(57)【要約】磁気共鳴信号のためのEPI取得シーケンスにおいて、k空間は、反対の伝搬方向に沿ったk空間における線、たとえばk空間における奇数番目の線および偶数番目の線の集合に沿ってスキャンされる。反対の伝搬方向に起因して生じる位相誤差が、SENSE型のパラレルイメージング再構成において補正される。画像空間における位相誤差分布は、初期に推定される、k空間の線のそれぞれの集合から取得された磁気共鳴信号から再構成された画像間の位相差からもしくは以前のダイナミックから計算されうる。
2017508556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴撮像方法であって、
・k空間において正のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間内の線から再構成されるltrデータセット（mltr）および
k空間において負のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間内の線から再構成されるrtlデータセット（mrtl）
を収集するための磁気共鳴信号についてのk空間のサンプリングを含むエコープレーナー撮像（EPI）取得シーケンスを有し、
・前記ltrデータセットおよび前記rtlデータセットの磁気共鳴信号は、空間的な感度プロファイルを有するいくつかのRF受信器アンテナを用いて取得され、
当該方法はさらに、
・前記ltrデータセットおよび前記rtlデータセットについての空間的な位相誤差分布にアクセスする段階と、
・（ｉ）k空間における正のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間における前記線の位相エンコード、（ｉｉ）前記ltrデータセットについての前記空間的な位相誤差分布および（ｉｉｉ）前記空間的なコイル感度プロファイルからltrエンコード行列（Sltr）を形成する段階と、
・（ｉ）k空間における負のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間における前記線の位相エンコード、（ｉｉ）前記rtlデータセットについての前記空間的な位相誤差分布および（ｉｉｉ）前記空間的なコイル感度プロファイルからrtlエンコード行列（Srtl）を形成する段階と、
・前記ltrエンコード行列および前記rtlエンコード行列をグローバルなエンコード行列Sに組み合わせる段階と、
・診断磁気共鳴画像（p）を、前記磁気共鳴画像のピクセル値のための前記ltrおよびrltデータセットの間のエンコード関係
【数１】
2017508556.tif 000015
を解決することによって再構成する段階とを含み、前記ltrデータセットおよび／またはrtlデータセットはk空間において不足サンプリングされており、
・折りたたみ解除されたltr画像が、前記ltrデータセットから、前記ltrデータセットと前記折りたたみ解除されたltr画像のピクセル値との間のエンコード関係Sltrpltr＝mltrの解として導出され、
・折りたたみ解除されたrtl画像が、前記rtlデータセットから、前記rtlデータセットと前記折りたたみ解除されたrtl画像のピクセル値との間のエンコード関係Srtlprtl＝mrtlの解として導出され、
・前記減算位相画像は、前記折りたたみ解除されたltr画像および前記折りたたみ解除されたrtl画像から形成され、前記減算位相画像は、前記空間的な位相誤差分布として用いられ、
・初期の空間的な位相誤差分布が較正段において測定され、
・前記折りたたみ解除されたltr画像または前記ltrデータセットが前記初期の空間的な位相誤差分布によって補正されるという意味で、位相補正された折りたたみ解除されたltr画像が形成され、
・前記折りたたみ解除されたltr画像または前記rtlデータセットが前記初期の空間的な位相誤差分布によって補正されるという意味で、位相補正された折りたたみ解除されたrtl画像が形成され、
・前記減算位相画像は、前記位相補正された折りたたみ解除されたltr画像および前記位相補正された折りたたみ解除されたrtl画像から形成され、前記位相補正されたltr画像および前記位相補正されたrtl画像は逐次反復的な仕方で生成される、
磁気共鳴撮像方法。
【請求項２】
結果として得られる前記位相補正された折りたたみ解除されたltr画像および位相補正された折りたたみ解除されたrtl画像は、より正確な減算された位相画像を導出するために使われ、該より正確な減算された位相画像は現在の反復工程の空間的な位相誤差分布を与え、該空間的な位相誤差分布は次の反復工程において、前記折りたたみ解除されたltr画像および折りたたみ解除されたrtl画像における位相誤差を再び補正するために用いられる、請求項１記載の磁気共鳴撮像方法。
【請求項３】
前記初期の空間的な位相誤差分布は、まず正の伝搬方向、次いで負の伝搬方向に沿ってそれぞれスキャンされるk空間おける線の一つの集合を有し、まず負の伝搬方向、次いで正の伝搬方向に沿ってそれぞれスキャンされるk空間おける線のもう一つの集合を有するEPI取得がなされる前記較正段において測定される、請求項１記載の磁気共鳴撮像方法。
【請求項４】
零位相エンコードに沿った線がk空間においてまず正のたどりに沿って、次いで負のたどりに沿って、最後に再び正のたどりに沿ってスキャンされる、請求項３記載の磁気共鳴撮像方法。
【請求項５】
磁気共鳴検査システムを制御するためのコンピュータ・プログラムであって、
・k空間において正のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間内の線から再構成されるltrデータセット（mltr）および
