(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信アンテナを備える磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システムの環境ノイズを消去する方法であって、
前記受信アンテナを介して、ノイズＲＦ成分を含むｋ空間内における磁気共鳴（ＭＲ）データを獲得するステップと、
前記ＭＲＩシステムの前記環境ノイズを表すｋ空間内におけるノイズＲＦデータを獲得するステップと、
を含む方法において、
前記ノイズＲＦデータと、前記ＭＲデータを記憶するｋ空間の周辺部分に制限される前記ＭＲデータの一部分とに基づいて、前記ノイズＲＦデータを前記ＭＲデータの前記ノイズＲＦ成分に変換する補償因子を計算するステップと、
前記ノイズＲＦデータと計算された前記補償因子との乗算として前記ＭＲデータの前記ノイズＲＦ成分を推定するステップと、
前記ＭＲデータから、推定された前記ノイズＲＦ成分を減算することにより、修正されたＭＲデータを生成するステップと、をさらに含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記補償因子を計算するステップは、
前記ＭＲデータを記憶するｋ空間のデータ線を、前記ノイズＲＦデータを記憶するｋ空間のデータ線と位置合わせするステップであって、位置合わせされた前記データ線が、位相符号化方向において同じｋ値をもつ、位置合わせするステップと、
対応するｋ空間の前記位相符号化方向における最高／最低ｋ値付近でのデータ線の前記ＭＲデータと、前記対応するｋ空間の前記位相符号化方向における前記最高／最低ｋ値付近でのデータ線の前記ノイズＲＦデータとに基づいて、補償因子を計算するステップとをさらに含み、前記最高／最低ｋ値付近でのデータ線の前記ＭＲデータは、前記補償因子と前記最高／最低ｋ値付近でのデータ線の前記ノイズＲＦデータとの乗算である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記補償因子を計算するステップは、
前記ＭＲデータを記憶するｋ空間のデータ線を、前記ノイズＲＦデータを記憶するｋ空間のデータ線と位置合わせするステップであって、位置合わせされた前記データ線が、位相符号化方向において同じｋ値をもつ、位置合わせするステップと、
対応するｋ空間の前記位相符号化方向の中心におけるデータ線に対する周波数符号化方向における最高／最低ｋ値付近での前記ＭＲデータと、前記対応するｋ空間の前記位相符号化方向の中心におけるデータ線に対する周波数符号化方向における前記最高／最低ｋ値付近での前記ノイズＲＦデータとに基づいて、補償因子を計算するステップとをさらに含み、前記最高／最低ｋ値付近での前記ＭＲデータは、前記補償因子と前記最高／最低ｋ値付近での前記ノイズＲＦデータとの乗算である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記補償因子を計算するステップは、
前記ＭＲデータを記憶するｋ空間のデータ線を、前記ノイズＲＦデータを記憶するｋ空間のデータ線と位置合わせするステップであって、位置合わせされた前記データ線が、位相符号化方向において同じｋ値をもつ、位置合わせするステップと、
対応するｋ空間の周波数符号化方向における最高／最低ｋ値付近での前記ＭＲデータと、前記対応するｋ空間の前記周波数符号化方向における前記最高／最低ｋ値付近での前記ノイズＲＦデータとに基づいて、前記補償因子を計算するステップとをさらに含み、前記最高／最低ｋ値付近での前記ＭＲデータが、前記補償因子と前記最高／最低ｋ値付近での前記ノイズＲＦデータとの乗算である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ノイズＲＦデータは、前記ＭＲＩシステムのイメージングボリュームの外部に配置された探知コイルを介して獲得される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記探知コイルは、前記探知コイルとして前記イメージングボリュームの外部に配置された補助受信アンテナであり、前記ノイズＲＦデータは、前記イメージングボリューム内に配置された前記受信アンテナを介した前記ＭＲデータの獲得と同時に、前記補助受信アンテナを介して獲得される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記受信アンテナは、多チャンネルコイルアレイとして形成され、前記ノイズＲＦデータは、前記多チャンネルコイルアレイを介して獲得された前記ＭＲデータから前記ノイズＲＦデータを抽出するようにプロセッサにより実現された仮想探知モジュールを介して獲得される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記多チャンネルコイルアレイを介して獲得された前記ＭＲデータからの前記ノイズＲＦデータを、主成分分析（ＰＣＡ）及び独立成分分析（ＩＣＡ）からなる群から選択された統計量アルゴリズムを使用して抽出するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ＭＲＩシステムの受信アンテナを介して獲得されたｋ空間内におけるＭＲデータのノイズＲＦ成分を消去する当該ＭＲＩシステムであって、
前記受信アンテナを介して獲得された前記ＭＲデータと、前記ＭＲＩシステムの環境ノイズを表すｋ空間内におけるノイズＲＦデータとを獲得するデータ獲得モジュールと、
前記ノイズＲＦデータと、前記ＭＲデータを記憶するｋ空間の周辺部分に制限される前記ＭＲデータの一部分とに基づいて、前記ノイズＲＦデータを前記ＭＲデータの前記ノイズＲＦ成分に変換する補償因子を計算する補償因子計算モジュールと、
前記ノイズＲＦデータと計算された前記補償因子との乗算として、前記ＭＲデータのノイズＲＦ成分を推定するノイズ推定モジュールと、
前記ＭＲデータから推定された前記ノイズＲＦ成分を減算することにより、修正されたＭＲデータを生成するデータ修正モジュールと、を備える、ＭＲＩシステム。
【請求項１０】
前記ノイズＲＦデータは、前記ＭＲＩシステムのイメージングボリュームの外部に配置された探知コイルを介して獲得される、請求項９に記載のＭＲＩシステム。
【請求項１１】
イメージングボリュームの外部に配置された補助受信アンテナが探知コイルとして使用され、前記ノイズＲＦデータは、前記イメージングボリューム内に配置された前記受信アンテナを介した前記ＭＲデータの獲得と同時に、前記補助受信アンテナを介して検出される、請求項９に記載のＭＲＩシステム。
【請求項１２】
前記受信アンテナは、多チャンネルコイルアレイとして形成され、前記ノイズＲＦデータは、前記多チャンネルコイルアレイを介して獲得された前記ＭＲデータから前記ノイズＲＦデータを抽出するようにプロセッサにより実現された仮想探知モジュールを介して獲得される、請求項９に記載のＭＲＩシステム。
【請求項１３】
前記仮想探知モジュールは、前記多チャンネルコイルアレイを介して獲得された前記ＭＲデータから前記ノイズＲＦデータを抽出するために、主成分分析（ＰＣＡ）及び独立成分分析（ＩＣＡ）からなる群から選択された統計量アルゴリズムを使用する、請求項１２に記載のＭＲＩシステム。
【請求項１４】
前記補償因子は、前記多チャンネルコイルアレイの各チャンネルに対する１次元複素ベクトルであり、異なるベクトル要素に基づいて、各受信期間中に獲得されたイメージング磁気共鳴データを修正するために、前記ベクトル要素の数は位相符号化勾配の数に等しい、請求項１２に記載のＭＲＩシステム。
【請求項１５】
受信アンテナを備えるＭＲＩシステムを制御するプロセッサによる実行のための、マシン実行可能な命令を含むコンピュータプログラムであって、前記マシン実行可能な命令の実行は、前記プロセッサに、
前記受信アンテナを介して獲得されたｋ空間内におけるＭＲデータと、前記ＭＲＩシステムの環境ノイズを表すｋ空間内におけるノイズＲＦデータとを獲得し、
前記ノイズＲＦデータと、前記ＭＲデータを記憶するｋ空間の周辺部分に制限される前記ＭＲデータの一部分とに基づいて、前記ノイズＲＦデータを前記ＭＲデータのノイズＲＦ成分に変換する補償因子を計算し、
