DE60224867T2

DE60224867T2 - Parallele MR-Bilderzeugung unter Verwendung einer durch mehrere Elementspulen gebildeten Mehrfachspule

Info

Publication number: DE60224867T2
Application number: DE60224867T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Nasu-gun Machida; Yoshinori Otawara-Shi Hamamura; Yoshimori Nasu-Gun Kassai; Kazuhiro Otawara-Shi Soma; Kazuya Saitama-Shi Okamoto
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2022-12-11
Also published as: US20060087320A1; CN101078753A; EP1770407A1; CN100334461C; EP1770407B1; EP1319957B1; US20030132750A1; JP3455530B1; US7176689B2; CN101078753B; US7026818B2; DE60224867D1; EP1319957A1; JP2003334177A; DE60235209D1; CN1450358A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Magnetresonanz-Bilderzeugung zum Erzeugen von MR(Magnetresonanz)-Bildern eines Objekts auf der Basis des Magnetresonanzphänomens der Spins des Objekts und insbesondere eine Umschalttechnik der Signale oder Spulen, wenn den von einer RF-Spule empfangenen MR-Signalen eine Signalverarbeitungsvorrichtung für den Empfang gegeben wird.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist eine Umschalttechnik von Signalen oder Spulen, wenn MR-Signalen, die von einer eine Mehrfachspule bildenden Vielzahl von Elementspulen empfangen werden, wobei die Mehrfachspule als eine RF-Empfangsspule dient, eine Signalverarbeitungsvorrichtung zum Empfang gegeben wird. Eine solche Mehrfachspule wird phasierte Arrayspule (PAC) genannt. Ein weiteres bevorzugtes Beispiel ist die Anwendung der obigen Umschalttechnik auf schnelle MR-Bilderzeugung, die die vorhergehende Mehrfachspule benutzt, um Bilderzeugung mit höherer Geschwindigkeit auszuführen (diese Bilderzeugung wird nachfolgend parallele MR-Bilderzeugung genannt).
STAND DER VERWANDTEN TECHNIK
Magnetresonanz-Bilderzeugung kann als eine Bilderzeugungstechnik zusammengefasst werden, durch die Kernspins eines in ein statisches Magnetfeld platzierten Objekts magnetisch erregt werden, indem ein RF-Signal mit Larmorfrequenz an das Objekt angelegt wird und durch die Erregung ansprechempfindlich induzierte MR-Signale zur Rekonstruktion von Bildern verwendet werden.
Auf dem Gebiet dieser Magnetresonanz-Bilderzeugung ist die schnelle Bilderzeugung eine besonders interessante Bilderzeugungstechnik, die in den letzten Jahren intensiv erforscht wurde. Ein solches Beispiel der schnellen Bilderzeugung wird ausgeführt unter Verwendung einer Mehrfachspule, die aus einer Vielzahl von RF-Spulen besteht (die Elementspulen genannt werden). Diese schnelle Bilderzeugung ist allgemein als „parallele MR-Bilderzeugung" bekannt. Vom historischen Standpunkt wurde die parallele MR-Bilderzeugung auch schnelle Mehrfachspulen-Bilderzeugung, PPA(Partially Parallel Acquisition)-Technik oder Subcodiertechnik genannt.
Praktisch kann die parallele MR-Bilderzeugung auf verschiedene Schematypen reduziert werden. In der Anfangsphase gab es die Bilderzeugungsschemas, vorgeschlagen von (1): „Carlson J. W. und Minemura T., Image Time Reduction Through Multiple Receiver Coil Data Acquisition and Image Reconstructon, MRM 29:681–688, 1993" und (2) „Ra J. B. und Rim C. Y., Fast Imaging Using Subencoding Data Sets From Multiple Detectors, MRM 30:142–145, 1993".
Außerdem wurden viele andere Bilderzeugungsschemas vorgeschlagen, die die vorhergehenden verbessern. Zu solchen Bilderzeugungsschemas gehört eine SMASH-Technik, vorgeschlagen von (3): „Sodikson D. K. und Manning W. J., Simultaneous Acquisiton of Spatial Harmonics (SMASH): Fast Imaging with Radiofrequency Coil Arrays, MRM 38:591–603, 1997" oder anderen; eine SENSE-Technik, bekannt durch (4): „Pruessman K. P., Weiger M., Scheidegger M. B. und Boesiger P., SENSE: Sensitivity Encoding for Fast MRI, MRM 42:952–962, 1999"; und eine Technik auf der Basis von (5): „M. A. Griswold, P. M. Jacob, M. Nittka, J. W. Goldfarb und A. Haase, Partially Parallel Imaging with Localized Sensitivities (PILS), ISMRM 2000, p. 273".
Obwohl es zwischen diesen Schemas kleine Unterschiede gibt, ist das Grundkonzept der parallelen Bilderzeugung dasselbe. Das heißt, eine aus einer Vielzahl von RF-Spulen (Elementspulen) bestehende Mehrfachspule wird benutzt, um von diesen RF-Spulen MR-Signale simultan zu empfangen, und aus einem von jeder Elementspule empfangenen Echosignal werden unabhängige Bilddaten erzeugt. Unter der Bedingung, dass der Simultanempfang durch die mehrfachen RF-Spulen ausgeführt wird, wird die Zahl der Codierzeiten für jede RF-Spule auf eine Zahl reduziert, die berechnet wird, indem man eine vorbestimmte Zahl der Codierzeiten zur Bildrekonstruktion durch die Zahl der RF-Spulen dividiert. Deshalb wird das Blickfeld (FOV) eines Bilds von jeder RF-Spule klein, aber die Scanzeit wird reduziert.
An Rändern eines jeden Bildes werden aber Falturgsphänomene (auch Wraparound genannt) verursacht. Um diese unter Nutzung der Tatsache zu entfernen, dass die Vielzahl von RF-Spulen unterschiedliche Empfindlichkeit haben, übernimmt die parallele MR-Bilderzeugung die Entfaltungsbearbeitung als Nachbearbeitung einer Vielzahl von Bildern, deren jedes von jeder R-Spule empfangen wird. Praktisch wird die Entfaltungsbearbeitung unter Verwendung der räumlichen Empfindlichkeitskarte einer jeden RF-Spule ausgeführt.
Da die räumliche Empfindlichkeitskarte verändert wird, wenn sich die Objektgröße und/oder elektrische Lasten ändern, geschieht es öfter, dass Kalibrationsdaten jedes Mal akquiriert und aktualisiert werden, wenn ein neuer Patient untersucht wird. Aus diesen Gründen ist es nicht zu begrüßen, wenn einmal über eine Vielzahl von Patienten akquirierte Kalibrationsdaten weiterhin benutzt werden. Die Kalibrationsdaten-Akquisitionstechniken umfassen eine „unabhängige Scantechnik", wodurch ein Scan für Empfindlichkeitskarten zwischen Untersuchungen unabhängig von Hauptscans ausgeführt wird, und eine „Selbstkalibrationstechnik", wodurch ein Scan zum Ermitteln von Empfindlichkeitsdaten zusätzlich in jeden Hauptscan eingefügt wird.
Die Mehrfachbilder, die der Entfaltungsbearbeitung unterworfen wurden, werden dann in ein Endbild kombiniert, von dem das FOV eine erwünschte Gesamtfläche bedeckt. Deshalb ermöglicht diese parallele MR-Bilderzeugung, dass das Scannen beschleunigt wird (d. h. schnelle Bilderzeugung) und ein Weitwinkelbild bereitgestellt wird wie beispielsweise ein Bild, das den gesamten Abdominalbereich darstellt.
Übrigens sind von den in den vorhergehenden Referenzen (1) bis (5) aufgelisteten Bilderzeugungstechniken die durch Referenzen (1) und (3) angegebenen Bilderzeugungstechniken für besonders geformte Elementspulen dediziert, während die durch Referenz (2) angegebene Technik von den Formen der Elementspulen abhängt, also generalisiert ist. Die von Referenz (4) vorgeschlagene Bilderzeugungstechnik wurde aus der in Referenz (2) vorgeschlagenen entwickelt. Die von Referenz (5) angegebene Bilderzeugungstechnik basiert auf der Kombination von Quadratsummenbildern, was nur unter bestimmten Bedingungen stabil ist.
Ein neuer Trend auf dem Gebiet solcher paralleler MR-Bilderzeugung besteht im Erhöhen der Zahl N_coil der Elementspulen (RF-Spulen), die zu benutzen sind, um einen wachsenden Bedarf an schneller Bilderzeugung zu befriedigen. Je größer die Zahl der Elementspulen desto größer ist herkömmlicherweise die Zahl Nah der in einer Empfangsvorrichtung installierten Kanäle zum Verarbeiten der empfangenen MR- Signale. Solange die Zahl N_ch größer oder gleich der Zahl N_coil ist, können die von den Elementspulen detektierten Signale jeweils an die Empfangsvorrichtung angelegt werden.
Da jedoch im Allgemeinen gilt, dass ein Erhöhen der Zahl N_ch der Kanäle zu einem Anstieg der Herstellungskosten des MRI-Systems führt, ist die Zahl N_ch der Kanäle in praktischen MRI-Systemen begrenzt. Allerdings hängt die sachgemäße Anordnung der Elementspulen normalerweise von Bilderzeugungsbedingungen ab (besonders der Codierrichtung und der Größe eines FOVs). Ohne eine solche sachgemäße Anordnung kann sich die Bildqualität wegen eines verminderten Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) oder wegen Artefakten verschlechtern, oder sie führt zur Beschränkung der Bilderzeugungsbedingungen. Wenn außerdem die Zahl der Kanäle erhöht wird, wird auch die in der Empfangsvorrichtung zu verarbeitende Datenmenge größer, was zwangsläufig dazu führt, dass die zur Datenverarbeitung erforderliche Zeit verlängert wird.
WO 99/27381 beschreibt eine Schnittstelle für ein MR-Bilderzeugungssystem, in dem N Empfangselemente über ein Schalterarray an die M Vorverstärkereingange gekoppelt sind. Die Zahl N kann größer als M sein, und das Schalterarray wird betätigt, um bestimmte Empfangselemente auszuwählen, die mit den Vorverstärkereingängen zu verbinden sind.
In Fällen wo das Abdomen eines Objekts paralleler MR-Bilderzeugung ausgesetzt wird, werden für Abdomen dedizierte RF-Spulen entlang einer jeden der Körperflächen des Abdomens und Dorsums platziert. Mit anderen Worten, ein für Abdomen dediziertes RF-Spulenpaar wird angeordnet, sodass das Abdomen des Objekts dazwischen liegt. Beispielsweise ist die für Abdomen dedizierte RF-Spule vorzugsweise eine in eine QD(Quadraturdetektions)-Spule geformte Mehrfachspule, die aus einer mit einer Ringspule kombinierten Achterspule hergestellt ist.
Um die parallele MR-Bilderzeugung unter Verwendung der einzelnen QD-Spule auszuführen, wird deshalb am meisten bevorzugt, dass eine Phasencodierrichtung für die Bilderzeugung auf eine Richtung vom Dorsum des Objekts zum Abdomen des Objekts gesetzt wird. Der Grund liegt darin, dass eine Vielzahl von Elementspulen in der Phasencodierrichtung versetzt werden müssen, wenn die parallele MR-Bilderzeugung ausreichend ausgeführt wird. Wie exemplifiziert ist, wird die Begrenzung der Phasencodierrichtung auf eine bestimmte Richtung zu streng begrenzten Bilderzeugungsbedingungen führen, was das Problem verursacht, dass beim Ausführen der Bilderzeugung den Zuständen der Organe und des Blutflusses in einem Objekt keine Priorität eingeräumt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorhergehenden verschiedenen Probleme zu überwinden, und eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, sowohl eine MR-Signalempfangsvorrichtung bereitzustellen, die eine RF-Spule enthält, durch die das Ausführen von paralleler MR-Bilderzeugung auf einfachere Weise ermöglicht wird, als auch ein Magnetresonanz-Bilderzeugungssystem, in das eine solche MR-Signalempfangsvorrichtung integriert ist.
Eine detaillierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen von MR-Bildern höherer Qualität auf eine effiziente Weise unter Berücksichtigung verschiedener Bilderzeuguigsbedingungen, ohne die Zahl der Empfangskanäle zu erhöhen in Fällen, in denen MR-Bilderzeugung unter Verwendung einer Mehrfachspule ausgeführt wird, die aus einer Vielzahl von Elementspulen besteht.
Eine weitere detaillierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Erhöhung des Freiheitsgrads zum Setzen der Bilderzeugungsbedingungen wie beispielsweise der Phasencodierrichtung in Fällen, wo die parallele MR-Bilderzeugung unter Verwendung einer aus mehrfachen Elementspulen bestehenden Mehrfachspule ausgeführt wird.
Eine weitere detaillierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, sowohl eine Spulenverbindungseinheit bereitzustellen, die eine eine RF-Empfangsspule bildende Vielzahl von Elementspulen einem oder mehreren Empfangskanälen in einem Empfänger beliebig zuweisen kann, als auch ein Magnetresonanz-Bilderzeugungssystem, das eine solche Spulenverbindungseinheit enthält.
Um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, wird in einem Aspekt eine MR-Signalempfangsvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
eine Empfangsspule, dazu konfiguriert, sich aus einer Vielzahl von Elementspulen zusammenzusetzen, die MR-Signale empfangen; und
ein Umschaltglied, konfiguriert, um zu ermöglichen, dass die Vielzahl von Elementspulen der Empfangsspule selektiv in einen erwünschten kombinierten Spulenmodus geschaltet wird als Antwort auf eine Bilderzeugungsbedingung, die Information über eine Phasencodienichtung der parallelen MR-Bilderzeugung enthält, worin das Umschaltglied umfasst:
mindestens einen Phasenschieber, dazu konfiguriert, eine Phase von mindestens einem der MR-Signale einzustellen, die von einer Vielzahl von Elementspulen empfangen und ausgegeben werden; und
einen Kombinator, dazu konfiguriert, MR-Signale, die von der Vielzahl von Elementspulen empfangen und ausgegeben werden, wechselseitig zu kombinieren, sodass die Vielzahl von Elementspulen, deren jeweilige MR-Signale durch den Kombinator wechselseitig kombiniert werden, in einer Richtung angeordnet sind, die von der Phasencodierrichtung verschieden ist als Antwort auf den kombinierten Spulenmodus, sodass der Kombinator ein kombiniertes MR-Signal ausgibt, wobei die zu kombinierenden MR-Signale das vom Phasenschieber ausgegebene MR-Signal enthalten.
Diese Konfiguration erleichtert die Performance beispielsweise der parallelen MR-Bilderzeugung.
Folglich können zur Ausführung der parallelen MR-Bilderzeugung von den Elementspulen detektierte Signale im Empfänger auf eine stetigere Weise verarbeitet werden, sogar dann, wenn es weniger Empfangskanäle als Elementspulen gibt. Da so die Größe und Komplexität der Empfangsschaltungen unterdrückt sind, können MR-Bilder mit weniger verschlechterter Qualität erhalten werden, wobei die Bildqualität bei effizienter Empfindlichkeit für eine Vielfalt von Bilderzeugungsbedingungen geringer ist.
Die Bilderzeugungsbedingung ist vorzugsweise die Phasencodierichtung und ein Blickfeld in der parallelen MR-Bilderzeugung. Noch bevorzugter besteht mindestens eine der Vielzahl von Elementspulen aus einer QD(Quadraturdetektions)-Spule.
Beispielsweise sind die Vielzahl der kombinierten Spulenmodi zwei Typen, die aus ersten und zweiten kombinierten Spulenmodi bestehen.
Vorzugsweise ist die Mehrfachspule eine QD-Spule, aus zwei Elementspulen bestehend, worin der erste kombinierte Spulenmodus ein Modus ist, in dem eine der zwei Elementspulen der QD-Spule in eine Achterspule entwickelt ist, und der zweite kombinierte Spulenmodus ein anderer Modus ist, in dem eine der zwei Elementspulen in zwei Ringspulen entwickelt ist.