k空間において負のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間内の線から再構成されるrtlデータセット（mrtl）
を収集するための磁気共鳴信号についてのk空間のサンプリングを含むエコープレーナー撮像（EPI）取得シーケンスを適用することと、
・前記ltrデータセットおよび前記rtlデータセットの磁気共鳴信号を、空間的な感度プロファイルを有するいくつかのRF受信器アンテナを用いて取得することと、
・前記ltrデータセットおよび前記rtlデータセットについての空間的な位相誤差分布にアクセスすることと、
・（ｉ）k空間における正のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間における前記線の位相エンコード、（ｉｉ）前記ltrデータセットについての前記空間的な位相誤差分布および（ｉｉｉ）前記空間的なコイル感度プロファイルからltrエンコード行列（Sltr）を形成することと、
・（ｉ）k空間における負のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間における前記線の位相エンコード、（ｉｉ）前記rtlデータセットについての前記空間的な位相誤差分布および（ｉｉｉ）前記空間的なコイル感度プロファイルからrtlエンコード行列（Srtl）を形成することと、
・前記ltrエンコード行列および前記rtlエンコード行列をグローバルなエンコード行列Sに組み合わせることと、
・磁気共鳴画像（p）を、前記ltrおよびrtlデータセットと前記磁気共鳴画像のピクセル値との間のエンコード関係
【数２】
2017508556.tif 000016
を解決することによって再構成することと、
・前記ltrデータセットおよび／またはrtlデータセットをk空間において不足サンプリングすることと、
・折りたたみ解除されたltr画像を、前記ltrデータセットから、前記ltrデータセットと前記折りたたみ解除されたltr画像のピクセル値との間のエンコード関係Sltrpltr＝mltrの解として導出することと、
・折りたたみ解除されたrtl画像を、前記rtlデータセットから、前記rtlデータセットと前記折りたたみ解除されたrtl画像のピクセル値との間のエンコード関係Srtlprtl＝mrtlの解として導出することと、
・前記減算位相画像を、前記折りたたみ解除されたltr画像および前記折りたたみ解除されたrtl画像から形成し、前記減算位相画像を、前記空間的な位相誤差分布として用いることと、
・初期の空間的な位相誤差分布を較正段において測定することと、
・前記折りたたみ解除されたltr画像または前記ltrデータセットが前記初期の空間的な位相誤差分布によって補正されるという意味で、位相補正された折りたたみ解除されたltr画像を形成することと、
・前記折りたたみ解除されたltr画像または前記rtlデータセットが前記初期の空間的な位相誤差分布によって補正されるという意味で、位相補正された折りたたみ解除されたrtl画像を形成することと、
・前記減算位相画像を、前記位相補正された折りたたみ解除されたltr画像および前記位相補正された折りたたみ解除されたrtl画像から形成し、前記位相補正されたltr画像および前記位相補正されたrtl画像は逐次反復的な仕方で生成される、こととを実行するための命令を含む、
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、エコープレーナー撮像（EPI）取得シーケンスを有する磁気共鳴撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴信号のEPI取得は非特許文献１の論文から知られている。
【０００３】
この既知の磁気共鳴撮像方法は、EPIシーケンスにおける位相歪みが、読み出し方向（x）および位相エンコード方向（y）の一般的な関数としてのゴーストを引き起こすという問題に対処するものである。画像は、左から右または右から左のk空間の線のみを使って再構成される（欠けている線は0で置換される）。各(x,y)位置における最適な位相歪みは、逐次反復的な解法から見出される。
【０００４】
さらに、特許文献１は、複数のEPIショットにおいて取得されたデータからエイリアシングされた画像が形成される磁気共鳴撮像方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第2012/047771号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】M.H.  Buoncore  and  D.C.  Zhu、"Image-based  ghost  correction  for  interleaved  EPI"、MRM  45  (2001)  96-108
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、要求される計算がそれほど面倒でない、ゴースト補正のあるEPI取得のある磁気共鳴撮像方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、本発明の磁気共鳴撮像方法によって達成される。当該方法は、
・k空間において正のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間内の線から再構成されるltrデータセット（mltr）および
