(57)【要約】  本発明は、少なくともＭＲ装置１の検査ボリューム内に配置される対象物１０のＭＲ撮像法に関する。本発明の目的は、動きに関してロバストな、マルチエコー撮像技法を用いた高速ＭＲ撮像を可能にすることである。本発明の方法は、マルチエコー撮像シーケンスの幾つかのショットを対象物１０に受けさせるステップであって、各ショットによって一連のエコー信号が生成される、受けさせるステップと、エコー信号を取得するステップであって、各エコー信号はｋ空間プロファイルを表し、ｋ空間２０は中央のｋ空間部分２１及び１つ又は複数の周囲のｋ空間部分２２、２３に分割され、中央のｋ空間部分２１はマルチエコー撮像シーケンスのシングルショットによってサンプリングされ、周囲のｋ空間部分２２、２３はマルチエコーシーケンスの１つ又は複数の更なるショット２５、２６、２７、２８によってサンプリングされる、取得するステップと、ｋ空間プロファイルからＭＲ画像を再構成するステップとを含む。更に、本発明はこの方法を実行するためのＭＲ装置、並びにＭＲ装置上で実行されるコンピュータプログラムに関する。
2016539722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＲ装置の検査ボリューム内に配置される対象物のＭＲ撮像法であって、
−  マルチエコー撮像シーケンスの幾つかのショットを前記対象物に受けさせるステップであって、各ショットによって一連のエコー信号が生成される、受けさせるステップと、
−  前記エコー信号を取得するステップであって、各エコー信号はｋ空間プロファイルを表し、ｋ空間は中央のｋ空間部分及び１つ又は複数の周囲のｋ空間部分に分割され、前記中央のｋ空間部分は前記マルチエコー撮像シーケンスのシングルショットによってサンプリングされ、前記周囲のｋ空間部分は前記マルチエコーシーケンスの１つ又は複数の更なるショットによってサンプリングされ、前記周囲のｋ空間部分のサンプリングは前記中央のｋ空間部分の前記サンプリングが始まるｋ空間内の位置から始まり、且つ／又は前記周囲のｋ空間部分の前記サンプリングは前記中央のｋ空間部分の前記サンプリングが終わるｋ空間内の位置において終わる、取得するステップと、
−  前記ｋ空間プロファイルからＭＲ画像を再構成するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記マルチエコー撮像シーケンスが、
−  磁気共鳴を励起するための少なくとも１つのＲＦパルスと、
−  複数の収束ＲＦパルスと、
−  各エコー信号を周波数符号化するための複数の切り替えられる傾斜磁場と、
−  各エコー信号を位相符号化するための複数の切り替えられる傾斜磁場と
を含むスピンエコーシーケンスである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マルチエコー撮像シーケンスが、
−  磁気共鳴を励起するための少なくとも１つのＲＦパルスと、
−  磁気共鳴を収束させ、各エコー信号を周波数符号化するための複数の切り替えられる傾斜磁場と、
−  各エコー信号を位相符号化するための複数の切り替えられる傾斜磁場と
を含むグラジエントエコーシーケンスである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記マルチエコー撮像シーケンスがＴＦＥシーケンス又はＴＳＥシーケンスである、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記中央のｋ空間部分及び前記周囲のｋ空間部分がカーテシアンサンプリンググリッド上でサンプリングされる、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記中央のｋ空間部分及び前記周囲のｋ空間部分が、プロペラ取得における個々のｋ空間ブレードの一部である、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記中央のｋ空間部分及び前記周囲のｋ空間部分がｋ空間内の渦巻状軌道に沿ってサンプリングされる、請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
