特許 6998218 動き検出を用いるＭＲ撮像

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-22

(45)【発行日】2022-01-18

(54)【発明の名称】動き検出を用いるＭＲ撮像

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20220111BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 380

A61B5/055 376

A61B5/055 ZDM

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2017566771

(86)(22)【出願日】2016-07-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2018-07-26

(86)【国際出願番号】 EP2016066687

(87)【国際公開番号】W WO2017009391

(87)【国際公開日】2017-01-19

【審査請求日】2019-06-21

(31)【優先権主張番号】15176760.5

(32)【優先日】2015-07-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】ＫＯＮＩＮＫＬＩＪＫＥ ＰＨＩＬＩＰＳ Ｎ．Ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】100122769

【弁理士】

【氏名又は名称】笛田 秀仙

(74)【代理人】

【識別番号】100163809

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】デ ウィールツ エルウィン

【審査官】伊知地 和之

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２４３７５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１０８１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１５８３８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１０２８６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０９－１３１３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６４３４４１３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１１－０３６４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２９４７３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｇ０１Ｎ ２４／００ － ２４／１４

Ｇ０１Ｒ ３３／２８ － ３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＭＲ装置の検査体積内に配置された対象のＭＲ撮像の方法において、
少なくとも１つのＲＦパルス及び切り替え磁場勾配のＭＲ撮像シーケンスを前記対象に行うことによりＭＲ信号を生成するステップと、
複数の時間的に連続したサブセットとして前記ＭＲ信号を取得するステップであって、前記複数のサブセットは各サブセットごとに順次取得され、各サブセットが、ｋ空間のサブサンプリングを持つ複数のｋ空間プロファイルを有し、前記サブセットが、ｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットを形成するように互いに補完する、ステップと、
各サブセットから単一サブセットＭＲ画像を再構成するステップと、
各単一サブセットＭＲ画像から勾配ＭＲ画像を計算するステップと、
前記勾配ＭＲ画像を互いに比較することにより動きを検出するステップと、
を有する方法。

【請求項2】

前記勾配ＭＲ画像の前記計算は、前記内部ｋ空間の影響を低減するステップを含み、特に前記勾配ＭＲ画像が、前記対応する単一サブセットＭＲ画像の少なくとも１つの空間的方向における前記画像値のボクセルに関する空間導関数として計算される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記方法が、前記ｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットから動き補償されたＭＲ画像を再構成するステップを有し、前記サブセットが、前記検出された動きによって重み付けされる、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記検出された動きによって前記サブセットの少なくとも１つに動き補正を提供するステップと、
前記動き補正されたサブセットから形成された前記ｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットから動き補正されたＭＲ画像を再構成するステップと、
を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

１以上の動き破損したサブセットを再取得するステップと、
動き破損していないサブセット及び前記再取得されたサブセットから形成された前記ｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットから最終ＭＲ画像を再構成するステップと、
を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記ｋ空間サンプリングの視野が、前記検出された動きによって前記サブセットを再取得するステップにおいて適合される、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

前記動きを検出するステップが、勾配画像の各対に対する相互相関を計算するステップを含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記検出された動きの平行移動及び／又は回転パラメータが、前記勾配画像を互いに比較することにより得られる、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

全てのサブセットが、ｋ空間の同じ所定の領域をカバーする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記サブセットが、ｋ空間のデカルトサンプリングを使用して取得され、各サブセットが、複数の等距離の平行なｋ空間プロファイルを有する、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記撮像シーケンスが、複数のショットを有するマルチエコー撮像シーケンスであり、各サブセットが、前記マルチエコー撮像シーケンスの単一のショットにおいて生成される一連のＭＲエコー信号に対応する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記サブセットが、ｋ空間の非デカルトサンプリングを使用して取得される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記サブセットが、三次元又はより高次元のｋ空間データを有する、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記勾配画像が、少なくとも１つの空間的方向に沿って前記単一サブセットＭＲ画像の画像値の空間導関数を決定することにより計算される、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

