(57)【要約】  患者の磁気共鳴画像を生成する方法は、ｋ空間の楕円形状の中央領域をサンプリングする段階であり、ｋ空間は複数のポイントを有し、それぞれのポイントはポテンシャルサンプルを表している段階と、部分的にｋ空間の楕円形状の周辺領域をサンプリングする段階であり、周辺領域は中央領域を取り囲んでいる段階と、によって、ｋ空間のサンプルを取得するステップを含んでいる。本方法は、さらに、患者の呼吸運動を検出するステップと、呼吸運動を検出する以前に取得されたｋ空間のサンプルを使用して、患者の磁気共鳴画像を再構成するステップと、を含んでいる。
2015510804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の磁気共鳴画像を生成する方法であって：
ｋ空間の楕円形状の中央領域をサンプリングする段階であり、前記ｋ空間は複数のポイントを有し、それぞれのポイントはポテンシャルサンプルを表している、段階と、
部分的にｋ空間の楕円形状の周辺領域をサンプリングする段階であり、前記周辺領域は前記中央領域を取り囲んでいる、段階と、
によって、ｋ空間のサンプルを取得するステップと、
前記患者の呼吸運動を検出するステップと、
呼吸運動を検出する以前に取得された前記ｋ空間のサンプルを使用して、前記患者の前記磁気共鳴画像を再構成するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記中央領域が、完全にサンプルされる、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、さらに、時間にわたる空間的解像度を増加するために、時間にわたる前記取得の最中に、前記周辺領域の半分軸を増加するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記空間のサンプリングは、前記周辺領域の中に置かれている複数のポイントに係るサブセットのランダムまたは擬似ランダムな選択によって実行される、
請求項１乃至３いずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
以前に選択されていない前記複数のポイントのうち一つを選択する可能性は、ｋ空間および時間の異なるターゲットサンプリング密度によって定められる、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
以前に選択されていない前記複数のポイントのうち一つの選択は、ｋ空間と既に選択された全てのポイントに対する時間の異なる最小距離に基づいている、
請求項４に記載の方法。
【請求項７】
一連の選択されたポイントがサブシーケンスへとグループ化され、それぞれのサブシーケンスにおける前記選択されたポイントは、システムと取得の不完全性から結果として生じるアーチファクトを最小化するために並べ替えられる、
請求項１乃至６いずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
それぞれのサブシーケンスにおける前記ポイントは、中間的連続で取得されたポイント間のｋ空間における距離を最小化するために並べ替えられる、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
それぞれのサブシーケンスにおいて選択されたポイントの数量は、ターゲット最大平均削減ファクタを用いて定められる、
請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記サンプリング密度は、ｋ空間の前記周辺に向かって減少する、
請求項１乃至９いずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記呼吸運動は磁気共鳴ナビゲータを使用して検出され、前記患者の横隔膜または腹部の動きが検出され、前記検出は画像化と同時またはインターリーブして実行され、かつ、前記患者の呼吸運動が検出された場合に前記取得は自動的に停止する、
請求項１乃至１０いずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
磁気共鳴画像が、時間における特定のポイント以前に取得されたｋ空間のサンプルを使用することによって再構成され、時間におけるこのポイントは、継続して増加し、結果として顕著なアーチファクトのない最後の画像が得られ、前記磁気共鳴画像を生成するために、圧縮された検出、または、並行した画像化再構成、もしくは、これら両方の組み合わせ、が使用される、
請求項１乃至１１いずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ｋ空間のサンプルは、磁気共鳴グラジエントエコー、スピンエコー、エコープラナー画像化、または、拡散強調画像化シーケンス、を使用して取得される、
請求項１乃至１２いずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