Vorzugsweise enthält das Umschaltglied eine Spulenverbindungseinheit, die dazu konfiguriert ist, dass sich die Vielzahl der Elementspulen mit dem Empfangskanal selektiv verbinden kann, worin die Spulenverbindungseinheit enthält: chic Vielzahl von Eingangsanschlüssen, deren jede mit der Vielzahl von Elementspulen verbunden ist; einen Ausgangsanschluss, der mit dem Empfangskanal verbunden ist; eine Vielzahl von Wahlschaltern für Verbindung/Trennung, deren jeder mit der Vielzahl von Eingangsanschlüssen verbunden ist und dazu konfiguriert ist, entweder eine Verbindung oder eine Trennung einer jeden Elementspule mit bzw. von einem von der Spulenverbindungseinheit ausgeführten Verbindungsschema auszuwählen; eine Vielzahl von Kanalwahlschaltern, deren jeder mit der Vielzahl von Wahlschaltern für Verbindung/Trennung verbunden ist und dazu konfiguriert ist, den Elementspulen zu ermöglichen, sich selektiv mit dem Empfangskanal zu verbinden; einen Addierer, mit dem Ausgangsanschluss verbunden und dazu konfiguriert, MR-Signale von aus der Vielzahl von Elementspulen spezifizierten Elementspulen wechselseitig zu addieren, wobei die MR-Signale von den spezifizierten Spulen sowohl durch die Wahlschalter für Verbindung/Trennung als auch die Kanalwahlschalter demselben Empfangskanal zugewiesen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen:
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration eines Magnetresonanz-Bilderzeugungssystems gemäß den Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung funktionell zeigt;
2 veranschaulicht einen Anordnungszustand der Elementspulen, die gemäß einer ersten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung eine Mehrfachspule bilden, und das Schalten und Kombinieren der von den Elementspulen detektierten Signale;
3 zeigt die Konfiguration der Schaltungsanordnung eines Schaltkombinators, der im Magnetresonanz-Bilderzeugungssystem der ersten Ausführungsart verwendet wird;
4 veranschaulicht funktionell einen geschalteten und kombinierten Zustand der Elementspulen der in 2 gezeigten Mehrfachspule;
5 erklärt funktionell einen weiteren geschalteten und kombinierten Zustand der Elementspulen der in 2 gezeigten Mehrfachspule;
6 erklärt ein Beispiel der Signaldetektion aus einer Mehrfachspule gemäß dem Herkömmlichen, das eingeführt wird, um Betriebsweisen und Vorteile vergleichend zu beschreiben, die im Magnetresonanz-Bilderzeugungssystem gemäß der ersten Ausführungsart erlangt werden;
7 erklärt ein weiteres Beispiel der Signaldetektion am einer Mehrfachspule gemäß dem Herkömmlichen, das eingeführt wird, um Betriebsweisen und Vorteile vergleichend zu beschreiben, die im Magnetresonanz-Bilderzeugungssystem gemäß der ersten Ausführungsart erlangt werden;
8 ist eine Konfiguration der Schaltungsanordnung, die eine erste Modifikation des in der ersten Ausführungsart benutzten Schaltkombinators zeigt;
9 zeigt bildlich verschiedene Typen der Schalt- und Kombinationsmuster, die vom in 8 gezeigten Schaltkombinator verwirklicht werden;
10 zeigt bildlich einen weiteren Typ des Schalt- und Kombinationsmusters, der vom in 8 gezeigten Schaltkombinator verwirklicht wird;
11 ist eine Konfiguration der Schaltungsanordnung, die eine zweite Modifikation des Schaltkombinators in der ersten Ausführungsart zeigt;
12A bis 12C sind Blockdiagramme, die eine dritte Modifikation des in der ersten Ausführungsart verwendeten Schaltkombinators zeigt;
13A bis 13C zeigen bildlich eine Anordnung der Elementspulen einer Mehrfachspule, die von einem Magnetresonanz-Bilderzeugumgssystem einer zweiten Ausführungsart gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
14 exemplifiziert einen Schalt- und Kombinationszustand von Signalen, die von der in 13 gezeigten Mehrfachspule detektiert werden;
15 exemplifiziert einen weiteren Schalt- und Kombinationszustand von Signalen, die von der in 13 gezeigten Mehrfachspule detektiert werden;
16 exemplifiziert außerdem einen weiteren Schalt- und Kombinationszustand von Signalen, die von der in 13 gezeigten Mehrfachspule detektiert werden;
17 umreißt eine MR-Signalempfangsvonichtung in einem Magnetresonanzsystem gemäß einer dritten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung und zeigt Anordnungszustände der eine QD-Spule (Mehrfachspule) bildenden Elementspulen und einen Schalt- und Kombinationszustand von Signalen, die von den Elementspulen in der Vorrichtung detektiert werden;
18 zeigt die Konfiguration eines in der dritten Ausführungsart verwendeten elektronischen Schalters;
19 zeigt eine praktische Konfiguration eines als elektronischer Schalter verwendeten Schaltelements;
20A und 20B erklärt Funktionen des elektronischen Schalters für jeden Schaltmodus;
21A und 21B sind äquivalente Schaltpläne, gezeigt für jeden Schaltmodus des elektronischen Schalters;
22 ist der Schaltplan eines elektronischen Schalters gemäß einer Modifikation der dritten Ausführungsart;
23A und 23B zeigen eine weitere Modifikation gemäß der dritten Ausführungsart, in der Anordnungsstellen eines elektronischen Schalters für jeden Schaltmodus des elektronischen Schalters gezeigt sind;
24 ist eine Perspektivansicht, die die Konfiguration einer von einem Magnetresonanz-Bilderzeugungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsart benutzten Torsoarrayspule umreißt;
25A bis 25C sind verschiedene Perspektivansichten, die Spulenverbindumgsmodi der in der vierten Ausführungsart benutzten Torsoarrayspule erklären;
26 ist ein Flussdiagramm, das ein Schema zur Auswahl eines erwünschten Spulenverbindungsmodus der Torsoarrayspule exemplifiziert;
27 ist ein umrissenes Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Protokolls für parallele MR-Bilderzeugung erklärt, das in der vierten Ausführungsart ausgeführt werden kann;
28 ist ein umrissenes Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel eines Protokolls für parallele MR-Bilderzeugung erklärt, das in der vierten Ausführungsart ausgeführt werden kann; und
29 ist ein umrissenes Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel eines Protokolls für parallele MR-Bilderzeugung erklärt, das in der vierten Ausführungsart ausgeführt werden kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSARTEN
Mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen werden jetzt verschiedene Ausführungsarten einer MR-Signalempfangsvorrichtung und eines Magnetresonanz-Bilderzeugungssystems (MRI-System) gemäß der vorliegenden Erfindung detailliert.
Erste Ausführungsart
Mit Bezug auf 1 bis 7 wird jetzt ehre erste Ausführungsart der MR-Signalempfangsvorrichtung und des Magnetresonanz-Bilderzeugungssystems der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In dieser Ausführungsart wird das Magnetresonanz-Bilderzeugungssystem parallele MR-Bilderzeugung ausführen, worin die MR-Signalempfangsvorrichtung im Magnetresonanz-Bilderzeugungssystem funktionell enthalten ist.
Mit Bezug auf 1 wird jetzt die Gesamtkonfiguration des Magnetresonanz-Bilderzeugungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsart umrissen.
Dieses Bilderzeugungssystem ist dazu konfiguriert, parallele MR-Bilderzeugung unter Verwendung einer Mehrfachspule für MR-Bilder auszuführen. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das System: eine Patientenliege, auf die sich der Patient P als ein abzubildendes Objekt legt, das ein statisches Feld erzeugende Teil zum Erzeugen eines statischen Magnetfelds, das den Magnetgradienten erzeugende Teil zum Anfügen von Positionsinformation an das statische Magnetfeld, ein Sende-/Empfangsteil zum Senden und Empfangen von Radiofrequenzsignalen (RF-Signalen) und ein Steuerungs-Berechnungsteil, das für das Steuern des Gesamtsystems und die Bildrekonstruktion zuständig ist.
Das das statische Feld erzeugende Teil enthält einen Magneten 1, der beispielsweise ein supraleitender Typ ist, und eine statische Stromversorgung 2, um den Magneten 1 mit Strom zu versorgen. Deshalb erzeugt der Magnet 1 ein statisches Magnetfeld H₀ in einer Axialrichtung (im dem System zugewiesenen orthogonalen Koordinatensystem der Z-Achse entsprechend) innerhalb einer zylindrischen Aussparung (als diagnostischer Raum dienend), in den das Objekt P zur Bilderzeugung platziert wird. Der Magnet 1 enthält Shimspulen (nicht gezeigt).
Die Patientenliege enthält ein Liegenoberteil 14T, auf den sich das Objekt P legt, und das Liegenoberteil 14T kann in die Aussparung des Magneten 1 eingeführt werden, sodass das Liegenoberteil mit Hilfe einer Liegenantriebseinheit 14D zurückziehbar herausgezogen werden kann. Die Liegenantriebseinheit 14D kann auf ein von einem später zu beschreibenden Hostcomputer 6 angelegtes Antriebssignal ansprechen, was dazu führt, dass sich das Liegenoberteil 14T in seiner Längsrichtung (d. h. in der Z-Achsenrichtung) bewegen kann. In einem Modus wird der Patient P auf das Liegenoberteil 14T in dessen Längsrichtung gelegt.
Das den Magnetgradienten erzeugende Teil enthält eine in den Magneten 1 integrierte Gradientenspuleneinheit 4G. Die Gradientenspuleneinheit 4G hat drei Paare (Arten) von x-, y- und z-Spulen (nicht gezeigt) zur Verwendung beim Erzeugen von Magnetfeldgradienten, deren Starke sich in den X-Achsen-, Y-Achsen und Z-Achsenrichtungen ändert, d. h. in den wechselseitig orthogonalen physikalischen Achserrichtungen des Magneten 1. Dieses Magnetgradienten erzeugende Teil enthält außerdem eine Gradientenstromversorgung 4, um Ströme in die x-, y- und z-Spulen einzuspeisen. Diese Gradientenstromversorgung 4 versorgt die x-, y- und z-Spulen mit gepulsten Strömen, die benutzt werden, um die Magnetgradienten unter Steuerung eines später zu beschreibenden Sequenzen 5 zu erzeugen.
Die von der Gradientenstromversorgung 4 in die x-, y- und z-Spulen eingespeisten gepulsten Ströme werden gesteuert, wodurch die Magnetgradienten, deren Starke in den drei physikalischen Achsenrichtungen (d. h. den x-, y- und z-Richtungen) geändert werden kann, wechselseitig synthetisiert werden. Diese Synthese ermöglicht die Herstellung eines Schichtmagnetgradienten G_s in einer Schichtrichtung, eines phasencodierten Magnetgradienten G_e in einer Phasencodierrichtung und eines (frequenzcodierten) Auslesemagnetgradienten G_r in einer Ausleserichtung, sodass die Gradienten G_s, G_e und G_r selektiv spezifiziert und beliebig in der Starke verändert werden. Die Schicht-, Phasencodier- und Ausleserichtungen sind logische Achsenrichtungen, die auch wechselseitig orthogonal sind. Die in den logischen Achsenrichtungen erzeugten Magnetgradienten G_s, G_e und G_r werden dem statischen Magnetfeld H₀ überlagert.
Das Sende-/Empfangsteil enthält eine Ganzkörperspule (WB-Spule) 7, die als Radiofrequenzspule (RF-Spule) dient und in der Nähe des Objekts P im diagnostischen Raum innerhalb des Magneten 1 angeordnet ist, und eine Mehrfachspule 7R zum Empfang. Dieses Teil enthält außerdem einen Sender 8T und einen Empfänger 8R, die zu den Spulen 7T und 7R geroutet werden.
Die Ganzkörperspule 7T kann gemeinsam zum Senden und Empfangen von Signalen in Fällen benutzt werden, wo nur die Spule 7T montiert ist. Inzwischen ist die Mehrfachspule 7R für den Signalempfang als eine RF-Empfangsspule zuständig, wobei die Ganzkörperspule 7T als eine für das Senden dedizierte RF-Spule eingesetzt wird.
Die Mehrfachspule 7R, die in einen Arraytyp von Spulen mit großem S/N geformt ist, wird mit einer Vielzahl von RF-Spulen 7a bis 7d ausgestattet, die jeweils als Elementspulen dienen. In der gegenwärtigen Ausführungsart werden insgesamt vier RF-Spulen 7a bis 7d aufgenommen, um vier Kanäle bereitzustellen. Jede RF-Spule 7a (bis 7d) wird in eine kreisförmige Oberflächenspule geformt und hat einen geeignet gewählten Durchmesser, sodass alle vier RF-Spulen 7a bis 7d (d. h. Vierkanal-RF-Spulen) ein erwünschtes Blickfeld (FOV) entlang des Objekts P versorgen.
Praktisch sind in der vorliegenden Ausführungsart, wie in 2 gezeigt ist, die Vierkanal-RF-Spulen 7a bis 7d zweidimensional angeordnet, sodass sie einem rechteckigen FOV gegenüberliegen, das entlang der X-Z-Ebene bestimmt ist. Eine Ausgabe von jeder der RF-Spulen 7a bis 7d wird nur an den Empfänger 8R gesendet.
Übrigens zeigt 1 bildlich, dass die Mehrfachspule 7 aus den Vierkanal-RF-Spulen 7a bis 7d besteht, die entlang der Körperfläche des Objekts P angeordnet sind. Die Mehrfachspule 7R ist jedoch nicht immer auf eine Konstruktion beschränkt, in der die Vielzahl der Oberflächenspulen angeordnet sind, sondern es ist noch möglich, dass die Mehrfachspule 7R aus einer Vielzahl von Volumenspulen oder einer QD(Quadraturdetektions)-Spule hergestellt ist. Als eine Modifikation kann die Mehrfachspule 7R an der Patientenliege befestigt sein oder direkt auf dem Patienten P angeordnet sein.
Sowohl der Sender 8T als auch der Empfänger 8R sind dazu konfiguriert, unter der Steuerung eines Sequenzer 5 zu laufen, wie später zu beschreiben ist. Der Sender 8T speist die Ganzkörperspule 7T mit RF-gepulsten Strömen, deren Frequenz auf eine Larmorfrequenz gesetzt ist, um innerhalb des Objekts P die Kernmagnetresonanz (NMR) von Magnetseins zu verursachen. Der Empfänger 8R empfangt ein Echosignal (RF-Signal), das die Ganzkörperspule 7T oder die Mehrfachspule 7R detektiert hat, und erzeugt Echodaten (Rohdaten oder Originaldaten genannt).
Wie in 1 gezeigt ist, besteht der Empfänger 8R praktisch aus einer Empfangseinheit auf der Ganzkörperspulenseite und einer Empfangseinheit auf der Mehrfachspulenseite.
Die Empfangseinheit auf der Ganzkörperspulenseite ist ausgerüstet mit einem mit der Ganzkörperspule 7T verbundenen Duplexer 81, einem mit dem Duplexer 81 verbundenen Vorverstärker 82 und einer Empfangsschaltung 83, um ein empfangenes Signal vom Vorverstärker 82 zu empfangen. Der Duplexer 81 ist auch mit dem Sender 8T verbunden.
Zum Senden ermöglicht der Duplexer 81, dass der vom Sender 8T kommende Sendeantriebsimpuls zur Ganzkörperspule 7T geschickt wird, während zum Empfang der Duplexer 81 einem von der Ganzkörperspule 7T detektierten Echosignal ermöglicht, an den Vorverstärker 82 angelegt zu werden. Der Vorverstärker 82 ist für die Vorverstärkung des empfangenen Echosignals zuständig und legt das vorverstärkte Signal an die Empfangsschaltung 83 an. Die Empfangsschaltung 83 setzt das Eingangsechosignal verschiedenen Signalverarbeitungstypen aus, wie beispielsweise Zwischenfrequenzwandlung, Phasendetektion, Niederfrequenzverstärkung und Filterung, bevor die Empfangsschaltung 83 die A/D-Umsetzung des verarbeiteten Signals ausführt, um Echodaten (Rohdaten oder Originaldaten genannt) zu erzeugen. Die erzeugten Echodaten werden dann zum Hostcomputer 6 geschickt.
Andererseits enthält die Empfangseinheit auf der Mehrfachspulenseite einen Schaltkombinator 84 zum Empfang von Echosignalen, die von den Vierkanal-RF-Spulen 7a bis 7d kommen. In dieser Empfangseinheit werden auf der Eingangsseite des Schaltkombinators 84 vier Vorverstärker 85A bis 85D in die Eingangspfade von den jeweiligen vier RF-Spulen 7a bis 7d eingesetzt. Deshalb werden unmittelbar nach Empfang der Echosignale durch die RF-Spulen 7a bis 7d die Signale einer Vorverstärkung ausgesetzt, wie beispielsweise der Gain-Verstärkung, bevor sie zum Schaltkombinator 84 geschickt werden.
Der Schaltkombinator 84 spricht auf ein vom Hostcomputer 6 gegebenes Schaltsteuerungssignal SC_sig an, wodurch der Schaltkombinator 84 die Funktion haben kann, die Vierkanal-Eingabesignale (Echosignale) selektiv auf Zweikanal-Signale zu schalten und zu kombinieren. Um diese Funktion zu realisieren, wie später zu beschreiben ist, ist der Schaltkombinator 84 beispielsweise von einem elektronischen Schaltnetz konfiguriert, das mit Schaltarrays und einem Analogaddierertyp ausgerüstet ist.
Diese Schalter werden beispielsweise aus einem Flächentransistortyp oder einem Feldeffekttransistortyp hergestellt, sodass die Schalter schaltbar sind, indem sie auf das Schaltsteuerungssignal SC_sig ansprechen.
Wie in 3 gezeigt ist, hat der Schaltkombinator 84 praktisch vier Eingangsanschlüsse IN1 bis IN4 und zwei Ausgangsanschlüsse OUT1 und OUT2. Die vier Eingangsanschlüsse IN1 bis IN4 sind über die jeweiligen Vorverstärker 85A bis 85D an die vier RF-Spulen 7a bis 7d gekoppelt, während die zwei Ausgangsanschlüsse OUT1 und OUT2 mit zwei Empfangsschaltungen 86A und 86B (d. h. zwei Empfangskanälen) gekoppelt sind.
