(57)【要約】三次元ＭＲＡデータセットが取得されるにつれてＭＲＩシステムのボアを通して患者を移動させることによってＭＲＡデータが大きな関心領域から取得される。患者テーブル移動は、造影剤のボーラスが関心領域を通過するにつれて造影剤のボーラスを追跡するように制御される。正確なボーラス追跡を可能にするために、スキャン中に蛍光透視画像が取得されてもよい。関心領域全体の継ぎ目のない画像が再構成される。
2004527301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定義された視野（ＦＯＶ）を有する磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムにおいてＦＯＶより大きい拡大視野（ＦＯＶtot）にわたり被検者の画像を作成する方法であって、
ａ）  拡大視野（ＦＯＶtot）が定義された視野（ＦＯＶ）を通過するように被検者をＭＲＩシステムを通して移動させるステップ；
ｂ）  被検者のビューを含むＮＭＲデータを取得するイメージングパルスシーケンスを繰り返し実施することによって、ＦＯＶを通って移動するにつれて被検者からＮＭＲデータを連続的に取得するステップ；
ｃ）  被検者の位置情報を使用してステップｂ）で取得された各ビューを調整するステップ；
ｄ）  データマトリックス内に調整した各ビューを格納するステップ；および
ｅ）  該データマトリックスを使用して画像を再構成するステップ
を含む方法。
【請求項２】
ＭＲＩシステムが１台のテーブルを有し、そしてステップａ）が、
ｉ）  被検者をテーブル上に載せるステップ；および
ｉｉ）  該テーブルを移動させるステップ
によって実施される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップａ）が実施される間に該テーブルが連続的に移動させられる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ステップａ）が実施される間に該テーブルが様々な速度で移動させられる請求項２に記載の方法。
【請求項５】
被検者に造影剤を注入するステップ；および
造影剤が拡大視野（ＦＯＶtot）を通って移動するにつれて該造影剤を追跡する速度で該テーブルが移動させられること
を含む請求項２に記載の方法。
【請求項６】
ステップａ）の実行中にデータマトリックス内に格納されたデータからモニタリング画像を再構成するステップ
を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ステップｃ）がステップｄ）でビューが格納されるデータマトリックス内の位置を調整するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ステップｃ）がビュー内のＮＭＲデータの位相を調整するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ステップｂ）でビューが取得される時点のテーブル位置の関数として、ステップｃ）がステップｄ）でビューが格納されるデータマトリックス内の位置を調整するステップを含む請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
ステップｂ）でビューが取得される時点のテーブル位置の関数として、ステップｃ）が該ビュー内のＮＭＲデータの位相を調整するステップを含む請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
ステップｂ）がさらに、
ｉ）  各ビューが取得されるにつれてテーブル位置情報を取得するステップ；および
該テーブル位置情報が各対応するビューを調整するためにステップｃ）で使用されること
を含む請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
ステップｃ）が、
ｉ）  該ビューにおけるＮＭＲデータのフーリエ変換を実施するステップ；および
ｉｉ）  ステップｂ）で該ビューが取得される時点のテーブル位置の関数として、変換されたビューについてのデータマトリックス内の位置を計算するステップ
を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ステップｃ）が、
ｉ）  該ビュー内のＮＭＲデータの位相を調整するステップ；
ｉｉ）  該ビュー内の位相調整されたＮＭＲデータをフーリエ変換するステップ；および
ｉｉｉ）  被検者標準位置と比較して、ステップｂ）で該ビューが取得される時点の被検者の位置の関数として、ステップｄ）でフーリエ変換されたビューが格納されるデータマトリックス内の位置を調整するステップ
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ステップｂ）におけるイメージングパルスシーケンスの実施が、
ｉ）  １つのビューを含む上記ＮＭＲデータの取得中に読み出し磁場勾配を作成するステップ、および該読み出し磁場勾配が被検者の移動と同一方向に向けられること
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
ステップｃ）が、
ｉ）  取得されたビューをフーリエ変換するステップ；および