患者の磁気共鳴画像を生成するための医療装置であって：
ｋ空間の楕円形状の中央領域をサンプリングすること、ここで、前記ｋ空間は複数のポイントを有し、それぞれのポイントはポテンシャルサンプルを表しており、
部分的にｋ空間の楕円形状の周辺領域をサンプリングすること、ここで、前記周辺領域は前記中央領域を取り囲んでいる、
ことによって、ｋ空間のサンプルを取得し、
前記患者の呼吸運動を検出し、
呼吸運動を検出する以前に取得された前記ｋ空間のサンプルを使用して、前記患者の前記磁気共鳴画像を再構成する、
医療装置。
【請求項１５】
患者の磁気共鳴画像を生成するためのコンピュータプログラムであって：
ｋ空間の楕円形状の中央領域をサンプリングする段階であり、前記ｋ空間は複数のポイントを有し、それぞれのポイントはポテンシャルサンプルを表している、段階と、
部分的にｋ空間の楕円形状の周辺領域をサンプリングする段階であり、前記周辺領域は前記中央領域を取り囲んでいる、段階と、
によって、ｋ空間のサンプルを取得するステップと、
前記患者の呼吸運動を検出するステップと、
呼吸運動を検出する以前に取得された前記ｋ空間のサンプルを使用して、前記患者の前記磁気共鳴画像を再構成するステップと、
を含む、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、患者に係る磁気共鳴画像化の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴画像方法（ＭＲＩ）は、２次元または３次元の画像を形成する目的で、磁気フィールドと核スピンとの間のインタラクションを使用する。最近、こうした方法が幅広く使用されており、特に医療診断の分野で顕著である。ＭＲ方法の利点は、電離放射線を必要としないことと、通常は侵襲的でないことである。ＭＲＩは、例えば、身体の構造的な異常を視覚化するための画像化技術として使用される。例えば、腫瘍の進行である。
【０００３】
ＭＲＩは、身体中のいくらかの原子核の磁化を整列させるために強力な磁気フィールドを使用し、この磁化の整列を対称的に変形するためにラジオ周波数フィールドを使用する。これにより、原子核は、スキャナによって検出可能な回転磁界を生じる。この情報は、身体のサンプルされた領域に係る画像を構成するために記録される。磁場勾配により、原子核は、異なる場所において異なる速度で回転する。異なる方向における勾配の使用により、任意の向きにおいて２次元画像または３次元ボリュームが獲得できる。
【０００４】
一般的なＭＲ方法に従えば、患者の身体または一般的に検査されるべき対象物は、強力で、均一な磁気フィールドＢ０の中に配置される。磁気フィールドの方向は、同時に、測定の基礎である座標系の軸、通常はＺ軸、を定めている。
【０００５】
時間依存のあらゆる時間的な変動は、受信ＲＦアンテナによって検出され得る。アンテナは、ＭＲ装置の検査容積の中に構成され、方向付けられている。ｚ軸に対して垂直な方向において磁化の時間的な変動が測定されるようにである。
【０００６】
身体における空間解像度は、磁場勾配を切り換えることによって実現することができる。勾配は、３つの主軸に沿って伸びて、均一な磁界の上に重ねられており、線形な回転共振周波数の空間的依存性を導いている。そして、受信アンテナで拾われた信号は、異なる周波数成分を含んでおり、身体／患者の中の異なる場所にリンクすることができる。
【０００７】
受信アンテナによって獲得された信号データは、空間的周波数ドメインに整合し、ｋ空間データと呼ばれる。ｋ空間データは、一般的に、異なる位相エンコードを用いて取得された複数のラインを含んでいる。それぞれのラインは、数多く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空間データの一式のサンプルは、例えば、逆フーリエ変換によって、ＭＲ画像に変換される。
【０００８】
さらに。D.S.Weller1共著の文献”Combined  compressed  sensing  and  parallel  MRI  compared  for  uniform  and  random  cartesian  undersampling  of  k-space”（2011  IEEE  Int.  Conf.  on  Acoustics,  Speech,  and  Signal  Processing.  Prague,  Czech  Republic,  May  2011,  pp.533-6）は、圧縮された検出と可変密度のランダムｋ空間サンプリングについて開示している。両方の方法を結合することで、以前に達成されたものよりも大きなアンダーサンプリングを用いて画像化することができる。
【０００９】