Einzeln mit den Eingangsanschlüssen IN1 bis IN4 verbunden sind die Schalter SW109, SW209, SW309 und SW409, die platziert sind, um Verbindung oder Trennung mit oder von jeder der RF-Spulen 7a bis 7d auszuführen.
Wenn jeder dieser Schalter SW109, SW209, SW309 und SW409 auf seinen Verbindungszustand geschaltet wird, wird ein Signal, das den Eingangsanschluss IN1 (bis IN4) erreicht hat, durch den Schalter, der geschaltet wurde, an einen bestimmten Empfangskanal (Empfangsschaltung) gesendet. Dagegen wird jeder Schalter SW109 (bis SW409) auf seinen Trennzustand geschaltet (d. h. auf seinen inneren geerdeten Anschluss); der Schalter, der geschaltet wurde, verhindert, dass ein Signal an den Empfänger 108R gesendet wird, sodass kein Signal an den Empfänger 108R gesendet wird. Die schaltbare Steuerung der Schalter SW109 bis SW409 als Antwort auf das Schaltsteuerungssignal SC_sig ermöglicht die Auswahl von einer oder mehreren erwünschten RF-Spulen, die für die Akquisition eines Echosignals zuständig sind. Dagegen ermöglicht die obige Schalttechnik die Designation von einer oder mehreren RF-Spulen, die aus dem Melderelay entfernt werden sollten.
Der eine Ausgangsanschluss des Schalters SW109 ist mit dem Eingangsanschluss eines Schalters SW110 des Einzeleingangs- und Doppelausgangstyps verbunden. Einer der zwei Ausgangsanschlüsse des Schalters SW110 wird zu einem von zwei Eingangsanschlüssen eines anderen Schalters SW101 geroutet, der in einen Doppeleingangs- und Einzelausgangstyp geformt ist. Der verbleibende Eingangsanschluss des Schalters SW101 ist geerdet, während dessen Ausgangsanschluss mit dem ersten Eingangsanschluss eines Viereingangstyp-Addierers PC1 verbunden ist.
Wie der obige ist der andere Ausgangsanschluss des Schalters SW110 zu einem von zwei Eingangsanschlüssen eines anderen Schalters SW201 geroutet, der in einen Doppeleingangs- und Einzelausgangstyp geformt ist. Der verbleibende Eingangsanschluss des Schalters SW201 ist geerdet, während sein Ausgangsanschluss mit dem ersten Eingangsanschluss eines weiteren Viereingangstyp-Addierers PC2 verbunden ist.
Deshalb ermöglicht die Steuerung der Schaltoperationen des Schalters SW110, das von der RF-Spule 7a kommende Signal durch den Eingangsanschluss IN1 einem der Ausgangsanschlüsse OUT1 oder OUT2 zuzuweisen, d. h. einem der Empfangskanäle 1 oder 2.
Der eine Ausgangsanschluss des Schalters SW209 ist mit dem Eingangsanschluss eines Schalters SW210 des Einzeleingangs- und Doppelausgangstyps verbunden. Einer der zwei Ausgangsanschlüsse des Schalters SW210 ist zu einem von zwei Eingangsanschlüssen eines anderen Schalters SW102 geroutet, der in einen Doppeleingangs- und Einzelausgangstyp geformt ist. Der verbleibende Eingangsanschluss des Schalters SW102 ist geerdet, während sein Ausgangsanschluss mit dem zweiten Eingangsanschluss des Viereingangstyp-Addierers PC1 verbunden ist.
Wie der obige ist der andere Ausgangsanschluss des Schalters SW210 zu einem von zwei Eingangsanschlüssen eines anderen Schalters SW202 geroutet, der in einen Doppeleingangs- und Einzelausgangstyp geformt ist. Der verbleibende Eingangsanschluss des Schalters SW202 ist geerdet, während sein Ausgangsanschluss mit dem zweiten Eingangsanschluss des Viereingangstyp-Addierers PC2 verbunden ist.
Deshalb ermöglicht die Steuerung der Schaltoperationen des Schalters SW210, das von der RF-Spule 7b kommende Signal durch den Eingangsanschluss IN2 einem der Ausgangsanschlüsse OUT1 oder OUT2 zuzuweisen, d. h. einem der Emfangskanäle 1 oder 2.
Außerdem ist der eine Ausgangsanschluss des Schalters SW309 mit dem Eingangsanschluss eines Schalters SW310 des Einzeleingangs- und Doppelausgangstyps verbunden. Einer der zwei Ausgangsanschlüsse des Schalters SW310 ist zu einem von zwei Eingangsanschlüssen eines anderen Schalters SW103 geroutet, der in einen Doppeleingangs- und Einzelausgangstyp geformt ist. Der verbleibende Eingangsanschluss des Schalters SW103 ist geerdet, während sein Ausgangsanschluss mit dem dritten Eingangsanschluss des Viereingangstyp-Addieren PC1 verbunden ist.
Wie der obige ist der andere Ausgangsanschluss des Schalters SW310 zu einem von zwei Eingangsanschlüssen eines anderen Schalters SW203 geroutet, der in einen Doppeleingangs- und Einzelausgangstyp geformt ist. Der verbleibende Eingangsanschluss des Schalters SW203 ist geerdet, während sein Ausgangsanschluss mit dem dritten Eingangsanschluss des Viereingangstyp-Addierers PC2 verbunden ist.
Deshalb ermöglicht die Steuerung der Schaltoperationen des Schalters SW310, das von der RF-Spule 7c kommende Signal durch den Eingangsanschluss IN3 einem der Ausgangsanschlüsse OUT1 oder OUT2 zuzuweisen, d. h. einem der Emfangskanäle 1 oder 2.
Außerdem ist der eine Ausgangsanschluss des Schalters SW409 mit dem Eingangsanschluss eines Schalters SW410 des Einzeleingangs- und Doppelausgangstyps verbunden. Einer der zwei Ausgangsanschlüsse des Schalters SW410 ist zu einem von zwei Eingangsanschlüssen eines anderen Schalters SW104 geroutet, der in einen Doppeleingangs- und Einzelausgangstyp geformt ist. Der verbleibende Eingangsanschluss des Schalters SW104 ist geerdet, während sein Ausgangsanschluss mit dem vierten Eingangsanschluss des Viereingangstyp-Addierers PC verbunden ist.
Wie der obige ist der andere Ausgangsanschluss des Schalters SW410 zu einem von zwei Eingangsanschlüssen eines anderen Schalters SW204 geroutet, der in einen Doppeleingangs- und Einzelausgangstyp geformt ist. Der verbleibende Eingangsanschluss des Schalters SW204 ist geerdet, während sein Ausgangsanschluss mit dem vierten Eingangsanschluss des Viereingangstyp-Addierers PC2 verbunden ist.
Deshalb ermöglicht die Steuerung der Schaltoperationen des Schalters SW410, das von der RF-Spule 7d kommende Signal durch den Eingangsanschluss IN4 einem der Ausgangsanschlüsse OUT1 oder OUT2 zuzuweisen, d. h. einem der Emfangskanäle 1 oder 2.
Die Ausgangsanschlüsse der Addierer PC1 und PC2 sind mit den Ausgangsanschlüssen OUT1 bzw. OUT2 verbunden.
Dementsprechend ermöglicht das Steuern der Schaltoperationen der Schalter SW109 und SW110 dem Eingangsanschluss IN1 geerdet zu werden oder entweder mit dem Addierer PC1 oder dem PC2 verbunden zu werden. Das Steuern der Schaltoperationen der Schalter SW209 und SW210 ermöglicht dem Eingangsanschluss IN2 geerdet zu werden oder entweder mit dem Addierer PC1 oder dem PC2 verbunden zu werden. Das Steuern der Schaltoperationen der Schalter SW309 und SW310 ermöglicht dem Eingangsanschluss IN3 geerdet zu werden oder entweder mit dem Addierer PC1 oder dem PC2 verbunden zu werden. Außerdem ermöglicht das Steuern der Schaltoperationen der Schalter SW409 und SW410 dem Eingangsanschluss IN4 geerdet zu werden oder entweder mit dem Addierer PC1 oder dem PC2 verbunden zu werden.
Jeder der Addierer PC1 und PC2 funktioniert, um seine Eingaben in einer Analogform zueinander zu addieren, und legt das addierte Analogsignal an den Ausgabeanschluss OUT1 bzw. OUT2 an.
Der Schaltkombinator 84 funktioniert als Antwort auf das Schaltsteuerungssignal SC_sig und zeigt entweder einen ersten Schaltmodus oder einen zweiten Modus an. Wenn das Schaltsteuerungssignal SC_sig den ersten Schaltmodus anzeigt, analog addiert der Schaltkombinator 84 Echosignale von den Erst-/Zweitkanal-RF-Spulen 7a und 7b zueinander (beispielsweise in die Eingangsanschlüsse IN und IN2 eingehende Echosignale) und gibt sein addiertes Signal als ein Ausgangssignal „A" aus (beispielsweise ein Signal an den Ausgangsanschluss OUT1), während der Schaltkombinator 84 Echosignale von den Dritt-/Viertkanal-RF-Spulen 7c und 7d (beispielsweise in die Eingangsanschlüsse IN3 und IN4 eingehende Echosignale) zueinander analog addiert, und sein addiertes Signal als ein Ausgangssignal „B" ausgibt (beispielsweise ein Signal an den Ausgangsanschluss OUT2).
Wenn das Schaltsteuerungssignal SC_sig den zweiten Schaltmodus anzeigt, analog addiert der Schaltkombinator 84 Echosignale von den Erst-/Drittkanal-RF-Spulen 7a und 7c zueinander (beispielsweise in die Eingangsanschlüsse IN1 und IN3 eingehende Echosignale) und gibt sein addiertes Signal als ein Ausgangssignal „A" aus (beispielsweise ein Signal an den Ausgangsanschluss OUT1), während der Schaltkombinator 84 Echosignale von den Zweit-/Viertkanal-RF-Spulen 7b und 7d (beispielsweise in die Eingangsanschlüsse IN2 und IN4 eingehende Echosignale) zueinander analog addiert, und sein addiertes Signal als ein Ausgangssignal „B" ausgibt (beispielsweise ein Signal an den Ausgangsanschluss OUT2).
Die vom Schaltkombinator 84 ausgegebenen kombinierten Zweikanalsignale werden zur Empfangsschaltung 86A bzw. 86B geschickt. Wie oben werden die eingegebenen Signale durch die Empfangsschaltungen 86A und 86B verschiedenen Signalverarbeitungen ausgesetzt, einschließlich Zwischenfrequenzumsetzung, Phasendetektion, Niederfrequenzverstärkung und Filterung, bevor das verarbeitete Signal A/D-gewandelt wird, um Echodaten zu erzeugen. Das der vorbestimmten Empfangsverarbeitung in jeder Empfangsschaltung 86A oder 86B ausgesetzte Signal, wie oben beschrieben ist, wird zum Hostcomputer 6 geschickt.
Außerdem enthält das Steuerungs-/Berechnungsteil sowohl den Sequenzer 5 als auch den Hostcomputer 6, wie oben beschrieben ist, sowie einen Speicher 11, eine Displayeinheit 12 und eine Eingabeeinrichtung 13.
Mit diesen Bauteilen arbeitet der Computer 6 auf der Basis eines Softwareprogramms, das in seinem inneren Speicher oder dem Speicher 11 gespeichert ist. Insbesondere ermöglicht das Softwareprogramm dem Hostcomputer 6, dem Sequenzer 5 Impulsfolgeninformation zu geben über einen Vorbereitungsscan und einen Bilderzeugungsscan, die mit parallelen MR-Bilderzeugung befasst sind, zusätzlich zur Verwaltung aller Systemoperationen. Außerdem erzeugt der Hostcomputer 6 unter Steuerung des Programms das vorhergehende Schaltsteuerungssignal gemäß Bilderzeugungsbedingungen, die von einem Bediener beispielsweise mit Hilfe der Eingabeeinrichtung 13 spezifiziert werden. Das erzeugte Schaltsteuerungssignal wird an den Schaltkombinator 84 angelegt, der dem System verschiedene Funktionsarten verleiht. Solche Funktionen umfassen die Funktion des selektiven Schaltens/Kombinierens von durch die RF-Spulen 7a bis 7d der Mehrfachspule 7R detektierten Echosignalen, die Funktion des Ableiten von Empfindlichkeitskarten der RF-Spulen 7a bis 7d der Mehrfachspule 7R, die Funktion des Berechnens von Bilddaten durch Ausführen der Rekonstruktionsverarbeitung mit Echosignalen und die Funktion der Steuerung des Antriebs der Liegenantriebseinheit 14D. Die Bilderzeugungsbedingungen enthalten Information über die Phasencodierrichtung der parallelen Bilderzeugung sowie der Position, Größe und Gestalt eines FOVs.
Das auf der Impulsfolgeninformation basierende Scannen zielt auf die Akquisition einer erwünschten Anzahl von für die Bildrekonstruktion notwendigen Echodatenmengen. Die Impulsfolge wird geformt, um einen dreidimensionalen (3D) Scan oder einen zweidimensionalen (2D) Scan auszuführen. Von solchen Scans eingesetzte Impulsfolgen können hergestellt werden auf der Basis einer SE(Spinecho)-Technik, FSE-Technik (schnelle SE), FASE-Technik (schnelle asymmetrische SE; auch „Halb-Fourier-FSE-Technik" genannt), EPI-Technik (Echoplanar-Bilderzeugung), FE(Feldgradientecho)-Technik, FFE-Technik (schnelle FE), segmentierte FFE-Technik u. a. Die FASE-Technik wird durch wechselseitiges Kombinieren der FSE-Technik und einer Halb-Fourier-Technik realisiert.
Der Sequenzer 5, der Speicher und einen Zentralprozessor (CPU) hat, kann Impulsfolgeninformation speichern, die vom Hostcomputer 6 bereitgestellt wurde. Auf der Basis dieser Impulsfolgeninformation ist der Sequenzer 5 zuständig für die Steuerung einer Reihe von Operationen, ausgeführt von der Gradientenstromversorgung 4, dem Sender 8T und dem Empfänger 8R. Die Impulsfolgeninformation enthält alle Information, die erforderlich ist, um die Gradientenstromversorgung 4, den Sender 8T und den Empfänger 8R gemäß einer erwünschten Impulsfolge zu betreiben. Solche Information enthält die Stärke, Dauer und das Anwendungstiming von gepulsten Strömen, die an die x-, y- und z-Spule angelegt werden sollten.
Bilder, die durch parallele MR-Bilderzeugung rekonstruiert und synthetisiert wurden, werden auf der Displayeinheit 12 angezeigt, während ihre Daten in den Speicher 11 abgespeichert werden. Erwünschte Bilderzeugungsbedingungen, eine erwünschte Impulsfolge und Information bezüglich der Synthese und Differenzberechnung der Bilder werden durch die von einem Bediener betätigte Eingabeeinrichtung 13 in den Hostcomputer 6 eingegeben
Die Operationen und Vorteile der vom Magnetresonanz-Bilderzeugungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten parallelen MR-Bilderzeugung werden jetzt erklärt, wobei vor allem die Operationen des Schaltkombinators 84 betont werden.
Es wird jetzt vorausgesetzt, dass die parallele MR-Bilderzeugung mit den RF-Spulen 7a bis 7d ausgeführt wird, die die Mehrfachspulen 7R in einer in 2 veranschaulichten Anordnung bilden.
Als ein Beispiel bestimmt der Hostcomputer 6, ob die Phasencodierrichtung, die in den mit Hilfe der Eingabeeinrichtung 13 spezifizierten Bilderzeugungsbedingungen enthalten ist, die X-Achserrichtung oder die Z-Achsenrichtung hat.
In Fällen, in denen die X-Achse der Phasencodierrichtung für die parallele MR-Bilderzeugung zugewiesen wird, gibt der Hostcomputer 6 dem Schaltkombinator 84 ein den ersten Schaltmodus anzeigendes Schaltsteuerungssignal SC_sig. Dies führt nicht nur dazu, dass der Schaltkombinator 84 Echosignale von den als die ersten und zweiten Kanäle dienenden RF-Spulen 7a und 7b zueinander addiert, sodass das addierte Analogsignal als ein Ausgangskanalsignal „A" ausgegeben wird, sondern auch dazu, dass er Echosignale von den als dritte und vierte Kanäle dienenden RF-Spulen 7c und 7d zueinander addiert, sodass das addierte Analogsignal als das andere Ausgangskanalsignal „B" ausgegeben wird.
Das obige Kombinieren der detektierten Echosignale von den RF-Spulen 7a bis 7d ist funktionell identisch mit der Zweikanal-Signalakquisition unter RF-Spulen [1 + 2] (aus den Spulen „7a + 7b" gebildet) und den Spulen [3 + 4] (aus den Spulen „7c + 7d" gebildet), die angeordnet sind, um ein erforderliches FOV (Blickfeld) entlang der phasencodierten Richtung (der X-Achsenrichtung in diesem Fall) zu bedecken, wie in 4 gezeigt ist.
