(57)【要約】  全身コイル１８及びパラレルイメージングコイルの各コイル素子２０１，２０２，...，２０ｎからの低解像度画像データが、メモリ又はバッファ３４に受け取られる。再構成プロセッサ３６は、低解像度全身コイルデータ及び各コイル素子からの低解像度データを、対応する低解像度画像３８に再構成する。各コイル素子からの低解像度画像は、各コイル素子について対応する感度マップ４４１，４４２，...，４４ｎを生成するために、全身コイルから低解像度画像で除算される（４２）。低解像度ボディコイル画像が、ほぼゼロの値を有する領域において、又はボディコイル若しくは受信コイル画像の値が非常に急に変化する領域において、感度マップは、欠陥を有する。感度マップ補正回路又はアルゴリズム５０は、感度マップの欠陥のある領域を決定し、（ａ）コイルジオメトリマップ５６及び（ｂ）波動伝搬モデル５８に従って、感度マップの隣接する部分を内挿／外挿することにより、欠陥のある領域を補正し、視野の外側の領域に感度マップを拡げ、又は測定された感度マップを完全に置き換えて、各コイル素子について補正された感度マップを生成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視野内の関心領域をイメージングする画像診断システムであって、
複数のパラレルイメージングコイル素子の各々について感度マップを受け取る補間器を有し、前記感度マップは、識別可能な領域に欠陥を有し、前記補間器は、コイルジオメトリ及び波動伝搬モデルに従って、各感度マップからのデータ又は該感度マップが生成される基礎をなすデータを内挿／外挿することにより、前記欠陥のある領域を補正し又は前記視野の外側の領域に前記感度マップを拡げて、各コイル素子について補正された感度マップを生成する、画像診断システム。
【請求項２】
全身コイルから低解像度画像データを受け取るメモリ又はメモリ部分と、
各コイル素子から低解像度画像データを受け取るメモリ又はメモリ部分と、
前記低解像度全身コイルデータを低解像度全身コイル画像表現に再構成するとともに、各コイル素子からの前記低解像度データを各コイル素子について対応する低解像度画像表現に再構成する再構成プロセッサ又はアルゴリズムと、
前記欠陥のある感度マップを生成するために、前記低解像度コイル素子画像を前記低解像度全身コイル低解像度画像で除算する除算器であって、１つの欠陥のある感度マップが、各コイル素子に対応する、除算器と、
を更に有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
各コイル素子から、ｋ空間のそれぞれ異なるサブ領域を表す高解像度データを受け取り、各素子についての前記高解像度データを、対応する部分画像に再構成する再構成プロセッサ又はアルゴリズムと、
対応する前記補正された感度マップに従って各々の前記部分画像を展開し、前記展開された部分画像を合わせて高解像度画像表現にする展開プロセッサ又はアルゴリズムと、
を更に有する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
検査領域に主磁界を生成する主磁石と、
前記主磁界に勾配磁界を生成する勾配磁界コイルと、
少なくとも全身コイル低解像度画像データを生成する全身ラジオ周波数コイルと、
対応する低解像度データ及び対応する高解像度データを各々が生成する複数のコイル素子を有するパラレルイメージングコイルと、
を更に有する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
検査領域に主磁界を生成する主磁石と、
前記主磁界に勾配磁界を生成する勾配磁界コイルと、
少なくとも全身コイル低解像度画像データを生成する全身ラジオ周波数コイルと、
ｋ空間のそれぞれ異なるサブ領域を表す対応する低解像度画像データ及び対応する高解像度画像データを各々が生成する複数のコイル素子を有するパラレルイメージングコイルと、
を更に有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
