(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴装置の撮像体積に対する被検体の撮像すべき範囲の位置変化が軌道ナビゲータエコーにより捕捉される磁気共鳴装置において、
被検体の撮像すべき範囲の位置変化を捕捉するために軌道ナビゲータエコーにより形成されたデータ点を有する少なくとも１つの参照データセットを発生する手段と、
このデータ点を、ｋ空間において球表面の部分面上にその部分面を面に沿って覆うように配置する手段と、
少なくとも１つの軌道ナビゲータエコーのデータセットを参照データセットと比較する手段とを備え、
部分面が、少なくとも球表面の大円の周りに、位置変化が最も期待できる大きさの角度範囲に相応して広がり、
参照データセットが軌道ナビゲータエコーに時間的に先行して検出され、
位置変化を捕捉するため少なくとも１つの軌道ナビゲータエコーのデータセットが参照データセットと比較される
ことを特徴とする磁気共鳴装置。
【請求項２】
大円が、軌道ナビゲータエコーの内の１つのナビゲータエコーのデータ点の形成する円状のｋ空間パスに相応することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
部分面が球円錐（４１、４２、４６、４７）の少なくとも２つの対の少なくとも湾曲した表面を含み、対の各々が共通の球円錐直径（４３、４８）と中心の大円面（４４、４９）とを有し、共通の球円錐直径に関して各対の球円錐（４１、４２、４６、４７）が軸対称に配置され、対の球円錐直径（４３、４８）および大円面（４４、４９）が互いに直交していることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
部分面が球円錐（４１、４２、４６、４７）の３つの対の湾曲した表面を含むことを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
球円錐（４１、４２、４６、４７）が楔角度（４５）を有し、この楔角度（４５）が約５°〜６０°の範囲にあることを特徴とする請求項３または４記載の装置。
【請求項６】
部分面が少なくとも２つの球台（５１、５３、５５）の少なくとも湾曲した表面を含み、球台（５１、５３、５５）の各々が中心の大円面（５２、５４、５６）を有し、この大円面に関して各球台（５１、５３、５５）が対称であり、球台（５１、５３、５５）の大円面（５２、５４、５６）が互いに直交していることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
【請求項７】
部分面が３つの球台（５１、５３、５５）の湾曲した表面を含んでいることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
球台（５１、５３、５５）の厚みが球表面の直径の約５％〜３０％の範囲にあることを特徴とする請求項６または７記載の装置。
【請求項９】
軌道ナビゲータエコーの円状のｋ空間パスが等しい直径を有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
位置変化を捕捉するため、円状のｋ空間パスが２つの互いに直交する平面に広がっている２つの軌道ナビゲータエコーの組み合わせのデータセットが参照データセットと比較されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１１】
位置変化を捕捉するため、円状のｋ空間パスが３つの互いに直交する平面に広がっている３つの軌道ナビゲータエコーの組み合わせのデータセットが参照データセットと比較されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
部分面上で少なくとも１つの円状パスが決定され、そのそれぞれ隣接するデータ点が、軌道ナビゲータエコーの少なくとも１つのデータセットに対する値の、相応に形成される列に可能なかぎり等しい値の列を形成することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１３】
円状パスの値が参照データセットの値から内挿により決定されることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記値が複素数の値である際にそれらの絶対値が考慮に入れられることを特徴とする請求項１２または１３記載の装置。
【請求項１５】
円状パスを決定するため、間隔関数を多次元最小化するための方法が使用されることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