ｉｉ）  被検者標準位置と比較して、ステップｂ）で該ビューが取得される時点の被検者の位置の関数として、ステップｄ）でフーリエ変換されたビューが格納されるデータマトリックス内の位置を調整するステップ
を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
データマトリックスが二次元データアレイである請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
データマトリックスが三次元データアレイである請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムにおいて、
ａ）  被検者を支持し、ＭＲＩシステムの定義された視野（ＦＯＶ）を通して該被検者を移動させるためのテーブルと；
ｂ）  被検者がＦＯＶを通して移動させられるにつれて該被検者の一連のＮＭＲデータビューを連続的に取得するためにパルスシーケンスの方向下で該ＭＲＩシステムを作動させるためのパルス発生器と；
ｃ）  標準被検者位置と比較して該ビューが取得される時点の被検者の位置の関数として、取得された各ビューを調整するための手段と；
ｄ）  調整された該ビューをデータマトリックスとして格納するためのメモリと；および
ｅ）  テーブル移動の方向において定義されたＦＯＶより大きい視野を有する該データマトリックス内のデータから１つの画像を再構成するための手段と
を含む改良。
【請求項１９】
要素ｃ）が、
ｉ）  取得された各ビューをフーリエ変換するための手段；および
ｉｉ）  該ビューが取得された時点の被検者の位置によって決定される位置でデータマトリックス内にフーリエ変換されたビューを格納するための手段
を含む請求項１８に記載の改良。
【請求項２０】
さらにまた、
ｆ）  被検者が規定されたＦＯＶを通して移動させられてビューが取得されるにつれてデータマトリックス内のデータから１つの画像を再構成するための手段
を含む請求項１８に記載の改良。
【請求項２１】
さらにまた、
ｇ）  ビューが取得されるにつれてテーブル移動の速度を制御するための手段
を含む請求項２０に記載の改良。
【発明の詳細な説明】
【連邦政府により援助を受けた研究に関する記述】
【０００１】
本発明は、米国立保健研究所により授与された助成金第ＣＡ３７９９３号および第ＨＬ３７３１０号により政府による後援を受けて実施された。本発明には米合衆国政府が一定の権利を有する。
【関連出願の相互参照】
【０００２】
本出願は、２００１年４月９日出願の「連続的テーブル移動を使用して大視野からＭＲＩデータを取得する方法（Method For Acquiring MRI Data From A Large Field Of View Using Continuous Table Motion）」と題する米国仮出願第60/282,555号に基づいている。
【発明の背景】
【０００３】
本発明の分野は、磁気共鳴血管造影法（「ＭＲＡ」）であり、詳しくは、ＮＭＲ信号を増幅する造影剤を使用するヒトの脈管系の研究である。
【０００４】
磁気共鳴血管造影法（ＭＲＡ）は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用してヒトの脈管系の画像を作成する。ヒト組織等の物質が均一な磁場（分極磁場Ｂ0）に晒されると、その組織内におけるスピンの個々の磁気モーメントは、この分極磁場によって整列しようとするが、その周囲ではそれらの固有のラーモア周波数で、でたらめな順序に歳差運動を行う。この物質すなわちこの組織が、ｘ−ｙ平面にあり、かつ、ラーモア周波数に近い磁場（励起磁場Ｂ1）に晒されると、ネット整列モーメントＭzは、そのｘ−ｙ平面に対して回転し、あるいは「傾いて」、ネット横磁気モーメントＭtを作り出す。信号がその励起されたスピンによって出力され、励起信号Ｂ1が終了した後で、この信号が受信及び処理されて画像を形成することができる。
【０００５】
これらの信号を利用して画像を作成する際、磁場勾配（Ｇx、Ｇy、及びＧz）が用いられる。典型的には、撮像すべき領域は、使用される特定の位置決定法に従ってこれらの勾配が変動する連続的な測定サイクルにより走査される。結果として生じる受信ＮＭＲ信号または「ビュー（view）」のセットはディジタル化され、処理されて、広く知られた多くの再構成技術の一つを用いて画像が再構成される。
【０００６】
ＭＲ血管造影法（ＭＲＡ）は、ヒトの脈管系を描出するための磁気共鳴イメージング法の適用例である。ＭＲＡの診断能力を強化するためには、ガドリニウム等の造影剤をＭＲＡスキャンの前に患者に注入することができる。データ取得とボーラス通過とのタイミングが合わせられれば、造影剤増強ＭＲＡを使用して素晴らしい診断画像を取得することができる。
【０００７】
ＭＲＡは非侵襲性であるため、心血管疾患にとって貴重なスクリーニングツールである。スクリーニングを行うには、典型的には血管を大ボリュームで撮像することが必要になる。これは特に、下肢の流出(runoff)血管における疾患に言えることである。ＭＲイメージングにおける視野（ＦＯＶ）は、Ｂo磁場均一性のボリュームおよびレシーバーコイルのサイズによって限定される（典型的には、現在市販されているＭＲスキャナ上ではＦＯＶ＜４８ｃｍ）。下肢における関心解剖学的領域は例えば約１００ｃｍであり、完全な試験を行うためには数個のＦＯＶもしくはステーションが必要になる。このためには、患者をマグネット・ボアの内側に再配置し、患者を再ランドマーキングし、調査画像を取得し、各ＦＯＶについて準備走査を実施することが必要になる。これらの追加のステップはいずれも時間がかかり、このために高額の費用がかかる。造影剤増強ＭＲＡを実施する際には、再配置にはさらに追加の造影剤注射も必要となる。
