(57)【要約】      （修正有）【課題】視界及び撮像すべきスライスの向きの選択の改善された自由度で磁気共鳴（ＭＲ）による撮像方法を提供する。【解決手段】勾配及び受信コイルのアレイを与えることでＭＲ信号の多数のセットを同時に測定し、この測定されたＭＲ信号のセットから多数の受信コイル画像を再構成し、受信コイルの距離に依存する感度及び第１の複数の受信コイル画像から最終画像を再構成する。取得時間を少なくするために、位相符号化勾配に対応する位相符号化ステップの数が、標準的なフーリエ撮像と比較して減少係数によって減少し、同一の視界が標準的なフーリエ撮像と同程度に保持される。このようにして、高速の心臓撮像が可能になる。また、複雑な行列反転の計算が感度行列の一般逆行列及び受信コイル画像ベクトルの組合せから最終画像の画像ベクトルを決定することで簡素化される。このようにして、最終画像におけるエイリアジング偽信号が減少する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静的磁界に配された対象物の磁気共鳴（ＭＲ）によって画像を得る方法であって、
対象物の一部に励磁ＲＦパルスを発生させるステップと、
読み取り勾配及び他の勾配を与えることで、第１の複数のラインを有するｋスペースにおける軌道に沿って、複数の受信コイルを用いて複数のセットのＭＲ信号を測定するステップと、
測定された前記複数のセットのＭＲ信号及び前記複数の受信コイルの距離に依存する感度の組合せから最終画像を再構成するステップとを有する方法において、前記最終画像の再構成に対して、前記方法が、
測定されたＭＲ信号の各セットからそれぞれ受信コイル画像を再構成するステップと、
前記最終画像が前記受信コイル画像及び前記受信コイルの距離に依存する感度の組合せから再構成されるステップとをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記最終画像の再構成に対して、前記方法が、感度行列の一般逆行列及び受信コイル画像ベクトルの組合せから前記最終画像の画像ベクトルを決定するステップを有し、
画像ベクトル成分が、第１の複数の隣接する視界における第１の複数の等距離ボリューム要素から選択された視界におけるボリューム要素の位置で組織コントラスト関数の値を表し、前記感度行列の要素Ｓ(i,j)が、前記複数の受信コイルから選択された受信コイルに対して前記選択されたボリューム要素の位置の感度を表し、受信コイル画像ベクトル成分が、前記選択された受信コイルに対応する受信コイル画像のピクセル値を表し、前記受信コイル画像におけるピクセルの位置が、前記選択された視界における前記選択されたボリューム要素の位置に対応することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セットのＭＲ信号の取得の減少係数が、前記受信コイルの数より小さい実数となることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、前記最終画像の最終視界における等距離ボクセルの数から前記画像ベクトルの次元を決定するステップを有し、この数は、前記受信コイルの数以下であり、後続するボクセル間の距離が前記視界と等しいことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記方法が、前記対象物を持たない既定の領域の外側の前記最終視界におけるボリューム要素を、前記最終画像の再構成から除くステップを有することを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記方法が、既定の基準受信コイル画像及び既定の基準画像の組合せを有する感度マップから前記感度行列を決定するステップを有することを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記方法が、関心のある領域より大きな最終視界の領域をカバーする感度マップを得るために、前記感度マップをフィルタリングするステップを有することを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記方法が、ＭＲ法によって前記既定の基準受信コイル画像を得るステップを有し、このＭＲ法が、
前記対象物の一部に励磁ＲＦパルスを発生させるステップと、
読み取り勾配及び他の勾配を与えることで、ｋスペースにおいて第２の複数のラインを有する既定の軌道に沿って、複数の受信コイルを用いて複数の受信コイル基準セットのＭＲ信号を測定するステップと、
測定された前記複数のセットのＭＲ信号から基準受信コイル画像をそれぞれ再構成するステップとを有し、前記第２の複数のラインを前記第１の複数のラインよりも少なくしたことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記方法が、ＭＲ法によって前記既定の基準画像を得るステップを有し、このＭＲ法が、
前記対象物に励磁ＲＦパルスを発生させるサブステップと、
読み取り勾配及び他の勾配を与えることで、ｋスペースにおいて第３の複数のラインを有する既定の軌道に沿って、基準セットのＭＲ信号を測定するサブステップと、