Ｎｅｌｄｅｒ‐Ｍｅａｄ法が使用されることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
ガウス‐ニュートンの方法が使用されることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
参照データセットが発生され、撮像すべき範囲の最初の画像データセットが発生され、軌道ナビゲータエコーの少なくとも１つの最初の組み合わせが発生され、位置変化を捕捉するため最初の組み合わせのデータセットが参照データセットと比較され、求められた位置変化の際に装置の位置コーディングが、求められた位置変化に相応して追従され、撮像すべき範囲の少なくとも１つの引き続いての画像データセットが発生されることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１９】
磁気共鳴装置のシムコイルシステムの電流および（または）傾斜コイルシステムのオフセット電流が相応に一緒にフォローアップされることを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
画像データセットの少なくとも１つが三次元画像データセットとしてエコープラナー法により検出されることを特徴とする請求項１８または１９記載の装置。
【請求項２１】
参照データセットおよび（または）軌道ナビゲータエコーが、小さいフリップ角度および短い反復時間を有する傾斜エコー法により検出されることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気共鳴装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴技術は被検体の体内の画像を発生させるための１つの公知の技術である。そのために磁気共鳴装置においては静止基本磁界に、高速でスイッチングされる傾斜磁界が重畳される。さらに、磁気共鳴信号をレリーズするため高周波信号が被検体内に入射され、レリーズされた磁気共鳴信号が検出され、それに基づいて画像データセットおよび磁気共鳴画像が作られる。その際に磁気共鳴信号は高周波システムにより捕捉され、位相に応じて復調され、走査およびアナログ・ディジタル変換により複素数の値に変換され、それらがデータ点としてｋ空間データセットに格納され、それから多次元のフーリエ変換により画像データセット、従って磁気共鳴画像、が再構成可能である。
【０００３】
医学では、生理学的機能または病的過程のような時間的に変化するプロセスを撮像するために、臓器および組織の構造の反復走査を利用するすべての方法が機能的撮像と呼ばれる。より狭い意味で磁気共鳴技術では、特定の運動的、感覚的または知覚的な課題により刺激される患者の脳の場所を識別しかつ撮像することを可能にする測定方法が機能的撮像として理解される。
【０００４】
その際に機能的磁気共鳴撮像の基礎はＢＯＬＤ効果（Blood Oxygen Level Dependent）  である。ＢＯＬＤ効果は血液中の酸素付与されたヘモグロビンおよび酸素除去されたヘモグロ  ビンの相異なる磁気的な特性に基づいている。その際に脳内の強められた神経活動度がローカ  ルに酸素付与された血液の高められた供給と結び付けられており、このことは傾斜エコーシー  ケンスにより発生される相応の個所での磁気共鳴画像において相応の強度上昇を生じさせる。
【０００５】
機能的磁気共鳴撮像の際にはたとえば全部で２ないし４秒の脳の三次元画像データセットがたとえばエコープラナー法により検出される。多くの画像データセットが種々の時点で検出された後に、たとえばいわゆる活動画像を形成するために画像データセットが互いに差し引かれ得る、すなわち能動的な脳範囲を識別するためには、信号差に基づいて互いに比較することができる。その際に機能的磁気共鳴撮像の全検出時間の間の脳の非常にわずかな位置変化が既に、求められる脳活動を覆い隠す望ましくない信号差に通ずる。
【０００６】
