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特許7494198磁気共鳴撮像を実行するシステムおよび方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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11S
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11U
11V
11W
11X

(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】2024-05-24

(45)【発行日】2024-06-03

(54)【発明の名称】磁気共鳴撮像を実行するシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

A61B 5/055 20060101AFI20240527BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 370

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021548583

(86)(22)【出願日】2020-02-24

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-07

(86)【国際出願番号】 US2020019530

(87)【国際公開番号】W WO2020172673

(87)【国際公開日】2020-08-27

【審査請求日】2023-01-24

(31)【優先権主張番号】62/809,503

(32)【優先日】2019-02-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/823,521

(32)【優先日】2019-03-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/979,332

(32)【優先日】2020-02-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【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】ナセブ、アレクサンダー

(72)【発明者】

【氏名】ギサド、ホセ・ミゲル・アルガリン

(72)【発明者】

【氏名】マリク、プルキット

(72)【発明者】

【氏名】ドン、ホンリー

(72)【発明者】

【氏名】デ・マトス・ゴメス、ミュラー・フランシス

(72)【発明者】

【氏名】アツヒベーラ・ラーマ・パンディアン、サバレイシュ

(72)【発明者】

【氏名】クマー、ディネシュ

(72)【発明者】

【氏名】ノルテ、ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ナラヤナン、ラム

【審査官】下村一石

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３１３４２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－１１９０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１３７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／２２７１０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０６－０５４８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００３８８３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００２－５０５５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０２８３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２７４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５１４５２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ５／０５５

Ｇ０１Ｒ３３／２０－３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気共鳴撮像システムであって、前記磁気共鳴撮像システムはハウジングを具備するものであり、
前記ハウジングは、
前面、
静磁場を提供する永久磁石、
無線周波数送信コイル、および
片面式勾配コイルセット、
を備え、
前記磁気共鳴撮像システムが、前記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り、
前記永久磁石が、該永久磁石の中心を貫き、前記ボアと同軸である開口を有しており、
前記無線周波数送信コイルが前記前面上に位置し、前記ボアと同軸である中心領域を有しており、
前記片面式勾配コイルセットが前記前面上に位置し、該片面式勾配コイルセットの中心領域の周りに配置された複数の勾配コイルを有しており、該中心領域は前記ボアと同軸であり、
前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式勾配コイルセットが前記前面に近接して配置されており、
前記磁気共鳴撮像システムはさらに、
前記静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電磁石と、
無線周波数受信コイルと、
前記無線周波数送信コイル、前記片面式勾配コイルセット、または前記電磁石のうちの少なくとも１つに電流を流すことにより、前記前面より外側で且つ前記ボアの前記開口部の近傍にあ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と、
を備える磁気共鳴撮像システム。

【請求項2】

前記前面が凹面である、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記永久磁石の前記静磁場が１ｍＴから１Ｔまでにわたる、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記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、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記第１のリングおよび第２のリングは互いに同軸に配置されている、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

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１に記載のシステム。

【請求項7】

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１に記載のシステム。

【請求項8】

前記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の螺旋コイルを備え、前記第１の位置および前記第２の位置が、前記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、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記磁気共鳴撮像システムが前記片面式勾配コイルセットの立上り時間を１０μｓ未満とするように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記電磁石が前記対象領域内で前記永久磁石の前記静磁場を変化させるように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記無線周波数受信コイルが、前記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、請求項１に記載のシステム。

【請求項12】

前記無線周波数受信コイルが、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、前記コイルが前記対象領域よりも小さい、請求項１に記載のシステム。

【請求項13】

前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式勾配コイルセットが前記対象領域の周りで同心である、請求項１に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムは、主として密閉型フォームファクタを活用することに集中してきた。このフォームファクタは、電磁場生成材料および撮像システム部品で撮像領域を包囲することを含む。典型的なＭＲＩシステムは円筒形ボア磁石を含み、そこで患者が撮像のために磁石の管内に配置される。無線周波数（ＲＦ）送信（ＴＸ）および受信（ＲＸ）コイル、勾配コイルおよび永久磁石などの部品がそれに応じて配置され、患者を撮像するために管内に必要な磁場を生成する。

【0002】

それゆえに、現在のＭＲＩシステムの大部分は複数の欠点を被っている。そのいくつかの例を以下に挙げる。第１に、これらのシステムの設置面積は相当大きく、ＭＲＩシステムは病院または外部撮像センターに収容する必要があることが多い。第２に、閉鎖型ＭＲＩシステムは介入（例えば、ＭＲＩガイド下生検、治療計画、ロボット手術および放射線治療などの画像ガイド下介入）をずっと困難にする。第３に、ほとんどの現在のＭＲＩシステムのように、患者を実質的に包囲するように上記の主磁石部品を設置することは、患者の移動を厳しく制限し、ＭＲＩシステム内に位置付けられた患者のパニックや、撮像領域内に患者が出入りする間の追加的負担を引き起こすことが多い。他の現在のＭＲＩシステムでは、患者は２つの大きいプレートの間に配置され、患者配置に対するいくつかの物理的制限を緩和する。それにもかかわらず、設置面積を縮小し、関心のあるさまざまな領域にわたって診療所内ＭＲＩ手技を見込んだ次世代ＭＲＩシステムにおける現代的な撮像構成を提供することが必要とされている。また、さまざまな画像ガイド下介入を見込んだＭＲＩシステム設計を提供することも必要とされている。さらに、患者の体験および患者がスキャンされ得る容易性を改善するＭＲＩシステム設計を提供すること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、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、片面式（ｓｉｎｇｌｅ－ｓｉｄｅｄ）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、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つに電流を流すことにより、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、対象領域は前面より外側にある。

【0004】

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、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、対象領域は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。

