(57)【要約】  本発明は、対象物（１０）のＭＲ撮像の方法に関する。本発明の１つの目的は、スタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラルスキームを使用するＭＲ撮像が、動きの存在下で、高められた画像品質を提供することを可能にすることである。本発明の方法は、対象物を、ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配を有する撮像シーケンスにかけることによって、ＭＲ信号を生成し、スタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラルスキームに従って信号データを収集し、ＭＲ信号が、スライス方向に沿って隣接する位置に配置された複数の平行なスライスからラジアル又はスパイラルｋ空間プロファイルとして収集され、当該収集において、ｋ空間の中心部（２０）がｋ空間の周辺部（２１）よりも密にサンプリングされ、複数の連続した時間インターバルの各々についてサブサンプリングされた信号データから中間ＭＲ画像（２２−２５）を再構成し、中間ＭＲ画像（２２−２５）を互いにレジストレーションすることによって、動き誘起変位及び／又は変形を導出し、サブサンプリングされた信号データを結合し、それから最終ＭＲ画像を再構成し、導出された動き誘起変位及び／又は変形に従って動き補正が適用される、というステップ群を有する。また、本発明は、ＭＲ装置（１）及びＭＲ装置（１）用のコンピュータプログラムに関する。
2021512671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＲ装置の検査ボリューム内に位置付けられた対象物のＭＲ撮像の方法であって、
前記対象物を、ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配を有する撮像シーケンスにかけることによって、ＭＲ信号を生成するステップと、
スタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラルスキームに従って信号データを収集し、前記ＭＲ信号が、スライス方向に沿って隣接する位置に配置された複数の平行なスライスから、ｋ空間の楕円体又は球体ボリュームをサンプリングするラジアル又はスパイラルｋ空間プロファイルとして収集され、当該収集において、ｋ空間の３次元楕円体又は球体の中心部が、ｋ空間の周辺部よりも密にサンプリングされる、収集するステップと、
複数の連続した時間インターバルの各々についてサブサンプリングされた信号データからそれぞれの中間ＭＲ画像を再構成するステップと、
弾性画像レジストレーションによって、異なる前記中間ＭＲ画像の各々を１つの共通座標系へと変換する幾何学変換を決定するステップと、
前記中間ＭＲ画像に前記幾何学変換を適用して、発生した動きを補正し、動き補正された中間ＭＲ画像を生じさせるステップと、
前記動き補正された中間ＭＲ画像を高解像度の最終ＭＲ画像へと結合するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
各時間インターバルにおいて、ｋ空間の前記中心部はナイキスト基準に従ってサンプリングされ、ｋ空間の前記周辺部はサブサンプリングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ｋ空間の前記中心部は、前記周辺部と比較して時間的に密にサンプリングされる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記動き補正された中間ＭＲ画像は、画像空間内又はｋ空間内のいずれかで前記最終ＭＲ画像へと結合される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記中間ＭＲ画像は、ｋ空間強調画像コントラスト（ＫＷＩＣ）フィルタを用いて再構成される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記中間ＭＲ画像は、それぞれの前記時間インターバルに帰属する導出された動き誘起変位及び／又は変形に従って補正される、請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記信号データは、前記最終ＭＲ画像の再構成において、導出された動き誘起変位及び／又は変形の程度に対応して重み付けされる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記重み付けは、前記動き補正された中間ＭＲ画像の類似度から導出される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記撮像シーケンスは、ターボフィールドエコー（ＴＦＥ）若しくは平衡（ターボ）フィールドエコーシーケンス、又はエコープラナーイメージング（ＥＰＩ）シーケンス、又はターボスピンエコー（ＴＳＥ）シーケンス、又はＧＲＡＳＥシーケンスである、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
一連のｋ空間プロファイルの収集において、前記ラジアルｋ空間プロファイルの回転角が、ゴールデンアングルスキームに従って増分される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
