(57)【要約】本発明は、受信アンテナの配列によって捕捉される複数の信号からの対象の撮像の磁気共鳴撮像方法であって、撮像前に各受信アンテナの感度マップが与えられ、少なくとも２つの隣接するアンテナ記録信号が同じ撮像位置から発せられ、画像強度が異なったアンテナによって測定される信号から計算され、位相エンコードステップの数はその完全な集合に対して減少される、方法に関連する。更に、主磁場の均一性は完全な均一性の第１の領域、適度な均一性の第２の領域、及び完全な不均一性の第３の領域で定義され、受信暗転亜の配列の感度データは粗い構成スキャンによって測定され、完全に測定された感度データは第１の領域で使用され、第２の領域中の各点に対して、コイル感度の推定値は当の点の近傍の測定された感度の重み付けされた加算によって導出され、第３の領域において感度データはゼロに設定される。
2006507072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信アンテナによって捕捉される複数の信号から対象の画像を形成し、前記複数のアンテナの夫々の感度マップが与えられ、適用される符号化段階の数はその完全な集合よりも減少される、磁気共鳴撮像方法であって、
前記主磁場の均一性は、完全な均一性の第１の領域と、適度な均一性の第２の領域と、完全な不均一性の第３の領域とに特定され、前記受信アンテナの配列の感度データは粗較正スキャンによって測定され、完全な測定された感度データは前記第１の領域において用いられ、前記第２の領域中の位置については、当の位置の近傍における前記測定された感度の重み付けされた加算によりコイル感度の推定値が求められ、前記第３の領域中で前記感度データはゼロに設定されることを特徴とする、磁気共鳴撮像方法。
【請求項２】
当の位置についての重み付けは、前記第２の領域の当の点とその近傍の位置との間の距離に依存し、また、これらの近傍の点において得られるデータの信頼性関数に依存することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
位置（ｘ，ｙ，ｚ）におけるコイルの感度の推定値は、以下の式、
【数１】
2006507072.tif 000007
で与えられ、
（外１）
2006507072.tif 000008
は、位置（ｘ，ｙ，ｚ）におけるコイルの感度ｃの推定値であり、ｓはコイル感度の測定値であり、ｒは信頼性関数であり、Ｄは点とその近傍点の間の距離の単調に減少する関数であることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記信頼性関数は、前記主磁場の不均一性についての知識から導出されることを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記信頼性関数は、
【数２】
2006507072.tif 000009
であり、「grad_ref」は粗較正スキャンの性質によって決定される定数であることを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項６】
複数の信号からＭＲ画像を得る磁気共鳴撮像装置は、
前記対象の一部のスピンの励起の手段と、
複数の受信アンテナと、
読み出し傾斜磁場及び他の傾斜磁場の印加によりｋ空間中に複数の線を含む所定の軌跡に沿ってＭＲ信号を測定し、印加された位相エンコードステップの数は、その完全な集合に対して減少される、手段と、
粗較正スキャンにより各受信アンテナに対する感度データを測定する手段と、
完全な均一性の第１の領域と、適度な均一性の第２の領域と、完全な不均一性の第３の領域との中で前記主磁場の均一性を特定し、前記受信アンテナの配列の感度データは、参照データを用いて粗較正スキャンによって測定される、手段と、
当の位置の近傍での前記測定された値の重み付けされた加算によって前記第２の領域中の位置からコイル感度の推定値を求める手段と、
前記第３の領域の中の感度データをゼロに設定する手段とを有する、
磁気共鳴撮像装置。
【請求項７】
磁気共鳴方法により画像を形成するコンピュータ利用可能な媒体上に格納されたコンピュータプログラムプロダクトであって、前記コンピュータに、
参照データを用いて粗較正スキャンにより各受信アンテナに対する感度データを測定する段階と、
完全な均一性の第１の領域と、適度な均一性の第２の領域と、完全な不均一性の第３の領域との中で主磁場の均一性を特定し、前記受信アンテナの配列の感度データは、粗較正スキャンによって測定される、段階と、
