(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の勾配コイル（２４、２６、２８）を有していると共に、ＥＰＩ走査法に従って動作して、収集された一連のＥＰＩエコー（１４）を処理して被検体（２２）の斜方画像を形成し、前記勾配コイル（２４、２６、２８）によりそれぞれ発生される勾配波形は、互いに対して異なるように歪められることが可能である磁気共鳴システム（１８）におけるアーティファクト補正法において、
対照エコーのトレインを発生する勾配対照用予備走査を実行するように前記磁気共鳴システムが作動する工程であって、対照エコーの前記トレインの各々は、前記勾配コイル（２４、２６、２８）のうちの対応する１つの勾配コイルが読み出しのみについて動作していると共に残余のコイルが動作していない状態で、ＥＰＩシーケンスに従って発生される、勾配対照用予備走査を実行するように前記磁気共鳴システムが作動する工程と、
前記対照エコーを選択的に処理し、１組の歪み補償パラメータを導出するように前記磁気共鳴システムが作動する工程と、
前記斜方画像内の斜方ナイキスト・ゴースト・アーティファクトを大幅に減少させるように、前記補償パラメータに従って前記ＥＰＩ走査法に従ったエコーの収集を改変するように前記磁気共鳴システムが作動する工程とを備え、
前記エコー（１４）の各々の収集は、関連したノミナルな位相エンコーディング勾配の振幅を有して行われており、前記歪み補償パラメータの各々は、振幅補正値を含んでおり、前記改変は、前記振幅補正値のうちの１つの補正値により前記ノミナルな位相エンコーディング勾配の振幅の各々を調節することにより行われる、アーティファクト補正法。
【請求項２】
前記勾配コイルのうちの特定の１つの勾配コイルに対応している前記対照エコーのトレイン内の前記対照エコーは、関連したデータ収集ウィンドウに関して、前記特定の勾配コイルに対応する軸に沿ってそれぞれ時間シフトされ、前記方法は、前記対照エコーのトレインから時間シフト要素を算出するように前記磁気共鳴システムが作動する工程を含んでおり、該時間シフト要素の各々は、前記対照エコーのうちの対応する１つの対照エコーの前記時間シフトを表しており、前記歪み補償パラメータは、前記時間シフト要素から算出される請求項１に記載のアーティファクト補正法。
【請求項３】
前記対照用予備走査は、前記勾配コイル（２４、２６、２８）の各々を逐次動作させて、該勾配コイルの各々に対応している勾配磁場を、前記斜方画像が取得されるべき構造体を包含している空間に投影するように前記磁気共鳴システムが作動する工程を含んでいる請求項２に記載のアーティファクト補正法。
【請求項４】
前記対照用予備走査は、前記勾配コイル（２４、２６、２８）の各々を逐次動作させて、該勾配コイルの各々に対応している勾配磁場をファントムに投影するように前記磁気共鳴システムが作動する工程を含んでおり、前記投影された磁場の波形は、前記磁気共鳴システム（１８）の構造により発生される歪みパラメータのみにより実質的に影響される請求項２に記載のアーティファクト補正法。
【請求項５】
前記ＥＰＩ走査法は、様々なパルス間時間間隔を有している一連の読み出し勾配パルスによる走査を含んでおり、前記勾配対照用予備走査のうちの１つの予備走査は、特定された範囲から選択された前記勾配パルス間隔の各々の値について実行される請求項４に記載のアーティファクト補正法。
【請求項６】
複数の勾配コイル（２４、２６、２８）を有していると共に、ＥＰＩ走査法に従って動作して、収集された一連のＥＰＩエコー（１４）を処理して被検体（２２）の斜方画像を形成し、前記勾配コイル（２４、２６、２８）によりそれぞれ発生される勾配波形は、互いに対して異なるように歪められることが可能である磁気共鳴システム（１８）において、
対照エコーのトレインを発生する勾配対照用予備走査を実行するように複数の勾配コイルを制御するパルス・シーケンス制御装置であって、対照エコーの前記トレインの各々は、前記勾配コイル（２４、２６、２８）のうちの対応する１つの勾配コイルが読み出しのみについて動作していると共に残余のコイルが動作していない状態で、ＥＰＩシーケンスに従って発生される、パルス・シーケンス制御装置と、
前記対照エコーを選択的に処理し、前記ＥＰＩ走査法の前記工程のうちの選択された１つの工程と関連した１組の歪み補償パラメータを導出すると共に、
前記斜方画像内の斜方ナイキスト・ゴースト・アーティファクトを大幅に減少させるように、前記補償パラメータに従って前記ＥＰＩ走査法に従ったエコーの収集を改変する画像処理電子回路とを備え、
前記エコー（１４）の各々の収集は、関連したノミナルな位相エンコーディング勾配の振幅を有して行われており、前記歪み補償パラメータの各々は、振幅補正値を含んでおり、前記改変は、前記振幅補正値のうちの１つの補正値により前記ノミナルな位相エンコーディング勾配の振幅の各々を調節することにより行われる、磁気共鳴システム（１８）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
