(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのＲＦ受信アンテナに対して移動する対象の複数の視野に対するデータから前記複数の視野を含む関心領域に対する１つの画像を形成する磁気共鳴方法において、
前記複数の視野の各視野が隣接する視野と部分的に重複し、
前記各視野に対して決定された前記対象に対する各位置における前記少なくとも１つのＲＦ受信アンテナの感度係数が与えられ、
撮像されるべき前記対象からの信号が、主磁場に対する固定位置において完全なセットに対して減少された数の位相符号化ステップを用いて各視野に対してサブサンプリングされ、前記複数の視野の少なくとも２つの視野に対してサブサンプリングされた信号から得られたデータが折り返しのある領域及び折り返しの無い領域を有し、
前記画像が、それぞれの撮像位置における前記ＲＦ受信アンテナの感度係数で重み付けされたサブサンプリングされた前記信号から再構成され、前記再構成において、前記折り返しの無い領域がアンフォールドに使用される、
ことを特徴とする磁気共鳴方法。
【請求項２】
単一のＲＦ受信アンテナが使用されることを特徴とする、請求項１に記載の磁気共鳴方法。
【請求項３】
単一のＲＦ送信アンテナが使用され、前記送信アンテナの大きさが前記受信アンテナの大きさより大きいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の磁気共鳴方法。
【請求項４】
単一のＲＦアンテナが、ＲＦ信号を送信及び受信するために備えられることを特徴とする、請求項１に記載の磁気共鳴方法。
【請求項５】
ＲＦ受信アンテナのアレイが使用されることを特徴とする、請求項１に記載の磁気共鳴方法。
【請求項６】
少なくとも１つのＲＦ受信アンテナに対して移動する対象の複数の視野に対するデータから前記複数の視野を含む関心領域に対する１つの画像を得る磁気共鳴撮像装置において、
磁石のボアを通って移動する患者台と、
少なくとも１つのＲＦ受信アンテナと、
前記複数の視野を含む関心領域に対する画像を収集する手段であって、前記複数の視野の各視野が隣接する視野と部分的に重複する、当該収集する手段と、
撮像の前に前記各視野に対して決定される前記対象に対する各位置における前記少なくとも１つのＲＦ受信アンテナの感度係数を与える手段と、
主磁場に対する固定位置において完全なセットに対して減少された数の位相符号化ステップを用いて各視野に対して撮像されるべき前記対象からの信号をサブサンプリングする手段であって、前記複数の視野の少なくとも２つの視野に対してサブサンプリングされた信号から得られたデータが折り返しのある領域及び折り返しの無い領域を有する、当該サブサンプリングする手段と、
それぞれの撮像位置において前記ＲＦ受信アンテナの感度係数で重み付けされたサブサンプリングされた前記信号から前記画像を再構成する手段であって、前記再構成において、前記折り返しの無い領域がアンフォールドに使用される、当該再構成する手段と、
を有する磁気共鳴撮像装置。
【請求項７】
磁気共鳴方法を用いて少なくとも１つのＲＦ受信アンテナに対して移動する対象の複数の視野に対するデータから前記複数の視野を含む関心領域に対する１つの画像を形成するコンピュータ使用可能媒体に記憶されたコンピュータプログラムにおいて、
患者台を磁石のボアを通して移動するステップと、
前記複数の視野を含む関心領域に対する画像を収集するステップであって、前記複数の視野の各視野が隣接する視野と部分的に重複する、当該収集するステップと、
撮像の前に前記各視野に対して決定された前記対象に対する各位置における前記少なくとも１つのＲＦ受信アンテナの感度係数を与えるステップと、
主磁場に対する固定位置において完全なセットに対して減少された数の位相符号化ステップを用いて各視野に対して撮像されるべき前記対象からの信号をサブサンプリングするステップであって、前記複数の視野の少なくとも２つの視野に対してサブサンプリングされた信号から得られたデータが折り返しのある領域及び折り返しの無い領域を有する、当該サブサンプリングするステップと、