k空間において負のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間内の線から再構成されるrtlデータセット（mrtl）
を収集するための磁気共鳴信号についてのk空間のサンプリングを含むエコープレーナー撮像（EPI）取得シーケンスを有し、
・前記ltrデータセットおよび前記rtlデータセットの磁気共鳴信号は、空間的な感度プロファイルを有するいくつかのRF受信器アンテナを用いて取得され、
当該方法はさらに、
・前記ltrデータセットおよび前記rtlデータセットについての空間的な位相誤差分布にアクセスする段階と、
・（ｉ）k空間における正のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間における前記線の位相エンコード、（ｉｉ）前記ltrデータセットについての前記空間的な位相誤差分布および（ｉｉｉ）前記空間的なコイル感度プロファイルからltrエンコード行列（Sltr）を形成する段階と、
・（ｉ）k空間における負のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間における前記線の位相エンコード、（ｉｉ）前記rtlデータセットについての前記空間的な位相誤差分布および（ｉｉｉ）前記空間的なコイル感度プロファイルからrtlエンコード行列（Srtl）を形成する段階と、
・前記ltrエンコード行列および前記rtlエンコード行列をグローバルなエンコード行列Sに組み合わせる段階と、
・診断磁気共鳴画像（p）を、前記磁気共鳴画像のピクセル値（pj(r)）のための前記ltrデータセットと前記rltデータセットとの間のエンコード関係
【０００９】
【数１】
2017508556.tif 000003
を解決することによって再構成する段階とを含む。
【００１０】
本発明の洞察は、位相誤差のため、k空間における読み出し方向に沿った正および負の伝搬方向に沿ってたどられるk空間線から測定される（サンプリングされる）ltrデータセットおよびrtlデータセットからそれぞれ再構成される磁気共鳴画像が異なるということである。さらに、位相誤差は読み出し方向（x）と位相エンコード方向（y）両方に沿った位置に依存する。磁気共鳴信号は、空間的な感度プロファイルを有する複数の受信器アンテナ（コイルまたはコイル素子）によって取得される。よって、ltrデータセットと最終的な磁気共鳴画像との間およびrtlデータセットと診断磁気共鳴画像との間に、SENSEパラレルイメージング手法と同様に、エンコード関係が確立される。このエンコード関係は、勾配（位相）エンコードと、位相エンコードに加わる位相誤差と、画像空間における折りたたみを引き起こすk空間における不足サンプリングに起因するピクセル値の線形結合を支配する空間的感度プロファイルとを組み合わせる。rtlデータセットおよびltrデータセットの両方から、別個の磁気共鳴画像が再構成でき、不足サンプリングが生じる場合の折りたたみ解除（unfolding）は、空間的な感度プロファイルに基づいて行なわれる。これは、位相誤差分布を解くための十分な冗長性を提供する。位相誤差分布は、初期に推定される、較正段において測定される、あるいは前の反復工程もしくは以前のダイナミックから得られるのでもよい。空間的な感度プロファイルおよび位相誤差分布に基づいて、並置されたltrデータセットおよびrtlデータセットと最終的な磁気共鳴画像（のピクセル値）との間に、グローバルなエンコード関係が確立される。本発明のさらなる洞察は、このグローバル・エンコード関係が一般に、位相エンコード方向におけるサンプリング密度に依存して、冗長であるということである。この冗長性は、ltrおよびrtlデータセットへのエンコード関係から磁気共鳴画像のピクセル値（pj(r)）の安定した解決を許容する。これは、並置されたグローバルなエンコード行列
【００１１】
【数２】
2017508556.tif 000004
に対する一般化された行列の逆を求める技法によってなされる。あるいはまた、最終的な磁気共鳴画像をエンコード関係への最良当てはめ〔ベストフィット〕として得るために、最小二乗最小化手法が用いられてもよい。すなわち、厳密解からの最小の最小二乗偏差をもつグローバルなエンコード関係の解が求められる。測定されたMRデータと最終的な磁気共鳴画像のピクセルとの間のこれらのきわめて冗長なエンコード関係の解決のためのそのような技法は、それ自身としては、SENSEのようなパラレルイメージング技法の分野から一般に知られている。
【００１２】
本発明のこれらおよびその他の側面は、従属請求項において定義される実施形態を参照して更に詳述される。
【００１３】
それぞれ正および負のたどり方向に沿ってk空間から取得される磁気共鳴信号において現われる種々の位相誤差は、折りたたみ解除されたltr画像および折りたたみ解除されたrtl画像からの減算位相画像として導出されることができる。減算位相画像は、空間的位相誤差分布をなす。折りたたみ解除されたltr画像はltrデータセットから得られ、折りたたみ解除されたrtl画像はrtlデータセットから得られる。実際上、これらの折りたたみ解除されたltr画像およびrtl画像は、EPI  k空間軌跡のk空間における奇数および偶数の線から再構成される。再構成されたltrデータセットおよびrtlデータセットは、比較的低い信号対雑音比をもつことがある。最終的な再構成された磁気共鳴画像に対するそれらのエンコード関係の比較的低い過剰決定またさらには不足決定のためである。これは、サンプリングされる位相エンコード線のk空間における、比較的より大きなサンプリング分離によって引き起こされる。位相誤差の比較的低い空間周波数のため、空間的な位相誤差分布は、たとえばノイズによって引き起こされる変動をならして消すために減算位相画像をフィルタリングすることにより、減算位相画像について正確に導出されることができる。
