキング信号でシステムをオン／オフすることで、それぞれ無線周波数増幅器を有効化／無効化する。
【0249】
さまざまな実施形態によれば、撮像システムが同調ボックスおよび無線周波数送信コイルをさらに備え、同調ボックスが送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される。さまざまな実施形態によれば、送信コイルが非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向される。
【0250】
さまざまな実施形態によれば、撮像システムが片面式勾配コイルセットをさらに備え、勾配コイルセットが非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向され、勾配コイルセットが対象領域に磁場勾配を投射するように構成される。
【0251】
さまざまな実施形態によれば、受信コイルが、対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである。さまざまな実施形態によれば、受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、受信コイルが対象領域よりも小さい。
【0252】
コンピュータ実装システム
図１８は、さまざまな実施形態による、コンピュータシステム１８００を例示するブロック図である。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像を実行する方法Ｓ１００、Ｓ２００、およびＳ３００は、コンピュータソフトウェアまたはハードウェアを介して実装され得る。さまざまな実施形態によれば、制御システム１１９０、１２９０、１３９０、および１４９０などの制御システム、またはシステム１２９４、１３９４、および１４９４などの制御・インタフェースシステムは、「固定配線」された物理ネットワーク接続（例えばインターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ、ＶＰＮなど）または無線ネットワーク接続（例えばＷｉ－Ｆｉ、ＷＬＡＮなど）のいずれかであり得るネットワーク接続を介してコンピュータシステム１８００と通信可能に接続され得る。さまざまな実施形態では、コンピュータシステム１８００は、ワークステーション、メインフレームコンピュータ、分散コンピューティングノード（「クラウドコンピューティング」または分散ネットワーキングシステムの一部）、パーソナルコンピュータ、モバイルデバイスなどであり得る。
図１８は、さまざまな実施形態による、コンピュータシステム１８００を例示するブロック図である。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像を実行する方法Ｓ１００、Ｓ２００、およびＳ３００は、コンピュータソフトウェアまたはハードウェアを介して実装され得る。さまざまな実施形態によれば、制御システム１１９０、１２９０、１３９０、および１４９０などの制御システム、またはシステム１２９４、１３９４、および１４９４などの制御・インタフェースシステムは、「固定配線」された物理ネットワーク接続（例えばインターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ、ＶＰＮなど）または無線ネットワーク接続（例えばＷｉ－Ｆｉ、ＷＬＡＮなど）のいずれかであり得るネットワーク接続を介してコンピュータシステム１８００と通信可能に接続され得る。さまざまな実施形態では、コンピュータシステム１８００は、ワークステーション、メインフレームコンピュータ、分散コンピューティングノード（「クラウドコンピューティング」または分散ネットワーキングシステムの一部）、パーソナルコンピュータ、モバイルデバイスなどであり得る。
【0253】
さまざまな実施形態によれば、コンピュータシステム１８００は、情報を通信するためのバス１８０２または他の通信メカニズム、および情報を処理するためにバス１８０２に結合されるプロセッサ１８０４を含み得る。さまざまな実施形態によれば、コンピュータシステム１８００は、プロセッサ１８０４によって実行されるべき命令を決定するためにバス１８０２に結合されるメモリをも含み得る。メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１８０６または他のダイナミック記憶装置であり得る。メモリは、プロセッサ１８０４によって実行されるべき命令の実行中に一時変数または他の中間情報を記憶するためにも使用可能である。さまざまな実施形態によれば、コンピュータシステム１８００は、プロセッサ１８０４のための静的情報および命令を記憶するためにバス１８０２に結合される読出し専用メモリ（ＲＯＭ）１８０８または他のスタティック記憶装置をさらに含み得る。磁気ディスクまたは光ディスクなどの記憶装置１８１０が、情報および命令を記憶するために提供されバス１８０２に結合され得る。
【0254】
さまざまな実施形態によれば、コンピュータシステム１８００は、バス１８０２を介して、コンピュータユーザに対して情報を表示するための陰極線管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのディスプレイ１８１２に結合され得る。英数字および他のキーを含む入力装置１８１４が、プロセッサ１８０４に情報およびコマンド選択を通信するためにバス１８０２に結合され得る。別の種類のユーザ入力装置が、プロセッサ１８０４に方向情報およびコマンド選択を通信し、ディスプレイ１８１２上のカーソル移動を制御するためのマウス、トラックボールまたはカーソル方向キーなどのカーソルコントロール１８１６である。この入力装置１８１４は一般に２つの軸、すなわち第１の軸（すなわちｘ）および第２の軸（すなわちｙ）、における２つの自由度を有し、装置が平面内で位置を指定することを可能にする。しかし、理解されるべきであるが、３次元（ｘ、ｙおよびｚ）カーソル移動を可能にする入力装置１８１４も本明細書で企図される。
【0255】
本教示のいくつかの実装形態と整合して、プロセッサ１８０４がメモリ１８０６に含まれる１つ以上の命令の１つ以上の列を実行することに応じて、結果がコンピュータシステム１８００により提供され得る。このような命令は、記憶装置１８１０などの別のコンピュータ可読媒体またはコンピュータ可読記憶媒体からメモリ１８０６に読み込まれ得る。メモリ１８０６に含まれる命令列の実行により、プロセッサ１８０４は、本明細書に記載されるプロセスを実行することができる。代替的に、本教示を実装するために、ソフトウェア命令の代わりに、またはソフトウェア命令と組み合わせて、固定配線論理を使用可能である。したがって、本教示の実装は、ハードウェア回路およびソフトウェアのいかなる特定の組合せにも限定されることはない。
【0256】
本明細書で使用される「コンピュータ可読媒体」（例えばデータストア、データストレージなど）または「コンピュータ可読記憶媒体」という用語は、実行のためにプロセッサ１８０４に命令を提供することに関与する任意の媒体を指す。このような媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含む多くの形態をとり得るが、それらに限定されることはない。不揮発性媒体の例は、記憶装置１８１０などの光ディスク、ソリッドステートディスク、磁気ディスクを含み得るが、それらに限定されることはない。揮発性媒体の例は、メモリ１８０６などのダイナミックメモリを含み得るが、それらに限定されることはない。伝送媒体の例は、バス１８０２を含む配線を含む同軸ケーブル、銅線、および光ファイバを含み得るが、それらに限定されることはない。
【0257】
コンピュータ可読媒体の一般的な形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、または任意の他の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、任意の他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する任意の他の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、およびＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、またはコンピュータが読出し可能な任意の他の有形媒体を含む。
【0258】
