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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-29
(45)【発行日】2022-07-07
(54)【発明の名称】回転する磁石を用いた磁気粒子イメージング
(51)【国際特許分類】
A61B 5/0515 20210101AFI20220630BHJP
【ＦＩ】
A61B5/0515
【請求項の数】
22
(21)【出願番号】P 2019522618
(86)(22)【出願日】2017-07-12
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2019-10-03
(86)【国際出願番号】 US2017041792
(87)【国際公開番号】W WO2018013738
(87)【国際公開日】2018-01-18
【審査請求日】2020-07-13
(31)【優先権主張番号】62/361,475
(32)【優先日】2016-07-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/361,463
(32)【優先日】2016-07-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】519012253
【氏名又は名称】パトリック・ダブリュー・グッドウィル
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｔｒｉｃｋ Ｗ．ＧＯＯＤＷＩＬＬ
(74)【代理人】
【識別番号】100126572
【弁理士】
【氏名又は名称】村越 智史
(72)【発明者】
【氏名】パトリック・ダブリュー・グッドウィル
【審査官】牧尾 尚能
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２２１４３８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平０１－２０９７０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２６５０５０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／００５８４４１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】欧州特許出願公開第０２２２３７１９（ＥＰ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１５９７１２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３２０１３２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ５／０５ － ５／０５３８
Ａ６１Ｂ ５／２４ － ５／３９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
自己シールド型磁気粒子イメージング（ＭＰＩ）システムであって、フィールドフリー線を含む磁場を生成する機械的に回転可能な磁石と、
励起源と、
ＲＦディテクタと、
前記自己シールド型ＭＰＩシステムの撮像される物体を受けることが可能な穴の一部またはすべてを取り囲むＲＦシールドと、
複数の角度における複数の投影を取得するように構成されたコントロールシステムと、
少なくとも前記複数の投影に基づいて画像を生成するように構成された画像再構成システムと、を備え、
前記複数の投影を取得するステップは、
前記フィールドフリー線を前記複数の角度に向けるべく、前記機械的に回転可能な磁石を回転させるステップと、
前記フィールドフリー線を前記複数の角度における複数の位置に位置決めするステップと、
前記励起源と前記ＲＦディテクタを制御して、前記複数の位置の前記フィールドフリー線内のサンプル中の磁気粒子からの信号を取得するステップとを含み、
前記ＲＦシールドは前記機械的に回転可能な磁石の回転の間動かないように構成される、
自己シールド型磁気粒子イメージング（ＭＰＩ）システム。
【請求項2】
前記フィールドフリー線を複数の位置に位置決めするステップは、前記機械的に回転可能な磁石をある角度に固定した状態で起こる、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記画像再構成システムは、ある固定の角度から取得された複数の投影から前記画像を作成するようにさらに構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記フィールドフリー線を複数の位置に位置決めするステップは、前記機械的に回転可能な磁石が回転している間に起こる、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記機械的に回転可能な磁石を回転させるステップは、前記複数の投影を取得している間に、回転方向を逆転させるステップを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記コントロールシステムは、前記取得するステップの間に、前記機械的に回転可能な磁石の穴を通じてサンプルを移動させるようにさらに構成された、請求項４に記載のシステム。
【請求項7】
前記画像再構成システムは、３次元画像を生成するように構成された、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記コントロールシステムは、前記機械的に回転可能な磁石の穴を通じてサンプルを移動させ、別の複数の角度における追加の複数の投影を取得するようにさらに構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記画像再構成システムは、３次元画像を生成するように構成された、請求項８に記載のシステム。
【請求項10】
前記コントロールシステムは、前記フィールドフリー線を、前記機械的に回転可能な磁石の回転軸に沿って電気的に移動させ、別の複数の角度における追加の複数の投影を取得するようにさらに構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
前記画像再構成システムは、３次元画像を生成するように構成された、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記フィールドフリー線を複数の位置に位置づけするステップは、少なくとも変更された磁場を生成する前記機械的に回転可能な磁石により達成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項13】
前記フィールドフリー線を複数の位置に位置決めするステップは、前記フィールドフリー線の位置を、シフティング磁石及び励起磁石によりＸ軸方向にのみ変化させるステップを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項14】
前記フィールドフリー線を複数の位置に位置づけするステップは、前記フィールドフリー線の位置を、少なくとも１つの磁石及び少なくとも１つの励起磁石により、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の両方に変化させるステップを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項15】
磁場を変化させるように構成された少なくとも１つのシム磁石をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項16】
前記磁場を変化させるステップは、前記フィールドフリー線の幅を広くさせる、請求項１５に記載のシステム。
【請求項17】
コンピュータに所定の動作を実行させるためのプログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記所定の動作は、自己シールド型磁気粒子イメージング（ＭＰＩ）システムであって、
機械的に回転可能な磁石と、
励起源と、
ＲＦディテクタと、
前記自己シールド型ＭＰＩシステムの撮像される物体を受けることが可能な穴の一部またはすべてを取り囲むＲＦシールドと、
コントロールシステムと、
