(57)【要約】【課題】ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ撮像プロトコルの高速化を実現したＭＲ撮像のシステム及び方法を提供すること。【解決手段】スライス方向や関心対象解剖部位と無関係にＰＲＯＰＥＬＬＥＲ撮像を実施することを可能にするＭＲ撮像システム及び方法である。本発明は、ｋ空間の中央領域（１４８）の周りに回転させたＭＲデータブレード（１０８、１１０、１２８、１４６）の高速化した収集、並びにコントラストを維持しかつ信号振幅の変動によって生じる高速化アーチファクトを低減させてＭＲデータブレード（１０８、１１０、１２８、１４６）から任意のスライス方向の画像（１２２、１２６）を再構成することを目的とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏向磁場を印加するようにマグネット（５４）のボアの周りに位置決めされた複数の傾斜コイル（５６）を有する磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（１０）、並びにＭＲ画像を収集させるＲＦ信号をＲＦコイルアセンブリ（５０）に送信するようにパルスモジュール（３８）による制御を受けるＲＦ送受信器システム（５８）及びＲＦスイッチ（６２）と、
コンピュータ（２０）であって、
複数の受信器コイル（７２〜７９）の各々ごとに、
（Ａ）ｋ空間の中央領域（１４８）を通過して延びる複数のｋ空間データ線（９９〜１０２）のｋ空間ブレードを部分充足させるようにｋ空間データを収集すること、
（Ｂ）前記ｋ空間データ線（９９〜１０２）に対して周波数エンコード方向（１０７、１３７）で１Ｄフーリエ変換を適用すること、
（Ｃ）前記部分充足し変換したブレードに対する残りを、複数の受信器コイル（７２〜７９）のそれぞれでサンプリングされ変換されたものから決定したデータで満たし充足したブレード（１０８、１１０）を得ること、
を実行するようにプログラムされたコンピュータ（２０）と、
を備えるＭＲＩ装置。
【請求項２】
前記コンピュータ（２０）はさらに、複数の充足ブレード（１０８、１１０）に関して１つのそれぞれの画像（１２２、１２６）が再構成されるまで（Ａ）〜（Ｃ）を反復するようにプログラムされており、該充足ブレード（１０８、１１０）の各々は混成空間の中央領域を通過して延びると共に隣接する充足ブレード（１０８、１１０）同士は混成空間の中央領域の周りで互いから回転した状態にある、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記コンピュータ（２０）はさらに、それぞれの画像の再構成前に、複数の受信器コイル（７２〜７９）のそれぞれの充足ブレード（１０８、１１０）に対して周波数エンコード方向（１０７、１３７）で逆１Ｄフーリエ変換を適用するようにプログラムされている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記コンピュータ（２０）はさらに、それぞれの画像の再構成中に、複数の受信器コイルのそれぞれの充足ブレードに対して位相エンコード次元方向で１Ｄフーリエ変換を適用するようにプログラムされている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記コンピュータ（２０）はさらに、
複数の受信器コイルの各々ごとに前記部分充足し変換したブレードに関する１組の較正データ線と１組の収集データ線を決定すること、
複数の受信器コイルのそれぞれの前記１組の収集データ線内のデータを、フローティングネットベース当てはめに基づいて複数の受信器コイルのうちの１つの１組の較正データ線内のデータに対して位相方向及び周波数方向で当てはめすること、
を実行するようにプログラムされている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記コンピュータ（２０）はさらに、
ブレード内のｋ空間線（９９〜１０２）の数を含むブレード幅を決定すること、
高速化率（Ｒ）を決定すること、
前記ブレード幅内の各Ｒ本のｋ空間線ごとに１本のｋ空間データ線を有する１組の収集データ線（９９、１００）を収集すること、
１組の較正データ線（１０１、１０２）を収集すること、
を実行するようにプログラムされている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記コンピュータ（２０）はさらに、前記１組の較正データ線（１０１、１０２）及び前記１組の収集データ線（９９、１００）の部分組を含む１組の中央データ線を決定するようにプログラムされている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記コンピュータ（２０）はさらに、各Ｒ個のビューごとの少なくとも１つのビューからのデータが、ゼロ位相エンコード傾斜を用いて収集される単一の非高速化基準ブレードで収集した対応する信号振幅と実質的に等しい信号振幅を有して収集されるように前記１組の収集データ線（９９、１００）のビュー順序を修正するようにプログラムされている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記コンピュータ（２０）はさらに、
前記各Ｒ個のビューごとの少なくとも１つのビューの信号振幅（１４２）を基準ブレードの対応する信号振幅（１４４）と比較すること、
前記各Ｒ個のビューごとの少なくとも１つのビューの信号振幅（１４２）を前記比較に基づいて調整すること、
を実行するようにプログラムされている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記コンピュータ（２０）はさらに、
前記１組の収集データ線（９９、１００）及び前記１組の較正データ線（１０１、１０２）内の各データ線において逆指数関数的減衰係数を決定すること、
