(57)【要約】  磁気共鳴イメージング方法において、複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットが取得される。少なくとも部分的に重複するk-空間データセットはそれぞれ、取得されたk-空間データセットにおいて異なった測定時間でサンプリングされるk-空間における共通位置を含む、異なった測定時間で取得されるk-空間サンプルを含む。その複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットは、選択された測定時間を表す再構成画像を生み出すよう再構成される。再構成の間、k-空間における共通位置の異なった測定時間でのサンプリングに基づき、k-空間値と中間画像要素値との少なくとも１つが、選択された測定時間に対して内挿又は外挿される。
2008529642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に重複するk-空間データセットを複数取得するステップであって、前記データセットがそれぞれ、異なった測定時間で取得されるk-空間サンプルを含み、前記取得されたデータセットにおける異なった測定時間でサンプリングされるk-空間における共通位置を含む、ステップと、
選択された測定時間を表す再構成画像を生成するよう、前記複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットを再構成するステップと、
再構成の間、前記k-空間における共通位置の異なった測定時間でのサンプリングに基づき、k-空間値及び中間画像要素値の少なくとも１つを、前記選択された測定時間に内挿又は外挿するステップとを有する、磁気共鳴イメージング方法。
【請求項２】
前記複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットが、高速に取得されるデータセットであり、前記内挿又は外挿ステップは、
異なった測定時間でサンプリングされる前記k-空間における共通位置を、それぞれが連続的な円形、球形、環状、又は球殻領域である、１つ又は複数のk-空間領域に分割するステップを含み、各k-空間領域に関連付けられるk-空間値又は中間画像要素の内挿又は外挿が、前記k-空間領域に対して構成される外挿関数を用いる、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項３】
異なった測定時間でサンプリングされる前記k-空間における共通位置を１つ又は複数のk-空間領域に分割するステップが、
対応する中間画像を生成するよう、前記複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットのそれぞれを再構成するステップと、
複数のフィルタリングされた画像を生成するよう、各中間画像を空間的にフィルタリングするステップとを含み、各フィルタリングされた画像は、前記k-空間領域の１つに対応する空間周波数帯域に帯域制限され、前記内挿又は外挿が、異なったk-空間データセットから再構成されるフィルタリングされた画像の中間画像要素に関して行われ、かつ同じｋ-空間領域に対応する、請求項２に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項４】
前記内挿又は外挿ステップが、
前記k-空間における共通位置のk-空間値を前記選択された測定時間に内挿又は外挿するステップを含む、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項５】
前記内挿又は外挿ステップが、指数関数及び線形関数を有するグループから選択される関数を用いる、請求項４に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項６】
k-空間値の前記内挿又は外挿ステップが、
異なった測定時間でサンプリングされる前記k-空間における共通位置を１つ又は複数のk-空間領域に分割するステップを含み、各k-空間領域における前記内挿又は外挿ステップは、前記k-空間領域に対してデザインされる数式を用いる、請求項４に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項７】
前記k-空間領域に対してデザインされる数式を用いる、各k-空間領域における前記内挿又は外挿ステップが、
前記k-空間領域に対する内挿又は外挿を提供する各k-空間領域に対する数式の係数を選択するステップと、
前記k-空間領域に対して選択された前記係数で前記数式を用いて各k-空間領域における前記共通位置のk-空間値を内挿又は外挿するステップを含む、請求項６に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項８】
前記複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットが、高速で取得されたデータセットであり、１つ又は複数のk-空間領域のそれぞれは、連続的な円形、球形、環状又は球殻形状である、請求項６に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項９】
前記再構成ステップが、
前記選択された測定時間での前記k-空間における共通位置の内挿後又は外挿後のk-空間値を含む取得されたk-空間データセットを生成するステップであって、前記取得されたk-空間データセットが、前記選択された測定時間を表す、ステップと、
前記選択された測定時間を表す前記再構成画像を生成するよう、前記取得されたk-空間データセットを再構成するステップとを含む、請求項４に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１０】
前記複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットのk-空間サンプルの少なくとも幾つかが、ほぼ前記選択された測定時間で得られ、前記取得されたk-空間データセットの生成ステップは、