【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、磁気共鳴撮像システムに患者パラメータを入力することを含み、前記システムが、前面、静磁場を提供する永久磁石、無線周波数送信コイル、および片面式勾配コイルセットを備え、前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式勾配コイルセットが前記前面に近接して配置されるハウジングと、電磁石と、無線周波数受信コイルと、前記無線周波数送信コイル、前記片面式勾配コイルセット、または前記電磁石のうちの少なくとも１つに電流を流すことにより、前記前面より外側にあ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とを備えるものであり、前記方法がさらに、少なくとも１つの第１のスキャンを実行することを含む、患者ポジショニングプロトコルを実行することと、少なくとも１つの第２のスキャンを実行することと、前記少なくとも１つの第２のスキャンをレビューすることと、前記少なくとも１つの第２のスキャンのレビューに基づいて生検を実施するための少なくとも１つのパスを決定することとを含む。

【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に患者パラメータを入力することを含み、前記システムが、凹型の前面、静磁場を提供する永久磁石、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を備え、前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの勾配コイルセットが前記凹型の前面に近接して配置され、前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの勾配コイルセットが前記凹型の前面より外側にある対象領域に電磁場を発生させるように構成されたハウジングと、前記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とを備えるものであり、前記方法がさらに、少なくとも１つの第１のスキャンを実行することを含む、患者ポジショニングプロトコルを実行することと、少なくとも１つの第２のスキャンを実行することと、前記少なくとも１つの第２のスキャンをレビューすることと、前記少なくとも１つの第２のスキャンのレビューに基づいて生検を実施するための少なくとも１つのパスを決定することとを含む。

【0007】

さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムでスキャンを実行する方法が提供される。方法は、前面、静磁場を提供する永久磁石、無線周波数送信コイル、および片面式勾配コイルセットを備え、前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式勾配コイルセットが前記前面に近接して配置されるハウジングを用意することと、電磁石を用意することと、前記無線周波数送信コイル、前記片面式勾配コイルセット、または前記電磁石のうちの少なくとも１つを作動させることにより、前記前面より外側にある対象領域に電磁場を発生させることと、無線周波数受信コイルを作動させて撮像データを取得することと、取得された撮像データを再構成して分析用の出力画像を生成することと、ユーザによるレビューおよび注釈のために前記出力画像を表示することとを含む。

【0008】

さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムでスキャンを実行する方法が提供される。方法は、凹型の前面、静磁場を提供する永久磁石、無線周波数送信コイル、および片面式勾配コイルセットを備え、前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式勾配コイルセットが前記前面に近接して配置されるハウジングを用意することと、前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの勾配コイルセットのうちの少なくとも１つを作動させることにより、前記凹型の前面より外側にある対象領域に電磁場を発生させることと、無線周波数受信コイルを作動させて撮像データを取得することと、取得された撮像データを再構成して分析用の出力画像を生成することと、ユーザによるレビューおよび注釈のために前記出力画像を表示することとを含む。

【0009】

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】

【0010】

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。

【0011】

【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。

【0012】

【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。

【0013】

【図2B】図２Ａに示す磁気共鳴撮像システムの分解組立図である。

【0014】

【図2C】さまざまな実施形態による、図２Ａに示す磁気共鳴撮像システムの概略正面図である。

【0015】

【図2D】さまざまな実施形態による、図２Ａに示す磁気共鳴撮像システムの概略側面図である。

【0016】

【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。

【0017】

【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。

【0018】

【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。

【0019】

【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。

【0020】

【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。

【0021】

【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。

【0022】

【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。

【0023】

【図7】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。

【0024】

【図8】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。

【0025】

【図9】さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像システムでスキャンを実行する方法のフローチャートである。

【0026】

【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スキャンを実行する別の方法のフローチャートである。

【0027】

【図11A-11X】さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像システムにおける撮像のための解剖学的スキャンの種類による患者のさまざまな位置を示す図である。

【0028】

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】

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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、それらのさまざまな実施形態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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。患者の快適さを改善し、現在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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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）。

【0060】

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）。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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）。

【0065】

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）。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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）。

【0071】

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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）。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

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。

【0092】

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。

【0093】

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に近接して設置され得る。例えば、電磁石５６０はボア５３５の前、後ろまたは中央に設置され得る。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、または入口部に設置され得る。

【0094】

【0095】

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。

【0096】

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。

【0097】

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。

【0098】

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。

【0099】

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。

【0100】

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。

【0101】

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。

【0102】

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。

【0103】

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。

【数1】

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。

【0104】

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設置され得る。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、人の間に設置され得る最大のループコイルは大きさ約１０ｍｍである。

【0105】

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設置されることが可能であり、そのサイズに制限はない。

【0106】

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。

【0107】

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。

【0108】

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）を設置し、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。

【0109】

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。

【0110】

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。

【0111】

【0112】

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。

【0113】

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。

【0114】

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。

【0115】

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。

【0116】

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。

【0117】

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。

【0118】

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。

【0119】

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。

【0120】

【0121】

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。

【0122】

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。

【0123】

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。

【0124】

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）ＢａｓｉｃＲＦ－ＴＸドーターカードおよびＢａｓｉｃＲＦ－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）ＬＦＲＦＴＸドーターカードおよびＢａｓｉｃＲＦ－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。

【0125】

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ＳｍａｌｌＦｏｒｍ－ｆａｃｔｏｒＰｌｕｇｇａｂｌｅＰｌｕｓ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。

【0126】

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、ＢａｓｉｃＲＦ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。ＢａｓｉｃＲＦ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。ＬＦＲＦ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。

【0127】

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ＥｔｔｕｓＯｃｔｏｃｌｏｃｋＣＤＡ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。

【0128】

【0129】

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。

【0130】

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。

【0131】

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。

【0132】

【0133】

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。

【0134】

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。

【0135】

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。

【0136】

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。

【0137】

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。

【0138】

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。

【0139】

いくつかのアプリケーションユーティリティ（ＡｐｐＵｔｉｌ）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。

【0140】

【0141】

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。

【0142】

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。

【0143】

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。

【0144】

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。

【0145】

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。

【0146】

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。

【0147】

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、およびさまざまなシステムの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。