前記測定されたＭＲ信号から前記基準画像を再構成するサブステップとを有することを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法を用いて対象物の一部のＭＲ画像を得るＭＲ装置であって、受信コイルを配置するための入力端子、ボディコイル、前記受信コイルの配置を通じて複数のセットのＭＲ信号を測定する手段、及び前記受信コイルの距離に依存する感度及び測定された複数のセットのＭＲ信号から最終画像を再構成する手段を有するＭＲ装置において、前記ＭＲ装置が、測定された複数のセットのＭＲ信号から複数の受信コイル画像をそれぞれ再構成する手段と、前記複数の受信コイル画像及び前記受信コイルの距離に依存する感度の組合せから前記最終画像を再構成する手段とを有することを特徴とするＭＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静的磁界に配された対象物の磁気共鳴（ＭＲ）を用いて撮像画像（撮像）を得る方法であって、
−  対象物の一部に励磁ＲＦ（無線周波）パルスを発生させるステップと、
−  読み取り勾配及び他の勾配を与えることによって、第１の複数のラインを有するｋスペースの軌道に沿って、複数の受信コイルを用いた複数のセットのＭＲ信号を測定するステップと、
−  前記複数のセットのＭＲ信号と、前記複数の受信コイルの距離に依存する感度との組合せから最終画像を再構成するステップとを備える方法に関する。
【０００２】
本発明は、このような方法を実施するのに配されるＭＲ装置にも関する。本明細書中、ピクセルは、デジタル画像の画像成分を意味し、また、ボクセルは３次元デジタル対象物のボリューム成分を意味する。
【背景技術】
【０００３】
このような方法は、１９９７年にMagnetic Resonance in Medicine, vol. 38の591〜603ページに開示されたD. K. Sodickson等による文献"Simultaneous Acquisition of Spatial Harmonic (SMASH): Fast Imaging with radio frequency Coil Array"から既知である。既知の方法は、例えば人間の心臓をリアルタイムで撮像するのに用いられている。既知の方法において、ＭＲデータの取得時間を減少させるために、副符号化データ取得形態が用いられ、ここで読み取り勾配及び他の勾配を用いて第１の複数のラインを有するｋスペースの軌道に沿って、複数の受信コイルを用いて、複数のセットのＭＲ信号が同時に測定される。ライン数は、通常のフーリエＭＲ撮像における位相符号化ステップの数に比較して少ない位相符号化ステップの数に対応する。受信コイルは、アレイ状の表面コイルに配される。最終的なＭＲデータセットは、受信コイルの組及び測定されるＭＲ信号の組の特定の距離感度関数から決められる。この場合、最終的なＭＲデータセットは、通常のフーリエＭＲ撮像のライン数の情報を含んでいる。最終的な画像は、最終的なＭＲデータセットを変換することで再構成される。ＭＲ信号のセットの数を、アレイ中の受信コイルの数に等しくする。さらに、受信コイルのセットの特定の距離感度関数は、正弦波形状を有する必要がある。ＭＲデータの測定を同時に行うことによって、取得時間が減少する。減少係数は、最終画像に対応するｋスペースのライン数及び副符号化データ取得が用いるライン数によって決められる。取得時間の減少が、例えばリアルタイムの心臓撮像、即ち機能的な撮像への適用を可能にする。既知の方法の不具合は、コイルのセットの特定の感度関数のために、僅かな数の視界の位置に限定され、撮像すべき対象物のスライスの向きの数が制限されることである。視界は、ｋスペースの軌道でカバーされる位相符号化方向の距離によって定められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、視界及び撮像すべきスライスの向きの選択の改善された自由度で磁気共鳴（ＭＲ）による撮像方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このために、本発明に従う方法は、前記最終画像の再構成に対して、この方法が、
−  測定したＭＲ信号の各セットから受信コイル画像をそれぞれ再構成するステップと、
−  最終画像を、受信コイル画像及びこの受信コイルの距離に依存する感度の組合せから再構成するステップとをさらに有することを特徴とする。
【０００６】
このようにして、最終画像の再構成は、受信コイルのセットの特定の感度関数に依存せず、任意のセットの受信コイルに適用可能であり、視界の大きさ及び撮像すべきスライスの向きの制約が厳しくなくなる。さらに、非整数の減少係数も選択可能である。このオプションによって、エイリアジング偽信号(aliasing artefacts)を画像の重要ではない部分にシフトすることを可能にする。ＭＲデータセットの同時又は部分的同時の測定が取得時間を減少させ、従来のＭＲ撮像と比較して高速のＭＲ撮像を可能にする。
【０００７】
本発明に係る方法の特別なバージョンは、感度行列の一般逆行列及び受信コイル画像ベクトルの組合せから最終画像の画像ベクトルを決定するステップを備え、ここで、画像ベクトル成分は、複数の隣接する第１の視界における複数の第１の等距離ボリューム要素から選択されたボリューム要素の位置での組織コントラスト関数の値を表し、前記感度行列の要素Ｓ(i,j)は、前記複数の第１の受信コイルから選択された受信コイルに対して前記選択されたボリューム要素の位置での感度を表し、受信コイル画像ベクトル成分が、前記選択された受信コイルに対応する受信コイル画像のピクセル値を表し、前記受信コイル画像のピクセルの位置が、前記選択された視界において選択されたボリューム要素に対応する。行列Ｓの一般逆行列は、行列積(ＳHＳ)-1ＳHとして定められ、ここで、ＳHは行列Ｓの複素共役転置を表す。一般逆行列又は擬似インバースは、応用数学において以下の特性に対して既知である。