【００１４】
本発明のあるさらなる実装では、より正確な減算位相画像が逐次反復的な仕方で得られる。較正段では、初期の空間的位相誤差分布が測定される。単純なアプローチでは、較正段はk空間線に沿ってスキャンされるEPI取得に関わる。ここでは、読み出し方向に沿った交互の伝搬方向に沿って各線がスキャンされる。次いで、初期の位相誤差分布が、折りたたみ解除されたltr画像および折りたたみ解除されたrtl画像における位相誤差について補正するために用いられる。結果として得られる位相補正された折りたたみ解除されたltr画像および位相補正された折りたたみ解除されたrtl画像は、次いで、より正確な減算された位相画像を導出するために使われる。該減算された位相画像は現在の反復工程の空間的な位相誤差分布を与え、該空間的な位相誤差分布は次の反復工程において、折りたたみ解除されたltr画像および折りたたみ解除されたrtl画像における位相誤差を再び補正するために用いられることができる。空間的な位相誤差分布は、次の反復工程において、折りたたみ解除されたltr画像および折りたたみ解除されたrtl画像における位相誤差をさらに補正するために用いられてもよい。ltr画像およびrtl画像における位相誤差を補正する代わりに、位相補正は、診断磁気共鳴画像に対して直接適用されてもよい。実際上、読み出し方向および位相エンコード方向の両方にわたって空間的に分布している位相誤差についての十分に正確な補正を達成するために、若干数の反復工程で十分である。実際上、最初の反復工程後にすでに正確な位相誤差分布が得られることもよくある。このように、EPI取得のダイナミック系列がなされるとき、各ダイナミックについて、ただ一回の反復工程が、系列の個々のダイナミックについての位相誤差分布の正確なダイナミック系列を達成するために十分である。そのようなダイナミック系列は通例、患者の脳の血管中のBOLD信号の時間的挙動が調べられる機能的MRI（fMRI）検査において取得される。
【００１５】
本発明のもう一つの実装では、較正段において、まず正の伝搬方向、次いで負の伝搬方向に沿ってそれぞれスキャンされるk空間おける線のある集合を有し、まず負の伝搬方向、次いで正の伝搬方向に沿ってスキャンされるk空間おける線のもう一つの集合を有するEPI取得がなされる。すなわち、較正段では、k空間軌跡はrtlデータセットおよびltrデータセットに導くものと同様である。この手法は、k空間における正および負の伝搬方向に沿ってたどられるk空間線に沿った異なる取得時点に起因する信号変調を部分的には補正する。注目すべきことに、この手法は、ltrデータセットおよびrtlデータセットの平均取得時間に等しい。提案される較正は、二つの読み出し方向について別個の2D位相マップを提供するという目的をもつ。この目的のために、位相エンコードのより小さな集合が使われ、両方の読み出し方向についてすべての線が収集される。両方の集合の等しい平均タイミングを達成するために、さらにky＝0の線がたどられる。これは、たとえばB0オフセットにより誘起される位相シフトによる位相差の汚染を避ける。ky＝0の線の二つのltr信号は、適切な仕方で組み合わされる必要がある。
【００１６】
もう一つのより洗練された実装では、零位相エンコードに沿った線がk空間においてまず正のたどりに沿って、次いで負のたどりに沿って、最後に再び正のたどりに沿ってスキャンされる。これは、単一ショットEPI取得においてltrデータセットおよびrtlデータセットの平均取得時間を有することを可能にする。
【００１７】
本発明では、磁気共鳴信号のためのEPI取得シーケンスにおいて、k空間が、反対の伝搬方向に沿ったk空間における線、たとえばk空間における奇数番目の線および偶数番目の線の諸集合に沿ってスキャンされる。反対の伝搬方向に起因して生じる位相誤差は、SENSE型のパラレルイメージング再構成において補正される。画像空間における位相誤差分布は、初期に推定される、k空間の線のそれぞれの集合から取得される磁気共鳴信号から再構成された画像間の位相差から計算される、あるいは以前のダイナミックからでもよい。
【００１８】
本発明はさらに、本発明の方法を実行するよう磁気共鳴検査システムを制御するための命令を含むコンピュータ・プログラムに係る。本発明のコンピュータ・プログラムは、CD-ROMディスクまたはUSBメモリ・スティックのようなデータ担体上で提供されることができ、あるいは本発明のコンピュータ・プログラムはワールドワイドウェブのようなデータ・ネットワークからダウンロードされることができる。磁気共鳴撮像システムに含まれるコンピュータにインストールされるとき、磁気共鳴撮像システムは、本発明に従って動作し、ゴースト生成についての補正をもつEPI取得を可能にすることができるようにされる。
【００１９】
本発明のこれらおよび他の側面は、以下の実施形態および付属の図面を参照することで明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の磁気共鳴撮像方法の実装の概略図である。
【図２】初期の空間的な位相誤差分布を測定するための較正段についての二次元k空間EPI軌跡の例を表わす図である。