検査体積内で一様な静磁場を生成する少なくとも１つの主磁石コイルと、前記検査体積内で異なる空間的方向において切り替え磁場勾配を生成する複数の勾配コイルと、前記検査体積内でＲＦパルスを生成する及び／又は前記検査体積内に配置された対象からＭＲ信号を受信する少なくとも１つのＲＦコイルと、ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配の時間的遷移を制御する制御ユニットと、前記受信されたＭＲ信号からＭＲ画像を再構成する再構成ユニットとを有するＭＲ装置において、
少なくとも１つのＲＦパルス及び切り替え磁場勾配のＭＲ撮像シーケンスを前記対象に行うことによりＭＲ信号を生成するステップと、
複数の時間的に連続したサブセットとして前記ＭＲ信号を取得するステップであって、前記複数のサブセットは各サブセットごとに順次取得され、各サブセットが、ｋ空間のサブサンプリングを持つ複数のｋ空間プロファイルを有し、前記サブセットが、ｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットを形成するように互いに補完する、ステップと、
各サブセットから単一サブセットＭＲ画像を再構成するステップと、
各単一サブセットＭＲ画像から勾配ＭＲ画像を計算するステップと、
前記勾配ＭＲ画像を互いに比較することにより動きを検出するステップと、
を実行するように構成される、ＭＲ装置。

【請求項16】

ＭＲ装置上で実行されるコンピュータプログラムにおいて、
少なくとも１つのＲＦパルス及び切り替え磁場勾配のＭＲ撮像シーケンスを生成する命令と、
複数の時間的に連続したサブセットとして前記ＭＲ信号を取得する命令であって、前記複数のサブセットは各サブセットごとに順次取得され、各サブセットが、ｋ空間のサブサンプリングを持つ複数のｋ空間プロファイルを有し、前記サブセットが、ｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットを形成するように互いに補完する、命令と、
各サブセットから単一サブセットＭＲ画像を再構成する命令と、
各単一サブセットＭＲ画像から勾配ＭＲ画像を計算する命令と、
前記勾配ＭＲ画像を互いに比較することにより動きを検出する命令と、
を有する、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。これは、ＭＲ装置の検査体積内に配置された対象のＭＲ撮像の方法に関する。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使用する画像形成ＭＲ方法は、軟組織の撮像に対して、多くの点で他の撮像方法より優れており、電離放射線を必要とせず、通常は侵襲的ではないので、特に医療診断の分野において、現今では幅広く使用されている。

【0003】

一般的にＭＲ方法によると、検査されるべき患者の身体は、測定が関連付けられる座標系の軸（通常はｚ軸）を同時に規定する方向を持つ強力な一様磁場Ｂ₀内に配置される。磁場Ｂ₀は、規定された周波数（いわゆるラーモア周波数又はＭＲ周波数）の交流磁場（ＲＦ場）の印加により励起（スピン共鳴）されることができる磁場強度に依存して個別の核スピンに対して異なるエネルギレベルを生じる。

【0004】

巨視的視点から、個別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）の印加により平衡状態から偏向されることができる総磁化を生じ、このＲＦパルスの対応する磁場Ｂ₁は、磁化がｚ軸の周りで歳差運動を行うように、ｚ軸に垂直に延在する。歳差運動は、フリップ角と称される開口角を持つ円錐の表面を描く。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。いわゆる９０°パルスの場合、磁化は、ｚ軸から横断面に偏向される（フリップ角９０°）。

【0005】

横方向磁化及びその変化は、磁化の変化がｚ軸に垂直な方向において測定されるような形でＭＲ装置の検査体積内に配置及び配向される受信ＲＦコイルを用いて検出されることができる。

【0006】

体内の空間解像度を実現するために、３つの主軸に沿って延在する一定の磁場勾配が、一様磁場Ｂ₀に重畳され、スピン共鳴周波数の線形の空間的依存性をもたらす。受信コイルにおいて取得される信号は、この場合、体内の異なる場所と関連付けられることができる異なる周波数の成分を含む。

【0007】

受信コイルを介して得られた信号データは、空間周波数領域に対応し、ｋ空間データと称される。ｋ空間データは、通常は、異なる位相符号化の複数の取得されたｋ空間プロファイル（ｋ空間における線）を含む。各ｋ空間プロファイルは、多数のサンプルを収集することによりデジタル化される。ｋ空間データのセットは、フーリエ変換を用いてＭＲ画像に変換される。

【0008】

様々なＭＲＩ応用において、検査される患者の動きは、画質に悪影響を与える可能性がある。画像の再構成に対して十分なＭＲ信号の取得は、有限の時間期間がかかる。有限の取得時間中の患者の動きは、典型的には、再構成ＭＲ画像における動きアーチファクトを生じる。従来のＭＲ撮像アプローチにおいて、取得時間は、ＭＲ画像の所定の解像度が指定される場合に、非常に小さな範囲のみに減少されることができる。医療ＭＲ撮像の場合、動きアーチファクトは、例えば、心臓及び呼吸の循環運動、及び他の生理学的プロセス、並びにぼけ、誤位置合わせ、変形及びゴーストアーチファクトを生じる患者の動きから生じる可能性がある。

