(57)【要約】  本発明は、マシン実行可能命令１５０とパルスシーケンスコマンド１５２とを記憶するためのメモリ１４８を備える磁気共鳴イメージングシステム１００、２００を提供する。パルスシーケンスコマンドは、イメージング関心領域１０９から４次元磁気共鳴データセット１６２を取得するために構成される。４次元磁気共鳴データセットは、少なくとも、対象者の繰り返しの動き位相によってインデックス付けされる３次元データ磁気共鳴データセット４００、４０２、４０４、４０６、４０８に分割される。３次元データ磁気共鳴データセットは、更に少なくとも、ｋ空間部分４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、４２２、４２４、４２６、４２８、４３０、４３２、４３４、４３６に分割され、それらによってインデックス付けされる。磁気共鳴イメージングシステムは、更に、磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのプロセッサ１４４を備える。マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、第１の動作部分３１０中に、反復的に、繰り返しの動き位相を表す動き信号１５６を受信すること（３００）と、パルスシーケンスコマンドを使用して初期ｋ空間部分を取得すること（３０２）であって、初期ｋ空間部分がｋ空間部分から選択される、取得すること（３０２）と、第１の動作部分の各反復について動き信号と初期ｋ空間部分とをバッファ１５８に記憶すること（３０４）と、動き信号と繰り返しの動き位相との間の動き位相マッピング１６０を少なくとも部分的に構成すること（３０６）と、動き位相マッピングが完了するまで、第１の動作部分を続けること（３０８）とを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、動き位相マッピングを使用して、一時的なバッファ中の第１の動作部分の各反復についての初期ｋ空間部分を４次元磁気共鳴データセットに割り当てること（３１２）を行わせる。マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、第２の動作部分３３２中に、反復的に、動き信号を受信すること（３１４）と、動き信号と動き位相マッピングとを使用して、予測される次の動き位相を決定すること（３１６）と、予測される次の動き位相を使用して４次元磁気共鳴データセットのｋ空間部分から後続のｋ空間部分１５４を選択すること（３１８）と、パルスシーケンスコマンドを使用して後続のｋ空間部分を取得すること（３２０）と、動き信号を再受信すること（３２２）と、再受信された動き信号と動き位相マッピングとを使用して現在の動き位相を決定すること（３２４）と、現在の動き位相を使用して、後続のｋ空間部分を４次元磁気共鳴データセットに割り当てること（３２６）と、各繰り返しの動き位相についてのｋ空間部分が割り当てられるまで、第２の動作部分を繰り返すこと（３２８）とを行わせる。
2020506754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴イメージングシステムであって、前記磁気共鳴イメージングシステムは、
マシン実行可能命令とパルスシーケンスコマンドとを記憶するためのメモリであって、前記パルスシーケンスコマンドが、イメージング関心領域から４次元磁気共鳴データセットを取得するためのものであり、前記４次元磁気共鳴データセットの前記取得が、少なくとも、対象者の繰り返しの動き位相によってインデックス付けされる３次元データ磁気共鳴データセットに分割され、前記３次元データ磁気共鳴データセットが、更に少なくともｋ空間部分に分割され、前記ｋ空間部分によってインデックス付けされる、メモリと、
前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのプロセッサと
を備え、前記マシン実行可能命令の実行が、前記プロセッサに、第１の動作部分中に、反復的に、
前記繰り返しの動き位相を表す動き信号を受信することと、
前記パルスシーケンスコマンドを使用して初期ｋ空間部分を取得することであって、前記初期ｋ空間部分が前記ｋ空間部分から選択される、取得することと、
前記第１の動作部分の各反復について前記動き信号と前記初期ｋ空間部分とをバッファに記憶することと、
前記動き信号と前記繰り返しの動き位相との間の動き位相マッピングを少なくとも部分的に構成することと、
前記動き位相マッピングが完了するまで、前記第１の動作部分を続けることと
を行わせ、
前記マシン実行可能命令の実行が、前記プロセッサに、前記動き位相マッピングを使用して、一時的なバッファ中の前記第１の動作部分の各反復についての前記初期ｋ空間部分を前記４次元磁気共鳴データセットに割り当てることを行わせ、
前記マシン実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、
前記動き信号を受信することと、
前記動き信号と前記動き位相マッピングとを使用して、予測される次の動き位相を決定することと、
前記予測される次の動き位相を使用して前記４次元磁気共鳴データセットの前記ｋ空間部分から後続のｋ空間部分を選択することと、
前記パルスシーケンスコマンドを使用して前記後続のｋ空間部分を取得することと、
前記動き信号を再受信することと、
再受信された前記動き信号と前記動き位相マッピングとを使用して現在の動き位相を決定することと、
前記現在の動き位相を使用して前記後続のｋ空間部分を前記４次元磁気共鳴データセットに割り当てることと、
各繰り返しの動き位相についての前記ｋ空間部分が割り当てられるまで、前記第２の動作部分を繰り返すことであって、再受信された前記動き信号が、前記予測される次の動き位相を決定するために使用される、繰り返すことと
を行わせる、磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項２】
前記パルスシーケンスコマンドを使用してナビゲータ関心領域から２Ｄ磁気共鳴イメージングナビゲータデータを取得するように、前記パルスシーケンスコマンドが、前記磁気共鳴イメージングシステムを制御し、前記ナビゲータ関心領域が同じサイズであるか又は前記イメージング関心領域よりも大きく、前記ナビゲータ関心領域が前記イメージング関心領域を含み、前記繰り返しの動き位相を表す動き信号を受信することが、前記２Ｄ磁気共鳴イメージングナビゲータデータを使用して前記動き信号を少なくとも部分的に計算することを含む、請求項１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項３】
前記２Ｄ磁気共鳴イメージングナビゲータデータを使用して前記動き信号を計算することは、
前記２Ｄ磁気共鳴イメージングナビゲータデータを使用して２Ｄナビゲータ画像を再構成することと、
前記２Ｄナビゲータ画像を、前記第１の動作部分の他の反復のうちの別の反復からの少なくとも１つの他の２Ｄナビゲータ画像にレジストレーションすることによって、ナビゲータレジストレーションを計算することと、
前記ナビゲータレジストレーションを使用して少なくとも部分的に前記動き信号を計算することと
を含む、請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項４】
前記磁気共鳴イメージングシステムがイメージングボリュームを備え、前記ナビゲータ関心領域が前記イメージングボリュームと等価である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項５】
前記ナビゲータ関心領域が２次元スパンを含み、前記ナビゲータ関心領域が前記２次元スパンに対して垂直な厚さを含み、前記２次元スパンが前記２次元スパンに対して垂直な厚さを含み、前記厚さが、３０ｃｍ、３５ｃｍ、及び４０ｃｍのいずれか１つよりも大きい、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項６】
前記動き信号が、カメラデータ、１次元ＭＲＩナビゲータデータ、２次元ＭＲＩナビゲータデータ、呼吸モニタベルトデータ、及びペンシルナビゲータデータのいずれか１つを含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項７】
前記現在の動き位相が、前記第２の動作部分の前の反復中に受信された前記動き信号データを使用して計算された軌道を使用して決定される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項８】
前記繰り返しの動き位相が呼吸位相を含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項９】
前記ｋ空間部分が、２次元スライスのためのｋ空間データ、２次元スライスのためのｋ空間データの一部分、及び３次元ボリュームのためのｋ空間データの一部分のいずれか１つである、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１０】
前記第２の動作部分の各反復についての前記後続のｋ空間部分を前記４次元磁気共鳴データセットに割り当てることが、前記後続のｋ空間部分を前記４次元磁気共鳴データセットにコピーすることと、前記４次元磁気共鳴データセット中の既存のデータをもつ前記後続のｋ空間部分を平均化することと、前記４次元磁気共鳴データセット中の既存のデータを置き換えることと、前記後続のｋ空間部分を無視することとのいずれか１つを含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１１】
前記動き位相マッピングを使用して前記一時的なバッファ中の前記第１の動作部分の各反復についての前記初期ｋ空間部分を前記４次元磁気共鳴データセットに割り当てることが、前記初期ｋ空間部分を前記４次元磁気共鳴データセットにコピーすることと、前記４次元磁気共鳴データセット中の既存のデータをもつ前記初期ｋ空間部分を平均化することと、前記４次元磁気共鳴データセット中の既存のデータを置き換えることと、前記初期ｋ空間部分を無視することとのいずれか１つを含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１２】
前記初期ｋ空間部分が所定のシーケンスに従って選択されるか、又は、前記ｋ空間部分がランダムに選択される、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１３】
磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサによる実行のためのマシン実行可能命令を備えるコンピュータプログラムであって、前記マシン実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、第１の動作部分中に、反復的に、
対象者の繰り返しの動き位相を表す動き信号を受信することと、
前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するためにパルスシーケンスコマンドを使用して初期ｋ空間部分を取得することであって、前記パルスシーケンスコマンドが、イメージング関心領域から４次元磁気共鳴データセットを取得するためのものであり、前記４次元磁気共鳴データセットの取得が、少なくとも、前記対象者の繰り返しの動き位相によってインデックス付けされる３次元データ磁気共鳴データセットに分割され、前記３次元データ磁気共鳴データセットが、更に少なくともｋ空間部分に分割され、前記ｋ空間部分によってインデックス付けされ、前記初期ｋ空間部分が前記ｋ空間部分から選択される、取得することと、
前記第１の動作部分の各反復について前記動き信号と前記初期ｋ空間部分とをバッファに記憶することと、
前記動き信号と前記繰り返しの動き位相との間の動き位相マッピングを少なくとも部分的に構成することと、
前記動き位相マッピングが完了するまで、前記第１の動作部分を続けることと
を行わせ、
前記マシン実行可能命令の実行が、更に、前記プロセッサに、前記動き位相マッピングを使用して、一時的なバッファ中の前記第１の動作部分の各反復についての前記初期ｋ空間部分を前記４次元磁気共鳴データセットに割り当てることを行わせ、