前記取得されたk-空間データセットを生成するよう、前記選択された測定時間での前記k-空間における共通位置の内挿後又は外挿後のk-空間値と、ほぼ前記選択された測定時間で取得されるk-空間サンプルとを組み合わせるステップを更に含む、請求項９に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１１】
ほぼ前記選択された測定時間で取得される前記k-空間サンプルが、前記複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットのうち１つ又は複数の重複しない部分に含まれる、請求項１０に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１２】
前記複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットが、放射状に得られるデータセットであり、前記内挿又は外挿ステップは、
中間画像要素を生成するよう、前記複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットを再構成及び空間的にフィルタリングするステップであって、前記中間画像要素の少なくとも幾つかが、空間位置と空間周波数とはほぼ同じだが異なった測定時間を持つ共通の中間画像要素である、ステップと、
前記選択された測定時間で取得された中間画像要素を生成するよう、前記共通の週間画像要素を内挿又は外挿するステップとを含む、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１３】
前記再構成ステップが、
前記選択された測定時間を表す前記再構成画像を生成するよう、少なくとも前記取得された中間画像要素を組み合わせるステップを含む、請求項１２に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１４】
少なくとも幾つかの中間画像要素がほぼ前記選択された測定時間を持ち、前記組み合わせるステップは、
前記選択された測定時間を表す前記再構成画像を生成するよう、前記取得された中間画像要素と、ほぼ前記選択された測定時間を持つ前記中間画像要素とを組み合わせるステップを更に含む、請求項１３に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１５】
前記内挿又は外挿ステップが、指数関数及び線形関数を有するグループから選択される関数を用いる、請求項１２に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１６】
前記再構成及び空間的フィルタリングステップが、
対応する第１の中間画像を生成するよう、前記複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットのそれぞれを再構成するステップと、
複数のフィルタリングされた画像を生成するよう、第１の中間画像をそれぞれ空間的にフィルタリングするステップであって、各フィルタリングされた画像が、空間周波数帯域に帯域制限され、平均測定時間を表す、ステップとを含む、請求項１２に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１７】
前記選択された測定時間で取得される中間画像要素を生成するため、前記共通の中間画像要素を内挿又は外挿するステップが、
前記空間周波数帯域に対してデザインされた数式を用いて各空間周波数帯域の前記共通の中間画像要素を内挿又は外挿するステップを含む、請求項１６に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１８】
前記再構成及び空間的フィルタリングステップが、
前記少なくとも部分的に重複するk-空間データセットのそれぞれを、複数の空間周波数帯域に対応するいくつかのk-空間データ空間に分離するステップと、
各k-空間データ空間をフィルタリングされた画像に再構成するステップとを含み、各フィルタリングされた画像は、前記再構成されるデータ空間の前記空間周波数帯域に帯域制限され、平均測定時間を表す、請求項１２に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１９】
前記選択された測定時間で取得される中間画像要素を生成するため、前記共通の中間画像要素を内挿又は外挿するステップが、
前記空間周波数帯域に対してデザインされた数式を用いて各空間周波数帯域の前記共通の中間画像要素を内挿又は外挿するステップを含む、請求項１８に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項２０】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング方法を実行する磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２１】
検査領域に時間的に一定の主磁場を生成する主磁石と、
前記検査領域に傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルと、
前記検査領域に無線周波数信号を送信し、前記検査領域からの誘起共鳴信号を受信する少なくとも無線周波数コイルと、
複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットを取得するため、前記傾斜コイルと前記無線周波数コイルとを制御する磁気共鳴イメージングコントローラであって、前記データセットがそれぞれ、異なった測定時間で取得されるk-空間サンプルを含み、前記取得されたk-空間サンプルデータセットにおいて異なった測定時間でサンプリングされるk-空間における共通位置を含む、磁気共鳴イメージングコントローラと、