機能的磁気共鳴撮像の１つの実施形態では同じ位置コーディングにより時間的な順序で撮像すべき範囲の画像データセットが発生される。それに続いて画像データセットのレトロパースペクティブな運動補正が実行される。それによって、時間的順序中の装置に対する撮像すべき範囲の位置変化の結果に基づく画像データセットの間の差異が求められかつ補正され得る。そのために２つの画像データセットの間のグローバルな差が最小化され、運動パラメータにより記述可能な両画像データセットの間の位置変化が剛体運動の仮定のもとに１次のテイラー展開により直線化される。その際に最小化は、運動パラメータが繰り返して直線化により推定され、両画像データセットの内挿により適用されることによって、反復して行われる。このような方法は文献中にガウス‐ニュートンの方法として知られている。その一層詳細な説明はたとえば図書、R.S.J.Frackowiakほか、“Human Brain Function”、Academic Press、1997、特に第3章、第43〜58頁を参照されたい。
【０００７】
機能的磁気共鳴撮像の別の実施例では、いわゆるプロスペクティブな運動補正が機能的磁気共鳴撮像の進行中に実行される。そのために画像データセットから画像データセットへと場合によっては生ずる位置変化、すなわち撮像すべき範囲の回転および並進運動、がたとえば軌道ナビゲータエコーにより捕捉され、位置コーディングが進行中に相応に適合される。
【０００８】
その際に軌道ナビゲータエコーは、円状のｋ空間パスにより特徴付けられており、特別なナビゲータシーケンスにより発生される磁気共鳴信号である。その際にナビゲータエコーは画像発生のために使用される磁気共鳴信号と同じく検出され、相応に、前述の円状のｋ空間パスを形成するｋ空間のデータ点に対する複素数の値としてナビゲータエコー‐データセットに格納される。相異なる時点で発生される軌道ナビゲータエコーを手がかりにして、時点の間の位置変化が求められ得る。そのためにたとえば画像データセットの各発生前にナビゲータシーケンスが実行され、ナビゲータエコーが検出され、位置変化捕捉のために付属のナビゲータエコーデータセットが参照ナビゲータエコーデータセットと比較される。
【０００９】
画像空間とｋ空間との間には、知られているように、多次元のフーリエ変換を介しての結び付きが存在する。画像空間内の撮像すべき範囲の並進運動はその際に、フーリエ変換のシフト定理により、ｋ空間のデータ点の複素数の値の変更された位相として現れる。画像空間内の撮像すべき範囲の回転はｋ空間内の所属のデータ点の同一の回転を生じさせる。回転をｋ空間内の並進運動から脱結合するため、回転に対しては専ら複素数の値の絶対値が考察される。こうして参照時点にくらべての撮像すべき範囲の回転が参照ナビゲータエコーデータセットの絶対値とのナビゲータエコーデータセットの絶対値の比較により求められ得る。並進運動に対しては位相値が比較される。
【００１０】
三次元空間内の任意の位置変化を捕捉するため、３つの互いに直交する平面において各１つの軌道ナビゲータエコーが発生される。±８°までの回転および±８ｍｍまでの並進運動を有する位置変化の際には、この枠内で任意の位置変化に対して約±１．５°および±１．５ｍｍまでの位置変化捕捉の不正確さにより計算されなければならない。特定の向きの位置変化に対しては、前述の精度は軌道ナビゲータエコーの繰り返しにより改善可能である。そのため参照ナビゲータエコーデータセットとの最初のナビゲータエコーデータセットの比較の後に、求められた位置変化に相応して位置コーディングが適合され、適合された位置コーディングにより第２のナビゲータエコーデータセットが検出され、これが再び参照ナビゲータエコーデータセットと比較され、このことは再び求められた位置変化の場合に位置コーディングの適合に通ずる。しかし特に回転成分を有する位置変化の際には、それによって回転成分に関して改善された精度が達成できない。軌道ナビゲータエコーについての先行の説明はたとえばH.A.Wardほかの論文、“Prospective Multiaxial Motion Correction for MRI”、Magnetic Resonance in Medicine 43（2000）、第459〜469頁に一層詳細に説明されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、位置変化をなかんずく高い精度で捕捉し得る、冒頭にあげた形式の改善された磁気共鳴装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、請求項１に記載の磁気共鳴装置により解決される。有利な実施の形態は請求項２以下に記載されている。
【００１３】