【０００８】
近年、この困難を克服するガドリニウム増強ボーラスチェイス法が報告されている（K. Y. Ho, T. Leiner, M. H. de Hann, J. M. A. van Engleshoven, 「ガドリニウム最適化トラッキング法：ガドリニウムの１回のボーラス投与を使用する大動脈から下肢動脈への新規ＭＲＡ法（Gadolinium optimized tracking technique: a new MRA technique for imaging the peripheral vascular tree from aorta to the foot using one bolus of gadolinium (abs)）」,Proc. 5th Meeting of ISMRM, p203, 1997）。米国特許第５，９２４，９８７号および第５，９２８，１４８号に記載されているように、ＭＲＡデータはスキャン中に患者テーブルを複数の相違する位置へ自動的に移動させて各ステーションで画像を取得することによって大視野から取得される。テーブルの移動は、各ステーションでピークコントラストが達成されるように脈管系を通して造影剤ボーラスを追跡するようにタイミングを合わせることができる。
【０００９】
事前ボーラスチェイスＭＲＡ法の結果として、最後には複数の画像が作成される。これらは拡大された全視野に及ぶ単一画像を提供するために手動または自動で相互に見当合わせされる。しかしながらこのアプローチを用いた場合に生じる１つの困難は、個別画像の輝度および／またはコントラストが相違することにある。その結果として、それらが相互に継ぎ接ぎされた画像の境界部では不連続性が見られる。マルチステーション法を用いた際のもう１つの困難は、テーブルを１つのステーションから次のステーションへ移動させるときに貴重な時間が浪費されることにある。その時間中は画像データは取得されず、さらに画像データを取得する前にスピン磁化を動的平衡状態にさせる際にも時間が浪費される。三次元スキャンでは、このデータ取得時間の浪費は、スキャン工程と移動する増影剤ボーラスとのペースが合っておらず、後発の画像では画像コントラストが一部失われることを意味することがある。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、スキャン中に患者テーブルを連続的に移動させて拡大視野からＭＲ画像を取得する方法である。取得されたＭＲＩ画像は、一般テーブル標準位置に合わせて移動について補正され、継ぎ目のない単一のＭＲ画像が再構成される。スキャン中に取得されたＭＲＩデータを使用すると、オペレータが造影剤ボーラスの進行を監視し、そしてそれに従って全スキャンを通してピークコントラストを保証するためにテーブルの移動速度を調整することが可能になるので、リアルタイムで画像を再構成することができる。
【００１１】
本発明の一般的目的は、ＭＲＩシステムの標準視野を越える視野にわたって単一ＭＲ画像を作成することである。被検者は、ＭＲＩシステムを通して連続的に移動させられ、テーブル位置データに沿ってビューが取得される。各ビューは、１枚の画像を再構成するために使用される単一ＭＲＩデータアレイを作成するために関連テーブル位置データを使用して位置補正される。
【００１２】
本発明のもう１つの目的は、ＭＲＩデータの取得と被検者の体内を通る造影剤ボーラスの移動とのタイミングをより良好に合わせることである。スキャンがいったん始まると、時間が空費されることはない。所定の画像分解能およびパルスシーケンスに対して、テーブルは可能な最高速度で連続的に移動させられる。テーブル速度は、被検者を横断する際にピークコントラストと適正に協調したままにするための必要に応じて緩徐化することができる。
【００１３】
本発明における前記の及び他の目的と利点は、以下の説明から明らかとなる。説明では、本明細書の一部を形成し、実例として本発明の好ましい実施態様が示されている添付図面が参照される。しかし、そのような実施態様は必ずしも本発明の全範囲を表すものではなく、従って、本発明の範囲を解釈するためには、本明細書中の請求の範囲を参照すべきである。
【発明の一般的な説明】
【００１４】
本発明は、典型的ＭＲＩスキャナによって許容される静的ＦＯＶに比較して何倍も大きくてよい視野（ＦＯＶ）にわたって被検者を撮像することを可能にする。本発明は、患者テーブルが均一な静的磁場および線形磁場勾配の最高の組み合わせを提示するスキャナボリュームの部分を通して連続的に移動させられる間にＭＲＩスキャナが妨害されずに作動することを許容する。この領域は、典型的にはスキャナの「スイートスポット」として知られている。本発明は、１つの連続的データセットを用いてテーブルの移動方向に沿った任意の大ＦＯＶの取得を可能にする。二次元および三次元イメージングが可能である。連続的テーブル移動中に行うイメージング法は、テーブル移動およびスキャンパラメータのリアルタイム制御を提供するために、リアルタイムＭＲイメージングを含む他の方法と結び付けることができる。本発明は、主としてＭＲ血管造影法に向けられるが、さらにまた一般ＭＲＩイメージング法にも向けられる。