ここに開示されると共に請求される発明は一般的には、エコー・プラナ作像（ＥＰＩ）のようなバイポーラ（２極式）読み出し走査法によって収集された磁気共鳴（ＭＲ）画像内のアーティファクトを減少させる方法に関する。より具体的には、本発明は、斜方エコー・プラナ画像内のナイキスト（Nyquist）・ゴースト・アーティファクトを減少させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴作像の当業者には公知のように、ＥＰＩ走査用の勾配パルス・シーケンスは、読み出し方向に継続的に交番する極性を有する勾配パルス・トレイン（列）と、位相エンコーディング方向の短い随伴するパルス・トレイン又は「ブリップ」（blip）とを含んでいる。ＥＰＩ走査は、連続したＭＲ信号を含んでいる対応する勾配エコーのトレイン又はシリーズ（系列）の勾配エコーを発生する。これらのエコーは、エコー・トレイン内でのそれぞれの位置に応じて「奇」である又は「偶」であると有用に指定されている。というのは、奇のエコー及び偶のエコーは、反対の極性を有する読み出し勾配にそれぞれ対応しているからである。
【０００３】
エコー・プラナ作像における比較的深刻なアーティファクトの１つがナイキスト・ゴーストとして知られている。近年、このゴーストは、ＥＰＩエコー・トレイン内での偶のエコーと奇のエコーとの間での不整合な位相誤差によって発生することが判明した。２つの形式の位相誤差が同定されている。位相誤差の第１の形式は、ゼロ次位相誤差としばしば呼ばれており、空間に関して非依存性である。この誤差は、Ｂ0 渦電流、アナログ・フィルタ位相応答、又は奇のエコーと偶のエコーとに対して異なる影響を及ぼすその他の要因で発生する。位相誤差をもたらすこれらの原因は、空間に関して非依存性である、又は空間に関して非依存性であると仮定されているので、ゼロ次位相誤差によって発生するナイキスト・ゴーストは、空間的に変化するいかなる関数によっても変調を受けない。位相誤差の第２の形式は、いわゆる線形（又は１次）位相誤差である。この位相誤差は、奇のエコー及び偶のエコーのそれぞれの中心の間の時間シフトと関連付けられており、その結果、シヌソイド関数によって変調されたナイキスト・ゴーストが発生される。過去に、これら２つの形式の位相誤差を最小化する多くの頑健（ロバスト）な方法が開発されてきており、例えば本出願と共通の譲受人に譲渡され、１９９２年９月２９日発行されたMaier等の米国特許第５，１５１，６５６号に開示された方法がある。その結果、多くの臨床プロトコルにおいてゴーストのないＥＰＩ画像が成功裡に得られている。
【０００４】
最近では、更に興味深い心臓の作像プロトコルに対してＥＰＩ走査を適用しようとする要求がある。心臓の作像の場合に、人間の心臓はその配向の故に、斜方平面で作像しなければならないことがしばしばである。斜方平面とは即ち、関連するＭＲシステムの各直交軸のいずれとも平行でない平面のことである。当業界では公知であるが、一般化された斜方走査では、読み出し勾配磁場、位相エンコーディング勾配磁場及びスライス選択勾配磁場は、ＭＲシステムの物理的勾配、即ちＧx 勾配、Ｇy 勾配及びＧz 勾配から合成される、又はこれらの勾配を混合して得られる。従って、斜方勾配磁場又は論理的勾配磁場に含まれている各々の磁場は、物理的勾配磁場のうちの２つ又は３つの成分を含んでいる可能性がある。このような合成又は混合からは、斜方ナイキスト・ゴースト（Oblique Nyquist Ghost（ＯＮＧ））として知られているエコー・プラナ作像に独特なナイキスト・ゴーストが発生され、このゴーストは、公知のゴースト低減化アルゴリズムを用いていたのでは除去することができない。
【０００５】
【数１】
0003989587.tif 000002
【０００６】
【発明の概要】
本発明は一般的には、ＥＰＩ走査法によって作成された斜方画像から上述した斜方ナイキスト・ゴースト・アーティファクトを除去する又は実質的に減少させる方法であって、関連するＭＲシステムのそれぞれの物理的な勾配コイルによって発生された勾配磁場波形内の歪みの影響を選択的に補正することによる方法に向けられている。斜方ＥＰＩ走査を開始するに先立って、対照走査又は予備走査を行う。各々の対照用予備走査では、勾配コイルのうちの１つを動作させ、他の勾配コイルは動作させないでおく。それぞれのＥＰＩ予備走査から、対応する予備走査エコー・トレインが発生され、このエコー・トレインから、歪み補償パラメータを導出することができる。従来、斜方ＥＰＩ走査法は、一連のＥＰＩエコーを収集する工程を含んでおり、更に、収集されたＥＰＩエコーを処理して斜方画像を構成する工程を含んでいる。本発明によれば、斜方走査データ収集工程を修正するのに用いられる補償パラメータを導出して、勾配波形の歪みによって発生されたアーティファクトを実質的に減少させることができる。代替的には、データ処理工程を修正することにより、上述のアーティファクトを減少させる補正パラメータを導出することもできる。