前記１組の収集データ線（９９、１００）及び前記１組の較正データ線（１０１、１０２）内の各データ線に対して前記決定した逆指数関数的減衰係数により重み付けすること、
を実行するようにプログラムされている、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には診断用撮像に関し、さらに詳細には、マルチコイルアレイを介して並列に収集したｋ空間の部分充足ブレードを満たすシステム及び方法に関する。本発明はさらに、部分充足ブレードを満たす際に導入されるアーチファクトを低減する処理を目的とする。
【背景技術】
【０００２】
人体組織などの物質を均一な磁場（偏向磁場Ｂ０）にかけると、組織中のスピンの個々の磁気モーメントはこの偏向磁場と整列しようとして、この周りをラーモアの特性周波数によってランダムな秩序で歳差運動することになる。この物質や組織に、ｘ−ｙ平面内にありラーモア周波数に近い周波数をもつ磁場（励起磁場Ｂ１）がかけられると、正味の整列モーメント（すなわち、「縦磁化」）ＭＺは、ｘ−ｙ平面内に来るように回転させられ（すなわち、「傾けられ（ｔｉｐｐｅｄ）」）、正味の横方向磁気モーメントＭｔが生成される。励起信号Ｂ１を停止させた後、励起したスピンにより信号が放出され、さらにこの信号を受信し処理して画像を形成することができる。
【０００３】
これらの信号を用いて画像を作成する際には、磁場傾斜（Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚ）が利用される。典型的には、撮像しようとする領域は、使用する具体的な位置特定方法に従ってこれらの傾斜を変更させている一連の計測サイクルによりスキャンを受ける。結果として得られる受信ＮＭＲ信号の組はディジタル化されかつ処理され、よく知られている多くの再構成技法のうちの１つを用いて画像が再構成される。
【０００４】
高速スピンエコー（ＦＳＥ）撮像は、アーチファクトを最小限にしてＭＲＩデータを収集する効率のよい方法としてよく用いられるＭＲ撮像技法である。しかしＦＳＥ画像であっても、画像収集に通常は数分間かかるために患者の随意または不随意による動きに由来するゴースト生成アーチファクトが起こる。
【０００５】
ＦＳＥ画像の運動アーチファクトを低減するためには多くの撮像技法が開発されている。強調再構成を伴う周期回転式並列線（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｒｏｔａｔｅｄ  Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｌｉｎｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ）撮像法と呼ばれるこうしたＦＳＥ技法の１つは、エコートレインの間に矩形ストリップすなわち「ブレード」がｋ空間の中心を通過して収集されるようにしてデータを収集することによってＭＲ信号をエンコードしている。このストリップは後続のエコートレインの原点の周りでｋ空間内を増分式に回転させており、これにより所望の分解能画像について必要なｋ空間領域の的確な収集が可能となる。
【０００６】
強調再構成を伴う周期回転式並列線法は、近アキシャル（ｎｅａｒ  ａｘｉａｌ）の頭部スキャンにおいて不用意な対象の並進及び回転運動に関連するアーチファクトを低減させることに関して極めて有効であることが分かっている。ＰＲＯＰＥＬＬＥＲは収集中にｋ空間中心を複数回サンプリングするため、運動に比較的影響を受けにくい。さらに、運動アーチファクトをさらに低減させるために回転及びシフトに関する明示的な補正が使用される。ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ撮像のこうした利点にも関わらず、ＰＲＯＰＥＬＬＥＲのデータ収集及び再構成技法が複雑であるためにその適用可能性はフルブレードのｋ空間データ収集に制限されてきた。
【特許文献１】米国特許第７０３０６０９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ撮像プロトコルの高速化を実現したＭＲ撮像のシステム及び方法があることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、スキャン時間及び動きに関連するアーチファクトが低減されるように修正型ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ収集を使用して収集したＭＲデータからＭＲ画像を再構成するシステム及び方法に関して上述の欠点を克服している。
【０００９】
したがって本発明の一態様では、ＭＲＩ装置は、偏向磁場を印加するようにマグネットのボアの周りに位置決めされた複数の傾斜コイルを有するＭＲＩシステムを含む。ＲＦ送受信器システム及びＲＦスイッチは、ＭＲ画像を収集するためにＲＦコイルアセンブリに対してＲＦ信号を送信及び受信するようにパルスモジュールによる制御を受けている。本ＭＲＩ装置はさらに、複数の受信器コイルの各々について（Ａ）ｋ空間の中央領域を通過して延びる複数のｋ空間データ線のｋ空間ブレードを部分充足させるようにｋ空間データを収集すること、（Ｂ）該ｋ空間データ線に対して周波数エンコード方向で１Ｄフーリエ変換を適用すること、並びに（Ｃ）該部分充足し変換したブレードに対する残りを、複数の受信器コイルのそれぞれでサンプリングされ変換されたものから決定したデータで満たし充足したブレードを得ること、を実行するようにプログラムされたコンピュータを含む。
【００１０】