米国特許出願第２００９／０２７４３５６号は、患者の磁気共鳴画像を生成するための方法を説明している。開示された発明は、圧縮された検出を使用する磁気共鳴画像化に関するものである。これにより、非常に不完全な一式のサンプリングからのまばらな信号、または変換によってまばらにされ得る信号を回復することができる。従って、ＭＲＩのスキャン時間を顕著に削減する可能性を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願第２００９／０２７４３５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、独立請求項において請求される方法、医療装置、および、コンピュータプログラム製品を提供する。実施例は、従属請求項において提示される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施例に従って、不完全な呼吸運動を用いた磁気共鳴画像化のためのサンプリングストラテジが提供され、あらゆる時間におけるポイントまでに取得されたデータからの画像の再構成をサポートしている。実施例は、分割された取得をグローバルなサンプリング密度の変動およびローカルなポアソンディスクサンプリングと結合することを提案する。サンプリングストラテジは、従って、加速されたスキャニングのための圧縮された検出および並行した画像化とコンパチブルであり、かつ、時間にわたる空間的解像度のターゲット関数に適合可能である。呼吸運動の開始は、外部または内部センサのいずれかを用いて検出されるか、または、連続的なより多くのデータから生成された一連の画像に適用されるメトリクスに基づいている。
【００１３】
本発明の実施例に従って、患者の磁気共鳴画像を生成する方法が提供される。本方法は、ｋ空間の楕円形状の中央領域をサンプリングする段階であり、ｋ空間は複数のポイントを有し、それぞれのポイントはポテンシャルサンプルを表している段階と、部分的にｋ空間の楕円形状の周辺領域をサンプリングする段階であり、周辺領域は中央領域を取り囲んでいる段階と、によって、ｋ空間のサンプルを取得するステップを含んでいる。本方法は、さらに、患者の呼吸運動を検出するステップと、呼吸運動を検出する以前に取得されたｋ空間のサンプルを使用して、患者の磁気共鳴画像を再構成するステップと、を含んでいる。
【００１４】
本発明の実施例は、息を止めている最中に取得された先天的に知られていない長さをもったデータから画像の再構成を提供するので、特に有利である。この再構成は、アーチファクトを妨げ、従って、呼吸運動が早い開始の場合に以前の方法から結果として生じる画像品質の低下を避ける。再構成は、特定のプロファイル順序に依存しており、呼吸運動の開始の後に取得されたデータを再構成から除外するようにできる。
【００１５】
本発明の一つの実施例に従えば、中央領域が、完全にサンプルされる。
【００１６】
一般的に、呼吸運動が、ｋ空間の中央より、むしろ、ｋ空間の周辺のサンプリングの最中に生じる場合には、不完全な息止めから結果として生じるアーチファクトはより厳しいものではない。従って、本発明の実施例は、ｋ空間の中央を完全に早期にサンプルするので特に有利であり、このように、より厳しい運動のアーチファクトのリスクを削減している。
【００１７】
本発明の一つの実施例に従えば、本方法は、さらに、時間にわたる空間的解像度を増加するために、時間にわたる取得の最中に、周辺領域の半分軸（ｈａｌｆ−ａｘｅｓ）を増加するステップと、を含んでいる。
【００１８】
本発明の実施例は、サンプリング密度が時間にわたり増加するプロシージャを提供するので、特に有利である。平均削減ファクタを時間にわたり削減することに対応しており、より高い画像品質を導いている。
【００１９】
本発明の一つの実施例に従えば、本方法は、空間のサンプリングは、周辺領域の中に置かれている複数のポイントに係るサブセットのランダムまたは擬似ランダムな選択によって実行される。
【００２０】
本発明の一つの実施例に従えば、以前に選択されていない複数のポイントのうち一つを選択する可能性は、ｋ空間および時間の異なるターゲットサンプリング密度によって定められる。
【００２１】
本発明の実施例は、サンプリング密度がローカルにほぼ均一になるので、特に有利である。並行な画像再構成を促進し、より高い画像品質を導いている。サンプリング密度という用語は、ここにおいて、サンプルされたポイントの密度を意味している。
【００２２】
本発明の一つの実施例に従えば、以前に選択されていない複数のポイントのうち一つの選択は、ｋ空間と既に選択された全てのポイントに対する時間の異なる最小距離に基づいている。
【００２３】
本発明の実施例は、上述のローカルにほぼ均一になるサンプリング密度のおかげで、再構成された画像の品質がより良くなるプロシージャを提供するので、特に有利である。
【００２４】
本発明の一つの実施例に従えば、一連の選択されたポイントがサブシーケンスへとグループ化され、それぞれのサブシーケンスにおける選択されたポイントは、システムと取得の不完全性から結果として生じるアーチファクトを最小化するために並べ替えられる。
【００２５】
本発明の一つの実施例に従えば、それぞれのサブシーケンスにおけるポイントは、中間的連続で取得されたポイント間のｋ空間における距離を最小化するために並べ替えられる。