前記マシン実行可能命令の実行は、更に、前記プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、
前記動き信号を受信することと、
前記動き信号と前記動き位相マッピングとを使用して、すなわち、動きモデルを使用して、予測される次の動き位相を決定することと、
前記予測される次の動き位相を使用して前記４次元磁気共鳴データセットの前記ｋ空間部分から後続のｋ空間部分を選択することと、
前記パルスシーケンスコマンドを使用して前記後続のｋ空間部分を取得することと、
前記動き信号を再受信することと、
再受信された前記動き信号と前記動き位相マッピングとを使用して現在の動き位相を決定することと、
前記現在の動き位相を使用して前記後続のｋ空間部分を前記４次元磁気共鳴データセットに割り当てることと、
各繰り返しの動き位相についての前記ｋ空間部分が割り当てられるまで、前記第２の動作部分を繰り返すことであって、再受信された前記動き信号が、前記予測される次の動き位相を決定するために使用される、繰り返すことと
を行わせる、コンピュータプログラム。
【請求項１４】
磁気共鳴イメージングシステムを動作させるための方法であって、前記方法は、第１の動作部分中に、反復的に、
対象者の繰り返しの動き位相を表す動き信号を受信するステップと、
前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するためにパルスシーケンスコマンドを使用して初期ｋ空間部分を取得するステップであって、前記パルスシーケンスコマンドが、イメージング関心領域から４次元磁気共鳴データセットを取得するためのものであり、前記４次元磁気共鳴データセットの取得が、少なくとも、前記対象者の繰り返しの動き位相によってインデックス付けされる３次元データ磁気共鳴データセットに分割され、３次元データ磁気共鳴データが、更に少なくともｋ空間部分に分割され、前記ｋ空間部分によってインデックス付けされ、前記初期ｋ空間部分が前記ｋ空間部分から選択される、取得するステップと、
前記第１の動作部分の各反復について前記動き信号と前記初期ｋ空間部分とをバッファに記憶するステップと、
前記動き信号と前記繰り返しの動き位相との間の動き位相マッピングを少なくとも部分的に構成するステップと、
前記動き位相マッピングが完了するまで、前記第１の動作部分を続けるステップと
を有し、
前記方法が、更に、前記動き位相マッピングを使用して、一時的なバッファ中の前記第１の動作部分の各反復についての前記初期ｋ空間部分を前記４次元磁気共鳴データセットに割り当てるステップを有し、
前記方法は、更に、第２の動作部分中に、反復的に
前記動き信号を受信するステップと、
前記動き信号と前記動き位相マッピングとを使用して、予測される次の動き位相を決定するステップと、
前記予測される次の動き位相を使用して前記４次元磁気共鳴データセットの前記ｋ空間部分から後続のｋ空間部分を選択するステップと、
前記パルスシーケンスコマンドを使用して前記後続のｋ空間部分を取得するステップと、
前記動き信号を再受信するステップと、
再受信された前記動き信号と前記動き位相マッピングとを使用して現在の動き位相を決定するステップと、
前記現在の動き位相を使用して前記後続のｋ空間部分を前記４次元磁気共鳴データセットに割り当てるステップと、
各繰り返しの動き位相についての前記ｋ空間部分が割り当てられるまで、前記第２の動作部分を繰り返すステップであって、再受信された前記動き信号が、前記予測される次の動き位相を決定するために使用される、繰り返すステップと
を有する、方法。
【請求項１５】
磁気共鳴イメージングシステムであって、前記磁気共鳴イメージングシステムは、
マシン実行可能命令とパルスシーケンスコマンドとを記憶するためのメモリであって、前記パルスシーケンスコマンドが、イメージング関心領域からイメージング磁気共鳴データを取得するためのものであり、前記パルスシーケンスコマンドが、更に、前記パルスシーケンスコマンドを使用してナビゲータ関心領域から２Ｄ磁気共鳴イメージングナビゲータデータを取得するように前記磁気共鳴イメージングシステムを制御し、前記ナビゲータ関心領域が同じサイズであるか又は前記イメージング関心領域よりも大きく、前記ナビゲータ関心領域が前記イメージング関心領域を含む、メモリと、
前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのプロセッサと
を備え、前記マシン実行可能命令の実行が、前記プロセッサに、反復的に、
前記パルスシーケンスコマンドにより前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、前記２Ｄ磁気共鳴イメージングナビゲータデータと前記イメージング磁気共鳴データとを取得することと、
前記２Ｄ磁気共鳴イメージングナビゲータデータを使用して２Ｄナビゲータ画像を再構成することと、
前記２Ｄナビゲータ画像を、前の反復からの少なくとも１つの他の２Ｄナビゲータ画像にレジストレーションすることによって、ナビゲータレジストレーションを計算することと、
前記ナビゲータレジストレーションを使用して少なくとも部分的に動き信号を計算することと、
前記動き信号を前記イメージング磁気共鳴データに割り当てることと
を行わせる、磁気共鳴イメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気共鳴イメージングに関し、詳細には、対象者の繰り返しの動き（ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ  ｍｏｔｉｏｎ）を画像化する（ｉｍａｇｅ）ための磁気共鳴イメージング技法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大きい静磁場が、患者の体内の画像を生成するためのプロシージャの一部として原子の核スピンを整列させるために磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）スキャナによって使用される。この大きい静磁場は、Ｂ０場と呼ばれる。
【０００３】
ＭＲＩスキャン中に、送信機コイル又はアンテナによって生成された無線周波数（ＲＦ）パルスが局所磁場に摂動を引き起こし、核スピンによって放出されたＲＦ信号が受信機コイルによって検出される。これらのＲＦ信号は、ＭＲＩ画像を構成するために使用される。ＭＲＩプロシージャ中の対象者の移動は、得られた画像におけるアーティファクト又はエラーを引き起こすことがある。対象者の動きが周期的である場合、磁気共鳴データの取得は対象者の動きと同期され得、対象者の周期的な動きを画像化する４次元磁気共鳴画像が取得され得る。４次元磁気共鳴画像は、３次元磁気共鳴画像の時系列である。
【０００４】
国際特許出願第ＷＯ２０１５／１２１１０３Ａ１号は、磁気共鳴画像取得をトリガすることに関して呼吸ガイドされる磁気共鳴イメージングシステムを動作させる１つの方法を開示し、磁気共鳴イメージングシステムは、出力信号のレベルが関心対象者の呼吸状態を表す出力信号を与えるように構成された呼吸モニタリングデバイスに接続可能であり、本方法は、磁気共鳴画像を取得するためのインターリーブされた取得方式を生成するステップと、磁気共鳴画像取得を実行する過程において呼吸モニタリングデバイスによって獲得された出力信号において関心対象者の呼吸の不規則性が発生した場合に、インターリーブされた取得方式の少なくとも１つのパラメータを適応させるステップであって、少なくとも１つの適応されたパラメータが、少なくとも１つの磁気共鳴画像を取得するためにトリガすべき関心対象者の次の呼吸状態と、無線周波数パルスシーケンス固有のアイドル時間と、関心対象者の少なくとも部分の画像化されるべき複数のスライスのうちの少なくとも１つのスライスの時間順とのうちの少なくとも１つである、適応させるステップと、磁気共鳴画像取得の実行を停止させるステップと、適応されたパラメータを使用してインターリーブされた取得方式に従って磁気共鳴画像取得の実行を再開するか又は続けるステップとを有し、呼吸ガイドされる磁気共鳴イメージングシステムは、開示される方法の実施形態のステップを行うように構成された制御ユニットと、開示される方法の実施形態を行うためのソフトウェアモジュールとを備え、実施されるべき方法のステップは、メモリユニットにおいて実施可能であり、呼吸ガイドされる磁気共鳴イメージングシステムのプロセッサユニットによって実行可能である、プログラムコードに変換される。
【０００５】
米国特許出願公開第２００６／０１８３９９９（Ａ１）号は、複数のリアルタイムＭＲイメージングデータから物体の動きを予測することによって画像化するために提供される方法及びシステムを開示する。動きモデルが完全であるとき、このモデルは、高解像度画像が取得されることになる動き状態がいつ発生するかを予測するために使用される。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、独立請求項において、磁気共鳴イメージングシステム、コンピュータプログラムプロダクト、及び方法を提供する。実施形態が従属請求項において与えられる。
【０００７】
実施形態は、対象者の繰り返しの動きを好ましくは画像化するために使用される４次元磁気共鳴イメージングデータセットを取得する加速された手段を提供する。４次元磁気共鳴イメージングデータセットは、時系列を形成する３次元磁気共鳴イメージングデータセットの集合である。３次元磁気共鳴イメージングデータセットは、３次元ボリュームを形成するために使用され得る３次元関心領域又は一連の２次元スライスについて取得される磁気共鳴データを含む。本発明の実施形態は、４次元データセットの加速された取得を２つの動作部分に分割することによって、その取得を提供する。第１の動作部分中に、磁気共鳴データは初期ｋ空間部分の形態で取得され、対象者の繰り返しの動きを表す動き信号が取得される。時間とともに、動き信号を対象者の繰り返しの動き位相にマッピングするために使用され得る動き位相マッピングが確立される。動き位相マッピングの確立中に取得された初期ｋ空間部分は、次いで、４次元磁気共鳴データセット内の適切なロケーションに割り当てられるか又はコピーされる。従って、磁気共鳴イメージングシステムは、動き位相マッピングが完了する前に４次元磁気共鳴データセットの一部分を取得することが可能である。これは、いくらかの時間を節約する。
【０００８】
動き位相マッピングは、複数のやり方で達成され得る。例えば、これは、これまで観測された後続の動き状態のペアについて２Ｄヒストグラムを算出することによって行われ得る。また、２Ｄヒストグラムの代わりに、動き状態のより長いシーケンスが、後続の動き位相を予測するために使用され得る。それに加えて、例えばベイズ推定ネットワークのような他の代替形態が使用され得る。
【０００９】
磁気共鳴イメージングシステムは、次いで、第２の動作位相を開始する。第２の動作位相中に、少なくとも前の取得からの動き信号が、次の取得中の対象者の繰り返しの動き位相を予測するために使用される。次いで、次の取得のためのパルスシーケンスコマンドは、それらが、それぞれの動き位相の間まだ取得されていない４次元データセットのｋ空間部分を取得するように適合され得る。これは、完全な４次元磁気共鳴データセットが効率的に取得されることを可能にする。
【００１０】
一態様では、本発明は、マシン実行可能命令とパルスシーケンスコマンドとを記憶するためのメモリを備える磁気共鳴イメージングシステムを提供する。本明細書で使用されるパルスシーケンスコマンドは、直接使用され得るデータ、又は磁気共鳴データを取得するように磁気共鳴イメージングシステムを制御するために使用され得る命令に変換され得るデータのいずれかを包含する。パルスシーケンスコマンドは、イメージング関心領域から４次元磁気共鳴データセットを取得するために構成される。本明細書で使用される４次元磁気共鳴データは、時系列で又は異なる時間に取得される３次元磁気共鳴データセットの集合を包含する。３次元磁気共鳴データは、２次元スラブ又はボクセルの集合について取得されるデータ、或いは３次元ボリュームを表すデータを包含する。
【００１１】