【００１５】
本発明は、ＭＲＩスキャナのボア１０を略図で示している図３を参照しながら説明できる。この考察のために、冠状方向付けされたスラブ１２が撮像されている。読み出し方向（Ｘ軸）はテーブルの移動方向に沿っており、スラブ選択方向はＺ軸に沿っている。２ＤＦＴイメージングのためには、Ｙ軸に沿って位相コード化が実施され、３ＤＦＴイメージングのためにはＹ軸およびＺ軸の両方に沿って位相コード化が実施される。
【００１６】
Ｘ軸方向に沿った全所望視野をＦＯＶtot、いずれかの単一ＮＭＲ信号を読み出すためのＸ軸に沿った視野をＦＯＶxと定義する。連続的テーブル移動が望まれる場合にここに記載した発明が全ＦＯＶについての画像を提供することを必要とする場合はＦＯＶtot＞ＦＯＶxであると想定される。
【００１７】
被検者がスキャナを通してｘ軸に沿って移動するにつれて、一連のイメージングパルスシーケンスによってスラブ１２からＭＲＩデータが取得される。各パルスシーケンス中に、コード化ｋ空間データの読み出しがＸ軸方向で実施される。ｋ空間生データは、典型的にはアンチエイリアス濾波され、引き続いて読み出し（Ｘ軸）方向において一部のＦＯＶxを想定する帯域幅で抽出される。
【００１８】
図４を参照すると、ｋ空間生データが一連のイメージングパルスシーケンスで取得され、読み出し方向でフーリエ変換（ＦＴ）が各ＮＭＲ信号上で実施され、結果はＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向における所望の分解能を提示するメモリマトリックス１６の位置に置かれる。この一度変換されたビューは、マトリックス１６内に置かれ、ＮＭＲエコー信号が取得された時点の患者の位置を提示する位置へ向かってＸ軸方向へシフトさせられた一連のデータである。標準位置と比較した患者テーブルの位置は各エコー読み出しに対して判明する。データ取得は、データマトリックス１６の全部が充填され、テーブルが最終位置に到達するまで実施される。最終画像は、残りのＹ軸方向、そして三次元の場合はＺ軸方向に沿ったフーリエ変換によって作成される。
【００１９】
以下は、患者の任意の位置合わせおよび取得したＮＭＲエコー信号の調整に起因する信号変化の理論に関する考察である。標準画像取得中に測定されたＭＲ信号は下記の式によって記載できる。
【００２０】
【数１】
2004527301.tif 000003
【００２１】
式中、ｘは周波数コード化（読み出し）方向、ｙは位相コード化方向、ＧxおよびＧnは各々勾配、ｍ(ｘ，ｙ)は空間座標における対象の横磁化、γは磁気回転比、そしてｔyはｙ勾配の持続時間である。指数ｎは取得の繰り返し数であり、ＮがＹ軸に沿った位相コード化の総数である場合に０からＮ−１へ進む。
【００２２】
初期標準位置からｘ軸に沿って任意の間隔だけシフトした対象は位置Δを有する。このシフトした対象からの信号は以下の式によって与えられる。
【００２３】
【数２】
2004527301.tif 000004
【００２４】
ここで変量
【数３】
2004527301.tif 000005
の置換によって、下記の式
【数４】
2004527301.tif 000006
および
【数５】
2004527301.tif 000007
が得られる。式中、
【数６】
2004527301.tif 000008
はｋ空間内の対象の位置シフトを提示する位相表現である。γ、ＧｎおよびΔはいずれかの特定位相コード化について既知であると仮定されている。信号Ｓｎ(ｔ)を回復またはアンシフトさせるために必要な位相係数は
【数７】
2004527301.tif 000009
である。
【００２５】
上記の理論を使用して各エコーの位置合わせを行うには２つの方法が考えられる。位相係数を連続的な事前抽出されたｋ空間生データへ適用することによって、シフトされたデータを再位置合わせする直接方法、そして位相シフトおよび位置シフトの組み合わせを抽出されたデータに適用する、時間およびメモリが効率的な方法である。これらについては本発明の好ましい実施態様の説明でより詳細に説明される。
【好ましい実施態様の説明】
【００２６】
最初に図１を参照すると、本発明を取り入れた好ましいＭＲＩシステムの主要な構成要素が示される。システムの操作は、オペレータコンソール１００から制御される。オペレータコンソール１００には、キーボード付きコントロールパネル１０２、およびディスプレイ１０４が含まれる。コンソール１００は、リンク１１６を通じて別のコンピュータシステム１０７とコミュニケートするため、オペレータはスクリーン１０４上でイメージの作成と表示を制御することができる。コンピュータシステム１０７には、バックプレーンを通じて互いにコミュニケートするいくつかのモジュールが含まれる。これらのモジュールには、イメージプロセッサモジュール１０６、ＣＰＵモジュール１０８、メモリモジュール１１３などが含まれる。メモリモジュール１１３は、当該技術ではイメージデータアレイを格納するためのフレームバッファとして知られる。コンピュータシステム１０７は、イメージデータとプログラムを保存するためのディスク記憶装置１１１とテープドライブ１１２にリンクされており、高速シリアルリンク１１５を通じて別のシステムコントロール１２２とコミュニケートする。