本発明の別の態様では、並列撮像の方法は、（Ａ）複数の受信器コイルのそれぞれからの部分充足ブレードを表しているｋ空間データ組を収集する工程と、（Ｂ）複数の受信器コイルのそれぞれから１組のｋ空間較正データ線を収集する工程と、（Ｃ）１つの次元方向で、空間データ組及びｋ空間較正データ線組を混成空間に変換する工程と、を含む。本方法はさらに、（Ｄ）混成空間較正データ線組から再構成重みを決定する工程と、（Ｅ）混成空間データ組にこの再構成重みを適用し、複数の完全混成空間ブレードデータ組を合成する工程と、を含む。複数の完全混成空間ブレードデータ組の各々からそれぞれに画像が再構成される。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、本発明は、コンピュータ読み取り可能記憶媒体上に保存したコンピュータプログラムであって、コンピュータで実行したときに該コンピュータに対して、部分充足ブレードの少なくとも１つのｋ空間データ組を収集すること、並びに部分充足ブレードに対する残りを少なくとも１つのｋ空間データ組に収集されたものから決定したデータで満たすことを行わせる１組の命令を表すコンピュータプログラムの形で具現化される。この命令はコンピュータに対してさらに、ｋ空間変調アーチファクトを低減させるように、少なくとも１つのｋ空間データ組内のデータに対して位相エンコード方向でブレード単位でＴ２減衰補正法を適用させている。この命令はコンピュータに対してさらに、Ｔ２減衰補正済みデータを含む少なくとも１つのｋ空間データ組から画像を再構成させている。
【００１２】
本発明に関する別の様々な特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図面では、本発明を実施するために目下のところ企図されている好ましい一実施形態を図示している。
【００１４】
本発明は、強調再構成を伴う周期回転式並列線（ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ）撮像に適用可能な並列撮像技法を目的としている。ｋ空間は、例えば、ａ＋ｂｉ、ｉ＝ｓｑｒｔ（−１）という複素数としてエンコードされる正及び負の空間周波数値のための「周波数領域」リポジトリの役割を果たすあるいはこれと等価であるようなマトリックスとしてＭＲ撮像の分野においてよく知られている。すなわち、ｋ空間マトリックスは一般に、ＭＲエコーの発生及び減衰の間に収集した空間周波数信号のためのリポジトリであると認識される。ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ撮像でのｋ空間マトリックスは典型的には、ｋ空間中心を通過する矩形ストリップすなわち「ブレード」が計測されるようにしてエコートレイン中に収集した周波数エンコードデータによって満たされる。このストリップは後続のエコートレインでは原点の周りでｋ空間内を増分式に回転させており、これにより所望の分解能で必要なｋ空間領域の的確な計測が可能となる。
【００１５】
フルｋ空間を取得した後において、ｋ空間マトリックスの要素はｋｘ（周波数エンコード）方向及びｋｙ（位相エンコード）方向に沿って位置依存性の位相変化変動を包含している。２Ｄ逆フーリエ変換によってこの周波数領域情報がデコードされる。２Ｄフーリエ変換は２段階式の処理である。先ず、横列単位の１Ｄフーリエ変換によってｋ空間データの各横列が変換される。横列単位のフーリエ変換の後、縦列単位の１Ｄフーリエ変換が実施される。全体としてこの１Ｄフーリエ変換の対によって周波数領域からのｋ空間データ（ｋ空間データ）が空間領域（画像空間データ）に変換される。次いで、撮像対象の空間特性及びコントラスト特性を示す画像マトリックスから画像が再構成される。
【００１６】
「混成空間（ｈｙｂｒｉｄ  ｓｐａｃｅ）」とは、ｋ空間を画像空間に変換する２Ｄフーリエ変換を含むような１Ｄフーリエ変換のうちの１つの変換の実施を得るための中間的マトリックスのことを意味している。換言すると２Ｄフーリエ撮像では、周波数エンコード方向であるフーリエ変換が実行され、かつ位相エンコード方向で別のフーリエ変換が実行される。第１の１Ｄフーリエ変換の後のマトリックスを「混成空間」と見なしている。すなわちそのデータはすでに「未変換（ｕｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ）」ではなくしたがってｋ空間と考えられないが、全体としてそのデータは未だ空間領域内にはないため「画像空間」内にない。
【００１７】
図１を参照すると、本発明を組み込んでいる好ましい磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム１０の主要コンポーネントを表している。このシステムの動作は、キーボードその他の入力デバイス１３、制御パネル１４及び表示画面１６を含むオペレータコンソール１２から制御を受けている。コンソール１２は、オペレータが画像の作成及び表示画面１６上への画像表示を制御できるようにする単独のコンピュータシステム２０と、リンク１８を介して連絡している。コンピュータシステム２０は、バックプレーン２０ａを介して互いに連絡している多くのモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、画像プロセッサモジュール２２、ＣＰＵモジュール２４、並びに当技術分野でフレームバッファとして知られている画像データアレイを記憶するためのメモリモジュール２６が含まれる。コンピュータシステム２０は、画像データ及びプログラムを記憶するためにディスク記憶装置２８及びテープ駆動装置３０とリンクしており、さらに高速シリアルリンク３４を介して単独のシステム制御部３２と連絡している。入力デバイス１３は、マウス、ジョイスティック、キーボード、トラックボール、タッチ作動スクリーン、光学読取り棒、音声制御器、あるいは同様な任意の入力デバイスや同等の入力デバイスを含むことができ、また入力デバイス１３は対話式幾何学指定のために使用することができる。
【００１８】