選択された測定時間を表す再構成画像を生成するよう、前記複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットを再構成する再構成プロセッサとを有し、前記再構成プロセッサは、前記再構成の間、前記k-空間における共通位置の異なった測定時間での前記サンプリングに基づき、k-空間値及び中間画像要素値の少なくとも１つを前記選択された測定時間に内挿又は外挿する測定時間訂正アルゴリズムを含む、磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴分野に関する。肺組織、アテローム斑、腱といった磁気共鳴減衰時間が短い物質の磁気共鳴イメージング、高濃度の磁気共鳴造影剤が注入された組織のイメージング、水素より重い原子からの核磁気共鳴を用いる物質のイメージング等に特定の用途を見出し、本書ではそれらを特に参照して説明が行われることになる。より一般的には、イメージング用、分光法用といった磁気共鳴システムに適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴減衰時間が短いことは、イメージングシーケンスの読み出し部に関して制限を課す。エコー時間は、磁気共鳴の高速な減衰時間(例えば、T2減衰時間又はT2*減衰時間)に匹敵すべきである。短い磁気減衰時間の間、磁気共鳴信号は、読み出しの始めと終わりとの間で十分に減衰することができる。
【０００３】
短い磁気共鳴減衰時間を持つ物質をイメージングするのに役立つよう、放射状サンプリング(radial sampling)が時々使用される。各放射状読み出し(radial readout)は通常、k-空間の中心で始まり、外側へと移っていく。その結果、k-空間の中央部が最初に得られる。k-空間の中央部は、全体の画像の粗い特徴を規定する低周波数画像成分を提供するので、k-空間の中央領域を取得する際の精度は、画像品質における高速な磁気共鳴信号減衰の効果を減らす。
【０００４】
Paulty等による米国特許第5,025,216号は、磁気共鳴イメージングシーケンスの送信及び受信フェーズ間のレイテンシ時間を減らすため、ショートシェイプト(short shaped)無線周波数パルスを用いることを開示する。短いエコー時間を用いるイメージングにおける更なる追加的な改良は、スライス選択的な傾斜磁場を省略する非選択的RF励起を伴う３次元イメージングを用いて達成されることができる。
【０００５】
これらの技術は、無線周波数励起とk-空間サンプルの読み出しの開始との間の間隔を短くする方向へと向けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、画像劣化がなお、読み出し時間中の磁気共鳴信号の減衰から生じる。読み出し時間を短くするための様々な技術が利用可能である。しかしながら、これらの技術は通常、空間分解能の低下又はアーチファクトの増加といった画像劣化をもたらす。画像の信号対ノイズ比が受け入れ可能な限界を超えて劣化することになる場合には、読み出し時間を更に短くすることも実現不可能である。
【０００７】
本書は、上述の制限その他を克服する改善された装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある側面によれば、磁気共鳴イメージング方法が提供される。複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットが取得される。少なくとも部分的に重複するk−空間データセットはそれぞれ、取得されたk-空間データセットにおいて異なった測定時間でサンプリングされる、k-空間における共通位置(common location)を含む異なった測定時間で取得されるk-空間サンプルを含む。複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットが、選択された測定時間を表す再構成画像を生み出すよう再構成される。再構成の間、k-空間値と中間画像要素値との少なくとも１つが、k-空間における共通位置の異なった測定時間でのサンプリングに基づき、選択された測定時間に対して内挿又は外挿される。
【０００９】
別の側面によれば、以下のステップを含む磁気共鳴イメージング方法を実行する磁気共鳴イメージング装置が提供される。それぞれが、異なった測定時間で取得されるk-空間サンプルを含み、かつ取得されたk-空間データセットにおいて異なった測定時間でサンプリングされるk-空間における共通位置を含むような、複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットを取得するステップと、選択された測定時間を表す再構成画像を生み出すよう、その複数の少なくとも部分的に重複するk-空間データセットを再構成するステップと、再構成の間、k-空間における共通位置の異なった測定時間でのサンプリングに基づき、k-空間値と中間画像要素値との少なくとも１つを選択された測定時間に内挿又は外挿するステップとである。
【００１０】
１つの長所は、磁気共鳴信号が急速に減衰するような物質及びイメージング対象物に対する画像品質が向上する点にある。
【００１１】
別の長所は、読み出しの間、磁気共鳴信号の減衰が原因による時間ぼけ(time blurring)が減らされる点にある。
【００１２】
別の長所は、長くされた読み出しの間、磁気共鳴信号の減衰が原因による画像劣化が少ない、より長いk-空間サンプリング読み出しを可能にする点にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の詳細な説明を読めば、様々な追加的な利点及び利益が当業者には明らかとなるであろう。
【００１４】
本発明は、様々な要素及び要素の配置、並びに様々な処理動作及び処理動作の配置の形式を取ることができる。図面は、好ましい実施形態の説明目的であるに過ぎず、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００１５】
図１を参照して、磁気共鳴イメージングスキャナ１０は、患者又は他のイメージング対象物１６が配置される検査領域１４を規定する筐体１２を含む。筐体１２に配置される主磁石２０は、実質的に空間的にも時間的にも一定な主磁場を検査領域１４内に生成する。通常、主磁石２０は、クライオシュローディング(cryoshrouding)２４により囲まれる超半導体磁石である；しかしながら、常伝導主磁石も使用されることができる。検査領域１４内の主磁場に選択された傾斜磁場を重畳させるよう、傾斜磁場コイル３０は、筐体１２内又は上に配置される。通常、傾斜磁場コイル３０は、検査領域１４内で選択された方向に、かつ選択された傾斜強度で傾斜磁場を生成するための複数のコイルを含む。例えば、傾斜コイル３０は、選択された方向に選択された傾斜磁場を共働的に生成するx方向、y方向及びz方向の傾斜コイルを含むことができる。無線周波数励起パルスを検査領域１４に投入し、かつ、生成された磁気共鳴信号を検出するよう、例えば囲いシールド３４を備える絶縁誘電フォーマに配置されるストリップラインコイル、剛体導電ラング及びリングを備えるバードケージコイル等といった全身無線周波数コイル３２が、筐体１２内又は上に配置される。ボアライナ(bore liner)３６は、検査領域からコイルを分離する。「また」又は「更に」、例えば、ヘッドコイル、表面コイル又はコイルアレイ等の１つ又は複数の局所コイル(図示省略)が励起又は受信のために提供されることができる。