画像再構成システムと、を備える自己シールド型ＭＰＩシステムに、
フィールドフリー線を含む磁場を生成する、前記機械的に回転可能な磁石による、ステップと、
複数の角度から複数の投影を取得する、コントロールシステムによる、ステップであって、前記取得するステップは、
前記フィールドフリー線を前記複数の角度に向けるべく、前記機械的に回転可能な磁石を回転させることと、
前記フィールドフリー線を、前記複数の角度の複数の位置に位置決めすることと、
前記複数の角度の前記フィールドフリー線内におけるサンプル中の磁気粒子からの信号を取得するように、前記励起源及び前記ＲＦディテクタを制御することとを含む、
取得するステップと、
前記画像再構成システムによって、前記複数の投影の少なくとも１つに基づいて画像を生成するステップと、を含む動作を実行させることを含み、
前記ＲＦシールドは前記機械的に回転可能な磁石の回転の間動かないように構成される、
コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項18】
前記コントロールシステムは、前記励起源によって生成された磁場の強度および方向を特定する励起磁場ベクトルを設定するようにさらに構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項19】
前記機械的に回転可能な磁石は、１つ以上のスリップリングに結合されることで前記機械的に回転可能な磁石の連続的な回転を可能にする、請求項１に記載のシステム。
【請求項20】
前記１つ以上のスリップリングは、容量性スリップリング、誘導性スリップリング、光学的スリップリング、またはデジタルスリップリングのうちの１つ以上を含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項21】
前記励起源は送信コイルを含み、当該送信コイルは前記機械的に回転可能な磁石とともに回転しない、請求項１に記載のシステム。
【請求項22】
前記ＲＦディテクタは受信コイルを含み、当該受信コイルは前記機械的に回転可能な磁石とともに回転しない、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願への相互参照．
本出願は、「磁気粒子イメージング」と題され、２０１６年７月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／３６１，４７５号及び、「磁気粒子イメージング」と題され２０１６年７月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／３６１，４６３号に基づく優先権を主張し、それぞれの内容は全体を通して参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、「磁気粒子イメージング」と題され、２０１６年７月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／３６１，４７５号及び、「磁気粒子イメージング」と題され２０１６年７月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／３６１，４６３号に基づく優先権を主張し、それぞれの内容は全体を通して参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
磁気粒子イメージング（ＭＰＩ）は、特定のナノ粒子の検出を可能にする技術であって、例えば診断向けイメージングの応用に用いられ得る。イメージングはフィールドフリー領域を生成するよう設計された磁石を通じて容易にされる。フィールドフリー領域の例は、フィールドフリー点（ＦＦＰ）及びフィールドフリー線（ＦＦＬ）を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
磁気粒子イメージング（ＭＰＩ）システムが開示される。
【課題を解決するための手段】
【0004】
いくつかの実施例は、フィールドフリー線を含む磁場を生成するように構成された機械的に回転可能な磁石を含み得る。他の実施例は、励起源及びＲＦディテクタを含み得る。ＭＰＩシステムの実施例は、複数の角度からの投影を取得するように構成されたコントロールシステムを含み得る。投影を取得するステップは、機械的に回転可能な磁石を、当該角度のフィールドフリー線に向けるように回転させるステップを含み得る。フィールドフリー線は、複数の位置及び角度に位置し得る。励起源及びＲＦディテクタは、当該位置のフィールドフリー線内のサンプル中の磁気粒子からの信号を取得するように制御されてよい。画像再構成システムは、少なくとも投影に基づいて画像を生成するように構成されてよい。
【0005】
他の変形例では、フィールドフリー線を当該位置に位置決めするステップは、機械的に回転可能な磁石が回転している間に起こり得る。機械的に回転可能な磁石は、投影の取得の間に回転方向を逆転させるステップを含み得る。
【0006】
いくつかの変形例では、コントロールシステムは、取得するステップの間に機械的に回転可能な磁石の穴を通じてサンプルを移動させるか、又は、機械的に回転可能な磁石の穴を通じてサンプルを動かして他の角度の追加の投影を取得するようにさらに構成され、画像再構成システムは、３次元画像を取得するようにさらに構成され得る。
【0007】
他の変形例では、コントロールシステムは、フィールドフリー線を機械的に回転可能な磁石の回転軸に沿って電気的に移動させるようにさらに構成されるか、別の複数の角度の追加の投影を取得するか、又は３次元画像を生成するようにさらに構成され得る。フィールドフリー線を上記の位置に位置決めするステップは少なくとも、変更された磁場を生成する機械的に回転する磁石により達成され得る。
【0008】
さらに他の実施例では、フィールドフリー線を上記の位置に位置決めするステップは、フィールドフリー線の位置を、少なくともシフティング磁石及び励起磁石により、Ｘ軸方向にのみ変化させるステップを含み得る。
【0009】
いくつかの変形例では、フィールドフリー線を上記の位置に位置決めするステップは、フィールドフリー線の位置を、少なくとも１つの磁石及び少なくとも１つの励起磁石により、Ｘ方向及びＺ方向の両方に変化させるステップを含み得る。
【0010】
他の変形例では、ＭＰＩシステムは磁場を反転させるシム磁石を含み得る。磁場の反転は、フィールドフリー線の幅を広くさせ得る。
【0011】
現在の要旨の実施例は、実行されて、１つ以上のマシン（たとえばコンピュータ）に説明された特徴の１つ以上を実現する動作を引き起こすことが可能な、明白に実施されたマシン可読媒体を備える物品に加え、本明細書に提供される説明と一致する方法を含み得るが、それらに限定されない。同様に、１つ以上のプロセッサと当該プロセッサに結合された１つ以上のメモリを含み得るコンピュータシステムも想定されている。コンピュータ可読記憶媒体を含み得るメモリは、１つ以上のプロセッサに本明細書に説明される動作の１つ以上を実行させる１つ以上のプログラムを、含むか、エンコードするか、又は格納する等してよい。現在の要旨の１つ以上の実施例に係るコンピュータ実装の方法は、単一の計算システム内、又は複数の計算システムにわたって存在する１つ以上のデータプロセッサにより実装され得る。そういった複数の計算システムは接続されてよく、１つ以上の接続を通じてデータ及び／又はコマンド若しくは他の命令等を交換可能であり、当該接続はネットワーク経由の接続（例えばインターネット、無線広域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、有線ネットワーク等）、当該複数の計算システムのうち１つ以上の間の直接接続を通じた接続などを含み得るが、これらに限定されない。
【0012】
本明細書で説明される要旨の１つ以上の変形の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載される。本明細書で説明される要旨の他の特徴及び利点は、説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかとなる。例示を目的として、現在開示される要旨の特定の特徴は特定の実施例に触れながら説明されているが、そういった特徴が限定を意図するものではないことは即座に理解されるべきである。本開示に続く特許請求の範囲は、保護される要旨の保護範囲を定めることを意図するものである。
【0013】