【0148】

図７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。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ１００は、ステップＳ１１０で磁気共鳴撮像システムに患者パラメータを入力することを含む。さまざまな実施形態によれば、システムは、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、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、電源が、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、対象領域は前面より外側にある。

【0149】

図７に示すように、方法Ｓ１００は、ステップＳ１２０で少なくとも１つの第１のスキャンを実行することを含む、患者ポジショニングプロトコルを実行することと、ステップＳ１３０で少なくとも１つの第２のスキャンを実行することと、ステップＳ１４０で少なくとも１つの第２のスキャンをレビューすることと、ステップＳ１５０で少なくとも１つの第２のスキャンのレビューに基づいて生検を実施するための少なくとも１つのパスを決定することと、をも含む。

【0150】

【0151】

【0152】

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から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。

【0153】

図８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。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ２００は、ステップＳ２１０で磁気共鳴撮像システムに患者パラメータを入力することを含む。さまざまな実施形態によれば、システムは、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、対象領域は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。

【0154】

図８に示すように、方法Ｓ２００は、ステップＳ２２０で少なくとも１つの第１のスキャンを実行することを含む、患者ポジショニングプロトコルを実行することと、ステップＳ２３０で少なくとも１つの第２のスキャンを実行することと、ステップＳ２４０で少なくとも１つの第２のスキャンをレビューすることと、ステップＳ２５０で少なくとも１つの第２のスキャンのレビューに基づいて生検を実施するための少なくとも１つのパスを決定することと、を含む。

【0155】

【0156】

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から１Ｔの磁場である。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。

【0157】

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に同心である。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。

【0158】

図９は、さまざまな実施形態による、磁気共鳴撮像システムでスキャンを実行する方法Ｓ３００のフローチャートである。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ３００は、ステップＳ３１０で前面と、静磁場を提供する永久磁石と、無線周波数送信コイルと、片面式勾配コイルセットとを有するハウジングを用意することを含む。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、方法Ｓ３００は、ステップＳ３２０で電磁石を用意することを含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ３００は、ステップＳ３３０で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つを作動させることを含む。さまざまな実施形態によれば、対象領域は前面より外側にある。

【0159】

さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ３００は、ステップＳ３４０で無線周波数受信コイルを作動させて撮像データを取得することと、ステップＳ３５０で取得された撮像データを再構成して分析用の出力画像を生成することと、ステップＳ３６０でユーザによるレビューおよび注釈のために出力画像を表示することと、を含む。

【0160】

【0161】

【0162】

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から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に同心である。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。

【0163】

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でスキャンを実行する方法Ｓ４００のフローチャートである。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ４００は、ステップＳ４１０で凹型の前面と、静磁場を提供する永久磁石と、無線周波数送信コイルと、片面式勾配コイルセットとを有するハウジングを用意することを含む。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。

【0164】

さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ４００は、ステップＳ４２０で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のうちの少なくとも１つを作動させて対象領域に電磁場を発生させることを含む。さまざまな実施形態によれば、対象領域は凹型の前面より外側にある。

【0165】

さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ４００は、ステップＳ４３０で無線周波数受信コイルを作動させて撮像データを取得することと、ステップＳ４４０で取得された撮像データを再構成して分析用の出力画像を生成することと、ステップＳ４５０でユーザによるレビューおよび注釈のために出力画像を表示することと、を含む。

【0166】

【0167】

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から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。

【0168】

【0169】

【0170】

患者受入れ
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、患者受入れステップをも含み得る。

【0171】

本明細書のさまざまな実施形態によれば、このステップの一部として、任意のすべての関連する情報は、磁気共鳴システムのパフォーマンスに関連するすべてのデータの受入れを含めて、患者受入れステップの一部であり得る。

【0172】

さまざまな実施形態によれば、患者受入れステップは、ユーザによって入力されたデータだけでなく、何であれ任意のメモリソースからダウンロードされたデータ、例えば、リモートデータ記憶構成要素（例えば、クラウド）、オンボードデータストレージ構成要素、またはポータブルデータストレージ構成要素（例えば、外部フラッシュ／ソリッドステートドライブおよび外部ハードドライブ）からのデータをも含み得る。

【0173】

さまざまな実施形態によれば、さらにメモリソースに関連して、ボードデータストレージ構成要素（例えば、ＭＲＩシステム内のコンピューティングシステム上の）はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）もしくは他のダイナミックメモリ、または読出し専用メモリ（ＲＯＭ）もしくは他のスタティック記憶装置であり得る。

【0174】

さまざまな実施形態によれば、さらにメモリソースに関連して、リモートまたはポータブルのデータストレージ構成要素は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、ならびにメディアドライブおよびリムーバブルストレージインタフェースを含み得る。メディアドライブは、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、磁気テープドライブ、光ディスクドライブ、ＣＤもしくはＤＶＤドライブ（ＲもしくはＲＷ）、フラッシュドライブ、または他のリムーバブルもしくは固定メディアドライブなどの、固定またはリムーバブル記憶媒体をサポートするためのドライブまたは他のメカニズムを含み得る。これらの例が示すように、記憶媒体は、特定のコンピュータソフトウェア、命令、またはデータをその中に記憶するコンピュータ可読記憶媒体を含み得る。

【0175】

さまざまな実施形態によれば、記憶装置は、コンピュータプログラムまたは他の命令もしくはデータがコンピューティングシステムにロードされることを可能にする他の類似の手段を含み得る。このような手段は、例えば、プログラムカートリッジおよびカートリッジインタフェース、リムーバブルメモリ（例えば、フラッシュメモリまたは他のリムーバブルメモリモジュール）およびメモリスロット、ならびに、ソフトウェアおよびデータが記憶装置からコンピューティングシステムに転送されることを可能にする他のリムーバブルストレージユニットおよびインタフェースなどのリムーバブルストレージユニットおよびインタフェースを含み得る。