各コイル素子から高解像度データを受け取り、各素子についての前記高解像度データを、対応する部分画像に再構成し、対応するコイル素子についての前記補正された感度マップに従って、各々の前記部分画像を展開し、前記展開された部分画像を合わせて高解像度画像表現にするプロセッサ又はアルゴリズムを更に有する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記波動伝搬モデルは、均質組織の波動伝搬に関するマックスウェル方程式に基づく、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記補間器は、前記欠陥のある感度マップと前記波動伝搬モデル及び前記コイルジオメトリマップに基づいて生成される感度マップとの間の最小適合解析を実施する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
複数の撮像コイル素子の各々について感度マップを受け取る手段であって、前記感度マップが、識別可能な領域に欠陥を有する、手段と、
コイルジオメトリ及び波動伝搬モデルに従って、各感度マップからのデータ又は該感度マップが生成される基礎をなすデータを内挿／外挿することにより、前記欠陥のある領域を補正して、各コイル素子について補正された感度マップを生成する手段と、
を有する画像診断システム。
【請求項１０】
複数の撮像コイル素子の各々について感度マップを受け取るステップであって、前記感度マップが、識別可能な領域に欠陥を有する、ステップと、
コイルジオメトリ及び波動伝搬モデルに従って、各感度マップからのデータ又は該感度マップが生成される基礎をなすデータを内挿／外挿することにより、前記欠陥のある領域を補正して、各コイル素子について補正された感度マップを生成する内挿／外挿ステップと、
を含む画像診断方法。
【請求項１１】
前記内挿／外挿ステップは、前記波動伝搬モデルに従って、感度データを視野の周辺領域に拡げることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
全身コイルから低解像度画像データを受け取るステップと、
各コイル素子から低解像度画像データを受け取るステップと、
前記低解像度全身コイルデータを、低解像度全身コイル画像表現に再構成するステップと、
各コイル素子からの前記低解像度データを、各コイル素子について対応する低解像度画像表現に再構成するステップと、
前記欠陥のある感度マップを生成するために、前記低解像度コイル素子画像を前記低解像度全身コイル画像で除算するステップであって、１つの欠陥のある感度マップが、各コイル素子に対応する、ステップと、
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
各コイル素子からの高解像度データを対応する部分画像に再構成するステップと、
対応する前記補正された感度マップにより、各部分画像を展開するステップと、
前記展開された部分画像を組み合わせて高解像度画像表現にするステップと、
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
検査領域に主磁界を生成するステップと、
前記主磁界に勾配磁界を生成するステップと、
全身低解像度画像データを生成するステップと、
低解像度データ及び前記高解像度データを生成するステップであって、各パラレルイメージングコイル素子からのデータが、ｋ空間のそれぞれ異なるサブ領域を表す、ステップと、
を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
検査領域に主磁界を生成するステップと、
前記検査領域において前記主磁界に勾配磁界を生成するステップと、
全身コイルによって全身コイル低解像度画像データを生成するステップと、
複数のコイル素子から低解像度画像データを生成するステップと、
前記複数のコイル素子により高解像度画像データを生成するステップであって、各コイル素子からの高解像度画像データが、ｋ空間のそれぞれ異なるサブ領域を表す、ステップと、
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
各コイル素子についての前記高解像度画像データを、対応する部分画像に再構成するステップと、
対応するコイル素子についての前記補正された感度マップに従って、各部分画像を展開するステップと、
前記展開された部分画像を組み合わせて高解像度画像表現にするステップと、