ｋ空間内の隣接位置から取得される前記ｋ空間プロファイルが、隣接するエコー指数又は同一のエコー指数を有し、前記エコー指数は、前記マルチエコー撮像シーケンスの各ショットによって生成される前記一連のエコー信号内の各エコー信号の位置を示す、請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記周囲のｋ空間部分の少なくとも一部が不完全にサンプリングされる、請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ｋ空間が可変密度でサンプリングされる、請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記中央のｋ空間部分が信号平均化のために２回以上取得される、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記対象物の動き検出が行われ、前記対象物が動く間に取得される前記周囲のｋ空間部分からのｋ空間プロファイルが破棄される、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＭＲ画像が圧縮センシングを使用して再構成される、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
検査ボリューム内に均一な静磁場を発生させるための少なくとも１つの主磁気コイルと、前記検査ボリューム内の様々な空間方向に切り替えられる傾斜磁場を発生させるための幾つかの傾斜磁場コイルと、前記検査ボリューム内にＲＦパルスを発生させるための、及び／又は前記検査ボリューム内に位置する対象物からＭＲ信号を受信するための少なくとも１つのＲＦコイルと、ＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場の時間的連続を制御するための制御ユニットと、再構成ユニットとを含むＭＲ装置であって、当該ＭＲ装置は、
−  マルチエコー撮像シーケンスの幾つかのショットを前記対象物に受けさせるステップであって、各ショットによって一連のエコー信号が生成される、受けさせるステップと、
−  前記エコー信号を取得するステップであって、各エコー信号はｋ空間プロファイルを表し、ｋ空間は中央のｋ空間部分及び１つ又は複数の周囲のｋ空間部分に分割され、前記中央のｋ空間部分は前記マルチエコー撮像シーケンスのシングルショットによってサンプリングされ、前記周囲のｋ空間部分は前記マルチエコーシーケンスの１つ又は複数の更なるショットによってサンプリングされる、取得するステップと、
−  前記中央のｋ空間部分の前記サンプリングが始まるｋ空間内の位置において前記周囲のｋ空間部分のサンプリングを開始し、且つ／又は前記中央のｋ空間部分の前記サンプリングが終わるｋ空間内の位置において前記周囲のｋ空間部分の前記サンプリングを終えるステップと、
−  前記ｋ空間プロファイルからＭＲ画像を再構成するステップと
を実行する、ＭＲ装置。
【請求項１５】
ＭＲ装置上で実行されるコンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムは、
−  マルチエコー撮像シーケンスの幾つかのショットを作り出すことであって、各ショットによって一連のエコー信号が生成される、作り出すこと、
−  前記エコー信号を取得することであって、各エコー信号はｋ空間プロファイルを表し、ｋ空間は中央のｋ空間部分及び１つ又は複数の周囲のｋ空間部分に分割され、前記中央のｋ空間部分は前記マルチエコー撮像シーケンスのシングルショットによってサンプリングされ、前記周囲のｋ空間部分は前記マルチエコーシーケンスの１つ又は複数の更なるショットによってサンプリングされる、取得すること、
−  前記中央のｋ空間部分の前記サンプリングが始まるｋ空間内の位置において前記周囲のｋ空間部分のサンプリングを開始し、且つ／又は前記中央のｋ空間部分の前記サンプリングが終わるｋ空間内の位置において前記周囲のｋ空間部分の前記サンプリングを終えること、及び
−  前記ｋ空間プロファイルからＭＲ画像を再構成すること
を行うための命令を含む、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、磁気共鳴（ＭＲ）撮像の分野に関する。本発明は、対象物をＭＲ撮像する方法に関する。本発明は、ＭＲ装置及びＭＲ装置上で実行されるコンピュータプログラムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
二次元画像又は三次元画像を形成するために磁場と核スピンとの間の相互作用を利用する画像形成ＭＲ法は、とりわけ医療診断分野で今日広く使用されており、その理由は、柔組織の撮像についてかかる方法が多くの点で他の撮像法よりも優れており、電離放射線を必要とせず、通常は非侵襲的だからである。
【０００３】