【００２６】
本発明の実施例は、取得における渦電流効果を最小化することができ、渦電流効果から生じるアーチファクトの削減を導いているので、特に有利である。
【００２７】
本発明の一つの実施例に従えば、それぞれのサブシーケンスにおいて選択されたポイントの数量は、ターゲット最大平均削減ファクタを用いて定められる。
【００２８】
本発明の実施例は、削減ファクタが連続して削減され、より良い画像再構成も提供するプロシージャを提供するので、特に有利である。
【００２９】
本発明の一つの実施例に従えば、サンプリング密度は、ｋ空間の前記周辺に向かって減少する。
【００３０】
本発明の実施例は、完全にサンプルされた中央領域が時間にわたり増加するプロシージャを提供するので、特に有利であり、最良の利用可能な画像を導いている。
【００３１】
本発明の一つの実施例に従えば、呼吸運動は磁気共鳴ナビゲータを使用して検出され、患者の横隔膜または腹部の動きが検出され、検出は画像化と同時またはインターリーブして実行され、かつ、患者の呼吸運動が検出された場合に取得は自動的に停止する。
【００３２】
個々の患者が彼／彼女の息を実際に止めることができる持続時間は知られておらず、一般的には予測することができない。本発明の実施例は、検査の以前にこの持続時間を推測すること、および、多く見積り過ぎた場合に検査を繰り返すことから、オペレータを解放するので、特に有利である。
【００３３】
本発明の一つの実施例に従えば、磁気共鳴画像が、時間における特定のポイント以前に取得されたｋ空間のサンプルを使用することによって再構成され、時間におけるこのポイントは、継続して増加し、結果として顕著なアーチファクトのない最後の画像が得られ、磁気共鳴画像を生成するために、圧縮された検出、または、並行した画像化再構成、もしくは、これら両方の組み合わせ、が使用される。
【００３４】
本発明の実施例は、圧縮された検出と並行した画像化の両方を使用して、まばらで、不完全なデータからの効率的な画像再構成を可能にするプロシージャを提供するので、特に有利である。
【００３５】
本発明の一つの実施例に従えば、ｋ空間のサンプルは、磁気共鳴グラジエントエコー、スピンエコー、エコープラナー画像化、または、拡散強調画像化シーケンス、を使用して取得される。
【００３６】
本発明の実施例は、所定のアプリケーションに対する最良の技術を、ユーザが使用できるようにするプロシージャを提供するので、特に有利である。グラジエントエコー技術の主要な利点は、より早い取得である。一方、スピンエコーのシーケンスは、より強い信号を提供し、アーチファクトに対してより堅牢である。エコープラナー画像化は、より多くのアーチファクトを負担しても、従来のグラジエントエコー技術よりも、さらに早い。拡散強調画像化は、組織とミリメータスケールでの細胞構成の見通しとの間のユニークなコントラストを提供する。腫瘍学の分野においては、特に興味のあるところである。
【００３７】
本発明は、患者の磁気共鳴画像を生成するための医療装置を提供する。本医療装置は、ｋ空間の楕円形状の中央領域をサンプリングすること、ここで、ｋ空間は複数のポイントを有し、それぞれのポイントはポテンシャルサンプルを表しており、かつ、部分的にｋ空間の楕円形状の周辺領域をサンプリングすること、ここで、周辺領域は中央領域を取り囲んでいる、ことによって、ｋ空間のサンプルを取得する。本医療装置は、さらに、患者の呼吸運動を検出し、呼吸運動を検出する以前に取得されたｋ空間のサンプルを使用して、患者の磁気共鳴画像を再構成する、能力を有している。
【００３８】
本発明は、患者の磁気共鳴画像を生成するためのコンピュータプログラムを提供する。本コンピュータプログラムは、ｋ空間の楕円形状の中央領域をサンプリングする段階であり、ｋ空間は複数のポイントを有し、それぞれのポイントはポテンシャルサンプルを表している、段階と、部分的にｋ空間の楕円形状の周辺領域をサンプリングする段階であり、周辺領域は前記中央領域を取り囲んでいる、段階と、によって、ｋ空間のサンプルを取得するステップと、を含んでいる。本コンピュータプログラムは、さらに、患者の呼吸運動を検出するステップと、呼吸運動を検出する以前に取得されたｋ空間のサンプルを使用して、患者の磁気共鳴画像を再構成するステップと、を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
以降に、本発明に係る実施例が、図面を参照して、単なる例示として、説明される。
【図１】図１は、磁気共鳴画像装置のブロックダイヤグラムである。
【図２】図２は、ＭＲ信号のサンプリングを通じたｋ空間データの創作を説明する構成である。
【図３】図３は、反復の関数としての空間的解像度を示している。
【図４】図４は、反復の関数としての削減ファクタを示している。
【図５】図５は、サンプリングポイントの密度と、対応する１回、２回、および３回の反復後のサンプリングパターンを示している。