それぞれの撮像位置において前記ＲＦ受信アンテナの感度係数で重み付けされたサブサンプリングされた前記信号から前記画像を再構成するステップであって、前記再構成において、前記折り返しの無い領域がアンフォールドに使用される、当該再構成するステップと、
の実行をコンピュータに制御させるコンピュータ読取可能プログラム手段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、請求項１の前提部分によるＲＦプローブの複数の信号から速い動的な画像を形成する磁気共鳴方法に関する。本発明は更に、請求項１１の前提部分による速い動的な画像を得る磁気共鳴撮像装置と、請求項１２の前提部分によるコンピュータプログラムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者位置が連続した走査のグループの間に磁石ボア（magnet bore）を通って物理的に移動されるＭＲ画像収集を実行することは、一般的なことである。このマルチステーション走査の最後に、結果として生じる画像は、単一の大きな画像に結合される。このアプローチは、例えばＷＯ−Ａ−０２／０４９７１から既知であり、磁石一様性、磁場勾配線形性、及びＲＦコイル一様性の制限が通常に可能にするより大幅に大きなＦＯＶを撮像することを可能にする。この文書において、対象の複数の走査体積からのＭＲ信号のセットの収集を含むＭＲ撮像方法が記載される。異なる空間アプローチが、それぞれの走査体積の走査において行われる。特に、それぞれの走査体積は、異なる数の走査スライスを含むか、又はそれぞれの走査体積の走査スライスは、異なるスライスの厚さを持つか、又はそれぞれの走査体積の走査スライスは、異なるＦＯＶ（視野）を持つ。
【０００３】
米国特許出願ＵＳ−Ａ−５６３６６３６において、検査されるべき対象が検査領域に対して異なる速度で移動され、複数のシーケンスが安定した一様な磁場の存在下で前記検査領域に作用する磁気共鳴方法及び装置が記載されている。前記シーケンスのそれぞれは、少なくとも１つのＲＦパルス及び場合により位相符号化磁場勾配（phase encoding gradient）を含む。オシレータ信号を用いて他の周波数範囲に移調した後に前記検査領域で生じたＭＲ信号は、ＭＲ画像を生成するのに使用される。前記方法は、動きアーチファクトを防ぐことにより前記ＭＲ画像の画質を向上することを目的とする。これは、シーケンス毎に前記ＲＦパルスの周波数、前記オシレータ信号の周波数及び前記オシレータ信号の位相位置の１つ又は複数が、前記検査領域に対する前記検査されるべき対象の位置に適合して調整され、この結果、前記ＭＲ画像内に撮像される前記対象の一部が前記対象と同期して前記検査領域に対して移動することにより達成される。
【０００４】
欧州特許出願ＥＰ−Ａ−１０２４３７１において、励起パルスが、磁場が一様であるＭＲ撮像磁石のボアの限定された領域に印加される磁気共鳴撮像装置が記載されている。収集されたデータサンプルは、フーリエ変換されて前記限定された領域の体積測定画像を形成する。モータは患者寝台を連続的に移動し、この結果、関心領域が良い磁場の領域を通る。前記収集されたデータサンプルは、この運動を補償するように補正され、この結果、体積測定画像が、前記限定された領域より大きな長さで形成される。
【０００５】
全ての上述された方法は、限定されたＦＯＶ内の完全走査を必要とするので、完全な対象の撮像は、かなり長いサンプリング時間を要する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、より短い時間内に隣接したＦＯＶのアレイでサンプリングされたデータからＭＲ画像を形成する方法を提供することである。本発明の他の目的は、前記方法を実行するのに適した装置及びコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のこの及び他の目的は、請求項１に記載の方法により、請求項６に記載の装置により、及び請求項７に記載のコンピュータプログラムにより達成される。
【０００８】
本発明の主要な利点は、適切な大きさのＦＯＶを持つ画像が、より短い時間内に短い磁石を用いて得られることである。
【０００９】