【0176】

さまざまな実施形態によれば、ユーザ入力、アップロード、ダウンロードなどが可能なデータタイプは、例えば、患者の名前、患者の性別、患者の体重、患者の身長、患者の連絡先情報、患者の生年月日、患者の主治医、および患者の人種を含み得る。さらに、任意の過去の生検に対する患者のグリソンスコア、性交の頻度、患者が食事をした最終時刻、および患者のＰＳＡレベルなどの情報を含む臨床ベースラインがユーザ入力されることも可能である。

【0177】

【0178】

患者ポジショニング
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、患者ポジショニングステップをも含み得る。

【0179】

ポジショニングの前段階として、患者は一般に患者準備およびスクリーニングのプロセスを受け、それにより患者は、撮像に禁忌となり得るペースメーカーなどの異物および装置についてスクリーニングされる。アレルギーを含む患者の重要な健康状態、および患者受入れプロセスの一部として受け取られた患者データもレビューされる。

【0180】

標準的な全身ＭＲＩにおけるポジショニングのため、患者は一般に、通常は仰臥位で台に載せられる。受信機撮像コイルが対象身体部位（頭、胸、膝など）の周りに配置される。ＥＫＧまたは呼吸同期が必要とされる場合、これらの装置はこの時に取り付けられる。鼻橋または臍などの鍵となる解剖学的構造が、後のガイダンスを使用する目標物として特定され、これはガントリ上のボタンを押すことによって台位置と相互に関係づけられる。

【0181】

さまざまな実施形態によれば、本明細書における基礎として図１１Ａ～図１１Ｘに示される例示的なシステムを使用して、患者は、解剖学的スキャンの種類によって任意の数の相異なる位置にポジショニングされる。

【0182】

図１１Ａに示すように、腹部がスキャンされる領域である場合、患者は側臥位で面上に横になることができる。図示のように、腹部スキャンのために、患者は、台に近いほうの腕を伸ばし、他方の腕を体の横に置いて、ボアの側を向いて横向きに寝るようにポジショニングされ得る。腹部領域はボアのちょうど前になるようにポジショニングされ得る。

【0183】

図１１Ｂに示すように、付属肢（例えば、腕または手）がスキャンされる領域である場合、患者は仰臥位で面上に横になることができる。図示のように、付属肢スキャンのために、患者は、スキャンされるべき腕または手をボアのちょうど前に置いて寝るようにポジショニングされ得る。

【0184】

図１１Ｃに示すように、付属肢（例えば、腕または手）がスキャンされる領域である場合、患者は座位をとることもできる。図示のように、付属肢スキャンのために、患者は、スキャンされるべき腕がボアのちょうど前に位置するように、その腕をシステムに対して上げて座るようにポジショニングされ得る。

【0185】

図１１Ｄに示すように、付属肢（例えば、肘）がスキャンされる領域である場合、患者は座位をとることもできる。図示のように、付属肢スキャンのために、患者は、スキャンされるべき肘がボアのちょうど前に位置するように、その肘をシステムに対して持ち上げ他方の腕を楽にして座るようにポジショニングされ得る。

【0186】

図１１Ｅに示すように、付属肢（例えば、膝）がスキャンされる領域である場合、患者は、スキャンされるべき一方の脚を持ち上げて立つように位置付けられてもよい。図示のように、付属肢スキャンのために、患者は、立ってボアの側を向き、膝がボアのちょうど前になるように対象の脚を持ち上げ他方の脚は安定のために地面にしっかり置くようにポジショニングされ得る。

【0187】

図１１Ｆに示すように、付属肢（例えば、膝）がスキャンされる領域である場合、患者は側臥位をとることもできる。図示のように、付属肢スキャンのために、患者は、対象の脚を曲げ、他方の脚を台上に置いて伸ばして、ボアの側を向いて横向きに寝るようにポジショニングされ得る。患者の膝はボアのちょうど前になるように位置付けられ得る。

【0188】

図１１Ｇに示すように、付属肢（例えば、足）がスキャンされる領域である場合、患者は側臥位をとることもできる。図示のように、付属肢スキャンのために、患者は、対象の脚を曲げて台上に置いて、他方の脚を伸ばして、ボアとは反対側を向いて横向きに寝るようにポジショニングされ得る。患者の足はボアのちょうど前になるように位置付けられ得る。

【0189】

図１１Ｈに示すように、付属肢（例えば、足）がスキャンされる領域である場合、患者は座位をとることもできる。図示のように、付属肢スキャンのために、患者は、対象の脚をボアに向かって伸ばし、他方の脚を楽にして、ボアの側を向いて座るようにポジショニングされ得る。患者の足はボアのちょうど前になるように位置付けられ得る。

【0190】

図１１Ｉに示すように、付属肢（例えば、手首）がスキャンされる領域である場合、患者は座位をとることができる。図示のように、付属肢スキャンのために、患者は、対象の手首がボアのちょうど前になり他方の腕が横に楽になるようにして、システムに対して並列に座るようにポジショニングされ得る。

【0191】

図１１Ｊに示すように、胸部がスキャンされる領域である場合、患者は側臥位で面上に横になることができる。図示のように、胸部スキャンのために、患者は、一方の腕を頭上に伸ばし、他方の腕を体の横に置いて、ボアの側を向いて横向きに寝るようにポジショニングされ得る。胸部領域はボアのちょうど前になるようにポジショニングされ得る。

【0192】

図１１Ｋに示すように、胸部がスキャンされる領域である場合、患者は座位をとることもできる。図示のように、胸部スキャンのために、患者は、両腕を伸ばしてシステムの上に置くようにして、座ってボアの側を向くようにポジショニングされ得る。胸部領域はボアのちょうど前になるようにポジショニングされ得る。

【0193】

図１１Ｌに示すように、胸部がスキャンされる領域である場合、患者は膝立ち位をとることもできる。図示のように、胸部スキャンのために、患者は、両腕を伸ばしてシステムの上に置くようにして、膝立ちでボアの側を向くようにポジショニングされ得る。胸部領域はボアのちょうど前になるようにポジショニングされ得る。