システム制御部３２は、バックプレーン３２ａにより互いに接続させたモジュールの組を含んでいる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール３６や、シリアルリンク４０を介してオペレータコンソール１２に接続させたパルス発生器モジュール３８が含まれる。システム制御部３２は、実行すべきスキャンシーケンスを指示するオペレータからのコマンドをこのリンク４０を介して受け取っている。パルス発生器モジュール３８は、各システムコンポーネントを動作させて所望のスキャンシーケンスを実行させ、発生させるＲＦパルスのタイミング、強度及び形状、並びにデータ収集ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを発生させている。パルス発生器モジュール３８は、スキャン中に発生させる傾斜パルスのタイミング及び形状を指示するために１組の傾斜増幅器４２と接続させている。パルス発生器モジュール３８はさらに、生理学的収集制御器４４から患者データを受け取ることができ、この生理学的収集制御器４４は、患者に装着した電極からのＥＣＧ信号など患者に接続した異なる多数のセンサからの信号を受け取っている。また最終的には、パルス発生器モジュール３８はスキャン室インタフェース回路４６と接続されており、スキャン室インタフェース回路４６はさらに、患者及びマグネット系の状態に関連付けした様々なセンサからの信号を受け取っている。このスキャン室インタフェース回路４６を介して、患者位置決めシステム４８はスキャンのために患者を所望の位置に移動させるコマンドを受け取っている。
【００１９】
パルス発生器モジュール３８が発生させる傾斜波形は、Ｇｘ増幅器、Ｇｙ増幅器及びＧｚ増幅器を有する傾斜増幅器システム４２に加えられる。各傾斜増幅器は、収集した信号の空間エンコードに使用する磁場傾斜を生成させるように全体を番号５０で示す傾斜コイルアセンブリ内の物理的に対応する傾斜コイルを励起させている。傾斜磁場コイルアセンブリ５０は、偏向マグネット５４及び全身用ＲＦコイル５６を含むマグネットアセンブリ５２の一部を形成している。システム制御部３２内の送受信器モジュール５８は、ＲＦ増幅器６０により増幅を受けて送信／受信スイッチ６２によりＲＦコイル５６に結合されるようなパルスを発生させている。患者内の励起された原子核が放出して得られた信号は、同じＲＦコイル５６により検知し、送信／受信スイッチ６２を介して前置増幅器６４に結合させることができる。増幅したＭＲ信号は、送受信器５８の受信器部分で復調され、フィルタ処理され、さらにディジタル化される。送信／受信スイッチ６２は、パルス発生器モジュール３８からの信号により制御し、送信モードではＲＦ増幅器６０をコイル５６と電気的に接続させ、受信モードでは前置増幅器６４をコイル５６に接続させている。送信／受信スイッチ６２によりさらに、送信モードと受信モードのいずれに関しても単独のＲＦコイル（例えば、表面コイル）を使用することが可能となる。
【００２０】
ＲＦコイル５６により取り込まれたＭＲ信号は送受信器モジュール５８によりディジタル化され、システム制御部３２内のメモリモジュール６６に転送される。未処理のｋ空間データのアレイをメモリモジュール６６内に収集し終わると１回のスキャンが完了となる。この未処理のｋ空間データは、各画像を再構成させるように別々のｋ空間データアレイの形に配置し直しており、これらの各々は、データをフーリエ変換して画像データのアレイにするように動作するアレイプロセッサ６８に入力される。この画像データはシリアルリンク３４を介してコンピュータシステム２０に送られ、コンピュータシステム２０において画像データはディスク記憶装置２８内などの記憶装置内に格納される。この画像データは、オペレータコンソール１２から受け取ったコマンドに応じて、テープ駆動装置３０上などの長期記憶内にアーカイブしたり、画像プロセッサ２２によりさらに処理してオペレータコンソール１２に伝達しディスプレイ１６上に表示させたりすることができる。
【００２１】
図１に示したＭＲシステムはさらに、ＭＲ信号を取り込むための受信コイルアレイを備えることがある。こうしたコイルアレイは当技術分野でよく知られており、全身用アレイと、頭部用コイルアレイ、心臓用コイルアレイ、脊椎用コイルアレイなどの身体一部分用アレイと、を含む。ここに記載するように本発明は、ＲＦ受信コイルのアレイによって関心領域すなわち関心対象ボリュームをサンプリングする並列撮像方法を含む。これに関して本発明はある特定のコイルアレイ種類あるいは方向に限定されるものではない。
【００２２】
本発明は、ＰＲＯＰＥＬＬＥＲなどのプロトコルで特に利用可能なＭＲ撮像のシステム及び方法を提供する。ＰＲＯＰＥＬＬＥＲでは、ｋ空間中心を通過する矩形ストリップすなわち「ブレード」が計測されるようにしてエコートレイン中にデータが収集される。このストリップは後続のエコートレインの原点の周りでｋ空間内を増分式に回転させており、これにより所望の分解能画像で必要なｋ空間領域の的確な計測が可能となる。複数のＲＦコイルによって、ｋ空間内の別々のブレードまたはストリップを生成するために使用されるエコーが受信される。各ブレードはｋ空間中心を通過して延びることが好ましい。このエコートレインは、あるブレードが収集データで満たされたすべての線を有しないようにしてサンプリングされる。部分的に収集した各ブレードを満たすためには並列撮像または部分フーリエ技法を使用する。これらのブレードは、各エコートレインごとにｋ空間中心の周りを増分式に回転させ、部分的にサンプリングされ、かつ１組のブレードデータがフルに収集されるまで充足させている。
【００２３】
ここで図２を参照すると、従来の体幹部用（ｔｏｒｓｏ）ＲＦコイルアレイ７０の概要図を表している。体幹部用ＲＦコイルアレイ７０は、ある撮像域（ＦＯＶ）に対する撮像データを収集するために使用される表面コイルであり、８つの別々のコイル素子７２〜７９を含んでいる。各コイル素子はＦＯＶ内の励起原子核の変化を検出することによってＦＯＶをサンプリングし、検出した内容を示す信号をＰＲＯＰＥＬＬＥＲ撮像における各ブレードごとにそれぞれ別々のデータ収集チャンネル８０〜８７に送っている。本発明の一実施形態では、すべてのブレードを収集し終えた後に次いで、各チャンネル８０〜８７からのデータを用いて「コイル」画像８８〜９５を再構成しており、この際それぞれのコイル画像は多くの周知の加算技法のうちの１つ（例えば、平方和）を用いて１つの合成画像９６に組み合わされている。当業者であれば、図２に示したコイルアレイは一例であること、並びに本発明がこのコイルアレイを用いた並列収集に限定されないことを理解されよう。