【0009】

異なるアプローチが、ＭＲ撮像における動きに関する問題を克服するために開発されている。これらのうちの１つは、いわゆるＰＲＯＰＥＬＬＥＲ撮像技術である。ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ概念（Periodically Rotated Overlapping ParalEL Lines, see James G. Pipe: 'Motion Correction With PROPELLER MRI: Application to Head Motion and Free-Breathing Cardiac Imaging', Magnetic Resonance in Medicine, vol. 42, 1999, pages 963-969）において、ＭＲ信号データは、Ｎ個のストリップにおけるｋ空間において取得され、各ストリップは、デカルトベースのｋ空間サンプリングスキームにおけるＬの最小周波数の位相符号化の線に対応する、Ｌの平行なｋ空間の線からなる。ｋ空間ブレード（blade）とも称される各ストリップは、合計のＭＲデータセットがｋ空間における円に及ぶように、例えば、１８０°／Ｎの角度だけｋ空間において回転される。直径Ｍを持つ完全なｋ空間データマトリクスが望まれる場合、Ｌ及びＮは、Ｌ×Ｎ＝Ｍ×π／２であるように選択されうる。ＰＲＯＰＥＬＬＥＲの１つの本質的な特徴は、直径Ｌを持つｋ空間における中心の円形部分が、各ｋ空間ブレードに対して取得されることである。この中心部分は、各ｋ空間ブレードに対する低解像度ＭＲ画像を再構成するのに使用されることができる。低解像度ＭＲ画像は、患者の動きによる面内変位及び位相誤差を検出するように互いに比較される。相互相関のような適切な技術が、いずれのｋ空間ブレードが著しい動きによる変位で取得されたか又は他のタイプのアーチファクトを含むかを決定するのに使用される。ＭＲ画像データは、最終的なＭＲ画像の再構成の前にｋ空間において結合されるので、ｋ空間ブレードからのＭＲデータは、アーチファクトが最終ＭＲ画像において減少されるように、ｋ空間ブレードを相互相関することにより検出されるアーチファクトレベルによって重み付けされる。ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ技術は、ＭＲ信号取得中に検査される患者の動きに対してロバストであるＭＲ画像取得技術を得るためにｋ空間の中心部分におけるオーバサンプリングを使用する。

【0010】

しかしながら、既知のＰＲＯＰＥＬＬＥＲアプローチの欠点は、その応用が、多数の連続して回転されるブレードからのｋ空間プロファイルの特定の円形取得に制限されるという事実から生じる。ＰＲＯＰＥＬＬＥＲアプローチの高度に効果的な動き補償及び動き補正概念は、デカルトｋ空間サンプリングスキームと比較可能ではない。

【0011】

代替例として、いわゆるナビゲータ技術が、撮像体積内の関心体積の位置及び向きを規定する撮像パラメータをプロスペクティブに調整することにより動きに関する問題を克服するように開発されている。ナビゲータ技術において、これにより、ナビゲータ信号のセットが、例えば、患者の呼吸運動を決定するように検査される患者の横隔膜を横断する空間的に制限された体積から取得される。ナビゲータ信号を登録するために、いわゆる２Ｄ ＲＦパルスが、使用されてもよい。これらは、例えばペンシルビーム形状である、空間的に制限されたナビゲータ体積を励起し、これは、グラジエントエコーを使用して読み出される。関心体積の動きによって誘発される瞬間位置を検出する他の方法は、横隔膜の上に配置される二次元矢状スライスの取得、又は三次元低解像度データセットの取得である。それぞれのナビゲータ体積は、動いている生体構造の瞬間位置を示す変位値が、取得されたナビゲータ信号から再構成され、関心体積の動き補正に対してリアルタイムで使用されることができるような様式でインタラクティブに配置される。ナビゲータ技術は、主に、呼吸運動が画質を深刻に劣化することができる身体及び心臓検査における呼吸運動の効果を最小化するのに使用される。ＭＲナビゲータ信号に基づくゲーティング及び補正は、これらのアーチファクトを低減するのに使用されうる。