【0194】

図１１Ｍに示すように、頭部がスキャンされる領域である場合、患者は側臥位で面上に横になることができる。図示のように、頭部スキャンのために、患者は、頭部をボアのちょうど前に置いて、ボアとは反対側を向いて横向きに寝るようにポジショニングされ得る。

【0195】

図１１Ｎに示すように、頭部がスキャンされる領域である場合、患者は仰臥位で面上に横になることができる。図示のように、頭部スキャンのために、患者は、頭頂をボアのちょうど前に位置するようにシステムに向けて、仰向けに寝るようにポジショニングされ得る。

【0196】

図１１Ｏに示すように、心臓がスキャンされる領域である場合、患者は座位または立位をとることができる。図示のように、心臓スキャンのために、患者は、心臓領域がボアのちょうど前に位置するようにボアの側を向いて座るようにポジショニングされ得る。

【0197】

図１１Ｐに示すように、腎臓がスキャンされる領域である場合、患者は側臥位で面上に横になることができる。図示のように、腎臓スキャンのために、患者は、台に近いほうの腕を伸ばし、他方の腕を体の横に置いて、ボアの側を向いて横向きに寝るようにポジショニングされ得る。腎臓領域はボアのちょうど前になるようにポジショニングされ得る。

【0198】

図１１Ｑに示すように、肝臓がスキャンされる領域である場合、患者は側臥位で面上に横になることができる。図示のように、肝臓スキャンのために、患者は、台に近いほうの腕を伸ばし、または曲げて頭部を載せ、他方の腕を体の横に置いて、ボアの側を向いて横向きに寝るようにポジショニングされ得る。肝臓領域はボアのちょうど前になるようにポジショニングされ得る。

【0199】

図１１Ｒに示すように、肺がスキャンされる領域である場合、患者は座位をとることができる。図示のように、肺スキャンのために、患者は、肺領域がボアのちょうど前に位置するように、ボアとは反対側を向いて座るようにポジショニングされ得る。

【0200】

図１１Ｓに示すように、頸部がスキャンされる領域である場合、患者は側臥位で面上に横になることができる。図示のように、頸部スキャンのために、患者は、横向きに寝てボアとは反対側を向くようにポジショニングされ得る。頸部領域はボアのちょうど前になるようにポジショニングされ得る。

【0201】

図１１Ｔに示すように、骨盤がスキャンされる領域である場合、患者は切石位で面上に横になることができる。図示のように、骨盤スキャンのために、患者は、背中を台に載せ、両脚を上げてシステムの上に載せるようにポジショニングされ得る。骨盤領域はボアのちょうど前になるようにポジショニングされ得る。

【0202】

図１１Ｕに示すように、骨盤がスキャンされる領域である場合、患者は側臥位で面上に横になることもできる。図示のように、骨盤スキャンのために、患者は、横向きに寝てボアとは反対側を向くようにポジショニングされ得る。身体の骨盤領域はボアのちょうど前になるようにポジショニングされ得る。

【0203】

図１１Ｖに示すように、骨盤がスキャンされる領域である場合、患者は伏臥位をとることもできる。図示のように、骨盤スキャンのために、患者は、ボアとは反対側を向いて面に胸を当てて寄りかかるようにポジショニングされ得る。骨盤領域はボアのちょうど前になるようにポジショニングされ得る。

【0204】

図１１Ｗに示すように、肩がスキャンされる領域である場合、患者は座位をとることができる。図示のように、肩スキャンのために、患者は、スキャンされるべき肩がボアのちょうど前に位置するように、システムに隣接して座るようにポジショニングされ得る。

【0205】

図１１Ｘに示すように、脊椎がスキャンされる領域である場合、患者は座位をとることができる。図示のように、脊椎スキャンのために、患者は、後ろ向きにボアとは反対側を向いて脊椎がボアのちょうど前に位置して座るようにポジショニングされ得る。

【0206】

【0207】

生検ガイダンス
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、開示されるＭＲＩシステムを使用した生検ガイダンスをも含み得る。

【0208】

さまざまな実施形態によれば、開示されるＭＲＩシステムを使用した生検ガイダンスの手技は、経会陰式生検、経会陰式ＬＤＲ近接照射療法、経会陰式ＨＤＲ近接照射療法、経会陰式レーザアブレーション、経会陰式冷凍アブレーション、経会陰式ＨＩＦＵ、胸部生検、脳深部刺激療法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる医療手技のリストのうちの１つを含み得る。

【0209】

【0210】

較正
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、較正ステップをも含み得る。

【0211】

較正はプロセスの多くの形態をとり得る。一般に、較正は、画像品質を保証するために、患者に対して実行されるスキャンと同様の完全スキャンを実行することを含む。さまざまな実施形態によれば、所定の期間後、ユーザは、例えば、ＲＦ較正ルーチンなどの較正ルーチンを開始するよう促され得る。較正を開始することの一部として、較正の進行を可能にするように較正ファントムがポジショニングされる。較正ファントムは多くの形態をとり得る。一般に、較正ファントムは、ＭＲＩシステムの均一性、撮像パフォーマンスおよび配向アスペクトの試験、調整または監視のために撮像される既知のサイズおよび組成の物体（通常は人工物）であり得る。ファントムは、液体で満たされた容器またはさまざまなサイズおよび形状のプラスチック構造体で満たされることが多い瓶であり得る。

【0212】

特に、ＲＦ較正ルーチンは、画像品質を保証するために、例えば、信号パワー、信号持続時間および信号帯域幅などのＲＦパルスパラメータを最適化する。較正ルーチンは、パラメータおよびシーケンスの所定のセットを使用して較正ファントムから信号データを取得する。較正データは、撮像スキャン中に使用されるべきパラメータセットを決定するために処理され得る。

【0213】

【0214】

前分極装置（Ｐｒｅ－Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）
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、前分極（ｐｒｅ－ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）ステップをも含み得る。