検査ボリューム内に均一な定常磁場Ｂ０を生成する少なくとも１つの主磁石コイルと、前記検査ボリューム内に異なる空間方向の切り替え磁場勾配を生成する複数のグラディエントコイルと、前記検査ボリューム内にＲＦパルスを生成し且つ／或いは前記検査ボリューム内に位置付けられた対象物からＭＲ信号を受信する少なくとも１つのＲＦコイルと、時間的に一連の前記ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配を制御する制御ユニットと、受信された前記ＭＲ信号からＭＲ画像を再構成する再構成ユニットと、を含むＭＲ装置であって、
当該ＭＲ装置は：
前記対象物を、ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配を有する撮像シーケンスにかけることによって、ＭＲ信号を生成するステップと、
スタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラルスキームに従って信号データを収集し、前記ＭＲ信号が、スライス方向に沿って隣接する位置に配置された複数の平行なスライスから、ｋ空間の楕円体又は球体ボリュームをサンプリングするラジアル又はスパイラルｋ空間プロファイルとして収集され、当該収集において、ｋ空間の３次元楕円体又は球体の中心部が、ｋ空間の周辺部よりも密にサンプリングされる、収集するステップと、
複数の連続した時間インターバルの各々についてサブサンプリングされた信号データからそれぞれの中間ＭＲ画像を再構成するステップと、
弾性画像レジストレーションによって、異なる前記中間ＭＲ画像の各々を１つの共通座標系へと変換する幾何学変換を決定するステップと、
前記中間ＭＲ画像に前記幾何学変換を適用して、発生した動きを補償し、動き補正された中間ＭＲ画像を生じさせるステップと、
中間ＭＲ画像を互いにレジストレーションすることによって、動き誘起変位及び／又は変形を導出するステップと、
前記動き補正された中間ＭＲ画像を高解像度の最終ＭＲ画像へと結合するステップと、
を実行するように構成されている、
ＭＲ装置。
【請求項１２】
ＭＲ装置上で実行されるコンピュータプログラムであって、
ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配を有する撮像シーケンスを生成し、
スタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラルスキームに従って信号データを収集し、ＭＲ信号が、スライス方向に沿って隣接する位置に配置された複数の平行なスライスから、ｋ空間の楕円体又は球体ボリュームをサンプリングするラジアル又はスパイラルｋ空間プロファイルとして収集され、当該収集において、ｋ空間の３次元楕円体又は球体の中心部が、ｋ空間の周辺部よりも密にサンプリングされ、
複数の連続した時間インターバルの各々についてサブサンプリングされた信号データから中間ＭＲ画像を再構成し、
弾性画像レジストレーションによって、異なる前記中間ＭＲ画像の各々を１つの共通座標系へと変換する幾何学変換を決定し、
前記中間ＭＲ画像に前記幾何学変換を適用して、発生した動きを補償し、動き補正された中間ＭＲ画像を生じさせ、
中間ＭＲ画像を互いにレジストレーションすることによって、動き誘起変位及び／又は変形を導出し、
前記動き補正された中間ＭＲ画像を高解像度の最終ＭＲ画像へと結合する、
ための命令群を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気共鳴（ＭＲ）撮像の分野に関する。本発明は、ＭＲ装置の検査ボリューム内に配置された対象物のＭＲ撮像の方法に関する。本発明はまた、ＭＲ装置、及びＭＲ装置上で実行されるコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁場と核スピンとの間の相互作用を利用して２次元又は３次元の画像を形成する画像形成ＭＲ法は、今日、特に医療診断の分野において幅広く使用されている。ＭＲ法は、軟組織の撮像に関してその他の撮像方法より数多くの点で優れており、電離放射線を必要とせず、また通常、非侵襲性であるためである。
【０００３】
ＭＲ法によれば、一般的に、検査される患者の身体が、強くて均一な磁場Ｂ０内に配置され、同時にこの磁場の向きが、測定が関係付けられる座標系の軸（通常、ｚ軸）を規定する。磁場Ｂ０は、所定の周波数（いわゆるラーモア周波数又はＭＲ周波数）の交流電磁場（ＲＦ場）の印加により励起（スピン共鳴）されることが可能な磁場強度に依存して、個々の核スピンに異なるエネルギーレベルを作り出す。巨視的観点から、個々の核スピンの分布は、適当な周波数の電磁パルス（ＲＦパルス）の印加によって平衡状態から逸らされることができる全体磁化を生成し、このＲＦパルスの対応する磁場Ｂ１がｚ軸に垂直に延在し、その結果、磁化がｚ軸の周りで歳差運動を行う。歳差運動は円錐面を描き、この円錐の開口角はフリップ角と呼ばれる。フリップ角の大きさは、印加される電磁パルスの強さ及び期間に依存する。いわゆる９０°パルスの場合、磁化はｚ軸から横断面まで逸らされる（フリップ角９０°）。
【０００４】
ＲＦパルスの終了後、磁化は、ｚ方向の磁化が再び構築される元の平衡状態に第１の時定数Ｔ１（スピン格子又は縦緩和時間）で緩和し、また磁化は、ｚ軸に垂直な方向で、第２の、より短い時定数Ｔ２（スピン−スピン又は横緩和時間）で緩和する。横磁化及びその変化は、該磁化の変化がｚ軸に垂直な方向で測定されるようにＭＲ装置の検査ボリューム内で配置され且つ方向付けられた受信ＲＦコイルによって検出されることができる。ＲＦ励起後に、局所的な磁場不均一性によって引き起こされてディフェージング（位相の散逸）が起こって、同一の信号位相を有する秩序状態から全ての位相角が均一に分布される状態への核スピンの遷移を容易にすることによって、横磁化の減衰が達成される。ディフェージングは、リフォーカシングＲＦパルス（例えば、１８０°パルス）によって補償されることができる。これにより、受信コイル内にエコー信号（スピンエコー）が生成される。