【0012】

しかしながら、ナビゲータ技術の欠点は、ナビゲータ信号の追加の取得が要求され、これが、全体的なスキャン時間の延長を生じることである。更に、既知のナビゲータ方法は、撮像のためのＭＲ信号が取得されるべきである関心体積が、ナビゲータ体積と部分的に重複する場合に、適用するのが難しい。ナビゲータ体積が、それぞれの関心体積上に重ねられる場合、画質は、運動状態の不正確な検出により又はナビゲータ体積内の核磁化の飽和により劣化されうる。

【0013】

米国特許ＵＳ６１４４８７４は、中心ｋ空間ビュー及び周辺ｋ空間ビューが、それぞれ狭い及び広い取得窓において取得される磁気共鳴撮像方法に関する。ｋ空間ビューは、第１及び第２の呼吸ゲーティング信号に対して取得される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

先行する記載から、改良されたＭＲ撮像技術に対する要望が存在することが、容易に理解される。結果的に、本発明の目的は、効率的な運動補償及び／又は運動補正を可能にし、ｋ空間のデカルトサンプリングと互換性のある方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明によると、ＭＲ装置の検査体積内に配置された対象のＭＲ撮像の方法が、開示される。前記方法は、
‐少なくとも１つのＲＦパルス及び切り替え磁場勾配のＭＲ撮像シーケンスを前記対象に行う（subjecting）ことによりＭＲ信号を生成するステップと、
‐複数の時間的に連続したサブセットとして前記ＭＲ信号を取得するステップであって、各サブセットが、ｋ空間のサブサンプリングを持つ複数のｋ空間プロファイルを有し、前記サブセットが、ｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットを形成するように互いに補完する、ステップと、
‐各サブセットから単一サブセット（single-subset）ＭＲ画像を再構成するステップと、
‐各単一サブセットＭＲ画像から勾配ＭＲ画像を計算するステップと、
‐前記勾配ＭＲ画像を互いに比較することにより動きを検出するステップと、
を有する。

【0016】

本発明の教示は、上記のＰＲＯＰＥＬＬＥＲ技術の動き検出／補正アプローチを、他の種類のｋ空間サンプリング、特にデカルトｋ空間サンプリングに適用することである。本発明は、ナビゲータの追加の取得の必要なしに高速かつロバストな動き検出を可能にする。

【0017】

本発明によると、ＭＲ信号は、時間的に連続した複数のサブセットとして、いかなる確立された撮像シーケンス、例えばスピンエコーシーケンス又はグラジエントエコーシーケンスにより取得される。各サブセットは、複数のｋ空間プロファイルを有し、各サブセットのｋ空間プロファイルは、サブサンプリングで取得される。これは、各サブセットのｋ空間サンプリング密度が、撮像されるべき視野（ＦＯＶ）に対してナイキスト閾値より低いことを意味する。このように減少された数の位相符号化ステップは、短い時間期間内の各サブセットの取得を可能にする。単一のサブセットの取得の持続時間は、各サブセットが前記対象の特定の運動状態を本質的に反映するように前記対象の予測される運動の典型的な時間スケールと比較して短くなくてはならない。人間の対象の医療撮像の典型的なシナリオにおいて、単一のサブセットの取得は、好ましくは、例えば、ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ撮像における単一のｋ空間ブレードの取得の持続時間と比較可能である、１００ｍｓより少ない時間がかかるべきである。本発明の方法の最良のパフォーマンスは、各サブセットのｋ空間データが単一の運動状態に起因することができる限り、（サブセットごとのｋ空間プロファイルの数を単位として）可能な限り大きなサブセットを使用して得られる。関連する運動の典型的な時間スケールが既知である場合、サブセットごとに取得されるｋ空間プロファイルの数は、これに応じて決定されることができる。

【0018】

単一サブセットＭＲ画像は、本発明によって各サブセットから再構成される。前記サブセットのｋ空間データは、ｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットを形成するように互いに補完する。換言すると、各サブセットは、他のサブセットとは他のｋ空間における場所をカバーする。その結果は、前記単一サブセットＭＲ画像が、異なるコンテンツを持ち、運動を検出するためにＰＲＯＰＥＬＬＥＲ撮像のように互いに直接的に比較（相互相関）されることができないことである。

