特許 7025410 補正された感度符号化磁気共鳴イメージング

(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】2022-02-15

(45)【発行日】2022-02-24

(54)【発明の名称】補正された感度符号化磁気共鳴イメージング

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20220216BHJP

   G01R 33/561 20060101ALI20220216BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 376

G01R33/561

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2019510711

(86)(22)【出願日】2017-08-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-10-24

(86)【国際出願番号】 EP2017071075

(87)【国際公開番号】W WO2018036986

(87)【国際公開日】2018-03-01

【審査請求日】2020-08-19

(31)【優先権主張番号】16185766.9

(32)【優先日】2016-08-25

(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】110001690

【氏名又は名称】特許業務法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】フェデラー ミハ

(72)【発明者】

【氏名】デ ウェールト エルウィン

(72)【発明者】

【氏名】エルメス ジーン‐ピエール フランシスクス アレクサンダー マリア

【審査官】後藤 順也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１５８５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２６０４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５０９９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１９５３８４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｇ０１Ｒ ３３／２０－３３／６４

(57)【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、
磁気共鳴データを取得するための複数のコイル要素を含む無線周波数システムと、
機械実行可能命令及びパルスシーケンスコマンド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は、前記磁気共鳴データのｋ空間におけるアンダーサンプリングに起因する折り返し効果に関連付けられたＳＥＮＳＥイメージングプロトコルに従って前記磁気共鳴データを取得するよう、前記磁気共鳴イメージングシステムを制御する、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、前記機械実行可能命令の実行により、前記プロセッサは、
前記パルスシーケンスコマンドを使用して、前記磁気共鳴データを取得するよう前記磁気共鳴イメージングシステムを制御し、
前記磁気共鳴データから、折り返された磁気共鳴画像のセットを再構成し、
磁場不均一性マップからボクセル変形マップを計算し、
前記複数のコイル要素のためのコイル感度行列を少なくとも部分的に使用して展開行列のセットを計算し、ここで、前記展開行列のセットは、少なくとも１つの改変された展開行列を含み、前記少なくとも１つの改変された展開行列は、前記コイル感度行列及び前記ボクセル変形マップを少なくとも部分的に使用して計算され、前記少なくとも１つの改変された展開行列は、磁場における不均一性に起因する折り返しアーチファクトに似た追加アーチファクトの補正を可能にし、
前記折り返された磁気共鳴画像のセット及び前記展開行列のセットを使用して、歪んでいない磁気共鳴画像データを計算する、磁気共鳴イメージングシステム。

【請求項2】

前記機械実行可能命令の実行より、前記プロセッサはさらに、前記ボクセル変形マップを用いて前記歪んでいない磁気共鳴画像データを変換することによって、改変された磁気共鳴画像データを計算する、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】

前記改変された展開行列は、前記コイル感度行列を前記ボクセル変形マップを用いて変換することによって少なくとも部分的に計算される、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ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルはエコープラナーイメージングプロトコルであり、前記エコープラナーイメージングプロトコルは、少なくとも１つの位相符号化方向における位相符号化を用いて磁気共鳴データを取得するように構成され、前記ボクセル変形マップは、前記少なくとも１つの位相符号化方向における局所磁場歪みを記述する、請求項１から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】

前記少なくとも１つの位相符号化方向は２つの直交する位相符号化方向であり、前記ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルは３次元ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルであり、前記２つの直交する位相符号化方向のうちの１つはスライス選択のために構成される、請求項４に記載の磁気共鳴イメージングシステム。

【請求項6】

前記ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルは同時マルチスライス取得イメージングプロトコルである、請求項１から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7】

前記改変された展開行列は、フィードフォワードフォーマットで定式化される、請求項１から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】

前記改変された展開行列は、正則化項を用いて少なくとも部分的に計算される、請求項７に記載の磁気共鳴イメージングシステム。

【請求項9】

前記正則化項は、前記ボクセル変形マップによって改変された組織の存在の推定である、請求項８に記載の磁気共鳴イメージングシステム。

【請求項10】

前記ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルは、マルチショットＳＥＮＳＥイメージングプロトコルである、請求項１から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】

前記ボクセル変形マップは、前記パルスシーケンスコマンド及び前記磁場不均一性マップを用いて計算される、請求項１から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】