【図６】図６は、サンプリングポイントの密度と、対応する５回、１０回、および１５回の反復後のサンプリングパターンを示している。
【図７】図７は、不完全な息止めを用いて加速された磁気共鳴画像化のためのサンプリングストラテジを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、磁気共鳴画像装置のブロックダイヤグラムである。磁気共鳴画像装置は、磁気共鳴画像化のために要求される静的な磁界を生成するのに好適なメイン電磁コイル１００を含んでいる。装置は、さらに、勾配磁場コイル１０２を含んでいる。これらの勾配磁場コイル１０２により、患者の異なるボクセル（ボリューム画素）を選択的に画像化することができる。患者、又は、より一般的に対象物１０４は、メイン電磁コイル１００の典型的には円筒状のコアの中に配置される。患者１０４の身体の部分は、コイル１０６を使用して画像化される。そうしたコイルは、送信コイルと受信コイルを含んでいる。もしくは、代替的に、受信コイルから離れている送信コイルを追加的に備えてもよい。
【００４１】
メイン電磁コイル１００は、メインコイル電源１０８と電源コントローラ１１０によってコントロールされる。勾配磁場コイル１０２は、勾配磁場コイルコンポーネントユニット１１６によってコントロールされる。送信コイル増幅器１１４も備えられている。この送信コイル増幅器１１４は、コイル１０６に接続されている。コイル１０６自身は、コイルが多くのエレメントコイルを含んでいるように適合され得る。
【００４２】
電源コントローラ１１０、送信コンポーネント増幅ユニット１１４、および、勾配磁場コイルコンポーネントユニット１１６が、受信器１１２に接続されている。受信器１１２は、アナログ−デジタルコンバータ１１８を含んでおり、コイル１０６から受け取ったラジオ周波数（ＲＦ）信号をデジタル信号へと変換するように適合されている。デジタルダウンコンバータ１２０を使用して、デジタル化されたＭＲ信号は、データレートを削減するためにアナログ−デジタルーコンバータから５０分の１又はそれ以下にダウンコンバートされる（例えば、５０ＭＨｚから１ＭＨｚへ）。エンコーダ及び/又はコンプレッサ１２２は、ＭＲ信号特性を利用してバンド幅を、さらにまた、削減し得る。
【００４３】
受信器１１２は、さらに、エレメント基盤マージユニット１２４を含んでいる。エレメント基盤マージユニットは、受信器に入ってくるＭＲデータとステータスデータを、取得されたＭＲデータとローカルステータスを用いてマージ（ｍｅｒｇｅ）する目的を受け持ち、マージされた情報を、さらなる処理のために、システムに提供する。このことは、複数のコイルが受信器１１２に接続されている場合または複数の受信器が相互にリンクされている場合に、特に必要である。
【００４４】
受信器１１２は、さらに、インターフェイス１２６を含んでいる。これにより、インターフェイス１２６は、例えば、ネットワーク１２８にわたり通信リンクを通じて、ダウンコンバートされたデジタル信号をＲＦチェインスレーブサブシステム１３０に対して送信するように適合されている。これによって、ＲＦチェインスレーブサブシステム１３０は、また、インターフェイス１３２を有している。この種のインターフェイスは、無線データ送信のためのオーバーザエア（ｏｖｅｒ  ｔｈｅ  ａｉｒ）インターフェイス、または、光ファイバ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ）であってよい。
【００４５】
ＲＦチェインスレーブサブシステム１３０は、ＲＦスキャンコントロールユニット１３６とシステム基盤マージユニット１３４を含んでいる。システム基盤マージユニット１３４は、複数の受信器からインターフェイス１３２に入ってくるＭＲデータとステータスデータをマージする目的を受け持つ。システム基盤マージユニットは、また、コントロールとステータスコマンドを入ってくる全てのファイバ（ｆｉｂｅｒ）に対して一斉通信する目的を受け持っている。ファイバは、インターフェイス１３２に対して入ってくるものである。
【００４６】
ＲＦチェインスレーブサブシステム１３０は、データ処理システム１３８に接続されている。データ処理システム１３８は、画面１４０、入力デバイス１４２、メモリ１４４、インターフェイス１４６、および、プロセッサ１４８を含んでいる。プロセッサ１４８は、コンピュータプログラム製品１５０を含んでいる。コンピュータプログラム製品１５０は、再構成モジュール１５２を含んでおり、ｋ空間データを磁気共鳴画像へと変換するための逆２次元フーリエ変換を使用して、磁気共鳴画像を再構成する。
【００４７】
図２は、ＭＲ信号のサンプリングを通じたｋ空間データの創作を説明する構成である。図２は、磁気共鳴画像の再構成の原理を示している。ｋ空間は、磁気共鳴画像化における生データマトリクスに対する表現である。これらの生データは、逆２次元または３次元フーリエ変換を使用して、ＭＲ画像へと変換される。測定されたデータは、２つの情報を含んでいる。第１に、周波数エンコード勾配は、ｘ方向におけるり信号の原点上のデータを含んでいる。第２に、位相エンコード勾配は、ｙ方向（そして、任意的にはさらなる方向）において、信号の原点上のデータを含んでいる。