Mittlerweile gibt in Fällen, in denen die Z-Achse der Phasencodierrichtung zugewiesen wird, der Hostcomputer 6 dem Schaltkombinator 84 ein den zweiten Schaltmodus anzeigendes Schaltsteuerungssignal SC_sig. Dies führt nicht nur dazu, dass der Schaltkombinator 84 Echosignale von den als die ersten und dritten Kanäle dienenden RF-Spulen 7a und 7c wechselseitig addiert, sodass das addierte Analogsignal als ein Ausgangskanalsignal „A" ausgegeben wird, sondern auch dazu, dass er Echosignale von den als zweite und vierte Kanäle dienenden RF-Spulen 7b und 7d wechselseitig addiert, sodass das addierte Analogsignal als das andere Ausgangskanalsignal „B" ausgegeben wird.
Das obige Kombinieren der detektierten Echosignale von den RF-Spulen 7a bis 7d ist funktionell identisch mit der Zweikanal-Signalakquisition unter RF-Spulen [1 + 3] (aus den Spulen „7a + 7c" gebildet) und den RF-Spulen [2 + 4] (aus den Spulen „7b + 7d" gebildet), die angeordnet sind, um ein notwendiges FOV (Blickfeld) entlang der phasencodierten Richtung (der Z-Achsenrichtung in diesem Fall) zu bedecken, wie in 5 gezeigt ist.
Wie oben beschrieben ist, wird erst der erste oder zweite Schaltmodus durch den Schaltkombinator 84 ausgewählt, bevor die parallele MR-Bilderzeugung auf bekannten Techniken basierend ausgeführt wird.
Um die funktionellen Eigenschaften der durch die vorliegende Ausführungsart übernommenen Schalt- und Kombiniertechnik deutlicher zu machen, wird die Anordnung einer herkömmlichen Mehrfachspule mit 6 und 7 erklärt.
Eine in 6 gezeigte Mehrfachspule besteht wie in der vorhergehenden Ausführungsart aus vier RF-Spulen 1 bis 4. Von den RF-Spulen 1 bis 4 detektierte Echosignale werden jedoch als Empfangssignale A bis D zu einem Empfänger geschickt, ohne sie einer Kombinationsverarbeitung auszusetzen. Der Empfänger, der nicht gezeigt ist, ist mit Vierkanal-Empfangsverarbeitungssystemen (wie beispielsweise Empfangsschaltungen) ausgerüstet, um die Echosignale von den RF-Spulen 1 bis 4 einzeln zu verarbeiten.
Obwohl im Fall dieser Spulenanordnung die Phasencodierrichtung entweder der X-Achsenrichtung oder der Z-Achsenrichtung zugewiesen werden kann, sollte die Zahl der Elementspulen N gleich der Zahl der Empfangskanäle N_ch sein, was sich von der vorliegenden Ausführungsart unterscheidet. Anders ausgedrückt, sollte die Zahl der Empfangsverarbeitungskanäle im Empfänger gleich vier sein, wodurch die Konfiguration der Schaltungsanordnung des Empfängers komplizierter und größer gemacht wird, was die Herstellungskosten erhöht.
Außerdem besteht eine in 7 gezeigte Mehrfachspule aus zwei ellipsenförmigen Oberflächenspulen (RF-Spulen) 1 und 2, die in der X-Achsenrichtung angeordnet sind. Von den Oberflächenspulen 1 und 2 detektierte Echosignale werden als Empfangssignale A und B zu einem Empfänger geschickt, ohne einer Kombinationsverarbeitung ausgesetzt zu werden. Der Empfänger (nicht gezeigt) hat Zweikanal-Empfangsverarbeitungssysteme zur Einzelverarbeitung der Empfangssignale A und B. In diesem Fall wird nur die parallele MR-Bilderzeugung mit ihrer in X-Achsenrichtung gesetzten Phasencodierrichtung erlaubt. D. h. es ergibt sich eine Unannehmlichkeit, indem die parallele MR-Bilderzeugung nicht unter der Bedingung ausgeführt werden kann, dass ihre Phasencodierrichtung in Z-Achsenrichtung gesetzt wird.
Die obigen herkömmlicherweise angetroffenen Unannehmlichkeiten und Probleme können durch den Einsatz der Konfiguration in der vorliegenden Ausführungsart gelöst werden.
Sogar dann, wenn die Zahl der Kanäle N_ch im Empfänger kleiner ist als die der die Mehrfachspule 7R bildenden RF-Spulen 7a bis 7d (d. h. die Zahl der Elementspule N_coil) (N_ch < N_coil), können RF-Spulen speziell in der vorliegenden Ausführungsart zum Empfang von Zweikanalsignalen paarweise kombiniert werden unter der Bedingung, dass die zwei zu detektierenden Echosignale voneinander so unabhängig sind wie möglich.
Da die Ungleichung N_ch < N_coil erfüllt ist, ist es nicht nötig, die Zahl der Kanäle im Empfänger zu erhöhen, sogar dann, wenn eine große Zahl von Elementspulen angeordnet sind, wodurch vermieden wird, dass die Konstruktion des Systems groß und kompliziert wird. Es ist auch vermeidbar, dass die Herstellungskosten des Systems wegen einer Erhöhung der Zahl der Empfangskanäle erhöht werden.
Außerdem kann der Freiheitsgrad beim Spezifizieren der Phasencodierrichtung erhöht werden, sodass die Phasencodierrichtung in Z-Achsenrichtung sowie in X-Achsenrichtung gesetzt werden kann. Zusätzlich zur Verbesserung der Einfachheit der Anwendung wird dies ermöglichen, dass die Phasencodierrichtung abhängig von der Position und Charakteristik eines abzubildenden Organs und der Richtung eines zu beobachtenden Blutflusses gesetzt werden kann. Dementsprechend kann die Bilddarstellungs-Performance der Bilder verbessert werden, wobei der MR-Bilderzeugung ermöglicht wird, MR-Bilder höherer Qualität und oft geprüfte Information bereitzustellen.
Obwohl im Empfänger 8R der obigen Ausführungsart die Vorverstärker 85A bis 85D vor dem Schaltkombinator 84 angeordnet waren, können die Vorverstärker 85A bis 85D hinter dem Schaltkombinator 84 angeordnet sein. Als Alternative ist es möglich, dass die Vorverstärker 85A bis 85D innerhalb des Schaltkombinators 84 angeordnet sind (entweder vor oder hinter den Addierern).
Verschiedene Modifikationen des Schaltkombinators 84 in der obigen ersten Ausführungsart werden jetzt beschrieben.
ERSTE MODIFIKATION DER ERSTEN AUSFÜHRUNGSART
Mit Bezug auf 8 und 9 wird eine erste Modifikation des Schaltkombinators 84 erklärt.
Der Schaltkombinator 84 hat die Funktion, eine Vielzahl von Elementspulen, die in einer RF-Empfangsspule wie der Mehrfachspule 7R enthalten ist, einer Vielzahl von Empfangkanälen im Empfänger 8R beliebig zuzuweisen. Die RF-Empfangsspule wird nicht auf die vorhergehende Mehrfachspule 7R beschränkt, sondern jede RF-Spule ist annehmbar, solange sie eine Vielzahl von Elementspulen hat.
Obwohl der Empfänger 8R einen einzelnen Empfangskanal oder eine Vielzahl von Empfangskanälen haben kann, wird diese Modifikation jetzt hinsichtlich der Konfiguration erklärt, in der eine Vielzahl von Empfangskanälen bereitgestellt ist. Der Schaltkombinator 84 kann so konstruiert sein, das er sowohl mit der RF-Empfangsspule als auch mit dem Empfänger 8R unter Verwendung von Verbindern lösbar verbunden ist.
8 zeigt die Konfiguration des Schaltkombinators 84 gemäß dieser Modifikation. Der Schaltkombinator 84 ist mit einer Vielzahl von Eingangsanschlüssen IN1 bis IN4 ausgerüstet, die mit einer Vielzahl von Elementspulen einer RF-Empfangsspule verbunden ist, und einer Vielzahl von Ausgangsanschlüssen OUT1 bis OUT4, die mit einer Vielzahl von Empfangskanälen im Empfänger 8R verbunden ist. Zusätzlich zu solchen Anschlüssen hat der Schaltkombinator 84 eine Konfiguration, die eine beliebige Steuerung der Verbindungen zwischen der Vielzahl von Eingangsanschlüssen IN und der Vielzahl von Ausgangsanschlüssen OUT ermöglicht, d. h. die Verbindungen zwischen der Vielzahl von Elementspulen und der Vielzahl von Empfangsspulen. Die Verbindungen enthalten verschiedene Typen von Verbindungsmodi, wie beispielsweise den eineindeutigen Beziehungsmodus, in dem jeder Empfangskanal jeweils mit einer Elementspule verbunden ist, den ein-mehrdeutigen Beziehungsmodus, in dem jeder Empfangskanal mit zwei oder mehr Elementspulen verbunden ist, und den Nichtverbindungsmodus, in dem ein oder mehrere spezifizierte Empfangskanäle von jeder Elementspule getrennt sind. Der Schaltkombinator 84 ist so konfiguriert, wie unten erklärt ist, dass die Elementspulen völlig frei mit den Empfangskanälen verbunden sind. Obwohl die Zahl der Eingangsanschlüsse IN und die Zahl der Ausgangsanschlüsse OUT beim Design beliebig festgesetzt werden können, wird diese Modifikation unter der Bedingung exemplifiziert, dass es vier Eingangsanschlüsse und auch vier Ausgangsanschlüsse gibt.
D. h. der Schaltkombinator 84 ist mit vier Eingangsanschlüssen IN1 bis IN4 und vier Ausgangsanschlüssen OUT1 bis OUT4 ausgerüstet. Eine Vielzahl von Spulenelementen einer RF-Empfangsspule ist jeweils mit den Eingangsanschlüssen IN1 bis IN4 verbunden, während eine Vielzahl von Empfangsschaltungen des Empfängers 8R jeweils mit den Ausgangsanschlüssen OUT1 bis OUT4 verbunden ist.
Um die Verbindung und Trennung der Elementspulen zu steuern, ist jeder der elektrischen Schalter SW109, SW209, SW309 und SW409 an jeden der Eingangsanschlüsse IN1 bis IN4 gekoppelt. Jeder Schalter SW109 (bis SW409) wird unter Verwendung von beispielsweise einem Flächentransistortyp oder einem Feldeffekttransistortyp hergestellt. Verschiedene andere elektrische Schalter, die später beschrieben werden, werden auch auf dieselbe Weise hergestellt wie die Schalter SW109 bis SW409. Wenn mit der Verbindungsseite eines jeden Schalters SW109 (bis SW409) verbunden, wird ein in jeden Eingangsanschluss IN1 (bis IN4) eingegebenes Signal durch die Schaltung SW109 (bis SW409) zu jedem Empfangskanal des Empfängers 8R geschickt. Dagegen wird bei Verbindung mit dem Erdanschluss eines jeden Schalters SW109 (bis SW409) ein solches Signal nicht zum Empfänger 8R geschickt, sondern geerdet. Das Schalten dieser elektrischen Schalter SW109, SW209, SW309 und SW409 ermöglicht nämlich dem Schaltkombinator 84, die zu benutzenden Elementspulen auszuwählen, d. h. die nicht zu benutzenden Elementspulen zu spezifizieren.
Der Einzelausgangsanschluss des Schalters SW109 ist mit einem Einzeleingangsanschluss eines anderen elektrischen Schalters SW110 verbunden. Dieser Schalter SW110 hat zwei Ausgangsanschlüsse, von denen einer mit einem Einzeleingangsanschluss eines anderen elektrischen Schalters SW111 verbunden ist. Der andere Ausgangsanschluss des Schalters SW110 ist mit einem Signaleingangsanschluss eines anderen elektrischen Schalters SW112 verbunden. Werden diese drei Schalter SW110, SW111 und SW112 auf hierarchische Weise wechselseitig zusammengeschaltet, dann wird ermöglicht, dass ein am Eingangsanschluss IN1 empfangenes Signal einem der vier Ausgangsanschlüsse OUT1 bis OUT4 zugewiesen wird, d. h. jedem Kanal im Empfänger 8R.
Der Einzelausgangsanschluss des Schalters SW209 ist mit einem Einzeleingangsanschluss eines anderen elektrischen Schalters SW210 verbunden. Dieser Schalter SW210 hat zwei Ausgangsanschlüsse, von denen einer mit einem Einzeleingangsanschluss eines anderen elektrischen Schalters SW211 verbunden ist. Der andere Ausgangsanschluss des Schalters SW210 ist mit einem Signaleungangsanschluss eines anderen elektrischen Schalters SW212 verbunden. Werden diese drei Schalter SW210, SW211 und SW212 auf hierarchische Weise wechselseitig zusammengeschaltet, dann wird ermöglicht, dass ein am Eingangsanschluss IN2 empfangenes Signal einem der vier Ausgangsanschlüsse OUT1 bis OUT4 zugewiesen wird, d. h. jedem Kanal im Empfänger 8R.
Der Einzelausgangsanschluss des Schalters SW309 ist mit einem Einzeleingangsanschluss eines anderen elektrischen Schalters SW310 verbunden. Dieser Schalter SW310 hat zwei Ausgangsanschlüsse, von denen einer mit einem Einzeleingangsanschluss eines anderen elektrischen Schalters SW311 verbunden ist. Der andere Ausgangsanschluss des Schalters SW310 ist mit einem Signaleingangsanschluss eines anderen elektrischen Schalters SW312 verbunden. Werden diese drei Schalter SW310, SW311 und SW312 auf hierarchische Weise wechselseitig zusammengeschaltet, dann wird ermöglicht, dass ein am Eingangsanschluss IN3 empfangenes Signal einem der vier Ausgangsanschlüsse OUT1 bis OUT4 zugewiesen wird, d. h. jedem Kanal im Empfänger 8R.
Der Einzelausgangsanschluss des Schalters SW409 ist mit einem Einzeleingangsanschluss eines anderen elektrischen Schalters SW410 verbunden. Dieser Schalter SW410 hat zwei Ausgangsanschlüsse, von denen einer mit einem Einzeleingangsanschluss eines anderen elektrischen Schalters SW411 verbunden ist. Der andere Ausgangsanschluss des Schalters SW410 ist mit einem Signaleingangsanschluss eines anderen elektrischen Schalters SW412 verbunden. Werden diese drei Schalter SW410, SW411 und SW412 auf hierarchische Weise wechselseitig zusammengeschaltet, dann wird ermöglicht, dass ein am Eingangsanschluss IN4 empfangenes Signal einem der vier Ausgangsanschlüsse OUT1 bis OUT4 zugewiesen wird, d. h. einem Kanal im Empfänger 8R.
Inzwischen sind die Ausgangsanschlüsse OUT1 bis OUT4 jeweils mit den Addierern PC1 bis PC4 verbunden.
Deshalb ist der Eingangsanschluss IN1 entweder mit dem Erdanschluss oder einem der Addierer PC1 bis PC4 selektiv verbunden durch die Umschaltungen der obigen Schalter SW109 bis SW112. Der Eingangsanschluss IN2 ist entweder mit dem Erdanschluss oder einem der Addierer PC1 bis PC4 selektiv verbunden durch die Umschaltungen der obigen Schalter SW209 bis SW212. Der Eingangsanschluss IN3 ist entweder mit dem Erdanschluss oder einem der Addierer PC1 bis PC4 selektiv verbunden durch die Umschaltungen der obigen Schalter SW309 bis SW312. Ebenso ist der Eingangsanschluss IN4 entweder mit dem Erdanschluss oder einem der Addierer PC1 bis PC4 selektiv verbunden durch die Umschaltungen der obigen Schalter SW409 bis SW412.
Jeder der Addierer PC1, PC2, PC3 und PC4 ist konfiguriert mit vier Eingangsanschlüssen und zum wechselseitigen analog Addieren eingegebener Signale, um ein addiertes Signal an jeden der Ausgangsanschlüsse OUT1 bis OUT4 anzulegen.
In 8 zeigt jedes der mit den Eingangsanschlüssen IN1, IN2, IN3 und IN4 assoziierten Bezugszeichen CH-11, CH-21, ..., CH-12, CH-22, ..., CH-13, CH-23, ..., CH-14, CH-24, ..., CH-44, dass sein Kanal mit dem verbunden ist, der durch dasselbe mit den Ausgangsanschlüssen OUT1, OUT2, OUT3 und OUT4 assoziierte Bezugszeichen angegeben wird.
Was die Konfiguration des in 8 gezeigten Schaltkombinators 84 angeht, in dem sowohl die Eingangsanschlüsse als auch die Ausgangsanschlüsse jeweils vier an der Zahl sind, werden jetzt einige typische Variationen der Zuweisung von Elementspulen an die Empfangskanäle beschrieben. Die Muster werden verändert, indem die obigen elektrischen Schalter als Antwort auf das vom Hostcomputer 6 kommende Schaltsteuerungssignal SC_sig geschaltet werden.