【０００７】
本発明の一実施例では、個々の勾配コイルを用いた予備走査は、作像されるべき被検体が存在した状態で実行される。従って、補償パラメータは、この被検体及び特定されたプロトコルに特定的に関連付けられた条件下で算出される。
第２の実施例では、すべての勾配対照用予備走査が、水ファントムのような標準被検体が存在した状態で実行される。本実施例の場合には、様々な患者又は被検体の作像における歪み補正について、同一の算出された補償パラメータの組を用いることができる。従って、本実施例では、各々の被検体についての対照用予備走査を実行する必要がなく、これにより、被検体がＭＲシステム内で費やさなければならない時間が短縮される。本実施例によれば、ＭＲシステムは先ず、特定された範囲にわたる中から採用されたエコー間の様々な時間間隔に対する歪み補償パラメータの組を導出することにより較正され得る。特定のエコー時間間隔を有している所与の作像プロトコルについては、補外によって、対応する補償パラメータが較正データから取得され得る。
【０００８】
この手法は、ｋ空間軌跡又はサンプリング戦略の如何によらず、シングル・ショット又はマルチ・ショットのＥＰＩを網羅することができる。この手法は又、連続した勾配エコーのトレインを発生するバイポーラ読み出し勾配を用いたあらゆる他の高速作像法に一般化され得る。データ収集工程の修正に向けられた前者の実施例は、シングル・ショット及びマルチ・ショットのＥＰＩの両者に容易に用いられ得る。収集後工程の修正に向けられた後者の実施例は、シングル・ショットＥＰＩの用途に特に有用であると判明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【０００９】
【実施例】
図１には、エコー・プラナ作像又はＥＰＩとして従来知られているＭＲ走査法について、読み出し勾配パルス１０と位相エンコーディング勾配パルス１２とが示されており、又、走査によって発生された一連のエコー又はＭＲ信号１４も共に示されている。読み出し勾配１０は、全体的に台形状の形状を成しており、正の極性を有しているパルス１０ａと、負の極性を有しているパルス１０ｂとの間を交番している。１つのエコー・トレイン内にあるすべての位相エンコーディング・パルス１２は典型的には、同一の極性及び同一の振幅ΔＧpeを有していると共に、その持続時間は短い。従来のＥＰＩの実施に従えば、理想的な条件下では、各々のエコー１４のピークＰd は、ｋx が対称である場合には、連続した読み出しパルス１０ａ又は１０ｂの中点１０ｃに位置しているデータ収集ウィンドウの中心Ｗdac と時間的に一致している。各々のデータ収集ウィンドウの最中には、図２に示すコイル１６のようなＲＦコイルが動作しており、エコー１４の受信又は収集を行うので、これにより提供された情報を用いてＭＲ画像を構成することができる。隣接したデータ収集ウィンドウの中心Ｗdac 同士の間、従って、隣接したエコー１４同士の間の時間間隔ｔesp は、連続する読み出しパルス１０の幅の尺度である。
【００１０】
図１では更に、エコー・トレイン内でのそれぞれの位置を表すために、連続したエコー１４に（１）、（２）、（３）、…、（ｉ）、…、（ｎv ）と連番を付して示している。このように、すべての奇数番号のエコー１４は、読み出しパルス１０ａのような正の読み出しパルスに関連付けられており、すべての偶数番号のエコー１４は、読み出しパルス１０ｂのような負の読み出しパルスに関連付けられている。このような奇偶の表記法は、正の読み出し勾配パルス及び負の読み出し勾配パルスにそれぞれ対応している各エコーを識別するのに極めて便利な手段を提供する。もう１つの実施例では、奇のエコー及び偶のエコーをそれぞれ、負の読み出し勾配及び正の読み出し勾配に対応付けることができる。ＥＰＩシングル・ショット走査では、ｎv は６４エコー〜２５６エコーにわたるのが通例である。
【００１１】
当業者には周知のように、従来のＥＰＩパルス・シーケンスは、図１に示すそれぞれのパルス・シーケンスの他、エコー１４を発生するためのスライス選択勾配と、場合によって１つ又はそれ以上のＲＦパルスと、読み出し方向及び／又は位相エンコーディング方向の付加的な予備位相合わせ勾配パルスとを含んでいる。このような形式の様々な従来のＥＰＩパルス・シーケンスは、従来技術では前述の米国特許第５，１５１，６５６号等に十分詳細に教示されていると共に開示されており、これらのような教示はここに参照されるべきものである。
【００１２】