４次元磁気共鳴データセットの取得は、対象者の繰り返しの動き位相によってインデックス付けされる３次元データ磁気共鳴データセットに分割される。対象者の繰り返しの動き位相は、４次元磁気共鳴データセットで時間次元を与える。時間次元は、呼吸など、対象者の繰り返しの動き位相にインデックス付けされる。４次元磁気共鳴データセットの３次元データ磁気共鳴データセットは、更に少なくとも、ｋ空間部分に分割され、それらによってインデックス付けされる。ｋ空間部分は、３次元データ磁気共鳴データセットのうちの１つ中に取得される、ｋ空間における特定のロケーションを示す。異なる例では、ｋ空間部分は、別様に解釈され得る。一例では、特定のｋ空間部分は特定のスライスを表す。様々なｋ空間部分の取得は、次いで、３次元データセットを製作するために使用されるスライスを与え、３次元データセットは、次いで、４次元磁気共鳴データセットを形成するために繰り返しの動き位相と組み合わせられる。ｋ空間部分はまた、３次元磁気共鳴データセットの一部であり得るか、又はスライスのための２次元データセットの一部でもあり得る。
【００１２】
磁気共鳴イメージングシステムは更に、磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのプロセッサを備える。マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、第１の動作部分中に、反復的に、繰り返しの動き位相を表す動き信号を受信することを行わせる。本明細書で使用される動き信号は、対象者の繰り返しの動きを表すデータを包含する。これは、多くの異なる形態をとる。例えば、カメラ又は呼吸ベルトのようなもの、更には磁気共鳴ナビゲータが、動き信号の全部又は一部を駆動するために使用される。いくつかの例では、異なるタイプのデータが、カメラデータ、及び／又は呼吸器ベルトデータ、及び／又は磁気共鳴ナビゲータデータのようなものを含む合成動き信号を与えるために使用される。オペレータ命令を反復的に実行することによって、これらが複数回実行されることを意味される。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第１の動作部分中に、反復的に、パルスシーケンスコマンドを使用して初期ｋ空間部分を取得することを行わせる。
【００１３】
初期ｋ空間部分は、ｋ空間部分から選択される。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第１の動作部分中に、反復的に、第１の動作部分の各反復について動き信号と初期ｋ空間部分とを一時的なバッファに記憶することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第１の動作部分中に、反復的に、動き信号と繰り返しの動き位相との間の動き位相マッピングを少なくとも部分的に構成することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第１の動作部分中に、反復的に、動き位相マッピングが完了するまで、第１の動作部分を続けることを行わせる。
【００１４】
第１の動作部分中に、磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴イメージングシステムが動き信号を取得し、同時に初期ｋ空間部分を取得しているように制御される。しかしながら、この時点で、動き信号が、どのように対象者の繰り返しの動き位相に正確に関係するかは、まだ知られていない。従って、ｋ空間部分は、後で使用するために動き信号とともに一時的なバッファに記憶される。
【００１５】
マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、動き位相マッピングを使用して、一時的なバッファ中の第１の動作部分の各反復についての初期ｋ空間部分を４次元磁気共鳴データセットに割り当てることを行わせる。動き位相マッピングが完了すると、バッファに記憶されていたデータは、次いで、４次元磁気共鳴データセットに割り当てられる。
【００１６】
マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、動き信号を受信することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、動き信号と動き位相マッピングとを使用して、予測される次の動き位相を決定することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、予測される次の動き位相を使用して４次元磁気共鳴データセットのｋ空間部分から後続のｋ空間部分を選択することを行わせる。後続のｋ空間部分は、例えば、特定の動き位相についてまだ取得されていないｋ空間部分である。特定の繰り返しの動き位相のためのデータのすべてが取得された場合、データは、例えば、平均化のために取得される。
【００１７】
マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、磁気共鳴イメージングシステムを制御するためにパルスシーケンスコマンドを使用して後続のｋ空間部分を取得することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、動き信号を再受信することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、再受信された動き信号と動き位相マッピングとを使用して、現在の動き位相を決定することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、現在の動き位相を使用して後続のｋ空間部分を４次元磁気共鳴データセットに割り当てることを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、各繰り返しの動き位相についてのｋ空間部分が取得される／割り当てられるまで、第２の動作部分を繰り返すことを行わせる。再受信された動き信号は、予測される次の動き位相を決定するために使用される。
【００１８】
第２の動作部分において、動き位相マッピングは完了した。従って、動き信号は、次いで対象者の次の動き位相が何になるかを予測するために使用される。次いで、プロセッサは、この予測を使用して、前に取得されなかった後続のｋ空間部分を取得することができる。後続のｋ空間部分が取得されたとき、再受信された動き信号は、ｋ部分が対象者の適切な又は予想される動き位相について取得されたことを確認するために使用される。後続のｋ空間部分は、次いで、現在の動き位相を使用して４次元磁気共鳴データセットに割り当てられる。次いで、このプロセスは、４次元磁気共鳴データセットのすべてが取得されるまで繰り返される。
【００１９】
この実施形態は、それが４次元磁気共鳴データセットのための磁気共鳴データを取得する極めて効率的なやり方を提供するという利益を有する。
【００２０】
別の実施形態では、予測される次の動き位相の計算は、前の反復において記録された動き位相の遷移確率に基づく。この方法は、予測が１回のイメージング反復の持続時間よりも高速に実行され得、初期遷移確率が記録されるときの動作部分１中の画像取得及び処理と、次の動き位相を予測するために遷移確率が使用及び改良されるときの動作部分２中の画像取得及び処理とについて同じタイミングを可能にすることを仮定する。
【００２１】
別の実施形態では、将来の（次の動き位相の後の）動き位相の計算も、前の反復において記録された動き位相の遷移確率に基づく。この方法は、遷移予測が、１回のイメージング反復の持続時間よりも高速に実行され得るが、２回より多いイメージング反復にわたる遷移確率が、依然として信頼できる予測を生じることを仮定しない。
【００２２】
別の実施形態では、繰り返しの動きの基本周波数が、次の動き位相の予測のために使用される。それぞれの基本周波数ｆをもつ多かれ少なかれ一定の動き、例えば、規則的な呼吸動きを仮定すると、最後の受信された動き位相と将来における動き位相との間の時間距離は、１つの全動きサイクル、すなわち、１／ｆの持続時間についての知識を採用することによって予測され得る。これは、現在の動き位相と一定の必要とされる／欠落した動き位相との間の時間を計算し、特に、計算された時間におけるｋ空間の一部分を取得するようなやり方で、イメージングシステムを制御することを可能にする。次いで、受信された動き信号は、すべての上述の方法の場合のように、予測の有効性を検証するために使用されなければならない。
【００２３】
別の実施形態では、パルスシーケンスコマンドは、パルスシーケンスコマンドを使用してナビゲータ関心領域から２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータを取得するように磁気共鳴イメージングシステムを制御するように構成される。本明細書で使用される２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータは、２次元ナビゲータ技法のために使用される磁気共鳴データである。本明細書で使用されるナビゲータ関心領域は、関心領域である。ナビゲータ関心領域は特定の関心領域のための特定のラベルである。ナビゲータ関心領域は、イメージング関心領域よりも大きいか、又はそれと等しい。ナビゲータ関心領域はイメージング関心領域を含む。繰り返しの動き位相を表す動き信号の受信は、２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータを使用して動き信号を少なくとも部分的に計算することを含む。この実施形態は、ナビゲータ関心領域が同じサイズであるか又はイメージング関心領域よりも大きいので有益である。従って、ナビゲータ関心領域からの信号は、大きい信号対雑音比を有する。更に、ナビゲータ関心領域が同じサイズであるか又はイメージング関心領域よりも大きいとき、特にそれを配置するか又はそれを正しいロケーションに配置する必要がない。従って、特に、イメージング関心領域内で磁気共鳴イメージングナビゲータを整合させる必要がない。
【００２４】
２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータは、例えば、初期ｋ空間部分又は後続のｋ空間部分の前又は後のいずれかに、取得され得る。
【００２５】
いくつかの例では、ナビゲータ関心領域は、イメージング関心領域と同じサイズであるか又はイメージング関心領域よりも大きい。ナビゲータ関心領域は、この領域からデータをとり、データを凝縮して２次元（２Ｄ）磁気共鳴ナビゲータ画像にする。従って、スライス厚さは、ナビゲータ関心領域の次元のうちの１つと等価である。４次元磁気共鳴データセットから再構成された画像のための得られたスライス厚さ（又は２次元磁気共鳴ナビゲータ画像のスライス厚さの方向におけるボクセルサイズ）は、２次元磁気共鳴ナビゲータ画像のスライス厚さよりも小さくなる。
【００２６】
別の実施形態では、ナビゲータ関心領域は、イメージング関心領域よりも大きい。
【００２７】
別の実施形態では、２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータを使用する動き信号の計算は、２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータを使用して２次元ナビゲータ画像を再構成することを含む。２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータを使用する動き信号の計算は、更に、２次元ナビゲータ画像を、第１の動作部分又は第２の動作部分の他の反復のうちの別の反復からの少なくとも１つの他の２次元ナビゲータ画像にレジストレーションすることによって、ナビゲータレジストレーションを計算することを含む。２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータを使用する動き信号の計算は、更に、ナビゲータレジストレーションを使用して少なくとも部分的に動き信号を計算することを含む。例えば、第１の動作部分からの特定の２次元ナビゲータ画像がベースに指定され、次いで、他の画像のレジストレーションは、動き信号を計算するために使用される。レジストレーションは、例えば、１つの２次元ナビゲータ画像から、異なる２次元ナビゲータ画像へのマッピングであり得る。特定の部分又は２次元ナビゲータ画像マッピング全体からのベクトル或いは他のデータが使用される。この実施形態は、正確に配置されたナビゲータの代わりにこの大きい２次元ナビゲータ画像を使用することが極めて容易であるという利点を有する。