【００１６】
磁気共鳴イメージングコントローラ５０は、選択された磁気共鳴イメージングシーケンスを実行する。コントローラ５０は、検査領域１４における主磁場に、選択された傾斜磁場を重畳させるため、傾斜コイル３０に結合される傾斜磁場コントローラ５２を動作させ、およそ磁気共鳴周波数を持つ選択された無線周波数励起パルスを検査領域１４に投入するため、図示されるような無線周波数コイル３２、又は局所コイル、表面コイル、コイルアレイ等に結合される無線周波数送信機５４を動作させる。２次元イメージングのため、無線周波数励起は、傾斜システム３０、５２により課される同時スライス選択的傾斜磁場も含む。
【００１７】
無線周波数励起パルスは、選択された方向に選択された傾斜強度で傾斜磁場を適用することにより空間的に放射状にエンコードされるイメージング対象物１６における磁気共鳴信号を励起させる。放射状の読み出し磁気共鳴信号を受信するよう、イメージングコントローラ５０は、図示されるような無線周波数コイル３２、又は局所コイル、表面コイル、コイルアレイ等に接続される無線周波数受信機５６を動作させる。受信された放射状の読み出しデータは、放射状読み出しデータメモリ６０に格納される。再構成プロセッサ６２は、再構成画像を生み出すよう、放射状読み出しデータメモリ６０に格納された放射状読み出しデータを再構成する。再構成プロセッサ６２は、再構成を行うのに様々な画像再構成技術を使用することができる。ある手法においては、再構成画像を生成するため、放射状データがデカルト座標に変換され、高速フーリエ変換が施される。別の手法においては、再構成画像を生成するため、フィルタ逆投影が使用される。
【００１８】
画像再構成の間、例えば以下に述べられる処理方法を実現するアルゴリズムのような再構成プロセッサ６２の測定時間(TM)コレクタ６３が、共通の選択された測定時間でのk-空間データ又は中間再構成画像要素の値を推定する。読み出しラインを横切るk-空間サンプルの測定時間は、放射状の読み出しラインを取得するのに必要な有限時間が原因で同一ではない。磁気共鳴信号減衰時間が急速である物質は、測定時間における差によりもたらされるk-空間サンプル間で実質的な信号差を持つ場合がある。同様に、低速な放射状読み出し軌跡が、結果として、測定時間における差によりもたらされる実質的な信号差を生じさせる可能性がある。以下に説明されるように、１つ又は複数の経験的に適合するパラメタ化された磁気共鳴減衰関数に基づき、k-空間サンプル又は中間画像要素を共通の選択された測定時間に内挿又は外挿することにより、斯かる信号差は、画像品質を改善するよう実質的に補償されることができる。
【００１９】
再構成された画像は、画像メモリ６４に格納され、ユーザインタフェース６６に表示され、ローカルエリアネットワーク又はインターネットを介して送信され、プリンタにより印刷され、又は他の態様で利用されることができる。図示される実施形態においては、ユーザインタフェース６６は、放射線科医又は他のユーザがイメージングコントローラ５０に対面することも可能にする。他の実施形態においては、スキャナ１０を動作させるため、及び再構成された画像を表示又はその他操作するための分離したユーザインタフェースが提供される。
【００２０】
上述された磁気共鳴イメージングシステムは、説明のための例示に過ぎない。一般に、実質上いずれの磁気共鳴イメージングスキャナも、本書で開示される画像取得及び再構成技術及びその均等の範囲を実行することができる。例えば、スキャナはオープン磁石、垂直ボア磁石、低磁場磁石、高磁場磁石等を含むことができる。
【００２１】
図２Ａ及び図２Ｂを参照して、ある図示された実施形態によれば、k-空間サンプルが放射状の読み出しラインに沿って得られる。各放射状の読み出しラインは、スライス選択的な傾斜磁場と共に無線周波数励起パルスを適用することにより２次元平面における磁気共鳴を励起させることで得られるか、又はスライス選択的な傾斜磁場無しで無線周波数励起パルスを適用することにより３次元ボリューム内における磁気共鳴を励起させることで得られる。各放射状の読み出しラインは、放射状の読み出しラインの方向に沿って選択された傾斜磁場を用いて得られる。一般に、k-空間軌跡kread(t)と読み出し傾斜磁場Gread(t)との間の関係は、
2008529642.tif 000003
により与えられる。ここで、式(1)において、γは磁気回転比である。従って、読み出し傾斜磁場が上昇すると、k-空間軌跡がk-空間中心から外側に動く。図２Ａは、k=0から始まりk-空間半径RkAで区切られる中央領域「A」を通り、内側及び外側半径RkA及びRkBで区切られる第１の環状k-空間領域「B」を通り、内側及び外側半径RkB及びRkCで区切られる第２の環状k-空間領域「C」を通り、最後に内側及び外側半径RkC及びRkDで区切られる外側環状k-空間領域「D」を通って外側へ延びる軌跡に沿って、各放射状読み出しライン７０に対しデータが収集される、放射状のデータセットIを表す。図２Ｂは、k-空間における放射位置RkAで始まり、環状k-空間領域「B」「C」及び「D」を通り、最外周半径RkDで止まるよう、外側に延びる軌跡に沿って、各放射状読み出しライン７２に対しデータが収集される、放射状のデータセットIIを表す。データセットIIは、中央領域「A」ではサンプリングしない。２つのデータセットI及びIIは、部分的に重複するデータセットである。それぞれは、異なる測定時間で得られるk-空間サンプルを含み、かつ取得されたk-空間データセットI及びIIにおける異なった測定時間でサンプリングされるk-空間領域「B」「C」及び「D」における共通位置を含む。
【００２２】