【００２７】
システムコントロール１２２には、バックプレーンによって一緒に接続される一連のモジュールが含まれる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール１１９とパルス発生器モジュール１２１などが含まれる。パルス発生器モジュール１２１は、シリアルリンク１２５を通じてオペレータコンソール１００と接続する。システムコントロール１２２は、オペレータから実行すべきスキャンシーケンスを示すコマンドを、このリンク１２５を通じて受け取る。パルス発生器モジュール１２１は、システム構成要素を動作させて所望のスキャンシーケンスを実行する。パルス発生器モジュール１２１は、発生させるＲＦパルスのタイミング、強度、および形状、ならびにデータ取得ウィンドウのタイミングと長さを示すデータを生成する。パルス発生器モジュール１２１は、一連の勾配増幅器１２７と接続して、スキャン中に発生する勾配パルスのタイミングと形状を示す。さらに、パルス発生器モジュール１２１は、生理的取得コントローラ１２９から患者のデータを受信する。生理的取得コントローラ１２９は、患者に接続されたいくつかの異なるセンサーから信号を受信する。これらの信号には、電極からのＥＣＧ信号またはベローからの呼吸信号などがある。最終的には、パルス発生器モジュール１２１は、患者およびマグネットシステムの状態と対応した様々なセンサーからの信号を受信するスキャンルームインターフェース回路１３３と接続する。患者位置合わせシステム１３４が、本発明によるスキャンを実施する目的でスキャナを通して患者を移動させるためにパルス発生器モジュール１２１からのコマンドを受信するのも、スキャンルームインターフェース回路１３３を通してである。スキャン中のいずれかの時点のテーブルの現在位置はシステムコントロール１２２内に読み込まれ、これを使用して以下でより詳細に説明されるように本発明により取得されたＮＭＲデータが調整される。オペレータは、キーボードおよびコントロールパネル１０２を通して患者位置合わせシステム１３４の操作を制御できる。これには、スキャン中のテーブル移動速度の制御も含まれる。
【００２８】
パルス発生器モジュール１２１によって生成された勾配波形は、増幅器Ｇx、Ｇy、Ｇzから成る勾配増幅器システム１２７に加えられる。各勾配増幅器は、一般に１３９として指定されるアセンブリ内で、対応する勾配コイルを励起して、取得された信号の位置コード化に使用する磁場勾配を生成する。階調度コイルアセンブリ１３９は、分極マグネット１４０と全身ＲＦコイル１５２を含むマグネットアセンブリ１４１の一部を形成する。システムコントロール１２２にあるトランシーバーモジュール１５０はパルスを発生させる。これらのパルスは、ＲＦ増幅器１５１によって増幅され、送信／受信スイッチ１５４によってＲＦコイル１５２と結合される。患者内で励起された核によって放射された結果の信号は、同じＲＦコイル１５２によって感知され、送信／受信スイッチ１５４によってプリアンプ１５３に結合される。増幅されたＮＭＲ信号は、トランシーバー１５０の受信機部分で復調、濾波、およびディジタル化される。
【００２９】
ＲＦローカルコイルによって受信されるＮＭＲ信号は、トランシーバーモジュール１５０によってディジタル化され、システムコントロール１２２内のメモリモジュール１６０に転送される。アレイプロセッサ１６１が作動してデータをイメージデータアレイにフーリエ変換する。このイメージデータは、シリアルリンク１１５を通じてコンピュータシステム１０７に伝達され、そこでディスクメモリ１１１に格納される。オペレータコンソール１００から受信されたコマンドに対応して、このイメージデータをテープドライブ１１２に格納したり、またはイメージプロセッサ１０６によってさらに処理して、オペレータコンソール１００に伝達してからディスプレイ１０４上に提示することもできる。
【００３０】
トランシーバー１５０についてのより詳細な説明については、参照してここに組み込まれる米国特許第４，９５２，８７７号および第４，９２２，７３６号を参照されたい。
【００３１】
本発明は多数のパルスシーケンスにより使用可能であるが、好ましい実施態様では、ＮＭＲデータを取得するために３Ｄ勾配リコールエコーパルスシーケンスを用いる。特に図２を参照すると、スラブ選択勾配パルス２２２の存在下において４５゜のフリップ角を有するＲＦ励起パルス２２０が生成し、米国特許第４，４３１，９６８号で開示されたように、関心３Ｄ体積における横磁化が発生する。これにｚ軸に沿って向けられた位相コード化勾配パルス２２４とｙ軸に沿って向けられた位相コード化勾配パルス２２６が引き続く。ｘ軸に沿って向けられた読出勾配パルス２２８が続き、部分エコー（６０％）ＮＭＲ信号２３０が以上で説明されているように取得され、ディジタル化される。取得後、米国特許第４，６６５，３６５号で開示されたように、当該パルスシーケンスが繰り返される前にリワインダー勾配パルス２３２及び２３４がその磁化をリフェーズするのに適用される。
【００３２】