【図３】本発明が組み込まれている磁気共鳴検査システムの図的な表現である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の磁気共鳴撮像方法の実装の図的な表現を示している。単一ショットEPI取得１０１では、正の伝搬方向（左から右（left-to-right））および負の伝搬方向（右から左（right-to-left））の線に沿って、二次元k空間がスキャンされる。このようにして取得されたデータはltrデータセットおよびrtlデータセットをなす。典型的には、奇数番目の線と偶数番目の線が反対方向に沿ってスキャンされる。正の伝搬方向（たとえば奇数番目の線）に沿ったスキャンによって取得されるデータから、すなわちltrデータセットから、折り畳まれたltr画像１０２が、典型的にはltrデータセットの高速フーリエ変換によって再構成される。負の伝搬方向（たとえば奇数番目の線）に沿ったスキャンによって取得されるデータから、すなわちrtlデータセットから、折り畳まれたrtl画像１０３が、典型的にはltrデータセットの高速フーリエ変換によって再構成される。通例、奇数番目（偶数番目）の線のみによって形成されるltrデータ（rtlデータ）セットは、k空間における位相エンコード方向において不足サンプリングされ、折りたたみアーチファクトとして現われるエイリアシングを生じさせる。折り畳まれたltr画像および折り畳まれたrtl画像は、コイル感度プロファイル１１１を利用するSENSE再構成により、折りたたみ解除１０４、１０５される。このSENSE再構成はそれ自身としては既知であり、通例、データの取得時間を短縮するためにk空間において不足サンプリングされるデータの再構成のために用いられる。折りたたみ解除されたltr画像１０４および折りたたみ解除されたrtl画像１０５から、位相差画像１１２が導出される。この位相差画像は、rtlデータセットに対するltrデータセットの位相差を含む。これらの位相差は、勾配スイッチング遅延および渦電流といった効果によって引き起こされる、ltrデータセットとrtlデータセットにおける位相エンコード間の差および位相誤差間の差から積み重なるものである。ltrデータセットおよびrtlデータセットにおける位相エンコードは、制御された仕方で適用されるので、位相差画像１１２から空間的な位相誤差分布１１３が導出できる。プロセスを初期化するために、較正段１１４において、空間的な位相誤差分布の第一の測定が、位相エンコード線の集合に沿って二次元k空間をスキャンすることによって、測定される。ここで、各線は反対方向にスキャンされる。反対の伝搬方向において取得された磁気共鳴信号の位相の間の差が位相誤差を表わす。測定は異なる位相エンコード値においてなされるので、位相誤差は、読み出し方向および周波数エンコード方向の両方に依存して測定される。この測定された位相誤差分布は、空間的な位相誤差分布の初期推定をなす。位相誤差分布は、位相差画像、較正段からの測定およびまたは前の反復工程もしくは前のダイナミックから利用可能な空間的な位相誤差分布１１３から、さまざまな仕方で得られてもよい。位相誤差分布は、現在利用可能な位相差画像によって単に置換されることができるが、現在の位相差画像は較正段から、前のダイナミックもしくは保持された情報からの結果と組み合わされてもよい。このようにして、位相差画像における可能性としてはより高いノイズ・レベルおよび較正段からの結果が比較的比較的古くなりつつ��ることが考慮に入れられることができる。
【００２２】
診断磁気共鳴画像が、空間的な感度プロファイル、空間的な位相誤差分布から再構成１０６され、グローバルなエンコード関係が、並置されたltrデータセットおよびrtlデータセットと最終的な磁気共鳴画像（のピクセル値）との間で確立される。診断磁気共鳴画像のピクセル値は、rtl折りたたみ画像およびltr折りたたみ画像の折りたたみ解除（１０４、１０５）における正則化手法のために用いられることができる。この正則化は、rtl折りたたみ画像およびltr折りたたみ画像の折りたたみ解除の数値的安定性を改善し、折りたたみ解除された画像におけるノイズ・レベルを低減する。よって、位相誤差分布におけるノイズ・レベルが低減される。
【００２３】
逐次反復的手法では、診断磁気共鳴画像が、一連の反復工程において、時折更新されることができる。こうして、逐次反復が進行するにつれて正確になっていく位相誤差分布を考慮に入れるよう時折リフレッシュされることのできる診断磁気共鳴画像の現在利用可能なバージョンの相対的に正確なピクセル値に基づいて、現在の反復工程において、正則化ができる。
【００２４】
あるいはまた、ダイナミックな手法（破線により概略的に示されている）では、一連の単一ショットEPI取得がなされる。こうして、k空間取得は時間的に一連の時点においてなされ、するとそれらの取得は、患者の心拍および呼吸によって引き起こされる動きに起因するような、オブジェクトにいて起こりうるダイナミックな変化を表わす。そのようなダイナミックな手法では、位相誤差分布の推定として、以前の、好ましくは直前のダイナミックからの位相誤差分布についての結果が用いられてもよい。位相誤差分布はダイナミックに対してゆっくりと変化するだけであると思われる。逐次反復手法でも、しばしば単一の反復工程が位相誤差分布の正確な決定のために十分であるようであった。
【００２５】
さらなる数学的詳細では、単一ショットEPI取得（単数または複数）からの診断磁気共鳴画像の再構成は次のようになる。奇数および偶数エコー（すなわちltrデータセットおよびrtlデータセット）について、SENSEの式は次のように書ける。
【００２６】
【数３】
2017508556.tif 000005
Sはコイル感度行列であり、mは測定されたデータであり、pは折りたたみ解除されたltr画像１０４および折りたたみ解除されたrtl画像１０５の最終的な画像ピクセルである。
【００２７】