を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記波動伝搬モデルは、マックスウェル方程式に基づく、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記欠陥のある感度マップはそれぞれ、前記波動伝搬モデル及び前記コイル感度マップに基づく各コイル素子に対応する感度マップと調和される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記感度マップの前記欠陥のある領域は、前記感度マップが低解像度画像データから生成される該低解像度画像データの信号強度が、非常に低く、又は前記感度マップが生成される基礎をなすデータの値が、急に変化する、領域に対応する、請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１０に記載の方法を実施するようにプログラムされたコンピュータ媒体。
【請求項２１】
コイルジオメトリ及び波動伝搬モデルに従って、波動伝搬感度マップを拡げるステップと、
低解像度画像データから欠陥のある感度マップを生成するステップと、
前記波動伝搬感度マップ及び前記欠陥のある感度マップを調和させて、補正された感度マップを生成するステップと、
を含む画像診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラレルイメージング技法に関する。本発明は、ＳＥＮＳＥパラレルイメージング技法を使用する医用画像診断に関して特定のアプリケーションを見い出し、それを特に参照して記述される。しかしながら、本発明は、他のパラレルイメージング技法及び医用診断目的以外のイメージングにも適用できることが理解されるべきである。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴画像をより迅速に生成するためのさまざまなパラレルイメージング技法が、知られている。これらのパラレルイメージング技法は、ＳＥＮＳＥ、ＳＭＡＳＨ、その他を含む。磁気共鳴イメージングの間、それぞれ異なる受信コイル又は（複数の）受信コイルのそれぞれ異なるグループが、ｋ空間のそれぞれ異なる部分を同時にサンプリングする。診断画像を再構成する際、各コイル（又はグループ）からのデータは、その感度に従って変換され又は「展開（unfolded）」される。最終画像の精度は、コイル感度を正確に決定することに依存する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
感度情報を得るために、全身受信コイル及び各受信コイル素子について大きい視野の画像データを取得する低解像度スキャンが、実施される。単一コイル画像の各々は、基準として利用できるボディコイル画像で除算される。この除算の結果は、対応する受信コイル素子又は協働する素子のグループの感度マップと考えられることができる。最終画像の精度は、感度マップの精度に依存する。決定された感度のエラーは、画像の不完全な展開に起因するいわゆる「ＳＥＮＳＥアーチファクト」にいたることがあり、残りの信号部分は、画像アーチファクトとして現れ持続する。この問題は、ＳＥＮＳＥ加速ファクタとしてより顕著になっており、すなわち、ｋ空間をサブサンプリングする程度が増える。
【０００４】
感度の不正確さにつながりうる１つの問題は、低信号密度の領域に起因する。これらの低信号密度領域において、基準スキャンの信号は、ノイズが多く、これは、不安定な又は不正確なコイル感度評価につながる。不正確さの別の原因は、基準スキャンの低解像度に起因する。原則として、コイル感度マップは、視野内の空間平滑化関数であり、それは数立方センチメートルの低解像度ボクセルサイズによって、正確にサンプリングされることができる。しかしながら、コイル素子の近傍で、コイル感度は、急勾配で上昇する。受信コイルが、患者上に又は患者の非常に近くに配置される表面コイルであるとき、低解像度の基準スキャンは、コイル近傍の急勾配の増加の領域において感度を正確に投影するには十分でない。
【０００５】
低信号レベルの領域に対処する１つの技法は、信号対雑音比を改善するために、信号を数回平均化することである。しかしながら、スキャン中の信号アーチファクトは、信号コンテントを支配しうる。生理的動態に関する領域において、平均化された画像が、すべての領域において正確に位置合わせされることができるというわけでない。例えば肺の領域では、心臓の動き及び血流が、ゴースト及びスメアリング（smearing）アーチファクトを生成する。線形又は他の数学的補間方法が、低信号領域におけるコイル感度を補正するために提案されている。それらは更に、外挿をある程度実施することができる。しかしながら、このような補間技法は、コイルジオメトリを考慮に入れていないので、それらは更に、内挿又は外挿された低信号領域及びコイル近傍の高感度領域の両方における不正確さに苦しむ。
【０００６】