図２には、ここに記載されているようなＥＰＩ走査を実行するように動作することのできるＭＲシステム１８の基本的な構成要素が示されている。システム１８は、ＲＦコイル１６を含んでいるのに加えて、作像される被検体２２について主磁場又は静磁場を発生するマグネット２０を含んでいる。システム１８は更に、直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に対してＧx 、Ｇy 及びＧz の磁場勾配をそれぞれ発生する勾配コイル２４、２６及び２８を含んでいる。図２では、勾配コイル２４、２６及び２８の各々が、増幅器３０、３２及び３４によってそれぞれ駆動されるものとして示されており、増幅器３０、３２及び３４は、それぞれのＧx 勾配、Ｇy 勾配及びＧz 勾配の時間依存の振幅を調節するように選択的に制御される。ＲＦコイル１６にも送信／受信増幅器３６が設けられている。図２には更に、システム１８にパルス・シーケンス制御装置３８が設けられているものとして示されており、パルス・シーケンス制御装置３８は、ＲＦ増幅器及び勾配増幅器の動作を調節し、これによりＥＰＩパルス・シーケンスを発生して、連続したエコー１４を発生すると共に収集するように動作する。システム１８は又、収集されたエコー１４によって提供される情報を処理して、作像平面４２内で採取された被検体２２の画像を構成する画像処理電子回路４０を含んでいる。
【００１３】
上述したＭＲシステム１８のそれぞれの構成要素の構成、作用及び相互関係については、従来技術では周知であると共に前述の米国特許第５，１５１，６５６号等に十分詳細に記載されている。これらのような教示は、ここに参照されるべきものである。
作像平面４２が参照軸の１つと直交しており、且つ、他の２つの参照軸とは平行であれば、読み出し勾配、位相エンコーディング勾配及びスライス選択勾配は、例えばＸ軸、Ｙ軸又はＺ軸にそれぞれ沿ってというように、参照軸の１つに沿って位置することになる。更に、このような従来法では、Ｇx 勾配磁場は読み出し勾配Ｇroを排他的に含み、Ｇy 勾配磁場は位相エンコーディング勾配Ｇpeを排他的に含み、Ｇz 勾配磁場はスライス選択勾配Ｇslを排他的に含むことになる。ここでは、有用なように、Ｇx 勾配、Ｇy 勾配及びＧz 勾配を物理的勾配と呼び、Ｇro勾配、Ｇpe勾配及びＧsl勾配を論理的勾配と呼ぶものとする。当業界で周知のように、仮に作像平面４２が参照軸のうちの２つ又は３つすべてに対して非平行且つ非直交の関係にあれば、そこで収集された画像を斜方画像と呼ぶ。斜方画像走査では、論理的勾配のうちの少なくとも２つが、物理的勾配のうちの２つ又は３つすべての成分で形成されている。
【００１４】
３×３の回転行列Ｒで記述可能な配向を有している一般化された斜方走査において、Ｒを正規直交行列とすると、物理的勾配Ｇx 、Ｇy 及びＧz は、以下の式（１）によって論理的勾配Ｇro、Ｇpe及びＧslに関係付けられる。
【００１５】
【数２】
0003989587.tif 000003
【００１６】
ａij要素は、回転行列の要素を構成しており、これらの要素は所与の走査手順及びＭＲシステムで既知である。各々の物理的勾配を、その３つの成分、即ち、読み出し（ｒｏ）、位相エンコーディング（ｐｅ）及びスライス選択（ｓｌ）に分離すると有用である。Ｇx の場合には、このような成分は、Ｇx,ro、Ｇx,pe及びＧx,slという成分としてそれぞれ表される。すべての物理的勾配の分離を以下の式（２）のように表してもよい。
【００１７】
【数３】
0003989587.tif 000004
【００１８】
前述のように、Ｇx 勾配磁場、Ｇy 勾配磁場及びＧz 勾配磁場が互いに対して異なる渦電流挙動及び／又は勾配増幅器応答を有しているときには、実効的なＧpe勾配波形が斜方作像に独特の方式で歪む。これが生じているときには、ｉ番目に収集されたエコー１４は、読み出し方向に関するその変位に加えて、位相エンコーディング方向に沿ってΔｋ′pe（ｉ）だけシフトされている。３つの物理的読み出し勾配Ｇx,ro、Ｇy,ro及びＧz,roの各々に歪みが存在するならば、ｋ空間位相シフトは３つのｋ空間シフト成分で構成されることになる。これらの成分の各々は、３つの参照軸のうちの１つに沿ったシフトを表しており、ここでは、Δｋ′x （ｉ）、Δｋ′y （ｉ）及びΔｋ′z （ｉ）とそれぞれ呼ぶ。従って、位相シフトΔｋ′pe（ｉ）は、以下の式（３）のように表される。
【００１９】
【数４】
0003989587.tif 000005
【００２０】