請求項１の記載によれば、磁気共鳴装置の撮像体積に対する被検体の撮像すべき範囲の位置変化が軌道ナビゲータエコーにより捕捉される磁気共鳴装置において、被検体の撮像すべき範囲の位置変化を捕捉するために軌道ナビゲータエコーにより形成されたデータ点を有する少なくとも１つの参照データセットを発生する手段と、このデータ点を、ｋ空間において球表面の部分面上にその部分面を面に沿って覆うように配置する手段と、少なくとも１つの軌道ナビゲータエコーのデータセットを参照データセットと比較する手段とを備え、部分面が、少なくとも球表面の大円の周りに、位置変化が最も期待できる大きさの角度範囲に相応して広がり、参照データセットが軌道ナビゲータエコーに時間的に先行して検出され、位置変化を捕捉するため少なくとも１つの軌道ナビゲータエコーのデータセットが参照データセットと比較される。
【００１４】
それにより、球表面上の３つの互いに直交する円軌道上に配置されているデータ点のみが参照として利用される従来技術にくらべて、データ点により部分面が面に沿って覆われていることにより位置変化捕捉の際の明らかに改善された精度が達成される。このことは特に、撮像すべき範囲の回転に帰せられるべき位置変化の部分に対して当てはまる。
【００１５】
有利な実施例では部分面は球表面に等しい。それにより０°から１８０°までの広い範囲におけるほぼ任意の回転が高精度で捕捉可能である。
【００１６】
有利な実施例では、位置変化を捕捉するため、それらの円状のｋ空間パスが２つの互いに直交する平面に広がっている２つの軌道ナビゲータエコーの組み合わせのデータセットが参照データセットと比較される。それにより、３つの互いに直交する軌道ナビゲータエコーの組み合わせが必要である従来技術による方法にくらべて、任意の三次元の位置変化が既に２つの軌道ナビゲータエコーの組み合わせにより高精度で捕捉可能である。それにより、任意の三次元の位置変化を捕捉するために前述の形式の何回かの相続く組み合わせが作られる応用の際に、従来技術にくらべて、検出時間の短縮が達成される。その際に、従来技術にくらべて延長された参照データセットに対する検出時間は、特定の数の組み合わせを有する軌道ナビゲータエコーの組み合わせに対する短縮され
た検出時間により過剰補償される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の他の利点、特徴および詳細は図面により以下に説明される実施例から明らかになる。
【００１８】
図１は本発明の１実施例としてステップ１１ないし１６を有する機能的磁気共鳴撮像の際の流れ図を示す。なお、図１の流れ図を説明するため、図２に概要図として示されている磁気共鳴装置を参照する。
【００１９】
図２の磁気共鳴装置は基本磁界を発生するために基本磁界磁石システム２１を、傾斜磁界を発生するために傾斜コイルシステム２２を含んでいる。基本磁界を均等化するため傾斜コイルシステム２２にシムコイルシステム２３が組み込まれている。傾斜コイルシステム２２およびシムコイルシステム２３の電流を制御するため、両システム２２および２３は中央の制御システム２４と接続されている。さらに装置は移動可能な寝台装置２５を含んでおり、その上に検査すべき患者２９が載せられる。さらに装置は、中央の制御システム２４により制御されて磁気共鳴信号をレリーズするため高周波信号を患者２９に入射し、それにより発生された磁気共鳴信号を検出する高周波システム２６を含んでいる。
【００２０】
中央の制御システム２４はその際に、傾斜コイルシステム２２により発生される傾斜磁界が、場合によっては高周波システム２６により発生される高周波磁界と結び付いて、それらが被検体の内部で磁気共鳴信号の位置コーディングを生じさせるように設定可能であるように構成されている。さらに、中央の制御システム２４は、シムコイルシステム２３のシム電流および傾斜コイルシステム２２のオフセット電流の設定により装置の撮像体積２７内の基石磁界が少なくとも部分的に撮像体積２７内に置かれている被検体に関して均等化可能であるように構成されている。さらに、中央の制御システム２４は、移動可能な寝台装置２５の移動を制御するため、相応に寝台装置２５と接続されている。
【００２１】
磁気共鳴検査を開始するため、患者２９は可能なかぎり基本磁界磁石システム２１から離れるように移動された寝台装置２５上に載せられる。その際患者２９は、患者２９の頭部が撮像すべき範囲である機能的磁気共鳴撮像に相応して、頭部を前にして寝台装置２５の上に載せられる。それに続いて寝台装置２５が、頭部が装置の撮像体積内に位置決めされるように移動される。頭部の位置決めの後にまたは位置決めと同時に、オフセット電流ならびにシム電流が、撮像体積２７内に位置決めされた頭部に対して基本磁界の最適な均等化が達成されるように設定される。
【００２２】