本発明のこれら及び他の利点は、従属請求項、及び本発明の模範的実施例が添付図面に関して記載される以下の記載において開示される。
【００１０】
特定の図に対して定められた要素を示す特定の番号は、他に述べられない場合には全ての図において一貫して使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
表現“アンテナ”は、送信コイル及び受信コイルに対するより一般的な用語として使用される。本発明で使用される“ＳＥＮＳＥ”と称される感度符号化方法は、Institute of Biomedical Engineering and Medical Information, University and ETH Zurich, Switzerlandにより開発された。このＳＥＮＳＥ法は、磁気共鳴装置のコイルにより検出された画像に直接的に作用するアルゴリズムに基づき、この後の符号化ステップは省略され、したがって２から３の倍率で撮像に対する信号収集の加速が得られることができる。ＳＥＮＳＥ法に対して重要なのは、いわゆる感度マップ（sensitivity map）である配置された前記コイルの感度の情報である。この方法を加速するために、単一コイル基準値の“平方和”又はオプションのボディコイル基準値の何れかによる分割によって得られることができる生の感度マップを使用する提案がある（例えばK. Pruessmann他、Proc. ISMRM、１９９８、要約ページ５７９、７９９、８０３及び２０８７参照）。
【００１２】
このＳＥＮＳＥ技術において、通常、少なくとも２つのＲＦ受信コイルが存在することが必要とされる。同じ撮像位置に対する前記２つのＲＦコイルの間の異なる感度マップが、ＳＥＮＳＥ法の必要条件である。この必要条件は、通常は、前記ＲＦコイルを前記関心領域に対して物理的に異なる位置に配置することにより達成される。ＳＥＮＳＥ法及び２つの異なるＲＦ受信コイルを用いて、位相符号化ステップの数は減少されることができ、結果として収集されたデータの量も２の倍数で減少されることができる。これは、撮像時間の減少に関して特に有利である。
【００１３】
単一のＲＦ受信コイルのみが存在する場合、ＳＥＮＳＥに対する通常のアプローチは機能しない。しかしながら、単一のコイルが２つの異なる位置に配置される場合、撮像される対象の同じ位置において２つの独立な部分的に符号化された収集が行われることができ、この結果、ＳＥＮＳＥ法が使用されることができる。このような走査の最後に利用可能であるデータは、収集時間が２倍に長くなることを除いて通常のＳＥＮＳＥ収集と同じであり、ＳＥＮＳＥを用いない通常の収集と同じ長さである。この収集方法の利点は、前記ＲＦ受信コイル又は磁石一様性、磁場勾配線形性及びＲＦ送信一様性の何れかが可能にするより大きなＦＯＶが得られることである。この状況は、ｚ軸に沿って短い撮像体積を持つ磁石の場合に存在する。
【００１４】
図１において、磁石ボア２を持つ主磁石１の輪郭が概略的に描かれている。可動台４上の患者３は、ここでは前記患者の腹部が走査される（図１ａ）位置と、前記患者の胸部が走査される（図１ｂ）位置と、前記患者の頭部が走査される（図１ｃ）位置との３つの異なる位置において離散的なステップでボア２を通って移動されることができる。主磁石１内に、送信クワドラチャボディコイル（quadrature body coil）６及びより小さい受信クワドラチャボディコイル７が取り付けられる。受信コイル７は、前記画像の視野（ＦＯＶ）の寸法を定める。本例において、受信コイル７の限定されたＦＯＶ８を持つデータが、点線により示される関心領域全体、即ち完全なＦＯＶ９の単一のＭＲ画像を形成するためにサンプリングされる。矢印１０は、符号化及び／又は折り返し（foldover）方向を示す。この３つの台位置でサンプリングされた続いて起こるデータは、ＳＥＮＳＥ法により再構成される。図２において、完全なＦＯＶ９に対して符号化された各台位置における画像が示され、異なる折り返しアーチファクトが各異なる走査から得られる。図３において、前記台位置のそれぞれに対する仮想的なコイル感度マップが示され、これは実際には単一の受信コイル７の単一の感度マップの３重構成（triplicate）である。完全なＦＯＶの感度マップ（図３）から、折り返し無し画像が、前記完全なＦＯＶ及び最終画像の概略的表現に示されるように再構成されることができる。収集される符号化（encodings）の総数は、完全に符号化された走査が前記完全なＦＯＶにおいて可能である場合とちょうど同じであり、ここではＮの符号化が前記限定されたＦＯＶに対して与えられるので３×Ｎの画素である。