図３は、ｚ軸の周りに回転角θで回転している単純化された斜方走査について、ｋ空間誤差成分Δｋ′x （ｉ）及びΔｋ′y （ｉ）の影響を示している。ここで、作像平面はｚ軸に垂直である（即ち、ａ32＝０）。図３（Ａ）には、図１に示した理想的な論理的読み出し（Ｇro）勾配及び論理的位相エンコーディング（Ｇpe）勾配を歪みのない状態で集合的に発生する物理的なＧx 勾配波形及びＧy 勾配波形が示されている。図３（Ｂ）は、これに関連した理想的なｋ空間軌跡を示している。このような理想的な軌跡では、収集された各々の奇のエコーと偶のエコーとの間で、位相エンコーディング・オフセットΔｋpeは同一になっている。
【００２１】
図３（Ｃ）には、例えば渦電流及び／又は増幅器の歪みに起因するＧx 勾配波形及びＧy 勾配波形の歪みが示されている。図３（Ｃ）は更に、それぞれの勾配波形の歪みに関連したｋ空間誤差成分を示している。
【００２２】
【数５】
0003989587.tif 000006
【００２３】
図４を参照すると、一般的な場合についてのｋ空間誤差成分Δｋ′x （ｉ）、Δｋ′y （ｉ）及びΔｋ′z （ｉ）が、図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）の陰影を付けた区域としてそれぞれ示されている。図４（Ａ）では、位相保存から、Δｋ′x （ｉ）を表す陰影を付けた区域の面積は、同図でΔｋx （ｉ）として示されている実線区域の面積と同一であるべきである。渦電流がデータ収集ウィンドウの中心Ｗdac の付近で完全に減衰すると仮定すると、太線区域の面積Δｋx （ｉ）は、γＧx,roΔｔx （ｉ）で与えられる。ここで、Δｔx （ｉ）はＧx 読み出し勾配によるｉ番目のエコーの時間シフトである。同様に、図４（Ｂ）に示すように、Δｋ′y （ｉ）はΔｋy （ｉ）と等しく、Δｋy （ｉ）はγＧy,roΔｔy （ｉ）で与えられ、又、図４（Ｃ）に示すように、Δｋ′z （ｉ）はΔｋz （ｉ）と等しく、Δｋz （ｉ）はγＧz,roΔｔz （ｉ）で与えられる。このような関係を以下の式（４）のように表すと有用である。
【００２４】
【数６】
0003989587.tif 000007
【００２５】
式（２）、式（３）及び式（４）を組み合わせると、Δｋ′pe（ｉ）について以下の式が得られる。
0003989587.tif 000008
前述したように、回転行列の諸要素ａijは既知である。読み出し勾配の振幅Ｇro、即ち、図１に示したような論理的読み出し勾配の平坦な頂部の値も又、既知である。従って、位相エンコーディング誤差Δｋ′pe（ｉ）は、時間シフトΔｔx （ｉ）、Δｔy （ｉ）及びΔｔz （ｉ）から容易に決定することができる。これらの時間シフトは、本発明によれば、図６と関連して後述するように、各々の予備走査において異なる１つの勾配コイルを排他的に用いて数回のＥＰＩ対照用予備走査を行うことにより決定される。
【００２６】
ｉ番目のエコーの位相エンコーディング誤差は、時間シフトの関数として３つの参照軸に関して算出され得るので、このようなｉ番目のエコーについての位相補正又は補償パラメータも、同様に３つの時間シフトの関数として求めることができる。より具体的には、本発明によれば、Δｋ′pe（ｉ）は、ｉ番目のエコーの収集に先立って、斜方ＥＰＩ走査の位相エンコーディング勾配の振幅を選択的に調節することにより補正又は補償され得ることがわかった。位相エンコーディング勾配のノミナルな（名目上の）振幅をΔＧpeとすると、ｉ番目のエコーについての勾配補償又は補正パラメータΔＧ′pe（ｉ）は、以下の式（６）で与えられる。
【００２７】
0003989587.tif 000009
式（６）で、ＮshotはＥＰＩパルス・シーケンス内でのショット数であり、Ｌpeは位相エンコーディング方向でのビュー領域である。この式は、以下の２つの関係式を用いて式（５）から直接に導出され得る。
【００２８】
【数７】
0003989587.tif 000010
【００２９】
ここで、λ（ｔ）は無次元の位相エンコーディング波形を表しており、ｔpeは全位相エンコーディング時間である。位相エンコーディング方向に沿ったｋ空間シフトを補償する又は阻止するために、ｉ番目のエコーについての位相エンコーディング勾配はΔＧ′pe（ｉ）＋ΔＧpeで構成される。図５は、１番目のエコー、２番目のエコー及び３番目のエコーの収集について、ΔＧ′pe（１）、ΔＧ′pe（２）及びΔＧ′pe（３）だけそれぞれ変化させられた位相エンコーディング勾配を示している。
【００３０】
ある被検体２２についての時間シフトΔｔx （ｉ）を決定するためには、被検体をＭＲシステム１８に関して位置決めする。次いで、従来のＥＰＩ走査法で構成された対照用予備走査手順を実行する。このとき、論理的読み出し勾配Ｇroが物理的勾配Ｇx 上のみで印加されるようにする。Ｙ勾配コイル及びＺ勾配コイルは動作させないでおくと共に、論理的な位相エンコーディング勾配は印加しない。従って、一連のｎv 個の対照エコーがｋx 軸に沿って読み出される。
【００３１】