コンピュータ可読媒体に加えて、命令またはデータは、実行のためにコンピュータシステム１８００のプロセッサ１８０４に１つ以上の命令の列を提供するために通信装置またはシステムに含まれる伝送媒体上の信号として提供され得る。例えば、通信装置は、命令およびデータを示す信号を有する送受信機を含み得る。命令およびデータは、本明細書の開示に概説された機能を１つ以上のプロセッサに実装させるように構成される。データ通信伝送接続の代表例は、電話モデム接続、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、赤外線データ接続、ＮＦＣ接続などを含み得るが、それらに限定されることはない。
【0259】
認識されるべきであるが、本明細書に記載された方法、フローチャート、図および添付の開示は、スタンドアローン装置として、またはクラウドコンピューティングネットワークなどの共有コンピュータ処理リソースの分散ネットワーク上で、コンピュータシステム１８００を使用して実装可能である。
【0260】
本明細書に記載された方法は、応用によりさまざまな手段によって実装され得る。例えば、これらの方法は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組合せにおいて実装され得る。ハードウェア実装形態について、処理ユニットは、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書に記載された機能を実行するように設計された他の電子ユニット、またはそれらの組合せ内に実装され得る。
【0261】
さまざまな実施形態では、本教示の方法は、ファームウェアおよび／またはソフトウェアプログラム、ならびにＣ、Ｃ＋＋、Ｐｙｔｈｏｎなどの従来のプログラミング言語で書かれたアプリケーションとして実装され得る。ファームウェアおよび／またはソフトウェアとして実装される場合、本明細書に記載される実施形態は、上述の方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読媒体上に実装され得る。理解されるべきであるが、本明細書に記載されるさまざまなエンジンは、コンピュータシステム１８００などのコンピュータシステム上に提供されることが可能であり、それによりプロセッサ１８０４は、メモリ構成要素１８０６／１８０８／１８１０のうちのいずれか１つまたはそれらの組合せにより提供される命令および入力装置１８１４を介して提供されるユーザ入力に従って、これらのエンジンにより提供される分析および決定を実行する。
【0262】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像を実行する方法をコンピュータに実行させるプログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。さまざまな実施形態によれば、方法は、磁気共鳴撮像システムを用意することを含む。さまざまな実施形態によれば、システムは、無線周波数受信コイルを備えた無線周波数受信システムと、ハウジングとを含む。さまざまな実施形態によれば、ハウジングは、不均一永久勾配磁場を提供する永久磁石と、無線周波数送信システムと、片面式勾配コイルセットとを含む。さまざまな実施形態によれば、方法は、標的被検体に近接して受信コイルを配置することと、送信システムを介してチャープパルス列を適用することと、不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することと、勾配コイルセットを介して不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することと、少なくとも２つのチャープパルスを含む標的被検体の信号を受信システムを介して取得することと、標的被検体の磁気共鳴画像を形成することとをさらに含む。
【0263】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルス、マルチスライス励起、および勾配パルスの適用は、それぞれの磁化が受信システムでの信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる。さまざまな実施形態によれば、システムは、無線周波数送信システムおよび片面式勾配コイルセットのうちの少なくとも１つに電流を流すことにより、標的被検体を包含する対象領域に電磁場を発生させるように構成された電源をさらに含む。さまざまな実施形態によれば、対象領域の直径が４乃至１２インチである。
【0264】
さまざまな実施形態によれば、マルチスライス励起が、チャープパルスの広帯域幅に類似した帯域幅を各スライスが有する複数のスライスを不均一永久勾配磁場の軸に沿って励起することを含む。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる。
【0265】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、不均一永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される。さまざまな実施形態によれば、１次元信号が第１の１次元信号であり、勾配パルスが、互いに直交しかつ不均一永久勾配磁場の軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される。
【0266】
さまざまな実施形態によれば、勾配パルスが、空間情報を信号に符号化するように構成される。さまざまな実施形態によれば、不均一永久勾配磁場およびチャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および不均一永久勾配におけるスライス選択のために構成される。さまざまな実施形態によれば、標的被検体が身体の解剖学的部位である。
【0267】
さまざまな実施形態によれば、受信コイルが受信コイルのアレイを含み、受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが標的被検体に信号を誘導し、その信号が受信コイルによって受信される。さまざまな実施形態によれば、少なくとも２つのチャープパルスのそれぞれが、９０度位相がずれた２つの成分に分離される。さまざまな実施形態によれば、少なくとも２つのチャープパルスのそれぞれが、送信システムの２つの別個のポートへ送信される２つの成分に分離される。
【0268】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに含み、信号処理ボックスがブランキング信号で制御システムをオン／オフするように構成される。さまざまな実施形態によれば、ブランキング信号で制御システムをオン／オフすることで、それぞれ無線周波数増幅器を有効化／無効化する。
【0269】
さまざまな実施形態によれば、無線周波数送信システムが、非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向された送信コイルを含む。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが同調ボックスをさらに含み、同調ボックスが送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される。さまざまな実施形態によれば、勾配コイルセットが非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向され、勾配コイルセットが対象領域に磁場勾配を投射するように構成される。
【0270】
さまざまな実施形態によれば、受信コイルが、対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである。さまざまな実施形態によれば、受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、受信コイルが対象領域よりも小さい。さまざまな実施形態によれば、送信コイルおよび勾配コイルセットが対象領域の周りで同心である。
【0271】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像を実行する方法をコンピュータに実行させるプログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。さまざまな実施形態によれば、方法は、撮像システムを用意することを含み、撮像システムは、無線周波数受信コイルと、永久勾配磁場を提供する永久磁石とを備える。さまざまな実施形態によれば、方法は、標的被検体に近接して受信コイルを配置することと、広帯域幅を有するチャープパルス列を適用することと、永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することとを含み、マルチスライス励起が、チャープパルスの広帯域幅に類似した帯域幅を各スライスが有する複数のスライスを永久勾配磁場の軸に沿って励起することを含むものであり、方法はさらに、永久勾配磁場の軸に垂直な２つの直交方向に沿って位相符号化磁場を適用することと、標的被検体の磁気共鳴画像を取得することとを含む。