全般的なＭＲ法によれば、検査される対象物、例えば患者の身体が強くて均一な磁場内に配置され、同時にその方向は、測定が基づく座標系の軸（通常ｚ軸）を定める。磁場は、定められた周波数（所謂ラーモア周波数やＭＲ周波数）の交番電磁場（ＲＦ場）を印加することによって励起（スピン共鳴）され得る磁場強度に応じて、個々の核スピンについて様々なエネルギレベルを作り出す。巨視的な観点から、個々の核スピンの分布は、適切な周波数の電磁パルス（ＲＦパルス）を印加することによって平衡状態からそらされ得る全体的な磁化をもたらし、そのため磁化はｚ軸を中心とする歳差運動を行う。歳差運動は、その開口角がフリップ角と呼ばれる円錐の面を表す。フリップ角の大きさは、印加される電磁パルスの強度及び持続時間に依存する。所謂９０°パルスの場合、スピンがｚ軸から横断面にそれる（フリップ角９０°）。
【０００４】
ＲＦパルスの終了後、磁化が元の平衡状態に緩和して戻り、ｚ方向への磁化が第１の時定数Ｔ１（スピン格子又は縦緩和時間）によって再構築され、ｚ方向に対して垂直な方向の磁化が第２の時定数Ｔ２（スピン−スピン又は横緩和時間）によって緩和する。磁化の変化は、磁化の変化がｚ軸に対して垂直な方向に測定されるようにＭＲ装置の検査ボリューム内に配置され、その中で方向付けられる受信ＲＦコイルによって検出され得る。横方向磁化の減衰は、例えば９０°パルスの印加後、同一位相の秩序状態から全ての位相角が均一に分散する（位相散逸）状態への（局所的な磁場の不均等性によって引き起こされる）核スピンの遷移と同時に起こる。位相散逸は、収束パルス（例えば１８０°パルス）によって補償され得る。このことは、受信コイル内にエコー信号（スピンエコー）をもたらす。
【０００５】
体内の空間分解能を実現するために、３つの主軸に沿って広がる一定の傾斜磁場が均一磁場上に重ねられ、スピン共鳴周波数の線形空間依存性をもたらす。受信コイル内で拾われる信号は、体内の様々な位置に関連し得る様々な周波数の成分を含む。受信コイルによって得られる信号データは空間周波数領域に対応し、ｋ空間データと呼ばれる。ｋ空間データは通常、異なる位相符号化で取得される複数のラインを含む。幾つかのサンプルを集めることにより、各ラインがデジタル化（digitized）される。画像再構成アルゴリズムにより、１組のｋ空間データがＭＲ画像に変換される。
【０００６】
所謂「ターボスピンエコー」（ＴＳＥ：Turbo Spin Echo）シーケンスは、よく知られているマルチエコー撮像シーケンスである。ＴＳＥシーケンスの１「ショット」は、磁気共鳴を励起するための最初のＲＦパルスと、その後に続く、異なるように位相符号化された一連のスピンエコー信号を生成する複数の急激に加えられる（典型的には１８０°の）収束ＲＦパルスとを含む。エコー信号が取得され、各エコー信号はｋ空間プロファイル、即ちｋ空間の一次元サンプルを表し、ｋ空間内のｋ空間プロファイルの位置は、シーケンスの加えられる周波数符号化及び位相符号化によって切り替えられる傾斜磁場によって決定される。所謂「ターボファクタ」（ＴＦ：Turbo Factor）は各励起後に取得されるエコー数である。典型的には、取得されたｋ空間プロファイルからＭＲ画像を再構成できるようにするようにｋ空間を完璧にサンプリングするために、マルチエコーシーケンスの複数のショットが適用される。ｋ空間は、シーケンスの各ショットによって生成される一連のエコー内の１つのエコー指数に各区分が属するように概して区分化される。つまり、各ショットは典型的にはｋ空間の全区分からｋ空間プロファイルを取得し、ｋ空間内の区分数はＴＦに等しい。
【０００７】
今日、ＴＳＥシーケンスがほぼ全ての用途で利用されている。その幅広い利用にも関わらず、ＴＳＥシーケンスは、区分化されたｋ空間の分散取得により、動きに非常に敏感であることが知られている。撮像対象物、例えば皮下脂肪の小さな動きが、関心のある部分に重複するゴーストを引き起こし、走査の全体的な診断価値を乱す場合がある。
【０００８】
上記のｋ空間の区分化の原理及び問題は、スピンエコー（ＴＳＥ）及びグラジエントエコーシーケンス（ＴＦＥ）の両方、並びに「エコープラナー撮像」（ＥＰＩ：Echo Planar Imaging）シーケンスに当てはまる。
【０００９】
米国特許出願第２００６／０２７３７９１号は、各サブセット内の取得済みｋ空間プロファイルの順序が他のプロファイルサブセットの順序と概して異なる磁気共鳴撮像法を開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の内容から、改善されたＭＲ撮像技法の需要があることが容易に理解される。従って本発明の目的は、動きに関してよりロバストな、マルチエコー撮像技法を用いた高速ＭＲ撮像を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、ＭＲ装置の検査ボリューム内に配置される対象物のＭＲ撮像法が開示される。この方法は、
−  マルチエコー撮像シーケンスの幾つかのショットを対象物に受けさせるステップであって、各ショットによって一連のエコー信号が生成される、受けさせるステップと、