【0019】

本発明の本質的なフィーチャは、勾配ＭＲ画像が、各単一サブセットＭＲ画像から計算されることである。本発明の意義の範囲内で、勾配ＭＲ画像は、それぞれの単一サブセットＭＲ画像から得られたＭＲ画像であり、これにより、コントラスト情報を含むｋ空間の中心領域（低い空間周波数情報）の影響が、前記勾配ＭＲ画像において低減される又は完全に除去される。例えば、各勾配ＭＲ画像は、対応する単一サブセットＭＲ画像の（少なくとも１つの空間的方向における）画像値のボクセルに関する空間導関数を含みうる。しかしながら、他の方法又は変換（例えばウェーブレット変換）が、内部ｋ空間の影響を低減するのに使用されてもよい。前記単一サブセットＭＲ画像の間よりも前記勾配ＭＲ画像の間に大幅に小さい差が存在することは、本発明の洞察である。空間導関数コンテンツを含むＭＲ画像（前記勾配ＭＲ画像）の間の相互相関が、かなり高く、動きに依存することがわかる。２つのサブセットの取得の間に動きが存在する場合、それぞれの勾配ＭＲ画像の相互相関は、大幅に低下する。これは、本発明により利用される。動きは、前記勾配ＭＲ画像を互いと比較することにより本発明によって検出される。前記比較は、勾配画像の各対の相互相関を計算することにより実行されうる。前記相互相関は、ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ撮像における単一ブレード画像の相互相関のように、前記勾配ＭＲ画像の類似性のスカラー尺度として特に適している。前記相互相関は、強度画像である前記勾配ＭＲ画像に基づいて計算されうる。しかしながら、前記相互相関は、ｋ空間における前記サブセットの間の位置のシフトを補償するように線形位相補正を実行した後の複素勾配ＭＲ画像に基づいてもよい。

【0020】

本発明の好適な実施例において、動き補償ＭＲ画像は、ｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットから再構成され、前記サブセットは、検出された動きによって重み付けされる。前記サブセットは、重み付けされた重ね合わせによりｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットになるように結合される。前記重み付けされた重ね合わせは、再構成ＭＲ画像における動きにより誘発された画像アーチファクトの標的とされた効果的な低減を可能にする。前記重み付けされた重ね合わせの重み係数は、動きにより破損したサブセットに低減された重みを適用することにより画像アーチファクトが避けられるように前記勾配ＭＲ画像の比較から得られる。

【0021】

代替実施例において、動き補正は、動き補正されたＭＲ画像が、動き補正されたサブセットから形成されるｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットから再構成されることができるように、前記検出された動きによって前記サブセットの少なくとも１つに適用されてもよい。従来のＰＲＯＰＥＬＬＥＲ撮像のように、本発明の方法は、前記サブセットにおける動きによって誘発された変位及び位相誤差を推定及び補正するステップを有してもよい。例えば、患者の動きにより引き起こされる変位（平行移動及び／又は回転）及び位相誤差は、前記勾配ＭＲ画像の比較から得られることができる。これらの因子は、動き補正されたＭＲ画像を再構成する前に本発明によって各サブセットにおいて補正されてもよい。本発明は、したがって、ＭＲ信号取得中の検査される患者の動きに対してロバストであるＭＲ撮像方法を提供する。

【0022】

他の代替例によると、１又は複数の動きにより破損したサブセットが、再取得され、最終ＭＲ画像が、動きにより破損していないサブセット及び再取得されたサブセットから形成されたｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットから再構成される。動きにより破損したサブセットは、前記勾配ＭＲ画像の比較により識別される。それぞれのサブセットは、この場合、再取得される。オプションとして、ｋ空間サンプリングのＦＯＶは、前記検出された動きによって前記サブセットを再取得するステップにおいて適合される。このようにして、前記ＦＯＶは、撮像された対象の前記検出された動きに続く。

【0023】

好ましくは、本発明によって取得された全てのサブセットは、それぞれの撮像タスクに対応するｋ空間の同じ所定の領域をカバーする。前記サブセットは、ｋ空間のデカルトサンプリングを使用して取得されてもよく、各サブセットは、複数の等距離の平行なｋ空間プロファイルを有する。換言すると、各サブセットのｋ空間プロファイルは、ｋ空間上に均等に広がり、１つのサブセットは、異なるサブセットの測定されたｋ空間プロファイルの間の一定のオフセットで、個別のｋ空間プロファイルのｋ空間位置に関してのみ他のサブセットと異なる。これは、マルチエコー撮像シーケンス（例えば「ターボ」スピンエコーＴＳＥシーケンス）の典型的なｋ空間取得スキームであり、各サブセットは、前記マルチエコー撮像シーケンスの単一の「ショット」において生成された（すなわち単一のＲＦ励起の後の）一連のＭＲエコー信号に対応する。しかしながら、本発明により使用される撮像シーケンスは、ｋ空間プロファイルの取得の適切な順序を持ついかなる従来のスピンエコー又はグラジエントエコーシーケンスであってもよい。