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即ち、ベクトル式Ｓｘ＝ａを与えると、過剰決定に起因してｘに対して正確な解を有さず、前記擬似インバースは、この意味において、最も適合するベクトルを発生する。本発明に係る再構成方法において、この最小化特性を利用する。ピクセル状の再構成法は、異なるタイプのエイリアジングを減少させるために、再構成法において実際の程度のエイリアジングを有することを可能にする。その結果、本発明に係る方法が、非整数及び整数の減少係数の両方の場合でエイリアジングを実質的に有さない最小画像を提供する。
【０００８】
本発明に係る方法における他のバージョンは、ＭＲ信号のセットの取得の減少係数が、前記受信コイルの数より小さい実数となることを特徴とする。この減少係数は、従来のフーリエＭＲ撮像におけるｋスペースの隣接するライン間の距離に比較してｋスペースの軌道のライン間の距離が増大する係数として定められる。その結果、ＭＲ信号のセットの取得時間が比例的に減少する。心臓撮像において、例えば人間の肺組織の領域は、最適な減少係数の選択から生じる無視できる信号寄与が原因により、しばしば画像再構成から除かれる。減少係数の最適な選択は、例えば人間の胸壁部の裏側の高密度の折り畳みが、心臓から肺領域に向けられるように選択される。この減少係数の最適な選択は、異なるタイプのエイリアジングを最終画像に生じさせる。
【０００９】
本発明に係る方法における他のバージョンは、この方法が、前記最終画像の最終視界中の第１の複数の等距離ボクセルの数から前記画像ベクトルの次元を決定するステップを有し、後続するボクセル間の距離は前記視界に等しいことを特徴とする。よって、実際の程度のエイリアジングが決められ、最終画像の再構成プロセスに関して考慮される。この結果、最終画像の折り畳み偽信号が減少する。非整数の減少係数の場合、エイリアジングの程度は、ボリューム要素、即ちボクセルの実際の数が単一受信コイル画像の画素に寄与しながら変動するので、最終画像の異なるピクセルにおいて変化する。通例、単一受信コイル画像のピクセル値は、隣接する視界の等距離ボクセルの無限級数からの寄与を含む。この級数を制限することで、最終画像のエイリアジングが減少する。例えば減少係数を２．５としたとき、単一受信コイル画像のピクセルの第１群は、二つの折り畳みの重なりを示し、単一受信コイル画像のピクセルの第２群は、三つの折り畳みの重なりを示す。ピクセルの第１群の寄与は、最終視界における２個のボクセルによって決められ、第１の距離によって分離され、このピクセルの第２群の寄与は、最終視界における３個のボクセルによって決められ、第２の距離によって分離される。ここで、ボクセル間の第２の距離が、単一コイル画像の視界の長さに等しくなる。既知の方法において、２個のピクセルの寄与及び３個のピクセルの寄与のみを考慮し、この結果、３個の折り畳み偽信号及び２個の折り畳み偽信号がそれぞれ最終画像に存在する。他の利点は、最終画像の再構成時間がさらに減少することである。
【００１０】
本発明に係る方法の他のバージョンは、この方法が、前記最終画像の再構成からの対象物を持たない既定領域の外側の最終視界におけるボリューム要素を除くステップを備えることを特徴とする。このようにして、最終画像における局所的な信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比が改善される。ボリューム要素が対象物の外側に存在することが既知である場合、再構成プロセスから測定空間のボリューム要素の除去が可能になる。この場合、このボリューム要素からの信号寄与が、単一受信コイル画像の画素の折り畳みにおける対象物のボリューム要素の寄与から分離される必要はない。測定空間におけるボリューム要素が対象物の構造を有するかという知識を、従来のＭＲ撮像プロセス、例えば、エコープレーナ撮像法によって初期の段階における対象物から得られた第１の基準画像から得ている。
【００１１】
本発明に係る方法の他のバージョンは、この方法が、既定の基準受信コイル画像及び既定の基準画像の組合せを有する感度マップから、感度行列を決定するステップを有することを特徴とする。組織コントラストに依存しない感度マトリックスが再構成方法を用いて得られる。この得られた感度マトリックスは、コイル感度のみを反映し、円滑化を許容する。最初に得られた基準画像は、既定の基準画像として用いられる。
【００１２】
本発明に係る方法の他のバージョンは、この方法が関心のある領域より大きい最終視界の領域をカバーする感度マップを得るために前記感度マップをフィルタリングするステップを有することを特徴とする。このようなローパスフィルタリングされた感度マップは、感度マップの一実施例である。受信コイルの感度が視界に対する形態変化の一次依存であるので、組織形態が変化するとき、この撮像方法が適用される。これは、単一の初期基準画像測定を用いて僅かに移動する対象物を連続的にＭＲ撮像することが可能となる。つまり、リアルタイムの心臓のＭＲ撮像に対して有利である。さらに、得られる感度行列は、再構成された最終画像に雑音を誘導せず、最終画像の信号対雑音比がさらに減少する。ローパスフィルタリングステップは、上記フィルタリングステップの実施例である。他の種類のフィルタリングは、多項式適合化のステップを有する。
【００１３】
本発明に係る方法の他のバージョンは、前記方法が、ＭＲ法によって前記既定の基準受信コイル画像を得るステップを有し、このＭＲ法が、前記対象物に励磁ＲＦパルスを発生させるステップと、読み取り勾配及び他の勾配を与えることでｋスペースにおける第２の複数のラインを有する既定の軌道に沿って第１の複数の受信コイルを用いてＭＲ信号の受信コイル基準を同時に測定するステップと、この測定されたＭＲ信号の受信コイル基準から基準受信コイル画像を再構成するステップとを備え、前記第２の複数のラインは前記第１の複数のラインより少ないことを特徴とする。よって、コイル感度の適切な理解が得られる。例えば、対象物の基準測定が受信コイル及び対象物の最終的な配置を用いて行う。基準画像も基準受信コイル画像の組合わせから得られる。