本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付の図面は、本明細書に開示される要旨の特定の態様を示し、明細書とともに、開示された実施形態に関係づけられた原理のうちのいくつかを説明するのを助ける。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本開示の特定の態様に係る四極磁場、ＦＦＰ、及びＦＦＬを示す図
【図2】本開示の特定の態様に係るＦＦＬを移動するためのパルスシーケンスの例を示す図
【図3】本開示の特定の態様に係る、イメージングにおいて軌道に沿うＦＦＬの移動を示す図
【図4】本開示の特定の態様に係る、画像を生成するための２次元的ＦＦＬ移動を伴うスキャンを示す図
【図5】本開示の特定の態様に係る模式的なＭＰＩシステムを示す図
【図6】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムの例を示す図
【図7】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムの直接駆動のためのピニオン及びギアを示す図
【図8】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムのための末端軸受支持の例を示す図
【図9】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムのための中央軸受支持の例を示す図
【図10】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムのための３つの軸受支持の例を示す側面図
【図11】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムのための３つの軸受支持の例を示す正面図
【図12】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムのための２つのオープン穴ベアリング部品の例を示す図
【図13】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムのための複数の小ベアリング部品の例を示す図
【図14】本開示の特定の態様に係る垂直穴ＭＰＩシステムのための単一のベアリング部品の例を示す図
【図15】本開示の特定の態様に係るメカニカルストップの例を示す図
【図16】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステム中の制限された回転のケーブルトラックの例を示す図
【図17】本開示の特定の態様に係るラジオ周波数（ＲＦ）シールドの例を示す図
【図18】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムにおけるステップスキャンイメージングの例を示す図
【図19】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムにおけるステップスキャンイメージングのためのパルスシーケンスの例を示す図
【図20】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムにおける連続的回転の例を示す図
【図21】本開示の特定の態様に係る連続的回転イメージングのためのパルスシーケンスの例を示す図
【図22】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムにおける往復イメージングの例を示す図
【図23】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムにおけるスパイラルイメージングの例を示す図
【図24】本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムにおけるＦＦＬを動かすことによるスパイラルイメージングの例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0015】
ＭＰＩシステムは、例えばヒト又は動物の分析において、物体中に存在し得るトレーサ粒子をイメージングするために用いられ得る。ＭＰＩシステムは、局所的に変化する磁場に応答して電磁放射を放出させることにより、トレーサ粒子をイメージングすることができる。磁場の変化は、外部から加えられる磁場の変化、トレーサ粒子の移動、又はこれら２つの組み合わせにより生じる。
【0016】
多数の実施例において、ＭＰＩシステムは、フィールドフリー領域または磁気ナルを含む磁場を発生する。物体中に存在するトレーサ粒子は、そのような領域を通過する際に、磁気モーメントの方向を変化させ、磁場はある方向に向けられた状態から、別の方向に向けられた状態に変化する。代替的に、トレーサ粒子はフィールドフリー領域にある間、個別の電磁パルスによってその軌跡を変化させられてもよい。
【0017】
ＭＰＩシステムは典型的には、トレーサ粒子からの電磁放射を検出するように、又は磁場の変化に応答するか若しくは磁場を通って移動するトレーサ粒子による磁束の変化を検出するように構成されたディテクタを含む。この電磁信号は、イメージング容積内に位置するトレーサ粒子の画像を生成するために用いられ得る。
【0018】
磁気粒子イメージングのいくつかの実施例は、撮影される物体を移動させることか、フィールドフリー領域の位置を移動させることか、又はそれら２つの組み合わせを含み得る。
【0019】
被写体中の撮影されるトレーサ粒子の分布は、物体（例えば空洞又は血管中に蓄積された粒子）の特定の分析的特徴若しくは物理的構造、又はトレーサ粒子が付着された物体（例えば、トレーサ粒子か又はトレーサ粒子が付着若しくは内包された分子と結合しやすい性質を持つ種類の特定の分子、細胞又は組織）中の要素の分布と関連づけられ得る。この法補では、トレーサ粒子の決定された位置は、物体内の特徴を画像かするために用いられ得る。
【0020】
図１は、本開示の特定の態様に係る四極磁場、ＦＦＰ１３０、及びＦＦＬ１４０を示す図である。ＭＰＩシステムは、磁気ナル、零点又はフィールドフリー領域１２０を内包する四極磁場（図１上部）を発生することができる。図１の単純化された例では、電流が逆方向に流れる２つのコイルが四極磁場を生成している。四極磁場の４つの「極」１１０は、短い矢印で示される。極１１０は、図１に示す向かい合う２つのコイルと等価な磁石の構成の例として提供される。２つのコイルを流れる電流が等しい大きさで逆方向の場合、極１１０は２つのコイルの間に位置する。
【0021】
いくつかの実施例では、フィールドフリー領域１２０は、ＦＦＰ１３０（図１の左下部の模式図により示される）であり得る。他の実施例では、フィールドフリー領域は、フィールドフリー線１４０（図１の右下部の模式図により示される）であり得る。図１のプロットのＹ軸は、後の図と一致するように「垂直」とラベル付けされ、これはフィールドフリー線１４０の典型的には垂直な方向を示す。ＭＰＩシステムがフィールドフリー線１４０を生成するとき、ＭＰＩ信号は点からのかわりに線から受信される。ＦＦＬの構成は従って、投影ベースのイメージング及び再構成の技術を利用し得る。
【0022】
フィールドフリー線１４０は、長さ及び厚さを持つ概ね楕円形の領域であり、ＭＰＩシステムにより生成された磁場中の他の位置よりも磁場がきわめて弱い。本明細書において用いられる際、「フィールドフリー線」は、線が完全な直線であり得ず、かつ完全に０の磁場でもあり得ないという事実から構成されるが、一般にそれがＦＦＬのゴールであることは理解される。
【0023】
フィールドフリー線１４０は、いくつかの実施例では、ＭＰＩシステムのイメージング容積内でのみ、概ね楕円形又は「線形」である。ＦＦＬにとってイメージング容積の外で線形性を保つことはさほど重要ではなく、従ってフィールドフリー線１４０はその中心、即ちイメージング空間の概ね中心、から離れた場所では異なる形に乖離していてもよい。同様に、本明細書で用いられるに際し、「フィールドフリー点」は低磁場の概球形領域を指す。
【0024】
図２は、本開示の特定の態様に係る、ＦＦＬ１４０を移動させるためのパルスシーケンスの例を示す。ある画像を生成するために、ＦＦＬ１４０は移動されて、イメージング容積（例えばサンプル周辺）中の異なる位置をスキャンすることができる。ＦＦＬ１４０を動かすために、ＭＰＩシステムはパルスシーケンスを実装できる。パルスシーケンスは、ＭＰＩスキャンハードウェアにより実行される動作の集合である。パルスシーケンスは、例えばＦＦＬ１４０の移動、サンプル４１０の移動、ＭＰＩシステムの移動又はこれらの任意の組み合わせを通じて所望の視野（ＦＯＶ）を撮像するために設計され得る。