【００４８】
ここにおいて開示された実施例における全てのサブサンプリングは、位相エンコード方向に沿って実行される。一方、周波数エンコード方向は、通常、完全に分離してサンプルされ、処理される。結果として、説明されたサンプリングパターンが、周波数エンコード方向ｋｘと、位相エンコード方向ｋｙとｋｚ、を用いて、３次元画像化について最初に適用される。ここで、説明されたサンプリングパターンは、ｋｙ−ｋｚ平面におけるポイントに対して適用され、それぞれのポイントは、完全にサンプリングされたｋｘに沿ったｋ空間のラインを実際に表している。
【００４９】
図３は、反復の関数としての空間的解像度を示している。既定の半分軸（ｈａｌｆ−ａｘｅｓ）を用いた一つのサンプリングが、反復と呼ばれている。詳細には、このことは、半分軸の第２の長さを用いた第２のサンプリングが２回目の反復であり、半分軸の第３の長さを用いた第３のサンプリングが３回目の反復であること、等を意味している。空間的解像度は、最大平均削減ファクタＲ、および、取得したものが、サンプリング後に、ｋ空間の楕円形の中央領域へと分割されるサブセットの数量、によって制限される。それぞれのサブセットがＮ個のサンプルを含んでおり、時間Ｔがかかるものと仮定すれば、空間的解像度は以下のように増加する。
ｙｉ∝（ｉＮＲ＋Ｎ０）＋１／２  かつ  ｚｉ＝ｙｉｚ０／ｙ０
ここで、ｉはサブセットの数量であり、Ｎ０は中央の楕円形状領域におけるサンプルの数量であり、ｙｉとｚｉはｉサブセット後の半分軸である。削減ファクタは、ｋ空間のサンプルの数量が削減される因子である。図３においては、Ｎｙ＝１８５かつＮｚ＝１０２である画像について、最大平均削減ファクタが８で４０サブセットであるものに対する空間的解像度の推移がプロットされている。第１の位相エンコード方向（ｋｙ）と第２の位相エンコード方向（ｋｚ）が示されている。
【００５０】
図４は、反復の関数としての削減ファクタを示している。図３の説明において述べたように、値は、Ｎｙ＝１８５かつＮｚ＝１０２である画像について、最大平均削減ファクタが８で４０サブセットに基づくものである。２つのケースが図４において区別されている。校正領域を伴う反復の関数としての削減ファクタ及び校正領域を伴わないものである。根本的なサンプルの基準の数量は、一時的な空間的解像度に対して計算されている。
【００５１】
図５は、サンプリングポイントの密度と、対応する１回、２回、および３回の反復後のサンプリングパターンを示している。図３の説明においても述べたように、第１の反復は、既定の半分軸を用いて周辺領域に係るサンプリングが実行される時間インターバルを意味している（図５Ａ）。このサンプリングの後で、半分軸の長さを増加することができ、この周辺領域のサンプリングに対する時間インターバルが第２の反復である（図５Ｂ）。図５Ｃは、第３の反復を示しており、半分軸がさらに増加されること、および、この定義された周辺領域がサンプルされることを意味している。図５Ａ、５Ｂ、および、５Ｃは、サンプリングポイントの密度を示している。図５Ａ’、５Ｂ’、および、５Ｃ’は、ｋ空間におけるサンプリングパターンを示している。サンプルされたポイントの密度の分布は、２つの状態から生じている。空間的解像度は時間にわたり堅実の増加し、かつ、サンプリング密度はｋ空間の周辺に向かって単調に減少している。サンプリングパターンを生成するために、ここにおいてポアソンディスクサンプリング（Ｐｏｉｓｓｏｎ  ｄｉｓｋ  ｓａｍｐｌｉｎｇ）が使用される。ポアソンディスクサンプリングは、近隣のサンプルは定められた距離より下に落下してはならないという追加的な制約を伴う、サンプルのランダムな分布である。上述されたもののおかげで、ｋ空間の中央領域が完全にサンプルされる。この領域は、時間にわたり増加してよい。サンプリング密度は、それぞれに周辺領域の端においてゼロに落ちる。周辺領域を定める半分軸の端においてである。周辺領域に位置している複数のポイントに係るそれぞれに擬似ランダムであるランダムな選択は、周辺領域に係るほぼローカルに均一なサブサンプリングを生じる。
【００５２】
図６は、サンプリングポイントの密度と、対応する５回、１０回、および１５回の反復後のサンプリングパターンを示している。図５の説明において以前に述べたように、反復は、既定の半分軸を用いて周辺領域に係るサンプリングが実行される時間インターバルを意味している。第５の反復は、半分軸の長さが５回増加された後の周辺領域に係るサンプリングである（図６Ａ）。第１０の反復は、半分軸の長さが１０回増加された後の周辺領域に係るサンプリングである（図６Ｂ）。そして、最後に、１５回の反復の後のサンプリングポイントの密度と対応するサンプリングパターンを示している。図６Ａ、６Ｂ、および、６Ｃは、サンプリングポイントの密度を示している。図６Ａ’、６Ｂ’、および、６Ｃ’は、ｋ空間におけるサンプリングパターンを示している。