前記ノイズＲＦデータと計算された前記補償因子との乗算として前記ＭＲデータの前記ノイズＲＦ成分を推定し、
前記ＭＲデータから推定された前記ノイズＲＦ成分を減算することにより、修正されたＭＲデータを生成させる、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、磁気共鳴イメージングに関し、特に、スプリアスＲＦ信号の存在下における磁気共鳴イメージングに関する。
【背景技術】
【０００２】
大きな静磁場は、患者の体内における画像を提示するための手順の一部として原子の核スピンを位置合わせするために、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）スキャナにより使用される。この大きな静磁場は、Ｂ０場又は主磁場と呼ばれる。
【０００３】
ＭＲＩスキャン中、送信器コイルにより生成された高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）パルスは、局所磁場への摂動をもたらし、核スピンにより放射されたＲＦ信号は、受信器コイルにより検出される。これらのＲＦ信号は、ＭＲＩ画像を構成するために使用される。これらのコイルは、アンテナとも呼ばれる。さらにまた、送信器コイルと受信器コイルとは、両方の機能を実施する単一の送受信器コイルに一体化されることも可能である。送受信器コイルという用語の使用は、別々の送信器コイルと受信器コイルとが使用されるシステムも表すことが理解される。送信されたＲＦ場は、Ｂ１場と呼ばれる。
【０００４】
しかし、ＭＲＩスキャン中におけるスプリアスＲＦノイズは、核スピンにより放射されたＲＦ信号の測定と干渉する場合がある。典型的には、これらのスプリアスＲＦ信号を除去するために、大きなＲＦケージが磁気共鳴イメージングシステムの周囲に構築される。このようなＲＦケージを使用することの欠点として、ＲＦケージが、銅などの大量の金属を使用することと、構築が高価であることとが挙げられる。
【０００５】
米国特許第７，４８６，９８２（Ｂ２）号は、ＮＭＲ処置を受ける患者の周囲にＲＦ遮蔽体を形成するための放射線不透過磁石コンポーネントと組み合わせた放射線不透過保持器を開示する。
【０００６】
特開昭６３−２７２３３６は、ＭＲ信号検出コイルの近傍に配置されるが、被験者からのＭＲ信号の受信を実質的に実施しない２組の外部電波検出コイルを開示する。ＭＲ信号検出コイルの受信信号から外部電波検出コイルの受信信号を直接的に減算することにより、外部電波の影響が除去される。外部電波検出コイルは、ノイズ消去の効果を確実なものとするために、信号検出コイルに対して慎重に配置されなければならないことが理解される。国際特許出願ＷＯ２０１３／０１６６３９は、ユニバーサル複素スケーリング因子を計算し、環境スプリアスノイズと受信器コイルからの測定された信号との間の伝達関数を決定するポータブルＭＲシステム内におけるアクティブノイズ消去システムを開示し、同出願の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
市場における磁気共鳴イメージングシステムのハードウェアに対する想定される変更を最小限とした、費用効果の高いノイズ消去アプローチを提供することが本発明の目的である。その一方で、ノイズ消去アプローチは、時間的及び空間的なノイズ放出を考慮して、イメージング磁気共鳴データを修正する精度を改善する。
【０００８】
本発明の実施形態は、独立請求項に磁気共鳴イメージングシステム、方法及びコンピュータプログラム製品を提供する。実施形態は従属請求項に記載される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
当業者には理解されるように、本発明の態様は、装置、方法又はコンピュータプログラムプロダクトとして具体化され得る。したがって、本発明の態様は、全面的にハードウェア実施形態、全面的にソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）又は本明細書においてすべて一般的に「回路」、「モジュール」若しくは「システム」と称され得るソフトウェア及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態をとり得る。さらに、本発明の態様は、コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードを有する１つ又は複数のコンピュータ可読媒体において具体化されたコンピュータプログラムプロダクトの形態をとり得る。
【００１０】
１つ又は複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読ストレージ媒体でもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読ストレージ媒体」は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行可能な命令を保存することができる任意の有形ストレージ媒体を包含する。コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ可読非一時的ストレージ媒体と称される場合もある。コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、有形コンピュータ可読媒体と称される場合もある。一部の実施形態では、コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、コンピューティングデバイスのプロセッサによってアクセスされることが可能なデータを保存可能であってもよい。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ハードディスクドライブ、半導体ハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気光学ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルを含むが、これらに限定されない。光ディスクの例は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、又はＤＶＤ−Ｒディスクといったコンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）を含む。コンピュータ可読ストレージ媒体という用語は、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータデバイスによってアクセスされることが可能な様々な種類の記録媒体も指す。例えば、データは、モデムによって、インターネットによって、又はローカルエリアネットワークによって読み出されてもよい。コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードは、限定されることはないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等を含む任意の適切な媒体、又は上記の任意の適切な組み合わせを用いて送信されてもよい。
【００１１】
コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドにおいて又は搬送波の一部として内部で具体化されたコンピュータ実行可能コードを備えた伝搬データ信号を含んでもよい。このような伝搬信号は、限定されることはないが電磁気、光学的、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含む様々な形態のいずれかをとり得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体ではない及び命令実行システム、装置、若しくはデバイスによって又はそれと関連して使用するためのプログラムを通信、伝搬、若しくは輸送できる任意のコンピュータ可読媒体でもよい。