【００２８】
別の実施形態では、２次元ナビゲータ画像は、４次元磁気共鳴データセットから再構成された画像よりも低い解像度を有する。
【００２９】
別の実施形態では、磁気共鳴イメージングシステムはイメージングボリュームを含む。ナビゲータ関心領域はイメージングボリュームと等価である。本明細書で使用されるイメージングボリュームは、磁場が、磁気共鳴イメージングが実行され得るのに十分に均一である領域を包含する。イメージングボリューム全体をナビゲータ関心領域にし、それを２次元平面上に投影することによって、イメージングボリューム全体の比較的低い解像度画像について、大きい信号対雑音比が達成され得る。これは、完全に、ロバストに、及びナビゲータの事前構成を必要としない様式で、対象者の全体的な又は大規模な動きをキャプチャすることが可能である方法を提供する。これらの２次元ナビゲータ画像の互いに対するレジストレーションは、ナビゲータを正確に配置する必要をなくす。
【００３０】
別の実施形態では、２Ｄ磁気共鳴イメージングナビゲータデータは、常に、絶えず繰り返される及びインターリーブされた仕方で、初期ｋ空間部分及び／又は後続のｋ空間部分の直前に記録される。２Ｄ磁気共鳴イメージングナビゲータデータと初期及び／又は後続のｋ空間部分との記録が十分に高速である場合、すなわち、取得中の動き状態の変化が小さい場合、ナビゲータ信号による動き位相と、初期及び／又は後続のｋ空間部分の位相とが同じであると仮定され得る。
【００３１】
別の実施形態では、２Ｄ磁気共鳴イメージングナビゲータデータはまた、絶えず繰り返されインターリーブされた仕方で、初期及び／又は後続のｋ空間部分の直前に記録される。一定の繰り返しの動き、すなわち、ナビゲータの一定の動き位相が初期及び／又は後続のｋ空間部分の一定の動き位相に対応することを仮定すると、この対応知識は、先行するナビゲータ動き位相、及びナビゲータの記録とｋ空間データとの間の時間に基づいて、「真の」動き位相を初期及び／又は後続のｋ空間部分に割り当てるために使用され得る。
【００３２】
別の実施形態では、単一又は複数の２Ｄ磁気共鳴イメージングナビゲータデータセットが、絶えず繰り返されインターリーブされた仕方で、部分ｋ空間データの直前に、及び随意に直後に記録される。ナビゲータが前後に記録される場合に動き位相の線形又は非線形補間を採用するか、又はナビゲータが前にのみ記録される場合に外挿を採用して、隣接する部分ｋ空間データの動き状態が計算され、割り当てられ得る。
【００３３】
別の実施形態では、上述の方法は、絶えず繰り返される仕方ではなく、制御される取得方式で、すなわち、場合によっては不規則な取得方式で採用される。この制御は、特定の必要とされる／欠落した動き位相についての動きモデル及びそれぞれの予測される取得時間に基づく。
【００３４】
別の実施形態では、ナビゲータ関心領域は、２次元スパンを含む。ナビゲータ関心領域は２次元スパンに対して垂直な厚さを含む。厚さは、３０ｃｍ、３５ｃｍ、及び４０ｃｍのいずれか１つよりも大きい。この実施形態は、ナビゲータについての測定された磁気共鳴信号（測定された２Ｄ磁気共鳴イメージングナビゲータデータ）が比較的大きく、大きい信号対雑音比を生じるので、有益である。これは、磁気共鳴信号が、極めて迅速に、低フリップ角で取得され得、それにより、後続の磁気共鳴イメージング技法に及ぼす影響が低くなることを意味する。
【００３５】
別の実施形態では、動き信号は、カメラデータ、１次元ＭＲＩナビゲータデータ、２次元ナビゲータデータ、呼吸モニタベルトデータ、引張ナビゲータデータ、及びそれらの組み合わせのいずれか１つを含む。この実施形態は、動き信号を与えるために１つ又は複数の従来のナビゲータが互いに組み合わせられるので、有益である。
【００３６】
別の実施形態では、磁気共鳴イメージングシステムは、更に、カメラデータを取得するためのカメラを備える。
【００３７】
別の実施形態では、磁気共鳴イメージングシステムは、更に、呼吸モニタベルトデータを取得するための呼吸モニタベルトシステムを備える。
【００３８】
別の実施形態では、現在の動き位相は、第２の動作部分の前の反復中に受信された動き信号データから計算された軌道を使用して決定される。例えば、動き位相マッピングは、特に、現在のデータだけでなく、前の反復において前に取得された動きデータをも使用する。これは、対象者の後続の又は予測される次の動き位相を予測することをより良く支援するために、動き信号の傾向又は速度の使用を可能にする。
【００３９】
別の実施形態では、繰り返しの動き位相は対象者の呼吸位相を含む。
【００４０】
別の実施形態では、ｋ空間部分は、２次元スライスのためのｋ空間データ、２次元スライスのためのｋ空間データの一部分、３次元ボリュームのためのｋ空間データの一部分のいずれか１つである。
【００４１】
別の実施形態では、４次元磁気共鳴データセットへの第２の動作部分の各反復についての後続のｋ空間部分の割当ては、後続のｋ空間部分を４次元磁気共鳴データセットにコピーすることと、４次元磁気共鳴データセット中の既存のデータをもつ後続のｋ空間部分を平均化することと、４次元磁気共鳴データセット中の既存のデータを置き換えることと、また、場合によっては後続のｋ空間部分を無視することとのいずれか１つを含む。
【００４２】
別の実施形態では、動き位相マッピングを使用する、４次元磁気共鳴データセットへの一時的なバッファ中の第１の動作部分の各反復からの初期ｋ空間部分の割当ては、初期ｋ空間部分を４次元磁気共鳴データセットにコピーすることと、４次元磁気共鳴データセット中の既存のデータをもつ初期ｋ空間部分を平均化することと、４次元磁気共鳴データセット中の既存のデータを置き換えることと、初期ｋ空間部分を無視することとのいずれか１つを含む。
【００４３】
別の実施形態では、初期ｋ空間部分は、所定のシーケンスに従って選択される。
【００４４】
別の実施形態では、ｋ空間部分はランダムに選択される。この実施形態と、同じく、ｋ空間部分が所定のシーケンスに従って選択される、前の実施形態の両方は、対象者の同じ繰り返しの動き位相についての特定のｋ空間部分が第１の動作部分中に取得される見込みを低減するので、有益である。これは、４次元磁気共鳴データセットの取得を加速する効果を有する。
【００４５】
別の態様では、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサによる実行のためのマシン実行可能命令を備えるコンピュータプログラムプロダクトを提供する。マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、第１の動作部分中に、反復的に、対象者の繰り返しの動き位相を表す動き信号を受信することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第１の動作部分中に、反復的に、磁気共鳴イメージングシステムを制御するためにパルスシーケンスコマンドを使用して初期ｋ空間部分を取得することを行わせる。パルスシーケンスコマンドは、イメージング関心領域から４次元磁気共鳴データセットを取得するために構成される。４次元磁気共鳴データセットの取得は、少なくとも、対象者の繰り返しの動き位相によってインデックス付けされる３次元データ磁気共鳴データセットに分割される。４次元磁気共鳴データセットの３次元データ磁気共鳴データセットは、更に少なくとも、ｋ空間部分に分割され、それらによってインデックス付けされる。
【００４６】
初期ｋ空間部分は、ｋ空間部分から選択される。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第１の動作部分中に、反復的に、第１の動作部分の各反復について動き信号と初期ｋ空間部分とをバッファに記憶することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第１の動作部分中に、反復的に、動き信号と繰り返しの動き位相との間の動き位相マッピングを少なくとも部分的に構成することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第１の動作部分中に、反復的に、動き位相マッピングが完了するまで、動作部分を続けることを行わせる。
【００４７】
マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、動き位相マッピングを使用して、バッファ中の第１の動作部分の各反復についての初期ｋ空間部分を４次元磁気共鳴データセットに割り当てることを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、動き信号を受信することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、動き信号と動き位相マッピングとを使用して、予測される次の動き位相を決定することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、予測される次の動き位相を使用して４次元磁気共鳴データセットのｋ空間部分から後続のｋ空間部分を選択することを行わせる。
【００４８】
マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、パルスシーケンスコマンドを使用して後続のｋ空間部分を取得することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、動き信号を再受信することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、再受信された動き信号と動き位相マッピングとを使用して、現在の動き位相を決定することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、現在の動き位相を使用して後続のｋ空間部分を４次元磁気共鳴データセットに割り当てることを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、第２の動作部分中に、反復的に、繰り返しの動き位相の各々についてのｋ空間部分が割り当てられるまで、第２の動作部分を繰り返すことを行わせる。再受信された動き信号は、予測される次の動き位相を決定するために使用される。
【００４９】
別の態様では、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムを取得するための方法を提供する。本方法は、第１の動作部分中に、反復的に、対象者の繰り返しの動き位相を表す動き信号を受信するステップを有する。本方法は、第１の動作部分中に、反復的に、磁気共鳴イメージングシステムを制御するためにパルスシーケンスコマンドを使用して初期ｋ空間部分を取得するステップを有する。パルスシーケンスコマンドは、イメージング関心領域から４次元磁気共鳴データセットを取得するために構成される。４次元磁気共鳴データセットの取得は、少なくとも、対象者の繰り返しの動き位相によってインデックス付けされる３次元データ磁気共鳴データセットに分割される。４次元磁気共鳴データセットの３次元データ磁気共鳴データセットは、更に少なくとも、ｋ空間部分に分割され、それらによってインデックス付けされる。初期ｋ空間部分は、ｋ空間部分から選択される。
【００５０】
本方法は、更に、第１の動作部分中に、反復的に、動作部分の各反復について動き信号と初期ｋ空間部分とをバッファに記憶するステップを有する。本方法は、更に、第１の動作部分中に、反復的に、動き信号と繰り返しの動き位相との間の動き位相マッピングを少なくとも部分的に構成するステップを有する。本方法は、更に、第１の動作部分中に、反復的に、動き位相マッピングが完了するまで、第１の動作部分を続けるステップを有する。本方法は、更に、動き位相マッピングを使用して、バッファ中の第１の動作部分の各反復についての初期ｋ空間部分を４次元磁気共鳴データセットに割り当てるステップを有する。
【００５１】