【０００５】
身体内で空間分解能を実現するため、３つの主軸に沿って延在する時変磁場勾配が均一磁場Ｂ０に重畳され、スピン共鳴周波数の線形な空間依存性がもたらされる。そのとき、受信コイルにて取り出される信号は、身体内の異なる位置に関連付けることが可能な異なる周波数の成分を含む。受信コイルにより取得される信号データは、空間周波数ドメインに対応し、ｋ空間データと呼ばれる。ｋ空間データは通常、異なる位相エンコーディングで収集される複数のラインを含む。各ラインは、多数のサンプルを収集することによってデジタル化される。ｋ空間データの組（データセット）が、フーリエ変換によってＭＲ画像へと変換される。
【０００６】
知られているいわゆる３次元（３Ｄ）スタック・オブ・スター（ｓｔａｃｋ−ｏｆ−ｓｔａｒｓ）収集スキーム（例えば、ＷＯ２０１３／１５９０４４Ａ１（特許文献１）参照）では、多数の空間的に非選択的な又はスラブ選択的なＲＦ励起が適用され、各々が１つ以上のＭＲ信号（例えば、グラディエントエコー信号）の収集に続かれ、各ＭＲ信号がｋ空間プロファイルを表す。ＭＲ信号は、多数の平行なスライスからラジアル（放射状）ｋ空間プロファイルとして収集される。それらのスライスは、ｋ空間におけるスライス方向に沿って異なる位置に配置される。スライス方向（例えば、ｋｚ方向）にて標準デカルト位相エンコーディングが実行され、ＭＲ信号が、各単一スライス内で、中心（ｋｘ＝ｋｙ＝０）の周りで回転されるラジアル“スポーク”に沿って収集される。これは、積み重ねられたディスク（‘ｓｔａｃｋ−ｏｆ−ｓｔａｒｓ’）で構成される円筒状のｋ空間カバレッジをもたらす。技術的に、これは、同時に複数のスライスの面内方向に磁場勾配を生成し、それらの振幅を変調することによって実現される。ｋ空間プロファイル収集ステップの時間的な順序を選択することには、様々なスキームが使用され得る。例えば、異なる角度位置（回転角）におけるｋ空間プロファイルが収集される前に、スライス方向に沿った全ての位相エンコーディングを順次に収集することができる。これは、デカルトサンプリングの期間が短く保たれることを保証し、それが、スライスのスタック内での高いデータ一貫性につながり、ｓｔａｃｋ−ｏｆ−ｓｔａｒｓアプローチのためのラジアルサンプリングの全般的な動き（モーション）ロバスト性を保つ。デカルト位相エンコーディングステップは、中心スライスからｋ空間周辺へと実行されることができ（セントリックアウト）、あるいは−ｋｚ，ｍａｘから＋ｋｚ，ｍａｘへと線形順序で実行されることができる。角度順序について、撮像シーケンスは、複数のインターリーブを有する等距離角度サンプリング又はいわゆるゴールデンアングルスキームのいずれかを使用することができる。等距離スキームでは、角度距離、すなわち、ラジアルｋ空間プロファイルの回転角の増分が、ΔΦ＝１８０°／ｎｔｏｔａｌに従って計算され、ここで、ｎｔｏｔａｌはスポークの総数である。複数のインターリーブ（又は‘回転’）を用いてスポークを収集することが有益であり得る。何故なら、インターリーブすることは、ｋ空間における時間的コヒーレンスを低下させるためである。故に、動きによる非一貫性がｋ空間内で拡散され、アーチファクトが減衰される。ゴールデンアングルスキームでは、ｋ空間プロファイルの回転角がその都度、１８０°に黄金比を乗算したものに相当するΔΦ＝１１１．２５°ずつ増分される。従って、その後にサンプリングされるスポークが常に、それまでにサンプリングされたスポークのセット内の最大のギャップを埋めながら補完的な情報を付加する。結果として、いずれの順次の収集スポークセットも、ほぼ一様にｋ空間をカバーし、それが、例えば、時間的なサブフレームの再構成を可能にし、ゴールデンアングルスキームを動的（４Ｄ）撮像調査によく適したものとする。
【０００７】
同様に、これまた知られているスタック・オブ・スパイラル（ｓｔａｃｋ−ｏｆ−ｓｐｉｒａｌｓ）収集スキームでは、非選択的又はスラブ選択的なＲＦ励起が各々、スパイラル（螺旋状）ｋ空間プロファイルを表す１つ以上のＭＲ信号の収集に続かれる。ｓｔａｃｋ−ｏｆ−ｓｔａｒｓ法においてのように、スライスがやはり、ｋ空間におけるスライス方向に沿って異なる位置に配置され、スライス方向にて標準デカルト位相エンコーディングが実行され、ＭＲ信号が、各単一スライス内で、ｋ空間中心（ｋｘ＝ｋｙ＝０）にそれらの原点を持つスパイラル軌道に沿って収集される。
【０００８】
上述の３Ｄラジアルｓｔａｃｋ‐ｏｆ‐ｓｔａｒｓ及びｓｔａｃｋ‐ｏｆ‐ｓｐｉｒａｌｓスキームは、高い動きロバスト性及び穏やかなエイリアシングアーチファクトのような、臨床３Ｄ及び４Ｄ  ＭＲ撮像にとって有望な幾つかの利点を提供する。
【０００９】
しかしながら、その動きロバスト性にもかかわらず、収集されるＭＲ画像は、動き補償のための追加措置が適用されない限り、なおも動きによって影響されてしまい得る。
【００１０】
ｓｔａｃｋ‐ｏｆ‐ｓｔａｒｓ撮像用の動き補償アプローチが技術的に知られている。
【００１１】
運動又は呼吸状態の検出のための固有ナビゲータとして中心ｋ空間プロファイルを使用することが提案されている（例えば、Ｇｒｉｍｍなどの非特許文献１を参照）。
【００１２】
しかしながら、そのようなアプローチの欠点は、ラジアル方向が適切にエンコードされないために、ラジアル方向の動きを過小評価してしまうことである。従って、特にラジアル方向に呼吸する患者（いわゆるＡＰ呼吸者）では、このような固有運動補償ソリューションにおけるぼやけによって、実際に画像品質が損なわれる。