【0025】
図２に示すパルスシーケンスの例は、磁場勾配（図２の一番上のパネルに示す）と、視野をカバーするためのＦＦＬ１４０の電気的移動（図２の中央の２つのパネルに示す）と、及び、サンプルからの信号を誘発する励起磁石又はコイルによるＦＦＬ１４０の速い電気的移動（図２の一番下のパネルに示す）を指定することを含む。
【0026】
他の実施例では、パルスシーケンスは、サンプルの機械的移動、ＭＰＩシステムの移動又は回転を制御すること、励起磁場ベクトル（励起磁石又はコイルにより生成される磁場の強さ及び方向）を設定すること、角度の数及び値を指定すること、又はこれらの任意の組み合わせをさらに含み得る。
【0027】
これらの動作は、ＭＰＩマグネット中の電流のコンピュータ制御された変化、駆動フィールド磁石中の変化する電流、並びにモータを用いたＭＰＩシステムの機械的移動を通じて実装され得る。パルスシーケンスの間、データ取得はドライブ磁場の適用中に起こり得る。画像の再構成は、パルスシーケンスの特性（即ち、加えられた電流及び機械的位置）と画像を発生するために受信した信号に基づき得る。
【0028】
図３は、本開示の特定の態様に係る、イメージング中において軌道３２０に沿ったＦＦＬ１４０の移動を示す図である。ＦＦＬ１４０の位置３１０は、図１に示す四極磁場と比較して変更された磁場を生成することで、ＭＰＩシステム中の磁石の組み合わせにより変化させることができる。これらの磁石は例えば、ＦＦＬ１４０を生成してＦＦＬ１４０のＸ位置３１０を制御するように構成されたメイン磁石又は「Ｘマグネット」を含むことができ、ＦＦＬ１４０の周囲の勾配を変更又は制御するように構成されたシフティング磁石又は「Ｚ磁石」は、ＦＦＬ１４０のＺ座標もシフトさせる。ＦＦＬ１４０の位置３１０の遅い変化の例は、図３の鋸歯型の経路により示される。ここでＦＦＬ１４０は、概してＺ軸方向に移動しながら、Ｘ軸方向に往復移動している。
【0029】
また、ＭＰＩシステムは、ＦＦＬ１４０の例えばＸ座標及びＺ座標の高速な変化生成し、信号を生成するための粒子トレーサを励起するように構成された励起磁石を含み得る。図３に示す例は、励起磁石（ＦＦＬ１４０をＺ軸方向の短い距離を高速に移動させるように駆動される）が、Ｘ磁石及びＺ磁石を通じて発生された遅い経路の周囲のスキャンされるイメージング領域のデンスサンプリングを引き起こすことを示す。
【0030】
ＦＦＬ１４０の位置３１０を変化させるのに用いられる磁石の選択によっては、イメージング容積の「スライス」を得るか、又はイメージング容積の「平板」の画像を得ることができる。本明細書で用いられるに際し、一般に「スライス」は、「平板」よりもきわめて小さい厚さの２次元イメージング領域である。例えば、ＦＦＬ１４０の位置決めは、１つのシフティング磁石及び１つの励起磁石により、ＦＦＬ１４０の位置３１０を１方向（例えばＸ軸方向）にのみ変化させることを含み得る。この例では、直交する軸方向（例えばＺ軸方向）には変化がなく、ＦＦＬ１４０は薄いスライスを掃き出す。
【0031】
ＦＦＬ１４０の位置決めがフィールドフリー線の座標を、ＦＦＬ１４０の軸に直交する２つの方向に変化させる（例えば、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の両方を変化させる）ことを含むとき、平板が撮像される。図４に示すように、ＦＦＬ１４０の位置３１０は、例えばＸ磁石及びＺ磁石を用いて、遅く変化され得る。加えて、励起磁石（ＦＦＬの位置３１０をＸ軸又はＺ軸方向に高速に移動させる）は、ＦＦＬ１４０により撮像される容積にわずかな厚みを加えることもできる。
【0032】
ＦＦＬ１４０の軌道３２０の特性は、励起磁場ベクトルによって変化し得る。例えば、Ｚ中の励起場は、Ｘ軸方向に高速にシフトされたとき、視野をカバーし得る。同様に、Ｘ軸方向の励起場は、Ｚ軸方向に高速に移動された場合、視野全体をカバーし得る。いくつかの実施例では、励起場はＸ軸及びＺ軸方向の両方で発生され得る。
【0033】
図４は、本開示の特定の態様に係る、画像４２０を生成するための、サンプル４１０の２次元的スキャンを示す図である。本明細書でＦＦＬ１４０中のトレーサ粒子により放出された電磁放射から検出された信号を指す「投影」は、サンプル４１０中のトレーサ粒子の分布の画像４２０を再構成するために用いられ得る。ＦＦＬ１４０の各位置３１０において、ＦＦＬ１４０中のトレーサ粒子の信号に基づいて投影が生成される。
【0034】
図４の一番上の部分に示すように、いくつかの実施例では、ＦＦＬ１４０はサンプル４１０にわたって、ある軸（例えばＸ軸）方向に高速に、かつ第２軸（例えばＺ軸）方向には遅く移動され得る。他の実施例では、スパイラル（例えばＦＦＬ１４０はＸ－Ｚ平面状をらせん形のパターンで移動される）及びデカルト罫線（例えばＦＦＬ１４０はＸ軸方向にのみ移動され、その後Ｚ軸に沿って短い距離を移動され、またＸ軸に沿って逆方向に移動され、というのを罫線様のパターンが形成されるまで繰り返す）のスキャン軌道があり得る。十分な数の投影により、（図に示すような２Ｄ、又は他の実施例では３Ｄの）画像４２０が、Ｘ空間再構成、トモグラフィ法などにより再構成され得る。
【0035】
投影の数は、所望のオーバーサンプリング又はアンダーサンプリングのレベル、磁場勾配の強度、及び用いられるトレーサ粒子に依存して、疎なデータセットに対する数個から、５０個又は５００個以上にまで及び得る。他の実施例では、投影はサンプル４１０の機械的な移動を用いても取得され得る。
【0036】
図５は、本開示の特定の態様に係る単寿雲霞されたＭＰＩシステムを示す図である。
【0037】
図５に示す通り、ＭＰＩシステム５００は、２つの磁石５１０，５２０を含み得る。例えば、磁石５１０，５２０が逆方向の電流を有する時、それらは図１の例と同様のＦＦＬ１４０を含む四極磁場を生成し得る。ＦＦＬ１４０は、ＦＦＬ１４０の長さ方向に伸びてかつ、ＦＦＬ１４０のＦＦＬ中心５５０を通過する、ＦＦＬ軸５４０を有する。図５に示す設計例では、磁石は第１磁石５１０及び第２磁石５２０を含む。しかしながら本開示は、必要な磁場及びフィールドフリー線は任意の数及び種類の磁石によって生成されたものであってよいことを想定する。例えば、磁石は複数の磁石（２個、３個、４個等）を組み込んでもよいし、それらの磁石は例えば永久磁石、電流を流すコイル又は電磁石、磁束帰還路を有する電磁石、又はそれらの磁石の任意の組み合わせであってよい。実は磁石は、フィールドフリー線を生成可能である限り、単一の（例えば、ハルバッハ円筒等の）磁石であってもよい。本明細書における２個のメイン磁石を含む磁石の設計例の議論は、限定を意図するものではない。
【0038】
ＭＰＩシステム５００のいくつかの実施例は、２つ以上の高出力水冷電磁石と、２つのシム磁石（ただし２つより多い又は少ない数の磁石が用いられ得る）とを含み得る。シム磁石は、例えばＦＦＬ１４０の短縮のために、磁場を反転させることができる。
【0039】
他の実施例において、磁石５１０，５２０は楕円形であり得る。本明細書で用いられるに際し、「楕円形」の用語は、磁石がある方向において他方向よりも長い（即ち円形のコイルではない）という形状を指す。このような楕円形の構成の長さは、ＦＦＬ１４０の長さの決定に部分的に寄与する。
【0040】
本明細書で説明されるＭＰＩシステムは、励起源、ＲＦディテクタ及び、本明細書で説明される任意の方法に係る投影を取得するように構成されたコントロールシステムを含み得る。励起源は、例えば１つ以上のコイル又は送信コイル、アンテナ、ＦＦＬ１４０にＲＦを供給する導波管などの、任意の種類のＲＦジェネレータを含み得る。コントロールシステムは、磁石、機械的に回転可能な磁石６１０のための回転ドライバ、ＲＦレシーバ又は受信コイルなどの動作を制御するように構成されたハードウェア及びソフトウェアの任意の組み合わせを含み得る。コントロールシステムの要素のいずれも、本明細書に説明される方法、機械的動作及びソフトウェア動作を実現するために協働するように構成され得る。コントロールシステムは、本明細書で説明されるパルスシーケンスを実行することもできる。
【0041】