−  エコー信号を取得するステップであって、各エコー信号はｋ空間プロファイルを表し、ｋ空間は中央のｋ空間部分及び１つ又は複数の周囲のｋ空間部分に分割され、中央のｋ空間部分はマルチエコー撮像シーケンスのシングルショットによってサンプリングされ、周囲のｋ空間部分はマルチエコーシーケンスの１つ又は複数の更なるショットによってサンプリングされる、取得するステップと、
−  ｋ空間プロファイルからＭＲ画像を再構成するステップと
を含む。
【００１２】
本発明は、中央のｋ空間をシングルショットで取得することを提案する。従って、中央のｋ空間部分が実質的に単一時点においてサンプリングされ、動きに対する敏感さが有効に減らされる。
【００１３】
「シングルショットでの取得」という明確な表現は、中央のｋ空間がシングルショットの一連のエコー信号のサブセットだけでサンプリングされ、それぞれのショットの残りのエコー信号は周囲のｋ空間位置をサンプリングするために使用される改変形態を含むことに留意しなければならない。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、周囲のｋ空間部分のサンプリングは、中央のｋ空間部分のサンプリングが始まるｋ空間内の位置から始まり、且つ／又は周囲のｋ空間部分のサンプリングは中央のｋ空間部分のサンプリングが終わるｋ空間内の位置で終わる。画像アーティファクトとして現れる信号振幅及び／又は位相の不連続性を回避するために、周囲の取得は中央の取得の開始点及び終了点のそれぞれにおいてｋ空間内で始まり終わる。
【００１５】
より大まかに表すと、ｋ空間内の隣接位置から取得されるｋ空間プロファイルが隣接する（即ち連続した）又は同一のエコー指数を有するようにｋ空間のサンプリングが本発明に従って好ましくは行われ、連続したエコー指数は一連のエコー信号内の各エコー信号の時間的位置を示す。
【００１６】
三次元（３Ｄ）取得では、ｋ空間の区分化が２次元、例えばｋｙ及びｋｚ内であり得る。本発明の好ましい実施形態では、周囲のｋ空間及び中央のｋ空間のサンプリングの開始点と終了点とを揃えるだけでなく、信号振幅及び／又は位相の不連続性を回避するために、ことによると中央のｋ空間部分及び周囲のｋ空間部分の全てのｋ空間区分が揃えられるべきである。
【００１７】
本発明の手法は、中央のｋ空間部分及び周囲のｋ空間部分のサンプリング方式をそれぞれの用途のために必要に応じて別々に適合させることを可能にする。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によれば、本発明のマルチエコー撮像シーケンスは、
−  磁気共鳴を励起するための少なくとも１つのＲＦパルスと、
−  複数の収束ＲＦパルスと、
−  各エコー信号を周波数符号化するための複数の切り替えられる傾斜磁場と、
−  各エコー信号を位相符号化するための複数の切り替えられる傾斜磁場とを含む、スピンエコーシーケンスである。つまり本発明の方法は、ＴＳＥやスピンエコー型ＥＰＩ等、それ自体が知られている「ターボ」スピンエコーシーケンスと組み合わせて利用され得る。
【００１９】
或いは、マルチエコー撮像シーケンスは、
−  磁気共鳴を励起するための少なくとも１つのＲＦパルスと、
−  磁気共鳴を収束させ、各エコー信号を周波数符号化するための複数の切り替えられる傾斜磁場と、
−  各エコー信号を位相符号化するための複数の切り替えられる傾斜磁場とを含む、グラジエントエコーシーケンスである。つまり本発明の方法は、ＴＦＥやＥＰＩ等、それ自体が知られている「ターボ」グラジエントエコーシーケンスと組み合わせて利用され得る。
【００２０】
本発明の方法は、とりわけカーテシアンｋ空間サンプリング方式と組み合わせられることに適している。しかしこの方法は、プロペラ（PROPELLER）走査や渦巻状走査等の非カーテシアンサンプリングと組み合わせて利用されてもよい。あらゆる種類のｋ空間サンプリングについて、本発明の意味の範囲内での「中央のｋ空間部分」という用語は、ｋ空間の起点に近いｋ空間プロファイルを指す。
【００２１】
プロペラ走査に関して、シングルショットプロペラブレード取得が、典型的にはマルチショットプロペラ手法に比べて動きに関して非常にロバストであることが知られている。本発明をプロペラと組み合わせることは、各プロペラブレードの中央のｋ空間プロファイルがシングルショットで取得される一方、各プロペラブレードの周囲のｋ空間プロファイルが、加えられるマルチエコーシーケンスの更なるショットを使って区分化されることを意味する。このことは、動きに耐性のあるマルチショットプロペラ取得をもたらす。
【００２２】
本発明の更なる好ましい実施形態によれば、ｋ空間の少なくとも一部が不完全にサンプリングされる。このことは、例えば本発明の方法が、それ自体が知られている「部分行列」技法や「圧縮センシング」（ＣＳ：compressed sensing）技法等の技法と組み合わせられ得ることを意味する。