【0024】

代わりに、前記サブセットは、（インタリーブされたスパイラルｋ空間軌道を持つ）マルチショットスパイラルスキャン又はラジアルスキャンのような、非デカルトサンプリングパターンを使用して取得されてもよい。基本的に、比較されるべきサブセットのｋ空間サンプリングパターン／軌道は、（上記のデカルトサンプリングの場合のように）ｋ空間において平行移動されるか又は（スパイラル／ラジアルスキャンに対して）回転されるかのいずれかである同じ幾何構成を持つべきである。

【0025】

本発明の他の好適な実施例において、前記サブセットは、三次元又はより高次元のｋ空間データを有してもよい。本発明の方法は、二次元及び三次元ＭＲ撮像並びに例えばダイナミックＭＲ撮像又は分光ＭＲ撮像のような、より高次のＭＲ撮像に対して同等に適している。

【0026】

記載された本発明の方法は、これまで、検査体積内で一様な静磁場Ｂ₀を生成する少なくとも１つの主磁石コイルと、前記検査体積内で異なる空間的方向において切り替え磁場勾配を生成する複数の勾配コイルと、前記検査体積内でＲＦパルスを生成する及び／又は前記検査体積内に配置された対象からＭＲ信号を受信する少なくとも１つのＲＦコイルと、ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配の時間的遷移を制御する制御ユニットと、前記受信されたＭＲ信号からＭＲ画像を再構成する再構成ユニットとを含むＭＲ装置を用いて実行されることができる。本発明の方法は、前記ＭＲ装置の前記再構成ユニット及び／又は前記制御ユニットの対応するプログラミングにより実施されることができる。

【0027】

本発明の方法は、現在、臨床的使用におけるほとんどのＭＲ装置において有利に実行されることができる。このために、前記ＭＲ装置が、本発明の上で説明された方法ステップを実行するように制御されるコンピュータプログラムを使用することが、単に必要である。前記コンピュータプログラムは、データ担体上に存在するか、又は前記ＭＲ装置の前記制御ユニットにおけるインストールに対してダウンロードされるようにデータネットワークに存在するかのいずれかでありうる。

【0028】

添付の図面は、本発明の好適な実施例を開示する。しかしながら、図面が、本発明の限定の規定としてではなく、説明の目的に対して設計されると理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の方法を実行するＭＲ装置を示す。

【図2】本発明によるＫ空間プロファイルのデカルト取得を概略的に示す。

【図3】本発明による動き検出に対して使用される単一サブセットＭＲ画像及び対応する勾配ＭＲ画像を示す。

【図4】ＴＳＥスキャンと組み合わせた本発明の動き検出アプローチを示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図１を参照すると、ＭＲ装置１が示される。前記装置は、実質的に一様な時間的に一定の主磁場Ｂ₀が検査体積を通るｚ軸に沿って作成されるような超伝導又は常伝導主磁石コイル２を有する。前記装置は、更に、（一次、二次、及び利用可能である場合に３次）シミングコイル２'のセットを有し、セット２'の個別のシミングコイルを流れる電流は、前記検査体積内のＢ₀偏差を最小化する目的で制御可能である。

【0031】

磁気共鳴生成及び操作システムは、ＭＲ撮像を実行するために核磁気スピンを反転又は励起する、磁気共鳴を誘起する、磁気共鳴をリフォーカスする、磁気共鳴を操作する、前記磁気共鳴を空間的に及び他の形で符号化する、及びスピンを飽和させる等のためにＲＦパルス及び切り替え磁場勾配の系列を印加する。

【0032】

より具体的には、勾配増幅器３は、前記検査体積のｘ、ｙ及びｚ軸に沿った全身勾配コイル４、５及び６の選択されたものに電流パルス又は波形を印加する。デジタルＲＦ周波数送信器７は、前記検査体積内にＲＦパルスを送信するように送信／受信スイッチ８を介してボディＲＦコイル９にＲＦパルス又はパルスパケットを送信する。典型的なＭＲ撮像シーケンスは、いかなる印加された磁場勾配とも一緒に、核磁気共鳴信号の選択された操作を達成する短い持続時間のＲＦパルスセグメントのパケットからなる。前記ＲＦパルスは、飽和させる、共鳴を励起する、磁化を反転させる、共鳴をリフォーカスする、又は共鳴を操作する、及び前記検査体積内に配置された体１０の一部を選択するのに使用される。前記ＭＲ信号は、ボディＲＦコイル９によっても取得される。