当業界で周知のように、パルスシーケンスが繰り返され、位相コード化パルス２２４及び２２６が一連の値を通じてステップ処理され、視野内の３Ｄ・ｋ空間の抽出が行われる。好ましい実施態様においては、ｚ軸に沿って３２個の位相コード化が用いられ、ｙ軸に沿って２５６個の位相コード化が用いられる。ｋx軸に沿った抽出は、各パルスシーケンス中に、読出勾配パルス２２８の存在下においてエコー信号２３０を抽出することにより実施される。当業者であれば、ｋx軸に沿った部分的な抽出のみが実施され、そしてこれがなされると、欠落データは、ホモダイン再構成を用いるかもしくはゼロ充填により計算されることが理解されよう。これにより、当該パルスシーケンスのエコー時間（ＴＥ）を１．０ミリ秒まで短縮することができ、そして、当該パルス繰り返し速度（ＴＲ）を４．５ミリ秒まで短縮することができる。
【００３３】
本発明の好ましい実施態様は造影剤の注入後における被検者の３Ｄ  ＣＥ−ＭＲＡスキャンである。オペレータによってスキャン手順が入力されるとイメージングパルスシーケンスＦＯＶ等のスキャンパラメータおよび分解能が全軸方向に沿って定義される。本発明に独特であることに、ＦＯＶtotもまた定義される。この情報に基づいて、データマトリックス１６は図４に示した通りに定義される。特に図５を参照すると、工程ブロック２４０での造影剤の注入後には、２Ｄ画像が迅速に取得され、そして再構成されてＦＯＶtotの初期境界部で脈管系が描出される。造影剤ボーラスの到達は、動脈が明るくなるのを観察することによって工程ブロック２４２で検出される。この時点で、工程ブロック２４４に示した通りにテーブル移動が開始される。ボーラス到達を検出するためには、米国特許第６，１６７，２９３号に記載されたような自動方法を含むその他の方法がある。
【００３４】
その後２４６で、テーブルがスキャナのスイートスポットを通して患者を移動させるにつれてＭＲＩデータが取得されるループに入る。テーブル標準位置もこの時点で確立される。工程ブロック２４８に示した通りに、上記のパルスシーケンスを実行することによってビューが取得される。多数の様々なビュー順序(view order)を使用でき、規定されたビューオーダーはテーブル２５０に格納される。ＮＭＲエコー信号の取得後には、工程ブロック２５２に示した通りに現在テーブル位置もまた取得され、そしてＮＭＲエコー信号は工程ブロック２５４に示した通りにｘ軸に沿ってフーリエ変換される。その後工程ブロック２５６で示した通りに、取得されたビューに対するデータマトリックス１６における適正な位置が計算され、工程ブロック２５８に示した通りにそこにデータが格納される。
【００３５】
データマトリックス１６内の取得された各ビューの位置は、該ビューが取得された時点におけるビュー番号と患者テーブルの位置の２つの要素によって決定される。これは単調なビュー順序を用いる二次元取得についての図４および６に図示されている。第１ビューは、標準位置として機能するエコー位置ｘ(０)で取得される。その後のビューは、ｙ軸位相コード化がその１２８値を通してステップ処理されるにつれて取得される。ｋy軸に沿ったデータマトリックス１６における位置は、該ビューに対するＧy位相コード化によって決定される。矢印２６０によって示した通りに、ｘ軸に沿ったフーリエ変換後に連続的に取得された各ＮＭＲエコー信号の中心もまたテーブル移動を原因としてｘ軸に沿ってシフトする。標準位置ｘ(０)からのこのシフトの量は電子空間エンコーダを使用して、または下記の方程式
【数８】
2004527301.tif 000010
あるいはまた
【数９】
2004527301.tif 000011
を使用することによってビュー取得時点に測定される。式中、Ｖrefはテーブル速度、ｔはスキャン開始以降に経過した時間、ｎはスキャン開始以降のパルスシーケンス繰り返し数、そしてＴＲは１回のパルスシーケンス繰り返しのために必要な時間である。格納パターンは通常のデカルトｋ空間抽出パターンに類似しているが、これはテーブル移動によって歪曲させられる。すべての位相コード化ビューが取得されると、工程が繰り返され、一度変換されたデータの新規の各ビューが以前に取得されたｋyビューへ連結される。３Ｄ取得では一連のｋz位相コード化ビューもまた各ｋy位相コード化で取得され、そしてこれらは同一方法で３Ｄデータマトリックス１６へシフトされて格納される。
【００３６】
一般に、テーブル移動は１つの繰り返しから次の繰り返しへのＸ軸に沿った移動が整数のＸピクセルではないように行われるであろう。これらの繰り返しについてのデータは一貫性を維持するために１ピクセル未満の精度でシフトされなければならない。移動Ｘ(ｎ)は既知であり、以下のように２つの部分に分割することができる。
【００３７】
【数１０】
2004527301.tif 000012
【００３８】
式中、Δｘはｘ軸方向に沿ったピクセル間の間隔である。
【００３９】
【数１１】
2004527301.tif 000013
【００４０】
式中、ＮxおよびＮtotは、それぞれ各々エコー読み出しおよび全ＦＯＶに対するＸ軸方向におけるピクセル数である。さらに、ｍはｍ・Δｘ＜Ｘ(ｎ)であるように最大整数であり、そしてδ(ｎ)は方程式（５）を保持させるサブピクセルサイズの残余である。以前のように、ｎはパルスシーケンス繰り返し数上の指数である。実際の移動位置合わせは、ここでは理解しやすくするために逆の適用順序で提示した大まか(coarse)と精密(fine)との２つのステップから成る。
【００４１】
ステップ２、大まかな位置合わせ：フーリエ変換信号は方程式（５）の最初の項で与えられるｍピクセルだけシフトされ、Δｘの位置精度でハイブリッドマトリックス１６内へ直接置かれる。データはその後、データの一貫性を維持するために量δ(ｎ)の追加のサブピクセル補正を必要とする。この工程はステップ１で実施される。