【００１３】
また、ある一定の所定の呼吸ゲーティングウィンドウ内で収集されたＭＲ信号データのみを受け入れるゲーテキング技術が開発されてきた。潜在的なドリフト問題に対処するために、１つの予め定められたゲーティングウィンドウではなく複数の個々の運動状態（ビン）を使用するマルチゲーティングウィンドウアプローチ（ＰＡＷＳと呼ばれており、ＵＳ７０３９４５１Ｂ１（特許文献２）を参照されたい）が提案されている。それらの運動状態の各々が、被検体の運動誘起変位の複数の連続したレンジのうちの１つに対応する。ＰＡＷＳにおける最終的なＭＲ画像は、ＭＲ信号サンプルの完全なセットが最初に収集される運動状態に帰属したＭＲ信号データから再構成される。
【００１４】
さらに、ＵＳ２０１５／０２８５８８９（特許文献３）は、ｋ空間をスパイラルのスタックとしてサンプリングし、個々のスパイラルが、各スタックをより密にサンプリングするものであることを開示している。実際には、この既知のスパイラルのスタックは、より密にサンプリングされるｋｚ軸に沿った円筒形ボリュームを有する。ＢＬＯＳＭ技術によって動き補正が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１５９０４４号パンフレット
【特許文献２】米国特許第７０３９４５１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１５／０２８５８８９号明細書
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Grimm,  R.等，“Self-gating  reconstructions  of  motion  and  perfusion  for  free-breathing  T1-weighted  DCEMRI  of  the  thorax  using  3D  stack-of-stars  GRE  imaging”，Proceedings  of  the  20th  scientific  meeting，International  Society  for  Magnetic  Resonance  in  Medicine，2012
【発明の概要】
【００１７】
以上から容易に認識されることには、３Ｄ又は４Ｄのｓｔａｃｋ‐ｏｆ‐ｓｔａｒｓ又はｓｔａｃｋ‐ｏｆ‐ｓｐｉｒａｌｓ撮像において、改良された動き補償に対するニーズが存在する。従って、本発明の１つの目的は、ｓｔａｃｋ‐ｏｆ‐ｓｔａｒｓ又はｓｔａｃｋ‐ｏｆ‐ｓｐｉｒａｌｓスキームを使用するＭＲ撮像が、動きの存在下で、高められた画像品質を提供することを可能にすることである。
【００１８】
本発明によれば、ＭＲ装置の検査ボリューム内に配置された対象物のＭＲ撮像の方法が開示される。当該方法は、
対象物を、ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配を有する撮像シーケンスにかけることによって、ＭＲ信号を生成するステップと、
ｓｔａｃｋ‐ｏｆ‐ｓｔａｒｓ又はｓｔａｃｋ‐ｏｆ‐ｓｐｉｒａｌｓスキームに従って信号データを収集するステップであり、ＭＲ信号が、スライス方向に沿って隣接する位置に配置された複数の平行なスライスからラジアル又はスパイラルｋ空間プロファイルとして収集され、当該収集において、ｋ空間の中心部がｋ空間の周辺部よりも密にサンプリングされる、収集するステップと、
複数の連続した時間インターバルの各々についてサブサンプリングされた信号データから中間ＭＲ画像を再構成するステップと、
中間ＭＲ画像を互いにレジストレーションすることによって、動き誘起変位及び／又は変形を導出するステップと、
サブサンプリングされた信号データを結合し、それから最終ＭＲ画像を再構成するステップであり、導出された動き誘起変位及び／又は変形に従って動き補正が適用される、ステップと、
を有する。
【００１９】
本発明によれば、３次元ｓｔａｃｋ‐ｏｆ‐ｓｔａｒｓ又はｓｔａｃｋ‐ｏｆ‐ｓｐｉｒａｌｓ収集が実行され、収集中に、ｋ空間の中心の３次元ボリューム（例えば、球体又は楕円体ボリューム）が、周辺ｋ空間部分よりも頻繁に更新される。ｋ空間の中心部は好ましくは、周辺部と比較して時間に密にサンプリングされる。複数の連続した時間インターバルの各々について、（部分的に）サブサンプリングされた信号データから中間ＭＲ画像が再構成される。そして、得られた中間ＭＲ画像が互いにレジストレーションされる。これは、例えば、中間ＭＲ画像のうちの１つが基準として選択され、その他の中間ＭＲ画像の各々が基準画像と（ペアとして）レジストレーションされることを意味する。しかしながら、基準画像を特に必要としないソリューション（グループとしてのアプローチ）も可能である。この目的のために使用され得る（弾性）画像レジストレーション技術それ自体は既知である。画像レジストレーションは、これら異なる画像を１つの共通座標系へと変換する変換を決定する。本発明によれば、中間画像のレジストレーションによって決定された変換から、動き誘起の変位及び／又は変形が導出される。本発明によれば、導出された動き誘起変位及び／又は変形に従って動き補正を適用して、ｋ空間データのフルセット、すなわち、一連の時間インターバルにわたって収集されたｋ空間データから、最終的な高解像度のＭＲ画像が再構成される。この目的のため、導出された変位及び／又は変形を補償する補正が、それぞれの変位及び／又は変形が帰属する時間インターバル中に収集されたサブサンプリングｋ空間データに適用される。そして、動き補償されたサブサンプリングｋ空間データが、最終ＭＲ画像へと結合及び再構成され、この最終ＭＲ画像は、本発明のアプローチの結果として、基本的に動きアーチファクトを含まない。