【００１２】
「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能な任意のメモリである。「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体のさらなる一例である。コンピュータストレージは、任意の不揮発性コンピュータ可読ストレージ媒体である。一部の実施形態では、コンピュータストレージは、コンピュータメモリであってもよい又はその逆でもよい。メモリ及びストレージの内容が互いに重複するか、又は、一方の中にあると説明される事項は、他方の中に記憶又はコピーされてもよい。
【００１３】
本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム、マシン実行可能命令、又はコンピュータ実行可能コードを実行可能な電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を含むコンピューティングデバイスへの言及は、場合により、２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むと解釈されるべきである。プロセッサは、例えば、マルチコアプロセッサである。プロセッサは、また、単一のコンピュータシステム内の、又は複数のコンピュータシステムの中へ分配されたプロセッサの集合体も指す。コンピュータデバイスとの用語は、各々が１つ又は複数のプロセッサを有するコンピュータデバイスの集合体又はネットワークを指してもよいと理解されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同一のコンピュータデバイス内の、又は複数のコンピュータデバイス間に分配された複数のプロセッサによって実行される。
【００１４】
コンピュータ実行可能コードは、本発明の態様をプロセッサに行わせるマシン実行可能命令又はプログラムを含んでもよい。本発明の態様に関する動作を実施するためのコンピュータ実行可能コードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、又はＣ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語及び「Ｃ」プログラミング言語又は類似のプログラミング言語等の従来の手続きプログラミング言語を含む１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよい及びマシン実行可能命令にコンパイルされてもよい。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態又は事前コンパイル形態でもよい及び臨機応変にマシン実行可能命令を生成するインタプリタと共に使用されてもよい。
【００１５】
コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアローンソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上で及び部分的にリモートコンピュータ上で、又は完全にリモートコンピュータ若しくはサーバ上で実行することができる。後者の場合、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）若しくは広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを通してユーザのコンピュータに接続されてもよい、又はこの接続は外部コンピュータに対して（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用したインターネットを通して）行われてもよい。
【００１６】
本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラムプロダクトのフローチャート、図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート、図、及び／又はブロック図の各ブロック又は複数のブロックの一部は、適用できる場合、コンピュータ実行可能コードの形態のコンピュータプログラム命令によって実施され得ることが理解されよう。相互排他的でなければ、異なるフローチャート、図、及び／又はブロック図におけるブロックの組み合わせが組み合わせられてもよいことがさらに理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するための手段を生じさせるようにマシンを作るために、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサへと提供されてもよい。
【００１７】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体に保存された命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施する命令を含む製品を作るように、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイスにある特定の方法で機能するように命令することができるコンピュータ可読媒体に保存されてもよい。
【００１８】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するためのプロセスを提供するように、一連の動作ステップがコンピュータ、他のプログラム可能装置又は他のデバイス上で行われるようにすることにより、コンピュータ実施プロセスを生じさせるために、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上にロードされてもよい。
【００１９】
本明細書で使用される「ユーザインタフェース」は、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムとインタラクトすることを可能にするインタフェースである。「ユーザインタフェース」は、「ヒューマンインタフェースデバイス」と称される場合もある。ユーザインタフェースは、情報若しくはデータをオペレータに提供することができる及び／又は情報若しくはデータをオペレータから受信することができる。ユーザインタフェースは、オペレータからの入力がコンピュータによって受信されることを可能にしてもよい及びコンピュータからユーザへ出力を提供してもよい。つまり、ユーザインタフェースはオペレータがコンピュータを制御する又は操作することを可能にしてもよい、及びインタフェースはコンピュータがオペレータの制御又は操作の結果を示すことを可能にしてもよい。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインタフェース上のデータ又は情報の表示は、情報をオペレータに提供する一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、指示棒、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ウェブコム、ヘッドセット、ギアスティック、ステアリングホイール、ペダル、有線グローブ、ダンスパッド、リモコン、及び加速度計を介したデータの受信は、オペレータから情報又はデータの受信を可能にするユーザインタフェース要素の全例である。
【００２０】