In 9 zeigen die durch (a) bis (d) bezeichneten Muster, dass eines der vier Eingangsanschlüsse IN1 bis IN4 mit dem Ausgangsanschluss OUT1 verbunden ist. Praktisch wird das in (a) von 9 gezeigte Muster realisiert, indem der Schalter SW109 auf seine Verbindungsseite (nicht Erdanschluss) geschaltet wird und die beiden folgenden Schalter SW110 und SW111 auf ihre CH-11-Seiten geschaltet werden, wobei die anderen drei Schalter SW209, SW309 und SW409 auf Erde geschaltet werden. Die Umschaltungen der Schalter SW110, SW111 und SW112 ermöglichen, dass ein Signal am Eingangsanschluss IN1 zu jedem Ausgangsanschluss OUT geschickt werden kann.
Das in (b) von 9 gezeigte Muster wird dadurch realisiert, dass der Schalter SW209 auf seine Verbindungsseite (nicht Erdanschluss) geschaltet wird und die beiden folgenden Schalter SW210 und SW211 auf ihre CH-12-Seiten geschaltet werden, wobei die anderen drei Schalter SW109, SW309 und SW409 auf Erde geschaltet werden. Die in (c) und (d) von 9 gezeigten Muster werden auch auf dieselbe Weise realisiert.
Die durch (e) bis (g) angezeigten Muster zeigen, dass zwei beliebige der vier Eingangsanschlüsse IN1 bis IN4 mit den zwei Ausgangsanschlüssen OUT1 bzw. OUT2 verbunden sind. Das in (e) von 9 gezeigte Muster wird dadurch realisiert, dass die Schalter SW109 und SW209 auf ihre Verbindungsseiten geschaltet werden, die Schalter SW110 und SW111 den Schaltern SW109 auf ihre CH-11-Seiten folgen und die Schalter SW210 und SW211 dem Schalter SW209 auf ihre CH-22-Seiten folgen, während die verbleibenden zwei Schalter SW309 und SW409 geerdet werden. Deshalb ermöglichen die Umschaltungen der Schalter SW110, SW111 und SW112, dass ein Signal am Eingangsanschluss IN1 zu irgendeinem Ausgangsanschluss OUT geschickt werden kann. Ebenso ermöglichen die Umschaltungen der Schalter SW210, SW211 und SW212, dass ein Signal am Eingangsanschluss IN2 zu irgendeinem Ausgangsanschluss OUT geschickt werden kann.
Das in (f) von 9 gezeigte Muster wird dadurch realisiert, dass die Schalter SW209 und SW309 auf ihre Verbindungsseiten geschaltet werden, die Schalter SW210 und SW211 dem Schalter SW209 zu ihren CH-12-Seiten folgen und die Schalter SW310 und SW311 dem Schalter SW309 zu ihren CH-23-Seiten folgen, während die verbleibenden zwei Schalter SW109 und SW409 geerdet werden.
Das in (g) von 9 gezeigte Muster wird dadurch realisiert, dass die Schalter SW309 und SW409 auf ihre Verbindungsseiten geschaltet werden, die Schalter SW310 und SW311 dem Schalter SW309 zu ihren CH-13-Seiten folgen und die Schalter SW410 und SW411 dem Schalter SW409 zu ihren CH-24-Seiten folgen, während die verbleibenden Schalter SW109 und SW209 geerdet werden.
Die durch (h) bis (j) bezeichneten Muster zeigen, dass Signale an zwei beliebigen der vier Eingangsanschlüsse IN1 bis IN4 wechselseitig addiert werden, damit sie zum Einzelausgangsanschluss OUT1 geschickt werden. Von diesen ist das in (h) von 9 gezeigte Muster erreicht durch die Umschaltungen der Schalter SW109 und SW209 auf ihre Verbindungsseiten, wobei die verbleibenden zwei Schalter SW309 und SW409 zur Erde geschaltet werden, die Schalter SW110 und SW111 dem Schalter SW109 zu ihren CH-11-Seiten folgen und die Schalter SW210 und SW211 dem Schalter SW209 zur ihren CH-12-Seiten folgen.
Das in (i) von 9 gezeigte Muster wird erreicht durch Umschaltungen der Schalter SW209 und SW309 auf ihre Verbindungsseiten, wobei die verbleibenden zwei Schalter SW109 und SW409 zur Erde geschaltet werden, die Schalter SW210 und SW211 dem Schalter SW209 zu ihren CH-12-Seiten folgen und die Schalter SW310 und SW311 dem Schalter SW309 zu ihren CH-13-Seiten folgen.
Das in (j) von 9 gezeigte Muster wird erreicht durch die Umschaltungen der Schalter SW309 und SW409 auf ihre Verbindungsseiten, wobei die verbleibenden zwei Schalter SW109 und SW209 zur Erde geschaltet werden, die Schalter SW310 und SW311 dem Schalter SW309 zu ihren CH-13-Seiten folgen und die Schalter SW410 und SW411 dem Schalter SW409 zu ihren CH-14-Seiten folgen.
Außerdem zeigen die in 9 mit (k) bis (l) bezeichneten Muster, dass drei beliebige der vier Eingangsanschlüsse IN1 bis IN4 jeweils mit den drei Ausgangsanschlüssen OUT1, OUT2 bzw. OUT3 verbunden werden. Von diesen wird das in (k) von 9 gezeigte Muster durch die Umschaltungen der Schalter SW109, SW209 und SW309 auf ihre Verbindungsseiten realisiert, wobei die verbleibende Spule SW409 zur Erde geschaltet wird, die Schalter SW110 und SW111 dem Schalter SW109 zu ihren CH-11-Seiten folgen, die Schalter SW210 und SW211 dem Schalter SW209 zu ihren CH-22-Seiten folgen und die Schalter SW310 und SW311 dem Schalter SW309 zu ihren CH-33-Seiten folgen.
Das in (l) von 9 gezeigte Muster wird erreicht durch die Umschaltungen der Schalter SW209, SW309 und SW409 auf ihre Verbindungsseiten, wobei der verbleibende eine Schalter SW109 zur Erde geschaltet wird, die Schalter SW210 und SW211 dem Schalter SW209 zu ihren CH-12-Seiten folgen, die Schalter SW310 und SW312 dem Schalter SW309 zu ihren CH-23-Seiten folgen und die Schalter SW410 und SW412 dem Schalter SW409 zu ihren CH-34-Seiten folgen.
Die Muster in (m) und (n) von 9 zeigen, dass die Signale an beliebigen drei der vier Eingangsanschlüsse IN1 bis IN4 wechselseitig addiert werden, um zum Einzelausgangsanschluss OUT geschickt zu werden. Von diesen wird das in (m) von 9 gezeigt Muster erreicht durch die Umschaltungen der Schalter SW109, SW209, SW309 auf ihre Verbindungsseiten, wobei der verbleibende eine Schalter SW409 zur Erde geschaltet wird, die Schalter SW110 und SW111 dem Schalter SW109 zu ihren CH-11-Seiten folgen, die Schalter SW210 und SW211 dem Schalter SW209 zu ihren CH-12-Seiten folgen und die Schalter SW310 und 311 dem Schalter SW309 zu ihren CH-13-Seiten folgen.
Das in (n) von 9 gezeigte Muster wird erreicht durch die Umschaltungen der Schalter SW209, SW309 undSW409 auf ihre Verbindungsseiten, wobei der verbleibende eine Schalter SW109 auf Erde geschaltet wird, die Schalter SW210 und SW211 dem Schalter SW209 zu ihren CH-12-Seiten folgen, die Schalter SW310 und SW311 dem Schalter SW309 zu ihren CH-13-Seiten folgen und die Schalter SW410 und SW411 dem Schalter SW409 zu ihren CH-14-Seiten folgen.
Das Muster in (o) von 9 zeigt, dass die vier Eingangsanschlüsse IN1 bis IN4 jeweils mit den vier Ausgangsanschlüssen OUT1 bis OUT4 verbunden sind. Dieses Muster wird erreicht durch die Umschaltungen aller Schalter SW109, SW209, SW309, und SW409 auf ihre Verbindungsseiten, wobei die Schalter SW110 und SW111 dem Schalter SW109 zu ihren CH-11-Seiten folgen, die Schalter SW210 und SW211 dem Schalter SW209 zu ihren CH-22-Seiten folgen, die Schalter SW310 und SW312 dem Schalter SW309 zu ihren CH-33-Seiten folgen und die Schalter SW410 und SW412 dem Schalter SW409 zu ihren CH-44-Seiten folgen.
Das Muster in (p) von 9 zeigt, dass Signale an den vier Einganganschlüssen IN1 bis IN4 wechselseitig addiert werden, um zum Einzelausgangsanschluss OUT1 geschickt zu werden. Dieses Muster wird erreicht durch die Umschaltungen aller Schalter SW109, SW209, SW309, und SW409 auf ihre Verbindungsseiten, wobei die Schalter SW110 und SW111 dem Schalter SW109 zu ihren CH-11-Seiten folgen, die Schalter SW210 und SW211 dem Schalter SW209 zu ihren CH-12-Seiten folgen, die Schalter SW310 und SW311 dem Schalter SW309 zu ihren CH-13-Seiten folgen und die Schalter SW410 und SW411 dem Schalter SW409 zu ihren CH-14-Seiten folgen.
Außerdem zeigt jedes der Muster in (q) von 9 und 10, dass Signale an beliebigen zwei der vier Eingangsanschlüsse IN1 bis IN4 wechselseitig addiert werden, um zum Ausgangsanschluss OUT1 geschickt zu werden, während Signale an den verbleibenden zwei Eingangsanschlüssen wechselseitig addiert werden, um zum Ausgangsanschluss OUT2 geschickt zu werden. Von diesen wird das Muster in (q) von 9 erreicht durch die Umschaltungen aller Schalter SW109, SW209, SW309, und SW409 auf ihre Verbindungsseiten, wobei die Schalter SW110 und SW111 dem Schalter SW109 zu ihren CH-11-Seiten folgen, die Schalter SW210 und SW211 dem Schalter SW209 zu ihren CH-12-Seiten folgen, die Schalter SW310 und SW311 dem Schalter SW309 zu ihren CH-23-Seiten folgen und die Schalter SW410 und SW411 dem Schalter SW409 zu ihren CH-24-Seiten folgen.
Das Muster in 10 wird erreicht durch die Umschaltungen aller Schalter SW109, SW209, SW309, und SW409 auf ihre Verbindungsseiten (eingeschalteter Zustand), wobei die Schalter SW110 und SW111 dem Schalter SW109 zu ihren CH-11-Seiten folgen, die Schalter SW210 und SW211 dem Schalter SW209 zu ihren CH-22-Seiten folgen, die Schalter SW310 und SW311 dem Schalter SW309 zu ihren CH-13-Seiten folgen und die Schalter 410 und 411 dem Schalter 409 zu ihren CH-24-Seiten folgen. Übrigens kann beliebig ausgewählt werden, welche zwei Addierer (d. h. zwei Ausgangsanschlüsse) benutzt werden sollten, um die Schalt-/Kombinationskonfiguration mit vier Eingängen und zwei Ausgängen zu realisieren. 10 zeigt die Konfiguration, in der zwei Addierer PC1 und PC2, d. h. die zwei Ausgangsanschlüsse OUT1 und OUT2, benutzt werden.
Auf dem Weg zu den vier Eingangsanschlüssen eines jeden der Addierer PC1 bis PC4, wie in der in 3 gezeigten Konfiguration, werden vier elektrische Schalter SW101 bis SW104 (SW201 bis SW204, SW301 bis SW304 oder SW401 bis SW404) bereitgestellt, um Eingangssignale einzeln ein- oder auszuschalten. Diese Schalter werden auch geschaltet, indem Schaltsteuerungssignale SC_sig vom Hostcomputer 6 nach jedem der oben angegebenen Verbindungsmuster geschaltet werden. In diesem Fall entsprechen die Schaltsteuerungssignale SC_sig den Kanalnummern unter denen die eingangsseitigen endstufigen Kanalwahlschalter SW111, SW112, SW211, SW212, SW311, SW312, SW411 und SW412 geschaltet werden.
Wie oben angegeben ist, kann die Konfiguration des in 8 gezeigten Schaltkombinators 84 mit der RF-Empfangsspule arbeiten, wenn sie bis zu vier Elementspulen hat und der Empfänger 8R bis zu vier Empfangsspulen hat. Mit anderen Worten, der Schaltkombinator 84 kann in eine beliebige Verbindungsform editiert werden, solange sowohl die Zahl der Elementspulen einer RF-Empfangsspule als auch die Zahl der Empfangskanäle eines Empfängers die obigen Bedingungen erfüllen. Natürlich kann in Fällen, in denen eine RF-Empfangsspule mehr als vier Elementspulen hat, die RF-Spule selbst benutzt werden, obwohl die überflüssigen Elementspulen nicht der Signaldetektion zugewiesen werden können.
In einem solchen Fall genügt es, dass der Schaltkombinator 84 durch einen neuen ersetzt wird, der mit mehr Elementspulen arbeiten kann, wodurch die obige Beschränkung aufgehoben wird, dass die überflüssigen Elementspulen nicht der Signaldetektion zugewiesen werden können.
ZWEITE MODIFIKATION DER ERSTEN AUSFÜHRUNGSART
Mit Bezug auf 11 wird jetzt eine zweite Modifikation des Schaltkombinators 84 erklärt.
11 zeigt die Konfiguration eines anderen Schaltkombinators 84, in dem mit acht Elementspulen gearbeitet werden kann, was das Doppelte der in 8 gezeigten Konfiguration ist.
Der in 11 gezeigte Schaltkombinator 84 hat acht Eingangsanschlüsse IN1 bis IN8 und vier Ausgangsanschlüsse OUT1 bis OUT4. Mit den Eingangsanschlüssen IN1 bis IN8 sind elektrische Schalter SW109, SW209, SW309, SW409, SW509, SW609, SW709 und SW809 verbunden, um die Verbindung oder Trennung einer Elementspule mit oder von jedem Schalter zu schalten.
Wie bei 8 kann der Ausgangsanschluss eines jeden der Schalter SW109, SW209, SW309, SW409, SW509, SW609, SW709 und SW809 selektiv mit einem spezifizierten der acht Eingangsanschlüsse eines jeden der vier Addierer PC11, PC12, PC13 und PC14 gekoppelt werden über jede der aus drei Schaltern zusammengesetzten Gruppen SW110, SW111 und SW112; SW210, SW211 und SW212; SW310, SW311 und SW312; SW410, SW411 und SW412; SW510, SW511 und SW512; SW610, SW611 und SW612; SW710, SW711 und SW712; und SW810, SW811 und SW812.
Wie das Obige deutlich macht, kann eine Zunahme oder eine Abnahme in der Zahl der Eingangsanschlüsse IN und/oder Ausgangsanschlüsse OUT leicht durch Änderungen im Design erzielt werden. D. h., wenn die Zahl der Eingangsanschlüsse IN vermehrt oder vermindert wird, werden Schalter in denselben Anordnungsmustern vermehrt oder vermindert wie die für die Schalter SW109 bis SW112. Mittlerweile wird in Fällen, in denen die Zahl der Ausgangsanschlüsse OUT vermehrt oder vermindert wurden, die Zahl der hierarchischen Konstruktionen der Schalter SW109 bis SW112 vermehrt oder vermindert, und die Zahl der Addierer PC wird auch vermehrt oder vermindert.
DRITTE MODIFIKATION DER ERSTEN AUSFÜHRUNGSART
Mit Bezug auf 12A bis 12C werden jetzt Beispiele einer dritten Modifikation erklärt.
Außer einer Anordnung entlang der Körperachse eines Objekts kann eine RF-Empfangsspule, die beispielsweise aus einer Vielzahl von Elementspulen CE1, CE2, CE3 und CE4 besteht, in einer ringförmigen Anordnung verteilt werden, um ein Objekt zu umgeben, wie in 12A gezeigt ist. In dieser Anordnung unterscheiden sich von den Elementspulen CE1 bis CE4 empfangene Signale in der Signalphase durch 90 Grad voneinander. Dementsprechend führen die Phasenverschiebungen zu schlechter Bildqualität, falls die Signale ohne eine Art von Phasenanpassung addiert werden.
Um dieses Problem zu vermeiden, wird ein Phasenschieber in jeden Eingangspfad zum vorhergehenden Addierer PC platziert, sodass die Phasenmenge in Phase gebracht wird. Wie beispielsweise in 12B gezeigt ist, detektiert in Fällen, in denen zwei Elementspulen CE1 und CE2 in einer senkrechten Anordnung verteilt sind, eine Elementspule CE2 ein Signal, dessen Phase der Phase des von der anderen Elementspule CE1 detektierten Signals um 90 Grad vorauseilt. Deshalb wird eine 90 Grad-Verzögerungslinie DL in den mit der Elementspule CE2 verbundenen Eingangspfad gelegt.