【００１４】
本発明に係る方法の他のバージョンは、この方法が、ＭＲ法によって前記既定の基準画像を得るステップを有し、このＭＲ法が前記対象物において励磁ＲＦパルスを発生させるサブステップと、読み取り勾配及び他の勾配を与えることで、ｋスペースにおける第３の複数のラインを有する既定の軌道に沿ってＭＲ信号の基準セットを測定するサブステップと、この測定された測定ＭＲ信号から基準画像を再構成するサブステップとを備えることを特徴とする。よって、これは感度行列の決定において基準画像として使用される対象物の既定の基準画像を発生させる。第３の複数のラインの数を、最終画像に対応するｋスペースのライン数に等しくする。よって得られる既定の基準画像の適用の利点は、再構成された画像が補正強度となり、正確な位相情報を含むことである。
【００１５】
本発明は、受信コイルを配置するための入力端子と、ボディコイルと、前記受信コイルの配置を通じて複数のセットのＭＲ信号を測定する手段と、前記受信コイルの距離に依存する感度及び測定された複数のセットのＭＲ信号から最終画像を再構成する手段とを備えるＭＲ装置に関する。本発明の他の目的は、視界及び撮像すべきスライスの向きの選択において改善された自由度を持つＭＲ撮像装置を提供することである。このために、本発明に係るＭＲ装置は、このＭＲ装置が測定された複数のセットのＭＲ信号から複数の受信コイル画像をそれぞれ再構成する手段と、前記複数の受信コイル画像及び受信コイルの距離に依存する感度の組合せから前記最終画像を再構成する手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明のこれら及び他の態様を、添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る方法を実施する装置のブロック図を示す。
【図２】上記装置の詳細なブロック図である。
【図３】対象物の最終視界の実施例を示す。
【図４】単一受信コイル画像のエイリアジングの実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
画像又は分布を２次元（ｘ，ｙ）又は３次元（ｘ，ｙ，ｚ）表示とする。デジタル画像は、通常ピクセルと呼ばれる画素からなり、３次元においてはボクセル(voxel)と呼ばれる。
【００１９】
磁気共鳴撮像の分野では既知であるように、信号がサンプリングされ、デジタル化され、更なる画像処理はデジタルである。これら全ては本明細書に含まれている。
【００２０】
本明細書中で核磁気共鳴を利用する場合、これは、特定の状況において陽子スピン共鳴である核スピン共鳴を含み、これは電子スピン共鳴も含んでいる。
【００２１】
撮像すべき対象物は、患者又は一般には検査すべき人間である。
【００２２】
第１図において、磁気共鳴装置１を概略的に示す。この装置は、静的で均一な主磁界を発生させる主磁界コイル２のセットと、制御可能な強度及び選択された方向に勾配を有する付加する磁界を主磁界に重畳する複数のセットの勾配コイル３，４及び５とを有している。通常、主磁界の方向をｚ方向とし、これに直交する方向をｘ方向及びｙ方向とする。勾配コイルは、電源１１によって通電される。この装置は無線周波数パルス（ＲＦパルス）を対象物又は身体７に放射する、いわゆるボディコイル形状の励磁手段６も有し、この励磁手段６は、ＲＦパルスを発生し、変調する変調手段８に結合される。
【００２３】
ＭＲ信号を受信する手段も設けられ、この手段は、励磁手段６と同一又は本発明のように受信コイル１６のアレイ形態に分離される。ボディコイルは、対象物（の一部）を包囲するコイルであり、非常に均一な感度分布を通常は有する一方、受信コイルは、対象物（の一部）の片側に近接して用いられるコイルである。受信コイルは、一般的に、制限された視界及び高感度であるが、不均一な空間感度分布を有する。
【００２４】
送受信スイッチ９は、受信信号を励磁パルスから分離するのに配される。この受信された磁気共鳴信号は、受信及び復調手段１０に入力される。励磁手段６と、変調手段８と、勾配コイル３，４及び５用の電源１１とは、ＲＦパルスと勾配磁界パルスとの既定シーケンスを発生するように制御システム１２によって制御される。この復調手段を、受信信号を例えば可視表示ユニット１５上で目視可能な画像に変換する、例えばコンピュータのようなデータ処理手段１４に結合される。
【００２５】
磁気共鳴装置１が磁界中に配された対象物又は身体７で実施する場合、体内の適度な磁気双極子モーメント（核スピン又は電子スピン）が、磁界方向に整列する。この平衡状態において、これが、身体７の物質中において磁界と並列に方向付けされたネット磁化Ｍ０を発生させる。装置１において、マクロ磁化Ｍ０は、双極子モーメントのラーモア(Larmor)周波数に等しい周波数を持つＲＦパルスを体に照射することで操作される。これによって励磁状態の双極子モーメントが発生し、磁化Ｍ０が再配置される。適切なＲＦパルスを印加することで、マクロ磁化の回転が得られ、この回転角はフリップ角(flip-angle)と呼ばれる。勾配磁界を与えることによる磁界の変化の導入が、局所的に磁化の挙動に影響する。ＲＦパルスの印加後、変化した磁化は、磁界中で熱平衡の状態に戻り、この過程において放射線を放出しやすくなる。ＲＦパルスと勾配磁界パルスとの十分に選ばれたシーケンスが、この放射に水素核のようなある型式の核の密度及び／又は緩和時間並びにこれらが発生する物質に関する空間的情報を提供する（減衰する）磁気共鳴信号を放出させる。コイル６又は受信コイルアレイ１６によって取り出された放出信号の分析及び画像形態で表示することによって、対象物又は身体７の内部構造に関する情報がアクセス可能となる。励磁直後の減衰する磁気共鳴信号は、自由誘導減衰(FID: Free Induction Decay)と呼ばれる。勾配の適切な付加及び／又は付加の励磁（ＲＦ）パルスを与えることによって、ＦＩＤのエコーが発生し、これは画像情報を得るのに用いられる。