当の位置の近傍での前記測定された値の重み付けされた加算によって前記第２の領域中の位置からコイル感度を推定値を求める段階と、
前記第３の領域の中の感度データをゼロに設定する段階と、
の実行を制御させるコンピュータ読み取り可能なプログラム手段を含む、コンピュータプログラムプロダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信アンテナの配列によって捕捉される複数の信号からの対象の撮像の磁気共鳴（ＭＲ）方法であって、撮像前に各受信アンテナの感度マップが与えられ、少なくとも２つの隣接するアンテナ記録信号が同じ撮像位置から発せられ、画像強度が異なったアンテナによって測定される信号から計算され、位相エンコードステップの数はその完全な集合よりも減少される、方法に関連する。
【０００２】
本発明はまた、かかる方法を実行するＭＲ装置及びコンピュータプログラムプロダクトに関連する。
【背景技術】
【０００３】
磁気共鳴撮像法では、より短い期間内に許容可能な画像を得るという一般的な傾向がある。このために、近年、スイス連邦工科大学チューリッヒ校、生体工学及び医療情報学研究所（Institute  of  Biomedical  Engineering  and  Medical  Informatics）により、「ＳＥＮＳＥ」と称される感度エンコード法が開発された。ＳＥＮＳＥ法は、磁気共鳴装置のコイルによって検出されるように画像に対して直接作用するアルゴリズムに基づくものであり、続くエンコード段階は飛ばされることができ、従って２乃至３倍の撮像用の信号捕捉の加速が得られる。この方法を加速するために、シングルコイル参照の「平方和」による、又は、ボディコイル参照による分割を通じて取得されうる生感度マップを使用することが提案される（例えば、非特許文献１参照）。実際、ＳＥＮＳＥ法は、意図的にｋ空間をアンダーサンプリングすることにより、即ち捕捉すべき対象よりも小さい視野（ＦＯＶ）を意図的に選択することにより、スキャン時間を減少させることを可能とする。このアンダーサンプリングから、異なったコイル感度パターンを有する一組の別個のコイルについての知識を用いて分解又は展開される、折り返しアーティファクトが得られる。アンダーサンプリングは、両方の位相エンコード方向のうちのいずれかでありうる。
【０００４】
Intera  1.5T磁石を有するPhilips  NTの主磁石（オランダ国、ベスト、フィリップス・メディカル・システムス社）は、主磁場が均一である内側領域と主磁場が完全に不均一である外側領域の間にかなりのはっきりとした区別があることが一般的に知られている。Intera  1.5T磁石については、高い均一性の内側領域は、磁石の長手方向に対して直交する左から右への方向で人間の体の通常の範囲よりも大きく伸びる。主磁場の多項展開は、ゼロ次から高次であり、これは、高い均一性の内側領域又は体積と高い不均一性の外側領域との間に急な遷移があることを意味する。
【０００５】
他の公知のＭＲシステムは、それらの主磁石の他の設計を有し、これは、高い均一性の領域と、主磁場が完全に不均一である領域、即ち磁場がどんなものであれ、いかなるＲＦリフォーカスに対して十分に均一でないところ、との間により緩やかな遷移を有する。このような磁石を、本願では「低次」であると示す。
【０００６】
ＳＥＮＳＥの設定のために、コイルの感度マップを与えることが必要とされ、これは大ボクセル傾斜エコー撮像法又は、粗較正スキャン（ＣＯＣＡ）としても知られる高速フィールド・エコー・スキャン（ＦＦＥ）によって行われる。このスキャンは、適度な磁場不均一性の場合のボクセル間ディフェージングによる信号損失に対して感度がある。このために、これまでのところ、ＳＥＮＳＥ法は、主磁場の高い均一性によりPhilipsＭＲシステムによってのみ実質的に可能である。
【０００７】
特許文献１では、磁気共鳴撮像装置及び技術は、ＭＲ画像捕捉速度、解像度、及び／又は視野を高めるよう表面コイルアレイ中に内在する空間情報を利用する。集まった正弦波及び余弦波空間感度プロファイルを有するコイルの組合せからのＭＲ信号は、通常のコイル信号とは幾らか異なる情報内容を有する。純粋な空間高調波に対応する１つ又はそれ以上の収集された信号を分離するために、これらは従来行われていたよりも多くの部分のデータ空間を充填するために使用されうる。部分的な信号は、従って、アレイの構成要素コイル中で同時に捕捉され、直交する空間表現に対応する２つ以上の信号へと形成される。フーリエ実施例では、画像生成のために必要とされるｋ空間行列の線は、位相エンコード傾斜磁場により通常生成される空間変調を代替するよう成分コイル信号の一組の別々の線形組み合わせを用いて形成される。不均一なコイルからの組み合わされたＭＲ信号は、不均一なコイル感度の空間周波数に依存する所定の量だけｋ空間内でシフトされる。このｋ空間シフトは、ｙ傾斜磁場中の進化によって生ずる位相エンコードシフトと同じ形を有する。この方法は、ＳＭＡＳＨに対して特に設計される。しかしながら、これは上述のように、より低次の主磁場の設計を有するＳＥＮＳＥを用いて問題を解決するためのいかなる更なる印も与えない。