図５は、第１及び第２磁石５１０，５２０に組み込まれた磁束帰還路５３０も示す。本開示で用いられるに際し「磁束帰還路」は、磁束を形成する材料成分の任意の配置を指す。磁束帰還路５３０は、磁束を伝え、誘導し、形成し、又は集中させるために、例えば鉄（又は他の物質と比較して、又は空気と比較して低いリラクタンスを有する他の材料）等の強磁性の材料を含んでよい。磁束帰還路５３０は、例えば、２つの個別の半分又は、積み重ねが可能か、そうでなくても組み立てて磁束帰還路５３０を形成可能な複数の薄板の層で製造され得る。
【0042】
図５の模式図は、磁石を囲む磁束帰還路５３０における四角形の隙間も示す。この隙間は、磁束帰還路５３０を通ってフィールドフリー領域にアクセスするのを可能にするために、イメージング領域（又は穴）に位置合わせされ得る。
【0043】
図６は、本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステム６００を示す図である。
【0044】
回転するＭＰＩシステム６００は、サンプル４１０を撮像するためのＦＦＬ１４０を含む磁場を生成することが可能な機械的に回転可能な磁石６１０を含む。しかしながら、機械的に回転可能な磁石６１０により、投影は、機械的回転を通して異なる角度から取得され得る。
【0045】
動かないＭＰＩシステムと同様、画像再構成システムは、２次元画像又は３次元画像を生成するように構成され得る。画像再構築システムは、異なる角度から取得された投影に基づいて全３次元において解像された画像を生成し得る。しかしながら、機械的に回転可能な磁石６１０により、複数の角度から投影が取得されるため、動かないＭＰＩシステムによるデータ取得及び再構成とは異なるデータ取得及び再構成の方法が用いられ得る。上述のＭＰＩ動作の多くは、機械的に回転可能な磁石６１０によっても実行可能である。例えば、少なくとも機械的に回転可能な磁石６１０（例えばＺ磁石、Ｘ磁石、シム磁石又は励起磁石）によって、フィールドフリー線を位置決めすることができる。
【0046】
ＭＰＩシステム６００はＭＰＩシステム５００と類似し、しかしながらＭＰＩシステム６００は回転軸６２０について回転するように構成された（機械的に回転可能な磁石６１０といった）要素を含む。図６に示す通り、ＭＰＩシステム６００は、撮像される物体を受けることが可能な穴６３０も含む。ＦＦＬ１４０は穴６３０（ここではＺ軸に沿う）に垂直に（ここではＹ軸に沿って）のび、ＦＦＬ１４０は追加の磁場の適用により任意の方向にシフト可能である。いくつかの実施例では、ＭＰＩシステム６００は穴６３０の回転軸６２０について回転可能である。
【0047】
本開示は、ＭＰＩシステム６００のいくつかのコンポーネントが、１つ以上の回転軸について回転可能であることを想定している。本開示が「ＭＰＩシステム６００」を参照する場合、これは回転可能なＭＰＩシステム６００の、回転軸６２０について回転するように構築された任意の一部分を指し、開示される方法を実現するためにＭＰＩシステム６００の全てのコンポーネントが回転するように構成されている（又は回転せねばならない）ことを示唆するものではない。回転するように構成され得るＭＰＩシステムのコンポーネントは、例えば、磁石（例えばメイン磁石、シフティング磁石、シム磁石、励起磁石）のいくつか又は全て、受動的シム、磁束帰還路、ディテクタ、シールドケーブル、ガントリー又はこれらのための他のサポートシステム、又はこれらの任意の組み合わせであり得る。
【0048】
本明細書で用いられるに際し、「回転軸６２０」は、ＭＰＩシステム６００の任意の部分がその軸について回転するように構成された任意の軸を指す。例えば、図３に示すように、第１磁石５１０及び第２磁石５２０、並びに磁束帰還路５３０は、回転軸６２０について回転可能であるとして示される。この場合回転軸６２０は、穴６３０の長さ方向の中心に沿って伸びるｚ軸である。他の実施例では、ＭＰＩシステム６００は、他の軸についても回転可能である。軸は図６に示す直交するＸ、Ｙ又はＺ軸であっても、そうでなくともよい。ＭＰＩシステム６００が回転軸６２０（例えばＺ軸）について回転するとき、座標系（実験室系ではなく、ＭＰＩシステム６００の基準系と捉えるべき）が対応して回転する（例えば、Ｘ軸及びＹ軸はＭＰＩシステム６００とともに回転する）ことは理解される。
【0049】
ある実施例では、ガントリーは直接ドライブモータにより直接駆動され得る。このアプローチにより、磁石の位置３１０の正確な制御が可能となる。しかしながら、直接駆動モータの選択にはコストがかかり、かつ導管及び通導電体のためにガントリーに空いた大きなアクセスホールを必要とする時、特殊なモータの使用が求められ得る。
【0050】
図７は、本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムの直接駆動のためのピニオン及びギアを示す図である。図７の上段は、磁石ベアリング部品のアタッチメントを示す。図７の中段は、反動調整レバーアームに搭載されたピニオン、ギアボックス及びサーボモータを示す。図７の下段は、フレームに搭載されたモータ及びピニオンの部品を示す。いくつかの実施例では、ＭＰＩシステム６００を回転させるために、ギア歯を駆動するピニオンのアプローチが用いられ得る。ピニオンは直接駆動モータにより、又はモータに結合された高精度ギアボックスにより駆動され得る。ピニオンを用いるとき、ピニオンのメインギアへの反動が調整され得る。この調整は、レバーアームのひねり調整の使用を通じて実現される。
【0051】
ＭＰＩシステム６００を連続に回転させるとき、磁石はベルトを用いても回転させることが可能である。
【0052】
磁石を回転させるための別のアプローチは、油圧ピストンを用いることである。油圧ピストンは、磁石を移動させるのに効率的だが、１８０度又は３６０度の回転を可能にするためには、複雑な接続を要求し得る。
【0053】
本開示は、ＭＰＩシステムの回転のために回転するガントリー部品を作るコンポーネントを含める又は除外するのに複数の方法を想定する。ガントリー部品を回転させる目的はＦＦＬ１４０の回転であるため、磁石は典型的にはガントリーに搭載され、ガントリーとともに回転する。いくつかの実施例では、ＲＦシールドシステム及びＲＦ受信サブシステムといった他のコンポーネントが回転するガントリーに付属し、他の設計ではＲＦシールド及びＲＦ受信サブシステムは移動しないままである。
【0054】
図８は、本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムのための端点軸受支持を示す図である。水平な穴のＭＰＩシステムを支持するためのひとつのアプローチは、単一の端点から磁石を支えるものである。図８に示すように、ＭＰＩシステム６００を支持ガントリー８２０に操作可能に結合する端点ベアリング部品８１０があり得る。この実施例では、穴６３０及び回転軸は、端点ベアリング部品８１０に対してそれらの中心に合わせられる。
【0055】
図９は、本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムのための中心軸受支持を示す図である。いくつかの実施例では、磁石は図９に示す通り中心ベアリング部品９１０にも挿入されていてよい。中心ベアリング部品９１０はＭＰＩシステム６００の重心の近くにあってよい。
【0056】
【0057】
ＭＰＩシステム６００は、第１ベアリング部品１０１０の第１端点で支えられ、ＭＰＩシステムの反対側の第２端点を支えるための２つの第２ベアリング部品１０２０により安定化され得る。ベアリングは、磁石の中心線が回転軸でもあることを補償するように位置合わせされたプレートに対して押しつけてよい。これは、磁石ガントリーを生産した後、ガントリーを回転させてプレートを磁石に取り付けることで実現され得る。好ましくは、プレートは、プレートの回転軸との位置合わせの精度を保証するために、個別に位置合わせ及び取り付けされることが可能である。代替的にプレートは、外径と大きいベアリングの回転軸とが同心であることを保証するために、回転するガントリーを生産した後に、所定の位置に機械作製され得る。磁石はきわめて重いため、ガントリー及び支持フレームが曲がり、２つの小さいベアリング部品が全回転を通じて円板と常に接触し続けることを保証し得る。
【0058】
磁石のフレームへの搭載に続いて、小さいベアリング部品は円板と接触するように調整され得る。ある設計の例では、自己位置合わせベアリングといった、角度ずれを許容するベアリングを用いて、接触部が線形となるようにしてもよい。ベアリングは荷重の大部分を支持するため、接触部が改善されることで、金属プレートの接触面が変形して歪むことを防ぐことができる。