【００２６】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）及びＭＲＩ装置の更に詳細な説明に対して、この課題に対する広域文献、例えば、１９９６年に刊行されたM. T. Vlaardingerbroek著の書籍"Magnetic Resonance Imaging"を参照する。
【００２７】
第２図は、受信コイルのアレイを示す受信手段及び復調手段を示す。受信コイル１６のアレイに配された受信コイルＣ1,...,Ｃj...,Ｃnを、受信回路Ｒ1,...,Ｒj...,Ｒn、アナログ−デジタルコンバータＡＤ1,...,ＡＤj...,ＡＤn、メモリＭ1,…,Ｍj…,Ｍn及びフーリエ変換手段ＦＴ1,...,ＦＴj...,ＦＴnに接続される。フーリエ変換手段によって、Ｎ個の受信コイルによって好ましくは同時に検出された、ＭＲからのＮ個の受信コイル画像が十分知られたやり方で決定される。Ｎ個の受信コイル画像は、処理手段１４において最終画像を得るために処理される。従来のフーリエＭＲ撮像において、ＭＲ信号は、ｋスペースの軌道に沿って測定される。このｋスペースは、適切な読出し勾配と他の勾配とを与えることによるｋスペースの第１の数のＮＦの平行ラインを有する。実際には、この数ＮＦは、例えば、２５６となる。最終画像の取り出し時間を短くするために、ｋスペースが走査されたラインに沿って隣接するライン間の距離が拡大され、位相符号化ステップの数が比例して減少する。減少係数ＲＮを、受信コイルＮの個数以下の実数又は整数として選択可能である。本実施例では、最終画像の位相符号化ステップの数ＮＦは、例えば、１２８に達し、受信コイルの個数Ｎは５個に達する。フーリエ変換手段は、ＭＲ信号のセットから単一の受信コイル画像をそれぞれ再構成する。ＭＲ信号の各セットは受信コイル中の１個によって受信される。各々の単一受信コイル画像を、最終画像に関連する対象物の最終視界と比較して、減少係数に比例して減少する対象物の視界に関する。さらに、本実施例では、視界及び最終視界を、与えられた位相符号化勾配の方向に関する。
【００２８】
単一受信コイル画像のピクセルのエイリアジング偽信号は、最終視界のＮ個の等距離ボクセルの寄与の重畳によって生じ、後続する等距離ボクセル間の距離は、視界によって決定される。後続するＮ個の受信コイル画像において同じ位置を有する受信コイル画像ベクトルａの異なるピクセルａ(i)の折り畳み(fold-over)は、
ａ＝Ｓｂ                                                      （１）
で表される。この場合、ベクトル成分ａ(i)は、Ｎ個の受信コイル画像から選択した受信コイル画像ＳＣＩ(i)のピクセル値を表し、感度マトリックスＳ(i,j)の要素は、Ｎ個の受信コイルから選択した受信コイルＳＣ(i)のＮ個のピクセルから選択したピクセルＯＰ(j)の位置の複素感度を表し、ベクトルｂ(j)は、Ｎ個の隣接する視界のＮ個の等間隔ボリューム要素から選択した視界ＦＯＶ(j)のボリューム要素の位置の組織コントラスト関数の値を表す。視界は、関連する受信コイル画像のＮセットのＭＲ信号が測定されるｋスペースの軌跡によって定められる。この場合、ベクトルｂは、
2010012270.tif 000004
に従って定められ、Ｓ+は、行列Ｓの一般逆行列を表す。行列Ｓの一般逆行列は、行列積（ＳHＳ）-1ＳHとして定められ、この場合、ＳHは行列Ｓの複素共役転置を表す。一般逆行列又は擬似インバースは、応用数学において以下の特性に対して既知である。
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即ち、ベクトル式Ｓｘ＝ａを与えると、決定しすぎなのでｘに対して正確な解法を有さず、前記擬似インバースは、この意味において、最も適合するベクトルを発生する。この再構成法において、この最小化特性を用いる。式（２）において、ベクトルｂは行列演算によって計算される。これらベクトルｂは、視界の全ての位置に対して計算される。これらステップの結果、一般的な解法での最終画像を、減少したエイリアジング偽信号によって得られる。
【００２９】
幾らかの場合において、エイリアジング偽信号が関心のある領域外に存在するように、減少係数を選択することによって、さらにエイリアジング偽信号を、再構成した最終画像において減少させることが出来る。例えば、心臓撮像において、肺組織の領域を、無視できる信号寄与のために、しばしば画像再構成から除外することが出来る。好ましくは、胸壁の裏側の高密度の折り畳みを心臓から肺領域に向けるように減少係数の最適な選択を行う。この場合、減少係数に対する最適な選択を、受信コイルアレイ１６の受信コイルの数Ｎより小さい非整数とする。しかしながら、減少係数が非整数となる場合、異なるタイプのエイリアジング偽信号が最終画像に発生するおそれがある。例えば、減少係数ＲＮが値２．５を有する場合、二つ又は三つの重なりが最終画像に発生することがある。
【００３０】