本発明は、適用される内補又は外挿技法に電磁気制約を適用することによって、これら及び他の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの見地により、画像診断システムが提供される。補間器は、複数のパラレルイメージングコイル素子の各々について感度マップを受け取る。感度マップは、識別可能な領域に欠陥を有する。補間器は、（ａ）予めロードされたコイルジオメトリ及び（ｂ）波動伝搬モデルに従って、各感度マップからのデータ、又は感度マップが生成される基礎をなすデータを補間することにより、欠陥のある領域を補正し、各コイル素子について感度マップを生成し、又は視野全体について（ｂ）によってそれを完全に予測する。
【０００８】
感度マップは、
−低信号強度、
−基準スキャン及び実際のＳＥＮＳＥスキャンの合間又は最中の患者の動き、
により、情報が入手可能でなかった領域において受け取られる。
【０００９】
１つの利点は、パラレルイメージング技法における一層正確な展開にある。
【００１０】
別の利点は、ＳＥＮＳＥアーチファクトの低減、及び非加速スキャンにおける改善されたコイル信号の組み合わせにある。
【００１１】
別の利点は、多数のパラレルイメージングチャネルを有するイメージングを容易にすることにある。
【００１２】
本発明の更なる利点が、当業者には、以下の詳細な説明を読み理解することにより認められるであろう。
【００１３】
本発明は、さまざまな構成要素及び構成要素の取り合わせ並びにさまざまなステップ及びステップの取り合わせの形をとりうる。図面は、好適な実施例を示す目的のみであり、本発明を制限するものとして解釈されるべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照して、ＭＲＩイメージングシステム１０は、イメージング領域１４に主磁界又はＢ０磁界を生成する１又は複数の主磁界コイル１２を有する。主磁界コイルは、超電導、電気抵抗、永久磁石等でありうる。勾配コイル１６は、空間符号化、周波数符号化及び位相符号化を提供するために、Ｂ０磁界を横切って勾配磁界Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを印加する。全身送信／受信コイル１８は、イメージング領域１４に共鳴励起及び操作ＲＦパルスを送信し、イメージング領域から磁気共鳴信号を受信する。
【００１５】
局所パラレルイメージングコイル２０は、イメージング領域１４に被検体と隣り合って配置される。パラレルイメージングコイルは、ｋ空間のそれぞれ異なるサブ領域からイメージングデータを同時に生成するために、以下でコイル素子２０１，２０２，...，２０ｎと呼ばれる、独立して又は小さいグループで機能する複数の素子又はループを有する。
【００１６】
シーケンスコントローラ２２は、勾配磁界パルスを印加するために勾配コイルを制御する勾配増幅器２４と、全身コイル１８に磁気共鳴励起パルスを供給する送信器／受信器（Ｔ／Ｒ）ユニット２６と、を制御する。シーケンスコントローラは更に、複数のｎ個のＴ／Ｒユニットを制御するために一連の送信器／受信器（Ｔ／Ｒ）ユニット２８１，２８２，...，２８ｎを制御し、各ユニットは、パラレルイメージングＲＦコイル２０のｎ個の独立して駆動可能なコイル素子の１つに関連付けられる。シーケンスコントローラ２２は、他のオペレーションの中の被検体との最初のセットアップ較正中に、勾配増幅器、全身コイルＴ／Ｒユニット２６及びパラレルイメージングＴ／Ｒユニット２８１，２８２，...，２８ｎを制御して、低解像度イメージングシーケンスを実行し、感度マップを生成するためのデータを取得する。
【００１７】
感度マップの生成中、Ｔ／Ｒユニット２６は、全身コイル１８から共鳴信号を受け取り、復調する。Ｔ／Ｒユニット２８１，２８２，...，２８ｎは、パラレルイメージングコイル２０の各々の独立したコイル素子から、共鳴信号を受け取り、復調する。受け取られた共鳴信号は、イメージングデータメモリ３４の個別のバッファ又は適当な部分にダウンロードされる。１又は複数の再構成プロセッサ３６は、低解像度画像データを、画像メモリ３８の個別の又は対応するセクションに記憶される対応する一連の低解像度画像に再構成する。平滑化関数４０が、画像を平滑化する。除算器４２は、ピクセルごとに、パラレルイメージングコイル２０の各々のコイル素子からの低解像度画像を、全身画像で除算して、感度マップメモリ４６の適当な部分に記憶されるｎコイル素子についての対応する感度マップ４４１，４４２，...，４４ｎを生成する。こうして生成されたこれらの感度マップは、以下、「ゴールド標準」マップとも呼ばれる。