Falls die Elementspule CE2 wie in 12C gezeigt exemplifiziert ist, ist praktisch ein Phasenschieber PS zwischen dem Eingangsanschluss IN2 und dem Schalter 209 angeordnet. Der Phasensschieber PS unterliegt zur Anpassung der Phasenmenge seiner Spannungssteuerung. Diese Anpassung ermöglicht die Korrektur von Phasenverschiebungen unter den Elementspulen. Falls außerdem von Elementspulen detektierte Signale miteinander in Phase sind, werden die Schalter SW221 und SW222 geschaltet, um eine Route auszuwählen, die den Phasenschieber PS umgeht.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSART
Mit Bezug auf 13A bis 13C bis 16 werden verschiedene Konfigurationen zum Schalten und Kombinieren von Signalen gezeigt, die von verschiedenen Mehrfachspulentypen detektiert wurden, wobei die Mehrfachspulen zum Ausführen der parallelen MR-Bilderzeugung gemäß der ersten Ausführungsart aufgenommen sind. Diese Konfigurationen werden benutzt, um Signale auf der Basis der Größe eines FOVs (Blickfelds) zu schalten und zu kombinieren, die als eine Bilderzeugungsbedingung gegeben ist.
13A bis 13C zeigen die Anordnung einer Mehrfachspule 20 mit mehr Kanälen als die in der ersten Ausführungsart beschriebenen vier Kanäle. In diesem Beispiel, wie in 13C gezeigt ist, besteht die Mehrfachspule 20 aus vierundzwanzig RF-Spulen (d. h. vierundzwanzig Kanälen), die um einen abzubildenden Bereich (einschließlich des interessierenden Bereichs) eines Objekts P herum angeordnet sind. Die RF-Spulen bestehen aus Spulen der rechten Objektseite R1 bis R4, Spulen der rechten Objektvorderseite AR1 bis AR4, Spulen der linken Objektvorderseite AL1 bis AL4, Spulen der linken Objektseite L1 bis L4, Spulen der linken Objektrückseite PL1 bis PL4 und Spulen der rechten Objektrückseite PR1 bis PR4. 13A zeigt bildlich die Spulenanordnung, die man beim Betachten eines Objektschnitts erhält, wobei der Schnitt senkrecht zur Körperachse des Objekts verläuft, während 13B die erste Spule eines jeden Spulenarrays entlang der Körperachse bildlich zeigt.
Die Konfiguration des Detektierens von Signalen und des Schaltens/Kombinierens detektierter Signale unter Verwendung dieser Mehrfachspule 20 werden exemplarisch dargestellt, wie in 14 gezeigt ist. Um mit detektierten Signalen zu arbeiten, hat diese Konfiguration nur Empfangsverarbeitungsschaltungen mit sechs Kanälen in ihrem Empfänger 8R. Um Echosignale von den vierundzwanzig RF-Spulen zu empfangen, wird ein Schaltkombinator 84 im Empfänger 8R eingangsseitig bereitgestellt, in dem ein aus einem Phasenschieber 90 und einem Vorverstärker 85 bestehendes Paar Kanal um Kanal in jeden Eingangspfad zum Schaltkombinator 84 platziert wird.
Der Phasenschieber 90 spricht auf ein Phasensteuerungssignal PC_sig vom Hostcomputer 6 an, um die Phase von jedem Signal zu steuern, damit es in Phase ist, wenn die Signale zueinander addiert werden, wie vorher beschrieben wurde. Ohne eine solche Phasensteuerung besteht die Möglichkeit einer Verminderung des SNRs in einem erwünschten Bilderzeugungsbereich. Um dieses Problem zu vermeiden, wie in 14 gezeigt ist, ist vorzuziehen, dass die Phase eines jeden Signals für jedes Spulenelement gesteuert wird. Wenn es eine große Zahl von Elementspulen in der vorliegenden Ausführungsart gibt, ist es möglich, eine Vielfalt von Signalkombinationstypen (Synthese) auszuführen. Für jeden Signalkombinationstyp gibt es einen optimalen Phasenanpassungswert. Deshalb wird die Phasensteuerung so ausgeführt, dass das Phasensteuerungssignal PC_sig für die optimale Phasensteuerung gemäß einer Kombination von Elementspulen vom Hostcomputer 6 zu jedem Phasenschieber 90 geschickt wird.
Der Schaltkombinator 84 besteht aus einer der vorhergehenden Konfigurationen, die in 3, 8 und 11 gezeigt sind.
In der in 14 gezeigten Konfiguration ist die Phasencodierrichtung der Z-Achse zugewiesen. Außerdem funktioniert der Schaltkombinator 84, um Sechskanalsignale 1 bis 6 zu erzeugen. Das Signal für Kanal 1 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den sechs RF-Spulen AR1, AL1, L1, PL1, PR1 und R1 detektiert wurden. Das Signal für Kanal 2 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den drei Spulen PR2, R2 und AR2 detektiert wurden. Das Signal für Kanal 3 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den drei Spulen AL2, L2 und PL2 detektiert wurden. Das Signal für Kanal 4 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den drei Spulen PR3, R3 und AR3 detektiert wurden. Außerdem wird das Signal für Kanal 5 durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den drei Spulen AL3, L3 und PL3 detektiert wurden. Das Signal für Kanal 6 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den sechs RF-Spulen AR4, AL4, L4, PL4, PR4 und R4 detektiert wurden.
ERSTE MODIFIKATION DER ZWEITEN AUSFÜHRUNGSART
Wie für das Obige wird eine zweite Modifikation zum Detektieren von Signalen und Schalten/Kombinieren der Signale bereitgestellt, wie in 15 gezeigt ist. Die zweite Modifikation ist sowohl auf den vierundzwanzig RF-Spulen als auch auf den mit nur Vierkanal-Empfangsverarbeitungsschaltungen ausgerüsteten Empfänger 8R gerichtet. Um zu veranlassen, dass Echosignale von den vierundzwanzig RF-Spulen in die Vierkanal-Empfangsverarbeitungsschaltungen eingegeben werden, wird ein Schaltkombinator 84 auf die Eingangsseite des Empfängers 8R platziert. In der in 15 gezeigt Konfiguration wird die Phasencodierrichtung der X-Achse zugewiesen. Außerdem funktioniert der Schaltkombinator 84, um Vierkanalsignale 1 bis 4 zu erzeugen. Das Signal für Kanal 1 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den vier RF-Spulen R1 bis R4 detektiert wurden. Das Signal für Kanal 2 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den acht Spulen AR1 bis AR4 und PR1 bis PR4 detektiert wurden. Das Signal für Kanal 3 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den acht Spulen AL1 bis AL4 und PL1 bis PL4 detektiert wurden. Und das Signal für Kanal 4 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den vier Spulen L1 bis L4 detektiert wurden.
ZWEITE MODIFIKATION DER ZWEITEN AUSFÜHRUNGSART
Eine zweite Modifikation zum Detektieren von Signalen und zum Schalten/Kombinieren der Signale ist in 16 exemplifiziert, worin vierundzwanzig RF-Spulen und der mit Sechskanal-Empfangsverarbeitungsschaltungen ausgerüstete Empfänger 8R bereitgestellt sind. Die RF-Spulen werden jedoch lokal benutzt, indem die Standorte der zu benutzenden RF-Spulen gemäß der Position und Größe eines spezifizierten FOVs bestimmt werden. 16 zeigt allein einige RF-Spulen, die zur Detektion benutzt werden sollen. In dieser in 16 gezeigten Modifikation werden nur zwölf RF-Spulen benutzt, und von diesen RF-Spulen detektierte Echosignale werden in die Sechskanal-Empfangsverarbeitungsschaltungen eingegeben. Um diese Eingabeoperation auszuführen, wird ein Schaltkombinator 84 auf die Eingangsseite des Empfängers 8R platziert. In der in 16 gezeigten Konfiguration wird die Phasencodierrichtung der X-Achse zugewiesen. Außerdem funktioniert der Schaltkombinator 84, um Sechskanalsignale 1 bis 6 zu erzeugen. Das Signal für Kanal 1 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den zwei RF-Spulen AR2 und AR3 detektiert wurden. Das Signal für Kanal 2 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den zwei Spulen AL2 und AL3 detektiert wurden. Das Signal für Kanal 3 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den zwei Spulen L2 und L3 detektiert wurden. Und das Signal für Kanal 4 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den zwei Spulen PL2 und PL3 detektiert wurden. Das Signal für Kanal 5 wird durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den zwei Spulen PR2 und PR3 detektiert wurden. Außerdem wird das Signal für Kanal 6 durch wechselseitiges Addieren von Echosignalen erzeugt, die von den zwei Spulen R2 und R3 detektiert wurden. Übrigens werden die von den nicht benutzten RF-Spulen detektierten Echosignale einmal zum Schaltkombinator 84 geschickt, aber diese Signale werden vom Schaltkombinator 84 abgelegt.
Dementsprechend offenbaren die in 14 bis 16 gezeigten Beispiele, dass Kombinationstypen für Echosignale von die Mehrfachspule 20 bildenden mehrfachen RF-Spulen als Antwort auf ein FOV, das als ein Faktor in Bilderzeugungsbedingungen enthalten ist, frei geändert werden können. Deshalb ist es möglich, die Zahl der Empfangskanäle zu reduzieren, wobei die Notwendigkeit eliminiert wird, die Empfangskanäle vorzubereiten, deren Zahl dieselbe ist wie die Zahl von Elementspulen einer Mehrfachspule.
Verglichen mit dem Gebrauch aller vierundzwanzig Elementspulen, kann in der vorliegenden Ausführungsart die Zahl von Elementspulen pro Kanal reduziert werden, wodurch der Detektionsbereich klein gemacht wird, aber das SNR relativ größer wird.
DRITTE AUSFÜHRUNGSART
Mit Bezug auf 17 bis 21 wird jetzt eine dritte Ausführungsart der MR-Signalempfangsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dieser Ausführungsart werden dieselben oder identische Bestandteile wie die in der vorhergehenden ersten Ausführungsart beschriebenen unter Verwendung desselben Bezugszeichens beschrieben, wobei die Erklärung ausgelassen oder vereinfacht wird.
Die dritte Ausführungsart betrifft im Wesentlichen eine MR-Signalempfangsvorrichtung mit einer Empfangsmehrfachspule einschließlich einer Vielzahl von Elementspulen und Schaltmitteln zum Schalten eines Empfangszustands von MR-Signalen, die durch die von Bilderzeugungsbedingungen abhängenden Elementspulen detektiert wurden. Das Schaltmittel ist in ein Mittel geformt zum selektiven Schalten der Vielzahl von Elementspulen in einen erwünschten Modus aus einer Vielzahl von kombinierten Spulenmodi, die unter Einhaltung der Bilderzeugungsbedingungen vorbestimmt sind.
17 umreißt die Konfiguration der MR-Signalempfangsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsart. Diese MR-Signalempfangsvorrichtung, die vorzugsweise für parallele MR-Bilderzeugung benutzt wird, wird mit einem QD(Quadraturdetektions)-Spulenpaar 31A und 31B ausgerüstet, das als Mehrfachspule dient. Das QD-Spulenpaar 31A und 31B ist beispielsweise auf der Vorderseite bzw. der Rückseite des Abdomens eines Patienten P angeordnet. Beim Ausführen der parallelen MR-Bilderzeugung ermöglicht diese Anordnung den beiden QD-Spulen 31A und 31B, MR-Signale zu empfangen, die vom Objekt P als Antwort auf ein von der vorhergehenden Ganzkörperspule 7T gesendetes RF-Signal abgeleitet wurden.
Wie in 17 gezeigt ist, ist jede QD-Spule 31A (31B) in eine Oberflächenspule geformt, die parallel zur XZ-Ebene angeordnet ist, und eine Achterspule 41A (41B) und eine die Spule 41A (41B) räumlich überlagernde Ringspule 42A (42B) umfasst. Beide QD-Spulen 31A und 31B sind geformt, damit sie dieselbe Konstruktion haben, weshalb unten nur die eine QD-Spule repräsentativ beschrieben wird.
Die Achterspule 41A hat die Empfindlichkeit, eine Einzelrichtungskomponente (beispielsweise eine Komponente in der X-Richtung) eines MR-Signals zu detektieren, das von einem Bilderzeugungsbereich des Objekts P abgeleitet ist. Inzwischen hat die Ringspule 42A die Empfindlichkeit, eine zu der einen Richtung orthogonale Komponente (beispielsweise eine Komponente in der Y-Richtung) zu detektieren.
Die Achterspule 41A enthält Spulensegmente, die sich am Mittelteil der Spule 41A zweimal wechselseitig kreuzen. Ein elektrischer Schalter 43 wird am sich kreuzenden Teil der Spulensegmente platziert. Wie in 18 gezeigt ist, ist der elektrische Schalter 43 mit vier Schaltelementen 43a bis 43d ausgerüstet, um darin vier Anschlüsse a bis d zu schalten. Der erste Anschluss a ist mit einem Ende eines jeden der ersten und zweiten Schaltelemente 43a und 43b gekoppelt, während das andere Ende eines jeden der ersten und zweiten Schaltelemente 43a und 43b mit jedem der dritten und vierten Anschlüsse c bzw. d gekoppelt ist. Der zweite Anschluss b ist mit einem Ende eines jeden der dritten und vierten Schaltelemente 43c und 43d verbunden, während das andere Ende eines jeden der dritten und vierten Schaltelemente 43c und 43d mit jedem der dritten und vierten Anschlüsse c bzw. d gekoppelt ist.
Den so im Inneren verbundenen Schaltelementen 43a bis 43d wird beispielsweise durch den Hostcomputer 6 ein Schaltsteuerungssignal geliefert. Die Schaltelemente 43a bis 43d enthalten elektrische Umschaltstücke, die auf das Schaltsteuerungssignal ansprechen. Ein Beispiel der Konstruktion eines jeden Schaltelements ist in 18 gezeigt.
Von den Schaltelementen 43a bis 43d werden ein Paar der ersten und vierten Schaltelemente 43a und 43d und das andere Paar der zweiten und dritten Schaltelemente 43b und 43c durch das Schaltsteuerungssignal so gesteuert, dass ihre Einschalt- und Ausschaltoperationen Paar um Paar wechselseitig entgegengesetzt sind. Insbesondere zeigt 18 ihre Schaltstücke, wobei die ersten und vierten Schaltelemente 43a und 43d ausgeschaltet sind, während die zweiten und dritten Schaltelemente 43b und 43c eingeschaltet sind (was der erste Schaltmodus genannt wird). Der elektrische Schalter 43 wird in diesem gesteuerten Zustand zu einer in 20A gezeigten äquivalenten Schaltung, in der es eine sich im Inneren kreuzende Signalleitungsverbindung gibt. Wenn dagegen die ersten und vierten Schaltelemente 43a und 43d eingeschaltet sind, sind die zweiten und dritten Schaltelemente 43b und 43c ausgeschaltet (was der zweite Schaltmodus genannt wird). Der elektrische Schalter 43 wird in diesem gesteuerten Zustand zu einer in 20B gezeigten äquivalenten Schaltung, in der es eine im Inneren parallele Signalleitungsschaltung gibt.
Wie oben angegeben ist, wird der elektrische Schalter 43 am mittigen sich zweimal kreuzenden Teil der Achterspule 41A platziert. Deshalb gibt es in Fällen, in denen der die sich kreuzende Signalleitungsverbindung bereitstellende erste Schaltmodus realisiert ist, in der Schaltung insgesamt drei Kreuzungen, wodurch der Pfad der Achterspule genau wie er ist behalten wird (man beziehe sich auf eine in 21A gezeigte äquivalente Schaltung). Ist andererseits der zweite Schaltmodus erreicht, der die parallele Signalleitungsschaltung bereitstellt, dann gibt es in der Schaltung insgesamt nur zwei Kreuzungen. In diesem Fall ist die Achterspule 41A in zwei Ringspulen 44 und 45 geteilt, woraus folgt, dass jede Ringspule 44 (45) zu einer magnetisch unabhängigen Spule wird (man beziehe sich auf eine in 21 B gezeigte äquivalente Schaltung).
Jeder Ring der Achterspule 41A, d. h. die Ringspule 44 (45), hat einen über eine Abstimm-/Anpassungsschaltung 46 (47) und einen Vorverstärker 48 (49) zu einem elektrischen Schalter 50 (51) gerouteten Ausgangsanschluss. Der Schaltkombinator 84 und die Vorverstärker 85A und 85B im in 1 gezeigten Empfänger 8R werden durch diese Abstimm-/Anpassungsschaltungen 46 und 47, Vorverstärker 48 und 49 und elektrischen Schalter 50 und 51 ersetzt.
Die elektrischen Schalter 50 und 51 sind geformt, um auf ein Schaltsteuerungssignal SC_sig beispielsweise vom Hostcomputer 6 anzusprechen, sodass sie geschaltet werden können. Von diesen wird der elektrische Schalter 50, der ein Ausgangssignal von der einen Ringspule 44 empfangt, als ein Einzeleingangs- und Doppelausgangstyp hergestellt, in dem ein Ausgangsanschluss keine weitere Verbindung hat. Dementsprechend wird aus dem Schalter 50 im Wesentlichen ein Ein/Aus-Schalter. Der verbleibende Ausgangsanschluss des elektrischen Schalters 50 ist mit einer nicht gezeigten Empfangsschaltung verbunden. Der elektrische Schalter 51, der ein Ausgangssignal von der anderen Ringspule 45 empfängt, ist aus einem Einzeleingangs- und Doppelausgangstyp geformt. Ein Ausgangsanschluss des Schalters 51 ist mit einer nicht gezeigten Empfangsschaltung verbunden, während dessen anderer Ausgangsanschluss zu einem Eingangsanschluss eines QD-Prozessors 52 geroutet ist.