前記機械実行可能命令の実行により、前記プロセッサはさらに、
コイル感度測定磁気共鳴イメージングプロトコルを使用して予備磁気共鳴データを取得し、
前記予備磁気共鳴データを使用して前記コイル感度行列を計算する、請求項１から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】

前記機械実行可能命令の実行により、前記プロセッサはさらに、
磁場測定磁気共鳴イメージングプロトコルを使用して磁場磁気共鳴データを取得し、
前記磁場磁気共鳴データを使用して前記磁場不均一性マップを計算する、請求項１から１２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14】

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によって実行される機械実行可能命令を含むコンピュータプログラムであって、前記磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴データを取得する複数のコイル要素を含む無線周波数システムを含み、無線周波数アンテナは複数のコイル要素を含み、前記プロセッサによって、
パルスシーケンスコマンドを使用して前記磁気共鳴データを取得するよう前記磁気共鳴イメージングシステムを制御し、ここで、前記パルスシーケンスコマンドは、前記磁気共鳴データのｋ空間におけるアンダーサンプリングに起因する折り返し効果に関連付けられたＳＥＮＳＥイメージングプロトコルに従って前記磁気共鳴データを取得するよう、前記磁気共鳴イメージングシステムを制御し、
前記磁気共鳴データから折り返された磁気共鳴画像のセットを再構成し、
磁場不均一性マップからボクセル変形マップを計算し、
前記複数のコイル要素のためのコイル感度行列を少なくとも部分的に使用して展開行列のセットを計算し、ここで、前記展開行列のセットは、少なくとも１つの改変された展開行列を含み、前記少なくとも１つの改変された展開行列は、前記コイル感度行列及び前記ボクセル変形マップを少なくとも部分的に使用して計算され、前記少なくとも１つの改変された展開行列は、磁場における不均一性に起因する折り返しアーチファクトに似た追加アーチファクトの補正を可能にし、
前記折り返された磁気共鳴画像のセット及び前記展開行列のセットを使用して、歪んでいない磁気共鳴画像データを計算する、コンピュータプログラム。

【請求項15】

磁気共鳴イメージングシステムを用いた磁気共鳴イメージング方法であって、前記磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴データを取得するための複数のコイル要素を含む無線周波数システムを含み、前記方法は、
パルスシーケンスコマンドを使用して前記磁気共鳴データを取得するよう前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するステップであって、前記パルスシーケンスコマンドは、前記磁気共鳴データのｋ空間におけるアンダーサンプリングに起因する折り返し効果に関連付けられたＳＥＮＳＥイメージングプロトコルに従って前記磁気共鳴データを取得するよう、前記磁気共鳴イメージングシステムを制御する、ステップと、
前記磁気共鳴データから折り返された磁気共鳴画像のセットを再構成するステップと、
磁場不均一性マップからボクセル変形マップを計算するステップと、
前記複数のコイル要素のためのコイル感度行列を少なくとも部分的に使用して展開行列のセットを計算するステップであって、前記展開行列のセットは、少なくとも１つの改変された展開行列を含み、前記少なくとも１つの改変された展開行列は、前記コイル感度行列及び前記ボクセル変形マップを少なくとも部分的に使用して計算され、前記少なくとも１つの改変された展開行列は、磁場における不均一性に起因する折り返しアーチファクトに似た追加アーチファクトの補正を可能にする、ステップと、
前記折り返された磁気共鳴画像のセット及び前記展開行列のセットを使用して、歪んでいない磁気共鳴画像データを計算するステップとを含む、磁気共鳴イメージング方法。

【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、特に、感度符号化（ＳＥＮＳＥ）磁気共鳴イメージング技術に関する。

【背景技術】

【0002】

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）スキャナでは、患者の体内画像を生成するための手順の一部として原子の核スピンを整列させるために、大きな静磁場が使用される。この大きな静磁場をＢ０磁場又は主磁場と呼ぶ。

【0003】

空間的符号化の１つの方法は、磁場勾配コイルを使用することである。典型的には、３つの異なる直交方向に３つの異なる勾配磁場を発生させるために使用される３つのコイルがある。