本明細書で使用される「ハードウェアインタフェース」は、コンピュータシステムのプロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とインタラクトする及び／又はそれを制御することを可能にするインタフェースを包含する。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置へ制御信号又は命令を送ることを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースはまた、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とデータを交換することを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースの例は、ユニバーサルシリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、シリアルポート、ＲＳ−２３２ポート、ＩＥＥＥ４８８ポート、ブルートゥース（登録商標）接続、無線ＬＡＮ接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インタフェース、ＭＩＤＩインタフェース、アナログ入力インタフェース、及びデジタル入力インタフェースを含むが、これらに限定されない。
【００２１】
本明細書で使用される「ディスプレイ」又は「ディスプレイデバイス」は、画像又はデータを表示するために構成された出力デバイス又はユーザインタフェースを包含する。ディスプレイは、視覚、音声、及び／又は触覚データを出力してもよい。ディスプレイの例は、コンピュータモニタ、テレビスクリーン、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクターディスプレイ、平面パネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ、及びヘッドマウントディスプレイを含むが、これらに限定されない。
【００２２】
磁気共鳴（ＭＲ）データは、本明細書においては、磁気共鳴イメージングスキャン中に磁気共鳴装置のアンテナによって原子スピンにより発せられた無線周波数信号の記録された測定結果として定義される。磁気共鳴データは、医療画像データの一例である。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）画像は、本明細書においては、磁気共鳴イメージングデータ内に含まれる解剖学的データの復元された２次元又は３次元視覚化として定義される。この視覚化は、コンピュータを使用して行うことができる。磁気共鳴データは、ｋ空間データとも呼ばれる。ｋ空間は、磁気共鳴イメージングにおいて広く使用される数学的表現である。ＭＲＩ物理学において、ｋ空間は、測定されたＭＲ画像の２Ｄ又は３Ｄフーリエ変換である。実際には、ｋ空間は、多くの場合、一時的な画像空間を表し、通常は、複素数値の行列を表し、その中に、データ獲得中におけるデジタル化されたＭＲ信号からのデータが記憶される。
【００２３】
本発明の実施形態は、受信アンテナを含む磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システムの環境ノイズを消去するための方法を提供する。本方法は、受信アンテナを介してノイズＲＦ成分を含む磁気共鳴（ＭＲ）データを獲得するステップと、ＭＲＩシステムの環境ノイズを表すノイズＲＦデータを獲得するステップと、ノイズＲＦデータとＭＲデータを記憶するｋ空間の周辺部分におけるＭＲデータの一部分とに基づいて、補償因子を計算するステップと、ノイズＲＦデータと計算された補償因子との乗算としてＭＲデータのノイズＲＦ成分を推定するステップと、ＭＲデータから、推定されたノイズＲＦ成分を減算することにより、修正されたＭＲデータを生成するステップとを含む。有益には、ＭＲデータのｋ空間内でのノイズＲＦ成分の分布特性を考慮することにより、ノイズＲＦ成分が支配的であるｋ空間の周辺部分が、補償因子の計算のために使用される。したがって、システムハードウェアへの想定される変更を最小限としたノイズ消去が達成可能であると同時に、より正確な手法によりノイズが消去される。
【００２４】
本発明の一実施形態によると、ノイズＲＦデータは、ＭＲＩシステムのイメージングボリュームの外部に配置された探知コイルを介して獲得される。有益には、探知コイルは、環境ノイズを主に測定して、より正確なノイズＲＦデータを取得可能である。
【００２５】
本発明の一実施形態によると、探知コイルは、探知コイルとしてイメージングボリュームの外部に配置された標準的な受信アンテナであり、ノイズＲＦデータは、イメージングボリューム内に配置された受信アンテナを介したＭＲデータの獲得と同時に、標準的な受信アンテナを介して獲得される。有益には、隙間におけるスペアの標準的な受信アンテナは、ノイズＲＦデータ測定のための専用の特定の探知コイルを設計するコストと労力とを削減する探知コイルとして直接的に再利用可能である。さらに、磁気共鳴イメージングシステムを専用探知コイルに適合させるための磁気共鳴イメージングシステムへの変更が同様に回避される。その一方で、探知コイルとして標準的な受信アンテナを使用することは、さらに、専用探知コイルを使用することと比較して、ＭＲデータとノイズＲＦデータとの同時獲得をより簡単にする。
【００２６】
本発明の一実施形態によると、受信アンテナは、多チャンネルコイルアレイとして形成され、ノイズＲＦデータは、多チャンネルコイルアレイを介して獲得されたＭＲデータからＲＦノイズデータを抽出するようにプロセッサにより実現された仮想探知モジュールを介して獲得される。有益には、多チャンネルコイルアレイを介して獲得されたＭＲデータからノイズＲＦデータを抽出することにより、ハードウェアが関与しないので、ノイズ消去のコストがさらに低減される。
【００２７】
本発明の一実施形態によると、多チャンネルコイルアレイを介して獲得されたＭＲデータからのノイズＲＦデータは、主成分分析（ＰＣＡ：ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ａｎａｌｙｓｉｓ）及び独立成分分析（ＩＣＡ：ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ａｎａｌｙｓｉｓ）からなる群から選択された統計量アルゴリズムを使用して抽出される。有益には、統計量アルゴリズムは、コストを削減するためにコンピュータプログラムプロダクトにより実行可能である。
【００２８】
本発明の一実施形態によると、補償する因子を計算するステップは、ＭＲデータを記憶するｋ空間のデータ線を、ＲＦノイズデータを記憶するｋ空間のデータ線と位置合わせするステップであって、位置合わせされたデータ線が、位相符号化方向において同じｋ値をもつ、位置合わせするステップと、対応するｋ空間の位相符号化方向における最高／最低ｋ値付近でのデータ線のＭＲデータと、対応するｋ空間の位相符号化方向における最高／最低ｋ値付近でのデータ線のＲＦノイズデータとに基づいて、補償因子を計算するステップとをさらに含み、最高／最低ｋ値付近でのデータ線のＭＲデータは、補償因子と最高／最低ｋ値付近でのデータ線のＲＦノイズデータとの乗算である。有益には、補償因子は、ＭＲデータの各受信期間内における環境ノイズの時間的な放出を考慮するために、位置合わせされた位相符号化勾配の各々に対して演算可能である。
【００２９】
本発明の一実施形態によると、補償する因子を計算するステップは、ＭＲデータを記憶するｋ空間のデータ線を、ＲＦノイズデータを記憶するｋ空間のデータ線と位置合わせするステップであって、位置合わせされたデータ線が、位相符号化方向において同じｋ値をもつ、位置合わせするステップと、対応するｋ空間の位相符号化方向の中心におけるデータ線に対する周波数符号化方向における最高／最低ｋ値付近でのＭＲデータと、対応するｋ空間の位相符号化方向の中心におけるデータ線に対する周波数符号化方向における最高／最低ｋ値付近でのＲＦノイズデータとに基づいて、補償因子を計算するステップとをさらに含み、最高／最低ｋ値付近でのＭＲデータは、補償因子と最高／最低ｋ値付近でのＲＦノイズデータとの乗算である。有益には、補償因子は、ＭＲデータの各受信期間内における環境ノイズの時間的な放出を考慮するために、位置合わせされた位相符号化勾配の各々に対して演算可能である。
【００３０】