【0272】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルス、マルチスライス励起、および勾配パルスの適用は、それぞれの磁化が信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる。さまざまな実施形態によれば、それぞれの磁化が、標的被検体を包含する対象領域において集束する。さまざまな実施形態によれば、対象領域の直径が４乃至１２インチである。
【0273】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる。
【0274】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される。さまざまな実施形態によれば、方法は、勾配コイルセットを介して不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することをさらに含み、１次元信号が第１の１次元信号であり、勾配パルスが、互いに直交しかつ永久勾配磁場の軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される。
【0275】
さまざまな実施形態によれば、方法は、勾配コイルセットを介して不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することをさらに含み、勾配パルスが、空間情報を信号に符号化するように構成される。さまざまな実施形態によれば、永久勾配磁場およびチャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および永久勾配におけるスライス選択のために構成される。さまざまな実施形態によれば、標的被検体が身体の解剖学的部位である。
【0276】
さまざまな実施形態によれば、受信コイルが受信コイルのアレイを含み、受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが標的被検体に信号を誘導し、その信号が受信コイルによって受信される。
【0277】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに含み、信号処理ボックスがブランキング信号で制御システムをオン／オフするように構成される。さまざまな実施形態によれば、ブランキング信号でシステムをオン／オフすることで、それぞれ無線周波数増幅器を有効化／無効化する。
【0278】
さまざまな実施形態によれば、撮像システムが同調ボックスおよび無線周波数送信コイルをさらに含み、同調ボックスが送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される。さまざまな実施形態によれば、送信コイルが非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向される。
【0279】
さまざまな実施形態によれば、撮像システムが片面式勾配コイルセットをさらに含み、勾配コイルセットが非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向され、勾配コイルセットが対象領域に磁場勾配を投射するように構成される。
【0280】
さまざまな実施形態によれば、受信コイルが、対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである。さまざまな実施形態によれば、受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、受信コイルが対象領域よりも小さい。
【0281】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像を実行する方法をコンピュータに実行させるプログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。さまざまな実施形態によれば、方法は、永久勾配磁場を提供することと、標的被検体に近接して受信コイルを配置することと、広帯域幅を有するチャープパルス列を適用することと、同じ広帯域幅を有するスライス選択勾配を選択することと、永久勾配磁場の軸に沿ってマルチスライス励起技術を適用することと、永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することと、受信コイルを介して標的被検体の信号を取得することと、標的被検体の磁気共鳴画像を形成することとを含む。
【0282】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルス、マルチスライス励起技術、および勾配パルスの適用は、それぞれの磁化が信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる。さまざまな実施形態によれば、それぞれの磁化が、標的被検体を包含する対象領域において集束する。さまざまな実施形態によれば、対象領域の直径が４乃至１２インチである。
【0283】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる。
【0284】
さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが、永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される。さまざまな実施形態によれば、１次元信号が第１の１次元信号であり、勾配パルスが、互いに直交しかつ永久勾配磁場の軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される。
【0285】
さまざまな実施形態によれば、勾配パルスが、空間情報を信号に符号化するように構成される。さまざまな実施形態によれば、永久勾配磁場およびチャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および永久勾配におけるスライス選択のために構成される。さまざまな実施形態によれば、標的被検体が身体の解剖学的部位である。
【0286】
さまざまな実施形態によれば、受信コイルが受信コイルのアレイを備え、受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される。さまざまな実施形態によれば、チャープパルスが標的被検体に信号を誘導し、その信号が受信コイルによって受信される。
【0287】
さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに含み、信号処理ボックスがブランキング信号で制御システムをオン／オフするように構成される。さまざまな実施形態によれば、ブランキング信号でシステムをオン／オフすることで、それぞれ無線周波数増幅器を有効化／無効化する。
【0288】
さまざまな実施形態によれば、撮像システムが同調ボックスおよび無線周波数送信コイルをさらに含み、同調ボックスが送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される。さまざまな実施形態によれば、送信コイルが非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向される。
【0289】
さまざまな実施形態によれば、撮像システムが片面式勾配コイルセットをさらに含み、勾配コイルセットが非平面状であり対象領域を部分的に包囲するように配向され、勾配コイルセットが対象領域に磁場勾配を投射するように構成される。
【0290】
さまざまな実施形態によれば、受信コイルが、対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである。さまざまな実施形態によれば、受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、受信コイルが対象領域よりも小さい。
【0291】
実施形態の列挙