それに続いて図１の流れ図のステップ１１で、機能的磁気共鳴撮像の枠内で画像データセットから画像データセットへの撮像体積２７に関する頭部の位置変化を捕捉するため比較基礎として使用される参照データセットが発生される。その際に図３中に具体的に示されている参照データセットは、ｋ空間において球表面３２上に、この球表面を面に沿って覆うように配置されているデータ点３４を含んでいる。
【００２３】
各データ点３４に複素数の値が対応付けられている。参照データセットはたとえば多数の、たとえば１２８の、軌道ナビゲータエコーにより形成され、それらの円状のｋ空間パス３６は等間隔に球表面３２上に分配されており、球表面３２の子午線を成している。その際に子午線上に分布されている走査点は参照データセットの相応のデータ点３４を形成する。前述の軌道ナビゲータエコーは約１０°の小さいフリップ角度および短い反復時間を有する傾斜エコー法により検出されるので、参照データセットに対して２０ｓよりも短い検出時間を得ることができる。それによって参照データセットの検出時間は受容可能な範囲内にとどまる。
【００２４】
図１の流れ図のステップ１２において、撮像すべき範囲としての患者２９の頭部から最初の画像データセットが検出される。その際に画像データセットはエコープラナー法により三次元画像データセットとして発生される。エコープラナー法により、大きい三次元画像データセットの速い発生が実行可能である。他の実施例では、エコープラナー法およびそのハイブリッドとならんで、同じように速い方法、たとえばマルチスピンエコー法および（または）組み合わされた傾斜エコー‐スピンエコー法も、場合によってはハーフフーリエ技術と結び付けて使用可能である。
【００２５】
最初の画像データセットを検出してから、患者２９が知覚的、感覚的または運動的な課題、たとえば特定の指の特定の運動、を果たす予め定め得る時間が経過した後に、図１の流れ図のステップ１６において頭部の引き続いての画像データセットが検出される。知覚的、感覚的または運動的な課題に関与した脳領域を識別するため、両画像データセットが本質的に互いに差し引かれる。その際に既に、最初の画像データセットの検出時点と引き続いての画像データセットの検出時点との間の頭部の非常に小さい位置変化が誤りに通ずる。前述の撮像すべき範囲に位置変化に基づく誤りが生じないように、ステップ１６のすぐ前にステップ１３ないし１５が実行される。そのためにステップ１３ないし１５で軌道ナビゲータエコーが検出され、そのナビゲータエコーデータセットが、場合によっては生ずる頭部の位置変化を捕捉するため参照データセットと比較され、また位置変化が捕捉された場合には引き続いての画像データセットの検出に対する位置コーディングおよび（または）シム設定が相応に適合される。
【００２６】
そのために図１の流れ図のステップ１３において、円状のｋ空間パス３６が３つの互いに直交する平面に広がっている３つの軌道ナビゲータエコーを基礎におくナビゲータエコーデータセットが発生される。その際にナビゲータエコーデータセットのデータ点の各々に複素数の値が対応付けられており、その際に複素数の値により占められているデータ点は軌道ナビゲータエコーの相応の走査に由来するものである。流れ図のステップ１３において、参照データセットとのナビゲータエコーデータセットの比較により頭部の場合によっては生ずる位置変化が捕捉される。
【００２７】
以下では例について、位置変化を捕捉するために、どのようにナビゲータエコーデータセットが参照データセットと比較されるかを説明する。最初にそのために理解しやすく図示するため、球表面３２に属する球中心点で交わる３つの互いに直交する平面から成る平面配置が導入される。その際に参照データセットのデータ点３４の適当な選択により球表面３２との平面配置の交線は選択データセットを定める。
【００２８】
撮像すべき範囲の回転が対応付けられている位置変化の成分を求めるためには、たとえば以下のように進められる。即ち、球中心点の周りの平面配置の段階的な回転により、ナビゲータエコーデータセットとの最大の合致を有する選択データセットが探し求められる。最大の合致が達成されていることの規範として、可能なかぎり零に近い値により最大の合致を指示する間隔関数（距離関数）が用いられる。この間隔関数はたとえば、選択およびナビゲータエコーデータセットに相応に配置されているデータ点に対してそれらの絶対値間で差が形成され、すべてのデータ点対の差により和が形成されることにより形成される。
【００２９】