【００２０】
特に、本発明は、ｋ空間の楕円体又は球体ボリュームのラジアル又はスパイラルｓｔａｃｋ‐ｏｆ‐ｓｔａｒｓスキームに沿ったサンプリングを伴う。ｋ空間の３次元楕円体又は球体の中心部が、ｋ空間の周辺の（楕円体又は球体）外殻よりも密に（例えば、ナイキスト基準に完全に従って）サンプリングされる。これは、短い収集時間内での、アンフォールディングアーチファクトを殆ど招かない効率的なｋ空間サンプリングにつながる。それぞれの時間インターバルの（部分的に）アンダーサンプリングされたＭＲデータセットから再構成された中間磁気共鳴画像に基づいて、動き補正が行われる。これらの中間磁気共鳴画像内のより大きい構造は、ｋ空間の３次元中心部のより高いサンプリング密度のため、忠実に再構成される。従って、中間磁気共鳴画像同士の間での動き表す幾何学変換を、中間磁気共鳴画像の共通座標系への弾性幾何学変換によって導出することができる。動きを補償するよう、これら幾何学的な弾性変換が中間磁気共鳴画像に適用されて、動き補正された中間磁気共鳴画像が形成される。最後に、動き補正された中間磁気共鳴画像が組み合わされ、空間的に高解像度の最終磁気共鳴画像が形成される。従って、本発明は、効率的な３Ｄ  ｋ空間サンプリングアプローチを使用し、ｋ空間の中心ボリューム領域の冗長な反復サンプリングを利用する。これは、（ｉ）収集されたデータから動きを抽出するとともに、（ｉｉ）高解像度の最終磁気共鳴画像を達成するためのｋ空間周辺の十分なサンプリングを行うための、十分なデータを示す。
【００２１】
本発明は、３つ全ての次元で動きを決定して補償することによって、本発明の目的に対するソリューションを提供する。これは、経時的に可変の密度であるようにｋ空間をサンプリングすることによって、そして、スキャンの全所要時間の間に発生する様々な運動状態をアライメントするために中心ｋ空間信号データに（弾性）レジストレーションを適用することによって達成される。
【００２２】
本発明は、３つの空間方向の全てにおける動きの固有検出及び補償を可能にする。上述のビン分け法（例えば、ＰＡＷＳ）は、その使用を反復運動（呼吸）及び足頭方向の動きに制限するが、本発明のアプローチは概して、空間的又は時間的な特性に関係なく、あらゆるタイプの動きに適用可能である。
【００２３】
本発明によれば、時間インターバルごとに、それぞれの時間インターバルで変化し得る密度で異なるｋ空間部分から収集された信号データから、中間ＭＲ画像が再構成される。故に、中間ＭＲ画像は概して、（部分的に）サブサンプリングされた信号データから再構成される。中間ＭＲ画像は、例えばＳＥＮＳＥ法又はＳＭＡＳＨ法などの圧縮センシング又は並列画像再構成アルゴリズムを用いて再構成され得る。次いで、それぞれの時間インターバルに帰属する導出された動き誘起変位及び／又は変形に従って、中間ＭＲ画像が個別に補正される。最後に、斯くして補正された中間ＭＲ画像を、最終ＭＲ画像へと結合することができる。
【００２４】
本発明によれば、所望の緩和時間加重の最終ＭＲ画像を再構成するために、動き補正された中間ＭＲ画像をｋ空間に変換し戻し、ｋ空間強調画像コントラスト（ＫＷＩＣ）フィルタ（Song等，Magn.  Reson.  Med.，44，825-832，2000を参照）及び／又は圧縮センシングを適用することができる。
【００２５】
本発明の更なる他の好適な一実施形態によれば、最終ＭＲ画像の再構成において、信号データが、導出された動き誘起変位及び／又は変形の程度に対応して重み付けされる。例えば、この重み付けは、動き補正された中間ＭＲ画像の類似度（例えば、相互相関）から導出されることができる。従って、本発明のアプローチはまた、例えば、類似度が所与の閾値よりも低い場合に、動きで損ねられた信号データを再構成から排斥することによって、最終的に再構成される高解像度ＭＲ画像内の動きアーチファクトを抑制するためにも使用されることができる。
【００２６】
本発明の方法によって使用される撮像シーケンスは、例えば、ターボフィールドエコー（ＴＦＥ）シーケンス、又は平衡（ターボ）フィールドエコーシーケンス、又はエコープラナーイメージング（ＥＰＩ）、又はターボスピンエコー（ＴＳＥ）シーケンス、又はＧＲＡＳＥシーケンスとし得る。
【００２７】
収集されるＭＲ信号のｋ空間分布を最適化するために、ラジアルｋ空間プロファイルの角度的な順序が、ゴールデンアングルスキームに従って選定され得る。ゴールデンアングルスキームでは、上述のように、ｋ空間プロファイルの角度が、収集間でその都度、１８０°に黄金比を乗算したものに相当するΔΦ＝１１１．２５°だけ増分される。従って、従って、その後にサンプリングされるラジアルｋ空間プロファイルが常に、それまでにサンプリングされたプロファイルのセット内の最大のギャップを埋めながら補完的な情報を付加する。結果として、いずれの順次の収集プロファイルセットも、ほぼ一様にｋ空間をカバーする。
【００２８】
回転角の分布はまた、ラジアルｋ空間プロファイルが等距離に分布されずに、異方的な視野に合わせて適応されてもよい（Wu等，“Anisotropic  field-of-view  support  for  golden  angle  radial  imaging”，Magn.  Reson.  Med.，76，229-236，2016を参照）。