【００１５】
代替実施例において、ＲＦ信号の送信及びＲＦ信号の受信に対して単一のコイルを使用することが可能である。この場合、ＳＥＮＳＥ再構成に要する感度情報は、理論的感度性質の計算のような代替手段により供給されなければならない。
【００１６】
本発明の他の実施例が図５に示され、ここで局所表面コイル１１のアレイが、患者３に対して、即ち台４に対して固定位置に取り付けられる。したがって、これらのコイル１１は、前記台の移動により移動され、送信コイル６の前記限定されたＦＯＶ内に位置するコイル１１のみが作動され、送信されたＲＦ信号を受信する。この場合、コイル１１の感度マップは、ＳＥＮＳＥ法により前記最終画像を再構成するために必要とされる。
【００１７】
上述のアプローチは、限定された基準（nominal）ＦＯＶを持つ短い主磁石の場合に特定の利点を持ち、これは、大幅に大きなＦＯＶが、他のアプローチで必要である時間より短い時間内に撮像されることを可能にする。この理由のため、より短い磁石が使用されることができ、閉所恐怖症の傾向がある患者に対して特に有利である。
【００１８】
前記方法は３つの異なる台位置を用いて記載されているが、前記方法が２つの異なる位置を用いて応用されることができることは、当業者に明らかである。別の例では、より大量の台位置が使用されることもできる。適切な受信器コイルを用いて、このアプローチを従来のＳＥＮＳＥ法と前記台の移動方向及び他の直交する方向の両方に沿って同時に又は別々に組み合わせることも可能である。
【００１９】
図６は、２つのステーションで撮像する従来技術の例を図示する。測定（位相符号化）磁場勾配が、足から頭の方向（ＦＨ）への前記台の移動の方向に沿って向きを合わせられる（orientated）場合、画像折り返しを避けるために各ステーションにおいてより大きなＦＯＶを収集することが必要である。この場合、余分なデータは、前記２つのステーションからの画像セクションが結合されることができるように、指示された位置において放棄される。本例において、各ステーションは、６７５の符号化と同等な完全なＦＯＶを生成するために４５０の符号化を必要とする。したがって、総数９００の符号化が、６７５の符号化と同等な完全なＦＯＶを生成するのに必要とされる。これは、２５％の追加走査時間を表す。
【００２０】
図７は、測定（位相符号化）方向における帯域制限フィルタを用いて２つのステーションで撮像する代替的な従来技術の例を図示する。本例において、前記測定（位相符号化）磁場勾配は、前記台の移動の方向（ＦＨ）に沿って向きを合わせられる。これを行う利点は、画像結合の点で前記データが、収集中に帯域幅を制限されることができるか、又は再構成後に単純に捨てられることができるかの何れかであることである。これは周波数符号化方向であるので、時間の不利益がない。しかしながら、左から右方向（ＬＲ）の折り返しを避けるために、依然として前記完全なＦＯＶに対する前記符号化方向に沿ってオーバーサンプリングすることが必要とされる。もう一度、本例において、各ステーションは、６７５の符号化と同等な完全なＦＯＶを実現するために、４５０の符号化を必要とし、総数９００が必要とされる。２５％の追加の走査時間は、そのまま残る。
【００２１】