【００２４】
本発明の一実施形態は、一般化自動較正部分並列収集（ＧＲＡＰＰＡ）、空間高調波同時収集（ＡｕｔｏＳＭＡＳＨ）、可変密度型ＡｕｔｏＳＭＡＳＨ、デカルト系自動較正再構成（ＡＲＣ）サンプリング、その他などの高速化ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ撮像のための未収集ブレードデータを満たすための自動較正並列撮像技法を目的としている。以下では修正型ＧＲＡＰＰＡ技法を用いた本発明の例示的な一実施形態について記載することにするが、本発明がこれに限定されないこと、並びに上に掲げた技法など別の自動較正並列撮像技法も利用可能であることは当業者であれば容易に理解されよう。
【００２５】
本発明の一実施形態では、その自動較正並列撮像技法が混成空間内で実施される。図３には、２つのコイルからなるコイルアレイ向けのものとした例示目的の実現形態を表している。図示した実現形態では、マルチブレードスキャンの１つのブレードに対して２つの別々のｋ空間データ組９７、９８が収集されている。ｋ空間データ組９７、９８の回転は収集される各ブレードごとに変更されることは当業者であれば理解されよう。各ｋ空間データ組は、縮小させたＦＯＶからそれぞれのコイルによってサンプリングしたデータを含む。さらに各ｋ空間データ組９７、９８は、撮像データ線９９、１００と較正データ線１０１、１０２とをそれぞれ含む。図示したように各ｋ空間データ組９７、９８は位相エンコード方向１０５で逓降サンプリングされている。すなわち、スキャン時間の短縮のために位相エンコードステップ数を減少させて実施している。以下で記載するように、不足した位相エンコード線（ビュー）は収集済みのデータから数学的に合成される。さらに、並列撮像スキャンに関してフル高速化を実現できるようにするため、較正データをそのスキャン内部に埋め込むのではなく別々に収集することが可能であることは当業者であれば理解されよう。
【００２６】
ｋ空間データ組９７、９８は、混成空間データ組１０３、１０４を作成するために１つの次元方向でフーリエ変換を受ける。この１Ｄフーリエ変換は周波数エンコード方向１０７であることが好ましい。次いで、好ましくは以下の図４において説明するフローティングネットベースの当てはめを含む混成空間データから再構成重み１０６が直接的に推定される。
【００２７】
次いで混成空間１０３、１０４内の不足したデータ（すなわち、逓降サンプリングとなった位相エンコード箇所）を、混成空間内で収集した撮像及び較正データから効率よく合成し、混成空間１１２、１１４内で完全ブレード１０８、１１０を生成する。換言すると、サンプリングを受けなかった位相エンコード箇所が満たされる。
【００２８】
完全ブレード１０８、１１０はさらにＰＲＯＰＥＬＬＥＲ処理するためにｋ空間に変換される。好ましい一実施形態では、ブレード１０８、１１０に対して周波数エンコード方向１０７で１Ｄフーリエ変換を適用して完全ブレード１０８、１１０をｋ空間データ組１１６、１１８に変換している。この方式では、ｋ空間データ組１１６、１１８は標準マルチチャンネルＰＲＯＰＥＬＬＥＲ再構成パイプライン１２０にデータを提供しており、この第１ステップでは、ｋ空間データ組１１６、１１８を画像空間に変換するために位相及び周波数エンコード方向１０５、１０７で２Ｄフーリエ変換を適用すること、その画像に位相補正を適用すること、画像を加え合わせて１つの合成ブレード画像にすること、回転／並進補正のために各ブレードをｋ空間に移転すること、フルｋ空間に合わせてグリッド作成すること、並びに最終画像１２２に変換すること、が実施される。別法として図４に示すような本発明の別の実施形態では、完全ブレード１０８、１１０が修正型マルチチャンネルＰＲＯＰＥＬＬＥＲ再構成パイプライン１２４に入力されることがあり、この修正型再構成パイプライン１２４は、完全ブレード１０８、１１０を画像空間に変換するために位相エンコード方向１０５で逆１Ｄフーリエ変換を適用すること、その画像に位相補正を適用すること、画像を加え合わせて１つの合成ブレード画像にすること、回転／並進補正のために各ブレードをｋ空間に移転すること、フルｋ空間に合わせてグリッド作成すること、並びに最終画像１２６に変換すること、を含む。
【００２９】
図５は、本発明の一実施形態による再構成重み１０６の推定に適用可能な混成空間でのデータの当てはめを表している。収集した線１３０、自動較正信号（ＡＣＳ）１３２の線、及び収集データが不足している線１３４を含む複数のデータ線１２８を表している。従来の当てはめでは、ある一定数のトレーニングデータ組が得られるようにその当てはめブロック１３６の数は一定である。フローティングネットベース当てはめでは、従来の当てはめブロック１３６に加えて多数の当てはめブロック１３８が生成されるように補間をシフトさせることが可能である。図６に示すように、当てはめブロック１３６、１３８はコイル１〜Ｎに対して周波数エンコード方向と位相エンコード方向１３５、１３７の両方向でデータを補間している。図５の当てはめブロック１３６、１３８は、より多くのトレーニング組を決定する際に図５について上述したフローティングネットベース当てはめに従って位相エンコード方向にスライドしている。
【００３０】
表１は、フルブレードビュー順序（ＶＯ）と、ｋ空間のブレードについて１つおきにビュー（位相エンコード箇所）をスキップした高速化ブレードビュー順序と、を含む３６ビューのブレードに関するビュー順序を表している。ビュー１８及び２０はＡＣＳ線であり、かつそのｋ空間中心は中心ビュー１７、１８、１９及び２０に位置している。