サンプルされたポイントの密度の分布は、２つの状態から生じている。空間的解像度は時間にわたり堅実の増加し、かつ、サンプリング密度はｋ空間の周辺に向かって単調に減少している。最大の空間的解像度は、ユーザとｋ空間の半径によってそれぞれに定められる。この最大の空間的解像度が達成された場合、半分軸の長さは、やがて、あるポイントにおいてこれ以上増加されない。サンプリングパターンを生成するために、上述のように、ここにおいてポアソンディスクサンプリングが使用される。ｋ空間の中央近くの最大サンプリング密度とｋ空間の周辺に向かう減衰レートの両方は、取得の過程において適応される。一方、図６に示されるように、平均化された削減ファクタは連続して削減されている。このことは、患者が再び息をし始めるまで続けられる。息は、呼吸センサ、ナビゲータ、または、継続したより多くのデータから生成された一連の画像、等を用いて検出され得る。患者が、彼／彼女の息を本当に長時間に止めることができる場合には、周辺領域も、また、完全にサンプルされることが可能である。
【００５３】
図７は、不完全な息止めを用いた加速された磁気共鳴画像化のためのサンプリングストラテジを説明するフローチャートである。本方法は、ステップ７００で開始され、サンプリング７０２と呼吸運動７１０の検出が開始される。サンプリング７０２は、ｋ空間の中央領域のサンプリング７０４を含み、ｋ空間の周辺領域のサンプリング７０６が後に続く。ｋ空間の周辺領域のサンプリング７０６の後に、周辺領域の半分軸が増加され７０８、適応された半分軸を用いて、ｋ空間の周辺領域７０６が再びサンプルされる。このことは、半分軸の既定の最大長さが達成されるまで繰り返され、包含されたｋ空間領域が完全にサンプルされる。反復する度に周辺領域の半分軸を増加することに加えて、または、代替的に、ｋ空間の異なるターゲットサンプリング密度が適応され得る。サンプリングの最中に、呼吸運動が並行して検出される７１０。呼吸運動が検出されない場合、呼吸運動が検出されるまで、サンプリングプロシージャが続けられる。呼吸運動が生じた場合、ステップ７１２においてサンプリングが停止される。ステップ７１４において、呼吸運動が生じる以前に取得されたｋ空間のサンプルを使用して、ＭＲ画像が再構成される。
【符号の説明】
【００５４】
１００  メイン磁気コイル
１０２  勾配磁場コイル
１０４  患者／対象物
１０６  コイル
１０８  メインコイル電源
１１０  電源コントローラ
１１２  受信器
１１４  送信コイル増幅器
１１６  勾配磁場コイルコントロールユニット
１１８  アナログデジタルコンバータ
１２０  デジタルダウンコンバータ
１２２  エンコーダ及び/又はコンプレッサ
１２４  エレメント基盤マージユニット
１２６  インターフェイス
１２８  ネットワーク
１３０  ＲＦチェインスレーブサブシステム
１３２  インターフェイス
１３４  システム基盤マージ７ユニット
１３６  ＲＦスキャンコントロールユニット
１３８  データ処理システム
１４０  画面
１４２  入力デバイス
１４４  メモリ
１４６  インターフェイス
１４８  プロセッサ
１５０  コンピュータプログラム製品
１５２  再構成モジュール
７００−７１４  ステップ
【図１】
2015510804.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年11月19日(2014.11.19)
【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】
患者の磁気共鳴画像を生成する方法であって：
前記患者の呼吸運動を検出するステップと、
ｋ空間における（ｋｙ、ｋｚ）平面の楕円形状の中央領域をサンプリングする段階であり、前記ｋ空間は複数のポイントを有し、それぞれのポイントはポテンシャルサンプルを表しており、前記（ｋｙ、ｋｚ）平面のそれぞれのポイントはｋｘに沿ったｋ空間におけるラインの完全なサンプリングに対応している、段階と、
部分的にｋ空間における（ｋｙ、ｋｚ）平面の楕円形状の周辺領域をサンプリングする段階であり、前記周辺領域は前記中央領域を取り囲んでいる、段階と、
によって、ｋ空間のサンプルを取得するステップであり、
前記楕円形状の周辺領域を部分的にサンプリングする段階は、
ポアソンディスク分布でのランダムまたは擬似ランダムなサンプリング、および、既定のサンプリング削減ファクタでの、ｋ空間における（ｋｙ、ｋｚ）平面内で外に向かって減少する可変な密度、
に従っている、ステップと、
既にサンプルされたポイントから事前に選択された最小距離だけ外側の位置をサンプリングすること、および、連続してサンプルされるポイント間の距離を最小化すること、を選択するステップと、
前記（ｋｙ、ｋｚ）平面の前記楕円形状の周辺領域の部分的なサンプリングを、
（ａ）取得されたｋ空間のサンプルに係る事前に設定された最大解像度に達するまで、または、
（ｂ）前記患者の呼吸運動が検出されるまで、