実施形態１．磁気共鳴撮像を実行する方法であって、磁気共鳴撮像システムを用意することを含み、該磁気共鳴撮像システムが、無線周波数受信コイルを備えた無線周波数受信システムと、ハウジングとを備え、ハウジングが、不均一永久勾配磁場を提供する永久磁石と、無線周波数送信システムと、片面式勾配コイルセットとを備える、磁気共鳴撮像を実行する方法。方法は、標的被検体に近接して前記受信コイルを配置することと、前記送信システムを介してチャープパルス列を適用することと、前記不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することと、前記勾配コイルセットを介して前記不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することと、少なくとも２つのチャープパルスを含む前記標的被検体の信号を前記受信システムを介して取得することと、前記標的被検体の磁気共鳴画像を形成することとをさらに含む。
実施形態１．磁気共鳴撮像を実行する方法であって、磁気共鳴撮像システムを用意することを含み、該磁気共鳴撮像システムが、無線周波数受信コイルを備えた無線周波数受信システムと、ハウジングとを備え、ハウジングが、不均一永久勾配磁場を提供する永久磁石と、無線周波数送信システムと、片面式勾配コイルセットとを備える、磁気共鳴撮像を実行する方法。方法は、標的被検体に近接して前記受信コイルを配置することと、前記送信システムを介してチャープパルス列を適用することと、前記不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することと、前記勾配コイルセットを介して前記不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することと、少なくとも２つのチャープパルスを含む前記標的被検体の信号を前記受信システムを介して取得することと、前記標的被検体の磁気共鳴画像を形成することとをさらに含む。
【0292】
実施形態２．前記チャープパルス、前記マルチスライス励起、および前記勾配パルスの適用は、それぞれの磁化が前記受信システムでの前記信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる、実施形態１の方法。
【0293】
実施形態３．前記無線周波数送信システムおよび前記片面式勾配コイルセットのうちの少なくとも１つに電流を流すことにより、前記標的被検体を包含する対象領域に電磁場を発生させるように構成された電源をさらに備える、実施形態１～２のうちのいずれかの方法。
【0294】
実施形態４．前記対象領域の直径が４乃至１２インチである、実施形態３の方法。
【0295】
実施形態５．前記マルチスライス励起が、前記チャープパルスの広帯域幅に類似した帯域幅を各スライスが有する複数のスライスを前記不均一永久勾配磁場の軸に沿って励起することを含む、実施形態１～４のうちのいずれかの方法。
【0296】
実施形態６．前記チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える、実施形態１～５のうちのいずれかの方法。
【0297】
実施形態７．前記チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる、実施形態１～６のうちのいずれかの方法。
【0298】
実施形態８．前記チャープパルスが、前記不均一永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される、実施形態１～７のうちのいずれかの方法。
【0299】
実施形態９．前記１次元信号が第１の１次元信号であり、前記勾配パルスが、互いに直交しかつ前記不均一永久勾配磁場の前記軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される、実施形態８の方法。
【0300】
実施形態１０．前記勾配パルスが、空間情報を前記信号に符号化するように構成される、実施形態１～９のうちのいずれかの方法。
【0301】
実施形態１１．前記不均一永久勾配磁場および前記チャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および前記不均一永久勾配におけるスライス選択のために構成される、実施形態１～１０のうちのいずれかの方法。
【0302】
実施形態１２．前記標的被検体が身体の解剖学的部位である、実施形態１～１１のうちのいずれかの方法。
【0303】
実施形態１３．前記受信コイルが受信コイルのアレイを備え、該受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される、実施形態１～１２のうちのいずれかの方法。
【0304】
実施形態１４．前記チャープパルスが前記標的被検体に信号を誘導し、該信号が前記受信コイルによって受信される、実施形態１～１３のうちのいずれかの方法。
【0305】
実施形態１５．前記少なくとも２つのチャープパルスのそれぞれが、９０度位相がずれた２つの成分に分離される、実施形態１～１４のうちのいずれかの方法。
【0306】
実施形態１６．前記少なくとも２つのチャープパルスのそれぞれが、前記送信システムの２つの別個のポートへ送信される２つの成分に分離される、実施形態１～１５のうちのいずれかの方法。
【0307】
実施形態１７．前記磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに備え、前記信号処理ボックスがブランキング信号で前記制御システムをオン／オフするように構成される、実施形態１～１６のうちのいずれかの方法。
【0308】
実施形態１８．前記ブランキング信号で前記制御システムをオン／オフすることで、それぞれ無線周波数増幅器を有効化／無効化する、実施形態１７の方法。
【0309】
実施形態１９．前記無線周波数送信システムが、非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向された送信コイルを備える、実施形態３の方法。
【0310】
実施形態２０．前記磁気共鳴撮像システムが同調ボックスをさらに備え、該同調ボックスが前記送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される、実施形態１９の方法。
【0311】
実施形態２１．前記勾配コイルセットが非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向され、前記勾配コイルセットが前記対象領域に磁場勾配を投射するように構成される、実施形態３の方法。
【0312】
実施形態２２．前記受信コイルが、前記対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである、実施形態３の方法。
【0313】
実施形態２３．前記受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、前記受信コイルが前記対象領域よりも小さい、実施形態３の方法。
【0314】
実施形態２４．前記送信コイルおよび前記勾配コイルセットが前記対象領域の周りで同心である、実施形態１９の方法。
【0315】
実施形態２５．磁気共鳴撮像を実行する方法であって、撮像システムを用意することを含み、該撮像システムが、無線周波数受信コイルと、永久勾配磁場を提供する永久磁石とを備える、磁気共鳴撮像を実行する方法。方法は、標的被検体に近接して前記受信コイルを配置することと、広帯域幅を有するチャープパルス列を適用することと、前記永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することとを含み、該マルチスライス励起が、前記チャープパルスの前記広帯域幅に類似した帯域幅を各スライスが有する複数のスライスを前記永久勾配磁場の軸に沿って励起することを含むものであり、方法はさらに、前記永久勾配磁場の前記軸に垂直な２つの直交方向に沿って位相符号化磁場を適用することと、前記標的被検体の磁気共鳴画像を取得することとを含む。
【0316】
実施形態２６．前記チャープパルス、前記マルチスライス励起、および前記勾配パルスの適用は、それぞれの磁化が信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる、実施形態２５の方法。
【0317】
実施形態２７．それぞれの磁化が、標的被検体を包含する対象領域において集束する、実施形態２６の方法。
【0318】
実施形態２８．前記対象領域の直径が４乃至１２インチである、実施形態２７の方法。
【0319】
実施形態２９．前記チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える、実施形態２５～２８のうちのいずれかの方法。
【0320】
実施形態３０．前記チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる、実施形態２９の方法。