【0033】

体１０の制限された領域のＭＲ画像の生成に対して又は並列撮像を用いるスキャン加速に対して、局所アレイＲＦコイル１１、１２、１３のセットが、撮像に対して選択された領域に隣接して配置される。アレイコイル１１、１２、１３は、体‐コイルＲＦ送信により誘起されたＭＲ信号を受信するのに使用されることができる。

【0034】

結果として生じるＭＲ信号は、ボディＲＦコイル９により及び／又はアレイＲＦコイル１１、１２、１３により取得され、好ましくは前置増幅器（図示されない）を含む受信器１４により復調される。受信器１４は、送信／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。

【0035】

ホストコンピュータ１５は、エコープラナー撮像（ＥＰＩ）、エコー体積撮像、グラジエント及びスピンエコー撮像、及び高速スピンエコー撮像等のような複数のＭＲ撮像シーケンスのいずれかを生成するようにシミングコイル２'並びにグラジエントパルス増幅器３及び送信器７を制御する。選択されたシーケンスに対して、受信器１４は、各ＲＦ励起パルスに続いて高速に連続して単一の又は複数のＭＲデータラインを受信する。データ取得システム１６は、受信された信号のアナログ‐デジタル変換を実行し、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。近年のＭＲ装置において、データ取得システム１６は、生画像データの取得に特化された別のコンピュータである。

【0036】

最終的に、デジタル生画像データは、フーリエ変換又はＳＥＮＳＥ若しくはＧＲＡＰＰＡのような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により画像表現に再構成される。前記ＭＲ画像は、前記患者を通る平面スライス、平行な平面スライスのアレイ、又は三次元体積等を表しうる。前記画像は、次いで、スライス、投影、又は画像表現の他の部分を、例えば結果として生じるＭＲ画像の人間可読ディスプレイを提供するビデオモニタ１８を介して、視覚化に対する適切な形式に変換するのにアクセスされうる画像メモリに記憶される。

【0037】

図２は、本発明の実施例によるデカルトｋ空間サンプリングスキームを示す。

【0038】

いわゆるターボスピンエコー（ＴＳＥ）シーケンスは、周知のマルチエコー撮像シーケンスである。前記ＴＳＥシーケンスの１つの「ショット」は、磁気共鳴の励起のための最初のＲＦパルスに続いて、異なって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迅速に印加された（典型的には１８０°の）リフォーカスＲＦパルスを有する。前記エコー信号が、取得され、各エコー信号は、ｋ空間プロファイル、すなわちｋ空間の一次元サンプルを表し、ｋ空間における前記ｋ空間プロファイルの位置は、前記シーケンスの印加された周波数符号化及び位相符号化切り替え磁場勾配により決定される。いわゆるターボ係数は、各励起の後に取得されたエコーの数である。典型的には、前記マルチエコーシーケンスの複数のショットが、前記取得されたｋ空間プロファイルからＭＲ画像を再構成することができるためにｋ空間を完全にサンプリングするように印加される。ＴＳＥシーケンスは、今日、ほとんどすべての応用において使用される。幅広い使用にもかかわらず、これは、セグメント化ｋ空間分配取得により動きに対して非常に敏感であることが知られている。撮像される対象の小さな移動は、関心生体構造と重複するゴーストを導入し、スキャンの全体的な診断値を妨害する可能性がある。

【0039】

本発明によると、前記ＴＳＥシーケンスの１つのショット中に取得されたｋ空間プロファイルは、複数の時間的に連続して取得されたサブセットの１つのサブセットを構成する。図２に示された実施例において、ターボ係数５を持つＴＳＥシーケンスの３つのショットが、ｋ空間をサンプリングするように印加される。図２の図の水平な線は、前記ＴＳＥシーケンスにより生成された前記エコー信号を表す。Ｓ１１乃至Ｓ１５により示されるｋ空間プロファイルは、第１のショット中に取得され、第１のサブセットを構成する。Ｓ２１乃至Ｓ２５により示されるｋ空間プロファイルは、第２のショット中に取得され、第２のサブセットを構成し、Ｓ３１乃至Ｓ３５により示されるｋ空間プロファイルは、第３のショット中に取得され、第３のサブセットを構成する。各サブセットは、サブサンプリングを用いてｋ空間をサンプリングする５つのｋ空間プロファイルを有する。前記３つのサブセットは、ｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットを形成するように互いに補完する。異なるサブセットのｋ空間プロファイルの間の差Δｋは、位相符号化方向ｋｙにおけるＦＯＶのサイズを決定する。