【００１８】
感度マップ補正回路又はアルゴリズム５０は、信号対雑音比が許容できないほど低い領域又は感度勾配変化のレートが予め選択されたレートよりも高い領域を決定するために、低解像度画像又はデータを調べるアルゴリズム又はプロセッサ５２を有する。各々の識別された領域について、補間器５４は、全身コイル及びパラレルイメージングコイル２０の各々の独立したコイル素子のコイル構成及び電流特性を予めロードされている幾何学的パラメータメモリ５６からの対応するコイルのコイルジオメトリパラメータに従って、許容できる信号対雑音比又は変化レートの領域内の隣りのボクセル又はピクセルから、感度又は画像値を補間する。補間器は更に、マクスウェル方程式又は波動モデルメモリ５８からの他の波動伝搬モデルに従って、コイル感度を補間する。この幾何学的パラメータ及び電磁気制約を伴うマクスウェル方程式に基づく内挿及び外挿の結果は、画像の対応する低い信号対雑音比又は急に変化する感度勾配の領域を、補間された値と置き換えるために、低共鳴画像メモリ３８に戻される。代替として、補間された領域は、比率で示され、感度マップにおいて直接置き換えられることができ、又は完全な感度マップが、波動伝搬結果と完全に置き換えられることができる。更に別の代替例として、より詳しく以下に説明されるように、ジオメトリ及び波動伝搬に基づく感度と元の感度とが、互いに調和（適合）され又は融合される。内挿／外挿の詳細は、以下に記述される。更なる改良として、感度マップは、コイル素子結合を反映するように調整されることができる。補正された感度マップは、患者ごとに調整される汎用的なコイル感度を記述するために一組の基底関数を規定することによって、生成されることができる。
【００１９】
パラレルイメージングシーケンスの間、パラレルイメージングコイル２０の各コイル素子から受け取られるデータは、対応する高解像度サブ画像を生成するために、再構成プロセッサ又はコンピュータアルゴリズム６０（３６と同じでありうる）によって再構成され、展開プロセッサ６２は、コイル感度マップメモリ４４からの対応する補正されたコイル感度マップにより、各コイル素子からのサブ画像を展開し又は変換し、それらを合わせて、画像メモリ６４に記憶される画像を生成する。この技法は、可動テーブルイメージング技法の場合及びパラレルイメージング加速が実施されない場合の簡単なコイル信号組み合わせについても有用である。ビデオプロセッサ６６は、再構成された１又は複数の画像の部分を選択し、後処理エンハンスメント等を実施し、モニタ６８又は他の人間可読のディスプレイ上の表示の生成を制御する。ビデオプロセッサは更に、将来の取り出しのために、患者レコードデータベースへの再構成されたイメージの転送を制御する。
【００２０】
一般に、それぞれ異なる受信コイルについての異なるすべての画像コンテントは、そのコイル感度に関連し、それは複合関数である。同様に複雑な基礎をなす解剖学的情報は、受信コイル及びボディコイルに関して同一である。これは、コイル感度が解剖学的情報から独立していることを意味するが、それは、より一般的な態様で患者によって影響を及ぼされうる。
【００２１】
コイル素子ｉによって取得される空間ドメインのボクセルの信号は、寄与、
ｃｉ＝ＳｉＴＱＢＣρ    （１）
を含み、ここで、ｃｉは、コイル素子ｉの総信号を表し、Ｓｉは、ボクセル位置における対応する感度であり、ＴＱＢＣは、直交ボディコイル１８のＲＦ送信によって導かれるすべての影響を合わせたものである。基礎をなす解剖学的情報は、ボクセル密度ρによって指定される。これらの異なる構成要素を分離するために、同じスキャンが、信号受信のためにボディコイル１８を使用してほぼ同時に取得される。コイル感度を得るために、信号ｃｉは、除算器回路又はアルゴリズム４２において、ボディコイル信号ｃＱＢＣで除算される：
2009533163.tif 000003
これは、
2009533163.tif 000004
にいたる。
【００２２】
これは、適用されるコイル感度、
2009533163.tif 000005