k-空間領域「A」「B」「C」及び「D」の幾何学は、放射状のラインが２次元スライス又は３次元ボリュームで得られるかどうかに依存する。２次元スライス取得に対しては、領域「A」は円形形状であり、領域「B」「C」及び「D」は環状形状である。３次元ボリューム取得に対しては、領域「A」は球面形状であり、領域「B」「C」及び「D」は球殻(spherical shell)形状である。
【００２３】
式(1)並びに図２Ａ及び図２Ｂを参照して、更に図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、読み出し傾斜磁場Gread(t)の強度を変化させることにより、k-空間軌跡kread(t)の速度が変化又は変更されることができる。例えば、データセットIの読み出しライン７０は、データセットIIの読み出しライン７２を取得するのに使用される一定の読み出し傾斜磁場プロファイルより弱い強度を持つ一定の読み出し傾斜磁場プロファイルを用いて取得されることができる。結果として、データセットIの読み出しライン７０は、データセットIIの読み出しライン７２よりゆっくりと取得されることになる。また、データセットIIの読み出しライン７２は、励起RFパルスの後、データセットIの読み出しライン７０を取得するのに使用されるタイミング遅延の量より少ないタイミング遅延で取得されることができる。磁気共鳴減衰時間が高速な物質に対しては、所与のk-空間位置に対して、データセットIIで取得される対応するk-空間サンプルに対してよりも、データセットIで取得されるk-空間サンプルに対して磁気共鳴信号が一層減衰することになるという結果になる。これは、それぞれデータセットI及びIIの読み出しラインに対する一般的に減衰する指数磁気共鳴減衰関数を示す図３Ａ及び図３Ｂで表される。例えば、環状領域「B」の略中央でのk-空間位置は、データセットIにおける測定時間約TM2で得られるが、一方同じk-空間位置は、データセットIIでは測定時間約TM1で得られる。環状領域「C」の略中央でのk-空間位置は、データセットIにおける測定時間約TM３で得られるが、一方同じk-空間位置は、データセットIIでは測定時間約TM２で得られる。外側の環状領域「D」の略中央でのk-空間位置は、データセットIにおける測定時間約TM４で得られるが、一方同じk-空間位置は、データセットIIでは測定時間約TM３で得られる。約RkA/2の半径での領域「A」におけるk-空間位置は、データセットIにおける測定時間約TM１で得られる。前述したように、中央領域「A」におけるk-空間位置は、データセットIIでは得られない。
【００２４】
読み出し傾斜磁場プロファイルは、時間において均一というよりむしろ時間変化することができるものである。例えば、ある実施形態においては、k-空間の中央領域を高速に横切るため、読み出し傾斜磁場強度が最初に急速に増加し(例えば、領域「A」において)、そして、より低速でサンプリングするため、外側に行くにつれ(例えば、領域「B」「C」及び「D」において)単調に減少する。時間変化する傾斜磁場プロファイルは、SNRを減らし、デカルト座標空間においてより均一にサンプリングを行うという特定の利点を持つことができる。取得されたk-空間データセットにおいて異なった測定時間でサンプリングされるk-空間における共通位置を含む少なくとも部分的に重複するk-空間データセットを得るよう、非一様な傾斜磁場プロファイルは、容易に調整されることができる。更に、その重複は、図２Ａ及び図２Ｂに示される以外のものとすることができる。例えば、ある実施形態においては、データセットIが領域「A」「B」及び「C」のサンプリングを含むが、領域「D」のサンプリングは含まないとすることができる。
【００２５】
引き続き図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ及び図３Ｂを参照し、更に図４を参照すると、ある実施形態において、再構成プロセッサ６２の測定時間(TM)コレクタ６３が、領域「B」「C」及び「D」におけるk-空間での共通位置の異なった測定時間でのサンプリングに基づき、共通の選択された測定時間にk-空間値を内挿又は外挿する。図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ及び図４の図示される実施形態において、共通の測定時間(T(sel))がTM1として選択される。処理動作又はアルゴリズム８０において、k-空間は、例えば図示されるような領域「A」「B」「C」及び「D」といった複数のk-空間領域に分割される。各領域は、ほぼ対応平均測定時間で取得される。データセット#1では、領域「A」におけるk-空間サンプルが平均測定時間約TM1で得られる。それは、共通の選択測定時間TM(sel)である。従って、処理動作又はアルゴリズム８２によれば、領域「A」におけるk-空間サンプルがデータセットIで得られたもののまま保持される。同様に、領域「B」におけるk-空間サンプルは、データセットIIにおいて平均測定時間約TM1で得られる。それは、共通の選択測定時間TM(sel)である。従って、処理動作８２によれば、領域「B」におけるk-空間サンプルは、データセットIIで得られたもののまま保持される。
【００２６】
領域「C」及び「D」に対しては、データセットIもデータセットIIも、TM1として選択されるほぼ共通測定時間TM(sel)でこれらの領域を取得するものではない。従って、処理動作又はアルゴリズム８４において、これらのk-空間サンプルは初期の共通の選択測定時間TM1に外挿される。例えば、もしTM1 = 1ミリ秒、TM2 = 2ミリ秒、TM3 = 3ミリ秒及びTM4 = 4ミリ秒であれば、領域「C」におけるk-空間サンプルの外挿に対する一つの適切な数式は：
2008529642.tif 000004
であり、ここで、SC(TM2)は、約TM2で測定されるデータセットIIからの領域「C」におけるk-空間サンプルであり、SC(TM3)は、約TM3で測定されるデータセットIからの領域「C」における対応k-空間サンプルであり、及びSC(TM1)は、測定時間TM1での外挿値である。同様に、領域「D」でのk-空間サンプルの外挿に対して：
2008529642.tif 000005