【0040】

本発明によると、単一サブセットＭＲ画像は、各サブセットから再構成される。これは、図３に示される。図３に示される左の９つのＭＲ画像は、３３のターボ係数及び９つのショットを持つＴＳＥシーケンスを使用して図２に示されるように取得されたエコー信号から再構成された単一サブセットＭＲ画像である（頭部スキャン）。見られることができるように、前記９つの単一サブセットＭＲ画像におけるコントラストは、前記サブセットがｋ空間における異なる位置をカバーするので、大幅に異なる。本発明によると、勾配ＭＲ画像は、各単一サブセットＭＲ画像から再構成される。図３の右の９つのＭＲ画像は、位相符号化方向ｋｙにおいて画像値のボクセルに関する空間導関数を計算することにより図３の左部分に示された前記単一サブセットＭＲ画像から得られた対応する勾配ＭＲ画像である。見られることができるように、前記９つの勾配ＭＲ画像のコンテンツは、前記単一サブセットＭＲ画像より高度な類似性を示す。

【0041】

図４は、本発明の動き検出スキームを示す。動きは、前記勾配ＭＲ画像を互いに比較することにより検出される。これは、前記勾配ＭＲ画像の対ごとの相互相関を計算することにより実行される。図４に示される実施例において、ＭＲ信号は、３０のターボ係数及び１０のショットを持つＴＳＥシーケンスを使用して取得される。中央上の図は、動き破損なしの場合に対する相関マトリクスを示す。前記マトリクスは、前記ＴＳＥシーケンスのショットの数、すなわち本発明の意義の範囲においてサブセットの数に対応する１０の行及び１０の列を持つ。前記マトリクスの各フィールドは、それぞれの単一サブセットＭＲ画像から計算された勾配ＭＲ画像の対の相互相関の値を有する。本発明の原理を示すために、ショット２及び４は、１つのボクセルによるシフトを導入することにより動き破損される。右上の図は、ｘ方向におけるシフトに対する相関マトリクスを示し、中央下の図は、ｙ方向におけるシフトに対する相関マトリクスを示す。両方の場合に、相互相関の大幅な低下が、それぞれの相関マトリクスの列２及び４並びに行２及び４において観測される。右下の図は、それぞれのマトリクスの各行に対する列にわたる相互相関の和を示す。前記図は、両方のシフト方向に対して行２及び４における相互相関の効果を明らかに反映する。この和は、動き検出尺度として本発明により使用されることができる。低い値は、それぞれの勾配ＭＲ画像及び他の勾配ＭＲ画像の低い相関を示し、したがって、動き破損の増大された確率を示す。これは、例えば、前記サブセットの全体から形成されたｋ空間プロファイルの完全にサンプリングされたセットから動き補償されたＭＲ画像を再構成するのに使用されてもよく、前記サブセットは、前記動き検出尺度によって重み付けされる。代わりに、前記動き検出尺度が所定の閾値より小さいサブセットに対して、再取得が自動的に開始されることができる。対応して再構成されるＭＲ画像（頭部画像）は、図４に沿いて左に示される。

【0042】

本発明は、ＴＳＥ撮像シーケンスを参照して上に記載されているが、（ＴＦＥ、ＦＦＥ又はＳＥのような）他の既知の撮像シーケンスが、前記取得されたｋ空間プロファイルの対応する順序で同様に使用されることができることに注意しなければならない。

【0043】

本発明の概念は、例えばｋｙ及びｋｚ方向において位相符号化され、三次元ｋ空間上に均等に広がったｋ空間プロファイルを有するサブセットを使用して、容易に３Ｄ又はより高次元の撮像に拡張されることができる。各サブセットは、この場合、（周波数符号化方向ｋｘに沿って延在する）複数の等距離の平行なｋ空間プロファイルを有する。１つのサブセットは、２つの位相符号化方向ｋｙ及びｋｚにおける異なるサブセットの測定されたｋ空間プロファイルの間の一定のオフセットΔｋｙ及びΔｋｚで、個別のｋ空間プロファイのｋ空間位置に関して他のサブセットとは異なる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】