図６には、ｎv 個の対照エコーから収集されたデータを表す行列状の配列４４が示されている。配列４４の各々の行４６は、ｉ番目の対照エコーに対応しており、行４６に沿ったそれぞれのデータ点は、ある一定の速度でｉ番目の対照エコーをサンプリングすることにより得られる。時間シフトΔｔx （１）は、配列４４内で第１のエコーの中心とデータ収集ウィンドウＷdac の中心との間のオフセットとして図示されている。より一般的には、時間シフトΔｔx （ｉ）は、ｉ番目のエコー又はｉ番目の行と、それに対応する収集ウィンドウの中心との間のオフセットとして図示されている。この時間シフトは一般にごく短いので、直接測定することはできない。
【００３２】
図６には更に、行列配列４４のそれぞれの行のデータに適用される１次元フーリエ変換が示されており、これにより、第２の行列配列５０が形成されている。配列５０のｉ番目の行５２も又、Ｘ勾配コイルに向けられた予備走査のｉ番目の対照エコーに対応している。可能性としては渦電流又は勾配増幅器３０の非理想的な応答に起因する等で、Ｘ勾配コイルによって発生された勾配波形の歪みから時間シフトΔｔx （ｉ）が生じた場合には、行列配列５０の各々の行ｉに、時間シフトΔｔx （ｉ）に対応する線形位相勾配が生じる。この線形位相をΔφx （ｉ）で表す。より具体的には、Δφx （ｉ）は、配列５０のｉ番目の行５２において、画像領域内のそれぞれのデータ要素に交差する位相勾配又は線形位相シフトである。ここで、線形の変化は、波形の歪みから生じている。従って、行列配列５０内のデータを処理することにより、線形位相シフトΔφx （ｉ）を、Ｘ勾配コイルの予備走査動作によって収集されたｎv 個の対照投影の各々について算出することができる。
【００３３】
Ｘ勾配コイルによる予備走査に続いて、同様に、Ｘ勾配コイル及びＺ勾配コイルを動作させないでおいてＹ勾配コイルを動作させることによる対照用予備走査を実行し、又、Ｘ勾配コイル及びＹ勾配コイルを動作させないでおいてＺ勾配コイルを動作させることによる対照用予備走査を実行する。Ｙ勾配コイル及びＺ勾配コイルに向けられた予備走査動作は、行列配列５６及び５８をそれぞれ形成する。行列配列５６及び５８の各行に１次元フーリエ変換を適用すると、読み出し方向がそれぞれＹ軸及びＺ軸に沿っている行列配列６０及び６２がそれぞれ形成される。行列配列６０及び６２から、Ｙ勾配磁場及びＺ勾配磁場の歪みをそれぞれ表す線形位相シフトΔφy （ｉ）及びΔφz （ｉ）が算出される。
【００３４】
線形位相シフトの各々が算出されたら、以下の関係式（７）から時間シフトΔｔx （ｉ）、Δｔy （ｉ）及びΔｔz （ｉ）を決定することができる。
【００３５】
【数８】
0003989587.tif 000011
【００３６】
ここで、Ｎroはフーリエ変換で用いられるデータ点の数であり、ｔspは滞留時間（dwell time）である。
本発明の第２の実施例では、時間シフトΔｔx （ｉ）、Δｔy （ｉ）及びΔｔz （ｉ）をそれぞれ表す線形位相シフトを用いて歪み補償パラメータを算出し、これらの歪み補償パラメータを適用して、斜方ＥＰＩ走査手順のデータ収集段階ではなくデータ処理段階を改変する。このような方法では、ｋ空間シフトはすべての奇のエコーについて同一の値Δｋ′pe,oを有しているものと仮定する。同様に、ｋ空間位相シフトはすべての偶のエコーについて同一の値Δｋ′pe,eを有しているものと仮定する。更に、全体のｋ空間データはシングル・ショットで収集されるものと仮定する。
【００３７】
この第２の実施例によれば、斜方ＥＰＩ走査のデータ収集工程中に収集されたそれぞれのエコーは、従来のＥＰＩ収集後処理法に従って処理される。これにより、ｋ空間データの完全な１組又は１配列、例えば図７に示す配列６４が形成される。ここで、ｋx は読み出し方向であり、ｋy は位相エンコーディング方向である。このように、行列配列６４は、位相エンコードされたエコーのうちの１つにそれぞれ関連付けられたｎv 個の行で構成されている。配列６４の形成には、前述の米国特許第５，５１５，６５６号に述べられている手法のような当業界で今や公知の方法によって、いくつかの読み出し誤差の補正を含めることができる。しかしながら、前述した斜方ナイキスト・ゴーストの原因である位相エンコーディングｋ空間誤差Δｋ′peは、行列配列６４の各データ要素について補正されない。図７には更に、位相エンコーディング方向にｎv ／２個の行又は線をそれぞれ有しているｋ空間データ・サブセット６６及び６８が示されている。サブセット６６及び６８は、配列６４のｋ空間データを、それぞれ奇のエコー・セットと偶のエコー・セットとに分割することによりそれぞれ形成されている。従って、サブセット６６内のデータの各々の線についてのｋ空間シフトは、前述のように仮定するとΔｋ′pe,oとなり、同様に、サブセット６８内のデータの各々の線についてのｋ空間シフトは、Δｋ′pe,eとなる。
【００３８】