いま平面配置の方向付けにより生ずる選択データセットにより開始されると、ナビゲータエコーデータセットに関して選択データセットに等しい位置コーディングが対応付け可能である。その際に、生ずる和が零に等しくないならば（零は、参照データセットの検出時点とナビゲータエコーデータセットの検出時点との間に撮像すべき範囲の回転が行われなかったことを意味する）、和が可能なかぎり零に近くなる選択データセットが探し求められる。これはたとえば反復的な方法で行われる。引き続いての選択データセットを決定するためには、平面配置が予め定め得る段階幅だけ球中心点の周りに回転され、それぞれ生ずる和が考察される。その際に回転の段階幅に応じて各選択データセットを形成するため場合によっては参照データセットのデータ点３４間の相応の内挿が必要である。最後に、零にすぐ近い和結果を与える選択データセットの回転が、探し求められる位置変化の回転成分を決定する。
【００３０】
先に説明した最適化課題は時間効率的な仕方で計算機システム上でラン可能な方法により解決される。そのためにたとえば、たとえば図書、W.H.Press ほか著、“Numerical Recipes in C. The art of scientific computing”、Cambridge Univ. Pr.、1992、第408〜412頁に記載されている、Ｄｏｗｎｈｉｌｌ‐Ｓｉｍｐｌｅｘ法とも呼ばれるＮｅｌｄｅｒ‐Ｍｅａｄ法および既に冒頭に述べられているガウス‐ニュートンの方法が参照される。
【００３１】
位置変化の並進運動成分は最後にナビゲータエコーデータセットおよび参照データセットのデータ点に対する位相値の相応の評価から求められる。
【００３２】
頭部の位置変化が起こっている場合には、図１の流れ図のステップ１５において、求められた位置変化に相応して、ステップ１６で検出すべき引き続いての画像データセットに対する位置コーディングおよび（または）シム設定が相応にフォローアップされる。それに対してステップ１４で位置変化が求められていないならば、ステップ１６における引き続いての画像データセットは、ステップ１２の最小の画像データセットに対し、変更されていない位置コーディングおよび変更されていないシム設定により検出される。
【００３３】
流れ図のステップ１３ないし１６は機能的撮像の必要に応じて相応に幾度も繰り返される。
【００３４】
他の実施例では、そのｋ空間内のデータ点３４が球表面３２上にこれを面に沿って覆うように配置されている図３の参照データセットの代わりに、球表面３２の部分面のみが面合同にデータ点により覆われている図４または５に相応する参照データセットが使用される。その際に、球表面の部分面を覆っているデータ点を有する参照データセットが、軌道ナビゲータエコーにより形成されている平面のまわりの位置変化が最も期待できる大きさの角度範囲が特に±３０°を越えない位置変化を捕捉するために有利に使用される。その際に図４および５の参照データセットは図３の参照データセットと同じように軌道ナビゲータエコーにより形成することができる。しかしその際に、図３の参照データセットにくらべて、データ点の比較可能な面密度に対して必要な軌道ナビゲータエコーの数が明らかに少なくてすむので、図４および５の参照データセットはより速く検出することができる。
【００３５】
図４は参照データセットに対して、第１の対の球円錐４１および４２および第２の対の球円錐４６および４７の湾曲表面に相応して、データ点により覆われている部分面を示す。その際に球円錐４１および４２は第１の共通の球円錐直径４３を有し、それに関して第１の対の球円錐４１および４２が軸対称に配置されており、球円錐４１および４２は中心の大円面４４を有する。第２の対の球円錐４６および４７は同じく共通の球円錐直径４８を有し、それに関して球円錐４６および４７が軸対称に配置されており、また球円錐４６および４７は中心の大円面４９を有する。両方の対の球円錐直径４３および４８ならびに大円面４４および４９は互いに直角に向けられている。大円面４４および４９は第１のナビゲータエコーデータセットの２つの互いに直交する軌道のナビゲータエコーにより張られる平面に相応して選ばれている。球円錐４１、４２、４６および４７の楔角度４５は捕捉すべき位置変化の最大期待すべき角度範囲に相応して選ばれている。
【００３６】
図５は参照データセットに対して、３つの球台５１、５３および５５の湾曲した表面に相応して、データ点により覆われている球表面の部分面を示す。その際球台５１、５３及び５５の各々は付属の中心の大円面５２、５４及び５６を有し、それらに関して各球台５１、５３及び５５は対称である。大円面５２、５４及び５６は互いに直角に向けられており、たとえば第１のナビゲータエコーデータセットの３つの互いに直交する軌道ナビゲータエコーにより張られる平面に相応して選ばれている。球台５１、５３および５５の厚み５８は、捕捉すべき位置変化が最も期待できる大きさの角度範囲に相応して選ばれている。