【００３１】
【表１】
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（表１）
表１の縦列２に示したフルブレードビュー順序は、ビュー０１で始まりビュー３６で終わる時間順に従ったビューの配列を表している。フルブレードビュー順序の中心ビューは、ビュー番号１７で始まるグループ番号５内にある。Ｔ２減衰によって、後続の各ビューの信号振幅が先行するビューの信号振幅より小さくなる。
【００３２】
表１の縦列３に示した高速化ビュー順序は、ビュー０１で始まりビュー３５で終わる時間順を維持した高速化ビューの配列を表している。高速化ビュー順序の中心ビューはグループ番号３内にあり、フルブレードビュー順序の中心ビュー１７〜２０より８ビューだけ前に始まる。この方式により、高速化ビュー順序の中心ビューの信号振幅は、フルブレードビュー順序の中心ビューの信号振幅より大きくなる。さらにビュー０３〜１５及びビュー２１〜３５も、フルブレードビュー順序の対応するビューの信号振幅より大きい信号振幅を有することになる。ビュー０１だけはフルブレードビュー順序のビュー０１の信号振幅と実質的に等しい信号振幅を有することになる。
【００３３】
フルブレードビュー順序の対応するビューと比べてより大きな振幅を有する高速化ビュー順序を用いた信号振幅の収集によって、最終画像においてコントラストに変化が生じる。コントラストを保持するために、表１の縦列４に示した高速化ＴＥ保持ビュー順序は、高速化ビュー順序の奇数番号のビュー０１〜１５及び中心ビューがフルブレードビュー順序の対応するビューの信号振幅と実質的に等しい信号振幅を有するようにしたビュー順序の再配列を行っている。残りのビューはフルブレードビュー順序の対応するビューより大きい信号振幅を有することになる。
【００３４】
図７は、Ｔ２減衰に由来する信号振幅に対する本発明の一実施形態に従った補正を表している。曲線１４０は、上述したフルブレードビュー順序のビュー０１〜３６に対する信号振幅を表している。図示したように、各ビューにおいて収集したエコーの信号振幅は、後続の各ビューではより小さくなる。表１の高速化ＴＥ保持ビュー順序に従って１つおきにビューを収集することによる高速化ブレード収集によって、フルブレード収集の場合と比べてビュー２１〜３５がより大きな信号振幅で収集される。フルブレード収集の場合より大きな信号振幅で収集されるビュー（例えば、ビュー２１〜３５）のコントラストを保全するために、ゼロ位相エンコード傾斜を用いて収集した単一の非高速化基準ブレードの曲線１４０を使用してこのより大きな信号振幅が補正される。
【００３５】
図７に示すように、例えばビュー３５は高速化シーケンスでビュー２の代わりに収集されるため、ビュー３５はビュー２の信号振幅と同様の信号振幅を有することになる。しかし、曲線１４０におけるビュー３５の信号振幅はビュー２の信号振幅より小さい。収集したビュー振幅１４２は曲線１４０内のビューの振幅１４４と比較されると共に収集されたビュー振幅１４２は振幅１４４と実質的に同様となるように補正される。この方式により、高速化データからの再構成画像と非高速化データからの再構成画像の間のコントラストの差が低下する。
【００３６】
高速化率を２より大きくするために、上述のようにビュー順序を修正してＴＥを保全すること以外に、同じブレード幅のフル収集したブレードのＴＥと等しくなるようにＴＥが維持されるようにそのブレード幅を増大させる。ブレード幅を増大させると、ｋ空間のサンプリングに要するブレードの数が少なくなり、これによりスキャン時間がさらに短縮される。
【００３７】
上述したＴ２減衰補正法はさらに、各エコーをその逆指数関数的（ｉｎｖｅｒｓｅ  ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ）減衰係数によって重み付けし、位相エンコードを前提とせずに１つのブレード内部にあるすべてのビューにわたって実質的に均一な信号振幅を実現させることができる。この方式により、ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ再構成に関する点広がり関数でより改良された結果を得ることができる。図８は、Ｔ２減衰と組み合わせたｐｒｏｐｅｌｌｅｒブレードのための点広がり関数を表している。図９は、Ｔ２均一信号振幅補償と組み合わせたｐｒｏｐｅｌｌｅｒブレードのための点広がり関数を表している。
【００３８】
別の実施形態では本発明は、単一コイルまたはマルチコイルアレイを用いて処理を高速化するためのｋ空間のハーフＮＥＸブレードに対するホモダイン処理を含む。これを図１０に図示している。例示を目的としてｋ空間の単一のブレードを記載することにするが、本明細書に記載したホモダイン処理技法はｋ空間の各収集ブレードに適用可能であることは当業者であれば理解されよう。
【００３９】
ｋ空間ブレード１４６の後続の回転中に中央領域１４８がオーバーサンプリングされるように、ｋ空間ブレード１４６はｋ空間の中央領域１４８または原点を通って延びている。ｋ空間ブレード１４６は、その各線がサンプリング対象（実線）とサンプリング未対象（破線）のいずれかに特徴付けされるような多数のｋ空間データ線１５０によって規定されることが好ましい。さらに図５及び６には、ｋ空間ブレード１４６の位相エンコード箇所（ビュー）のすべてがサンプリングしたＭＲデータで満たされるわけでないことを図示している。サンプリングされるのが全位相エンコード箇所数未満であるため、位相エンコードステップ数を減少させることが可能である。別法として、各ｋ空間データ線を部分的に満たした後で位相エンコードステップの総数がホモダイン処理を実施しない収集の場合と同じとなるように、位相エンコード箇所の数（またしたがって、位相エンコードステップ数）を増加させることが可能である。以下で記載するように、未サンプリングの位相エンコード箇所はサンプリング済みの位相エンコード箇所に基づいたデータで満たされることになる。