【0004】

ＭＲＩスキャン中に、１つ又は複数の送信コイルによって生成される無線周波数（ＲＦ）パルスは、いわゆるＢ１磁場を発生させる。さらに、印加された傾斜磁場及びＢ１磁場は、有効局所磁場に摂動を発生させる。その後、ＲＦ信号が核スピンによって放射され、１つ又は複数の受信コイルによって検出される。データは個々の受信コイルによって別々に取得することができる。個々の受信コイルのそれぞれについてデータから再構成された複数の画像は、ＳＥＮＳＥ（ＳＥＮＳｉｔｉｖｉｔｙ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ）磁気共鳴イメージング技術を使用して、単一の画像又は画像データに組み合わせることができる。ＳＥＮＳＥ磁気共鳴イメージング技術は以下のジャーナル論文においてレビューされている：Ｐｒｕｅｓｓｍａｎｎらの１９９９年の“ＳＥＮＳＥ：Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ ｆａｓｔ ＭＲＩ”、Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｍｅｄ．、４２：９５２‐９６２、ｄｏｉ：１０．１００２／（ＳＩＣＩ）１５２２－２５９４（１９９９１１）４２：５＜９５２：：ＡＩＤ－ＭＲＭ１６＞３．０．ＣＯ；２－Ｓ。

【0005】

会議要約のＦｕｄｅｒｅｒらの“ＳＥＮＳＥ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｆｅｅｄ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ”、Ｐｒｏｃ．ＩＳＭＲＭ １１（２００４）、ｐ．２１３０は、ＭＲＩスキャンが行われる前に計算可能なＳＥＮＳＥ再構成の「フィードフォワード」定式化を提供するＳＥＮＳＥ方程式を解く方法を開示している。ＳＥＮＳＥ方程式の定式化は、正規化項Ｒを含む。

【0006】

米国特許出願ＵＳ２０１６／００９７８３１Ａ１は、ＭＲＩシーケンスコントローラとＭＲＩシステムコントローラとを含むＭＲＩシステムを開示している。プレスキャンユニットとして機能する際には、ＭＲＩシーケンスコントローラは、コイルの感度分布を取得するためのプレスキャンを実行する。主走査ユニットとして機能する際には、ＭＲＩシーケンスコントローラは、磁気共鳴画像の信号を取得するための主走査を行う。補正部として機能する際には、ＭＲＩシステムコントローラは、磁気共鳴画像に含まれている主走査の実行から生じた歪みに従って感度分布を補正する。生成部として機能する際には、ＭＲＩシステムコントローラは、補正された感度分布を用いて出力磁気共鳴画像を生成する。

【0007】

Ｃ．Ｂａｒｍｅｔ及びＫ．Ｐ．ＰｒｕｅｓｓｍａｎｎによるＩＳＭＲＭ－２００５要約、“Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ Ｂ０－ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ－Ａ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ”は、パラレルイメージングにおけるＢ_０アーチファクトの問題に取り組んでおり、Ｂ_０誘導周波数オフセットを考慮に入れている。

【発明の概要】

【0008】

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製品、及び方法を提供する。従属請求項には実施形態が記載されている。

【0009】

ＳＥＮＳＥ ＭＲＩイメージングの間、複数のコイル要素を使用して磁気共鳴データ（磁気共鳴イメージングデータとも呼ばれることがある）が取得される。磁気共鳴データは、複数のコイル要素のそれぞれについて画像を作成するために使用される。Ｐｒｕｅｓｓｍａｎｎらによる上記レビュー論文に記載されているように、画像は、最終的な再構成画像と比較して低減された視野を使用して取得される。低減された視野の使用は取得を加速させるが、いわゆる画像折り返し（ｉｍａｇｅ ｆｏｌｄｉｎｇ）をもたらす。したがって、複数のコイル要素のそれぞれについての各画像は、複数の折り返された画像のセットと呼ばれる。

【0010】

複数のコイル要素の空間的感度を使用することによって、折り返しアーチファクトなしに、折り返された画像のセットを組み合わせることができる。コイル感度は、複数のコイル要素からの複数の画像を正しく組み合わせる展開（ｕｎｆｏｌｄｉｎｇ）行列を計算するために使用される。難点は、展開プロセスが、低減された視野に起因する折り返しアーチファクトのみを処理することである。