動き状態を捕捉する時間的フットプリントを改善するための他の方法は、例えば、ＣＥＮＴＲＡ順序付け（ＷＯ２０１６／２０２７０７Ａ１を参照）を用いること又は収集速度を改善するＲｏｔａｔｅｄ  Ｓｔａｃｋ−ｏｆ−Ｓｔａｒｓ法（Zhou等，“Golden-ratio  rotated  stack-of-stars  acquisition  for  improved  volumetric  MRI”，Magn.  Reson.  Med.，2017を参照）の使用によって、サンプリング順序に影響を与えることである。また、ハーフスキャンアプローチが採用されてもよい。
【００２９】
これまでに説明した本発明に係る方法は、検査ボリューム内に均一な定常磁場Ｂ０を生成する少なくとも１つの主磁石コイルと、検査ボリューム内に異なる空間方向の切り替え磁場勾配を生成する複数のグラディエントコイルと、検査ボリューム内にＲＦパルスを生成し且つ／或いは検査ボリューム内に配置された患者の身体からＭＲ信号を受信する少なくとも１つのボディＲＦコイルと、時間的に一連のＲＦパルス及び切り替え磁場勾配を制御する制御ユニットと、受信されたＭＲ信号からＭＲ画像を再構成する再構成ユニットと、を含むＭＲ装置によって実行されることが可能である。本発明に係る方法は、ＭＲ装置の再構成ユニット及び／又は制御ユニットの対応するプログラミングによって実現され得る。
【００３０】
本発明に係る方法は、有利なことに、今日の臨床用途の大抵のＭＲ装置上で実行されることができる。この目的のためには、本発明に係る方法のステップ群を実行するようにＭＲ装置を制御するコンピュータプログラムを利用するだけでよい。コンピュータプログラムは、データ担体上にあってもよいし、データネットワーク内にあって、ＭＲ装置の制御ユニットへのインストールのためにダウンロードされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
添付の図面は本発明の好適実施形態を開示するものである。しかしながら、理解されるべきことには、図面は単に例示目的で作成されたものであり、本発明の範囲を定めるものとして作成されたものではない。
【図１】本発明に係る方法を実行するＭＲ装置のブロック図を示している。
【図２】本発明の収集及び再構成スキームを概略的に例示している。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１を参照するに、ＭＲ装置１がブロック図として示されている。この装置は超伝導又は抵抗性の主磁石コイル２を有しており、それにより、検査ボリュームを通るｚ軸に沿って、実質的に均一な、時間的に一定の主磁場Ｂ０が作り出される。検査ボリューム内のＢ０偏差を最小にする目的で、この装置は更に、（一次、二次、及び適用可能な場合には３次の）シミングコイル２’のセットを含んでおり、セット２’の個々のシミングコイルを通る電流が制御可能である。
【００３３】
磁気共鳴生成・操作システムが一連のＲＦパルス及び切り替え磁場勾配を印加することで、ＭＲ撮像を実行するために、核磁気スピンを反転あるいは励起し、磁気共鳴を誘起し、磁気共鳴のリフォーカシングを行い、磁気共鳴を操作し、磁気共鳴を空間的に或いはその他の方法でエンコードし、スピンを飽和させることなどを行う。
【００３４】
より具体的には、グラディエント増幅器３が、検査ボリュームのｘ、ｙ及びｚ軸に沿った全身グラディエントコイル４、５及び６のうちの選択されたものに電流パルス又は波形を印加する。デジタルＲＦ送信器７が、送信／受信スイッチ８を介してボディＲＦコイル９にＲＦパルス又はパルスパケットを送信することで、検査ボリューム内にＲＦパルスが送信される。典型的なＭＲ撮像シーケンスは、短期間のＲＦパルスセグメント群からなるパケットで構成され、それが、印加される磁場勾配とともに、選択された核磁気共鳴信号の操作を達成する。ＲＦパルスは、飽和、共鳴の励起、磁化の反転、共鳴のリフォーカシング、若しくは共鳴の操作のため、そして、検査ボリューム内に位置付けられた身体１０の一部を選択するために使用される。ＭＲ信号もボディＲＦコイル９によって取得される。
【００３５】
身体１０の限られた領域のＭＲ画像の生成のため、又はパラレルイメージング法によるスキャン加速のため、一組の局部アレイＲＦコイル１１、１２、１３が、撮像のために選択された領域に隣接して配置される。これらのアレイコイル１１、１２、１３は、全身ＲＦ送信によって誘起されるＭＲ信号を受信するために使用されることができる。
【００３６】
結果として得られるＭＲ信号は、ボディＲＦコイル９及び／又はアレイＲＦコイル１１、１２、１３によって取得され、好ましくは前置増幅器（図示せず）を含む受信器１４によって復調される。受信器１４は、送信／受信スイッチ８を介してＲＦコイル９、１１、１２及び１３に接続される。
【００３７】
ホストコンピュータ１５が、シミングコイル２’とグラディエントパルス増幅器３及び送信器７を制御し、例えばエコープラナーイメージング（ＥＰＩ）、エコーボリュームイメージング、グラディエント・スピンエコーイメージング、高速スピンエコーイメージング、及びこれに類するものなどの複数のＭＲ撮像シーケンスのうちのいずれかを生成する。選択されたシーケンスで、受信器１４が、各ＲＦ励起パルスに続いて間断なく、単一又は複数のＭＲデータラインを受信する。データ収集システム１６が、受信した信号のアナログ−デジタル変換を実行し、各ＭＲデータラインを更なる処理に適したデジタルフォーマットに変換する。最新のＭＲ装置において、データ収集システム１６は、未加工（ロー）画像データの収集に特化された別個のコンピュータである。