が、ボディコイル感度の逆数によって重み付けされることを意味する。これは、一般に重要でない。ボディコイルの感度は、大きさ及び位相の両方において一定であると考えられ、アーチファクトのないＳＥＮＳＥ再構成を可能にするからである。上述したように、一般に、コイル感度は、好適な基準スキャンのために低解像度のみを必要とする平滑化関数である。単一コイル画像及び全身コイル基準画像の両方の空間的な平滑化は、除算演算の前に適用されるｃｏｓ２フィルタ４０によって実施されることができる。これは、調整によって更に安定にされることができる。全身コイルからの低解像度画像で各コイル素子からの低解像度画像を除算することによって生成される感度マップは、「ゴールド標準」感度と呼ばれる。
【００２３】
コイル感度は、より理論的且つ汎用的なやり方で記述されることもできる。受信コイル素子が、特定の空間位置でどれくらい感受性があるかは、受信コイル素子の特性である。相反定理を使用して、受信コイルの感度は、コイル素子の単位電流によって生成されるその横断方向のＨ磁界に比例する：
2009533163.tif 000006
【００２４】
これらの横断方向の磁界は、コイルジオメトリ、及びこのケースでは被検体の身体である指定された媒体中の波動伝播に依存する。説明を簡潔にするため、磁界は、ベクトルポテンシャル、
2009533163.tif 000007
の回転ベクトルによって記述されることができる：
2009533163.tif 000008
【００２５】
このベクトルポテンシャル、
2009533163.tif 000009
は、コイルの導体の電流密度である磁界のソースによって誘起される。導体の極小の幅及び高さを仮定すると、この密度は、導体位置、
2009533163.tif 000010
に沿って複素電流Ｉとして規定されることができる：
2009533163.tif 000011
ここで、
2009533163.tif 000012
は、磁界が計算される視野内のポイントをあらわす。これは、ベクトルポテンシャルの寄与が、コイル導体に沿って積分されることを意味する。
【００２６】
数値計算を可能にするために、導体ループに沿った積分は、いくつかのショートダイポールｎに分解され、それらの寄与は合わせて、
2009533163.tif 000013
になる：
2009533163.tif 000014
【００２７】
結果的に、式（５）における磁界Ｈの横断方向成分は、デカルト座標方式で、
2009533163.tif 000015
と書くことができる。
【００２８】
式（７）と組み合わされて、これは、複素感度成分に関する最終的な式に至る：
2009533163.tif 000016
ここで、
2009533163.tif 000017
であり、ダイポールｎの長さ
2009533163.tif 000018
は、Δｘｎ、Δｙｎ、Δｚｎに分解される。波数ｋは、複素数の性質をもつ。これらの一般的な式は、コイル感度を評価するために以下において使用される。数値最適化技法（例えばシンプレックスアルゴリズム）を使用して、式１３（各々１１−１２）によって議論されるモデルに与えられる自由パラメータは、測定されたコイル感度に調和される。適当なペナルティ関数は、このモデルを使用して以後計算される磁界を、いくつかの補間ポイントにおいてゴールド標準感度と比較する。コイル位置及び装荷のようないくつかのパラメータを調整することによってこれらの補間ポイントの変量を最小限にすることにより、正確な感度評価が見つけられることができる。システム全体にわたる内挿及び外挿されたコイル感度マップが、生成されることができる。同様に、リジッドなアレイを有する対称コイルの場合、コイル感度マップ計算が、簡略化されうる。
【００２９】
式（４）、（１０）及び（１１）は、その形状及び幾何学的セットアップに基づいて受信コイル素子のコイル感度を規定するが、人体の物体特性によっても影響される。複素波数ｋは、人体の波動伝搬経路に依存する伝搬特性を含む。より具体的には、導電率σ及び誘電率εは、以下の相関関係によってカバーされる：
ｋ２＝εμω２−ｊσμω        （１２）
【００３０】
人体の１０−５以下の透磁性率μの変量は、波動伝播に関して無視できるほどごくわずかであり、μ０によって置き換えられることができる。回転フレーム周波数を表すωは、既知の量であり、定数と考えられることができる。結果的に、人体に関する特性は、複素波数ｋによって包括的に考慮に入れられる。しかしながら、より複雑なモデルが、考えられる。人体の場合、水の波動伝搬数に基づく複素波数ｋが、数値最適化ルーチンの開始値として使用されることができる。
【００３１】