本方法は、更に、第２の動作部分中に、反復的に、動き信号を受信するステップを有する。本方法は、更に、第２の動作部分中に、反復的に、動き信号と動き位相マッピングとを使用して、予測される次の動き位相を決定するステップを有する。本方法は、更に、第２の動作部分中に、反復的に、予測される次の動き位相を使用して４次元磁気共鳴データセットのｋ空間部分から後続のｋ空間部分を選択するステップを有する。本方法は、更に、第２の動作部分中に、反復的に、パルスシーケンスコマンドを使用して後続のｋ空間部分を取得するステップを有する。本方法は、更に、第２の動作部分中に、反復的に、動き信号を再受信するステップを有する。本方法は、更に、第２の動作部分中に、反復的に、再受信された動き信号と動き位相マッピングとを使用して、現在の動き位相を決定するステップを有する。本方法は、更に、第２の動作部分中に、反復的に、現在の動き位相を使用して後続のｋ空間部分を４次元磁気共鳴データセットに割り当てるステップを有する。本方法は、更に、各繰り返しの動き位相についてのｋ空間部分が割り当てられるまで、第２の動作部分を繰り返すステップを有する。再受信された動き信号は、予測される次の動き位相を決定するために使用される。第１の動作部分中に取得されたｋ空間部分と第２の動作部分中に取得されたｋ空間部分とは、一緒に４次元磁気共鳴イメージングデータセットを形成し、４次元磁気共鳴イメージングデータセットは、４Ｄ  ＭＲＩ画像を再構成するために使用され得る。
【００５２】
別の態様では、本発明は、マシン実行可能命令とパルスシーケンスコマンドとを記憶するためのメモリを備える磁気共鳴イメージングシステムを提供する。パルスシーケンスコマンドは、イメージング関心領域からイメージング磁気共鳴データを取得するために構成される。パルスシーケンスコマンドは、更に、パルスシーケンスコマンドを使用してナビゲータ関心領域から２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータを取得するように磁気共鳴イメージングシステムを制御するように構成される。ナビゲータ関心領域は、イメージング関心領域と同じサイズであるか又はイメージング関心領域よりも大きい。ナビゲータ関心領域はイメージング関心領域を含む。磁気共鳴イメージングシステムは更に、磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのプロセッサを備える。マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、反復的に、パルスシーケンスコマンドにより磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータとイメージング磁気共鳴データとを取得することを行わせる。
【００５３】
マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータを使用して２次元ナビゲータ画像を再構成することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、２次元ナビゲータ画像を、前の反復からの少なくとも１つの他の２次元ナビゲータ画像にレジストレーションすることによって、ナビゲータレジストレーションを計算することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、ナビゲータレジストレーションを使用して少なくとも部分的に動き信号を計算することを行わせる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、動き信号をイメージング磁気共鳴データに割り当てることを行わせる。
【００５４】
別の実施形態では、磁気共鳴イメージングシステムは、更に、イメージングボリュームを含む。ナビゲータ関心領域はイメージングボリュームと等価である。
【００５５】
別の実施形態では、ナビゲータ関心領域は、２次元スパンを含む。ナビゲータ関心領域は２次元スパンに対して垂直な厚さを含む。２次元スパンは２次元スパンに対して垂直な厚さを有する。厚さは、３０ｃｍ、３５ｃｍ、及び４０ｃｍのいずれか１つよりも大きい。
【００５６】
別の実施形態では、２次元ナビゲータ画像は、１２８×１２８ボクセルの解像度を有する。別の実施形態では、２次元ナビゲータ画像は、１００×１００ボクセルから１５０×１５０ボクセルの間の解像度を有する。
【００５７】
別の実施形態では、パルスシーケンスコマンドは、ＦＦＥ高速勾配エコー（Ｆａｓｔ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｅｃｈｏ）磁気イメージングプロトコルを使用して２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータを取得するために構成される。この実施形態は、大きい信号を有する場合にその信号を得るために大きいフリップ角を使用する必要がないので、有益である。ＦＦＥパルスシーケンスが、バイポーラスイッチ磁気勾配による自由誘導減衰から生成されるエコー信号を生成する。このパルスシーケンスは励起パルスを使用する。一般的に、ＦＦＥパルスシーケンスでは、磁化により、０°から９０°の間のフリップ角だけ傾く。しかしながら、この特定の使用では、小さいフリップ角が使用され得る。一実施形態では、フリップ角は＜１０°である。別の実施形態では、フリップ角は＜５°である。別の実施形態では、フリップ角は＜２°である。
【００５８】
別の実施形態では、２Ｄナビゲータ画像は対象者の矢状面又は冠状面である。その面はまた、磁気共鳴イメージングシステムの対象者支持体と同一平面内にあるか、又は磁石のｚ軸を通過する対象者支持体に対して垂直であり得る。磁石のｚ軸は、磁気共鳴フィールドについての対称軸であると理解されたい。円筒磁石では、ｚ軸は、一般的に、円筒磁石の中心を通過する。
【００５９】
様々な実施形態は、それらが相互排他的でない限り、組み合わせられることを理解されたい。
【００６０】
当業者には理解されるように、本発明の態様は、装置、方法又はコンピュータプログラムプロダクトとして具体化され得る。従って、本発明の態様は、全面的にハードウェア実施形態、全面的にソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）又は本明細書において全て一般的に「回路」、「モジュール」若しくは「システム」と称され得るソフトウェア及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態をとり得る。更に、本発明の態様は、コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードを有する１つ又は複数のコンピュータ可読媒体において具体化されたコンピュータプログラムプロダクトの形態をとり得る。
【００６１】
１つ又は複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読ストレージ媒体でもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読ストレージ媒体」は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行可能な命令を保存することができる任意の有形ストレージ媒体を包含する。コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ可読非一時的ストレージ媒体と称される場合もある。コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、有形コンピュータ可読媒体と称される場合もある。一部の実施形態では、コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、コンピューティングデバイスのプロセッサによってアクセスされることが可能なデータを保存可能であってもよい。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ハードディスクドライブ、半導体ハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気光学ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルを含むが、これらに限定されない。光ディスクの例は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、又はＤＶＤ−Ｒディスクといったコンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）を含む。コンピュータ可読ストレージ媒体という用語は、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータデバイスによってアクセスされることが可能な様々な種類の記録媒体も指す。例えば、データは、モデムによって、インターネットによって、又はローカルエリアネットワークによって読み出されてもよい。コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードは、限定されることはないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等を含む任意の適切な媒体、又は上記の任意の適切な組み合わせを用いて送信されてもよい。
【００６２】
コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドにおいて又は搬送波の一部として内部で具体化されたコンピュータ実行可能コードを備えた伝搬データ信号を含んでもよい。このような伝搬信号は、限定されることはないが電磁気、光学的、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含む様々な形態のいずれかをとり得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体ではない及び命令実行システム、装置、若しくはデバイスによって又はそれと関連して使用するためのプログラムを通信、伝搬、若しくは輸送できる任意のコンピュータ可読媒体でもよい。
【００６３】
「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能な任意のメモリである。「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の更なる一例である。コンピュータストレージは、任意の揮発性又は不揮発性コンピュータ可読ストレージ媒体である。
【００６４】
本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム、マシン実行可能命令、又はコンピュータ実行可能コードを実行可能な電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を含むコンピューティングデバイスへの言及は、場合により、２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むと解釈されるべきである。プロセッサは、例えば、マルチコアプロセッサである。プロセッサは、また、単一のコンピュータシステム内の、又は複数のコンピュータシステムの中へ分配されたプロセッサの集合体も指す。コンピュータデバイスとの用語は、各々が１つ又は複数のプロセッサを有するコンピュータデバイスの集合体又はネットワークを指してもよいと理解されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同一のコンピュータデバイス内の、又は複数のコンピュータデバイス間に分配された複数のプロセッサによって実行される。
【００６５】