本発明の一実施形態によると、補償する因子を計算するステップは、ＭＲデータを記憶するｋ空間のデータ線を、ＲＦノイズデータを記憶するｋ空間のデータ線と位置合わせするステップであって、位置合わせされたデータ線が、位相符号化方向において同じｋ値をもつ、位置合わせするステップと、対応するｋ空間の周波数符号化方向における最高／最低ｋ値付近でのＭＲデータと、対応するｋ空間の周波数符号化方向における最高／最低ｋ値付近でのＲＦノイズデータとに基づいて、補償因子を計算するステップとをさらに含み、最高／最低ｋ値付近でのＭＲデータが、補償因子と最高／最低ｋ値付近でのＲＦノイズデータとの乗算である。有益には、補償因子は、ＭＲデータの各受信期間内における環境ノイズの時間的な放出を考慮するために、位置合わせされた位相符号化勾配の各々に対して演算可能である。
【００３１】
本発明の実施形態は、ＭＲＩの受信アンテナを介して獲得されたＭＲデータのノイズ成分を消去するように構成された磁気共鳴画像システムを提供する。ＭＲＩシステムは、受信アンテナを介して獲得されたＭＲデータとＭＲＩシステムの環境ノイズを表すノイズＲＦデータとを獲得するように構成されたデータ獲得モジュールと、ノイズＲＦデータとＭＲデータを記憶するｋ空間の周辺部分におけるＭＲデータの一部分とに基づいて、補償因子を計算するように構成された補償因子計算モジュールと、ノイズＲＦデータと計算された補償因子との乗算として、ＭＲデータのノイズＲＦ成分を推定するように構成されたノイズ推定モジュールと、ＭＲデータから推定されたノイズＲＦ成分を減算することにより、修正されたＭＲデータを生成するように構成されたデータ修正モジュールとを備える。有益には、ＭＲデータのｋ空間内におけるノイズＲＦ成分の分布特性を考慮することにより、ノイズＲＦ成分が支配的であるｋ空間の周辺部分が、補償因子の計算のために使用される。したがって、システムハードウェアへの想定される変更を最小限としたノイズ消去が達成可能であると同時に、より正確な手法によりノイズが消去される。
【００３２】
本発明の一実施形態によると、補償因子は、多チャンネルコイルアレイの各チャンネルに対する１次元複素ベクトルであり、異なるベクトル要素に基づいて、各受信期間中に獲得されたイメージング磁気共鳴データを修正するために、ベクトル要素の数は位相符号化勾配の数に等しい。
【００３３】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサによる実行のためのマシン実行可能な命令を含むコンピュータプログラムプロダクトを提供する。マシン実行可能な命令の実行は、プロセッサに、受信アンテナを介して獲得されたＭＲデータとＭＲＩシステムの環境ノイズを表すノイズＲＦデータとを獲得し、ノイズＲＦデータとＭＲデータを記憶するｋ空間の周辺部分におけるＭＲデータの一部分とに基づいて、補償因子を計算し、ノイズＲＦデータと計算された補償因子との乗算としてＭＲデータのノイズＲＦ成分を推定し、ＭＲデータから推定されたノイズＲＦ成分を減算することにより、修正されたＭＲデータを生成させる。有益には、ＭＲデータのｋ空間内におけるノイズＲＦ成分の分布特性を考慮することにより、ノイズＲＦ成分が支配的であるｋ空間の周辺部分が、補償因子の計算のために使用される。したがって、システムハードウェアへの想定される変更を最小限としたノイズ消去が達成可能であると同時に、より正確な手法によりノイズが消去される。
【００３４】
以下、本開示の様々な態様及び特徴がさらに詳細に説明される。さらに、添付図面に関連付けて記載された説明を参照することで、本発明の他の目的及び利点がより明らかとなり、容易に理解される。
【００３５】
以下、実施形態とともに図面を参照しながら、本発明がさらに詳細に言及及び説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に従った磁気共鳴イメージングシステムを示す図である。
【図２ａ】本発明の一実施形態に従った、１回の磁気共鳴スキャンにより取得された画像データとＲＦノイズデータとを含むｋ空間表現の周辺部分を示す図である。
【図２ｂ】本発明の一実施形態に従った、ＲＦノイズデータのみを含むｋ空間表現の周辺部分を示す図である。
【図３ａ】本発明の別の一実施形態に従った、１回の磁気共鳴スキャンにより取得された画像データとＲＦノイズデータとを含むｋ空間表現の周辺部分を示す図である。
【図３ｂ】本発明の別の一実施形態に従った、ＲＦノイズデータのみを含むｋ空間表現の周辺部分を示す図である。
【図４】本発明の別の一実施形態に従った磁気共鳴イメージングシステムを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に従った図４に示す探知コイルの一例を示す図である。
【図６】本発明のさらに別の一実施形態に従った磁気共鳴イメージングシステムを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に従った、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システムの環境ノイズを消去するための方法のフロー図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図中の同じ参照符号は、同様の、又は対応する特徴及び／又は機能を示す。
【００３８】
特定の実施形態に関連して、特定の図面を参照しながら本発明が説明されるが、本発明はそれに限定されず、特許請求の範囲のみにより限定される。説明される図面は、概略図にすぎず非限定的である。図面において、例示を目的として、要素のうちのいくつかの寸法が誇張され、一定の縮尺で描かれない場合がある。
【００３９】
図において似通った参照番号を付された要素は、等価な要素であるか、同じ機能を実行するかのいずれかである。先に考察された要素は、機能が等価である場合は、後の図においては必ずしも考察されない。
【００４０】
図１は、磁気共鳴イメージングシステム１００の一例を示す。磁気共鳴イメージングシステム１００は、磁石１０４を備える。磁石１０４は、それを貫通するボア１０６を有した超伝導円筒型磁石１０４である。異なるタイプの磁石の使用も可能であり、例えば、分割円筒磁石及び所謂開放磁石の両方を使用することも可能である。分割円筒磁石は、クライオスタットが２つの部分に分割されて、磁石の等平面へのアクセスを可能にする点を除いて、標準的な円筒磁石に類似し、斯かる磁石は、例えば荷電粒子ビーム療法と共に使用される。開放磁石は、２つの磁石部分を有し、被検体を受容するのに十分な大きさの空間を間に有して一方が他方の上にあり、２つの部分の領域の配置は、ヘルムホルツコイルのものと類似する。被検体が閉じ込められる度合いが低いことから、開放磁石が普及している。円筒磁石のクライオスタットの内部には、超伝導コイルの一群が存在する。円筒磁石１０４のボア１０６内部には、磁気共鳴イメージングを行うのに十分な程、磁場が強く均一であるイメージングゾーン１０８が存在する。
【００４１】
磁石のボア１０６内部には、磁気共鳴データの取得のために使用されて、磁石１０４のイメージングゾーン１０８内で磁気スピンを空間的に符号化する磁場勾配コイル１１０のセットも存在する。磁場勾配コイル１１０は、磁場勾配コイル電源１１２に接続される。磁場勾配コイル１１０は代表的なものであることが意図される。一般的に、磁場勾配コイル１１０は、３つの直交する空間方向に空間的に符号化を行うための３つの別々のコイルセットを含む。磁場勾配電源１１２は、電流を磁場勾配コイルに供給する。磁場勾配コイル１１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜がつけられる又はパルス出力される。被検体支持体１２０は、イメージングゾーン１０８内において被検体１１８を支持する。
【００４２】
磁石１０４のボア１０６内にボディコイル１１４がある。ボディコイル１１４は、ＱＢＣである。ボディコイル１１４は、送受信器１１６に接続されるものとして示される。いくつかの実施形態において、ボディコイル１１４は、全ボディコイル高周波増幅器及び／又は受信器にも接続されるが、これは、この例には示されない。送信器と受信器との両方１１６が全ボディコイル１１４に接続される場合、送信モードと受信モードとの間でスイッチングするための手段が提供される。例えば、ＰＩＮダイオードを含む回路が、送信モード又は受信モードを選択するために使用される。