図８は、ＭＲ撮像システムの主磁石のボアを通って移動された３つの異なる位置で走査されるファントムを示す本発明の第１実施例を表す。図１に関して記載され、示される異なる隣接した位置におけるＳＥＮＳＥ走査により得られるデータから情報を復号するために、近隣走査からの追加の情報が必要とされる。これは、例えば図８ａに見られることができるように重複した走査を提供することにより得られることができる。前記完全なＦＯＶは、スライスＡないしＩにわたる範囲をとり、前記走査は、１．６６のＳＥＮＳＥ係数で行われると仮定する。この場合、左の走査に対して、スライスＡ及びＥの情報は、それぞれスライスＤ及びＥにおいて折り込まれ（folded-in）、中央の走査に対して、スライスＣ及びＧの情報は、それぞれスライスＤ及びＦにおいて折り込まれ、右の走査に対して、スライスＥ及びＩの情報は、それぞれスライスＨ及びＦにおいて折り込まれる。それぞれ左の画像及び中央の画像の位置からの、並びに前記中央の画像及び右の画像からのＲＦコイル７の感度マップが既知であるので、隣接した領域Ｄ及びＦは展開される（unfolded）ことができる。展開の後に、領域Ｄ及びＦの半分は、これらの領域において隣接する画像を得るために、捨てられるか（図８ｂ参照）、又は補正され、相互に追加される。領域Ｄにおける展開から領域Ａの展開された情報が得られることができ、この結果、領域Ａの完全な情報がＳＥＮＳＥ法により回復される。同様に、領域Ｉが展開されることができ、したがって前記完全なＦＯＶ上の完全な画像が得られる（図８ｃを参照）。本実施例において、３×Ｎの画素の完全なＦＯＶを実現するために３つのステーションのそれぞれにおいてＮの符号化が収集される。
【００２２】
図９は、本発明が図６及び７に描かれた従来技術に対してどれほどの利点を提供するのかを説明する第２実施例を示す。本例において、前記符号化方向は、前記台の移動の方向に沿って向きを合わせられる。ステーションごとに４５０の符号化を収集する代わりに、３４０の符号化が収集され、前記画像は折り返すことを可能にされる。折り返しが現れる位置は、各符号化ステップに対して受信器復調周波数に位相インクリメントを適用することにより前記収集中に制御されることができる。同様に、折り返された領域は、各ステーションからの画像の中心から外縁まで移動される。再構成後に前記画像をスクロールすることにより同じ効果が達成されることができる。図９の下の画像は、両方のステーションからの前記画像の結合を図示する。領域Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥは、容易に接続されることができる。しかしながら、領域Ａ及びＦは、それぞれ領域Ｄ及びＣと折り返される。収集されたデータ表現（上の図）において、領域Ａ及びＤが一緒に折り返される。実際には、これらの領域は、撮像体積の一様な領域の周囲（periphery）で収集され、したがって領域Ａ及びＤが、これらの領域の低い一様性により幾何学的に歪められる可能性がある。この事実は、Ａ’及びＤ’のアポストロフィにより示される。Ａ’が領域Ａの幾何学的に歪められたバージョンを表し、Ｄ’が領域Ｄの幾何学的に歪められたバージョンを表す。領域Ｃが領域Ｆにおいて折り返される第２ステーションデータに対しても同じである。ここで、幾何学的歪の存在は、Ｆ’及びＣ’のアポストロフィにより示される。これらの２つの領域の前記データをアンフォールドするために、前記幾何学的歪を考慮に入れることが必要である。
【００２３】
図１０は、前記幾何学的歪を考慮に入れてＡ’及びＤ’をアンフォールドするのに必要なステップを図示する。磁石の一様性及び勾配コイルの線形性が既知である場合に、画像の幾何学的歪が、画素を曲げ又は変形して計算された補正位置に戻すことにより補正されることができる。逆も当てはまり、即ち画像の所定の部分は、既知の磁石一様性及び勾配コイル線形性が生じる効果と同様に事前に歪まされることができる。この相互関係が、ここで使用される。図１０を参照すると、画像セクションＡ’＋Ｄ’は、図９のステーション１からの幾何学的歪を含む収集されたデータを表す。画像セクションＤは、ステーション２からの収集された歪無しデータを表す。磁石一様性及び勾配コイル線形性の情報を用いて、Ｄを事前に曲げ、適当なマスキングの後にＤ＊を生成することが可能である。Ｄ＊は本質的にＤ’と同等であり、領域Ａ’を分離するために収集されたＡ’＋Ｄ’画像セクションと組み合わせて使用されることができる。望まれる場合、分離したＡ’領域は、更に補正されることができ（図９に示される）、前記完全な画像に結合する前に幾何学的歪の効果を除去する。図９を参照すると、Ｆを生成するためにＦ’＋Ｃ’からＦ’を分離するのに、同じアプローチが使用されることができる。これは、前記台の上面が前記受信コイルの感度プロファイルに対して異なる位置にあるときに、関連する画像セクションのそれぞれが収集されるので、全て可能である。画像領域Ａ’＋Ｄ’、Ｄ、Ｃ及びＦ’＋Ｃ’は、マルチステーション収集に基づいて、それぞれ前記受信コイル感度の一意的に異なる領域において収集される。