【0215】

いくつかの実施形態では、前分極装置はシステム電源によって充電され得る。この分極装置への電力供給は、主磁場強度を増大または減少させることによって視野内の磁場を一時的に変化させる。そして、この磁場の変化は、視野内で整列した核スピンの総数の変化を生じ、核スピンが緩和する時定数を変化させる。磁場の増大により、より多くの核スピンが磁場と整列することが見込まれるため、所与のボクセルからの信号が一時的に増大する。磁場の減少は物体の緩和特性を変化させ、視野内のコントラストを強めることが見込まれ得る。

【0216】

さまざまな実施形態によれば、前分極装置は、磁場強度、したがって信号強度を増大させるように最初に充電されてもよい。そして、核スピンが整列するための適切な時間（所望のスピンのＴ１時間によって規定される）待機した後、前分極装置は取り外され得る。この前分極装置の電源が落とされると、整列しているスピンが緩和してエネルギーを放出し始めるが、システムが前分極パルスを印加しなかった場合よりも増大した信号レベルで依然として磁気共鳴システムによって撮像され得る。

【0217】

【0218】

実施形態の列挙
１．磁気共鳴撮像システムであって、前面、静磁場を提供する永久磁石、無線周波数送信コイル、および片面式勾配コイルセットを備え、前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式勾配コイルセットが前記前面に近接して配置されるハウジングと、電磁石と、無線周波数受信コイルと、前記無線周波数送信コイル、前記片面式勾配コイルセット、または前記電磁石のうちの少なくとも１つに電流を流すことにより、前記前面より外側にあ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と、を備える磁気共鳴撮像システム。

【0219】

２．前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式勾配コイルセットが前記前面上に位置する、実施形態１のシステム。

【0220】

３．前記前面が凹面である、実施形態１～２のうちのいずれか１つのシステム。

【0221】

４．前記永久磁石が、該永久磁石の中心を貫く開口を有する、実施形態１～３のうちのいずれか１つのシステム。

【0222】

５．前記永久磁石の前記静磁場が１ｍＴから１Ｔまでにわたる、実施形態１～４のうちのいずれか１つのシステム。

【0223】

５－１．前記永久磁石の前記静磁場が１０ｍＴから１９５ｍＴまでにわたる、実施形態１～４のうちのいずれか１つのシステム。

【0224】

６．前記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、実施形態１～５のうちのいずれか１つのシステム。

【0225】

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、実施形態１～６のうちのいずれか１つのシステム。

【0226】

８．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、実施形態１～７のうちのいずれか１つのシステム。

【0227】

９．前記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の螺旋コイルを備え、前記第１の位置および前記第２の位置が、前記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、実施形態１～８のうちのいずれか１つのシステム。

【0228】

１０．前記片面式勾配コイルセットの立上り時間が１０μｓ未満である、実施形態１～９のうちのいずれか１つのシステム。

【0229】

１１．前記電磁石が前記対象領域内で前記永久磁石の前記静磁場を変化させるように構成される、実施形態１～１０のうちのいずれか１つのシステム。

【0230】

１２．前記電磁石の磁場強度が１０ｍＴから１Ｔである、実施形態１～１１のうちのいずれか１つのシステム。

【0231】

１３．前記無線周波数受信コイルが、前記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、実施形態１～１２のうちのいずれか１つのシステム。

【0232】

１４．前記無線周波数受信コイルが、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、前記コイルが前記対象領域よりも小さい、実施形態１～１３のうちのいずれか１つのシステム。

【0233】

１５．前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式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１～１４のうちのいずれか１つのシステム。

【0234】

１６．前記磁気共鳴撮像システムが、前記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、実施形態１～１５のうちのいずれか１つのシステム。

【0235】

１７．磁気共鳴撮像システムであって、凹型の前面、静磁場を提供する永久磁石、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を備え、前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの勾配コイルセットが前記凹型の前面に近接して配置され、前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの勾配コイルセットが前記凹型の前面より外側にある対象領域に電磁場を発生させるように構成されたハウジングと、前記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と、を備える磁気共鳴撮像システム。

【0236】

１８．前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの勾配コイルセットが前記凹型の前面上に位置する、実施形態１７に記載のシステム。

【0237】

１９．前記永久磁石の前記静磁場が１ｍＴから１Ｔまでにわたる、実施形態１７～１８のうちのいずれか１つのシステム。

【0238】

２０．前記永久磁石の前記静磁場が１０ｍＴから１９５ｍＴまでにわたる、実施形態１７～１９のうちのいずれか１つのシステム。

【0239】

２１．前記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、実施形態１７～２０のうちのいずれか１つのシステム。

【0240】

２２．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、実施形態１７～２１のうちのいずれか１つのシステム。

【0241】

２３．前記少なくとも１つの勾配コイルセットが非平面状で、片面式であり、かつ前記対象領域を部分的に包囲するように配向されており、さらに前記少なくとも１つの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１７～２２のうちのいずれか１つのシステム。

【0242】

２４．前記少なくとも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、前記第１の位置および前記第２の位置が、前記少なくとも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、実施形態１７～２３のうちのいずれか１つのシステム。

【0243】

２５．前記少なくとも１つの勾配コイルセットの立上り時間が１０μｓ未満である、実施形態１７～２４のうちのいずれか１つのシステム。

【0244】

２６．前記永久磁石が、該永久磁石の中心を貫く開口を有する、実施形態１７～２５のうちのいずれか１つのシステム。

【0245】

２７．前記対象領域内で前記永久磁石の前記静磁場を変化させるように構成された電磁石をさらに備える、実施形態１７～２６のうちのいずれか１つのシステム。

【0246】

２８．前記無線周波数受信コイルが、前記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、実施形態１７～２７のうちのいずれか１つのシステム。

【0247】

２９．前記無線周波数受信コイルが、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、前記コイルが前記対象領域よりも小さい、実施形態１７～２８のうちのいずれか１つのシステム。

【0248】

３０．前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの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１７～２９のうちのいずれか１つのシステム。

【0249】

３１．前記電磁石の磁場強度が１０ｍＴから１Ｔである、実施形態２７のシステム。

【0250】

３２．前記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、実施形態１７～３１のうちのいずれか１つのシステム。