【００３７】
最後に、図６および７により、画像データセットから画像データセットへと３つの互いに直交する軌道ナビゲータエコーのナビゲータエコーデータセットが互いに比較される従来技術による位置変化の捕捉が、特に回転成分を有する位置変化の際に、完全に失敗に終わり、またはあまり良くない精度しか与えない理由を説明する。
【００３８】
従来技術によれば、撮像体積内に位置決めされた撮像すべき範囲に対して、３つの互いに直交する軌道ナビゲータエコーから成る第１のナビゲータエコーデータセットが検出される。その際に第１のナビゲータエコーデータセットを、判り易くするため、図６中に示されており格子状に密にデータ点により満たされている、撮像すべき範囲を表す三次元のｋ空間データセット６０から、下記のように生じたものとして考えることができる。
【００３９】
ｋ空間データセット６０はｋ空間座標軸ｋx、ｋy 、ｋz を有するｋ空間に配置されている。３つのｋ空間平面ｋx−ｋy 、ｋy−ｋz およびｋx−ｋz はｋ空間データセット６０の内部に３つの交叉平面６１、６２および６３を定める。交叉平面６１、６２および６３のなかに円軌道１６１、１６２および１６３が置かれる。円軌道１６１、１６２および１６３は等しい直径および等しい中心点を有する。３つの円軌道１６１、１６２および１６３に沿って位置しているデータ点は、こうして第１のナビゲータエコーデータセットを形成する。３つの円軌道１６１、１６２および１６３はこうして３つの軌道ナビゲータエコーを表す。もう一度指摘しておくべきこととして、第１のナビゲータエコーデータセットの前述の導き出し方は具体的に判り易くするためにのみ用いた。実際には第１のナビゲータエコーデータセットに対してそのデータ点は、そのために完全な撮像すべき範囲を記述するｋ空間データセット６０を検出することなしに、専らかつ直接的に検出される。
【００４０】
たとえば軸線の周りの撮画像すべき範囲の回転が行われる時間経過の後に、再び第１のナビゲータエコーデータセットに対して不変の位置コーディングを有する３つの互いに直交する軌道ナビゲータエコーから成る第２のナビゲータエコーデータセットが検出される。判り易くするため、第２のナビゲータエコーデータセットの発生は再びｋ空間データセット６０および図７を用いて説明される。
【００４１】
撮像すべき範囲の前述の回転に基づいて、撮画像すべき範囲を表すｋ空間データセット６０がフーリエ変換の法則に従ってたとえば座標軸ｋz の周りに回転される。これは図７中に示されている。３つのｋ空間平面ｋx-ｋy、ｋy-ｋz およびｋx-ｋz は、回転されたｋ空間データセット６０の内部に再び３つの交叉平面７１、７２および７３を定める。交叉平面７１、７２および７３には再び円軌道１７１、１７２および１７３が置かれ、円軌道１７１、１６７および１７３は等しい直径および等しい中心点を有する。３つの円軌道１７１、１７２および１７３に沿って位置しているデータ点は、こうして第２のナビゲータエコーデータセットを形成する。３つの円軌道１７１、１７２および１７３はこうして第２のナビゲータエコーデータセットの３つの軌道ナビゲータエコーに相応する。
【００４２】
両ナビゲータエコーデータセットに対して、このことは、ｋ空間データセット６０に関して円軌道１６１および１７１に相応する軌道ナビゲータエコーのみが同一の交叉平面６１またはこの意味で同等の交叉平面７１に由来することを意味する。それに対して、ｋ空間データセット６０に関して円軌道１６２および１７２に相応する軌道ナビゲータエコーは２つの異なる交叉平面６２および７２に由来する。同じく、ｋ空間データセット６０に関して円軌道１６３および１７３に相応する軌道ナビゲータエコーは異なる平面６３および７３に由来する。
【００４３】
従来技術によれば、両ナビゲータエコーデータセットの検出時点の間の位置変化を求めるために、円軌道１６１、１６２及び１６３に相応するナビゲータエコーが円軌道１７１、１７２及び１７３に相応するナビゲータエコーと比較される。位置変化の回転成分を求めるためには、ナビゲータエコーデータセットのデータ点に対してそれらの絶対値のみが考察される。円軌道１６１に相応する軌道ナビゲータエコーと円軌道１７１に相応する軌道ナビゲータエコーとの比較の際にのみ、前述の回転に相応する１つのサイクリックな交換の際に両ナビゲータエコーのデータ点がデータ点からデータ点へと等しい絶対値の列を有することを確認することができる。その原因は、円軌道１６１に相応するナビゲータエコーも円軌道１７２に相応するナビゲータエコーもｋ空間データセット６０の同一の交叉平面６１または７１に由来することである。