【0321】
実施形態３１．前記チャープパルスが、前記永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される、実施形態２５～３０のうちのいずれかの方法。
【0322】
実施形態３２．勾配コイルセットを介して前記不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することをさらに含み、前記１次元信号が第１の１次元信号であり、前記勾配パルスが、互いに直交しかつ前記永久勾配磁場の前記軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される、実施形態３１の方法。
【0323】
実施形態３３．勾配コイルセットを介して前記不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することをさらに含み、前記勾配パルスが、空間情報を前記信号に符号化するように構成される、実施形態２５～３２のうちのいずれかの方法。
【0324】
実施形態３４．前記永久勾配磁場および前記チャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および前記永久勾配におけるスライス選択のために構成される、実施形態２５～３３のうちのいずれかの方法。
【0325】
実施形態３５．前記標的被検体が身体の解剖学的部位である、実施形態２５～３４のうちのいずれかの方法。
【0326】
実施形態３６．前記受信コイルが受信コイルのアレイを備え、該受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される、実施形態２５～３５のうちのいずれかの方法。
【0327】
実施形態３７．前記チャープパルスが前記標的被検体に信号を誘導し、該信号が前記受信コイルによって受信される、実施形態２５～３６のうちのいずれかの方法。
【0328】
実施形態３８．前記磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに備え、前記信号処理ボックスがブランキング信号で前記制御システムをオン／オフするように構成される、実施形態２５～３７のうちのいずれかの方法。
【0329】
実施形態３９．前記ブランキング信号で前記システムをオン／オフすることで、それぞれ無線周波数増幅器を有効化／無効化する、実施形態３８の方法。
【0330】
実施形態４０．前記撮像システムが同調ボックスおよび無線周波数送信コイルをさらに備え、前記同調ボックスが前記送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される、実施形態２７の方法。
【0331】
実施形態４１．前記送信コイルが非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向される、実施形態４０の方法。
【0332】
実施形態４２．前記撮像システムが片面式勾配コイルセットをさらに備え、該勾配コイルセットが非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向され、前記勾配コイルセットが前記対象領域に磁場勾配を投射するように構成される、実施形態２７の方法。
【0333】
実施形態４３．前記受信コイルが、前記対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである、実施形態２７の方法。
【0334】
実施形態４４．前記受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、前記受信コイルが前記対象領域よりも小さい、実施形態２７の方法。
【0335】
実施形態４５．磁気共鳴撮像を実行する方法であって、永久勾配磁場を提供することと、標的被検体に近接して受信コイルを配置することと、広帯域幅を有するチャープパルス列を適用することと、同じ広帯域幅を有するスライス選択勾配を選択することと、前記永久勾配磁場の軸に沿ってマルチスライス励起技術を適用することと、前記永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することと、前記受信コイルを介して前記標的被検体の信号を取得することと、前記標的被検体の磁気共鳴画像を形成することとを含む、磁気共鳴撮像を実行する方法。
【0336】
実施形態４６．前記チャープパルス、前記マルチスライス励起技術、および前記勾配パルスの適用は、それぞれの磁化が前記信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる、実施形態４５の方法。
【0337】
実施形態４７．それぞれの磁化が、標的被検体を包含する対象領域において集束する、実施形態４６の方法。
【0338】
実施形態４８．前記対象領域の直径が４乃至１２インチである、実施形態４７の方法。
【0339】
実施形態４９．前記チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える、実施形態４５～４８のうちのいずれかの方法。
【0340】
実施形態５０．前記チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる、実施形態４９の方法。
【0341】
実施形態５１．前記チャープパルスが、前記永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される、実施形態４５～５０のうちのいずれかの方法。
【0342】
実施形態５２．前記１次元信号が第１の１次元信号であり、前記勾配パルスが、互いに直交しかつ前記永久勾配磁場の前記軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される、実施形態５１の方法。
【0343】
実施形態５３．前記勾配パルスが、空間情報を前記信号に符号化するように構成される、実施形態４５～５２のうちのいずれかの方法。
【0344】
実施形態５４．前記永久勾配磁場および前記チャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および前記永久勾配におけるスライス選択のために構成される、実施形態４５～５３のうちのいずれかの方法。
【0345】
実施形態５５．前記標的被検体が身体の解剖学的部位である、実施形態４５～５４のうちのいずれかの方法。
【0346】
実施形態５６．前記受信コイルが受信コイルのアレイを備え、該受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される、実施形態４５～５５のうちのいずれかの方法。
【0347】
実施形態５７．前記チャープパルスが前記標的被検体に信号を誘導し、該信号が前記受信コイルによって受信される、実施形態４５～５６のうちのいずれかの方法。
【0348】
実施形態５８．前記磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに備え、前記信号処理ボックスがブランキング信号で前記制御システムをオン／オフするように構成される、実施形態４５～５７のうちのいずれかの方法。
【0349】
実施形態５９．前記ブランキング信号で前記システムをオン／オフすることで、それぞれ無線周波数増幅器を有効化／無効化する、実施形態５８の方法。
【0350】
実施形態６０．前記撮像システムが同調ボックスおよび無線周波数送信コイルをさらに備え、前記同調ボックスが前記送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される、実施形態４７の方法。
【0351】
実施形態６１．前記送信コイルが非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向される、実施形態６０の方法。
【0352】
実施形態６２．前記撮像システムが片面式勾配コイルセットをさらに備え、該勾配コイルセットが非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向され、前記勾配コイルセットが前記対象領域に磁場勾配を投射するように構成される、実施形態４７の方法。
【0353】
実施形態６３．前記受信コイルが、前記対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである、実施形態４７の方法。
【0354】
実施形態６４．前記受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、前記受信コイルが前記対象領域よりも小さい、実施形態４７の方法。
【0355】