【００４２】
ステップ１、精密な位置合わせ：Ｘ軸方向でのフーリエ変換の前に、サブピクセル補正δ(ｎ)を表す位相ねじれが、抽出されたエコーに沿って適用される；すなわち
【００４３】
【数１２】
2004527301.tif 000014
【００４４】
その後にステップ２の大まかな位置合わせが行われるｘ軸に沿った
【数１３】
2004527301.tif 000015
のフーリエ変換は所望のＳn'(ｘ，ｋy，(ｎ))を生じさせる。原理的には、方程式（７）の位相操作アプローチを使用して全移動位置合わせを実施することは可能であろうが、取得された各ｋy値に対して長さＮtotの複数回のフーリエ変換が必要とされるであろうから、位置シフトおよび位相シフトの２つの部分を行うことが計算上はより効率的であることが見いだされているので、この「直説法」は好ましくない。
【００４５】
ｋy位相コード値の完全な１サイクルが完了してデータマトリックス１６へ格納された後、この工程は繰り返され、位相コード化が二度目に適用されることを見て取ることができる。位相コード化数および患者テーブル速度に依存して、二度目にはビューは特定位相コード化に対して取得され、ｘ軸方向に沿ったデータマトリックス１６へのエコー信号サンプルの配置はその位相コード化で以前の測定に対して取得された一部のエコー信号サンプルと重複することも重複しないこともある。図４に示した２Ｄサンプルでは、そのようなビューがｘ(ｎ)で示されており、タイミングは以前に取得されたｘ(０)でのビューと重複するサンプルがないようなタイミングである。一般にいくらかの重複は発生するので、ＳＮＲを改善するために不必要な重複する信号サンプルは平均化される。
【００４６】
再び図４を参照すると、ビューの全拡大視野ＦＯＶtotに対してサンプルが取得されるまでビューが取得されてデータマトリックス１６へ格納される。最終ビューは図４において２６２で示されており、決定ブロック２６４で決定されるようにそれが取得されて格納された後、スキャンは完了し、データマトリックス１６内のサンプルを使用して工程ブロック２６６で単一画像が再構成される。好ましい実施態様の３Ｄ取得では、この再構成にはｋyおよびｋz軸に沿ったデータマトリックス１６のフーリエ変換および結果として生じる複素数からのピクセル強度の計算が含まれる。典型的にはその後、結果として生じた三次元アレイの画像ピクセル強度から二次元投影画像が作成される。投影画像を作成するためにはよく知られている最高強度ピクセル（「ＭＩＰ」）法が好ましく、非血管組織からの信号を抑制するためには造影前マスク画像を減算することもできる。
【００４７】
図４に示したように、完全ｋ空間抽出が取得されるビューの全拡大視野ＦＯＶtotは、サンプルが取得されるｘ軸の範囲より小さい。スキャンの開始時および終了時の部分抽出の領域２６８および２７０を再構成すると全視野を拡大することができるが、再構成に使用するサンプル数が減少するにつれて画像品質が低下することは理解できるであろう。
【００４８】
再び図５を参照すると、スキャン中に各ビューが取得されて格納された後、工程ブロック２７２で示したようにデータマトリックス１６内のデータを使用して二次元モニター画像を再構成することができる。そこでリアルタイム画像が作成され、オペレータはその情報を使用してスキャン工程を制御することができる。通常のスキャンパラメータを変更することに加えて、オペレータは工程ブロック２７４で示したようにテーブル速度を調整することができる。これは、例えば造影剤ボーラスが全拡大視野ＦＯＶtotを通して移動する速度に良好に適合させるために実施できる。
【００４９】
リアルタイム２Ｄモニター画像はいくつかの方法で作成できる。好ましい方法は、データが取得されるにつれて画像スタックを通して完全最高強度ピクセル（ＭＩＰ）投影を再構成する方法である。典型的な静的３Ｄ画像取得とは相違して、ハイブリッドマトリックスが充填されるにつれて部分３Ｄデータセットを再構成することができる。Ｙ軸におけるＮｚスライスおよびＮｙ位相に対して、Ｚ方向におけるＮｙフーリエ変換およびＹ軸方向におけるＮｚフーリエ変換は各ＴＲを用いて実行できる。Ｚ軸およびＹ軸における各セットのこれらの上記のフーリエ変換セット（Ｘ軸における以前の変換を含む）はＸ軸方向における１ピクセル長の画像セットである部分３Ｄ画像セットを提供する。ＮｙピクセルはＹ軸方向、ＮｚピクセルはＺ軸方向である。この部分画像セット並びに初期の部分データセットを通して投影の最高ピクセル値を同時に見つけることができる。投影はＺ軸方向へ直接に、または以前に再構成された部分画像セットを通して傾斜角であってよい。２Ｄ  ＭＩＰ画像は、３Ｄデータセットの各部分が充填されるにつれてリアルタイムモニター上に描出できる。同様に、３Ｄデータセットからの特定の個別スライスは、ＭＩＰ投影ではなくむしろリアルタイムで視認することができる。
【００５０】
あるいはまた、ハイブリッドマトリックスが完全に充填される前に同一工程を実施することもできる。たとえ位相コード化戦術を使用しても、位相コード順序は取得中にｋ空間の中心へ周期的に戻るであろう。視認された画像はおそらくより低い空間分解能（Ｙ軸およびＺ軸において）を有するであろうが、完全ハイブリッド空間充填を許容するよりも時間的に新しいであろう。