【００４３】
送受信器１１６は、受信アンテナ１２４に接続されるものとして示される。この例において、受信アンテナ１２４は、複数のコイルループ１２６を備える多チャンネルコイルアレイとして形成される。
【００４４】
送受信器１１６と磁場勾配コイル電源１１２とは、コンピュータ１３０のハードウェアインタフェース１３２に接続されるものとして示される。コンピュータ１３０は、機械可読命令を実行するために動作可能なプロセッサ１３３を含むものとしてさらに示される。コンピュータ１３０は、すべてがプロセッサ１３３によりアクセス可能であり、プロセッサ１３３に接続されたユーザインタフェース１３４、コンピュータストレージ１３６、及びコンピュータメモリ１３８を備えるものとしてさらに示される。
【００４５】
コンピュータストレージ１３６は、パルスシーケンスデータ１４０を含むものとして示される。コンピュータストレージ１３６は、イメージング磁気共鳴データ１４２、修正された磁気共鳴データ１４４、及びノイズＲＦデータ１４６を含むものとしてさらに示される。イメージング磁気共鳴データ１４２は、受信アンテナ１１４、１２４を介してパルスシーケンスデータ１４０を使用して獲得され、被検体１１８、例えば、患者からの所望の磁気共鳴データに加算される環境スプリアスノイズからのＲＦノイズ成分を含む。ノイズＲＦデータ１４６は、磁気共鳴イメージングシステム１００の環境スプリアスノイズを表す。修正された磁気共鳴データ１４４は、ＲＦノイズ成分を除去したものである。コンピュータストレージ１３６は、修正されたイメージング磁気共鳴データ１４４から再構成された磁気共鳴画像１４８を含むものとしてさらに示される。前述のように、受信アンテナ１２４は、複数のコイルループ１２６を含む。この例において、イメージング磁気共鳴データ１４２は、チャンネル磁気共鳴データの複数の部分集合を含み、各部分集合が、複数のコイルループ１２６のうちの１つに対応する。したがって、チャンネル磁気共鳴データの各部分集合が、対応するチャンネルＲＦノイズ成分と修正されたチャンネル磁気共鳴データ１４４とを含む。例示を目的として、以下のノイズ消去アルゴリズムが、主に、１つのチャンネルのイメージング磁気共鳴データ１４２を参照しながら説明される。
【００４６】
コンピュータメモリ１３８は、制御モジュール１６０を含むものとして示される。制御モジュールは、磁気共鳴イメージングシステム１００の動作及び機能をプロセッサ１３３が制御することを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。コンピュータストレージ１３８は、修正された磁気共鳴データ１４４から磁気共鳴画像１４８をプロセッサ１３３が再構成することを可能にする画像再構成モジュール１６２を任意選択的に含むものとして示される。コンピュータメモリ１３８は、ノイズ消去モジュール１６４を含むものとしてさらに示される。ノイズ消去モジュール１６４は、プロセッサ１３３がイメージング磁気共鳴データ１４２からのノイズ除去を実施して、修正されたイメージング磁気共鳴データ１４４を生成することを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。図１に示される例の、例示的な制御モジュール、画像再構成モジュール、及びノイズ消去モジュールは、命令を実行するプロセッサにより実現されるが、それらは、代替的に、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、又は他の回路により実現可能である。
【００４７】
一実施形態において、ノイズ消去モジュール１６４は、さらにデータ獲得モジュール１７０、補償因子計算モジュール１７２、ノイズ推定モジュール１７４、及びデータ修正モジュール１７６を備える。同様に、図１に示される例のデータ獲得モジュール１７０、補償因子計算モジュール１７２、ノイズ推定モジュール１７４、及びデータ修正モジュール１７６は、命令を実行するプロセッサ１３３により実現されるが、それらは、代替的に、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、又は他の回路により実現可能である。データ獲得モジュール１７０は、コンピュータストレージ１３６に記憶されたイメージング磁気共鳴データ１４２とノイズＲＦデータ１４６とをプロセッサ１３３が読み出すことを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。イメージング磁気共鳴データ１４２は、被検体１１８からの所望の磁気共鳴信号と、環境スプリアスノイズからのＲＦノイズ成分とを含むので、式（１）により表すことが可能である。
ＳＲＸ＝ＮＥＸ＋ＳＭＲ      （１）
ここで、ＳＲＸは、受信アンテナ１２４を介して獲得されたイメージング磁気共鳴データ１４２を表し、ＮＥＸは、環境ノイズからのＲＦノイズ成分を表し、ＳＭＲは、被検体１１８からの所望のＭＲ信号を表す。前述のように、ノイズＲＦデータ１４６は、磁気共鳴イメージングシステム１００の環境ノイズを表す。スキャン室の異なる位置における環境ノイズの振幅及び位相の差を考慮することにより、ノイズＲＦデータ１４６は、式（２）に従って補償因子αを乗算することによりＲＦノイズ成分に変換可能である。
ＮＥＸ＝ＮＲ×α      （２）
ここで、ＮＲは、ノイズＲＦデータ１４６を表す。補償因子αは複素数比であり、したがって、式（２）は、次のようにも表記可能である。
ＮＥＸ＝ＮＲ×Ａｅ−ｊωΔｔ      （３）
ここで、複素数比αの大きさＡは、多チャンネル受信アンテナ１２４内の特定の受信チャンネル１２６に達するための環境ノイズの経路損失を表し、ωは、環境ノイズの搬送波周波数を表し、時間遅延Δｔは、多チャンネル受信コイル１２４内における異なるコイルループ１２６の位置における、異なるコイルループ１２６に達する環境ノイズの異なる到達時点（ＴＯＡ：ｔｉｍｅ  ｏｆ  ａｒｒｉｖａｌ）を表す。
【００４８】
加えて、前述のように、受信アンテナ１２４は、複数のコイルループ１２６を備える多チャンネルコイルアレイとして形成される。各アンテナチャンネルは、磁石共鳴信号の受信後、それ自体のｋ空間を生成する。通常、環境ノイズは、様々な経路に沿って伝搬して、異なる時点で各アンテナチャンネルに達する。その結果、各アンテナチャンネルにより捕捉されたノイズ成分は、強度が変化する。不同の強度と並んで、各アンテナチャンネルのｋ空間内におけるそれらのノイズ成分は、到達時点が様々であることの結果としての時間遅延によりシフトされる。有益には、式（１）、式（２）、及び式（３）に関連して説明されるように、ノイズ消去アプローチは、各チャンネルデータｋ空間に適用されて、対応するアンテナチャンネルのための１次元複素補償ベクトルを計算可能である。したがって、アンテナチャンネルにわたる強度及び位相の変動が、環境ノイズ消去において考慮される。ここまでの内容を考慮すると、特定のチャンネルのための補償因子αが取得可能である限り、所望の磁気共鳴データに加算されたＲＦノイズ成分は、式（２）に従って推定可能である。一実施形態において、補償因子計算モジュール１７２は、後述のようにアルゴリズムをプロセッサ１３３が実施して、補償因子αを計算することを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。
【００４９】
図２ａと図２ｂとを参照すると、イメージング磁気共鳴データ１４２の図２ａにおけるｋ空間表現が、ノイズＲＦデータ１４６の図２ｂにおけるｋ空間表現と比較される。図２ａと図２ｂとに示す例において、両方のｋ空間が、１０００周波数符号化勾配（ｋ値）×４００位相符号化勾配（ｋ値）のサイズをもつ。本明細書では、明確かつ簡潔であることを目的として、ｋ空間の上縁部と中心部分とのみが示される。ノイズＲＦデータ１４６は、イメージング磁気共鳴データ１４２のサンプリングと同時にサンプリングされるので、図２ａのイメージング磁気共鳴データｋ空間のデータ線は、図２ｂのノイズＲＦデータｋ空間のデータ線と位置合わせされる。位相符号化勾配の各々について、図２ａのデータ線内におけるデータサンプルは、式１）及び式２）に従って、例えば、ＮＲとしてモデル化された図２ｂの対応するデータ線内におけるデータサンプルの関数であるＳＲＸとしてモデル化可能である。