実施形態６５．磁気共鳴撮像システムであって、標的被検体に近接して配置されるように構成された無線周波数受信コイルを備えた無線周波数受信システムであって、標的被検体の磁気共鳴画像を形成するために該受信システムは少なくとも２つのチャープパルスを含む前記標的被検体の信号を送出するように構成される、無線周波数受信システムと、ハウジングとを備え、該ハウジングが、不均一永久勾配磁場を提供する永久磁石であって、前記撮像システムが前記不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用するように構成される、永久磁石と、チャープパルス列を送出するように構成された無線周波数送信システムと、前記不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを送出するように構成された片面式勾配コイルセットとを備える、磁気共鳴撮像システム。
【0356】
実施形態６６．前記無線周波数送信システムおよび前記片面式勾配コイルセットのうちの少なくとも１つに電流を流すことにより、前記標的被検体を包含する対象領域に電磁場を発生させるように構成された電源をさらに備える、実施形態６５のシステム。
【0357】
実施形態６７．前記対象領域の直径が４乃至１２インチである、実施形態６６のシステム。
【0358】
実施形態６８．前記撮像システムが、前記チャープパルスの広帯域幅に類似した帯域幅を各スライスが有する複数のスライスを前記不均一永久勾配磁場の軸に沿って励起することを含むマルチスライス励起を適用するように構成される、実施形態６５～６７のうちのいずれかのシステム。
【0359】
実施形態６９．前記チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える、実施形態６５～６８のうちのいずれかのシステム。
【0360】
実施形態７０．前記チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる、実施形態６５～６９のうちのいずれかのシステム。
【0361】
実施形態７１．前記チャープパルスが、前記不均一永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される、実施形態６５～７０のうちのいずれかのシステム。
【0362】
実施形態７２．前記１次元信号が第１の１次元信号であり、前記勾配パルスが、互いに直交しかつ前記不均一永久勾配磁場の前記軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される、実施形態７１のシステム。
【0363】
実施形態７３．前記勾配パルスが、空間情報を前記信号に符号化するように構成される、実施形態６５～７２のうちのいずれかのシステム。
【0364】
実施形態７４．前記不均一永久勾配磁場および前記チャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および前記不均一永久勾配におけるスライス選択のために構成される、実施形態６５～７３のうちのいずれかのシステム。
【0365】
実施形態７５．前記標的被検体が身体の解剖学的部位である、実施形態６５～７４のうちのいずれかのシステム。
【0366】
実施形態７６．前記受信コイルが受信コイルのアレイを備え、該受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される、実施形態６５～７５のうちのいずれかのシステム。
【0367】
実施形態７７．前記チャープパルスが前記標的被検体に信号を誘導し、前記受信コイルが前記信号を受信するように構成される、実施形態６５～７６のうちのいずれかのシステム。
【0368】
実施形態７８．前記少なくとも２つのチャープパルスのそれぞれが、９０度位相がずれた２つの成分に分離される、実施形態６５～７７のうちのいずれかのシステム。
【0369】
実施形態７９．前記送信システムが、前記少なくとも２つのチャープパルスを発生するように構成された２つの別個のポートをさらに備える、実施形態６５～７８のうちのいずれかのシステム。
【0370】
実施形態８０．前記磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに備え、前記信号処理ボックスがブランキング信号で前記制御システムをオン／オフするように構成される、実施形態６５～７９のうちのいずれかのシステム。
【0371】
実施形態８１．無線周波数増幅器をさらに備え、前記制御システムが前記ブランキング信号でオン／オフされると前記増幅器が有効化／無効化される、実施形態８０のシステム。
【0372】
実施形態８２．前記無線周波数送信システムが、非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向された送信コイルを備える、実施形態６６のシステム。
【0373】
実施形態８３．前記磁気共鳴撮像システムが同調ボックスをさらに備え、該同調ボックスが前記送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される、実施形態８２のシステム。
【0374】
実施形態８４．前記勾配コイルセットが非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向され、前記勾配コイルセットが前記対象領域に磁場勾配を投射するように構成される、実施形態６６のシステム。
【0375】
実施形態８５．前記受信コイルが、前記対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである、実施形態６６のシステム。
【0376】
実施形態８６．前記受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、前記受信コイルが前記対象領域よりも小さい、実施形態６６のシステム。
【0377】
実施形態８７．前記送信コイルおよび前記勾配コイルセットが前記対象領域の周りで同心である、実施形態８２のシステム。
【0378】
実施形態８８．磁気共鳴撮像を実行する方法をコンピュータに実行させるプログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法が、磁気共鳴撮像システムを用意することを含み、該磁気共鳴撮像システムが、無線周波数受信コイルを備えた無線周波数受信システムと、ハウジングとを備え、該ハウジングが、不均一永久勾配磁場を提供する永久磁石と、無線周波数送信システムと、片面式勾配コイルセットとを備える、非一時的コンピュータ可読媒体。方法は、標的被検体に近接して前記受信コイルを配置することと、前記送信システムを介してチャープパルス列を適用することと、前記不均一永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することと、前記勾配コイルセットを介して前記不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することと、少なくとも２つのチャープパルスを含む前記標的被検体の信号を前記受信システムを介して取得することと、前記標的被検体の磁気共鳴画像を形成することとをさらに含む。
【0379】
実施形態８９．前記チャープパルス、前記マルチスライス励起、および前記勾配パルスの適用は、それぞれの磁化が前記受信システムでの前記信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる、実施形態８８の方法。
【0380】
実施形態９０．前記無線周波数送信システムおよび前記片面式勾配コイルセットのうちの少なくとも１つに電流を流すことにより、前記標的被検体を包含する対象領域に電磁場を発生させるように構成された電源をさらに備える、実施形態８８～８９のうちのいずれかの方法。
【0381】
実施形態９１．前記対象領域の直径が４乃至１２インチである、実施形態９０の方法。
【0382】
実施形態９２．前記マルチスライス励起が、前記チャープパルスの広帯域幅に類似した帯域幅を各スライスが有する複数のスライスを前記不均一永久勾配磁場の軸に沿って励起することを含む、実施形態８８～９１のうちのいずれかの方法。
【0383】
実施形態９３．前記チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える、実施形態８８～９２のうちのいずれかの方法。
【0384】
実施形態９４．前記チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる、実施形態８８～９３のうちのいずれかの方法。
【0385】