Der im Mittelteil der QD-Spule 31A angeordnete Ausgangsanschluss der Ringspule 42A ist über einen Vorverstärker 53 mit dem verbleibenden Eingangsanschluss des QD-Prozessors 52 verbunden. Die Ringspule 42A enthält ein Schaltteil 54, um den Ring auszuschalten (zu öffnen), wenn ein RF-Signal gesendet wird.
Zum Ausführen der parallelen MR-Bilderzeugung unter Verwendung der vorhergehenden MR-Signalempfangsvorrichtung, benutzt ein Bediener die Eingangseinrichtung 13, um die Vorrichtung mit den erwünschten Bilderzeugungsbedingungen zu versorgen. Als Antwort auf die Bilderzeugungsbedingungen gibt der Hostcomputer 6 sowohl Information über eine Taktfolge als auch Verarbeitungsbefehle aus, die für die parallele MR-Bilderzeugung erforderlich sind.
Setzt man voraus, dass die in den Bilderzeugungsbedingungen enthaltene Information über die Phasencodierrichtung die Y-Achsenrichtung anzeigt (siehe 17), wird der Hostcomputer 6 den ersten Schaltmodus (in 20A gezeigt) an den elektrischen Schalter 43 ausgeben. Diese Ausgabe ermöglicht der QD-Spule 31A, sowohl die Achterspule 41A als auch die Ringspule 42A parallel geschaltet zu halten. Gleichzeitig verursacht der Hostcomputer 6, dass ein elektrischer Schalter 50 seinen inneren Schaltpfad auf seinen nicht beschalteten Anschluss schaltet, und verursacht, dass der andere elektrische Schalter 51 seinen inneren Schaltpfad auf den QD-Prozessor 52 schaltet. Die andere QD-Spule 31B wird derselben Steuerungsweise ausgesetzt. Da ein elektrischer Schalter 50 mit dem Ausschaltzustand identisch ist, wird der Schalter 50 nicht an der Signaldetektion beteiligt sein.
Dieser QD-Prozessor 52 analog addiert wechselseitig sowohl Ausgangssignale von der Achterspule 41A als auch der Ringspule 42A und gibt ein QD-verarbeitetes Signal aus.
Solange die Phasencodierrichtung der Y-Achsenrichtung zugewiesen ist, ist deshalb jede QD-Spule 31A (31B) als eine Spule vorhanden, die zu den zwei Richtungen Richtungsempfindlichkeit hat, die aus den horizontalen und vertikalen Richtungen bestehen. D. h. die mehrfachen QD-Spulen 31A und 31B sind entlang der Phasencodierrichtung vorhanden, wodurch ermöglicht wird, dass die Zahl der Phasencodierzeiten, die erforderlich ist, um eine erwünschte Matrixgröße zu erhalten, auf die Hälfte der Zahl reduziert wird. Dementsprechend kann die parallele MR-Bilderzeugung in einer um die Hälfte reduzierten Scanzeit ausgeführt werden. Da die QD-Spulen benutzt werden, wird außerdem das SNR vergrößert, wodurch eine höherwertige Bildqualität erzielt wird.
Falls mittlerweile die als ein Faktor in den spezifizierten Bilderzeugungsbedingungen enthaltene Phasencodierrichtung die X-Richtung ist (siehe 17), dann wird der Hostcomputer den zweiten Schaltmodus (in 20B gezeigt) an den elektrischen Schalter 43 ausgeben. Diese Ausgabe ermöglicht der QD-Spule 31A, sich in zwei Ringspulen 44 und 45 zu verwandeln, die in der X-Richtung gruppiert sind. Gleichzeitig sendet der Hostcomputer 6 ein nicht gezeigtes Schaltsteuerungssignal an das Schaltteil 54 der ursprünglichen Ringspule 42A, um die Spule 42A magnetisch auszuschalten. Außerdem veranlasst der Hostcomputer 6 einen elektrischen Schalter 50, seinen inneren Schaltpfad auf die Empfangsschaltung zu schalten und veranlasst den anderen elektrischen Schalter 51, seinen inneren Schaltpfad nicht auf den QD- Prozessor 52, sondern auf die Empfangsschaltung zu schalten. Die andere QD-Spule 31B wird auch derselben Steuerungsweise ausgesetzt.
Wenn die Phasencodierrichtung der X-Achse zugewiesen ist, existiert folglich jede QD-Spule 31A (31B) als zwei Spulen 44 und 45, die die Detektionsempfindlichkeit in der Vertikalrichtung haben (d. h. der Y-Achsenrichtung). D. h. die mehrfachen Ringspulen 44 und 45 sind jeweils über Vorder- und Rückseite des Objektkörpers entlang der Phasencodierrichtung vorhanden. Dadurch wird ermöglicht, dass die Zahl der Phasencodierzeiten, die erforderlich ist, um eine erwünschte Matrixgröße zu erhalten, auf die Hälfte reduziert wird und parallele MR-Bilderzeugung in einer um die Hälfte reduzierten Scanzeit ausgeführt wird.
Die herkömmliche Technik zeigte, dass QD-Spulen einfach über die Vorder- und Rückseite eines Objekts angeordnet wurden. Aber es war schwer, die parallele MR-Bilderzeugung mit der in die X-Achsenrichtung zugewiesenen Phasencodierrichtung auszuführen (was dem vorhergehenden ersten Schaltmodus entspricht). Der Grund dafür ist, dass es unmöglich war, zwei oder mehr Elementspulen in X-Achsenrichtung in einer höchst unabhängigen Detektionsweise anzuordnen.
Die MR-Signalempfangsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsart kann jedoch den zweiten Schaltmodus bereitstellen. Deshalb aktiviert die Schaltsteuerung unter dem zweiten Schaltmodus zwei oder mehr Spulen entlang der X-Achsenrichtung in einen höchst unabhängigen Detektionszustand. Praktisch werden Ringspulen 44 und 45 in der obigen Ausführungsart in X-Achsenrichtung platziert.
Wie oben angegeben wurde, kann die Phasencodierrichtung in eine aus einer Vielzahl von Richtungen ausgewählte Richtung gesetzt werden, d. h. sowohl in die X-Achsenrichtung als auch in die Y-Achsenrichtung, wenn ein in 17 gezeigtes QD-Spulenpaar 31A und 31B beispielsweise über das Abdomen und Dorsum eines abzubildenden Objekts angeordnet ist. Dementsprechend wird der Freiheitsgrad für das Design beim Bestimmen der Phasencodierrichtung erhöht, woraus folgt, dass einem Bediener, der Bilderzeugungsbedingungen spezifiziert, die ihm auferlegten Bedingungen gelindert werden.
Verschiedene Typen von Modifikationen der vorhergehenden dritten Ausführungsart sind möglich, wie unten angegeben ist.
Eine erste Modifikation befasst sich mit der Feineinstellung von Schwankungen in den Charakteristiken von Elementspulen. Wenn die vorhergehenden ersten und zweiten Schaltmodi realisiert werden, stellt die Achterspule 41A die in 21A bzw. 21B gezeigten äquivalenten Schaltungen bereit. In jeder Elementspule (d. h. der Achterspule oder der Ringspule) wird eine Resonanzbedingung auf einer erwünschten Frequenz festgelegt zwischen der Reaktanz auf der Basis der Induktivität um die Elementspule und der Reaktanz auf der Basis der Streukapazität der Elementspule. Praktisch schwankt jedoch jede Elementspule in ihrer Charakteristik u. a. wegen der Streukapazität, weshalb es notwendig ist, solche Schwankungen in den Charakteristiken fein einzustellen. Um solche Schwankungen zu korrigieren, ist es wünschenswert, dass eine Vielzahl von Trimmerkondensatoren 55 an den elektrischen Schalter 43 angeschlossen wird, wie in 22 gezeigt ist.
Eine zweite Modifikation betrifft die Anordnungsposition des elektrischen Schalters 43 zum Steuern der Schaltmodi. In der dritten Ausführungsart ist der elektrische Schalter 43 am Mittelteil des sich doppelt kreuzenden Teils der Achterspule 41A angeordnet, aber die Anordnungsposition ist nicht auf diese Stelle beschränkt. In dem Fall, in 23A gezeigt, in dem der Achterspule 41A nur eine einzelne Kreuzung gegeben wird (im ersten Schaltmodus), ist es möglich, ihr eine zweite Kreuzung zu geben, wie in 41B gezeigt ist, um zwei Ringspulen 44 und 45 zu formen. In diesem Fall kann der elektrische Schalter 43 an einer punktierten kreisförmigen Position angeordnet werden, die jeweils in 23A und 23B gezeigt ist. Die dem elektrischen Schalter 43 gegebene Schaltfunktion ist dann der in der dritten Ausführungsart erklärten entgegengesetzt. Der elektrische Schalter 43 ist nämlich verändert, sodass der Schalter 43 zu einer parallelen Signalleitungsschaltung unter dem ersten Schaltmodus wird, während der Schalter 43 eine Kreuzverbindungsschaltung unter dem zweiten Schaltmodus bereitstellt.
VIERTE AUSFÜHRUNGSART
Mit Bezug auf 24 bis 29 wird jetzt eine vierte Ausführungsart der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsart stellt ein vollständiges Protokoll für die parallele MR-Bilderzeugung bereit, in der berücksichtigt wird: ein weiteres Beispiel der gemäß der vorliegenden Erfindung geformten Mehrfachspule, die Auswahl der die Mehrfachspule bildenden Elementspulen, wie eine solche Auswahl getroffen wird und wie die Kalibrationsdaten (Daten der räumlichen Empfindlichkeitskarten) akquiriert werden.
24 zeigt eine 8-Kanal-Torsoarrayspule 101, die für die Abbildung des abdominothorakalen Teils eines Objekts geeignet ist. Diese Torsoarrayspule 101 setzt als Elementspulen dienende Oberflächenspulen 101a bis 101h ein und ist als eine Mehrfachspule hergestellt, in der eine Vielzahl von QD-Oberflächenspulen (beispielsweise zwei Teile) in jeder der wechselseitig orthogonalen drei Richtungen angeordnet sind. Es ist ideal, dass jede der Oberflächenspulen als ein QD-Spulentyp hergestellt ist, da das SNR größer ist. In der vorliegenden Ausführungsart ist die Oberflächenspule aus der QD-Oberflächenspule hergestellt. Jede QD-Oberflächenspule 101a (bis 101h) besteht aus einer Achterspule und einer Rechteckspule.
In der vorliegenden Ausführungsart enthält jede der oberen und unteren zwei Spuleneinheiten vier QD-Oberflächenspulen 101a bis 101d (101e bis 101h). Jede Spuleneinheit ist so angeordnet, dass sie über dem abdominothorakalen Teil eines Objekts positioniert ist. Für die Torsoarrayspule 101 ist charakteristisch, dass sie bei der Bilderzeugung eines beliebigen Schnitts einschließlich Schrägschnitten die freie Auswahl der Phasencodierrichtung zulässt.
Die Torsoarrayspule 101 wird beispielsweise anstelle der RF-Empfangsspule 7R des in 1 gezeigten Magnetresonanz-Bilderzeugungssystems installiert.
Es wird jetzt angenommen, dass die Zahl der Empfangskanäle in diesem Magnetresonanz-Bilderzeugungssystem vier ist, wie in 1 erklärt ist. Von den möglichen Vierkanalverbindungen werden typische Verbindungsbeispiele, die vom klinischen Standpunkt als wertvoll angesehen werden, in 25A bis 25C gezeigt. Das Verbindungsbeispiel, das auf einem in 25A gezeigten Typ „A" basiert, stellt die Konfiguration bereit, in der vier nur in die obere Spuleneinheit eingebaute QD-Oberflächenspulen 101a bis 101d jeweils mit den vier Empfangskanälen verbunden sind. In diesem Verbindungsbeispiel wird das Blickfeld schmal sein, aber das SNR ist größer.
Das Verbindungsbeispiel, das auf einem in 25B gezeigten Typ „B" basiert, stellt die Konfiguration bereit, in der von den acht QD-Oberflächenspulen 101a bis 101h zwei in der X- Achsenrichtung gruppierte QD-Oberflächenspulen gepaart werden, um ihre Detektionssignale wechselseitig durch den Schaltkombinator 84 zu addieren, wodurch vier Signale erzeugt werden, die an die vier Empfangskanäle gesendet werden. Außerdem stellt das Verbindungsbeispiel, das auf einem in 25C gezeigten Typ „C" basiert, die Konfiguration bereit, in der von den acht QD-Oberflächenspulen 101a bis 101h zwei in der Z-Achserrichtung gruppierte QD-Oberflächenspulen gepaart werden, um ihre Detektionssignale wechselseitig durch den Schaltkombinator 84 zu addieren, wodurch vier Signale erzeugt werden, die an die vier Empfangskanäle gesendet werden. Das auf dem Typ „B" basierende Verbindungsbeispiel hat ein größeres SNR als das auf Typ „C" basierende. Falls jedoch die Seitenrichtung (X-Achsenrichtung) der Phasencodierrichtung zugewiesen wird, neigt es dazu, in der Entwicklung für die parallele Bilderzeugung (wie beispielsweise der Entfaltungsverarbeitung) leicht auszufallen, sodass es besser ist, keine Akquisition eines Koronalbilds durch Ausführung der parallelen MR-Bilderzeugung einzuplanen. Obwohl das in 25C gezeigte Verbindungsbeispiel bezüglich des SNR etwas minderwertiger ist als das in 25B gezeigte, ermöglicht es die parallele MR-Bilderzeugung, deren Phasencodierrichtung sowohl der X-Achsenrichtung als auch der Y-Achsenrichtung zugewiesen werden kann. So lässt sich das Verbindungsbeispiel in 25C auf höchst geeignete Weise den allgemein benutzten klinischen Bilderzeugungsbedingungen anpassen.
Da die Verbindungen der Torsoarrayspule 101, wie oben beschrieben ist, verschieden Vor- und Nachteile haben, kann der Typ einer erwünschten Verbindung in Abhängigkeit von diesen Vor- und Nachteilen gewählt werden. 26 zeigt die Kriterien für die erforderliche Auswahl unter der Bedingung, dass die in 24 gezeigte Torsoarrayspule 101 eingesetzt wird. Zuerst wird ermittelt, ob das SNR größer sein sollte, was mit einem schmalen Blickfeld zu erkaufen wäre (Schritt S1). Falls die Antwort darauf JA ist, ist die durch den Typ „A" angezeigte Verbindung mit den vier Empfangskanälen geeignet (siehe 25A). Die auf dieser Verbindung basierende MR-Bilderzeugung eignet sich beispielsweise für eine Thoraxuntersuchung und eine MRCP(MR-Cholangiopankreatographie)-Untersuchung.
Die nächste Bestimmung betrifft eine Bilderzeugung für einen Schnitt als Axialschnitt oder als Sagittalschnitt (Schritt S2). Falls die Antwort darauf JA ist, wird die Verbindung mit den Empfangskanälen auf der Basis des Typs „B" empfohlen (siehe 25B). Die von dieser Verbindung Gebrauch machende parallele MR-Bilderzeugung ist beispielsweise für eine Leberuntersuchung unter Verwendung nur eines Axialbilds geeignet.
Dann wird bestimmt, ob zu scannende Schnitte eine Koronalebene enthalten oder nicht (Schritt S3). Falls die Antwort zu diesem Schritt JA ist, dann ist die auf dem Typ „C" basierende Verbindung mit den Empfangskanälen korrekt (siehe 25C). Die parallele MR-Bilderzeugung bei solchen Verbindungen eignet sich beispielsweise für Kontrast-MR-Angiographie (oft mit einem Koronalbild ausgeführt).
Unter Verwendung der in 27 bis 29 gezeigten skizzierten Flussdiagramme werden jetzt einige Beispiele des Gesamtprotokolls der parallelen MR-Bilderzeugung beschrieben, in denen sowohl die Modi zur Auswahl der die vorhergehende Torsoarrayspule 101 bildenden Elementspulen als auch die Art der Akquisition der Kalibrationsdaten berücksichtigt werden. Die Verarbeitung für die in diesen Flussdiagrammen gezeigten Verfahren wird durch interaktive Bedienung einer Schnittstelle ausgeführt, die aus dem Hostcomputer 6, der Eingabeeinrichtung 13 und der Displayeinheit 12 besteht, die in 1 gezeigt sind.