【特許文献１】米国特許第５，９１０，７２８号明細書
【非特許文献１】K.Pruessmann外、ＩＳＭＲＭ議事録、１９９８年、アブストラクト第５７９頁、７９９頁、８０３頁及び２０８７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、均一な磁場を有する領域と不均一な磁場を有する領域の間でより緩やかな遷移を有する主磁石で、即ち低次の磁石でＳＥＮＳＥの適用を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。本発明は更に、請求項６に記載の装置、及び、請求項７に記載のコンピュータプログラムプロダクトに更に関連する。
【００１０】
本発明は、高い均一性の内側領域と完全な不均一性の外側領域の間にあまりはっきりとした区別のない主磁石、即ち低次の磁石も、上述のＳＥＮＳＥ法に使用されうることを更なる利点とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の上述の及び他の利点について、従属項、並びに、本発明の典型的な実施例について添付の図面を参照して説明する以下の説明に開示する。
【００１２】
本願では、「均一な」磁場と「不均一な」磁場を区別する。実用上の用語では、市販の磁石系は、絶対的に均一な磁場を与えるものではない。しかしながら、オランダ国、ベスト、フィリップス・メディカル・システムス社のIntera  1.5T磁石は、以下の重要な面で他のシステムの様々な磁石とは異なる。
・高均一性の領域が比較的大きい。特に、左／右方向上、人間の体の通常の範囲よりも大きい。
・磁場の多項展開は、ゼロ乃至高次であり、これは、口語的には「均一な体積」の中の「非常に均一」から外側の「非常に不均一」の間で急な遷移があることを意味する。
【００１３】
本願では「低次」と称される多くの他の磁石設計は、高い均一性の領域と、それ以上磁場がなければ、ＭＲ信号をリフォーカスするためには磁場が不均一すぎる完全に不均一な領域との間でより緩やかな遷移がある。
【００１４】
ＳＥＮＳＥ，ＳＭＡＳＨ等の並列撮像では、ｋ空間中のＭＲ信号のアンダーサンプリングが用いられる。即ち、（位相）エンコードステップの数は、エンコードステップの完全な集合に対して減少される。この完全な集合は、再構成されるＭＲ画像の予め選択された空間解像度に対して十分なｋ空間中のＭＲ信号をサンプリングするのに必要とされる。
【００１５】
上述のように、ＳＥＮＳＥ設備では、参照データは大ボクセルＦＦＥスキャン（いわゆる「ＣＯＣＡ」スキャン）を用いて捕捉される。これは、適度な（moderate）磁場の不均一性の場合は、ボクセル間ディフェージングによる信号損失に感度がある。
【００１６】
これに対して、原理的には、ＳＥＮＳＥが使用されうるが、スキャン全体は不均一性に対してあまり感度がなく、通常はＳＥＮＳＥが適用されえない多くの種類のスキャンがある。ＲＦリフォーカススキャン（ＳＥ及び特にＴＳＥ）はそのカテゴリに属するが、小さいボクセルを用いた短いＴＥスキャンもまたそのカテゴリに属する。
【００１７】
図１中、患者１５のＭＲ画像の通常のスライスを、関心となる器官１６（心臓）と共に、患者の側方に患者の腕１７を置いた状態で、太線で示す。破線１８は、主磁石の高い均一性の第１の領域のエッジを表わし、従ってこの領域の外側では、参照又は粗較正（「ＣＯＣＡ」：Coarse  Calibration）スキャンは、ディフェージングによる意味のあるコイル感度情報は示さない。第２の領域を示す点線１９の外側では、磁石システムの不均一性は、感度のある信号が収集されえないほど高い。磁場がゼロへと消滅する場合、定義により、やはり完全に不均一である。破線１８と点線１９の間の第２の領域２０は、適度な不均一性であり、即ちその中でＳＥＮＳＥスキャンは依然としていかなる意味のある信号も収集することが可能な領域である。破線１８と点線１９の間のマージンは、一般的には約２０ｍｍ幅である。問題の領域は、撮像がＳＥＮＳＥスキャンによって行われ、おそらくは関心領域の上に折り重ねられる領域２０である。しかしながら、参照スキャンはこれを示さず、従ってシステムは当該領域中でコイル感度に関して知識を有さない。これは、悪いＳＥＮＳＥ展開（unfolding）、即ちアーティファクトを生じさせる。