実施形態９５．前記チャープパルスが、前記不均一永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される、実施形態８８～９４のうちのいずれかの方法。
【0386】
実施形態９６．前記１次元信号が第１の１次元信号であり、前記勾配パルスが、互いに直交しかつ前記不均一永久勾配磁場の前記軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される、実施形態９５の方法。
【0387】
実施形態９７．前記勾配パルスが、空間情報を前記信号に符号化するように構成される、実施形態８８～９６のうちのいずれかの方法。
【0388】
実施形態９８．前記不均一永久勾配磁場および前記チャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および前記不均一永久勾配におけるスライス選択のために構成される、実施形態８８～９７のうちのいずれかの方法。
【0389】
実施形態９９．前記標的被検体が身体の解剖学的部位である、実施形態８８～９８のうちのいずれかの方法。
【0390】
実施形態１００．前記受信コイルが受信コイルのアレイを備え、該受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される、実施形態８８～９８のうちのいずれかの方法。
【0391】
実施形態１０１．前記チャープパルスが前記標的被検体に信号を誘導し、該信号が前記受信コイルによって受信される、実施形態８８～１００のうちのいずれかの方法。
【0392】
実施形態１０２．前記少なくとも２つのチャープパルスのそれぞれが、９０度位相がずれた２つの成分に分離される、実施形態８８～１０１のうちのいずれかの方法。
【0393】
実施形態１０３．前記少なくとも２つのチャープパルスのそれぞれが、前記送信システムの２つの別個のポートへ送信される２つの成分に分離される、実施形態８８～１０２のうちのいずれかの方法。
【0394】
実施形態１０４．前記磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに備え、前記信号処理ボックスがブランキング信号で前記制御システムをオン／オフするように構成される、実施形態８８～１０３のうちのいずれかの方法。
【0395】
実施形態１０５．前記ブランキング信号で前記制御システムをオン／オフすることで、それぞれ無線周波数増幅器を有効化／無効化する、実施形態１０４の方法。
【0396】
実施形態１０６．前記無線周波数送信システムが、非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向された送信コイルを備える、実施形態９０の方法。
【0397】
実施形態１０７．前記磁気共鳴撮像システムが同調ボックスをさらに備え、該同調ボックスが前記送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される、実施形態１０６の方法。
【0398】
実施形態１０８．前記勾配コイルセットが非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向され、前記勾配コイルセットが前記対象領域に磁場勾配を投射するように構成される、実施形態９０の方法。
【0399】
実施形態１０９．前記受信コイルが、前記対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである、実施形態９０の方法。
【0400】
実施形態１１０．前記受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、前記受信コイルが前記対象領域よりも小さい、実施形態９０の方法。
【0401】
実施形態１１１．前記送信コイルおよび前記勾配コイルセットが前記対象領域の周りで同心である、実施形態１０６の方法。
【0402】
実施形態１１２．磁気共鳴撮像を実行する方法をコンピュータに実行させるプログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法が、撮像システムを用意することを含み、該撮像システムが、無線周波数受信コイルと、永久勾配磁場を提供する永久磁石とを備える、非一時的コンピュータ可読媒体。方法は、標的被検体に近接して前記受信コイルを配置することと、広帯域幅を有するチャープパルス列を適用することと、前記永久勾配磁場に沿ってマルチスライス励起を適用することとを含み、該マルチスライス励起が、前記チャープパルスの前記広帯域幅に類似した帯域幅を各スライスが有する複数のスライスを前記永久勾配磁場の軸に沿って励起することを含むものであり、前記方法がさらに、前記永久勾配磁場の前記軸に垂直な２つの直交方向に沿って位相符号化磁場を適用することと、前記標的被検体の磁気共鳴画像を取得することとを含む。
【0403】
実施形態１１３．前記チャープパルス、前記マルチスライス励起、および前記勾配パルスの適用は、それぞれの磁化が信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる、実施形態１１２の方法。
【0404】
実施形態１１４．それぞれの磁化が、標的被検体を包含する対象領域において集束する、実施形態１１３の方法。
【0405】
実施形態１１５．前記対象領域の直径が４乃至１２インチである、実施形態１１４の方法。
【0406】
実施形態１１６．前記チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える、実施形態１１２～１１５のうちのいずれかの方法。
【0407】
実施形態１１７．前記チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる、実施形態１１６の方法。
【0408】
実施形態１１８．前記チャープパルスが、前記永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される、実施形態１１２～１１７のうちのいずれかの方法。
【0409】
実施形態１１９．勾配コイルセットを介して前記不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することをさらに含み、前記１次元信号が第１の１次元信号であり、前記勾配パルスが、互いに直交しかつ前記永久勾配磁場の前記軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される、実施形態１１８の方法。
【0410】
実施形態１２０．勾配コイルセットを介して前記不均一永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することをさらに含み、前記勾配パルスが、空間情報を前記信号に符号化するように構成される、実施形態１１２～１１９のうちのいずれかの方法。
【0411】
実施形態１２１．前記永久勾配磁場および前記チャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および前記永久勾配におけるスライス選択のために構成される、実施形態１１２～１２０のうちのいずれかの方法。
【0412】
実施形態１２２．前記標的被検体が身体の解剖学的部位である、実施形態１１２～１２１のうちのいずれかの方法。
【0413】
実施形態１２３．前記受信コイルが受信コイルのアレイを備え、該受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される、実施形態１１２～１２２のうちのいずれかの方法。
【0414】
実施形態１２４．前記チャープパルスが前記標的被検体に信号を誘導し、該信号が前記受信コイルによって受信される、実施形態１１２～１２３のうちのいずれかの方法。
【0415】
実施形態１２５．前記磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに備え、前記信号処理ボックスがブランキング信号で前記制御システムをオン／オフするように構成される、実施形態１１２～１２４のうちのいずれかの方法。
【0416】
実施形態１２６．前記ブランキング信号で前記システムをオン／オフすることで、それぞれ無線周波数増幅器を有効化／無効化する、実施形態１２５の方法。
【0417】
実施形態１２７．前記撮像システムが同調ボックスおよび無線周波数送信コイルをさらに備え、前記同調ボックスが前記送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される、実施形態１１４の方法。
【0418】