最終画像中の異なるタイプのエイリアジング偽信号を減少させるために、エイリアジングの程度を、画像ベクトルｂの次元によって決められ及び考慮することが出来る。例えば、３個の受信コイルを備える受信コイルアレイ１６に対するエイリアジングの実際の程度及び画像ベクトルｂの次元の決定を、第３図及び第４図に関連して説明する。
【００３１】
第３図は対象物の最終視界を示す。第３図は、撮像すべき対象物、例えば患者又は人間の心臓を表す円３０を有している。さらに、第３図は、３個の隣接する視界である中央の視界３２と、上側の視界３１と、下側の視界３３とを示している。これら隣接する視界は、最終視界３４に適合する。この最終画像の位相符号化ステップの数がＮＦによって与えられ、単一受信コイル画像の位相符号化ステップの数がＮＲによって与えられる場合、減少係数ＲＮは、ＲＮ＝ＮＦ／ＮＲによって与えられる。好ましくは、ボクセルの整数が単一受信コイル画像の視界３１，３２，３３に適合するように減少係数ＲＮを選択する。本実施例では、数ＲＮは２．５に等しい。隣接する視界３１，３３のボクセル及び中央の視界３２のボクセルからの寄与が、単一受信コイル画像のピクセル値を発生させるのに与えられる。第３図において、３個の隣接する視界のみが対象物３０の成分を有する。
【００３２】
第４図は、隣接する視界３１，３２，３３の重畳を備える単一受信コイル画像６０を示す。第４図の受信コイル画像におけるピクセルのエイリアジング偽信号の減少に対し、第３図の最終視界３４の寄与するボクセルが分離されなければならない。このような隣接する視界の重畳を実施例として説明する。第３図は、第３図の中央の視界３２の３個の中央ボクセル３５，４５，５５と、隣接する視界３１，３３の寄与するボクセル３６−３９，４６−４９，５６−５９とを示している。第４図は、単一受信コイル画像６０の第１、第２及び第３ピクセル６１，６２，６３を示し、このピクセル値は潜在的に寄与する無限級数のボクセルを有している。第３図において、簡素化のために、ボクセル３６−３９，４６−４９，５６−５９のみを示す。受信コイル画像のピクセル値の重畳の最終画像の単一ピクセル値の分離は、式（２）を用いて行われる。最終画像の処理時間を減少させるために、好ましくは画像ベクトルｂの次元を、最終視界３４に配された後続する視界３１，３２，３３において隣接するボクセルの数によって決められ、後続する等距離ボクセル間の距離を視界と等しくする。この結果、中央の視界の端部に近接する第１の中央ボクセル３５に対して、２個のボクセルのみが第３図の最終視界３４に存在し、一方、中央の視界３２の中央にある第２の中央ボクセル４５に対して、３個のボクセル４５，４６，４７が最終視界３４に存在し、第３の中央ボクセル５５に対して、３個のボクセル５５，５６，５７が最終視界３４に存在する。
【００３３】
最終画像の局所的な信号対雑音比を改善させるために、この方法は、対象物を有さない既定領域外の最終画像におけるボリューム要素を最終画像の再構成から除く更なるステップを備える。この再構成された最終画像の信号対雑音比を、
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で近似する。ここでＬＧ≧１は、重畳した位置の受信コイル感度の線形的依存の程度を反映する局所的な幾何学的係数を表している。係数ＬＧは行列Ｓのみから計算され、よってＳＲＮの予めの概算及びＲＮの最適な選択を可能にする。幾何学的係数ＬＧを減少させるために、基準画像によって決定されるような対象物の外側に存在するこれらのボクセルが再構成から除かれ、最終画像において零に設定される。例えば、第４図において、最終視界３４の３個のボクセル５５，５６，５７が、単一受信コイル画像６０のピクセル６３に寄与することがわかる。しかしながら、基準画像から、ボクセル５７がＭＲ信号に寄与する対象物の如何なる構造を示さないことが得られる。従って、本実施例では、最終画像のピクセルを含む画像ベクトルｂの次元は、２個の寄与するボクセル５５，５６によって決められる。除かれたボクセル５７の値は、最終画像において零に設定される。
【００３４】
異なる感度行列Ｓは、Ｎ個の受信コイルの感度マップから、それぞれ決定される。受信コイルの感度マップを得るために、任意のコントラストの低解像度の基準受信コイル画像のセットを、基準画像ずつピクセル状に分割する。低解像度の基準受信コイル画像のセットは、好ましくは個々のＭＲ撮像シーケンスによって同時に取得されるＭＲ信号のセットから再構成される。同時に取得されるＭＲ信号のセットを、例えば既知のエコープレーナ撮像（ＥＰＩ）で測定する。例えば、１９９６年にSpinger VerlagのM. T. Vlaardingerbroekによるハンドブック"Magnetic Resonance Imaging"に記載されたエコープレーナ撮像シーケンスのようなＥＰＩ撮像シーケンスは、ＲＦパルスの励磁と、好ましくは静磁界に読み取り勾配及び他の勾配を与えることによって、ｋスペースの１番目の平行線に沿ったＭＲ信号の５個の受信コイル基準セットの同時測定とを有する。１番目の平行線は、数ＮＦと比較して少ない数の位相符号化ステップ、例えば、６４の位相符号化ステップと対応する。好ましくは、１番目の平行線を、低解像度の基準受信コイル画像を得るようにｋスペースの中央部の周辺に配する。
【００３５】
基準画像は、例えば再構成された基準受信コイル画像の２乗の和の平方を決定することで得られる。基準画像を得る他の可能性は、ボディコイル６を用いて個別の撮像シーケンスによって測定した基準ＭＲ信号からボディコイル画像を再構成することである。好ましくは、基準ＭＲ信号を測定するのに用いられるパルスシーケンスは、受信コイル画像を測定するのに用いられるパルスシーケンスと同じ型式である。基準画像の再構成に対するＭＲ信号の個々の取得は、ＲＦ励磁パルスの発生と、読み取り勾配及び位相符号化勾配のような他の勾配を与えることによって、ｋスペースの第２の数の平行線に沿った基準ＭＲ信号の測定とを備える。第２の数は、最終画像に対応する位相符号化ステップの数ＮＦより小さく、例えば第２の数は６４と等しい。好ましくは、第２の数の平行線をｋスペースの中央部の周辺に配して、低解像度のボディコイル画像を得る。さらに、基準画像の画像ボリュームを、最終視界の関心のある領域より大きくする。