【００４０】
未サンプリングの位相エンコード箇所に対するデータの決定には数多くの部分フーリエ再構成技法を使用することができるが、好ましい技法の１つがホモダイン処理である。ホモダイン処理はエルミート共役対称用の１対のフィルタを用い、サンプリング済みの位相エンコード箇所のデータに基づいて未サンプリングの位相エンコード箇所に関するデータを決定している。未サンプリングの位相エンコード箇所に関するデータの提供に加えて、ホモダイン処理はさらに、共振周波数、フロー及び動きの変動に由来することが多いサンプリング済みのデータの位相誤差または変動を補正する。ホモダイン処理やその他の部分フーリエ再構成技法では、通常であれば必要となるような位相エンコードステップを必要とせずに未サンプリングの位相エンコード箇所１５２を「事実上」サンプリングしたことにすることができる。さらに、エコー（ＴＥ）のサンプリングに要する時間が有効に短縮され、これによりさらにスキャン時間が短縮されると共に対象スループットが増大する。
【００４１】
サンプリングする位相エンコード箇所は、ｋ空間の縦列のうちの半分を若干上回る箇所を含むことが好ましい。これに関して、ｋ空間データ線の中心の周りの位相エンコード箇所に関して空間周波数データが収集される。したがって、位相エンコードステップの数は半分を若干下回るだけ減少させることができる。他方、印加する位相エンコード傾斜の数は減少させずに、サンプリングする位相エンコード箇所のほとんどすべてがｋ空間データ線のうちの半分を若干上回る線内に位置決めされるように再規定している。その結果、スキャン時間は短縮されないが、各ブレードに関する空間分解能が向上する。位相エンコードステップの数の倍増を必要とせずに、位相エンコード箇所の数を事実上２倍にすることができる。
【００４２】
ここで図１１及び１２を参照すると、２つのブレード画像によって、図１０に関連して上述したブレードホモダイン処理ステップを表している。図１１は、ｋ空間の一方の半分に８つのビューを表しかつｋ空間のもう半分に２つのビューを表している１０ビューのブレード画像である。ホモダイン処理の後で、この１０個のビューは、ｋ空間の半分に８つのビューを表しかつｋ空間のもう半分に８つのビューを表している図１２に示すような１６ビューのブレードに変換される。ブレードホモダイン処理の結果、６つの追加のデータビューを画像再構成の間に使用し、これによって時間を要する追加の６つの位相エンコードステップをデータ収集中に行うことなく空間分解能を向上させることができる。
【００４３】
上述したブレードホモダイン処理を介して得られた追加のデータビューによって、ホモダイン処理の後の追加的ビューの信号振幅がフルブレード収集の対応するビューの信号振幅より大きくなる。図１３は、図１０に関連して上述したように収集した複数のビュー１５４（ビュー１５〜３６）を表している。ホモダイン処理の後では、ビュー１５６（ビュー１〜１４）の信号振幅は、ビュー３６〜２２のそれぞれの信号振幅と実質的に同じになる。図７に関連して上述したようなＴ２減衰補正法をブレード単位で位相エンコード方向に印加することによって、高速化データから再構成したホモダイン処理画像と非高速化データから再構成した非ホモダイン処理画像の間での高周波数成分の差が低下する。
【００４４】
さらに図１４及び１５は、本発明により実現される利点を表している。図１４に具体的に示すように、対象物から収集しホモダイン処理したハーフＮＥＸブレードのすべてに対する従来式のＰＲＯＰＥＬＬＥＲ再構成では画像内にアーチファクトが導入される。この導入されるアーチファクトは、少なくともその一部においてホモダイン処理を通じて得た追加的ビューの信号振幅がより大きいことの帰結である。他方、図１４と同じ撮像対象の画像であるが本明細書に記載したＴ２減衰補正法を用いている図１５では、画像アーチファクトの低減を示している。図１５の画像は図１４の画像と比べてかなり均一性が高く、したがってより診断価値が高い。
【００４５】
したがって本発明の一実施形態では、ＭＲＩ装置は、偏向磁場を印加するようにマグネットのボアの周りに位置決めされた複数の傾斜コイルを有するＭＲＩシステムを含む。ＲＦ送受信器システム及びＲＦスイッチは、ＭＲ画像を収集するためにＲＦコイルアセンブリに対してＲＦ信号を送信及び受信するようにパルスモジュールによる制御を受けている。本ＭＲＩ装置はさらに複数の受信器コイルの各々について（Ａ）ｋ空間の中央領域を通過して延びる複数のｋ空間データ線のｋ空間ブレードを部分充足させるようにｋ空間データを収集すること、（Ｂ）該ｋ空間データ線に対して周波数エンコード方向で１Ｄフーリエ変換を適用すること、並びに（Ｃ）該部分充足し変換したブレードに対する残りを、複数の受信器コイルのそれぞれでサンプリングされ変換されたものから決定したデータで満たし充足したブレードを得ること、を実行するようにプログラムされたコンピュータを含む。
【００４６】
本発明の別の実施形態では、並列撮像の方法は、（Ａ）複数の受信器コイルのそれぞれからの部分充足ブレードを表しているｋ空間データ組を収集する工程と、（Ｂ）複数の受信器コイルのそれぞれから１組のｋ空間較正データ線を収集する工程と、（Ｃ）１つの次元方向で、空間データ組及びｋ空間較正データ線組を混成空間に変換する工程と、を含む。本方法はさらに、（Ｄ）混成空間較正データ線組から再構成重みを決定する工程と、（Ｅ）混成空間データ組にこの再構成重みを適用し、複数の完全混成空間ブレードデータ組を合成する工程と、を含む。複数の完全混成空間ブレードデータ組の各々からそれぞれに画像が再構成される。
【００４７】