【００２３】
「部分行列」とは、ｋ空間の複素共役特性を活用する走査時間短縮法である。負のｋ空間位置のｋ空間プロファイルは、対応する正のｋ空間位置の複素共役ｋ空間プロファイルとほぼ同一なので、全ｋ空間のサンプリングを再現するために、本発明に従って周囲の正の部分又は負の部分だけがサンプリングされ得る。このことは、フル分解能が維持されながら走査時間の著しい短縮をもたらす。
【００２４】
本発明の更に別の好ましい実施形態によれば、ｋ空間が可変密度でサンプリングされる。このことは、言い換えれば周囲のｋ空間部分から取得されるｋ空間プロファイルが位相符号化方向に不規則に分布し得ることを意味する。これは、運動適応型可変密度圧縮センシングによって走査時間を更に短縮するために利用され得る。ＣＳの理論は、信号データを大幅に減らす大きな可能性を有することが知られている。ＣＳの理論では、適切な正則化アルゴリズムを適用することにより、変換領域内にスパース表現を有する信号データセットが、アンダーサンプリングされた測定から回復され得る。アンダーサンプリングの可能性は、著しく短縮された取得時間をもたらす。信号のサンプリング及び再構成の数学的枠組みとして、ＣＳは、ｋ空間のサンプリング密度がナイキスト基準をはるかに下回る場合にさえ信号データセットが正確に又は少なくとも高画質で再構成され得る条件を定め、かかる再構成の方法も提供する。既存の殆どのＣＲに基づくＭＲ取得及び再構成手法では、ＭＲ信号データが変換領域内でまばらだという前提条件だけを活用する基本的なＣＲの公式化が使用される。例えば、M. Lustigらは、高速ＭＲ撮像向けのＣＳの応用を提案している（M. Lustig et al.: “Sparse MRI: The Application of Compressed Sensing for Rapid MR Imaging”, Magnetic Resonance in Medicine, 58, 1182-5 1195, 2007）。未知のＭＲ画像に関する追加の事前情報が特定の応用では入手できる場合があるので、その事前情報をＣＳの再構成に組み入れることが有利であることも知られている。
【００２５】
本発明の更なる好ましい実施形態によれば、ＦＩＤ及び動きアーティファクトを補償するための信号平均化を目的として、ｋ空間の少なくとも中央部分が数回の取得でサンプリングされる。つまり本発明の方法は部分平均化と組み合わせられてもよく、中央のｋ空間と周囲のｋ空間とでは異なる信号平均化がそれぞれ施される。
【００２６】
更に別の好ましい実施形態によれば、対象物の動き検出がエコー信号の取得中に行われ、対象物が動く間に取得される周囲のｋ空間部分からのｋ空間プロファイルが破棄される。
【００２７】
動きは、例えばそれ自体が知られているナビゲータ技法によって検出され得る。そのために、ナビゲータエコーの取得が本発明の方法に組み込まれ得る。或いは動きは、ｋ空間一貫性基準を使用することによって、又は内部の及び／若しくは外部の運動センサ（例えば呼吸センサ）によって検出され得る。
【００２８】
周囲の部分からｋ空間プロファイルを取得する間の特定の時点において動きが検出される場合、そのｋ空間プロファイル（又はそれぞれのショットによって取得される全てのｋ空間プロファイル）が破棄されてもよく、動きのない画像を再構成するために、知られている反復的再構成アルゴリズム又はＰＯＣＳのような方法が使用され得る。
【００２９】
「凸集合への投影」（ＰＯＣＳ：Projections onto Convex Sets）は、不完全且つ／又は一貫性のないＭＲデータを再構成するための強力な数学的ツールである。ＰＯＣＳは、部分的なｋ空間データからＭＲ画像を再構成するのに適していることが知られている。
【００３０】
ショット内の動きを検出する別の可能性は、様々なショット間のｋ空間の非一貫性を認識することである。例えば、知られているＣＯＣＯＡ手法（「運動ゴーストアーティファクトを減らすためのデータコンボリューション及びコンビネーション操作：Data Convolution and Combination Operation for Motion Ghost Artefacts Reduction」）が本発明の方法と組み合わせて利用され得る。ここではＣＯＣＯＡが、動きアーティファクトを減らすためのｋ空間データの後処理を行うために使用される。運動劣化ｋ空間サンプルを検出し補正するために、ｋ空間のカーネル領域からのサンプルが使用される。取得されたｋ空間のサンプルに基づき、付近のｋ空間のサンプルが推定され得る（Feng Huang et al., Magnetic Resonance in Medicine, 64, 157-166, 2010参照）。本発明によれば、ＣＯＣＯＡに使用されるｋ空間カーネルは、中央のｋ空間部分から取得されるｋ空間サンプルから導出され得る。