【００１８】
システムは、予想される磁場の不均一性（又はそれらの変化）に関する知識が、一般的には磁石ボア内の全ての位置に対してはっきりと知られているよう設計される。その知識から（また、ＣＯＣＡスキャンの性質を知っていると）、「感度情報の信頼性」を示す数字が、磁石ボア内の各点に対して導出されうる。
【００１９】
ＣＯＣＡスキャンでは、感度情報が測定される。高い均一性の領域では、これは正確であるが、それ以外では正確ではない。この情報がどこで信頼性があるかについての知識は、以下の平滑化アルゴリズムからなる外挿法を可能とする。各位置、即ち点において、当の点の周りの領域の測定された感度の重み付けされた加算によってコイル感度の推定値が導出される。重みは、
ａ）点とその直接の近傍の点の間の距離、
ｂ）近傍の点における情報の信頼性、
に依存する。これは、式としては、
【００２０】
【数３】
2006507072.tif 000003
のように書くことができ、式中、
（外２）
2006507072.tif 000004
は、位置（ｘ，ｙ，ｚ）におけるコイルの感度の推定値ｃである。コイル感度の測定値はｓである。関数Ｄは、距離の単調増加関数（例えば（距離＋定数）-p、但し指数ｐは望ましくは２よりも大きい）である。信頼性関数ｒは、磁場不均一性の知識から導出され、より特定的には、望ましくは、高い均一性の場合は１であり、高い不均一性の場合は０であり、例えば、
【００２１】
【数４】
2006507072.tif 000005
であり、「grad_ref」はＣＯＣＡスキャンの性質に従って選定される定数である。
【００２２】
より高い次数の不均一性を有する磁石系、即ちより低次の磁石を適用するために、適度な不均一性の領域でＳＥＮＳＥ画像を再構成するとき、測定感度ｓではなく
（外３）
2006507072.tif 000006
が用いられる。
【００２３】
ＭＲ装置の実際的な実施例について図２に示し、図２は安定した磁場を発生する第１の磁石系２と、傾斜磁場コイル３として知られる手段であるＸ，Ｙ，Ｚ方向に傾斜を有する追加的な磁場を発生する手段とを含む。図示の座標系のＺ方向は、線形でありさえすればよい、慣習通りの磁石系２の中の安定した磁場の方向に対応する。使用されるべき測定座標系ｘ，ｙ，ｚは、図２に示すＸ，Ｙ，Ｚ系と独立に選定されうる。傾斜磁場コイル３は、電源装置４によって給電される。ＲＦ送信コイル５はＲＦ磁場を発生するのに役立ち、ＲＦ送信及び変調器６に接続される。受信コイルは、例えば人間又は動物の体である、検査されるべき対象７中にＲＦ磁場を発生するよう磁気共鳴信号を受信するのに用いられる。このコイル５は、多数の受信アンテナの配列を表わす。更に、磁石系２は、検査されるべき体７の一部を収容するのに十分に大きい検査空間を囲む。ＲＦコイル５は、この検査空間内で検査されるべき体７の一部の周り又はその上に配置される。ＲＦ送信コイル５は、送信／受信回路９を介して信号増幅及び復調ユニット１０に接続される。制御ユニット１１は、ＲＦパルス及び傾斜磁場を含む特別なパルスシーケンスを発生するよう、ＲＦ送信及び変調器６と電源ユニット４とを制御する。制御ユニット１１は、復調ユニット１０から得られる位相及び振幅が処理ユニット１２に印加されるＭＲ信号の検出を制御する。制御ユニット１１と、夫々の受信コイル３及び５は、下位繰り返し時間基準（一般的には、１０ミリ秒未満）で検出経路間での切り換えを可能とする制御手段を具備する。これらの手段は、特に、アンテナの信頼性の高い位相動作を確実とする電流／電圧安定化ユニット、及び、コイルと処理ユニット１２の間の信号経路中の１つ又はそれ以上のスイッチ及びアナログ・ディジタル変換器を含むことを意味する。処理ユニット１２は、変換により画像を形成するよう提示された信号値を処理する。この画像は、例えばモニタ１３により視覚化されうる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】関心器官を含む患者のＭＲ画像を示す図である。
【図２】本発明の方法を実行するＭＲ撮像システムである。
【図１】
2006507072.tif 000010
【図２】
2006507072.tif 000011
【国際調査報告】
2006507072.tif 000012
2006507072.tif 000013
2006507072.tif 000014