【0059】
大きいベアリングは、装置の構成及び運送の間の安全性のため、磁石の全重量を支えるように設計されてよい。２つの小さいベアリングは、運送の間の振動及び衝撃により円板の縁に傷がつくのを防ぐため、運送の間は取り外されるよう設計されてもよい。十分な強度の傷は、磁石の高解像度の画像を生成する能力に悪影響を与え得る。磁石の安全性を保証するため、回転板及びガントリーの後部に輸送金具が追加されて、３つの装置の軸及び回転軸方向の動きを制限するようにしてもよい。
【0060】
回転する電磁石の設計の例は、図１２に示すように、両端をベアリング部品で支えられた磁石である。磁石の正面において、磁石及びＲＦシールドを含むガントリーは、円板と組み合わさった２つのさらに小さいベアリングにより支持される。磁石の背面において、ガントリーは単一の、中空の穴６３０を有する大きいベアリングにより支持される。ガントリーに搭載されたＲＦシールドボックスは、中空の穴６３０を通って伸びる。磁石の背面には、ケーブル管理部品がある。ベアリング部品は上下に調整できる。
【0061】
図１２は、本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムのための２つの開穴６３０ベアリング部品を示す図である。この代替の実施例は、図１２に示すように、水平な穴の磁石のための２つの大きいベアリング部品を含む。この設計は、１つの通常のベアリング（例えば４点接触のボールベアリング）と、自己位置合わせベアリングといった角度ずれを調整可能なベアリングとの使用を含む。
【0062】
図１３は、本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムのための、複数の小さいベアリング部品を示す図である。さらに別の実施例では、磁石は３つ又は４つの小さいベアリング接触面により支持されてよい。この例は図５に示される。磁石がベアリングから外れるのを防ぐため、任意の数（例えば３つ又は４つ）のＶ字溝ローラ及びマッチングプレートが磁石の上に用いられてよい。
【0063】
図１４は、本開示の特定の態様に係る垂直穴６３０のＭＰＩシステムのための単一ベアリングの部品を示す図である。
【0064】
いくつかの磁石設計において、磁石は垂直サンプル４１０の周囲を回転できることが望ましい。これは、ヒトの胸のスキャン（上からのアクセス）か、又はヒトの脳のスキャン（磁石の下からの、例えば座った位置３１０の患者）を含む、２つの特殊なスキャン概念のための場合であり得る。これらの場合では、磁石のかなりの重量が、ベアリング部品の上で支えられる。垂直穴磁石のための単一ベアリング部品１４１０の例が図１４に示される。
【0065】
磁石部品の回転位置の正確な制御を保証するために最善を尽くしても、ガントリーの位置の直接の計測結果及びフィードバックを提供するために、ガントリー自身に追加のエンコーダが追加されてよい。ガントリーの位置のためのエンコーダデバイスは、ガントリー自身の上に印刷されたエンコーダマーク、又は円板と組み合わされたロータリーエンコーダを用いたガントリーの位置のモニタリングを含む。
【0066】
図１５は、本開示の特定の態様に係るメカニカルストップを示す図である。
【0067】
磁石は好ましくは、磁石がサポート装置（アンプ、水冷など）と有線接続を有するとき、安全のためメカニカルストップ１５１０を含む。ハードストップは磁石が３６０度回転可能なままであるように設計される。ハードストップは、ガントリーが３６０度を超えて回転した後に、ガントリー上のポストに当たる。従ってガントリーは３６０度の回転が可能である。ストップは、メカニカルストップを利用した速いストップの間、システムのエネルギーを安全に吸収する衝撃吸収剤を組み込んでいてもよい。
【0068】
図１６は、本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムにおける制限された回転の配線を示す図である。ここでは、ケーブルスプールを用いて制限された回転角度を実現することが選択される。制限回転システムにおいて目指すのは、ワイヤ及びホースを折れ目又は結び目なく安全にかつ繰り返し巻き取れることである。これは、ケーブルキャリア（例えばＩＧＵＳ社）にワイヤ及びホースを搭載し、スプール上に巻き付けることで行われ得る。設計例を図１６に示す。この設計例では、ケーブル及びホースは、高い柔軟性を評価されたものであり得る。図１６に示す設計例は、ケブラー（登録商標）コーティングを伴う波紋つきテフロン加工の、繰り返し曲げるのに適した水ホースを指定する。受信した信号を伝える低ノイズの電気ケーブルは、低摩擦電気ノイズの線を用いて構成されることの利益を受けてよい。ひとたび回転の端点に達すると、回転の方向は反転させることができる。
【0069】
制限範囲回転システム（例えば３６０度）のためのケーブル管理システムは、ケーブルが磁石及びガントリーシステムの他のコンポーネントと結合されたケーブルが、ベアリングの中心及び回転するＭＰＩシステム６００のある端点の外を通るルートを通るものであり得る。ケーブルはその後、回転するＭＰＩシステム６００が回転するのに従ってケーブルを巻き取るのに適応する程度の柔軟性を有する巻き取り可能トラックに沿って誘導される。その後ケーブルは、固定されたインターフェースパネルと結合される。
【0070】
ガントリーの連続的な回転と関連するサブシステムを実現するために、スリップリングが実装されてよい。しかしながら、スリップリングはＭＰＩシステム６００にノイズを誘発するため、ＳＮＲを妥協することには注意せねばならない。考慮される特定の設計の選択は、ブラシ付きのスリップリング、誘導性及び容量性のスリップリング、液体金属のスリップリング、光ファイバースリップリング、及び水スリップリングを含む。例えば、高出力低周波の磁石電流は、ブラシ付きスリップリングとよくマッチする。プリアンプの後の低出力信号は、コンソールに送信するのがより難しく、従って小さなノイズを加えながらも信号を戻すための選択肢が複数存在する。これらは、低ノイズの液体金属スリップリング（例えばＭｅｒｃｏｔａｃ社）、ＲＦアップコンバート及び、容量性スリップリング又は誘導性スリップリングの使用、並びにガントリーにおけるデジタル化及び光又はデジタルスリップリングを通じたコンソールへの送信を含む。
【0071】
注意点は、冷却液（例えば水、フロリナート（登録商標）、ガルデン（登録商標）又は油）も、磁石及びＲＦサブシステムに供給されなければならないということである。十分な冷却液を供給することが可能な既製品のスリップリング（例えばＤｙｎａｍｉｃ Ｓｅａｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社）は存在する。あるシステムの例では、典型的な回転速度は毎秒約０．５～１回転であり、これにより撮像部は、血液かん流を時間的に解像することができる。
【0072】
磁石が連続に回転又は大きな角度（例えば３６０度）で回転し得る実施形態では、システムを通るケーブル及びホースの配線は複雑になり得る。大きなベアリングシステムに対して、ホース及び電線は好ましくは、ベアリングの中心を通って配線される。この配線は、磁石が、磁石フレームと結びつけるワイヤなしに、３６０度回転可能であるか又は連続的に回転することが好ましい。ベアリング１０１０の中心を通ってケーブルを配線して実装され得る設計例は、図１０に示される。
【0073】
図１７は、本開示の特定の態様に係るラジオ周波数（ＲＦ）シールド１７１０を示す図である。いくつかの実施例では、穴６３０は、１つ以上のＲＦ送信コイル１７２０と、１つ以上のＲＦ受信コイル１７３０とを含む。ラジオ周波数のＲＦシールド１７１０は、静電的に、かつ穴６３０を外部環境から磁気的に孤立させるように実装され得る。自己シールドのＭＰＩシステムに対して、（例えば、大きいシールド室又はシールド障壁により囲まれていない）、ＲＦシールド１７１０が組み込まれ得る。ある設計例では、ＲＦシールド１７１０は、磁石の正面から背面まで貫通して伸びている。ＲＦシールド１７１０の正面はＲＦレシーバを担持し、ＲＦシールド１７１０の背面は、例えばハイパス、ローパス又は送信ＲＦの帯域パスのフィルタを提供するＲＦ送信フィルタを含む。
【0074】