【００３１】
従来のマルチエコー技法におけるｋ空間プロファイルの順序とは対照的に、本発明に従って（運動劣化）ｋ空間プロファイルを周囲のｋ空間部分から除去することは中央のｋ空間に影響を及ぼさないので、言及された再構成技法がより成功するようになる。
【００３２】
ここまで記載してきた本発明の方法は、検査ボリューム内に均一な静磁場を発生させるための少なくとも１つの主磁気コイルと、検査ボリューム内の様々な空間方向に切り替えられる傾斜磁場を発生させるための幾つかの傾斜磁場コイルと、検査ボリューム内にＲＦパルスを発生させるための、及び／又は検査ボリューム内に位置する対象物からＭＲ信号を受信するための少なくとも１つのＲＦコイルと、ＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場の時間的連続を制御するための制御ユニットと、再構成ユニットとを含むＭＲ装置によって実行され得る。本発明の方法は、例えばＭＲ装置の再構成ユニット及び／又は制御ユニットの対応するプログラミングによって実装され得る。
【００３３】
本発明の方法は、現在臨床に用いられている殆どのＭＲ装置内で有利に実行され得る。そのために、ＭＲ装置が上記で説明された本発明の方法ステップを行うようにＭＲ装置を制御するコンピュータプログラムを利用することが単に必要である。コンピュータプログラムは、データ記憶媒体上にあっても、ＭＲ装置の制御ユニット内にダウンロードしてインストールするためにデータネットワーク内にあってもよい。
【００３４】
添付図面は本発明の好ましい実施形態を開示する。但し、これらの図面は本発明の限界を定義するものではなく、例示目的で考案されているに過ぎないことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の方法を実行するためのＭＲ装置を示す。
【図２】本発明のサンプリング方式の第１の実施形態を概略的に示すｋ空間の図を示す。
【図３】本発明のサンプリング方式の第２の実施形態を概略的に示すｋ空間の図を示す。
【図４】本発明のｋ空間サンプリング方式から生じるｋ空間の位置に応じた信号振幅の図を示す。
【図５】本発明のサンプリング方式の第３の実施形態を概略的に示すｋ空間の図を示す。
【図６】本発明の第４の実施形態による、ｋ空間の位置によるショット数及びエコー指数を示す。
【図７】渦巻状サンプリングを伴う本発明の第４の実施形態を概略的に示すｋ空間の図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１を参照し、ＭＲ装置１が示されている。この装置は、ほぼ均一で時間的に一定の主磁場が検査ボリュームを通してｚ軸に沿って作り出されるように、超電導又は抵抗主磁気コイル２を含む。
【００３７】
磁気共鳴発生及び操作システムが、一連のＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場を加え、核磁気スピンを反転させ又は励起し、磁気共鳴を引き起こし、磁気共鳴を収束させ、磁気共鳴を操作し、磁気共鳴を空間的に及び他のやり方で符号化し、スピンを飽和させる等してＭＲ撮像を行う。
【００３８】
より詳細には、傾斜パルス増幅器３が、検査ボリュームのｘ、ｙ、及びｚ軸に沿って全身傾斜磁場コイル４、５、及び６のうちの選択されたコイルに電流パルスを加える。デジタルＲＦ周波数送信機７が、送受信スイッチ８を介してＲＦパルス又はパルスパケットを全身ボリュームＲＦコイル９に伝送し、検査ボリューム内にＲＦパルスを伝送する。典型的なＭＲ撮像シーケンスは、互いに一緒にとられる短い持続時間のＲＦパルス区分のパケットから成り、加えられる任意の傾斜磁場が核磁気共鳴の選択された操作を果たす。ＲＦパルスは、飽和、共鳴の励起、磁化の反転、共鳴の収束、又は共鳴の操作、及び検査ボリューム内に位置する身体１０の一部を選択するために使用される。ＭＲ信号も全身ボリュームＲＦコイル９によって拾われる。
【００３９】
身体１０の限られた領域のＭＲ画像を生成するために、撮像に選択される領域に隣接して１組の局所アレイＲＦコイル１１、１２、１３が配置される。アレイコイル１１、１２、１３は、身体コイルのＲＦ伝送によって引き起こされるＭＲ信号を受信するために使用され得る。
【００４０】
その結果生じるＭＲ信号が全身ボリュームＲＦコイル９及び／又はアレイＲＦコイル１１、１２、１３によって拾われ、好ましくは前置増幅器（不図示）を含む受信機１４によって復調される。受信機１４は、送受信スイッチ８を介してＲＦコイル９、１１、１２、及び１３に接続される。