【００５０】
図２ａを参照すると、縁部２０１、例えば、１から４の位相符号化勾配（ｋ値）をもつデータ線を含む部分は、最高位相符号化勾配場によりもたらされるスピンの強いディフェーズ効果に起因したかなり弱い磁気共鳴信号を記憶する。縁部２０１に現れる正弦曲線的波２０３は、主に、環境ノイズからのＲＦノイズ成分を表す。図２ｂを参照すると、縁部２０５、例えば、同じ１から４の位相符号化勾配において捕捉されたデータ線を含む部分は、ノイズＲＦデータ１４６のベースバンドデータを表す明確かつ強い正弦波２０７を示す。
【００５１】
イメージング磁気共鳴データｋ空間の縁部２０１がＲＦノイズ成分により支配されるので、イメージング磁気共鳴データｋ空間の縁部２０１内におけるデータ線上で、被検体１１８からの所望の磁気共鳴信号をゼロと仮定することにより、式１）及び式２）が変更されて式４）を取得することができる。
ＳＲＸ＿Ｎ＝ＮＲ＿Ｎ×αＮ      （４）
ここで、ＳＲＸ＿Ｎは、イメージング磁気共鳴データｋ空間の縁部２０１内におけるデータ線Ｎ上のデータサンプルを表し、ＮＲ＿Ｎは、ノイズＲＦデータｋ空間の縁部２０５内におけるデータ線Ｎ上のデータサンプルを表し、αＮは、ＭＲデータｋ空間の縁部２０１内におけるデータ線Ｎ上の補償因子を表す。αＮの解は、最小二乗最小化問題を解いてＭを最小化することである。
Ｍ＝Σ｜ＳＲＸ＿Ｎ−ＮＲ＿Ｎ×αＮ｜２      （５）
【００５２】
例えば、図２ａと図２ｂとに示す約２００の位相符号化勾配といった、ｋ空間の中心部分におけるデータ線に対して、それらのデータ線のエコー中心におけるイメージング磁気共鳴信号が非常に強いので、ＲＦノイズ成分は支配的な要素ではない。したがって、式４）は、ｋ空間の中心部分におけるデータ線に直ちに適用可能というわけではない。しかし、図２ａを参照すると、ＲＦノイズ成分は、エコー中心が遠く離れているときの強いディフェーズ効果に起因して、それらのデータ線の前部及び後部２１０において、ｋ空間中心の周囲のデータ線に対して依然として支配的である。したがって、式４）は、イメージング磁気共鳴データｋ空間中心及びノイズＲＦデータｋ空間中心のそれぞれの周囲におけるデータ線の前後の部分２１０及び２２０におけるデータサンプルのみを使用することにより、次のように変更可能である。
Ｓ’ＲＸ＿Ｎ＝Ｎ’Ｒ＿Ｎ×αＮ      （６）
すなわち、Ｓ’ＲＸ＿Ｎは、イメージング磁気共鳴データｋ空間中心の周囲でのデータ線の前後の部分２１０におけるデータサンプルを表し、Ｎ’Ｒ＿Ｎは、ノイズＲＦデータｋ空間中心の周囲でのデータ線の前後の部分２２０におけるデータサンプルを表す。同様に、イメージング磁気共鳴データｋ空間中心の周囲におけるデータ線Ｎに関するαＮに対する解は、最小二乗最小化問題を解いてＭ’を最小化することである。
Ｍ’＝Σ｜Ｓ’ＲＸ＿Ｎ−Ｎ’Ｒ＿Ｎ×αＮ｜２      （７）
【００５３】
要約すると、補償因子計算モジュール１７２は、まず、イメージング磁気共鳴データ１４２を記憶するｋ空間の周辺部分（２０１、２１０）を選択し、周辺部分（２０１、２１０）では、例えば、ｋ空間の上縁部及び底縁部のデータ線とｋ空間中心の周囲におけるデータ線の前後の部分とに対してＲＦノイズ成分が支配的である。次に、データ線Ｎがｋ空間の上縁部及び底縁部にある場合には式（４）と式（５）とに従って、及び、データ線Ｎがｋ空間中心の周囲にある場合には式（６）と式（７）とに従って、各データ線Ｎに対する補償因子αＮが計算される。
【００５４】
前述のように、ｋ空間は、測定されたＭＲ画像の２Ｄ又は３Ｄフーリエ変換である。実際には、ｋ空間は、多くの場合、一時的な画像空間を表し、その中で、デジタル化されたＭＲ信号からのデータが、良好な対称性を示す２Ｄ又は３Ｄ複素行列の形態で記憶される。スピン歳差運動が同相状態に留まるので、２Ｄ  ｋ空間の中心、すなわち、周波数及び位相符号化方向の両方における中央ｋ値は、最大ＭＲ信号サンプルを含む。行列の周辺部分、例えば、２つの２Ｄ  ｋ空間の位相符号化方向でのいずれかの周波数における最大／最小ｋ値領域は、スピン歳差運動のディフェーズ状態が原因となって、比較的低いＭＲ信号サンプルを含む。例えば、中心位相符号化線にわたって対称に分散された最大／最小ｋ値をもつ位相符号化線の全体の１０％以下、又は、中心周波数符号化線にわたって対称に分散された最大／最小ｋ値をもつ周波数符号化線の全体の８０％以下が、２Ｄ  ｋ空間内における周辺部分と呼ばれる。いくつかの例において、ＭＲ信号受信における遅延又は意図されるパルスの設計形状に起因して、ｋ空間中心は、行列の形状中心に対して前方又は後方にシフトされて、周波数符号化線の全体の８０％以下が不均一に分散されることをもたらす。両方の状況において、ノイズ消去のために使用されるｋ空間の周辺部分は、最良の画像品質をもたらす最も好ましい補償因子αを取得するために、複数の試行を通して決定可能である。３Ｄ  ｋ空間の場合、第３の次元が位相符号化される。各２Ｄ  ｋ空間スライスは、周波数及び位相符号化方向をさらに含み、このことは、ＭＲデータｋ空間とノイズＲＦデータｋ空間との両方にあてはまる。したがって、補償因子の計算中、ｋ空間の各スライスは、独立したチャンネルとして取り扱われる。
【００５５】
ノイズ推定モジュール１７４は、各データ線に対して計算された補償因子αを使用して、式（２）に従って、所望のＭＲ信号ＳＭＲに加算されたノイズ成分ＮＥＸを推定可能である。推定されたノイズ成分ＮＥＸを使用して、データ修正モジュール１７６は、受信アンテナ１２４を介して獲得されたイメージング磁気共鳴データ１４２から推定されたノイズ成分ＮＥＸを減算することにより、被検体１１８から所望のＭＲ信号ＳＭＲを取得可能であり、それにより、ＲＦノイズ消去を実現する。
【００５６】
有益には、ｋ空間内におけるイメージング磁気共鳴生データの分布特性、より具体的には、ｋ空間の周辺部分に対して支配的であるＲＦノイズ成分を考慮することにより、ＲＦノイズ成分により支配されたｋ空間の周辺部分が補償因子の計算のために選択される。さらに、各データ線に対する補償因子が、各データ線上におけるＲＦノイズ分布を考慮することにより、個別に計算される。このようにして、補償因子ベクトルが取得され、ここで、各ベクトル要素αＮが、位相符号化勾配Ｎのデータ線に対する補償因子を表す。このようなアプローチは、各繰り返し期間ＴＲにおける環境ノイズの放出を捕捉して各位相符号化勾配に対して異なる補償因子を取得可能であり、その結果として、環境ノイズ消去の時間分解能を著しく高める。
【００５７】
代替的に、環境ノイズ消去の精密さと速度との間のトレードオフとして、図３ａに示すイメージング磁気共鳴データｋ空間全体にわたるデータ線の前後の部分３１０におけるデータサンプルと、図３ｂに示すノイズＲＦデータｋ空間全体にわたるデータ線の前後の部分３２０におけるデータサンプルとが、式（６）と式（７）とに従った補償する因子の計算のために選択される。
【００５８】
さらに、リアルタイムノイズ消去を実現するために、ノイズＲＦデータ１４６は、イメージング磁気共鳴データ１４２と同時に獲得されることが必要であることが理解される。以下の実施形態は、ノイズＲＦデータ１４６及びイメージング磁気共鳴データ１４２の同時受信がどのように達成されるかについて、より詳細に説明する。
【００５９】
図４を参照すると、磁気共鳴イメージングシステム４００は、磁気共鳴イメージングシステム４００のボア１０６の外部に位置する探知コイル４０２を含むものとして示される。探知コイル４０２は、イメージングゾーン１０８から離れて配置される。ノイズＲＦデータ１４６の獲得は、イメージング磁気共鳴データ１４２の獲得と同時であるが、ノイズに被検体１１８からの磁気共鳴信号１４２を加えたものを測定するコイル１１４又は１２４とは対照的に、探知コイル４０２が測定する信号は、主にノイズＲＦデータ１４６である。
【００６０】