コンピュータ実行可能コードは、本発明の態様をプロセッサに行わせるマシン実行可能命令又はプログラムを含んでもよい。本発明の態様に関する動作を実施するためのコンピュータ実行可能コードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、又はＣ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語及びＣプログラミング言語又は類似のプログラミング言語等の従来の手続きプログラミング言語を含む１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよい及びマシン実行可能命令にコンパイルされてもよい。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態又は事前コンパイル形態でもよい及び臨機応変にマシン実行可能命令を生成するインタプリタと共に使用されてもよい。
【００６６】
コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアローンソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上で及び部分的にリモートコンピュータ上で、又は完全にリモートコンピュータ若しくはサーバ上で実行することができる。後者の場合、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）若しくは広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを通してユーザのコンピュータに接続されてもよい、又はこの接続は外部コンピュータに対して（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用したインターネットを通して）行われてもよい。
【００６７】
本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラムプロダクトのフローチャート、図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート、図、及び／又はブロック図の各ブロック又は複数のブロックの一部は、適用できる場合、コンピュータ実行可能コードの形態のコンピュータプログラム命令によって実施され得ることが理解されよう。相互排他的でなければ、異なるフローチャート、図、及び／又はブロック図におけるブロックの組み合わせが組み合わせられてもよいことが更に理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するための手段を生じさせるようにマシンを作るために、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサへと提供されてもよい。
【００６８】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体に保存された命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施する命令を含む製品を作るように、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイスにある特定の方法で機能するように命令することができるコンピュータ可読媒体に保存されてもよい。
【００６９】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するためのプロセスを提供するように、一連の動作ステップがコンピュータ、他のプログラム可能装置又は他のデバイス上で行われるようにすることにより、コンピュータ実施プロセスを生じさせるために、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上にロードされてもよい。
【００７０】
本明細書で使用される「ユーザインタフェース」は、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムとインタラクトすることを可能にするインタフェースである。「ユーザインタフェース」は、「ヒューマンインタフェースデバイス」と称される場合もある。ユーザインタフェースは、情報若しくはデータをオペレータに提供することができる及び／又は情報若しくはデータをオペレータから受信することができる。ユーザインタフェースは、オペレータからの入力がコンピュータによって受信されることを可能にしてもよい及びコンピュータからユーザへ出力を提供してもよい。つまり、ユーザインタフェースはオペレータがコンピュータを制御する又は操作することを可能にしてもよい、及びインタフェースはコンピュータがオペレータの制御又は操作の結果を示すことを可能にしてもよい。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインタフェース上のデータ又は情報の表示は、情報をオペレータに提供する一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、指示棒、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブコム、ヘッドセット、ペダル、有線グローブ、リモコン、及び加速度計を介したデータの受信は、オペレータから情報又はデータの受信を可能にするユーザインタフェース要素の全例である。
【００７１】
本明細書で使用される「ハードウェアインタフェース」は、コンピュータシステムのプロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とインタラクトする及び／又はそれを制御することを可能にするインタフェースを包含する。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置へ制御信号又は命令を送ることを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースはまた、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とデータを交換することを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースの例は、ユニバーサルシリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、シリアルポート、ＲＳ−２３２ポート、ＩＥＥＥ４８８ポート、ブルートゥース（登録商標）接続、無線ＬＡＮ接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インタフェース、ＭＩＤＩインタフェース、アナログ入力インタフェース、及びデジタル入力インタフェースを含むが、これらに限定されない。
【００７２】
本明細書で使用される「ディスプレイ」又は「ディスプレイデバイス」は、画像又はデータを表示するために構成された出力デバイス又はユーザインタフェースを包含する。ディスプレイは、視覚、音声、及び／又は触覚データを出力してもよい。ディスプレイの例は、コンピュータモニタ、テレビスクリーン、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクターディスプレイ、平面パネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ、及びヘッドマウントディスプレイを含むが、これらに限定されない。
【００７３】
磁気共鳴（ＭＲ）データは、本明細書においては、磁気共鳴イメージングスキャン中に磁気共鳴装置のアンテナによって原子スピンにより発せられた無線周波数信号の記録された測定結果として定義される。磁気共鳴データは、医療イメージングデータの一例である。磁気共鳴（ＭＲ）画像は、本明細書においては、磁気共鳴イメージングデータ内に含まれる解剖学的データの再構成された２次元又は３次元視覚化として定義される。
【００７４】
以下では、本発明の好ましい実施形態が、単に例として、及び図面を参照しながら説明される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】磁気共鳴イメージングシステムの一例を示す図である。
【図２】磁気共鳴イメージングシステムの更なる例を示す図である。
【図３】図１又は図２の磁気共鳴イメージングシステムを動作させる方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】４次元磁気共鳴データセットの一例をモデル化する図である。
【図５】図４の４次元磁気共鳴データセットの更なる図である。
【図６】図１及び図２の磁気共鳴イメージングシステムを動作させる更なる方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
図において似通った参照番号を付された要素は、等価な要素であるか、同じ機能を実行するかのいずれかである。先に考察された要素は、機能が等価である場合は、後の図においては必ずしも考察されない。
【００７７】
図１は、磁石１０４をもつ磁気共鳴イメージングシステム１００の一例を示す。磁石１０４は、ボア１０６がそれを貫通する超伝導円筒型磁石である。異なるタイプの磁石の使用も可能であり、例えば、スプリット円筒磁石と、いわゆる開磁石との両方を使用することも可能である。スプリット円筒磁石は、クリオスタットが、磁石のアイソ面へのアクセスを可能にするために２つのセクションにスプリットされることを除いて、標準的な円筒磁石と同様であり、そのような磁石は、例えば、荷電粒子ビーム療法又は放射線療法とともに使用される。開磁石は、一方が他方の上方にある２つの磁石セクションを有し、その中間に、対象者を受けるのに十分に大きい空間があり、すなわち、２つのセクション領域の配置は、ヘルムホルツコイルの配置と同様である。開磁石は、対象者があまり制限されないので、普及している。円筒磁石のクライオスタットの内部には、超伝導コイルの一群がある。円筒磁石１０４のボア１０６内には、磁場が、磁気共鳴イメージングを実行するのに十分強く均一であるイメージングゾーン１０８がある。イメージング関心領域１０９はイメージングゾーン１０８内に示される。対象者１１８は、対象者１１８の少なくとも一部分がイメージングゾーン１０８及びイメージング関心領域１０９内にあるように、対象者支持体１２０によって支持されるものとして示される。
【００７８】
磁気共鳴イメージングシステムは、更に、対象者１１８の胸部の周りに巻かれた随意の呼吸ベルト１３０を含むものとして示され、呼吸ベルト１３０は、呼吸ベルト１３０が拡張及び収縮することに応答してデータを生成することが可能である呼吸ベルトコントローラ１３２に接続される。
【００７９】
また、イメージングゾーン１０８全体が、場合によってはナビゲータ関心領域１２２である。この例では、イメージングゾーン１０８全体は、２次元ナビゲータを生成するために使用され得る低解像度画像を生成するために使用され得る。対象者１１８は、対象者支持体１２０上に横たわっている。１２４、１２６、及び１２８とラベルされた矢印は、ｘ軸１２４、ｙ軸１２６、及びｚ軸１２８である。ｘ軸１２４は、図の内外において直線であることが意図される。それは、軸１２４が実際に見えるように、わずかに傾けて示されている。ナビゲータ関心領域１２２から取得された磁気共鳴データは、例えば、ｘ１２４、ｚ１２８平面上に投影され得る。また、磁気共鳴データ全体は、ｙ１２６及びｚ１２８平面上に投影され得る。これは、対象者１１８の冠状画像及び矢状画像を近似的に与える。これらの低解像度画像は、極めて迅速に取得されるが正確でもあるナビゲータを与えることにおいて、有用である。イメージング関心領域１０９は、イメージングゾーン１０８及びナビゲータ関心領域１２２よりも小さいものとして示される。
【００８０】
磁石のボア１０６内には、磁石１０４のイメージングゾーン１０８内で磁気スピンを空間的に符号化するために、磁気共鳴データの取得のために使用される磁場勾配コイル１１０のセットもある。磁場勾配コイル１１０は、磁場勾配コイル電源１１２に接続される。磁場勾配コイル１１０は代表的なものであることが意図される。一般的に、磁場勾配コイル１１０は、３つの直交空間方向で空間的に符号化するためのコイルの３つの別個のセットを含む。磁場勾配電源は、電流を磁場勾配コイルに供給する。磁場勾配コイル１１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、ランプされるか又はパルス化される。
【００８１】