【００５１】
これらのリアルタイム２Ｄもしくは低分解能３Ｄ画像を使用するとスキャンの進行を監視できる可能性がある。これはその時点での患者上の取得の物理的位置を含むだけではなく、造影剤ボーラス自体を監視するためにも使用できる。ボーラスの時間位置情報を使用するとランオフ(runoff)試験中のスキャン速度を低下させる、またはもしかすると上昇させることもできる。
【００５２】
連続的移動のために使用されるテーブル速度は、独立して選択されるパラメータである。その選択についてはガイドラインがある。テーブル移動を位相コード化ビューの再生へ適合させるためには、テーブルは位相コード化の完全な１サイクルを適用するために必要な時間中に完全視野（ＦＯＶx）を移動しなければならない。この速度では同一ビューの連続的測定値は隣接して、読み出しｘ軸方向に沿った重複も介在間隙も有しないであろう。我々はこれを「基準テーブル速度」と定義したが、これは２Ｄイメージングに対しては下記の式によって与えられる。
【００５３】
【数１４】
2004527301.tif 000016
【００５４】
式中、Ｎyはｙ位相コード数であり、ＴＲはイメージングパルスシーケンスの繰り返し時間である。両方の位相コード方向を許容するための３Ｄイメージングに対しては、基準テーブル速度は下記の式によって与えられる。
【００５５】
【数１５】
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【００５６】
式中、Ｎzはｚ位相コード数である。Ｘ軸において選択された分解能には依存せず、選択された読み出しにＦＯＶxのみ依存する。テーブルは、緩徐化させたり、過剰なデータが所望の場合は停止さえさせることができる。その場合は、過剰なデータをデータマトリックス１６内に既に格納された非ゼロデータを用いて置換または平均化することができる。
【００５７】
ＦＯＶxはスキャン中に可変性であり得る。１回の取得は、より高速のテーブル速度、従ってハイブリッド間隔の部分または全部がより大きなＦＯＶxを用いて取得される場合はより高い時間的効率で実施することができる。ＦＯＶxは、ＦＯＶtot内の限定された領域に対してより高い空間分解能が所望の場合には減少させることができる。テーブル速度または読み出しＦＯＶxにおける変化とは無関係に、単一のデータマトリックス１６が形成され、それから拡大視野ＦＯＶtotの継ぎ目のない画像を再構成することができる。
【００５８】
単一の静的画像取得内で可能である読み出しＦＯＶより何倍も長い長手方向視野をカバーする２Ｄおよび３Ｄ画像を取得する実現可能性が証明された。これらの画像についてのデータは、連続的テーブル移動と関連して取得される。このアプローチは、ステーションの境界での画像信号における不連続性並びにＦＯＶにおける重複の必要を排除する。移動式テーブルＭＲＡ取得と一般の固定マルチステーション・アプローチ法とを必要な総スキャン時間について比較することができる。同等の読み出しＦＯＶに対して、本発明の連続的移動アプローチは、ステーション間の移動およびダミー繰り返しに割り当てられる時間が排除されるので、総スキャン時間の短縮を提供する。
【００５９】
ボアが短く、閉所恐怖症を引き起こすことの少ないＭＲＩシステムを導入することで、本発明はこのようなシステムで大きな長手方向視野を描出する能力を提供する。さらに、新規の高速３Ｄ定常状態パルスシーケンスの１つを使用することによって、本発明は１回の高速検査で全身スクリーニングを許容する。これは例えば特定の癌の転移度または全身性血栓の定量的評価を決定するために、造影剤を標的に絞って使用することで実行できる。
【００６０】
これらをまとめると、連続的移動テーブルによる取得はグラジエントエコー法およびスピンエコー法を用いる２ＤＦＴおよび３ＤＦＴ  ＭＲ取得のために実証された。ファントム画像およびインビボ画像は鮮明で、運動アーチファクト並びに連続ＦＯＶ間の干渉作用がないと思われる。本方法は、大きな対象の高分解能２Ｄおよび３Ｄ  ＭＲＩに対する可能性を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明を使用したＭＲＩシステムのブロック図である。
【図２】図２は、本発明の１つの好ましい実施態様を実施するために図１のＭＲＩシステムによって実施されたパルスシーケンスのグラフである。
【図３】図３は、図１のＭＲＩシステムのボアの中で典型的イメージングボリュームの略図である。
【図４】図４は、その中に図２のパルスシーケンスを用いて取得されたデータが格納されるデータマトリックスの略図である。
【図５】図５は、本発明の好ましい実施態様を実施する際に使用されるステップを例示したフローチャートである。
【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】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004527301.tif 000047
【国際調査報告】
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2004527301.tif 000049
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