が成立し、ここで、SD(TM3)は、約TM3で測定されるデータセットIIからの領域「D」におけるk-空間サンプルであり、SD(TM4)は、約TM4で測定されるデータセットIからの領域「D」における対応k-空間サンプルであり、及びSD(TM1)は、測定時間TM1での外挿値である。
【００２７】
より一般には、任意の領域「X」に対して、適切な線形内挿又は外挿式は、
2008529642.tif 000006
であり、ここで、SX(Dataset I)は、データセットIからの領域「X」におけるk-空間サンプルであり、SX(Dataset II)は、データセットIIからの領域「X」における対応k-空間サンプルであり、CI及びCIIは、領域Xに対して選択された測定時間T(sel)での内挿又は外挿k-空間サンプルSX(T(sel))を提供するよう選択される係数である。係数CI及びCIIは、
2008529642.tif 000007
及び
2008529642.tif 000008
により与えられ、ここでTI及びTIIは、データセットI及びIIそれぞれにおける領域「X」に対する平均測定時間である。
【００２８】
処理動作又はアルゴリズム８６において、約TM(sel)の測定時間を持つサンプルが、選択された測定時間T(sel) = TM1を表す再構成画像を生成する再構成プロセッサ６２によって再構成される完全なデータセットを提供するよう組み合わされる。完全なデータセットは、(i)データセットIで測定された領域「A」から取得された通りの(as-acquired)k-空間サンプルと、(ii)データセットIIで測定された領域「B」から取得された通りのk-空間サンプルと、(iii)処理動作８４により出力される領域C及びDからの外挿されたk-空間サンプルとを含む。
【００２９】
図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ及び図４に示される実施形態は、例示である。ある実施形態においては、共通の選択時間T(sel)が、取得された測定時間間の中間であってよい。その場合、同じ一般式が外挿ではなく内挿に使用されることができる。更に、式(2)、(3)及び(4)の線形関数以外の関数を用いて、磁気共鳴減衰がモデル化されることができる。例えば、式(4)から得られる修正された関数を用いて、減衰指数モデルが外挿に使用されることができる。それは、
2008529642.tif 000009
で表され、ここで、log[]は、対数関数である。ある実施形態においては、複素(complex)減衰を利用可能な時間点にフィットさせ、選択された測定時間まで後退的に(back)外挿することにより、内挿又は外挿が、振幅減衰と位相増加(phase accrual)の原因となる複素値k-空間サンプルに適用される。
【００３０】
４つのk-空間領域より多いか又は少ないものが使用されることができ、その領域は、図２Ａ及び図２Ｂに図示されるk-空間において等しい間隔で配置される必要はない。実際、測定時間がk-空間位置の関数としてより急速に変化する場所ならどこでも、k-空間のより小さな領域を選択することが有利である。限界において、領域の数は、内挿又は外挿されるk-空間位置の数に等しくすることができる。その結果、各k-空間位置は、TI及びTIIがデータセットI及びIIそれぞれにおけるk-空間位置のサンプルに対する測定時間である場所で、式(5)及び(6)を用いて計算されるそれ自身の係数CI及びCIIを用いて内挿又は外挿される。共通のk-空間位置での２つのサンプルを用いる上記内挿又は外挿は、所与のk-空間位置での３つ以上のサンプルを用いる内挿又は外挿にまで容易に拡張されることができる。
【００３１】
処理がk-空間データになされるとき、突然の切れ目が、連続する再構成画像におけるリンギング(ringing)アーチファクト又はゴースティングアーチファクトを導く可能性があることを理解されたい。各データセット内のデータは、それに対する連続的な性質を持つことができるが、これまでに論じられた内挿係数は各k-空間領域の境界で不連続な性質を示すことができる。従って、その方法は、ある内挿領域の次の内挿領域に対する重複遷移領域と、その遷移領域が旋回するとき取得されたk-空間データの振幅テーパリング(tapering)とを提供するよう、容易に拡張されることができる。同様に、内挿係数又は外挿係数の連続的なテーパが、k-空間における遷移領域を横切って適用されることができる。
【００３２】
図５を参照して、その取得は放射状以外の軌跡を利用することができる。例えば、図５は、適切な領域定義「A」「B」「C」及び「D」に沿ったデカルト軌跡を図式的に示す。各領域は、ほぼ同じ測定時間を備えるk-空間サンプルを持つ。領域「A」は、TMAで表される平均測定時間を持つ。領域「B」は、TMBで表される平均測定時間を持つ。領域「C」は、TMCで表される平均測定時間を持つ。領域「D」は、TMDで表される平均測定時間を持つ。図２Ａ及び図２Ｂと類似する複数のデータセットを生成する手法において、図５の領域が、領域「A」の左側のエッジで始まり、領域「B」「C」及び「D」を通り右に進む、１つのデータセット内でサンプリングされることができる。サンプリング領域「A」が無くても、領域「B」の左側のエッジで始まり、領域「C」及び「D」を通り右に進む、別のデータセット内でサンプリングされることができる。また、デカルト空間における各k-空間ラインが、左から右方向にサンプリングされることができる。その後、読み出し傾斜逆転(reversal)と、２つの異なるサンプリング時間で共通のk-空間位置サンプルに対する右から左方向へのサンプリングとが続く。
【００３３】