送受信器１１６は、探知コイル４０２にさらに接続されるものとして示される。送受信器１１６は、多チャンネル送受信器である。いくつかの実施形態において、送受信器１１６は、いくつかの異なるユニットに分割される。しかし、獲得された信号は、アンテナ１１４、１２４を使用して獲得されたデータと同じ手法で取り扱われるので、探知コイル４０２のために送受信器１１６の追加的なチャンネルを使用することが有益である。
【００６１】
全体的に、磁気共鳴イメージングシステム４００には、多くの標準的な受信コイル、例えば、ヘッドコイル、脊椎コイル、手首コイルなどが装備される。特定の標準的な受信コイルがイメージング磁気共鳴信号を検出するためにイメージングゾーン１０８内に配置される場合、スペアの標準的な受信コイルが待機状態で隙間に存在する。有益には、現在のノイズ消去アプローチでは、このようなスペアの標準的な受信コイルが、環境ノイズを主に測定するためにイメージングゾーン１０８の外部に配置される探知コイル４０２として再利用可能である。図５に示す例において、１つのヘッドコイル５０２が、イメージングゾーン１０８内に滑るように挿入されて、イメージング磁気共鳴信号を検出するとともに、別のスペアのヘッドコイル５０４が、イメージングゾーン１０８から離れてスキャン室の床上に配置されて、環境ノイズのみを測定する。イメージングゾーン１０８の外部に配置されたヘッドコイル５０４は標準的な受信コイルでもあるので、磁気共鳴イメージングシステム４００は、ヘッドコイル５０４をヘッドコイル５０２と同じ手法で取り扱う。したがって、磁気共鳴イメージングシステム４００においてイメージング磁気共鳴データの獲得と同時での環境ノイズの獲得を実現するためにハードウェアの変更が必要とされず、専用探知コイルも必要とされない。言い換えると、探知コイルとして標準的な受信コイルを再利用することにより、従来の磁気共鳴イメージングシステムは、環境ノイズが存在するときに、ノイズ消去機能を実施するために簡単に適応可能である。このノイズ消去処理でも同様に、ノイズ消去モジュール１６４が必要とされる。
【００６２】
代替的に、複数のコイルループ１２６を含む受信アンテナ１２４の場合、多チャンネル生データ内に含まれるノイズ成分は、統計的に密接に相関するだけでなく、線形に相関し、このことが、統計的方法を使用して、多チャンネル生データから環境ノイズを表すノイズＲＦデータ１４６を抽出することを可能にする。図６に示されるように、このような統計的方法は、プロセッサ１３３が多チャンネル磁気共鳴データセット１４２からノイズＲＦデータ１４６を抽出して、図２ａ／図２ｂ及び図３ａ／図３ｂに示されるノイズ除去手順のための基準ノイズＲＦデータ１４６を生成することを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む仮想探知モジュール６０２により実施される。
【００６３】
ノイズＲＦデータ抽出のための１つの例示的な統計的方法が、主成分分析（ＰＣＡ）である。２つ以上のチャンネルデータに対する結合データ分析は、時間の経過に伴う、ｋ空間フレーム内における、一意の固有ベクトルとしての、ノイズＲＦデータ１４６を形成するために抽出されたＲＦノイズ分布を識別する。ＲＦノイズと異なりチャンネルデータ間に分散されたＭＲ信号は、さらに異なる固有ベクトルとして識別され、イメージング磁気共鳴データ１４２を形成するために抽出される。ノイズ消去のための後続のステップは上述の内容と同じであるので、簡潔にするために、再度説明はしない。
【００６４】
代替的に、独立成分分析（ＩＣＡ）など、ノイズＲＦデータ抽出のための他の統計的方法も使用可能である。有益には、仮想探知モジュール６０２を使用することにより、ハードウェアコストがかからないので、より費用効果の高い手法でノイズ消去が実現される。
【００６５】
ノイズＲＦデータを抽出するためにすべてのアンテナチャンネルからのイメージングＭＲデータを使用する必要がないことが当業者により理解されなければならない。
【００６６】
図７は、本発明の一実施形態に従った磁気共鳴画像システム内における環境ノイズを消去するための方法のフロー図７００を示す。
【００６７】
ステップ７０２において、ノイズＲＦ成分を含む磁気共鳴データが受信アンテナを介して獲得される。図１に示す実施形態において、環境ノイズからのノイズＲＦ成分を含むイメージング磁気共鳴データ１４２が、受信アンテナ１２４を介して獲得される。
【００６８】
ステップ７０４において、ＭＲＩシステムの環境ノイズを表すノイズＲＦデータが獲得される。図４に示す実施形態において、ノイズＲＦデータが探知コイル４０２を介して獲得される。図６に示す実施形態において、仮想探知モジュール６０２を介して多チャンネル磁気共鳴データ１４２からノイズＲＦデータを抽出することにより、ノイズＲＦデータが獲得される。
【００６９】
ステップ７０６において、ノイズＲＦデータと磁気共鳴データを記憶するｋ空間の周辺部分におけるＭＲデータの一部分とに基づいて、補償因子が計算される。図２ａに示す実施形態において、イメージング磁気共鳴データ１４２を記憶するｋ空間の周辺部分２０１及び２１０が、式５）と式７）とに従った補償因子の計算のために選択される。図３ａに示す実施形態において、イメージング磁気共鳴データ１４２を記憶するｋ空間の周辺部分３１０が、式７）に従った補償因子の計算のために選択される。
【００７０】
ステップ７０８において、ノイズＲＦデータと計算された補償因子との乗算として、磁気共鳴データのノイズＲＦ成分が推定される。図１に示す実施形態において、ノイズ推定モジュール１７４は、式２）に従って、イメージング磁気共鳴データ１４２のノイズＲＦ成分を推定する。
【００７１】
ステップ７１０において、磁気共鳴データから、推定されたノイズＲＦ成分を減算することにより修正された磁気共鳴データが生成される。図１に示す実施形態において、データ修正モジュール１７６は、式１）に従ってイメージング磁気共鳴データ１４２から、推定されたノイズＲＦ成分を減算することにより修正された磁気共鳴データ１４４を生成する。
【００７２】
本発明に従った装置及び方法は、上述の装置及び方法のみに限定されてはならないことに留意されたい。請求項に記載された本発明の様々な態様が、これらの特定の詳細事項とは異なる他の例において実施されることが当業者には明らかである。
【００７３】
さらに、単に、相互に異なる従属請求項に特定の手段が記載されているという事実は、利点を得るためにこれらの手段の組み合わせが使用され得ないということを示すわけではない。
【００７４】
上述の実施形態は本発明を限定するのではなく例示することと、当業者が付属の特許請求の範囲から逸脱することなく代替的な実施形態を設計することが可能であることが留意されなければならない。特許請求の範囲において、括弧の間に位置するすべての参照符号は、請求項を限定すると解釈されてはならない。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む、備える）」という用語は、請求項又は本説明において列挙されない要素とステップとのいずれの存在も除外しない。要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」という語句は、複数のこのような要素の存在を除外しない。いくつかのユニットを列記する製品の請求項において、これらのユニットのうちのいくつかは、ソフトウェア及び／又はハードウェアである同じ１つの物により具現化されてもよい。第１、第２、及び第３などの用語の使用は、いかなる順序も示さない。これらの用語は、名称として解釈される。
【図１】
0006684826.tif 000002
【図２ａ】
0006684826.tif 000003
【図２ｂ】
0006684826.tif 000004
【図３ａ】
0006684826.tif 000005
【図３ｂ】
0006684826.tif 000006
【図４】
0006684826.tif 000007
【図５】
0006684826.tif 000008
【図６】
0006684826.tif 000009
【図７】
0006684826.tif 000010