図７は更に、位相エンコーディング方向に沿ってサブセット６６及び６８の各々に適用される１次元フーリエ変換を示しており、これにより、奇及び偶の混成空間（hybrid-space）サブセット７０及び７２がそれぞれ得られている。このように、フーリエ領域内で表されているサブセット７０内の各線７４は、ｋ空間シフトΔｋ′pe,oに対応する線形位相角分だけそれぞれシフトされている。従って、後述するようにして算出される補償用線形位相シフトφpe,oを適用して、サブセット７０内の線７４の各々をシフトさせて、その正しい位置、即ち、位相シフトΔｋ′pe,oの存在しない状態でのその位置に戻す。同様の方式で、後述するようにして同様に算出される補償用線形位相シフトφpe,eを適用して、偶のサブセット７２内の各々の線７６をシフトさせて、位相シフトΔｋ′pe,eの影響を打ち消す。
【００３９】
サブセット７０及び７２の線形位相補正を行った後に、これに対して１次元逆フーリエ変換を適用して、補正されたｋ空間サブセット７０及び７２をそれぞれ発生する。サブセット７０とサブセット７２とを結合させて、補正された完全なｋ空間データ・セット８２を形成し、従来の手法に従ってこのデータ・セットを処理すると、所望の斜方画像が得られる。
【００４０】
位相シフト補正値φpe,o及びφpe,eは、以下の関係式（８）及び（９）から算出され得る。
0003989587.tif 000012
上の式（８）及び（９）について、Ｎpeは、配列７０及び７２の各々の行数であり、従って、ｎv ／２に等しい。Ｎroは、それぞれの配列７０及び７２の行７４及び７６の各々に沿ったデータ要素の数に等しい。位相シフトΔφx,o は、以下の式（１０）から得られる。
【００４１】
Δφx,o ＝ａx,o ｍ＋ｂx,o                               式（１０）
ここで、ｍはｋ空間の中心におけるｋy インデクスであり、ａx,o 及びｂx,o はそれぞれ、Δφx,o （ｉo ）と奇のエコー・インデクスｉo との間での線形最小２乗フィッティングから得られた勾配及び切片である。同様に、他の２つの勾配軸ｙ及びｚについても、対応する線形最小２乗フィッティングから得られたａy,o 及びｂy,o 、並びにａz,o 及びｂz,o を有するΔφy,o ＝ａy,o ｍ＋ｂy,o 及びΔφz,o ＝ａz,o ｍ＋ｂz,o が得られる。同様の方式で、偶のエコーについてもΔφx,e ＝ａx,e ｎ＋ｂx,e 、Δφy,e ＝ａy,e ｎ＋ｂy,e 及びΔφz,e ＝ａz,e ｎ＋ｂz,e が得られる。ここで、ｎはｋ空間の中心に対応するｋy インデクスである。
本発明の更なる改変においては、ＭＲシステム１８を動作させて図６との関連で前述した対照用予備走査を実行し、各々のｉの値について時間シフトの値Δｔx （ｉ）、Δｔy （ｉ）及びΔｔz （ｉ）を算出する。しかしながら、この予備走査は、ＭＲシステム内に患者ではなく較正用ファントムが存在しているときに実行される。較正手順は、頻出するプロトコルの範囲を網羅するように設計されているので、このようにして得られた時間シフトの値は、図５との関連で前述したデータ収集前手法に従っても、又、図７との関連で上述したデータ収集後手法に従っても、広くどのような患者に対しても、歪み補償パラメータの算出について妥当な近似で構成される。同時に、患者に特定的な対照用予備走査が省かれるので、所与の患者について要求される全作像時間が大幅に短縮される。
【００４２】
Δｔx （ｉ）、Δｔy （ｉ）及びΔｔz （ｉ）の値を、様々なエコー時間間隔ｔesp について決定しておくと有用である。例えば、対照用予備走査の繰り返し及び式（７）から、６００マイクロ秒〜２２００マイクロ秒の範囲にわたって変化するｔesp のうちの８つの異なる値について、それぞれの時間シフトΔｔx （ｉ）の値を算出することができる。図８（Ａ）には、ｔesp 対Δｔx （ｉ）のグラフが示されており、上述の手順によりｉ番目のエコーについて収集されたデータ点Ｐx が表されている。これに対して曲線Ｃx をフィット（適合）させることができ、特定された範囲内にあるｔesp のあらゆる値についてΔｔx （ｉ）の値を決定することができる。代替的には、特定のｔesp に対応するΔｔx （ｉ）の値を、１次補外又は多項式補外によって得ることができる。
【００４３】
同様に、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）にそれぞれ示すように、同じ範囲にわたる同じｔesp の値について、Δｔy （ｉ）及びΔｔz （ｉ）の値を算出することができる。図８（Ｂ）は、収集されたデータ点Ｐy と、これにフィッティングされた曲線Ｃy とを示しており、図８（Ｃ）は、収集されたデータ点Ｐz と、これにフィッティングされた曲線Ｃz とを示している。
【００４４】