Φは、デルタ位相エンコードΔΦencと2D  EPI位相誤差Φepiとを含む対角行列である。
【００２８】
【数４】
2017508556.tif 000006
N＝2*Rで、RはSENSE短縮因子であり、2は奇数エコーと偶数エコーを分けることによる追加の「SENSE因子」である。感度エンコード、残りの位相エンコードおよび位相誤差は、一つの「感度」行列SevenおよびSoddに組み合わされることができる。
【００２９】
【数５】
2017508556.tif 000007
偶数エコーがk＝0プロファイルを含むとし（よってデルタ位相エンコードなし）、するとデルタ2D  EPI位相補正は奇数エコーに適用されるだけである。すると、偶数および奇数エコーについてのΦは次のようになる。
【００３０】
【数６】
2017508556.tif 000008
このΔΦencは、式の集合の間のよりよい分離をもつために意図的に導入されている。これは、奇数および偶数のk空間線の間のk空間距離によって生成される。SENSEの式は今や次のように書ける。
【００３１】
【数７】
2017508556.tif 000009
奇数エコーと偶数エコーを一つのいわゆるSENSE-IRIS再構成カーネルにおいて組み合わせる。
【００３２】
【数８】
2017508556.tif 000010
ここで、pallは、2D  EPI位相補正を含む奇数‐偶数エコーが組み合わされた折りたたみ解除再構成から帰結する診断磁気共鳴画像である。
【００３３】
さて、諸ダイナミックにわたるEPI位相変化を決定するために、奇数エコーおよび偶数エコーはさらに、別個に再構成されることができる。たとえば、偶数エコーについて、次式が成り立つ。
【００３４】
【数９】
2017508556.tif 000011
ここで、pallは、再構成を正則化（R）するために使われる。関数fは調整される必要があり、SENSE再構成に、解が直前の完全解（full  solution）（pall）にどのくらい近いかを「通告」する。ノイズ寄与は、測定されたデータに対してnnである。折りたたみ解除されたピクセルの再構成は、再構成の不確定性および誤差を含むことがあり、これは項npによって考慮に入れられる。折りたたみ解除における正則化手法では、折りたたみ解除の解は基準pallに近いことが想定される。この基準は、（１）直前の反復工程の解または（２）直前のダイナミックの解のような、前の解から得ることができる。
【００３５】
正則化行列Rは典型的にはpallの大きさに依存する。
【００３６】
【数１０】
2017508556.tif 000012
この行列のサイズは、SENSEの折り畳まれたピクセルの数（Sf）と等価である。解がpallから10%異なることが予期される場合、F＝0.1である。正則化のために直前のダイナミックが使われ、（加熱による）予期される変化が小さい（たとえば1%）場合には、Fはより小さく選ばれることができる（たとえば0.01）。逐次反復的な再構成では、より高次の反復工程についてはfは低減されることができる（より強い正則化）。
【００３７】
偶数エコーおよび奇数エコーについてのSENSE解は次のようになる。
【００３８】
【数１１】
2017508556.tif 000013
位相差画像は今や次の単純な減算によって計算される。
【００３９】
【数１２】
2017508556.tif 000014
奇数エコーおよび偶数エコーの別個のSENSE再構成の結果、より高いSENSE幾何因子のため、SNRはより低くなる。よってこれらの画像は臨床使用のためには最適ではないが、グローバルな2D  EPI位相変化を決定するには十分である。たとえば、ΔΦEPIを2D線形位相誤差に当てはめる、あるいはΔΦEPIマップを強く平滑化する。
【００４０】
推定されたΔΦEPIは2D  EPI位相誤差に加えられ、次のダイナミックのSENSE-IRIS再構成において使われ、結果として、SENSE再構成に統合されてダイナミックに更新された2D  EPI位相補正が得られる。
【００４１】
図３は、本発明が使用される磁気共鳴撮像システムを図的に示している。磁気共鳴撮像システムは、一組の主コイル１０を含み、これにより定常的な一様磁場が生成される。主コイルはたとえば、トンネル形状の検査空間を囲むように構築される。検査される患者は、患者台に乗せられ、患者台がこのトンネル形状の検査空間にスライド式に入れられる。磁気共鳴撮像システムは、いくつかの傾斜コイル１１、１２をも含み、これにより、特に個々の方向における一時的な勾配の形の空間的変動を示す磁場が生成され、一様磁場に重畳される。傾斜コイル１１、１２は制御可能な電源ユニット２１に接続される。傾斜コイル１１、１２は、電源ユニット２１によって電流を加えることによって賦活される。この目的に向け、電源ユニットは、適切な時間的形状の勾配パルス（「勾配波形」とも称される）を生成するよう電流を傾斜コイルに加える電子的な勾配増幅回路を備える。勾配の強さ、向きおよび継続期間は、電源ユニットの制御によって制御される。磁気共鳴撮像システムは、それぞれRF励起パルスを生成することおよび磁気共鳴信号をピックアップすることのための送信コイルおよび受信コイル１３、１６をも含む。送信コイル１３は好ましくは、検査されるオブジェクト（の一部）を囲むことができるボディ・コイル１３として構築される。ボディ・コイルは通例、検査される患者３０が、磁気共鳴撮像システム内に配置されたときにボディ・コイル１３によって囲まれるような仕方で、磁気共鳴撮像システム内に配置される。ボディ・コイル１３は、RF励起パルスおよびRF再集束パルスの送信のための送信アンテナとして作用する。好ましくは、ボディ・コイル１３は送信されるRFパルス（RFS）の空間的に一様な強度分布に関わる。同じコイルまたはアンテナが、通例、送信コイルおよび受信コイルとして交互に使われる。さらに、送信および受信コイルは通例、コイルの形状をしているが、送信および受信コイルがRF電磁信号のための送信および受信アンテナとして作用する他の幾何構成も実現可能である。送信および受信コイル１３は電子的な送信および受信回路１５に接続される。