【００３８】
最終的に、デジタル未加工画像データは、フーリエ変換又は例えばＳＥＮＳＥ若しくはＧＲＡＰＰＡなどのその他の適切な再構成アルゴリズムを適用する再構成プロセッサ１７によって、画像表現へと再構成される。ＭＲ画像は、患者を貫く平面状スライス（断層）、一連の平行な平面状スライス、３次元ボリューム、又はこれらに類するものを表現し得る。そして、画像は、画像メモリに格納され、例えば得られたＭＲ画像のヒト読み取り可能な表示を提供するビデオモニタ１８による視覚化に適したフォーマットへ、スライス、投影、又は画像表現のその他の部分を変換するためにアクセスされ得る。
【００３９】
ホストコンピュータ１５は、上述及び以下の本発明の方法を実行するようにプログラムされる。
【００４０】
図２は、本発明の方法の一実施形態を概略的に示している。左側の列は、本発明に従った、多数（図示した実施形態では４つ）の連続した時間インターバルにおける、ｓｔａｃｋ−ｏｆ−ｓｔａｒｓ撮像によるｋ空間のサンプリングを示している。マルチショットＴＦＥイメージングを用いてエコー信号が収集される。空間的に非選択的な又はスラブ選択的なＲＦ励起を有する多数のショットの各々において、各エコー信号がｋ空間プロファイルを表すエコー信号のトレインが収集される。エコー信号は、多数の平行なｋ空間スライス（図示した実施形態では５つ）からラジアルｋ空間プロファイルとして収集される。それに代わる一実施形態では、改善されたボリューム分布のために、ラジアルｋ空間プロファイルがシフト又は回転され得る。これらのスライスは、スライス方向ｋｚに沿って異なる位置に配置される。ｋｚ方向においてデカルト位相エンコーディングが実行されながら、各単一スライス内で、中心（ｋｘ＝ｋｙ＝０）の周りで回転されるラジアル“スポーク”に沿ってエコーが収集される。これは、積み重ねられたディスクで構成される円筒状のｋ空間カバレッジをもたらす。密度が可変であるようにして球体ボリュームがサンプリングされ、このｓｔａｃｋ−ｏｆ−ｓｔａｒｓ収集中に、中心領域２０が、周辺のｋ空間部分２１（ナイキスト描写）よりも頻繁に更新される。４つの時間インターバルが選択され、中心ボリューム２０は、各時間インターバルでフルサンプリングされ、ｋ空間の周辺部２１は、各時間インターバルでアンダーサンプリングされる。ｋ空間スポークの角度の順序付けには、ゴールデンアングルスキームが採用される。スポークの回転角が、エコー信号間でΔΦ＝１１１．２５°だけ増分される。４つの時間インターバル（例えば、高分解能サンプリンググリッド上）の各々についてのサブサンプリングされたｋ空間データから中間ＭＲ画像２２−２５（図２の左から２番目の列）が再構成される。そして、４つの再構成された中間ＭＲ画像が互いにレジストレーションされる。弾性画像レジストレーションアルゴリズムを用いて、これら異なる中間ＭＲ画像２２−２５の各々を１つの共通座標系へと変換する一組の変換Ｔが決定される。この変換Ｔのセットは、これらの時間インターバル間に発生した動きによって誘起される変位及び変形を反映したものである。次いで、発生した動きを補償するために、変換Ｔのセットが中間ＭＲ画像２２−２５に適用されて、動き補正された中間ＭＲ画像２２−２５（図２の左から３番目の列）をもたらす。最後に、補正された中間ＭＲ画像２２−２５が、基本的に動きアーチファクトを含まない高解像度ＭＲ画像２６へと結合される。
【図１】
2021512671.tif 000003
【図２】
2021512671.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月30日(2020.7.30)
【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】
ＭＲ装置の検査ボリューム内に位置付けられた対象物のＭＲ撮像の方法であって、
前記対象物を、ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配を有する撮像シーケンスにかけることによって、ＭＲ信号を生成するステップと、
スタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラルスキームに従って信号データを収集し、前記ＭＲ信号が、スライス方向に沿って隣接する位置に配置された複数の平行なスライスから、ｋ空間の楕円体又は球体ボリュームをサンプリングするラジアル又はスパイラルｋ空間プロファイルとして収集され、当該収集において、ｋ空間の３次元楕円体又は球体の中心部が、ｋ空間の周辺部よりも密にサンプリングされる、収集するステップと、
複数の連続した時間インターバルの各々についてサブサンプリングされた信号データからそれぞれの中間ＭＲ画像を再構成するステップと、
発生した動きを補償して、動き補正された中間ＭＲ画像を生じさせるために、弾性画像レジストレーションによって、異なる前記中間ＭＲ画像の各々を１つの共通座標系へと変換する幾何学変換を決定するステップと、
前記中間ＭＲ画像に前記幾何学変換を適用して、発生した動きを補正し、動き補正された中間ＭＲ画像を生じさせるステップと、
前記動き補正された中間ＭＲ画像を高解像度の最終ＭＲ画像へと結合するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