ERSTES BILDERZEUGUNGSPROTOKOLL
In einem in einem Flussdiagramm von 27 gezeigten Bilderzeugungsprotokoll wird zuerst ein Pilotscan zum Positionieren ausgeführt (Schritt S11), und es werden Bilderzeugungsbedingungen (d. h. Scanbedingungen) einschließlich eines erwünschten Hauptscantyps (Schritt S12) spezifiziert. Ein bestgeeigneter Spulenverbindungsmodus (d. h. ein aus den vorhergehenden Verbindungstypen A bis C ausgewählter Typ) zum spezifizierten Hauptscantyp wird dann gesetzt (Schritt S13), und es wird parallele MR-Bilderzeugung (PI) einschließlich eines Scans zur Selbstkalibration ausgeführt (Schritt S14). Danach wird bestimmt, ob alle erwünschten Hauptscans abgeschlossen sind oder nicht, und falls einige Hauptscans übrig geblieben sind, dann werden die vorhergehenden Schritte S12 bis S14 wiederholt (Schritt S15).
Mit anderen Worten, für jeder Scanbedingung bei einem Hauptscan wird aus den in 25A bis 25C gezeigten Verbindungstypen ein geeigneter Spulenverbindungstyp ausgewählt und spezifiziert. Dementsprechend ist dieses Bilderzeugungsprotokoll wirkungsvoll zum Ausführen von Hauptscans auf der Basis der Selbstkalibrationstechnik, wodurch bei jeder Ausführung eines jeden Hauptscans eine für die Entwicklung der parallelen MR-Bilderzeugung notwendige Empfindlichkeitskarte akquiriert wird.
Beispielsweise wird das erste Bilderzeugungsprotokoll durch die gesamte Untersuchung wie folgt exemplifiziert:

i) ein Pilotscan wird ausgeführt (z. B. Scans von drei wechselseitig orthogonalen Schnitten);
ii) ein axialer Ti verbesserter Scan wird ausgeführt (in dem die Phasencodierrichtung der anteroposterioren Richtung zugewiesen wird);
iii) ein axialer T2 verbesserter Scan wird ausgeführt (in dem die Phasencodierrichtung der anteroposterioren Richtung zugewiesen wird); und
iv) ein Koronalkontrast-MRA-Scan (in dem die Phasencodierrichtung der rechts-links Richtung zugewiesen wird).

In diesem Bilderzeugungsprotokoll werden die drei Hauptscantypen für die Scans der obigen Fälle ii) bis iv) gesetzt. Es wird vorgezogen, dass der ausgewählte und in Schritt S13 gesetzte Spulenverbindungstyp der Typ B für den Scan im Fall ii), der Typ B für den Scan im Fall iii) und der Typ C für den Scan im Fall iv) ist, worin jeder Typ jedes Mal gesetzt wird, wenn Bilderzeugungsbedingungen spezifiziert werden. Mit Berg auf Schrägbildaufnahmen genügt es, vorher zu entscheiden, welcher Verbindungstyp auf der Basis eines Kriteriums ausgewählt werden soll, dass spezifizierte Schnittwinkel (d. h. ein Kippwinkel und ein Schwenkwinkel) zum System größer oder kleiner als beispielsweise 45 Grad sind.
ZWEITES BILDERZEUGUNGSPROTOKOLL
Ein zweites Bilderzeugungsprotokoll wird auf einem Flussdiagramm in 28 gezeigt, worin ein bestgeeigneter Verbindungsmodus ausgewählt wird und für Bilderzeugungsbedingungen über eine Vielzahl von Hauptscantypen gesetzt wird. Vorzugsweise wird dieses Bilderzeugungsprotokoll von einer unabhängigen Scantechnik benutzt, wodurch eine von den Hauptscans unabhängige Empfindlichkeitskarte akquiriert wird.
Wie in 28 gezeigt ist, wird praktisch eine Gruppe von zu untersuchenden Bilderzeugungsprotokollen zuerst spezifiziert (Schritt S21), und dann wird ein bestgeeigneter Verbindungsmodus für Bilderzeugungsbedingungen über alle Hauptscans als einer der vorhergehenden Typen A bis C spezifiziert (Schritt S22). Als Nächstes wird ein Pilotscan zum Positionieren ausgeführt (Schritt S23), es wird ein Vorbereitungsscan zum Erhalten einer Empfindlichkeitskarte ausgeführt (Schritt S24), und es werden Bilderzeugungsbedingungen (d. h. Scanbedingungen) gesetzt einschließlich Information, die für die Hauptscantypen bezeichnend ist (Schritt S25). Dann wird parallele MR-Bilderzeugung (PI) ausgeführt (Schritt 26), die keinen Scan für die Selbstkalibration einbezieht. Zum Schluss wird bestimmt, ob alle erwünschten Hauptscans abgeschlossen wurden und falls ein oder mehrere Hauptscans ausgelassen wurden, werden die vorhergehenden Schritte S25 und S26 wiederholt (Schritt S27).
Beispielsweise wird das zweite Bilderzeugungsprotokoll durch die gesamte Untersuchung wie folgt exemplifiziert:

i) ein Pilotscan wird ausgeführt (z. B. Scans von drei wechselseitig orthogonalen Schnitten);
i)' ein unabhängiger Scan für eine Empfindlichkeitskarte wird ausgeführt;
ii) ein axialer T1 verbesserter Scan wird ausgeführt (in dem die Phasencodierrichtung der anteroposterioren Richtung zugewiesen wird);
iii) ein axialer T2 verbesserter Scan wird ausgeführt (in dem die Phasencodierrichtung der anteroposterioren Richtung zugewiesen wird); und
iv) ein Koronalkontrast-MRA-Scan (in dem die Phasencodierrichtung der rechts-links Richtung zugewiesen wird), worin der unabhängige Scan i)' in den mit dem ersten Bilderzeugungsprotokoll ausgeführten Scans addiert wird.

Von den obigen Scans wird der Pilotscan i) in Schritt S23 ausgeführt, der unabhängige Scan für die Empfindlichkeitskarte i)' wird in Schritt S24 ausgeführt, und die Scans ii) bis iv) werden als die Hauptscans in Schritt S26 ausgeführt, und zwar jedes Mal, wenn die Verarbeitung dort wiederholt wird. In Schritt 26 wird während jeder Wiederholung der Verarbeitung ein Hauptscan ausgeführt.
Der Grundablauf der Hauptscans für eine klinische Untersuchung ist meistens vorbestimmt. In einem solchen Fall ist es vorzuziehen, die unabhängig Scantechnik anzuwenden, wodurch eine Empfindlichkeitskarte getrennt vom Hauptscan akquiriert wird. Dabei besteht keine Notwendigkeit, die Verbindungen der Elementspulen der Torsoarrayspule 101 während des gesamten Hauptscans zu ändern, wodurch die wiederholte Akquisition von Empfindlichkeitskarten vermieden wird. Da das obige zweite Bilderzeugungsprotokoll die Akquisition sowohl der Axialbilder als auch eines Koronalbilds enthält, ist der Spulenverbindungsmodus auf der Basis von Typ C (siehe 25C) für alle Hauptscans in den Schritten i), i)', ii), iii) und iv) verfügbar.
DRITTES BILDERZEUGUNGSPROTOKOLL
Ein drittes Bilderzeugungsprotokoll wird durch ein in 29 gezeigtes Flussdiagramm präsentiert, in dem ein bestgeeigneter Verbindungsmodus unter Berücksichtigung von Bilderzeugungsbedingungen für alle einer Vielzahl von Hauptscantypen ausgewählt und gesetzt wird, eine Empfindlichkeitskarte wird aber auf der Basis der Selbstkalibrationstechnik ermittelt.
Wie in 29 gezeigt ist, wird praktisch eine zu untersuchende Gruppe von Protokollen zuerst spezifiziert (Schritt S31), und dann wird ein bestgeeigneter Spulenverbindungsmodus unter Berücksichtigung der Bilderzeugungsbedingungen für alle Hauptscans nach Zugehörigkeit zu den vorhergehenden Typen A bis C spezifiziert (Schritt S32). Als Nächstes wird ein Pilotscan zum Positionieren ausgeführt (Schritt S33). Bilderzeugungsbedingungen (d. h. Scanbedingungen) einschließlich Information, die eine Vielzahl von Hauptscantypen bezeichnet, werden für die Feinabstimmung spezifiziert (Schritt S34), und dann wird parallele MR-Bilderzeugung (P1) mit einem Scan für die Selbstkalibration ausgeführt (Schritt S35). Zum Schluss wird bestimmt, ob alle erwünschten Hauptscans abgeschlossen wurden, und falls ein oder mehrere Hauptscans ausgelassen wurden, werden die vorhergehenden Schritte S34 und S35 wiederholt (Schritt S36).
Wie oben beschrieben ist, kann die vierte Ausführungsart die Konfiguration bereitstellen, die ermöglicht, dass der für die Hauptscans bestgeeignete Spulenverbindungsmodus auf der Basis der für jeden Spulenverbindungsmodus gegebenen geeigneten Spulencharakteristiken ausgewählt und gesetzt wird.
Als Alternative können die obengenannte Auswahl und Einstellung der Spulenverbindungen mit einer quantitativeren Technik ausgeführt werden. Ein Beispiel besteht darin, dass als quantitative Technik eine g-Karte benutzt wird, die einen Gütefaktor über Entwicklungsverarbeitung von paralleler MR-Bilderzeugung aufzeigt. Die g-Karte ist ein Bild, das aus g-Faktoren besteht, die aus der Entwicklungsverarbeitung entstehende Verminderungen des SNRs anzeigen (siehe beispielsweise „Pruessman K., et al., SENSE: Sensitivity Encoding for Fast MRI, MRM 42: 952–962, 1999").
Eine praktische Anwendung besteht darin, dass vor den Hauptscans g-Karten auf von Hauptscans zu scannenden Schnitten für jede Kombination von Elementspulen berechnet werden und eine Spulenanordnung ausgewählt wird, die einen Maximalwert (oder einen statistischen Wert wie ein Mittel) der g-Karten minimieren kann. Werden beispielsweise im Falle eines Einsatzes der unabhängigen Scantechnik eine Vielzahl von Kombinationen der Elementspulen vorausberechnet, kann eine solche g-Karten verwendende Technik in die Praxis reduziert werden.
Wie oben erwähnt, ist außerdem im Falle einer praktisch ausgeführten klinischen Untersuchung ein Untersuchungsprotokoll im Allgemeinen auf einige typische Protokolle beschränkt, die von Fällen eines zu untersuchenden Objekts abhängen. Beispielsweise wird bei einer Allgemeinuntersuchung der Leber oft entschieden, dass „eine bestimmte Verbindungszahl der Elementspulen ausgewählt werden sollte". So kann ein Entscheidungsprozess für einen bestimmten Spulenverbindungstyp für jedes klinische Untersuchungsprotokoll eingeführt werden. Dagegen kann das Magnetresonanz-Bilderzeugungssystem eine Funktion zum Erleichtern der Auswahl der Elementspulen aufweisen, die von Bilderzeugungsbedingungen der parallelen MR-Bilderzeugung abhängt und so eine tatsächliche Auswahl dem Bediener überlässt. Ein gewöhnliches Pulldownmenu, das auf einer Displayeinheit dargestellt werden kann, realisiert eine solche Funktion.
Obwohl die Ausführungsarten wie oben beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsarten beschränkt, sie ist aber durch die angefügten Patenansprüche beschränkt. Fachleuten wird deutlich sein, dass diese Ausführungsarten auf der Basis von verschiedenen Maßnahmen, die im Fachbereich bekannt sind, auf geeignete Weise verändert oder modifiziert werden können.

Claims

MR-Signalempfangsvorrichtung, umfassend: eine Empfangsspule (7), dazu konfiguriert, sich aus einer Vielzahl von Elementspulen (7a, 7b, 7c, 7d) zusammenzusetzen, die MR-Signale empfangen; und ein Umschaltglied, konfiguriert, um zu ermöglichen, dass die Vielzahl von Elementspulen (7a, 7b, 7c, 7d) der Empfangsspule (7) selektiv in einen erwünschten kombinierten Spulenmodus geschaltet wird als Antwort auf eine Bilderzeugungsbedingung, die Information über eine Phasencodierrichtung der parallelen MR-Bilderzeugung enthält, worin das Umschaltglied umfasst: mindestens einen Phasenschieber (90), dazu konfiguriert, eine Phase von mindestens einem der MR-Signale einzustellen, die von einer Vielzahl von Elementspulen empfangen und ausgegeben werden; und einen Kombinator (84), dazu konfiguriert, MR-Signale, die von der Vielzahl von Elementspulen (7a, 7b, 7c, 7d) empfangen und ausgegeben werden, wechselseitig zu kombinieren, sodass die Vielzahl von Elementspulen, deren jeweilige MR-Signale durch den Kombinator wechselseitig kombiniert werden, in einer Richtung angeordnet sind, die von der Phasencodierrichtung verschieden ist als Antwort auf den kombinierten Spulenmodus, sodass der Kombinator (84) ein kombiniertes MR-Signal ausgibt, wobei die zu kombinierenden MR-Signale das vom Phasenschieber ausgegebene MR-Signal enthalten.
MR-Signalempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Bilderzeugungsbedingung die Phasencodierrichtung und ein Blickfeld in der parallelen MR-Bilderzeugung ist.
MR-Signalempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, worin mindestens ehre der Vielzahl von Elementspulen aus einer QD(Quadraturdetektions)-Spule besteht.
MR-Signalempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Empfangsspule ehre QD(Quadraturdetektions)-Spule ist, die sich aus zwei Elementspulen zusammensetzt, und worin die Spulen in einen ersten Modus kombiniert werden, in dem ehre der zwei Elementspulen der QD-Spule als ehre Achterspule ausgebildet ist, und worin die Spulen in einen zweiten Modus kombiniert werden, in dem eine der zwei Elementspulen als zwei Ringspulen ausgebildet ist.
MR-Signalempfangsvorrichtung nach Anspruch 4, worin das Umschaltglied ein Schaltmittel enthält, das entweder in einen Kreuzwegzustand schaltbar ist, um gemäß einem Steuersignal die Achterspule im ersten kombinierten Modus zu implementieren, oder in einen Parallelwegzustand, um die zwei Ringspulen im zweiten kombinierten Modus zu implementieren, wobei das Schaltmittel an einem sich überkreuzenden Gebiet zwischen den Ringen der Achterspule angeordnet ist.
MR-Signalempfangsvorrichtung nach Anspruch 5, worin das Umschaltglied außerdem ein Mittel enthält, das dazu konfiguriert ist, die verbleibende Elementspule der QD-Spule während des zweiten kombinierten Spulenmodus in einen Aus-Zustand zu schalten.
MR-Signalempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, worin das Umschaltglied eine Spulenverbindungseinheit enthält, die der Vielzahl von Elementspulen ermöglicht, sich selektiv mit dem Empfangskanal zu verbinden, worin die Spulenverbindungseinheit enthält: eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen, deren jede mit der Vielzahl von Elementspulen verbunden ist; einen Ausgangsanschluss, der mit dem Empfangskanal verbunden ist; eine Vielzahl von Wahlschaltern für Verbindung/Trennung, deren jeder mit der Vielzahl von Eingangsanschlüssen verbunden ist und dazu konfiguriert ist, entweder eine Verbindung oder eine Trennung einer jeden Elementspule mit bzw. von einem von der Spulenverbindungseinheit ausgeführten Verbindungsschema auszuwählen; eine Vielzahl von Kanalwahlschaltern, deren jeder mit der Vielzahl von Wahlschaltern für Verbindung/Trennung verbunden ist und dazu konfiguriert ist, den Elementspulen zu ermöglichen, sich selektiv mit dem Empfangskanal zu verbinden; und einen Addierer, mit dem Ausgangsanschluss verbunden und dazu konfiguriert, MR-Signale von aus der Vielzahl von Elementspulen spezifizierten Elementspulen wechselseitig zu addieren, wobei die MR-Signale von den spezifizierten Spulen sowohl durch die Wahlschalter für Verbindung/Trennung als auch die Kanalwahlschalter demselben Empfangskanal zugewiesen werden.
MR-Signalempfangsvorrichtung nach Anspruch 4, worin das Umschaltglied außerdem ein Mittel enthält, das dazu konfiguriert ist, die verbleibende Elementspule der QD-Spule während des zweiten kombinierten Spulenzustands in einen Aus-Zustand zu schalten.
MR-Signalempfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin der mindestens eine Phasenschieber eine Vielzahl von Phasenschiebern umfasst, wobei jeder Phasenschieber eine Phase eines jeweiligen der MR-Signale einstellt, die von der Vielzahl von Elementspulen ausgegeben werden.
MR-Signalempfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin der mindestens eine Phasenschieber eine Vielzahl von Phasenschiebern umfasst, wobei jeder Phasenschieber auf einem jeweiligen Eingangsweg zum Kombinator angeordnet ist.
MR-Signalempfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Umschaltglied dazu konfiguriert ist, die Vielzahl von Elementspulen der Empfangsspule selektiv in den erwünschten kombinierten Spulenmodus zu schalten als Antwort auf die Bilderzeugungsbedingung, die Information über die Phasencodierrichtung der parallelen MR-Bilderzeugung enthält.