【００３６】
単一の初期基準画像を用いて患者の心臓のような患者の体の僅かに動く部分を瞬時に撮像可能にするために、この方法は、撮像すべき心臓よりも広い領域をカバーする感度マップを得るために、粗い感度マップをフィルタリングするステップを有する。これは、リアルタイムな心臓撮像に有利である。例えば、前記フィルタリングステップは、ローパスフィルタを有する。通例、感度マップは、雑音、特に前記フィルタが雑音も減少させるＭＲ信号に殆ど又は全く寄与しない領域における雑音で悪化する。
【００３７】
しかしながら、感度マップにおける対象物の端部での誤差を防止するために、好ましくは、２次元多項式適合技術を前記ローパスフィルタ処理に代えて適用する。改善された感度マップの各ピクセルに対する２次元適合技術によって、２Ｄ多項式が感度マップに局所的に適合する。ピクセルの改善された感度値は、感度マップにおける各ピクセルの位置での適合する多項式の評価によって得られる。ここでの適合は、感度マップの可変データに基づいている。可変データは、ボディコイル画像の信号強度に従う感度マップのしきい値設定し、次に、最小隣接フィルタリングによる分離したピクセルを除くことによって得られる。残りのピクセルと、残りのピクセルを有する領域を包囲する領域によって決められる既定隣接部とは、改善された感度値を適合することで計算されたセットを形成する。この適合は、
2010012270.tif 000007
によって与えられる受信コイルの感度マップの位置ｘ0，ｙ0に対するＬ次の適合多項式の計算を有する。複素係数ｃijは、量
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が最小値を有するように決定され、ここでｋは考慮されたピクセルの番号を表し、ｓkは、考慮された画素ｘk，ｙkの感度値を表し、重み付け係数ｗkは、ｘ0，ｙ0で中心となるガウシアンカーネル(Gaussian kernel)の積によって与えられ、ｓkの信頼性は、しきい値設定に対して適用されるボディコイル画像の信号強度から得られる。このガウシアンカーネルの幅は、所望の程度の円滑さに対応する。最小条件（５）は、（Ｌ＋１）2の線形等式を生成する。
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ここで、
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である。ｃ00に対して式（６）を解くと、位置ｘ0，ｙ0の所望の改善された感度値が発生する。多項式適合の必要な計算時間を減少させるために、式（７）及び（８）における和の重要な項のみが考慮され、高次の適合を対象物の境界領域に制限る。
【００３８】
さらに、走査時間を減少させるために、最終画像の視界が矩形となるように選択される。例えば、両方向に等しい解像度での２Ｄの機能的な脳の撮像において、２００ｘ２５６画像は、２個の受信コイルが用いられるときに１００の位相符号化ステップを有するＥＰＩ撮像シーケンスを用いてＭＲ信号を測定するのに十分である。２５６×２５６の正方形画像に対して、より多くの位相符号化ステップが受信コイルと同じ数だけ必要となる。心臓撮像における本発明による方法の可能な適用と並んで、上述の方法は、例えば人間の脳又は動物の体の機能的な撮像に適用してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年9月1日(2009.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場中に配された対象物の磁気共鳴（ＭＲ）によって画像を得るための撮像装置の作動方法であって、
励起手段が、前記対象物の一部に放射される励起ＲＦパルスを発生するステップと、
勾配コイルが、読み取り勾配及び他の勾配を与え、複数の受信コイルが、第１の複数のラインを有するｋスペースにおける軌道に沿って、複数のセットのＭＲ信号を測定するステップと、
データ処理手段が、測定された前記複数のセットのＭＲ信号及び前記複数の受信コイルの距離に依存する感度の組合せから最終画像を再構成するステップと、を有する方法において、
前記最終画像の再構成に対して、前記データ処理手段が、測定されたＭＲ信号の各セットからそれぞれ受信コイル画像を再構成し、前記受信コイル画像及び前記受信コイルの距離に依存する感度の組合せから前記最終画像を再構成するステップを有し、
前記最終画像の再構成に用いられるｋスペース中のライン数に対応する位相符号化ステップの数をＮＦ、受信コイル画像の各々の位相符号化ステップの数をＮＲとして、ＲＮ＝ＮＦ／ＮＲで定義される減少係数ＲＮが、非整数値に設定されることが可能である、方法。
【請求項２】
非整数値の減少係数に起因して前記受信コイル画像のピクセルの間で折り畳みの程度が異なる場合、前記最終画像の画像ベクトルの次元が、前記受信コイル画像中のピクセルの各々に寄与する最終視野中のピクセルの数に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記最終画像の再構成のために、当該方法は、前記最終画像の視野中のそれぞれの位置におけるそれぞれの受信コイルの複素感度を表す感度行列の一般逆行列の計算を含み、