包括的なスケーリングパラメータとして考えられることにより、受信コイル素子に誘起される複素電流は、除去されることができる。モデルにより規定される電流が、微小な幅の導体を流れる。電流が小さい導体に沿って一定であると考えることは、未知数の数を１つの複素パラメータＩ０にする近似である。小さいコイル素子の場合は特に、この状態は、明確に規定され、その場合、コイル電流の位相は、小さい受信ループに沿って一定である。より大きいコイルの場合、改善された電流分布モデルが、より正確になりうる。
【００３２】
図２を参照して、各々のコイル素子レイアウトの形状（互いに対するダイポールの相対位置）は、アプリオリ知識から知られる。電流を運ぶ導体の座標（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）は、３つの並進パラメータ及び３つの回転パラメータによって記述される：質量中心ｘ０，ｙ０，ｚ０及び角度φｘ，φｙ，φｚ。
【００３３】
メモリ５６に記憶される受信コイル素子の幾何学的機構は、コイル感度分布に対して支配的な影響をもつ。パラレルイメージングＲＦコイル２０が、ボア内の既知の位置に組み込まれており又は固定的に配置される場合、感度評価は、直接的で簡単であり、計算努力が大幅に低減される。しかしながら、自由に位置付け可能なコイルの場合でも、感度分布は、なお決定可能である。
【００３４】
各々の素子について別個に、図２のパラメータが、最適化される：
（ａ）その中央点の絶対位置は、ｘ０，ｙ０，ｚ０によって記述される；
（ｂ）その回転は、３つの軸φｘ，φｘ，φｘに沿って規定される。
【００３５】
これは、パラレルイメージングコイル２０の各コイル素子についてリジッドなジオメトリアプローチを示す。コイル素子の形状は知られており、その位置及び向きパラメータは、上記（ａ）及び（ｂ）によって評価される。リジッドなアレイのコイル素子相互依存を考慮に入れることは、パラメータ評価プロシージャを改善し、簡略化することができる。
【００３６】
要するに、各コイル素子について評価されるパラメータは、６つの幾何学的パラメータ位置及び角度（Ｃ１−Ｃ６）と、包括的な身体特性を表す複素波動伝搬数ｋに関する２つのパラメータ（Ｃ７、Ｃ８）と、電流Ｉ０に起因するコイル感度の包括的な振幅及び位相に関する２つの包括的なスケーリングパラメータ（Ｃ９、Ｃ１０）と、それぞれ異なる指数距離タームを切り離す２つの付加のパラメータ（Ｃ１１、Ｃ１２）とを有する。これまでに言及されていない最後の２つのパラメータ（Ｃ１１、Ｃ１２）は、理論的な方程式（４）、（１０）及び（１１）と比較して、基準データとのより良い呼応を提供する。パラメータ（Ｃ１１、Ｃ１２）は、より局所化された効果を補償するようにみえる。実際のパラメータ化された方程式は、次のように実現される：
2009533163.tif 000019
ここで、（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）＝ｆ（ｎ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６）であり、ｆは、受信コイル素子の形状に依存する。
【００３７】
一実施例において、上述されたゴールド標準モデル及び上述の波動伝搬アプローチは、最適化プロセスにおいて組み合わせられる。ゴールド標準感度は、或る領域において不適当でありうる。主として、この問題は、ボディコイルの低い信号に関連し、その一方で、高いボディコイル信号の領域は、安定であり正確な感度評価を示す。結果的に、高信号レベルを有する低解像度の基準スキャンのポイントは、感度評価のための補間ポイントとして使用される。
【００３８】
感度評価は、波動伝搬アプローチを使用してこれらの補間ポイントにおいて計算される。上述したパラメータは、測定された感度と評価された感度との間の相違を最小限にするために適当な最適化戦略であるシンプレックス法を使用して調整される。
【００３９】
いかなる最適化に関しても、開始値が重要である。事前に知られていない場合、コイル位置についての開始値は、各受信コイル素子の最大補間ポイントによって記述される。角度についての開始値は、アプリケーション依存でありうる一般のコイル配置から得られる。最終的に、評価は、スケーリング及びローディングパラメータ（例えばεｒ＝１０，σ＝０．４Ｓ／ｍ）についての開始点として使用される。
【００４０】
ゴールド標準方法は、補間ポイントにおいて基準値を得るために使用される。受信コイル素子の低解像度画像は、ボディコイル基準で除算される（４２）。高いボディコイル信号を有するボクセルのみを使用することにより、安定した値のみが、補間ポイントとして使用される。結果として得られるコイル感度評価が、計算される。
【００４１】