イメージングゾーン１０８に隣接するのは、イメージングゾーン１０８内の磁気スピンの配向を操作するため及び同じくイメージングゾーン１０８内のスピンから無線送信を受信するための無線周波数コイル１１４である。無線周波数アンテナは、複数のコイル素子を含む。無線周波数アンテナは、チャネル又はアンテナとも呼ばれる。無線周波数コイル１１４は、無線周波数トランシーバ１１６に接続される。無線周波数コイル１１４及び無線周波数トランシーバ１１６は、別個の送信及び受信コイル並びに別個の送信機及び受信機と置き換えられる。無線周波数コイル１１４及び無線周波数トランシーバ１１６は代表的なものであることを理解されたい。無線周波数コイル１１４は、専用送信アンテナ及び専用受信アンテナをも表すように意図される。同様に、トランシーバ１１６は、別個の送信機及び受信機をも表す。無線周波数コイル１１４は、複数の受信／送信素子をも有し、無線周波数トランシーバ１１６は、複数の受信／送信チャネルを有する。例えば、ＳＥＮＳＥなどの並列イメージング技法が実行される場合、無線周波数コイル１１４は複数のコイル素子を有する。
【００８２】
トランシーバ１１６、呼吸器ベルト１３２、及び勾配コントローラ１１２は、コンピュータシステム１４０のハードウェアインタフェース１４２に接続されるものとして示される。コンピュータシステムは更に、ハードウェアインタフェース１４２と通信しているプロセッサ１４４と、メモリ１４８と、ユーザインタフェース１４６とを備える。メモリ１４８は、プロセッサ１４４にとってアクセス可能であるメモリの任意の組み合わせである。これは、フラッシュＲＡＭ、ハードドライブ、又は他のストレージデバイスなど、メインメモリ、キャッシュメモリ、更には不揮発性メモリなどのようなものを含む。いくつかの例では、メモリ１４８は、非一時的コンピュータ可読媒体であると見なされる。
【００８３】
メモリ１４８は、マシン実行可能命令１５０を含むものとして示される。マシン実行可能命令は、プロセッサ１４４が、磁気共鳴イメージングシステム１００の動作及び機能を制御することを可能にするコマンド又は命令を含む。コンピュータメモリ１４８は、パルスシーケンスコマンド１５２を更に含むものとして示される。パルスシーケンスコマンド１５２は、プロセッサ１４４が、磁気共鳴データを取得するように磁気共鳴イメージングシステム１００を制御することを可能にする、命令、又は命令に変換されるデータのいずれかである。
【００８４】
コンピュータメモリ１４８は、更に、パルスシーケンスコマンド１５２を実行することによって取得された後続のｋ空間部分１５４を含むものとして示される。メモリ１４８は、更に、受信された動き信号１５６を含むものとして示され、受信された動き信号１５６は、この例では、呼吸ベルトコントローラ１３２からのデータ、及び／又はナビゲータ関心領域１２２から取得された２次元ナビゲータデータを含む。ナビゲータデータを含む受信された動き信号１５６の場合、パルスシーケンスコマンド１５２はまた、ナビゲータ関心領域１２２から低解像度ナビゲータ画像を取得するために適応される。動き信号は、例えば、以下の図６で説明される方法を使用して、ナビゲータデータから計算され得る。
【００８５】
コンピュータメモリ１４８は、更に、第１の動作部分中に、受信された動き信号と初期ｋ空間部分とを記憶するために使用されるバッファ１５８を含むものとして示される。次いで、バッファ１５８に記憶されたデータは、受信された動き信号１５６を対象者１１８の繰り返しの動き位相に関係付けることが可能である動き位相マッピング１６０を構成するために使用される。この例では、対象者の繰り返しの動き位相は、対象者の呼吸位相に関係する。ベルト１３０とナビゲータ関心領域１２２とは、両方とも対象者１１８の肺の拡張及び収縮をモニタするために使用され得る。コンピュータメモリは、更に、後続のｋ空間部分１５４をアセンブルすることによって構成された４次元データセット１６２を含むものとして示される。
【００８６】
図２は、図１中の磁気共鳴イメージングシステムと同様である磁気共鳴イメージングシステム２００の更なる例を示す。図２に示されている例は、ナビゲータ関心領域１２２がイメージングゾーン１０８全体を包含しないという点で、図１の例とは異なる。しかしながら、ナビゲータ関心領域１２２は、依然として、イメージング関心領域１０９よりも著しく大きい。他の例では、関心領域１２２とイメージング関心領域１０９とは、同じサイズであり得る。ナビゲータ関心領域１２２は、図１でも説明された矢状スライス及び冠状スライスについての平面上に投影され得る。ナビゲータ関心領域１２２はまた、依然として、ナビゲータ関心領域１２２のロケーションを正確に定義する必要なしに、対象者の１１８の胸部の全体的な動きが依然として効果的に画像化され得るのに十分に大きい。
【００８７】
図３は、図１又は図２の磁気共鳴イメージングシステム１００、２００を動作させる方法を示すフローチャートを示す。方法は、ステップ３００から開始する。ステップ３００において、動き信号１５６が受信される。次に、ステップ３０２において、パルスシーケンスコマンド１５２を使用して、初期ｋ空間部分が取得される。次に、ステップ３０４において、第１の動作位相３１０の各反復について、動き信号１５６と初期ｋ空間部分とは、バッファ１５８に記憶される。第１の動作部分３１０は、図３に示されているようにステップ３００、３０２、３０４、３０６、及び３０８を包含する。次に、ステップ３０６において、動き位相マッピング１６０が、少なくとも部分的に構成される。次いで、ステップ３０８において質問ボックスがある。質問は「動き位相マッピング１６０は完了したか」である。答えがはいである場合、方法はステップ３１２に進む。答えがいいえである場合、方法はステップ３００に戻る。対象者の繰り返しの動きを完全にマッピングするために、第１の動作部分３１０を何回か繰り返すことが必要であることがある。取得された初期ｋ空間部分は、同じｋ空間部分が対象者１１８の同じ繰り返しの動き位相について複数回取得される見込みを低減するために、３１０の反復のループにわたって変化させられる。動き位相マッピング１６０が完了した後、ステップ３１２が実行される。
【００８８】
ステップ３１２において、動き位相マッピング１６０は、ペアにされた初期ｋ空間部分と付随する動き信号１５６とを使用して、それらを４次元データセット１６２に割り当てる。ステップ３１２が実行された後、方法の第２の動作部分３３２が始まる。第２の動作部分３３２は、図３に示されているように、ステップ３１４、３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、３２６、及び３２８を包含する。
【００８９】
ステップ３１２が実行された後、方法はステップ３１４に進む。ステップ３１４において、動き信号１５６が受信される。この後に、方法はステップ３１６に進み、動き信号１５６と動き位相マッピング１６０とを使用して、予測される次の動き位相が決定される。動き位相マッピング１６０は、予測する仕方で使用される。例えば、いくつかの他の反復からの受信された動き信号１５６は、動き信号１５６の傾向が使用され得るように使用され得る。これは、動き位相マッピング１６０の精度を増加させる。次に、ステップ３１８において、後続のｋ空間部分は、例えば、予測される次の動き位相についての欠落したｋ空間部分を選択するために、予測される次の動き位相とすでに記録されたｋ空間部分に関する情報とを使用して、４次元磁気共鳴データセット１６２のｋ空間部分から選択される。次に、ステップ３２０において、磁気共鳴イメージングシステムは、後続のｋ空間部分を取得するためのパルスシーケンスコマンドにより制御される。
【００９０】
次に、ステップ３２２において、この取得中に、動き信号１５６は再受信される。これは、例えば、磁気共鳴データがｋ空間部分について取得されるとき、同時に、連続的に、又はインターリーブされた仕方で実行される。次に、ステップ３２４において、再受信された動き信号と動き位相マッピング１６０とを使用して、現在の動き位相が決定される。取得すべき後続のｋ空間部分は、予測する仕方に基づいて選択された。しかしながら、対象者の実際の位相は、対象者の予測される位相からわずかに変動することがある。この場合、再受信された動き信号は、対象者の適切な繰り返しの動き位相を検証するために使用される。次に、ステップ３２６において、後続のｋ部分は、現在の動き位相を使用して４次元磁気共鳴データセット１６２に割り当てられる。方法は、次いで、ステップ３２８に進む。４次元磁気共鳴データセット１６２全体が取得されたか否かのステップ３２８が決定される。答えがはいである場合、方法はステップ３３０に進み、方法は終了する。答えがはいでない場合、方法はステップ３１６に戻り、再受信された動き信号は、予測される次の動き位相を決定するためにステップ３１６において使用される。
【００９１】
図４は、４次元データセット１６２の構造を示す。４次元データセット１６２は、３次元データセットの集合を保持する。この例では、５つの３次元データセットがある。対象者の第１の繰り返しの動き位相に対応する３次元データセット４００があり、対象者の第２の繰り返しの動き位相に対応する３次元データセット４０２があり、対象者の第３の繰り返しの動き位相に対応する３次元データセット４０４があり、対象者の第４の繰り返しの動き位相に対応する３次元データセット４０６と、対象者の第５の繰り返しの動き位相に対応する３次元データセット４０８とがある。これらの３次元データセット４００、４０２、４０４、４０６、４０８の各々内に、いくつかのｋ空間部分がある。４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、４２２、４２４、４２６、４２８、４３０、４３２、４３４、及び４３６とラベルされた１４個のｋ空間部分がある。ｋ空間部分の各々は、４次元データセット１６２を完全なものにするために取得されたか又は取得されることになるかのいずれかであるｋ空間中の軌道に対応する。ｋ空間部分が取得されるとき、動き信号は、取得されたｋ空間部分が３次元データセット４００、４０２、４０６、４０８、４１０のうちのどれに付加されるべきかを決定するために使用される。
【００９２】
図５は、図３に示された方法の第２の動作部分３３２中の４次元データセット１６２を示す。Ｘで消されたｋ空間部分は取得されている。Ｘで消されていないｋ空間部分は、依然として取得される必要がある。例えば、ステップ３１６において、予測される次の動き位相は、第４の繰り返しの動き位相４０６である。次いで、ステップ３１８において、アルゴリズムは、次に取得すべき４１０、４１２、４１６、４１８、４２０、４２２、４３４、又は４３６とラベルされたｋ空間部分を選択する。例えば、第４の位相４０６についての第１３のｋ空間部分４３４が、図３中のステップ３２０において選択された場合、このｋ空間部分４３４は取得される。動き信号が再受信された後、アルゴリズムは、ｋ空間部分４３４が第４の繰り返しの動き位相４０６に対応する３次元データセット中に挿入されるべきであることを検証する。再受信された動き信号が異なる動き位相を示す場合、それは、相応に割り当てられ、対応する（正しい）位相に記憶され得る。これは、まだ取得されていないｋ空間部分を充填すること、例えば、すでに取得されたｋ空間部分を平均化又は無視することによって、それと置き換える／組み合わせることを生じることがある。
【００９３】
図６は、図１及び図２に示されている磁気共鳴イメージングシステム１００、２００を動作させる代替方法を示すフローチャートを示す。パルスシーケンスコマンドは、イメージング関心領域からイメージング磁気共鳴データを取得するために構成される。パルスシーケンスコマンドは、更に、パルスシーケンスコマンドを使用してナビゲータ関心領域から２Ｄ磁気共鳴イメージングナビゲータデータを取得するように磁気共鳴イメージングシステムを制御するように構成される。ナビゲータ関心領域は、同じサイズであるか又はイメージング関心領域よりも大きい。ナビゲータ関心領域はイメージング関心領域を含む。
【００９４】