ＭＲ信号の前記セットは、受信コイルの数より小さい実数値をもつ減少係数で減少されたｋスペース中のサンプリング密度で取得され、
前記最終画像の再構成に対して、当該方法は、感度行列の前記一般逆行列及び受信コイル画像ベクトルの組合せから前記最終画像の画像ベクトルを決定するステップを有し、
画像ベクトル成分は、それぞれの隣接する視界の第１の複数の等距離ボリューム要素から選択された視界中のボリューム要素の位置における組織コントラスト関数の値を表し、
前記感度行列の要素S(i, j)は、前記複数の受信コイルから選択された受信コイルに関する前記選択されたボリューム要素の位置における感度を表し、
受信コイル画像ベクトル成分は、前記選択された受信コイルに対応する受信コイル画像のピクセル値を表し、受信コイル画像中のピクセルの位置が、前記選択された視野中の前記選択されたボリューム要素の前記位置に一致し、
当該方法は、前記データ処理手段が、前記受信コイル画像の視野に等しいボクセル間の距離だけ離れた、最終画像の最終視野中の等距離ボクセルの数から前記画像ベクトルの次元を決定するステップを有し、前記等距離ボクセルの数は受信コイルの数以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記対象物を含まない予め定められた領域中の前記最終視野中のボリューム要素を、前記最終画像の再構成から除外するステップを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
組織コントラスト及びそれぞれの受信コイルの距離依存感度を表す予め定められた基準受信コイル画像と、主に組織コントラストを表す予め定められた基準画像との組合せからなる感度マップから前記感度行列を決定するステップを有する、請求項３又は請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記感度マップをフィルタリングして、最終視野における前記感度マップの範囲を拡大するステップを有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
励起手段が前記対象物の一部に放射される励起ＲＦパルスを生成するステップ、
勾配コイルが読み取り勾配及び他の勾配を与え、ｋスペース中に第２の複数のラインを有する予め定められた軌道に沿ったｋスペースのスキャンに関与する個々の受信コイルに対して、ＭＲ信号の複数のそれぞれの受信コイル基準セットを測定するステップ、
データ処理手段が、測定されたＭＲ信号の個々のセットからそれぞれの基準受信コイル画像をそれぞれ再構成するステップ、
を含むＭＲ方法によって前記予め定められた基準受信コイル画像を得るステップを有し、
前記第２の複数のラインが前記第１の複数のラインよりも少ない、請求項５又は請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記予め定められた基準画像を得るように前記撮像手段を作動させるステップを有し、このステップは、
励起手段が前記対象物に放射される励起ＲＦパルスを発生するサブステップと、
勾配コイルが読み取り勾配及び他の勾配を与え、受信コイルがｋスペースにおいて第３の複数のラインを有する既定の軌道に沿って、ＭＲ信号の基準セットを測定するサブステップと、
データ処理手段が前記測定されたＭＲ信号から前記基準画像を再構成するサブステップとを有する、請求項５又は請求項６に記載の方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法を用いてＭＲ画像を得るＭＲ撮像装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法を用いて対象物の一部のＭＲ画像を得るＭＲ撮像装置であって、
受信コイルの配置のための入力端子、受信コイルの前記配置を介した複数のセットのＭＲ信号の測定のための手段を有し、ＭＲ信号の前記セットが、受信コイルの数より小さい減少係数により減少されたｋスペース中のサンプリング密度で取得され、
当該装置はさらに、
測定された複数のセットのＭＲ信号から複数の受信コイル画像をそれぞれ再構成するための手段、及び
複数の受信コイル画像及び受信コイルの距離依存感度の組合せから最終画像を再構成するための手段を有し、
当該最終画像を再構成するための手段は、
最終画像の再構成が最終画像の視野中のそれぞれの位置におけるそれぞれの受信コイルの複素感度を表す感度行列の一般逆行列を計算することを含み、
感度行列の前記一般逆行列及び受信コイル画像ベクトルの組合せから前記最終画像の画像ベクトルを決定するように構成され、
画像ベクトル成分は、それぞれの隣接する視界の第１の複数の等距離ボリューム要素から選択された視界中のボリューム要素の位置における組織コントラスト関数の値を表し、
前記感度行列の要素S(i, j)は、前記複数の受信コイルから選択された受信コイルに関する前記選択されたボリューム要素の位置における感度を表し、
受信コイル画像ベクトル成分は、前記選択された受信コイルに対応する受信コイル画像のピクセル値を表し、受信コイル画像中のピクセルの位置が、前記選択された視野中の前記選択されたボリューム要素の前記位置に一致し、
前記最終画像を再構成するための手段はさらに、
前記受信コイル画像の視野に等しいボクセル間の距離だけ離れた、最終画像の最終視野中の等距離ボクセルの数から前記画像ベクトルの次元を決定するように構成され、
前記等距離ボクセルの数は受信コイルの数以下である、
ＭＲ撮像装置。
【外国語明細書】
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