【００４２】
代替的に、別個の受信および／または送信コイル１６を使うことが可能であることを注意しておく。たとえば、表面コイル１６が受信および／または送信コイルとして使用されることができる。そのような表面コイルは、比較的小さな体積において高い感度をもつ。表面コイルのような受信コイルは復調器２４に接続され、受信された磁気共鳴信号（MS）は復調器２４によって復調される。復調された磁気共鳴信号（DMS）が再構成ユニットに加えられる。受信コイルは前置増幅器２３に接続される。前置増幅器２３は、受信コイル１６によって受信されたRF共鳴信号（MS）を増幅し、増幅されたRF共鳴信号が復調器２４に加えられる。復調器２４は増幅されたRF共鳴信号を復調する。復調された共鳴信号は、撮像されたオブジェクトの一部における局所的なスピン密度に関する実際の情報を含む。さらに、送信および受信回路１５は変調器２２に接続されている。変調器２２および送信および受信回路１５は、RF励起および再集束パルスを送信するよう送信コイル１３を作動させる。再構成ユニットは、復調された磁気共鳴信号（DMS）から一つまたは複数の画像信号を導出する。該画像信号は、検査されるオブジェクトの撮像された部分の画像情報を表わす。再構成ユニット２５は実際上は、好ましくは、復調された磁気共鳴信号から、検査されるオブジェクトの前記部分の画像情報を表わす前記画像信号を導出するようプログラムされたデジタル画像処理ユニット２５として構築される。該信号は再構成モニタ２６で出力され、モニタは磁気共鳴画像を表示できる。あるいはまた、さらなる処理を待つ間、再構成ユニット２５からの信号をバッファ・ユニット２７に記憶することが可能である。
【００４３】
本発明に基づく磁気共鳴撮像システムは、たとえば（マイクロ）プロセッサを含むコンピュータの形の制御ユニット２０をも設けられる。制御ユニット２０は、RF励起および一時的な傾斜場の適用を制御する。この目的に向け、本発明にコンピュータ・プログラムはたとえば制御ユニット２０および再構成ユニット２５にロードされる。
【図１】
2017508556.tif 000017
【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年9月29日(2016.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴撮像方法であって、
・k空間において正のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間内の線から再構成されるltrデータセット（mltr）および
k空間において負のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間内の線から再構成されるrtlデータセット（mrtl）
を収集するための磁気共鳴信号についてのk空間のサンプリングを含むエコープレーナー撮像（EPI）取得シーケンスを有し、
・前記ltrデータセットおよび前記rtlデータセットの磁気共鳴信号は、空間的な感度プロファイルを有するいくつかのRF受信器アンテナを用いて取得され、
当該方法はさらに、
・前記ltrデータセットおよび前記rtlデータセットについての空間的な位相誤差分布にアクセスする段階と、
・（ｉ）k空間における正のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間における前記線の位相エンコード、（ｉｉ）前記ltrデータセットについての前記空間的な位相誤差分布および（ｉｉｉ）前記空間的なコイル感度プロファイルからltrエンコード行列（Sltr）を形成する段階と、
・（ｉ）k空間における負のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間における前記線の位相エンコード、（ｉｉ）前記rtlデータセットについての前記空間的な位相誤差分布および（ｉｉｉ）前記空間的なコイル感度プロファイルからrtlエンコード行列（Srtl）を形成する段階と、
・前記ltrエンコード行列および前記rtlエンコード行列をグローバルなエンコード行列Sに組み合わせる段階と、
・診断磁気共鳴画像（p）を、前記磁気共鳴画像のピクセル値のための前記ltrおよびrltデータセットの間のエンコード関係
【数１】
2017508556.tif 000020
を解決することによって再構成する段階とを含み、前記ltrデータセットおよび／またはrtlデータセットはk空間において不足サンプリングされており、
・折りたたみ解除されたltr画像が、前記ltrデータセットから、前記ltrデータセットと前記折りたたみ解除されたltr画像のピクセル値との間のエンコード関係Sltrpltr＝mltrの解として導出され、
・折りたたみ解除されたrtl画像が、前記rtlデータセットから、前記rtlデータセットと前記折りたたみ解除されたrtl画像のピクセル値との間のエンコード関係Srtlprtl＝mrtlの解として導出され、
・減算位相画像は、前記折りたたみ解除されたltr画像および前記折りたたみ解除されたrtl画像から形成され、前記減算位相画像は、前記空間的な位相誤差分布として用いられ、
・初期の空間的な位相誤差分布が較正段において測定され、