図６Ａ及び図６Ｂを参照して、他の実施形態においては、内挿又は外挿がk-空間ではなく中間画像要素に対して行われる。図６Ａ及び図６Ｂは、データセット#1とデータセット#2とをそれぞれ示す。それは、k-空間において完全に重複する。データセット#1に対して、放射状の読み出しライン９０が、無線周波数励起パルスの後に初期化され(２次元イメージングのためスライス選択的な傾斜磁場を含むか、又は３次元イメージングに対してスライス選択的な傾斜を省く)、それは、k-空間中心から半径RkA、RkB、RkCをこの順で通るよう外側に延び、RkDに到達する。RkAで区切られ、k-空間中心を含む内部k-空間領域は、d.c. 周波数を含む最低の空間周波数レンジf1におけるk-空間サンプルに対応する。半径RkA及びRkBにより区切られる第１の環状k-空間領域は、より高い空間周波数レンジf2におけるk-空間サンプルに対応する。半径RkB及びRkCにより区切られる第２の環状k-空間領域は、更に高い空間周波数レンジf3におけるk-空間サンプルに対応する。半径RkC及びRkDにより区切られる最外の環状k-空間領域は、最高の空間周波数レンジf4におけるk-空間サンプルに対応する。すると、読み出し傾斜磁場方向を逆転させ、最外の半径RkDから半径RkC、RkB、RkAをこの順で通り内側に延びk-空間中心で終わる放射状読み出しライン９２を取得することにより、データセット#2が取得される。
【００３４】
f1 k-空間領域がデータセット#1において平均測定時間T1で得られ、データセット#2において、平均測定時間T8で得られる。f2 k-空間領域がデータセット#1において平均測定時間T2で得られ、データセット#2において、平均測定時間T7で得られる。f3 k-空間領域がデータセット#1において平均測定時間T3で得られ、データセット#2において、平均測定時間T6で得られる。f4 k-空間領域がデータセット#1において平均測定時間T4で得られ、データセット#2において、平均測定時間T5で得られる。平均測定時間の順序は、T1 < T2 < T3 < T4 < T5 < T6 < T7 < T8である。
【００３５】
図７Ａを参照して、データセット#1と#2とが、以下のようにして、共通の選択された測定時間で画像へと再構成される。データセット#1は、k-空間サンプルにおける測定時間の差に関係なく、C1で表される単一の複素値中間画像へ再構成される。同様にデータセット#2は、やはりk-空間サンプルにおける測定時間の差に関係なく、C2で表される単一の複素値中間画像へ再構成される。
【００３６】
中間画像C1は、空間的に４つのフィルタリングされた画像を抽出するようフィルタリングされる。画像[C1f1T1]は、周波数レンジf1に対応し、平均測定時間T1で取得されるk-空間サンプルを表す。画像[C1f2T2]は、周波数レンジf2に対応し、平均測定時間T2で取得されるk-空間サンプルを表す。画像[C1f3T3]は、周波数レンジf3に対応し、平均測定時間T3で取得されるk-空間サンプルを表す。画像[C1f4T4]は、周波数レンジf4に対応し、平均測定時間T4で取得されるk-空間サンプルを表す。
【００３７】
同様に、中間画像C2は、空間的に４つのフィルタリングされた画像を抽出するようフィルタリングされる。画像[C2f1T8]は、周波数レンジf1に対応し、平均測定時間T8で取得されるk-空間サンプルを表す。画像[C2f2T7]は、周波数レンジf2に対応し、平均測定時間T7で取得されるk-空間サンプルを表す。画像[C2f3T6]は、周波数レンジf3に対応し、平均測定時間T6で取得されるk-空間サンプルを表す。画像[C2f4T5]は、周波数レンジf4に対応し、平均測定時間T5で取得されるk-空間サンプルを表す。
【００３８】
フィルタリングされた画像はそれぞれ、限られた空間周波数レンジを表す。k-空間半径は、空間周波数と直接的な対応があるので、各フィルタリングされた画像が(空間フィルタリングの選択性の中で)限られたk-空間レンジを表すという結果になる。２次元スライス取得に対して、フィルタリングされた画像[C1f1T1]と[C2f1T8]とは、半径RkAの内部の円形k-空間領域を表わす。一方、残りのフィルタリングされた画像は、環状のk-空間領域を表わす。３次元ボリューム取得に対して、フィルタリングされた画像[C1f1T1]と[C2f1T8]とは、半径RkAの内部の球形k-空間領域を表わす。一方、残りのフィルタリングされた画像は、球殻形状k-空間領域を表わす。
【００３９】
図７Ｂを参照して、共通の選択測定時間T(sel)に対する内挿又は外挿は、同じ空間周波数レンジを持つフィルタリングされた画像の中間画像要素を内挿することにより行われる。従って、画像[C1f1T1]と[C2f1T8]とは、画像要素ベースで内挿又は外挿され、画像[C1f2T2]と[C2f2T7]とは、画像要素ベースで内挿又は外挿される、等である。ある手法によれば、線形内挿又は外挿が行われる。線形係数は、
2008529642.tif 000010
で規定され、各周波数レンジf1、f2、f3、f4でのフィルタリングされた画像に対する内挿又は外挿式は、線形係数の観点から規定される。内挿又は外挿された測定時間T(sel)を伴う周波数レンジf1で内挿又は外挿された画像は、
2008529642.tif 000011
で与えられる。ここで、内挿又は外挿式(16)は、画像[d1f1TM(sel)]を生成するよう画像要素ベースで評価される。同様に、周波数レンジf2で内挿又は外挿される画像[d2f2TM(sel)]が、
2008529642.tif 000012
に基づき、測定時間T(sel)に内挿又は外挿される。周波数レンジf3で内挿又は外挿される画像[d3f3TM(sel)]が、
2008529642.tif 000013
に基づき、測定時間T(sel)に内挿又は外挿される。周波数レンジf4で内挿又は外挿される画像[d4f4TM(sel)]が、
2008529642.tif 000014
に基づき、測定時間T(sel)に内挿又は外挿される。最終画像は、
2008529642.tif 000015
に基づき、複素内挿画像又は複素外挿画像を組み合わせることにより同期化される。ここで、式(18)は、最終画像Cfinalを生成するよう、画像要素ベースで評価される。一般に、Cfinalとすべての中間画像とは、複素値である。しかしながら、医療関係者又は他の人間が見るための表示として、Cfinalはマグニチュード画像へと適切に変換される。
【００４０】