図３に示される画像を生成するために、直径１１０ｍｍの２つのループコイルが、ファントム上のスキャナに固定され、第３のコイルが、ファントム下に配置された。基準スキャンの後、３つの同一の高解像度ボリュームが、頭部方向の０、１０及び４０ｍｍのテーブルオフセット位置において取得された。これらのオフセットは、テーブルをこれらの対応する距離だけ移動させることによって達成された。これらのボリュームを再構成するために、コイル素子の受信感度は、ファントムと共にシフトされ、他方、第１及び第２のコイルの受信感度は、固定のままだった。スキャナに固定される第２のコイル素子の感度は、図３の３つの異なる位置に示されている。図３ａ−図３ｃは、ゴールド標準コイル感度を示し、図３ｄ−図３ｆは、波動伝搬モデルによって評価される感度を示している。ゴールド標準感度について上述した問題は、図３ｃにおいて最も良く見られることができ、この図は、非常に不安定なコイル感度を示している。これは、スライスのオフセット位置から説明されることができる。基準スキャンの間、非常に低い信号のみが位置Δｚ＝４０ｍｍにおいて受け取られた。これは、この不安定な感度規定に至る。
【００４２】
図３ｄ−図３ｆに示されるモデルに基づいて評価される感度は、あらゆる位置において、ファントムの外側においても、安定した感度を生成することが可能である。図３ｅ及び図３ｆに示される暗いドットは、現実の物理的なバックグラウンドを有する。コイル素子の近傍の領域において、このコイルは、横方向磁化に対して感受性がなく、その結果、ほぼゼロの感度を生じさせる。このポイントは、単一コイル画像においても見られることができるが、通常は隣り合った素子によって補償され、それにより、最終の再構成された画像では見えなくされる。
【００４３】
それぞれ異なるオフセットに関して取得される対応するスライスの再構成が、図４に示されている。ゴールド標準感度は、図４ａ−図４ｃに示される再構成に関して使用された。評価された感度を適用する対応する再構成が、図４ｄ−図４ｆに示されている。基準スキャンとＳＥＮＳＥ加速スキャンとの間の小さいオフセットは、図４ｂに示されるゴールド標準アプローチによって、なお補償されることができる。しかしながら、基準スキャンのホールにおける欠如する情報は、基準スキャンと画像スキャンとの間のより大きいオフセットを許さず、これは、図４ｃの深刻な再構成アーチファクトにいたる。評価されたコイル感度で全領域をカバーすることにより、問題は、図４ｆには存在せず、これは、患者テーブルの動きにかかわらず高品質な画像再構成を可能にする。
【００４４】
上述のプロセスは、さまざまな回路、構成要素、プロセッサアルゴリズム、全てが集合的にコンピュータプログラマブル媒体と示されるディスク又は他の電子記録媒体等に記憶されるコンピュータプログラムによって実施されることができる。
【００４５】
本発明は、好適な実施例に関して記述された。当業者であれば、変形及び変更が、前述の詳細な説明を読み理解することにより思い付くであろう。本発明は、すべてのこのような変形及び変更が添付の特許請求の範囲又はそれと等価なものの範囲内にある限り、それらを含むものとして構成されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による磁気共鳴イメージングシステムの概略図。
【図２】コイルジオメトリと電流及び空間座標との間の関係を示す図。
【図３】図３ａ、図３ｂ及び図３ｃは、Δｚ＝０ｍｍ、Δｚ＝１０ｍｍ及びΔｚ＝４０ｍｍのオフセット位置におけるスライスの「ゴールド標準」感度をそれぞれ表す図であり、図３ｄ、図３ｅ及び図３ｆは、本願に記述される波動伝搬に基づく感度評価アプローチを使用して、ｚΔｚ＝０ｍｍ、Δｚ＝１０ｍｍ及びΔｚ＝４０ｍｍのファントムオフセット位置において得られる感度をそれぞれ示す図。
【図４】図４ａ、図４ｂ及び図４ｃは、０、１０及び４０ミリメートルのファントムオフセットの再構成をそれぞれ示しており、感度マップは、ここに記述される波動伝播感度補間なく、低解像度コイル画像を低解像度全身コイル画像で除算することによって生成されており、図４ｄ、図４ｅ及び図４ｆは、波動伝播電磁気学制約によるここに記述される補間を使用して、０、１０及び４０ミリメートルシフトを有する同じファントムの再構成をそれぞれ示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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