本発明のさらに別の実施形態では、本発明は、コンピュータ読み取り可能記憶媒体上に保存したコンピュータプログラムであって、コンピュータで実行したときに該コンピュータに対して、部分充足ブレードの少なくとも１つのｋ空間データ組を収集すること、並びに部分充足ブレードに対する残りを少なくとも１つのｋ空間データ組に収集されたものから決定したデータで満たすことを行わせる１組の命令を表すコンピュータプログラムの形で具現化される。この命令はコンピュータに対してさらに、ｋ空間変調アーチファクトを低減させるように、少なくとも１つのｋ空間データ組内のデータに対して位相エンコード方向でブレード単位でＴ２減衰補正法を適用させている。この命令はコンピュータに対してさらに、Ｔ２減衰補正済みデータを含む少なくとも１つのｋ空間データ組から画像を再構成させている。
【００４８】
本発明を好ましい実施形態に関して記載してきたが、明示的に記述した以外に等価、代替及び修正が可能であり、これらも添付の特許請求の範囲の域内にあることを理解されたい。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明で使用するためのＭＲ撮像システムのブロック概要図である。
【図２】図１に示したＭＲ撮像システムで利用可能なコイルアレイの概要図である。
【図３】本発明の一態様による好ましい再構成フローを表した処理マップである。
【図４】本発明の別の態様による好ましい再構成フローを表した処理マップである。
【図５】本発明の一実施形態で利用可能な再構成重み計算のためのデータ当てはめ技法を表した図である。
【図６】図５に示す技法を組み入れた再構成重み計算のためのデータ当てはめ技法を表した図である。
【図７】本発明の一態様による修正型ビュー順序信号振幅補正を表したグラフである。
【図８】ＰＲＯＰＥＬＬＥＲデータに関する点広がり関数を示した画像である。
【図９】Ｔ２減衰について補正したＰＲＯＰＥＬＬＥＲデータに関する点広がり関数を示した画像である。
【図１０】本発明の別の態様に従ってホモダイン処理を用いて満たしたｋ空間の単一ブレードを表した概要図である。
【図１１】ｋ空間の部分充足ブレードを表した画像である。
【図１２】当初は部分的に充足されており続いてホモダイン処理を用いて満たされるｋ空間ブレードを表した画像である。
【図１３】ホモダインブレード処理後のＴ２減衰に由来する相対信号振幅を表したグラフである。
【図１４】並列撮像及びハーフＮＥＸ  ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ再構成技法を用いて様々な方向で収集したデータブレードから再構成したＤＱＡファントームの画像である。
【図１５】本発明の別の態様に従って並列撮像及び修正型ハーフＮＥＸ  ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ再構成技法を用いて様々な方向で収集したデータブレードから再構成したＤＱＡファントームの画像である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム
１２  オペレータコンソール
１３  キーボード別の入力デバイス
１４  制御パネル
１６  表示画面
１８  リンク
２０  単独のコンピュータシステム
２０ａ  バックプレーン
２２  画像プロセッサモジュール
２４  ＣＰＵモジュール
２６  メモリモジュール
２８  ディスク記憶装置
３０  テープ駆動装置
３２  単独のシステム制御部
３２ａ  バックプレーン
３４  高速シリアルリンク
３６  ＣＰＵモジュール
３８  パルス発生器モジュール
４０  シリアルリンク
４２  傾斜増幅器組
４４  生理学的収集制御器
４６  スキャン室インタフェース回路
４８  患者位置決めシステム
５０  傾斜コイルアセンブリ
５２  マグネットアセンブリ
５４  偏向マグネット
５６  全身用ＲＦコイル
５８  送受信器モジュール
６０  ＲＦ増幅器
６２  送信／受信スイッチ
６４  前置増幅器
６６  メモリモジュール
６８  アレイプロセッサ
７０  従来の体幹部用ＲＦコイルアレイ
７２〜７９  コイル素子
８０〜８７  データ収集チャンネル
８８〜９５  「コイル」画像
９６  合成画像
９７  ｋ空間データ組
９８  ｋ空間データ組
９９  撮像データ線
１００  撮像データ線
１０１  較正データ線
１０２  較正データ線
１０３  混成空間データ組
１０４  混成空間データ組
１０５  位相エンコード方向
１０６  再構成重み
１０７  周波数エンコード方向
１０８  完全ブレード
１１０  完全ブレード
１１２  混成空間
１１４  混成空間
１１６  ｋ空間データ組
１１８  ｋ空間データ組
１２０  標準マルチチャンネルＰＲＯＰＥＬＬＥＲ再構成パイプライン
１２２  最終画像
１２４  修正型マルチチャンネルＰＲＯＰＥＬＬＥＲ再構成パイプライン
１２６  最終画像
１２８  複数のデータ線
１３０  収集する線
１３２  自動較正信号（ＡＣＳ）線
１３４  線
１３６  当てはめブロック
１３８  当てはめブロック
１３５  周波数エンコード方向
１３７  位相エンコード方向
１４０  曲線
１４２  収集ビュー振幅
１４４  振幅
１４６  ｋ空間ブレード
１４８  中央領域
１５０  ｋ空間データ線
１５２  未サンプリングの位相エンコード箇所
１５４  複数のビュー
１５６  ビュー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008068085.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
2008068085.tif 000011
【図９】
2008068085.tif 000012
【図１０】
2008068085.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
2008068085.tif 000015
【図１３】
2008068085.tif 000016
【図１４】
2008068085.tif 000017
【図１５】
2008068085.tif 000018