図７Ａにおいて、中間画像C1、C2を生成するため２つの画像再構成が行われる。その後、８つのフィルタリングされた画像を生成するため８つのフィルタリング処理が行われる。また、k-空間データが、周波数帯域f1、f2、f3、f4に対応する幾つかのk-空間データ空間に格子状に分離して分けられることができる(２つのデータセット#1及び#2に対する８つの格子化処理)。その後、フィルタリングされた画像を生成するため、８つの格子状データ空間のそれぞれの再構成が行われる(８つの再構成処理)。後者の場合、再構成に先立ち、分離したk-空間データ空間へと格子状分解(gridding)することにより、空間フィルタリングがk-空間で行われる。一方、図７Ａに示される前者の場合、まず再構成が行われ、続いて、画像空間における空間フィルタリングが行われる。再構成の前後でそのデータを周波数レンジf1、f2、f3、f4に分離するかどうかは、計算効率性及び速度に基づき適切に選択される。再構成が空間フィルタリングに比して低速な場合、図７Ａに図示される実施形態は、有利なことに２つの再構成のみを使用する。他方、再構成が効率的である場合、k-空間データを幾つかのデータ空間に格子状分解した後、各データ空間の画像再構成をすることによりk-空間における空間フィルタリングをすることがより効率的である場合がある。
【００４１】
これらの実施形態において、k-空間データセットの重複部分が、領域として重複する一方、それらが、正確に一致する個別のk-空間サンプル点のサンプリング位置を持たない場合があることが予想される。異なる測定時間間での内挿又は外挿がk-空間サンプル点の小さな近傍に対して追加的に行われることができる点は、本発明の範囲内である。複数の重複するデータセット又は部分的に重複するデータセットの間の対応するk-空間位置を生成するため、ほとんど同じ測定時間で取得される近くのk-空間点の中での再サンプリング又は内挿が行われることができる。測定時間訂正に対する内挿がk-空間におけるのと反対に中間画像間で行われる場合、k-空間サンプルが正確に一致しないにも関わらず、様々な中間画像のピクセル位置が完全に一致することができることも理解されたい。それは、傾斜読み出し波形と、重複するデータセットのサンプリング時間等を規定する際の柔軟性に関して実際的な利点を与えることができる。
【００４２】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明されてきた。明らかに、前述の詳細な説明を読み理解すれば、第三者は、修正及び変形を思いつくであろう。本発明は、こうした修正及び変形を、それらが添付された請求項又はその均等物の範囲に含まれる限りにおいて含むものであると解釈されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】磁気共鳴減衰時間が短いイメージング物質及びイメージング対象物のための磁気共鳴イメージングシステムを図式的に示す図である。
【図２Ａ】k-空間サンプルの中の測定時間における差を訂正する１つの再構成方法を説明するのに本書で使用される第１のk-空間データセット("データセットI")と第２のk-空間データセット("データセットII")との放射状軌跡を図式的に示す図であり、データセットIとデータセットIIとは部分的に重複し、データセットIとIIとのその重複部分が、異なった測定時間を持つような図である。
【図２Ｂ】k-空間サンプルの中の測定時間における差を訂正する１つの再構成方法を説明するのに本書で使用される第１のk-空間データセット("データセットI")と第２のk-空間データセット("データセットII")との放射状軌跡を図式的に示す図であり、データセットIとデータセットIIとは部分的に重複し、データセットIとIIとのその重複部分が、異なった測定時間を持つような図である。
【図３Ａ】データセットI及びデータセットIIそれぞれに対し、放射状読み出しラインの時間間隔にわたる磁気共鳴信号の減衰を図式的に示す図である。
【図３Ｂ】データセットI及びデータセットIIそれぞれに対し、放射状読み出しラインの時間間隔にわたる磁気共鳴信号の減衰を図式的に示す図である。
【図４】共通に測定されたk-空間サンプルの測定時間が、再構成画像を生み出す前にk-空間において内挿又は外挿されるような再構成方法を図式的に示す図である。
【図５】適切な領域定義"A"、"B"、"C"及び"D"に沿ってデカルト軌跡を図式的に示す図であり、それぞれの領域が、平均測定時間TMA、TMB、TMC、TMDでそれぞれ表される、ほぼ同じ測定時間を備えるk-空間サンプルを持つような図である。
【図６Ａ】k-空間サンプルの中での測定時間における差を調節する別の再構成方法を説明するのに本書で使用される第１のk-空間データセット("データセット#1")と第２のk-空間データセット("データセット#2")との放射状軌跡を図式的に示す図であり、データセット#1と#2とは、完全に重複し、かつ各k-空間サンプルに対する２つの異なった測定時間を提供するよう異なった放射状軌跡を用いるような図である。
【図６Ｂ】k-空間サンプルの中での測定時間における差を調節する別の再構成方法を説明するのに本書で使用される第１のk-空間データセット("データセット#1")と第２のk-空間データセット("データセット#2")との放射状軌跡を図式的に示す図であり、データセット#1と#2とは、完全に重複し、かつ各k-空間サンプルに対する２つの異なった測定時間を提供するよう異なった放射状軌跡を用いるような図である。
【図７Ａ】画像を生み出すためデータセット#1と#2とを再構成する再構成方法を図式的に示す図であり、様々なk-空間サンプルの測定時間における差が、初期再構成の後画像空間において行われるフィルタリングと、内挿又は外挿とにより調節されるような図である。
【図７Ｂ】画像を生み出すためデータセット#1と#2とを再構成する再構成方法を図式的に示す図であり、様々なk-空間サンプルの測定時間における差が、初期再構成の後画像空間において行われるフィルタリングと、内挿又は外挿とにより調節されるような図である。
【図１】
2008529642.tif 000016
【図２Ａ】
2008529642.tif 000017
【図２Ｂ】
2008529642.tif 000018
【図３Ａ】
2008529642.tif 000019
【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
2008529642.tif 000023
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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