【0251】

３３．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に患者パラメータを入力することを含み、前記システムが、前面、静磁場を提供する永久磁石、無線周波数送信コイル、および片面式勾配コイルセットを備え、前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式勾配コイルセットが前記前面に近接して配置されるハウジングと、電磁石と、無線周波数受信コイルと、前記無線周波数送信コイル、前記片面式勾配コイルセット、または前記電磁石のうちの少なくとも１つに電流を流すことにより、前記前面より外側にあ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とを備えるものであり、前記方法がさらに、少なくとも１つの第１のスキャンを実行することを含む、患者ポジショニングプロトコルを実行することと、少なくとも１つの第２のスキャンを実行することと、前記少なくとも１つの第２のスキャンをレビューすることと、前記少なくとも１つの第２のスキャンのレビューに基づいて生検を実施するための少なくとも１つのパスを決定することとを含む、磁気共鳴撮像を実行する方法。

【0252】

３４．前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式勾配コイルセットが前記前面上に位置する、実施形態３３の方法。

【0253】

３５．前記前面が凹面である、実施形態３３～３４のうちのいずれか１つの方法。

【0254】

３６．前記永久磁石が、該永久磁石の中心を貫く開口を有する、実施形態３３～３５のうちのいずれか１つの方法。

【0255】

３７．前記永久磁石の前記静磁場が１ｍＴから１Ｔまでにわたる、実施形態３３～３６のうちのいずれか１つの方法。

【0256】

３７－１．前記永久磁石の前記静磁場が１０ｍＴから１９５ｍＴまでにわたる、実施形態３３～３６のうちのいずれか１つの方法。

【0257】

３８．前記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、実施形態３３～３７のうちのいずれか１つの方法。

【0258】

３９．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、実施形態３３～３８のうちのいずれか１つの方法。

【0259】

４０．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、実施形態３３～３９のうちのいずれか１つの方法。

【0260】

４１．前記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の螺旋コイルを備え、前記第１の位置および前記第２の位置が、前記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、実施形態３３～４０のうちのいずれか１つの方法。

【0261】

４２．前記片面式勾配コイルセットの立上り時間が１０μｓ未満である、実施形態３３～４１のうちのいずれか１つの方法。

【0262】

４３．前記電磁石が前記対象領域内で前記永久磁石の前記静磁場を変化させるように構成される、実施形態３３～４２のうちのいずれか１つの方法。

【0263】

４４．前記電磁石の磁場強度が１０ｍＴから１Ｔである、実施形態３３～４３のうちのいずれか１つの方法。

【0264】

４５．前記無線周波数受信コイルが、前記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、実施形態３３～４４のうちのいずれか１つの方法。

【0265】

４６．前記無線周波数受信コイルが、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、前記コイルが前記対象領域よりも小さい、実施形態３３～４５のうちのいずれか１つの方法。

【0266】

４７．前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式勾配コイルセットが前記対象領域の周りに同心である、実施形態３３～４６のうちのいずれか１つの方法。

【0267】

４８．前記磁気共鳴撮像システムが、前記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、実施形態３３～４７のうちのいずれか１つの方法。

【0268】

４９．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に患者パラメータを入力することを含み、前記システムが、凹型の前面、静磁場を提供する永久磁石、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を備え、前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの勾配コイルセットが前記凹型の前面に近接して配置され、前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの勾配コイルセットが前記凹型の前面より外側にある対象領域に電磁場を発生させるように構成されたハウジングと、前記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とを備えるものであり、前記方法がさらに、少なくとも１つの第１のスキャンを実行することを含む、患者ポジショニングプロトコルを実行することと、少なくとも１つの第２のスキャンを実行することと、前記少なくとも１つの第２のスキャンをレビューすることと、前記少なくとも１つの第２のスキャンのレビューに基づいて生検を実施するための少なくとも１つのパスを決定することとを含む、磁気共鳴撮像を実行する方法。

【0269】

５０．前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの勾配コイルセットが前記凹型の前面上に位置する、実施形態４９の方法。

【0270】

５１．前記永久磁石の前記静磁場が１ｍＴから１Ｔまでにわたる、実施形態４９～５０のうちのいずれか１つの方法。

【0271】

５２．前記永久磁石の前記静磁場が１０ｍＴから１９５ｍＴまでにわたる、実施形態４９～５１のうちのいずれか１つの方法。

【0272】

５３．前記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、実施形態４９～５２のうちのいずれか１つの方法。

【0273】

５４．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、実施形態４９～５３のうちのいずれか１つの方法。

【0274】

５５．前記少なくとも１つの勾配コイルセットが非平面状で、片面式であり、かつ前記対象領域を部分的に包囲するように配向されており、さらに前記少なくとも１つの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４９～５４のうちのいずれか１つの方法。

【0275】

５６．前記少なくとも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、前記第１の位置および前記第２の位置が、前記少なくとも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、実施形態４９～５５のうちのいずれか１つの方法。

【0276】

５７．前記少なくとも１つの勾配コイルセットの立上り時間が１０μｓ未満である、実施形態４９～５６のうちのいずれか１つの方法。

【0277】

５８．前記永久磁石が、該永久磁石の中心を貫く開口を有する、実施形態４９～５７のうちのいずれか１つの方法。

【0278】

５９．前記対象領域内で前記永久磁石の前記静磁場を変化させるように構成された電磁石をさらに備える、実施形態４９～５８のうちのいずれか１つの方法。

【0279】

６０．前記無線周波数受信コイルが、前記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、実施形態４９～５９のうちのいずれか１つの方法。

【0280】

６１．前記無線周波数受信コイルが、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、前記コイルが前記対象領域よりも小さい、実施形態４９～６０のうちのいずれか１つの方法。

【0281】

６２．前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの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４９～６１のうちのいずれか１つの方法。

【0282】

６３．前記電磁石の磁場強度が１０ｍＴから１Ｔである、実施形態５９の方法。

【0283】

６４．前記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、実施形態４９～６３のうちのいずれか１つの方法。