・前記折りたたみ解除されたltr画像または前記ltrデータセットが前記初期の空間的な位相誤差分布によって補正されるという意味で、位相補正された折りたたみ解除されたltr画像が形成され、
・前記折りたたみ解除されたltr画像または前記rtlデータセットが前記初期の空間的な位相誤差分布によって補正されるという意味で、位相補正された折りたたみ解除されたrtl画像が形成され、
・前記減算位相画像は、前記位相補正された折りたたみ解除されたltr画像および前記位相補正された折りたたみ解除されたrtl画像から形成され、前記位相補正されたltr画像および前記位相補正されたrtl画像は逐次反復的な仕方で生成される、
磁気共鳴撮像方法。
【請求項２】
結果として得られる前記位相補正された折りたたみ解除されたltr画像および位相補正された折りたたみ解除されたrtl画像は、より正確な減算された位相画像を導出するために使われ、該より正確な減算された位相画像は現在の反復工程の空間的な位相誤差分布を与え、該空間的な位相誤差分布は次の反復工程において、前記折りたたみ解除されたltr画像および折りたたみ解除されたrtl画像における位相誤差を再び補正するために用いられる、請求項１記載の磁気共鳴撮像方法。
【請求項３】
前記初期の空間的な位相誤差分布は、まず正の伝搬方向、次いで負の伝搬方向に沿ってそれぞれスキャンされるk空間おける線の一つの集合を有し、まず負の伝搬方向、次いで正の伝搬方向に沿ってそれぞれスキャンされるk空間おける線のもう一つの集合を有するEPI取得がなされる前記較正段において測定される、請求項１記載の磁気共鳴撮像方法。
【請求項４】
零位相エンコードに沿った線がk空間においてまず正のたどりに沿って、次いで負のたどりに沿って、最後に再び正のたどりに沿ってスキャンされる、請求項３記載の磁気共鳴撮像方法。
【請求項５】
磁気共鳴検査システムを制御するためのコンピュータ・プログラムであって、
・k空間において正のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間内の線から再構成されるltrデータセット（mltr）および
k空間において負のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間内の線から再構成されるrtlデータセット（mrtl）
を収集するための磁気共鳴信号についてのk空間のサンプリングを含むエコープレーナー撮像（EPI）取得シーケンスを適用することと、
・前記ltrデータセットおよび前記rtlデータセットの磁気共鳴信号を、空間的な感度プロファイルを有するいくつかのRF受信器アンテナを用いて取得することと、
・前記ltrデータセットおよび前記rtlデータセットについての空間的な位相誤差分布にアクセスすることと、
・（ｉ）k空間における正のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間における前記線の位相エンコード、（ｉｉ）前記ltrデータセットについての前記空間的な位相誤差分布および（ｉｉｉ）前記空間的なコイル感度プロファイルからltrエンコード行列（Sltr）を形成することと、
・（ｉ）k空間における負のたどり方向に沿ってスキャンされるk空間における前記線の位相エンコード、（ｉｉ）前記rtlデータセットについての前記空間的な位相誤差分布および（ｉｉｉ）前記空間的なコイル感度プロファイルからrtlエンコード行列（Srtl）を形成することと、
・前記ltrエンコード行列および前記rtlエンコード行列をグローバルなエンコード行列Sに組み合わせることと、
・磁気共鳴画像（p）を、前記ltrおよびrtlデータセットと前記磁気共鳴画像のピクセル値との間のエンコード関係
【数２】
2017508556.tif 000021
を解決することによって再構成することと、
・前記ltrデータセットおよび／またはrtlデータセットをk空間において不足サンプリングすることと、
・折りたたみ解除されたltr画像を、前記ltrデータセットから、前記ltrデータセットと前記折りたたみ解除されたltr画像のピクセル値との間のエンコード関係Sltrpltr＝mltrの解として導出することと、
・折りたたみ解除されたrtl画像を、前記rtlデータセットから、前記rtlデータセットと前記折りたたみ解除されたrtl画像のピクセル値との間のエンコード関係Srtlprtl＝mrtlの解として導出することと、
・減算位相画像を、前記折りたたみ解除されたltr画像および前記折りたたみ解除されたrtl画像から形成し、前記減算位相画像を、前記空間的な位相誤差分布として用いることと、
・初期の空間的な位相誤差分布を較正段において測定することと、
・前記折りたたみ解除されたltr画像または前記ltrデータセットが前記初期の空間的な位相誤差分布によって補正されるという意味で、位相補正された折りたたみ解除されたltr画像を形成することと、
・前記折りたたみ解除されたltr画像または前記rtlデータセットが前記初期の空間的な位相誤差分布によって補正されるという意味で、位相補正された折りたたみ解除されたrtl画像を形成することと、
・前記減算位相画像を、前記位相補正された折りたたみ解除されたltr画像および前記位相補正された折りたたみ解除されたrtl画像から形成し、前記位相補正されたltr画像および前記位相補正されたrtl画像は逐次反復的な仕方で生成される、こととを実行するための命令を含む、
コンピュータ・プログラム。
【国際調査報告】
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