前記楕円形状の周辺領域を増加させて、繰り返すステップと、
呼吸運動を検出する以前に取得された前記ｋ空間のサンプルを使用して、前記患者の前記磁気共鳴画像を圧縮された検出の技術を利用して再構成するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記事前に設定された最大解像度が達成された場合、前記（ｋｙ、ｋｚ）平面の前記楕円形状の周辺領域の部分的なサンプリングが、部分的なサンプリング密度の減少された削減ファクタにおいて継続される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、さらに、前記楕円形状の領域の増加に対して、時間にわたる空間的解像度を増加するために、時間にわたる前記取得の最中に、前記周辺領域の半分軸を増加するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記呼吸運動は磁気共鳴ナビゲータを使用して検出され、前記患者の横隔膜または腹部の動きが検出され、前記検出は画像化と同時またはインターリーブして実行され、かつ、前記患者の呼吸運動が検出された場合に前記取得は自動的に停止する、
請求項１乃至３いずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
患者の磁気共鳴画像を生成するための医療装置であって：
前記患者の呼吸運動を検出し、
ｋ空間における（ｋｙ、ｋｚ）平面の楕円形状の中央領域をサンプリングすること、ここで、前記ｋ空間は複数のポイントを有し、それぞれのポイントはポテンシャルサンプルを表しており、前記（ｋｙ、ｋｚ）平面のそれぞれのポイントはｋｘに沿ったｋ空間におけるラインの完全なサンプリングに対応しており、
部分的にｋ空間における（ｋｙ、ｋｚ）平面の楕円形状の周辺領域をサンプリングすること、ここで、前記周辺領域は前記中央領域を取り囲んでいる、
ことによって、ｋ空間のサンプルを取得し、
前記楕円形状の周辺領域を部分的にサンプリングすることは、
ポアソンディスク分布でのランダムまたは擬似ランダムなサンプリング、および、既定のサンプリング削減ファクタでの、ｋ空間における（ｋｙ、ｋｚ）平面内で外に向かって減少する可変な密度、
に従っており、
既にサンプルされたポイントから事前に選択された最小距離だけ外側の位置をサンプリングすること、および、連続してサンプルされるポイント間の距離を最小化すること、を選択し、
前記（ｋｙ、ｋｚ）平面の前記楕円形状の周辺領域の部分的なサンプリングを、
（ａ）取得されたｋ空間のサンプルに係る事前に設定された最大解像度に達するまで、または、
（ｂ）前記患者の呼吸運動が検出されるまで、
前記楕円形状の周辺領域を増加させて、繰り返し、
呼吸運動を検出する以前に取得された前記ｋ空間のサンプルを使用して、前記患者の前記磁気共鳴画像を圧縮された検出の技術を利用して再構成する、
ように構成されている医療装置。
【請求項６】
患者の磁気共鳴画像を生成するためのコンピュータプログラムであって：
前記患者の呼吸運動を検出するステップと、
ｋ空間における（ｋｙ、ｋｚ）平面の楕円形状の中央領域をサンプリングする段階であり、前記ｋ空間は複数のポイントを有し、それぞれのポイントはポテンシャルサンプルを表しており、前記（ｋｙ、ｋｚ）平面のそれぞれのポイントはｋｘに沿ったｋ空間におけるラインの完全なサンプリングに対応している、段階と、
部分的にｋ空間における（ｋｙ、ｋｚ）平面の楕円形状の周辺領域をサンプリングする段階であり、前記周辺領域は前記中央領域を取り囲んでいる、段階と、
によって、ｋ空間のサンプルを取得するステップであり、
前記楕円形状の周辺領域を部分的にサンプリングする段階は、
ポアソンディスク分布でのランダムまたは擬似ランダムなサンプリング、および、既定のサンプリング削減ファクタでの、ｋ空間における（ｋｙ、ｋｚ）平面内で外に向かって減少する可変な密度、
に従っている、ステップと、
既にサンプルされたポイントから事前に選択された最小距離だけ外側の位置をサンプリングすること、および、連続してサンプルされるポイント間の距離を最小化すること、を選択するステップと、
前記（ｋｙ、ｋｚ）平面の前記楕円形状の周辺領域の部分的なサンプリングを、
（ａ）取得されたｋ空間のサンプルに係る事前に設定された最大解像度に達するまで、または、
（ｂ）前記患者の呼吸運動が検出されるまで、
前記楕円形状の周辺領域を増加させて、繰り返すステップと、
呼吸運動を検出する以前に取得された前記ｋ空間のサンプルを使用して、前記患者の前記磁気共鳴画像を圧縮された検出の技術を利用して再構成するステップと、
を実行させるインストラクションを含む、コンピュータプログラム。
【国際調査報告】
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2015510804.tif 000011
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