【００４４】
円軌道１６２に相応する軌道ナビゲータエコーのデータ点と円軌道１７２に相応する軌道ナビゲータエコーのデータ点との比較の際には、絶対値の簡単なサイクリックな交換を回転成分に対する測定量として確認することができない。なぜならば、比較すべきデータ点は、それらがｋ空間データセット６０の相異なる交叉平面６２および７２に由来することの結果として、撮画像すべき範囲の性状に応じて相異なる絶対値を有し得るからである。このことは相応に、円軌道１６３に相応する軌道ナビゲータエコーのデータ点と円軌道１７３に相応する軌道ナビゲータエコーのデータ点との比較の際にも当てはまる。
【００４５】
１回転を越える回転を有する位置変化が行われると、回転成分の決定はすべての３つの軌道ナビゲータエコーの際に失敗する。比較的小さい回転の際にのみ、ナビゲータエコーデータセットの内部に等しく配置されている絶対値は、従来技術による方法が完全には失敗しないほどに、強く変化しない。しかしその際には冒頭に記載されているあまり良くない精度しか得られない。先の説明により、確かめるべき回転成分に対して適合された位置コーディングに従っての第２のナビゲータエコーデータセットの冒頭に記載した繰り返される検出により、改善された精度が得られないことも明らかである。なぜならば、それによって先に説明された系統的誤差は従来の技術による比較の際には避けられないからである。この系統的誤差は本発明による方法の際には生じない。
【００４６】
以上に機能的な磁気共鳴撮画像を例として説明したことは相応に、磁気共鳴画像が特に単一のシーケンス通過により検出されない拡散および灌流撮像ならびに標準的な磁気共鳴撮像にも転用可能である。
【００４７】
拡散撮像の際には本発明による方法は、拡散コーディングが軌道ナビゲータエコーまたは参照データセットの発生の後に続いて実行され、従って位置変化捕捉および拡散コーディングの相互の悪影響が排除可能であるので、問題なく使用可能である。
【００４８】
たとえば三次元画像データセットが層ごとに構成される多層技術に基づくターボスピンエコー法による標準的な磁気共鳴撮像の際には、本発明による方法によれば、層検出から層検出へと撮像すべき範囲の位置変化が捕捉可能かつ相応に補正可能である。他の実施例では、二次元の層の検出も、場合によっては生ずる位置変化を本発明による方法により検出するため、一回または複数回中断され得る。このことは相応の仕方で体積技術に対しても当てはまる。
【００４９】
灌流撮像の際には、とりわけ撮像すべき範囲の中心付近の領域のコントラスト変化を生じさせる造影剤注入が位置変化の捕捉に悪影響を与えないように、撮画像すべき範囲に関して軌道ナビゲータエコーならびに参照データセットに対して比較的大きい直径を選ぶことが特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による機能的磁気共鳴撮像の流れ図を示す。
【図２】磁気共鳴装置の概要図を示す。
【図３】参照データセットに対してデータ点により覆われているｋ空間内の球表面を示す。
【図４】参照データセットに対してデータ点により覆われているｋ空間内の球円錐の湾曲表面に相応する部分面を示す。
【図５】参照データセットに対してデータ点により覆われているｋ空間内の球台の湾曲した表面に相応する部分面を示す。
【図６】従来技術による方法における系統的誤差を説明するため３つの互いに直交する交叉平面および円軌道を有する三次元のｋ空間データセットを示す。
【図７】図６に対し軸の周りに回転された、３つの別の互いに直交する交叉平面および円軌道を有する三次元のｋ空間データセットを示す。
【符号の説明】
２１  基本磁界磁石システム
２２  傾斜コイルシステム
２３  シムコイルシステム
２４  中央の制御システム
２５  移動可能な寝台装置
２６  高周波システム
２７  撮像体積
２９  患者
３２  球表面
３４  データ点
３６  円状のｋ空間パス
４１、４２、４６、４７  球円錐
４３、４８  球円錐直径
４４、４９、５２、５４、５６  大円面
４５  楔角度
５１、５３、５５  球台
５８  厚み
６０  ｋ空間データセット
６１、６２、６３、７１、７２、７３  断層面
１６１、１６２、１６３、１７１、１７２、１７３  円軌道
ｋx 、ｋy 、ｋz   ｋ空間座標軸
【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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