【0284】

６５．磁気共鳴撮像システムでスキャンを実行する方法であって、前面、静磁場を提供する永久磁石、無線周波数送信コイル、および片面式勾配コイルセットを備え、前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式勾配コイルセットが前記前面に近接して配置されるハウジングを用意することと、電磁石を用意することと、前記無線周波数送信コイル、前記片面式勾配コイルセット、または前記電磁石のうちの少なくとも１つを作動させることにより、前記対象領域が前記前面より外側にある対象領域に電磁場を発生させることと、無線周波数受信コイルを作動させて撮像データを取得することと、取得された撮像データを再構成して分析用の出力画像を生成することと、ユーザによるレビューおよび注釈のために前記出力画像を表示することとを含む、磁気共鳴撮像システムでスキャンを実行する方法。

【0285】

６６．前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式勾配コイルセットが前記前面上に位置する、実施形態６５の方法。

【0286】

６７．前記前面が凹面である、実施形態６５～６６のうちのいずれか１つの方法。

【0287】

６８．前記永久磁石が、該永久磁石の中心を貫く開口を有する、実施形態６５～６７のうちのいずれか１つの方法。

【0288】

６９．前記永久磁石の前記静磁場が１ｍＴから１Ｔまでにわたる、実施形態６５～６８のうちのいずれか１つの方法。

【0289】

６９－１．前記永久磁石の前記静磁場が１０ｍＴから１９５ｍＴまでにわたる、実施形態６５～６８のうちのいずれか１つの方法。

【0290】

７０．前記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、実施形態６５～６９のうちのいずれか１つの方法。

【0291】

７１．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、実施形態６５～７０のうちのいずれか１つの方法。

【0292】

７２．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、実施形態６５～７１のうちのいずれか１つの方法。

【0293】

７３．前記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の螺旋コイルを備え、前記第１の位置および前記第２の位置が、前記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、実施形態６５～７２のうちのいずれか１つの方法。

【0294】

７４．前記片面式勾配コイルセットの立上り時間が１０μｓ未満である、実施形態６５～７３のうちのいずれか１つの方法。

【0295】

７５．前記電磁石が前記対象領域内で前記永久磁石の前記静磁場を変化させるように構成される、実施形態６５～７４のうちのいずれか１つの方法。

【0296】

７６．前記電磁石の磁場強度が１０ｍＴから１Ｔである、実施形態６５～７５のうちのいずれか１つの方法。

【0297】

７７．前記無線周波数受信コイルが、前記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、実施形態６５～７６のうちのいずれか１つの方法。

【0298】

７８．前記無線周波数受信コイルが、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、前記コイルが前記対象領域よりも小さい、実施形態６５～７７のうちのいずれか１つの方法。

【0299】

７９．前記無線周波数送信コイルおよび前記片面式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６５～７８のうちのいずれか１つの方法。

【0300】

８０．前記磁気共鳴撮像システムが、前記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、実施形態６５～７９のうちのいずれか１つの方法。

【0301】

８１．磁気共鳴撮像システムでスキャンを実行する方法であって、凹型の前面、静磁場を提供する永久磁石、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を備え、前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの勾配コイルセットが前記前面に近接して配置されるハウジングを用意することと、前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの勾配コイルセットのうちの少なくとも１つを作動させることにより、前記凹型の前面より外側にある対象領域に電磁場を発生させることと、無線周波数受信コイルを作動させて撮像データを取得することと、取得された撮像データを再構成して分析用の出力画像を生成することと、ユーザによるレビューおよび注釈のために前記出力画像を表示することとを含む、磁気共鳴撮像システムでスキャンを実行する方法。

【0302】

８２．前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの勾配コイルセットが前記凹型の前面上に位置する、実施形態８１の方法。

【0303】

８３．前記永久磁石の前記静磁場が１ｍＴから１Ｔまでにわたる、実施形態８１～８２のうちのいずれか１つの方法。

【0304】

８４．前記永久磁石の前記静磁場が１０ｍＴから１９５ｍＴまでにわたる、実施形態８１～８３のうちのいずれか１つの方法。

【0305】

８５．前記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、実施形態８１～８４のうちのいずれか１つの方法。

【0306】

８６．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、実施形態８１～８５のうちのいずれか１つの方法。

【0307】

８７．前記少なくとも１つの勾配コイルセットが非平面状で、片面式であり、かつ前記対象領域を部分的に包囲するように配向されており、さらに前記少なくとも１つの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８１～８６のうちのいずれか１つの方法。

【0308】

８８．前記少なくとも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、前記第１の位置および前記第２の位置が、前記少なくとも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、実施形態８１～８７のうちのいずれか１つの方法。

【0309】

８９．前記少なくとも１つの勾配コイルセットの立上り時間が１０μｓ未満である、実施形態８１～８８のうちのいずれか１つの方法。

【0310】

９０．前記永久磁石が、該永久磁石の中心を貫く開口を有する、実施形態８１～８９のうちのいずれか１つの方法。

【0311】

９１．前記対象領域内で前記永久磁石の前記静磁場を変化させるように構成された電磁石をさらに備える、実施形態８１～９０のうちのいずれか１つの方法。

【0312】

９２．前記無線周波数受信コイルが、前記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、実施形態８１～９１のうちのいずれか１つの方法。

【0313】

９３．前記無線周波数受信コイルが、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、前記コイルが前記対象領域よりも小さい、実施形態８１～９２のうちのいずれか１つの方法。

【0314】

９４．前記無線周波数送信コイルおよび前記少なくとも１つの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８１～９３のうちのいずれか１つの方法。

【0315】

９５．前記電磁石の磁場強度が１０ｍＴから１Ｔである、実施形態９１の方法。

【0316】

９６．前記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、実施形態８１～９５のうちのいずれか１つの方法。

【0317】

本明細書は多くの具体的な実装形態の詳細を含むが、これらは任意の実施形態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、特定の実施形態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述され、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。

【0318】

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。

【0319】

「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。

【0320】

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】