一様式では、ＭＲシステム１８は、様々な値のｔesp についてそれぞれの時間シフトの値Δｔx （ｉ）、Δｔy （ｉ）及びΔｔz （ｉ）を最初に構成した後にすぐに較正される。すべての時間シフトの値は、ＭＲシステムに組み込まれたテーブル内に記憶される。次いで、後続の斜方ＥＰＩ走査において、走査に用いられるべきｔesp の具体的な値に対応しているそれぞれの時間シフトの値を、歪み補償用の前述したテーブルから単純に選択するか又は補外して、前述した補正のための各代替法のいずれかを用いてナイキスト・ゴースト・アーティファクトを減少させることができる。このように、ｉ番目のエコーの収集に先立って勾配の歪みを補正するためには、テーブルから選択されたΔｔx （ｉ）、Δｔy （ｉ）及びΔｔz （ｉ）の値を式（６）に代入して、前述のようにして位相エンコーディング勾配補償パラメータを求める。
【００４５】
図９には図７に酷似した図が示されており、テーブルから得た所定の時間シフトの値を用いて、データ収集後段階にて歪み補償を行う方法が示されている。従って、行列配列６４並びにサブセット６６及び６８は、図７との関連で前述したものとそれぞれ同様である。図７に関連して述べたように、サブセット６６及び６８に対して１次元フーリエ変換を適用して、奇及び偶の混成空間サブセット８４及び８６をそれぞれ得る。但し、所与のｔesp の値についての位相シフト補正のための線形位相シフトφpe,o及びφpe,eを算出するために、対応するΔｔx 、Δｔy 及びΔｔz の値はテーブル８８から選択されて、処理ブロック９０と結合される。次いで、これらから、式（７）、（８）及び（９）並びに図７に関して前述した手順に従って位相シフトφpe,o及びφpe,eが算出される。
【００４６】
明らかに、以上の教示に照らすと、本発明の他の多くの改変及び変形が可能である。従って、開示された概念の範囲内で、本発明を特定的に記載された以外の方式で実行することができることを了解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＰＩ走査に関連した読み出し勾配波形、位相エンコーディング勾配波形及び収集されたエコーを示すパルス・シーケンスの部分図である。
【図２】ＥＰＩ走査を実現するＭＲシステムであって、本発明の実施例を含んでいるＭＲシステムの基本的な構成要素を示す模式図である。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｄ）は、理想的なＧx 勾配波形及びＧy 勾配波形、並びに歪んだＧx 勾配波形及びＧy 勾配波形と、これらに関連したｋ空間軌跡とをそれぞれ示す図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、渦電流及び勾配の非理想的な応答に起因するＧx 勾配、Ｇy 勾配及びＧz 勾配の波形の歪みによって発生するｋ空間誤差を示す図である。
【図５】斜方ＥＰＩ走査のデータ収集工程中の位相誤差の補正を示すパルス・シーケンスの図である。
【図６】個々の勾配コイルをそれぞれ用いて予備走査を行うことにより収集された対照データの各組の処理を表す図である。
【図７】斜方ＥＰＩ走査のデータ処理工程中の位相誤差の補正を示す図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、収集されたＥＰＩ対照用エコーの間の時間間隔の関数としてのＸ軸に沿った時間シフトを示すグラフである。
【図９】個々の被検体に関する対照用予備走査を省いた本発明の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０  読み出し勾配パルス
１０ａ  正の極性のパルス
１０ｂ  負の極性のパルス
１０ｃ  読み出し勾配パルスの中心点
１２  位相エンコーディング勾配パルス
１４  ＭＲ信号
１６  ＲＦコイル
１８  ＭＲシステム
２０  主マグネット
２２  被検体
２４、２６、２８  勾配コイル
３０、３２、３４  勾配増幅器
３６  送受信増幅器
３８  パルス・シーケンス制御装置
４０  画像処理電子回路
４２  作像平面
４４、５６、５８  予備走査で得られたデータの行列配列
４６、５２  行（ｉ番目のエコー）
５０、６０、６２  フーリエ変換後の行列配列
６４  初期のｋ空間データ・セット
６６、６８  奇及び偶のｋ空間データ・サブセット
７０、７２、８４、８６  フーリエ変換後の混成空間サブセット
７４、７６  フーリエ領域内の線
８２  補正されたｋ空間データ・セット
８８  補正値テーブル
９０  位相シフト値算出処理ブロック
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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