いくつかの実施例では、ＲＦシールド１７１０は、ＭＰＩシステムとともに回転するように搭載されていてよい。ＲＦシールド１７１０の任意の部分がＭＰＩシステムに搭載され得ることが想定される。例えば、ＲＦシールド１７１０は、ＲＦシールド１７１０（穴６３０の一部又は全部を囲う）、ＲＦ送信シールド１７４０（ＲＦ送信フィルタをシールドする）、又はＲＦ受信シールド１７５０（ＲＦ受信フィルタ及びプリアンプをシールドする）を含み得る。上記のＲＦシールドの任意の組み合わせが実装され得る。同様に、上記のＲＦシールドの任意の組み合わせがＭＰＩシステムとともに回転するように搭載され、かつＲＦシールドの他の部分は固定されたままで回転しなくてもよい。
【0075】
回転するＭＰＩシステム６００により、機械的に回転可能な磁石６１０を回転させている間、投影を取得できる。いくつかの実施例では、投影の取得は、例えば、機械的に回転可能な磁石６１０を様々な角度のフィールドフリー線に向けるように回転させることと、ＦＦＬ１４０を複数の角度の複数の位置に位置決めすることと、励起源及びＲＦディテクタを、フィールドフリー線内のサンプル４１０中の磁気粒子からの信号を取得するよう制御することとを含む。
【0076】
磁石が向けられ得る角度は、ＭＰＩシステム６００が回転可能な任意の数及び値であってよい。いくつかの実施例では、例えば、多数の角度を利用することが望まれるか又は必要である場合に、角度は、ＭＰＩシステム６００の回転の３６０度スパンに広がる例えば５０個、１００個、２００個又は５００個の角度を含み得る。角度の数及び値は、例えば、予め決められているか（例えばコンピュータデータファイルに保存されている）、ユーザインターフェースでユーザにより選択されるか、特定の解像度の特定の画像を取得するために望まれる角度の集合を提供するためにコントロールシステムにより計算される等してよい。サンプル４１０をイメージングするためのアプローチに依存して、イメージングは異なるスキャン又は回転モードで実行され得る。サンプル４１０の範囲を提供するいくつかのスキャンモードの例が、以下で説明される。
【0077】
図１８は、本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムにおけるステップスキャンイメージングの例を示す模式図である。ステップスキャンのアプローチは、機械的に回転可能な磁石６１０をある角度に固定し、その後ＦＦＬを複数の異なる位置に位置づけて、ＭＰＩシステムを回転させることで複数の角度の投影を取得する。このプロセスはその後、磁石を別の角度に回転させ、同様に投影を取得して、と繰り返される。
【0078】
図１９は本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステム６００におけるステップスキャンイメージングに対するパルスシーケンスの例を示す図である。パルスシーケンスは、図２に示すうものと類似だが、一番下のプロットは、時間によるＭＰＩシステム６００の角度の推移を示す。図示の通り、ＭＰＩシステムは第１角度にあり、投影が取得され、その後追加の投影が取得される次の角度へとＭＰＩシステムが回転される間、イメージングは中断または一時停止する。
【0079】
ＦＦＬ１４０の位置の例は、図１９の右側に示される。上述の通り、システムの例のＸ－Ｚ平面は、機械的に回転可能な磁石６１０により、Ｚ軸のまわりを回転する。その結果、ＦＦＬ１４０の位置は固定の場合に対して示されるものと類似となる。しかしながら、各角度における投影の取得は、ある画像再構成システムが投影に基づいて、３次元画像を含む画像を生成するのに利用可能なデータを生成することができる。
【0080】
いくつかの実施例では、画像再構成システムは、固定の角度から取得された複数の投影画像から投影画像を作成するように構成されていてもよい。
【0081】
図２０は、本開示の特定の態様に係る連続な回転を利用するＭＰＩシステムの例を示す模式図である。図２０に示すように、いくつかの実施例では、ＦＦＬ１４０を異なる位置に位置づけすることは、機械的に回転可能な磁石６１０が回転している間に起こり得る。
【0082】
連続回転の実施例は、まだＭＰＩシステムが回転して投影を取得している間の、例えば加速又は減速など、回転速度の変化を含み得る。
【0083】
図２１は、本開示の特定の態様に係る連続回転イメージングに対するパルスシーケンスを示す図である。このパルスシーケンスは図１９に示すパルスシーケンスと類似だが、角度がある値から次の値へと段階的に変化するかわりに、角度が連続的に変化している。
【0084】
図２１の右側のプロットは、ＦＦＬの座標がＸ方向にシフトされ、角度が連続的に回転されるに際しての、ＦＦＬのあるシーケンスの表現（例えば、Ｘ－Ｙ平面における線のように単純化される）を示す。線のシリーズは、左から右の反転点２１２０まで掃いたＦＦＬ（実線２１１０で示す）と、右から左へと掃いたＦＦＬ（点線２１３０で示す）を表す。左から右へのスウィープだけを考慮すると、実線２１１０は、垂直（例えばＹ軸に沿う）から、反転点２１２０において垂直から約１０度の角度まで、徐々に回転していることがわかる。ここで、ＦＦＬ１４０はＭＰＩシステム６００の回転により回転している。反転点２１２０では、スキャンの方向が変わり、ＦＦＬ１４０は右から左へとスキャンされる。しかしながら、ＦＦＬ１４０の回転はＦＦＬ１４０の角度の変更を続け、右から左へのスキャンの終端では、ＦＦＬ１４０は垂直から約２０度の角度となっている。再び、ＦＦｌ１４０の各位置及び角度において、投影が取得されて画像の再構成に用いられ得る。結果として、これはスライスといった２次元画像の再構成のための投影の取得を可能にする。ＦＦＬ１４０の位置又は形が回転軸６２０方向にいくらか伸びているとき、３次元画像（例えば平板）も生成され得る。
【0085】
ＭＰＩシステムが連続回転のために構成されていない間の連続イメージングの実施形態のために、本開示は、イメージングは磁石の回転が複数の投影の取得の間に回転方向を反転させることを含むときに実行され得るということを想定する。図２２は、本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムにおける往復イメージングの例を示す模式図である。先の実施例のように、磁石が回転している間に、フィールドフリー線は異なる複数の角度に動かされ、これらの位置を通って移動する。ある点において、磁石の回転が反転し得る。反転は、約３６０度の回転の後に起こってよい。
【0086】
図２３は、本開示の特定の態様に係るＭＰＩシステムにおけるイメージングを示す模式図である。ある実施例では、スパイラルイメージングは先述の、投影の取得の間の磁石の回転を、コントロールシステムが、磁石の回転の間、磁石の穴を通ってサンプルが動くようにさらに構成されることと組み合わせる。既に議論の通り、投影が取得されてフルセットが取得された後で、コントロールシステムは穴の軸に沿ってサンプルを動かし、投影の取得を繰り返すことができることも想定されている。ここで説明されるデータ取得方法のいずれによっても、画像再構成システムは３次元又は容積画像を生成するように構成されてよい。
【0087】
図２４の模式図に示す別の実施例では、前に説明された投影取得中の磁石の回転は、穴の軸に沿ったＦＦＬの変換（システムの一部の物理的な移動ではなく、磁石自身により影響されたもの）を可能にするコントロールシステムの構成と組み合わせられ得る。このＦＦＬの変換は、磁石の回転の間、又は（ステップ式では）回転のフルデータセットが取得された後に実行され得る。このような実施例で取得されたデータは、画像再構成システムにより、３次元又は容積画像を作成するために利用され得る。
【0088】
薄いスライス視野にわたっての繰り返しの高速イメージングを可能にする実施形態の例では、磁石は投影が取得されている間に回転され、フィールドフリー線の位置は１方向にのみ変化する。例えば、ＦＦＬ位置はＸ軸方向にのみ変化してよく、励起源はＦＦＬをＸ軸方向にのみ励起又は移動させられる。このデータ取得の方法は、高速灌流又は、対象の薄いスライスの関数型ＭＰＩイメージングのために特に有用であり得る。
【0089】
別の実施例では、磁石は投影が取得されている間に回転され、フィールドフリー線の位置は２つの方向に変化する。例えば、ＦＦＬ位置はＸ軸とＺ軸の両方に変化し得るし、励起源はＦＦＬをＸ軸とＹ軸の両方の方向に励起又は移動させ得る。
【0090】