【００４１】
ホストコンピュータ１５が、傾斜パルス増幅器３及び送信機７を制御し、エコープラナー撮像（ＥＰＩ）、エコーボリューム撮像、グラジェント及びスピンエコー撮像、高速スピンエコー（ＴＳＥ）撮像等の複数のＭＲ撮像シーケンスの何れかを生成する。選択されたシーケンスについて、受信機１４が、各ＲＦ励起パルスの後で単一の又は複数のＭＲデータラインを続けざまに受け取る。データ取得システム１６が受信信号のアナログ／デジタル変換を行い、各ＭＲデータラインを更なる処理に適したデジタル形式に変換する。現代のＭＲ装置では、データ取得システム１６が生画像データの取得に特化した別個のコンピュータである。
【００４２】
最終的に、フーリエ変換又は他の適切な再構成アルゴリズムを適用する再構成プロセッサ１７により、デジタル生画像データが画像表現へと再構成される。ＭＲ画像は、患者を通る平面スライス、一連の平行な平面スライス、三次元ボリューム等を表し得る。次いでその画像が画像メモリ内に記憶され、画像メモリでは、画像表現のスライス、投影、又は他の部分を、例えば結果として生じるＭＲ画像を人間が読めるように表示する映像モニタ１８によって視覚化するのに適した形式に変換するためにその画像がアクセスされ得る。
【００４３】
引き続き図１を参照し、図２〜図７を更に参照し、本発明の撮像手法の実施形態が説明される。
【００４４】
図２に示されているように、ｋ空間２０が、中央のｋ空間部分２１、正の周囲のｋ空間部分２２、及び負の周囲のｋ空間部分２３に分割されている。中央のｋ空間部分２１は、矢印２４によって示されるＴＳＥシーケンスのシングルショットによって完全にサンプリングされる。矢印２４はｋ空間をサンプリングする方向、即ちマルチエコーシーケンスの加えられるシングルショットによって発生するエコーの順序を示す。周囲のｋ空間部分２２、２３のそれぞれは、マルチエコーシーケンスの少なくとも２つの更なるショットによってサンプリングされる。これが矢印２５、２６、及び２７、２８によって示されている。ショット２５、２６、及び２７、２８は、それぞれの周囲のｋ空間部分２２、２３をインタリーブ式にサンプリングする。矢印２５、２６、及び２７、２８も、マルチエコーシーケンスのそれぞれのショットによって発生するエコーの順序を示す。矢印の方向から見て取れるように、周囲のｋ空間部分２３のサンプリング２７、２８は、中央のｋ空間部分のサンプリング２４が始まる位置から始まるのに対し、周囲のｋ空間部分２２のサンプリング２５、２６は、中央のｋ空間部分２１のサンプリング２４が終わるｋ空間内の位置で終わる。例えばショット２６内で動きが検出される場合、そのショットのｋ空間プロファイルが破棄されてもよく、動きのないＭＲ画像を再構成するために、適切な反復的再構成、ＣＯＣＯＡやＰＯＣＳのような方法が使用され得る。ショット２６のプロファイルを除去することは中央のｋ空間部分２１に影響を及ぼさないので、ｋ空間プロファイルを破棄することは、僅かな量のアーティファクトしか引き起こさないと見込まれる。
【００４５】
図３に示されている実施形態では、周囲のｋ空間部分２２、２３が、ここでも中央のｋ空間部分２１のサンプリング開始位置から、接続弧２９によって示されている最小ｋｙ値から最大ｋｙ値への位相符号化の飛越しを伴ってｋ空間プロファイルの取得を開始し、中央のｋ空間走査の終了位置において取得を終えるマルチエコーショット２５、２６、２７、２８によってサンプリングされている。図４は、ｋ空間の（位相符号化方向ｋｙの）位置に応じたエコー信号振幅の対応する挙動を示す。図中の各点は単一のエコー信号を示す。図面から見て取れるように、如何なる信号の不連続性も有効に回避されている。図４の図面は、本発明による周囲のｋ空間部分２２、２３の区分化を破線によって示すだけでなく、中央のｋ空間部分２１の「非区分化」取得も示す。
【００４６】
更に別の実施形態によれば、図５に示されているように、中央のｋ空間部分２１をサンプリングするためにシングルショット２４の一部だけが使用される。この実施形態は、始まりから終わりまで非常に大きい（Ｔ２によって引き起こされる）信号変化を伴う非常に長いショットに有用であり得る。図５に示されている実施形態では、ｋ空間２０が中央のｋ空間部分２１と、周囲のｋ空間部分２２、２３、３０、３１とに分割されており、ｋ空間部分３０、３１は中間のｋ空間部分と呼ばれ得る。中間のｋ空間部分３０、３１は、ショット２４及び２５を加えることによってマルチショット式にサンプリングされる。中間のｋ空間部分３０、３１は、正及び負のｋ空間内で異なるように分割され得る。周囲のｋ空間部分２２、２３は、ショット２６、２７、２８によってサンプリングされる。この実施形態では、周囲のｋ空間部分２３のサンプリング２６、２７、２８が、「拡張された」中央のｋ空間部分（部分２１、３０、３１から成る）のサンプリング２４、２５が始まる位置から始まるのに対し、周囲のｋ空間部分２２のサンプリング２６、２７、２８は、部分２１、３０、３１のサンプリング２４、２５が終わるｋ空間内の位置において終わる。