マシン実行可能命令１５０の実行は、プロセッサに、２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータとイメージング磁気共鳴データとを取得するためのパルスシーケンスコマンドにより磁気共鳴イメージングシステムを制御させる。次に、ステップ６０２において、２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータを使用して２次元ナビゲータ画像が再構成される。２次元ナビゲータ画像は、図１及び図２で表されたのと同様に配置される。２次元磁気共鳴イメージングナビゲータデータは、図１に示されたような第４のイメージングゾーン１０８から、又は図２に示されたナビゲータ関心領域１２２から取得される。次に、ステップ６０４において、２次元ナビゲータ画像を、前の繰返し（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ）からの少なくとも１つの他の２次元ナビゲータ画像にレジストレーションすることによって、ナビゲータレジストレーションが計算される。次に、ステップ６０６において、ナビゲータレジストレーションを使用して動き信号１５６が少なくとも部分的に計算される。最終的に、ステップ６０８において、動き信号はイメージング磁気共鳴データに割り当てられる。イメージング磁気共鳴データは、画像に再構成されるか、又は後で、対応する動き信号のために画像を組み合わせるために他のイメージング磁気共鳴データと組み合わせられる。
【００９５】
本発明の詳細な説明
結論として、様々な臨床タスクが容易になるか、又は解剖学的構造の４Ｄ−ＭＲスキャンを必要とする。そのようなタスクについての例としては、
−  規則正しく動く器官（例えば、心臓）の可視化及び診断
−  統合された動き関係線量計算を用いた放射線療法プランニング
−  療法モニタリング（例えば、ＭＲ−Ｌｉｎａｃ）、及び動き（状態）に応じた照射の制御がある。
【００９６】
現在の臨床４Ｄ−ＭＲＩシーケンスは、予測的にトリガされる画像取得に基づくか、又は動き状態への遡及的画像ベースソーティングを採用するかのいずれかである。トリガされる取得の欠点は、ワークフローを複雑にする追加のモニタリング／トリガリングデバイス、例えば、呼吸モニタベルト、カメラ又はＭＲナビゲータの必要性である。トリガされる取得の別の欠点は、それが不規則な呼吸パターンにうまく適応することができず、患者によっては極めて低い効率を有することである。
【００９７】
他方では、遡及的画像ベースソーティングは、取得された４Ｄデータセットが完全である（すなわち、各スライスについてのすべての呼吸位相を含む）ことを保証しない。例えば、利用可能なプレビームタイムスロットよりも長いイメージングシーケンスは、ＭＲ−Ｌｉｎａｃの効率的な動作／使用を妨害する。提案される方法は、トリガリングデバイスの必要なしに４Ｄ画像を効率的に取得することが可能である。
【００９８】
現在の４Ｄの方法は、不規則な移動にうまく対処しない。提案される方法を使用すると、これらは検出され、信頼できるビーム制御のために使用され得る。
【００９９】
例は、変動する空間ロケーションにおいて高解像度２Ｄ画像を用いてインターリーブされる一体型動き状態モニタリング情報（ナビゲータ）を作成するために、高時間解像度であるが、低空間解像度の画像を記録する方法を提供する。次いで、高解像度時空間は、ナビゲータ画像を採用して増分的に充填される。次いで、その空間中の欠落したポイント、すなわち、一定の動き状態／ロケーションにおける画像は、特に、特定の動き状態においてそれぞれのスライスを記録することによって、インテリジェントな／高速な仕方で充填され得る。
【０１００】
第１の位相（第１の動作部分）では、ナビゲータ画像及び高解像度画像のインターリーブされた取得が、固定方式に従って実行される。高解像度画像のスライスインデックスは、あらかじめ定義されたスライスシーケンス（例えば、標準マルチスライスＴＳＥスライス順序付け）に従って設定される。
【０１０１】
この第１の位相中に記録されたナビゲータ画像は、十分な統計的証拠により平均呼吸サイクルが完全にカバーされるまで、分析される。すなわち、第１の位相の終了は、前に記録された、動き状態に新しい各ナビゲータ画像を割り当てることが可能であるときに達せられる。
【０１０２】
一実現形態では、ナビゲータは、１つのスライス上へのイメージングボリューム（又はイメージングゾーン）の投影からなることができ、これは、以下の利点を有する。
−  （例えば、ペンシルビームの場合と同様の）特定のナビゲータプランニングが、高解像度画像の場合と同じＦＯＶが使用され得るとき、必要とされない。
−  多くの「スライス」にわたる投影が、雑音を低減する。
−  高速取得が可能（例えば、ナビゲータ画像ごとに２５ｍｓ）
−  ２Ｄナビゲータ画像情報が、よりロバストな動き状態分析を実装するために使用され得る。
【０１０３】
更に、次いで、どの動き状態が次のナビゲータにおいて取得されるかの確率に基づいて予測を行うことも可能である。（これは、ここまで観測された後続の動き状態のペアについて２Ｄヒストグラムを算出することによって行われる。）規則的な動きパターンでは、そのような２Ｄヒストグラムは、動き状態が同じシーケンスをたどり、従って、一定の現在の動き位相は、繰返しごとに同じ動き位相が後に続くので、鋭いピークを示す。より不規則な動きパターンでは、ヒストグラムは、より不鮮明に見えることがある。それらの場合では、ヒストグラムは、外れ値に関する情報、及びどのくらいの可能性で一定の動き状態が発生するかに関する情報を与える。より不規則な動きパターンの場合、動き位相マッピング（例えば、２Ｄヒストグラム）は、最も支配的なパターンをカバーする４Ｄデータセットを充填するためにすべてのｋ空間部分を取得するために、この最も支配的なパターンを予測するために使用される。しかしながら、それはまた、外れ値をも含む４Ｄデータセットを作成するために、外れ値がいつ発生するかを予測するために使用される。これは、例えば、治療計画にとって重要であり得る。１つのオプションは、外れ値が生じたとき、治療を停止することである。代替的に、外れ値の存在は、例えば治療マージンを使用することによって、治療計画中に考慮に入れられ得る。
【０１０４】
また、２Ｄヒストグラムの代わりに、動き状態のより長いシーケンスが、後続の動き位相を予測するために使用され得る。それに加えて、例えばベイズ推定ネットワークのような他の代替形態が使用され得る。
【０１０５】
不正確な予測が行われた場合、この予測の結果として取得されたｋ空間部分は、例えば、廃棄される。代替的に、ｋ空間部分が、これらのデータが依然として欠如している動き位相に関係するように見える場合、ｋ空間部分は、この後者の動き位相に割り当てられ得る。
【０１０６】
この時点で、ここまで取得されたすべての高解像度画像は、動き状態に割り当てられ得る。すなわち、計画された４Ｄスキャンの完了の状態が評価され得る。
【０１０７】
次に、方法の第２の位相（第２の動作部分）が開始する。この位相では、高空間解像度画像のスライスインデックスの動的選択が、できるだけ急速に、計画された４Ｄスキャンのすべての欠落したデータを充填する目的で使用される。次の高解像度スライスの選択は、現在のナビゲータ画像からの次の動き状態の予測に基づく。同じスライスの励起間の最小ＴＲのような他の基準も、考慮に入れられ得る。
【０１０８】
更なる高速化が必要とされる場合、欠落した動き状態は、例えば弾性画像レジストレーションと組み合わせた画像補間によって、補償／充填され得る。
【０１０９】
本発明は、図面及び前述の記載において詳細に図示及び説明されたが、このような図示及び記載は、説明的又は例示的であって限定するものではないと見なされるべきである。すなわち本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。
【０１１０】
開示された実施形態のその他の変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。請求項において、「含む、備える」という単語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、単数形は、複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが請求項に記載されたいくつかのアイテムの機能を果たす。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に用いられないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に若しくは他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適当な媒体に保存／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線の電気通信システムを介して等の他の形式で分配されてもよい。請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【０１１１】
１００  磁気共鳴イメージングシステム
１０４  磁石
１０６  磁石のボア
１０８  イメージングゾーン
１０９  イメージング関心領域
１１０  磁場勾配コイル
１１２  磁場勾配コイル電源
１１４  無線周波数コイル
１１６  トランシーバ
１１８  対象者
１２０  対象者支持体
１２２  ナビゲータ関心領域
１２４  ｘ軸
１２６  ｙ軸
１２８  ｚ軸
１３０  呼吸ベルト
１３２  呼吸ベルトコントローラ
１４０  コンピュータシステム
１４２  ハードウェアインタフェース
１４４  プロセッサ
１４６  ユーザインタフェース
１４８  コンピュータメモリ
１５０  マシン実行可能命令
１５２  パルスシーケンスコマンド
１５４  後続のｋ空間部分
１５６  動き信号
１５８  バッファ
１６０  動き位相マッピング
１６２  ４次元データセット
２００  磁気共鳴イメージングシステム
３００  繰り返しの動き位相を表す動き信号を受信する
３０２  パルスシーケンスコマンドを使用して初期ｋ空間部分を取得する
３０４  第１の動作部分の各反復について動き信号と初期ｋ空間部分とを一時的なバッファに記憶する
３０６  動き信号と繰り返しの動き位相との間の動き位相マッピングを少なくとも部分的に構成する
３０８  動き位相マッピングは完全であるか？
３１０  第１の動作部分
３１２  動き位相マッピングを使用して、一時的なバッファ中の第１の動作部分の各反復についての初期ｋ空間部分を４次元磁気共鳴データセットに割り当てる
３１４  動き信号を受信する
３１６  動き信号と動き位相マッピングとを使用して、予測される次の動き位相を決定する
３１８  予測される次の動き位相を使用して４次元磁気共鳴データセットのｋ空間部分から後続のｋ空間部分を選択する
３２０  パルスシーケンスコマンドを使用して後続のｋ空間部分を取得する
３２２  動き信号を再受信する
３２４  再受信された動き信号と動き位相マッピングとを使用して現在の動き位相を決定する
３２６  現在の動き位相を使用して後続のｋ空間部分を４次元磁気共鳴データセットに割り当てる
３２８  ４次元磁気共鳴データセットのすべてが取得されたか？
４００  対象者の第１の繰り返しの動き位相
４０２  対象者の第２の繰り返しの動き位相
４０４  対象者の第３の繰り返しの動き位相
４０６  対象者の第４の繰り返しの動き位相
４０８  対象者の第５の繰り返しの動き位相
４１０  第１のｋ空間部分
４１２  第２のｋ空間部分
４１４  第３のｋ空間部分
４１６  第４のｋ空間部分
４１８  第５のｋ空間部分
４２０  第６のｋ空間部分
４２２  第７のｋ空間部分
４２４  第８のｋ空間部分
４２６  第９のｋ空間部分
４２８  第１０のｋ空間部分
４３０  第１１のｋ空間部分
４３２  第１２のｋ空間部分
４３４  第１３のｋ空間部分
４３６  第１４のｋ空間部分
【図１】
2020506754.tif 000003
【図２】
2020506754.tif 000004
【図３】
2020506754.tif 000005
【図４】
2020506754.tif 000006
【図５】
2020506754.tif 000007
【図６】
2020506754.tif 000008
【国際調査報告】
2020506754.tif 000009
2020506754.tif 000010
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