各時間インターバルにおいて、ｋ空間の前記中心部はナイキスト基準に従ってサンプリングされ、ｋ空間の前記周辺部はサブサンプリングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ｋ空間の前記中心部は、前記周辺部と比較して時間的に密にサンプリングされる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記動き補正された中間ＭＲ画像は、画像空間内又はｋ空間内のいずれかで前記最終ＭＲ画像へと結合される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記中間ＭＲ画像は、ｋ空間強調画像コントラスト（ＫＷＩＣ）フィルタを用いて再構成される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記中間ＭＲ画像は、それぞれの前記時間インターバルに帰属する導出された動き誘起変位及び／又は変形に従って補正される、請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記信号データは、前記最終ＭＲ画像の再構成において、導出された動き誘起変位及び／又は変形の程度に対応して重み付けされる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記重み付けは、前記動き補正された中間ＭＲ画像の類似度から導出される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記撮像シーケンスは、ターボフィールドエコー（ＴＦＥ）若しくは平衡（ターボ）フィールドエコーシーケンス、又はエコープラナーイメージング（ＥＰＩ）シーケンス、又はターボスピンエコー（ＴＳＥ）シーケンス、又はＧＲＡＳＥシーケンスである、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
一連のｋ空間プロファイルの収集において、前記ラジアルｋ空間プロファイルの回転角が、ゴールデンアングルスキームに従って増分される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
検査ボリューム内に均一な定常磁場Ｂ０を生成する少なくとも１つの主磁石コイルと、前記検査ボリューム内に異なる空間方向の切り替え磁場勾配を生成する複数のグラディエントコイルと、前記検査ボリューム内にＲＦパルスを生成し且つ／或いは前記検査ボリューム内に位置付けられた対象物からＭＲ信号を受信する少なくとも１つのＲＦコイルと、時間的に一連の前記ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配を制御する制御ユニットと、受信された前記ＭＲ信号からＭＲ画像を再構成する再構成ユニットと、を含むＭＲ装置であって、
当該ＭＲ装置は：
前記対象物を、ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配を有する撮像シーケンスにかけることによって、ＭＲ信号を生成するステップと、
スタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラルスキームに従って信号データを収集し、前記ＭＲ信号が、スライス方向に沿って隣接する位置に配置された複数の平行なスライスから、ｋ空間の楕円体又は球体ボリュームをサンプリングするラジアル又はスパイラルｋ空間プロファイルとして収集され、当該収集において、ｋ空間の３次元楕円体又は球体の中心部が、ｋ空間の周辺部よりも密にサンプリングされる、収集するステップと、
複数の連続した時間インターバルの各々についてサブサンプリングされた信号データからそれぞれの中間ＭＲ画像を再構成するステップと、
発生した動きを補償して、動き補正された中間ＭＲ画像を生じさせるために、弾性画像レジストレーションによって、異なる前記中間ＭＲ画像の各々を１つの共通座標系へと変換する幾何学変換を決定するステップと、
中間ＭＲ画像を互いにレジストレーションすることによって、動き誘起変位及び／又は変形を導出するステップと、
前記動き補正された中間ＭＲ画像を高解像度の最終ＭＲ画像へと結合するステップと、
を実行するように構成されている、
ＭＲ装置。
【請求項１２】
ＭＲ装置上で実行されるコンピュータプログラムであって、
ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配を有する撮像シーケンスを生成し、
スタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラルスキームに従って信号データを収集し、ＭＲ信号が、スライス方向に沿って隣接する位置に配置された複数の平行なスライスから、ｋ空間の楕円体又は球体ボリュームをサンプリングするラジアル又はスパイラルｋ空間プロファイルとして収集され、当該収集において、ｋ空間の３次元楕円体又は球体の中心部が、ｋ空間の周辺部よりも密にサンプリングされ、
複数の連続した時間インターバルの各々についてサブサンプリングされた信号データから中間ＭＲ画像を再構成し、
発生した動きを補償して、動き補正された中間ＭＲ画像を生じさせるために、弾性画像レジストレーションによって、異なる前記中間ＭＲ画像の各々を１つの共通座標系へと変換する幾何学変換を決定し、
中間ＭＲ画像を互いにレジストレーションすることによって、動き誘起変位及び／又は変形を導出し、
前記動き補正された中間ＭＲ画像を高解像度の最終ＭＲ画像へと結合する、
ための命令群を有するコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2021512671.tif 000005
2021512671.tif 000006
2021512671.tif 000007
2021512671.tif 000008