【００４７】
図２〜図５に示されている実施形態の全てのサンプリング２４、２５、２６、２７、２８は、位相符号化に関してｋ空間プロファイルの線形順序を利用する。
【００４８】
図６は、図５のサンプリング方式の特定の実装形態を示す。この図はショット数Ｓ及びエコー指数Ｉを示し、後者は、ＴＳＥシーケンスのそれぞれのショットによって生成される一連の連続したエコー信号内の各エコー信号の一連番号を示す。見て取れるように、ｋ空間内の隣接位置から取得されるｋ空間プロファイルは、連続したエコー指数又は同一のエコー指数を有する。図示の例では、６のターボファクタを持つ線形プロファイル順序を用いたＴＳＥシーケンスの５つのショットが利用されている。ショット１（Ｓ＝１）は中間部分において取得を開始し、シングルショット内で取得される中央のｋ空間部分２１に飛越す。ショット２〜６（Ｓ＝２〜６）は周囲のｋ空間部分を取得する。
【００４９】
図５及び図６に示されているサンプリング方式は、ｋ空間にわたるＴ２に関係するコントラスト変化を調整できるようにする。典型的な指数関数的Ｔ２減衰の場合、正の周囲のｋ空間部分２２、３０内の強い減衰が区分の大きさを適合することによって調整され得る。ターボファクタ及び総ショット数は同じままにしておくことができる。Ｔ２信号の分布は、より大きいＴ２差を外側のｋ空間に更にシフトすることによってのみ並べ替えられる。
【００５０】
本発明の方法は、各ショット内でできるだけ長く磁化を維持するために典型的にはＴＳＥ方法内で使用されるので、フリップ角掃引と組み合わせられ得る。撮像結果を最適化するために、ＴＳＥ読出し中のフリップ角の変化がｋ空間の区分化に適合され得る。
【００５１】
本発明の方法は、例えばｋ空間プロファイルの順序を反転させること等、Ｔ２ぼけを補償するための既存の方法と組み合わせられ得る。更に、部分平均化、ｋ空間一貫性ナビゲータ（「ＯＮＡＶ」）、及び／又は圧縮センシングとの組合せも本発明の脈絡において関係する。とりわけ本発明は、圧縮センシングのために、必要に応じて動きにロバストな可変ｋ空間密度手法を使用できるようにする。
【００５２】
部分平均化、圧縮センシング、及び本発明のｋ空間プロファイル順序の概念を組み合わせることは、十分な信号対雑音比（ＳＮＲ）及びＦＩＤアーティファクトの抑制を得るためにｋ空間の中央部分２１を２回以上容易に取得することを可能にするのに対し、例えばポアソンディスク分布を有する中央部分２１の近くでより密なｋ空間サンプリングを実現するために可変密度の確率手法が利用され得る。可変密度取得から運動劣化データを破棄し、圧縮センシング再構成を上手く利用することができる。
【００５３】
更に、撮像対象物の動きに対処するために、呼吸トリガ、息止め手法、更により重大なｋ空間一貫性リジェクションメカニズムが本発明の脈絡において考えられる。
【００５４】
図２〜図６に例示されているように、本発明の方法は、とりわけカーテシアンｋ空間サンプリング方式と組み合わせられることに適している。しかしこの方法は、図７に示されている渦巻状走査等の非カーテシアンサンプリングと組み合わせて利用されてもよい。中央のｋ空間部分２１は、ｋ空間の渦巻状軌道がｋ空間の起点から外側に進みながら、マルチエコーシーケンスのシングルショットによって走査される。周囲のｋ空間部分２２は、ｋ空間の外側境界から内側に進むｋ空間の逆回転の渦巻状軌道に沿って走査され、周囲のｋ空間部分２２の渦巻状サンプリングは中央のｋ空間部分２１のサンプリングが終わるｋ空間内の位置において終わる。
【００５５】
本発明の方法が二次元撮像に関して上記で示されたが、本発明の方法は、本発明の趣旨から逸脱することなしに三次元（３Ｄ）撮像にも利用され得る。上記のように３Ｄ撮像では、ｋ空間の区分化がｋｙ及びｋｚにおいて二次元であり得る。従って本発明の好ましい実施形態では、周囲のｋ空間及び中央のｋ空間の取得の開始点と終了点とを揃えるだけでなく、中央のｋ空間部分及び周囲のｋ空間部分のｋ空間区分及びそれぞれのエコー信号の指数も揃えられる。一例示的実施形態では、中央のｋ空間が、シングルショット（又はシングルショットの一部）で取得される楕円中央ｋｙ−ｋｚ部分として定められ得る。中央の楕円のｋ空間取得ショットの開始点及び終了点が、周囲のｋ空間取得のショットの開始点及び終了点と揃えられる。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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