ある代替の実施形態において、メイン磁石の周囲の通常の磁束分布に逆作用し、すなわちＦＦＬを異なる形、例えばフィールドフリー点の近傍、若しくは楕円形のフィールドフリー領域などの異なる形に再形成するために、シム磁石が用いられ得る。磁石が回転している間の投影の取得のための（たとえば楕円球などの）異なる形のＦＦＬの利用は、有益な平板タイプのイメージングを可能にする。
【0091】
本明細書で開示されるに際し、本明細書で説明された方法及びシステムは、多数の種類の２次元又は３次元イメージングを実施するために組み合わせられ得ることが想定されている。本明細書に示される単純化された例は、開示される特徴の任意の組み合わせの限定又は排除を意図するものではない。
【0092】
本明細書に説明された要旨の１つ以上の態様又は特徴は、デジタル電子回路、組み込み回路、空間的に設計された特定用途向け組み込み回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア及び／又はそれらの組み合わせにより実現され得る。これらの様々な態様又は特徴は、データ及び命令を受信しデータ及び命令を送信するためのストレージシステム、少なくとも１つの入力デバイス及び少なくとも１つの出力デバイスと接続された少なくとも１つの、空間的又は汎用の、プログラマブルプロセッサを含むプログラマブルシステム状で実行可能又は解釈可能な１つ以上のコンピュータプログラムによる実装を含み得る。プログラマブルシステム又は計算システムは、クライアント及びサーバを含み得る。クライアント及びサーバは一般に互いから遠隔であり、典型的には遠隔通信ネットワークを通じて相互作用する。クライアント及びサーバの関係は、それぞれの対応するコンピュータ上で実行されたコンピュータプログラム及び互いに対するクライアント－サーバ関係を有することにより発生する。
【0093】
これらのコンピュータプログラムは、プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリケーション、コンポーネント又はコードとも呼ばれ、プログラマブルプロセッサに対するマシン命令を含み、高レベル手続型言語、オブジェクト指向プログラミング言語、関数型プログラミング言語、論理プログラミング言語及び／又はアセンブリ／マシン言語により実装され得る。本明細書で用いるに際し、「マシン可読媒体」（又は「コンピュータ可読媒体」）の用語は、例えば磁気ディスク、光ディスク得、メモリ及びプログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）等の、マシン命令及び／又はデータをプログラマブルプロセッサに提供するのに用いられるコンピュータプログラム製品、装置及び／又はデバイスを指し、マシン可読信号としてマシン命令を受信するマシン可読媒体を含む。「マシン可読信号」（又は「コンピュータ可読信号」）の用語は、プログラマブルプロセッサにマシン命令及び／又はデータを提供するのに用いられる任意の信号を指す。マシン可読媒体は、例えば非一時的ソリッドステートメモリ又は磁気ハードドライブ若しくは等価な任意の記憶媒体がそうであるように、そのようなマシン命令を非一時的に格納することができる。マシン可読媒体は代替又は追加で、例えばプロセッサキャッシュ又は１つ以上の物理プロセッサコアと関係づけられた他のランダムアクセスメモリがそうであるように、一時的なやり方でそういったマシン命令を格納することができる。
【0094】
ユーザとのインタラクションを提供するために、本明細書に説明される要旨の１つ以上の態様又は特徴は、例えばカソードレイチューブ（ＣＲＴ）又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）モニタ等の、情報をユーザに表示するための表示デバイスと、ユーザがコンピュータに入力を提供するための、キーボードと、例えばマウス又はトラックボール等といったポインティングデバイスとを有するコンピュータ上で実装され得る。ユーザとのインタラクションを提供するために、他の種類のデバイスも用いられ得る。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、例えば視覚フィードバックといった感覚フィードバック、聴覚フィードバック、又は触覚フィードバックの任意の形であってよい；ユーザからの入力は、音、声、又は接触の入力を含む任意の形で受信されてよいが、これらに限定されない。他の可能な入力デバイスは、タッチスクリーン、又は、シングルポイント又はマルチポイントの抵抗式又は静電容量式トラックパッドといった他の接触感知デバイス、音声認識ハードウェア及びソフトウェア、光学スキャナ、光学ポインタ、デジタルイメージキャプチャデバイス、及び関係づけられた翻訳ソフトウェアなどを含むが、これらに限定されない。
【0095】
上記の説明及び特許請求の範囲において、「少なくとも１つの」又は「１つ以上の」に類する表現は、要素又は特徴の接続的なリストにより追随されて現れ得る。「及び／又は」の用語も、２つ以上の要素又は特徴のリストにおいても現れ得る。これらの表現は、前後の文脈で暗に又は明に言及されているのでない限り、記載された要素又は特徴のいずれかを個別に意味するか、又は、列挙された要素又は特徴のいずれか１つを、他の列挙された要素又は特徴のいずれか１つと組み合わせたものを意味することを意図するものである。例えば、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」、「Ａ及びＢのうち１つ以上」及び「Ａ及び／又はＢ」の表現はいずれも、「Ａのみ、Ｂのみ、又はＡ及びＢの両方」を意味する。同様の解釈は、３つ以上のものを含むリストにおいても同様に意図されている。例えば、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ及びＣのうち１つ以上」及び「Ａ、Ｂ及び／又はＣ」の表現はいずれも、「Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢの両方、Ａ及びＣの両方、Ｂ及びＣの両方、並びに、Ａ～Ｃのすべて」を意味することが意図されている。上述及び特許請求の範囲における「～に基づいて」の表現は、「少なくとも部分的に～に基づいて」を意味し、列挙されていない特徴又は要素も許容するものである。
【0096】
本明細書で説明された要旨は、所望される配置によってシステム、装置、方法、コンピュータプログラム及び／又は物品の上で実施され得る。添付の図面で示され、及び／又は本明細書で説明された方法又はロジックフローは、所望の結果を達成するために、必ずしも示された順序、又は手続順序を必要としない。先述の説明で記載された実施例は、本明細書で説明された要旨と一致する全ての実施例を表現するものではなく、それらは説明された要旨に関連する態様と一致するいくつかの例に過ぎない。いくつかの変形は上記で詳細に説明されたが、他の変更又は追加も可能である。特に、本明細書に記載されたものに加え、さらなる特徴及び／又は変形が提供され得る。上述された実施例は、開示された要素の様々な組み合わせ及び部分的組み合わせ、及び／又は上で示された、いくつかのさらなる特徴の組み合わせ及び部分的組み合わせが対象となり得る。さらに、上で説明された利点は、発行されるいかなる特許請求の範囲の応用をも、いずれか又は全ての利点を達成するプロセス又は構造に限定することを意図しない。
【0097】
加えて、節の見出しは、本開示から発行し得るいかなる特許請求の範囲に定められる単一又は複数の発明をも、限定又は特徴付け得ない。特に、かつ例として、見出しが「技術分野」を参照しても、そういった特許請求の範囲は、いわゆる技術分野を説明するために本見出しの元で選択された言語により限定されるべきではない。さらに、「技術的背景」における技術の説明は、当該技術が本開示のいずれかの単一又は複数の発明に対する先行技術であることの自認として構成されるものではない。「発明の概要」も、主張する特許請求の範囲に記載された単一又は複数の発明の特徴として認識されるものではない。さらに、本開示への一般の参照又は単数形の「発明」という語の使用は、下で記載される特許請求の範囲におけるいかなる限定をも示唆するものではない。複数の発明が、本開示により主張される複数の特許請求の範囲の限定により記載され得る。またそれに応じて、そういった複数の特許請求の範囲が、それにより保護される単一若しくは複数の発明及びそれらの均等を定める。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】