実施形態１２８．前記送信コイルが非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向される、実施形態１２７の方法。
【0419】
実施形態１２９．前記撮像システムが片面式勾配コイルセットをさらに備え、該勾配コイルセットが非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向され、前記勾配コイルセットが前記対象領域に磁場勾配を投射するように構成される、実施形態１１４の方法。
【0420】
実施形態１３０．前記受信コイルが、前記対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである、実施形態１１４の方法。
【0421】
実施形態１３１．前記受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、前記受信コイルが前記対象領域よりも小さい、実施形態１１４の方法。
【0422】
実施形態１３２．磁気共鳴撮像を実行する方法をコンピュータに実行させるプログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法が、永久勾配磁場を提供することと、標的被検体に近接して受信コイルを配置することと、広帯域幅を有するチャープパルス列を適用することと、同じ広帯域幅を有するスライス選択勾配を選択することと、前記永久勾配磁場の軸に沿ってマルチスライス励起技術を適用することと、前記永久勾配磁場に直交する複数の勾配パルスを適用することと、前記受信コイルを介して前記標的被検体の信号を取得することと、前記標的被検体の磁気共鳴画像を形成することとを含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【0423】
実施形態１３３．前記チャープパルス、前記マルチスライス励起技術、および前記勾配パルスの適用は、それぞれの磁化が前記信号の取得時刻に再集束するように時間合わせされる、実施形態１３２の方法。
【0424】
実施形態１３４．それぞれの磁化が、標的被検体を包含する対象領域において集束する、実施形態１３３の方法。
【0425】
実施形態１３５．前記対象領域の直径が４乃至１２インチである、実施形態１３４の方法。
【0426】
実施形態１３６．前記チャープパルスが、同一の帯域幅および相異なる持続時間を備える、実施形態１３２～１３５のうちのいずれかの方法。
【0427】
実施形態１３７．前記チャープパルスの帯域幅が、１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで、１０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１００ｋＨｚから４００ｋＨｚまで、４００ｋＨｚから１ＭＨｚまで、またはそれらの帯域幅の任意の範囲にわたる、実施形態１３６の方法。
【0428】
実施形態１３８．前記チャープパルスが、前記永久勾配磁場の軸に沿って１次元信号を生成するように構成される、実施形態１３２～１３７のうちのいずれかの方法。
【0429】
実施形態１３９．前記１次元信号が第１の１次元信号であり、前記勾配パルスが、互いに直交しかつ前記永久勾配磁場の前記軸に直交する第２の１次元信号および第３の１次元信号を生成するように構成される、実施形態１３８の方法。
【0430】
実施形態１４０．前記勾配パルスが、空間情報を前記信号に符号化するように構成される、実施形態１３２～１３９のうちのいずれかの方法。
【0431】
実施形態１４１．前記永久勾配磁場および前記チャープパルスの組合せが、周波数符号化勾配および前記永久勾配におけるスライス選択のために構成される、実施形態１３２～１４０のうちのいずれかの方法。
【0432】
実施形態１４２．前記標的被検体が身体の解剖学的部位である、実施形態１３２～１４１のうちのいずれかの方法。
【0433】
実施形態１４３．前記受信コイルが受信コイルのアレイを備え、該受信コイルのアレイの各受信コイルが、身体の特定の解剖学的部位のために構成される、実施形態１３２～１４２のうちのいずれかの方法。
【0434】
実施形態１４４．前記チャープパルスが前記標的被検体に信号を誘導し、該信号が前記受信コイルによって受信される、実施形態１３２～１４３のうちのいずれかの方法。
【0435】
実施形態１４５．前記磁気共鳴撮像システムが信号処理ボックスおよび制御システムをさらに備え、前記信号処理ボックスがブランキング信号で前記制御システムをオン／オフするように構成される、実施形態１３２～１４４のうちのいずれかの方法。
【0436】
実施形態１４６．前記ブランキング信号で前記システムをオン／オフすることで、それぞれ無線周波数増幅器を有効化／無効化する、実施形態１４５の方法。
【0437】
実施形態１４７．前記撮像システムが同調ボックスおよび無線周波数送信コイルをさらに備え、前記同調ボックスが前記送信コイルの周波数応答を変化させるように構成される、実施形態１３４の方法。
【0438】
実施形態１４８．前記送信コイルが非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向される、実施形態１４７の方法。
【0439】
実施形態１４９．前記撮像システムが片面式勾配コイルセットをさらに備え、該勾配コイルセットが非平面状であり前記対象領域を部分的に包囲するように配向され、前記勾配コイルセットが前記対象領域に磁場勾配を投射するように構成される、実施形態１３４の方法。
【0440】
実施形態１５０．前記受信コイルが、前記対象領域内で撮像するために患者の解剖学的部位に取り付けられるように構成された可撓性コイルである、実施形態１３４の方法。
【0441】
実施形態１５１．前記受信コイルの構成が、単一ループコイル構成、８の字コイル構成、またはバタフライコイル構成のうちの１つであり、前記受信コイルが前記対象領域よりも小さい、実施形態１３４の方法。
【0442】
本明細書は多くの具体的な実装形態の詳細を含むが、これらは任意の発明または特許請求の範囲となり得る対象の範囲に対する限定と解釈されるべきではなく、特定の発明の特定の実装に固有の特徴の記述と解釈されるべきである。個別の実装形態の文脈で本明細書に記載されるいくつかの特徴は、単一の実装形態において組み合わせて実装されることも可能である。逆に、単一の実装形態の文脈で記載されるさまざまな特徴は、個別に複数の実装形態で、または、任意の好適な部分的組合せにおいて実装されることも可能である。さらに、諸特徴はいくつかの組合せにおいて作用するものとして上記に記載され、そのようなものとして最初に特許請求の範囲に記載されているかもしれないが、特許請求の範囲の組合せからの１つまたは複数の特徴は、場合によってその組合せから削除されることが可能であり、特許請求の範囲の組合せは部分的組合せを、または部分的組合せの変形を対象としてもよい。
【0443】
同様に、動作は特定の順序で図面に図示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が図示された特定の順序もしくは逐次的順序で実行されること、または図示された動作のすべてが実行されることを要求していると理解されるべきではない。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。さらに、上記の実装形態におけるさまざまなシステム構成要素の分離は、すべての実装形態におけるそのような分離を要求していると理解されるべきではなく、記載されたプログラム構成要素およびシステムは一般に単一のソフトウェア製品に統合されること、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化されることが可能であると理解されるべきである。
【0444】
「または」への言及は、「または」を用いて記載される任意の用語が、記載された用語の単一、複数、およびすべてのもののいずれをも示し得るように包括的と解釈され得る。「第１」、「第２」、「第３」などのラベルは、順序を示すことを必ずしも意味せず、同様または類似の項目または要素間を単に区別するために一般的に使用される。
【0445】
本開示に記載される実装形態へのさまざまな変更は当業者には直ちに明らかであろうし、本明細書に規定される一般的原理は本開示の精神または範囲から逸脱することなく他の実装形態にも適用可能であろう。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示される実装形態に限定されることを意図しておらず、本開示、すなわち本明細書に開示される原理および新規な特徴と整合する最も広い範囲が与えられるべきである。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