【００２４】
図１１は、３ステーション収集の場合の他の実施例を描く。本実施例において、異なるステーションは異なるＳＥＮＳＥ係数を持つ。前記完全なＦＯＶの何れかの端の２つのステーションは、１．３３のＳＥＮＳＥ係数を使用し、中央のステーションは、２．０のＳＥＮＳＥ係数を使用する。代替的な収集と比較して、総数９１０の符号化が、１３５０の代替例に対して収集される。これは、３３％の全走査時間の節約を表す。領域Ｆ’＋Ｄ及びＦは、Ｄを決定するために使用されることができる。領域Ｄは、領域Ａ’＋Ｄ’と一緒に、領域Ａを決定するために使用されることができる。同様に、領域Ｅ＋Ｃ’及びＣは、領域Ｅを決定するために使用されることができる。領域Ｅは、領域Ｈ’＋Ｅと一緒に、領域Ｈを決定するために使用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１ａ】ＭＲ撮像に対する主磁石のボアを通って移動される３つの異なる位置における患者の概略図を示す。
【図１ｂ】ＭＲ撮像に対する主磁石のボアを通って移動される３つの異なる位置における患者の概略図を示す。
【図１ｃ】ＭＲ撮像に対する主磁石のボアを通って移動される３つの異なる位置における患者の概略図を示す。
【図２ａ】図１の各台位置に対するデータを示す。
【図２ｂ】図１の各台位置に対するデータを示す。
【図２ｃ】図１の各台位置に対するデータを示す。
【図３】完全なＦＯＶに対する仮想的な感度マップを示す。
【図４】再構成後のＦＯＶ及び最終画像の概略的な表現を示す。
【図５ａ】患者台に取り付けられたボディコイルの異なるアレイの配置を示す。
【図５ｂ】患者台に取り付けられたボディコイルの異なるアレイの配置を示す。
【図５ｃ】患者台に取り付けられたボディコイルの異なるアレイの配置を示す。
【図６】ファントムの２つの分離されたステーションからのデータ及び両方のデータセットの結合を示す従来技術の撮像法を示す。
【図７】測定（周波数符号化）方向に帯域制限フィルタを用いる図６と同じステーションにより測定されたデータを示す従来技術の撮像法を示す。
【図８】ＭＲ撮像システムの主磁石のボアを通って移動される３つの異なる位置において走査されるファントムを示す本発明による第１実施例を示す。
【図９】各ステーションにおいて１．３３のＳＥＮＳＥ係数を用いて図６のようにデータが測定される本発明による第２実施例を示す。
【図１０】本発明によるデータを復号する異なるステップを示す。
【図１１】異なるＳＥＮＳＥ係数及び再構成を用いて３つの異なるステーションでデータが測定される本発明による第３実施例を示す。
【図１ａ】
0004528632.tif 000002
【図１ｂ】
0004528632.tif 000003
【図１ｃ】
0004528632.tif 000004
【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
0004528632.tif 000009
【図５ａ】
0004528632.tif 000010
【図５ｂ】
0004528632.tif 000011
【図５ｃ】
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【図６】
0004528632.tif 000013
【図７】
0004528632.tif 000014
【図８ａ】
0004528632.tif 000015
【図８ｂ】
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【図８ｃ】
0004528632.tif 000017
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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