【0011】

Ｂ０場又はＢ０磁場とも呼ばれる主磁場の不均一性は、ボクセルの真の位置と、磁気共鳴画像におけるボクセルの表示との間にずれをもたらし得る。これは、感度符号化が使用される方向において特に当てはまる。Ｂ０磁場における不均一性は、パルス反復の持続期間にわたって蓄積する位相誤差をもたらす。画像が再構成されるとき、この位相誤差は、ＭＲ信号を生成したスピンの位置に誤差を生じさせる。低いＢ０磁場歪みに関しては、これは画像におけるずれ又は歪みをもたらす。磁場の不均一性が十分に大きい場合、画像内のいくつかの位置が同じ位置にマッピングされ、これにより、ＳＥＮＳＥ ＭＲＩイメージングにおける低減された視野に起因する折り返しアーチファクトに似たアーチファクトが生じる。大きいＢ０磁場歪み及び小さいＢ０磁場歪みの両方に関して、標準的なＳＥＮＳＥ再構成は、不適切に再構成されたＳＥＮＳＥ ＭＲＩ画像をもたらす。

【0012】

本発明の実施形態は、ボクセル変形マップを用いて複数の展開行列のセットのうちの少なくとも１つを改変する改変されたＳＥＮＳＥイメージング技術を使用することによって、磁場不均一性がＳＥＮＳＥ再構成に与える影響を低減又は排除し得る。ボクセル変形マップは、少なくとも部分的に磁場不均一性マップから計算される。このような補正の使用は、画像内の歪みを補正するだけでなく、Ｂ０磁場の不均一性に起因するコイル感度の誤差を補正するという副次的な効果もあり得る。

【0013】

一側面では、本発明は、磁気共鳴データを取得するための複数のコイル要素を含む無線周波数システムを含む磁気共鳴イメージングシステムを提供する。複数のコイル要素は、磁気共鳴データを別々に取得するように構成され得る。言い換えれば、複数のコイル要素は、独立して無線信号を受信するように構成され得る。前記磁気共鳴イメージングシステムはさらに、機械実行可能命令及びパルスシーケンスコマンドを記憶するためのメモリ含む。本明細書で使用されるパルスシーケンスコマンドとの用語は、磁気共鳴データを取得するよう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るコマンドを含む。

【0014】

パルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴イメージングシステムの部分によって直接実行可能な命令の形式でもよいし、又は、磁気共鳴イメージングシステムの構成要素を直接制御するための命令にコンパイル又は変換可能なタイミングシーケンスなどのデータの形式でもよい。前記パルスシーケンスコマンドは、ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルに従って前記磁気共鳴データを取得するよう、前記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。ＳＥＮＳＥはＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｅｎｃｏｄｉｎｇの頭字語で、磁気共鳴データが複数の受信コイル又は要素のアレイによって取得される磁気共鳴イメージング技術を表す。

【0015】

磁気共鳴イメージングシステムは、該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さらに備える。前記機械実行可能命令の実行により、前記プロセッサは、前記パルスシーケンスコマンドを使用して前記磁気共鳴データを取得するよう前記磁気共鳴イメージングシステムを制御する。前記機械実行可能命令の実行により、前記プロセッサはさらに、前記磁気共鳴データから、折り返された磁気共鳴画像のセットを再構成する。磁気共鳴データは、個々のコイル要素のそれぞれについて取得された複数の部分として取得され得る。磁気共鳴データを取得した複数のコイル要素のそれぞれについて、折り返された磁気共鳴画像が構成され得る。ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルでは、この折り返された磁気共鳴画像のセットはその後、単一の磁気共鳴画像又は磁気共鳴データに組み合わせられる。

【0016】

前記機械実行可能命令の実行により、前記プロセッサはさらに、磁場不均一性マップからボクセル変形マップを計算する。磁場不均一性マップは、例えば、磁気共鳴イメージングシステムの磁場不均一性を記述し得る。また、磁場不均一性マップは、具体的被験者が磁気共鳴イメージングシステムの主磁場内にいるときに特有のものであり得る。例えば、被験者は、磁気共鳴イメージングシステム内の磁場の変形を引き起こす組織又はインプラントを有し得る。磁気共鳴イメージングシステム内の磁場のこの変形は、ボクセルの位置を真の幾何学的位置から歪ませる可能性がある。ボクセル変形マップは、磁場不均一性マップから直接計算され、磁場不均一性によって引き起こされる変形を表すために使用され得る。

【0017】

前記機械実行可能命令の実行により、前記プロセッサはさらに、前記複数のコイル要素のためのコイル感度行列を少なくとも部分的に使用して展開行列のセットを計算する。コイル感度行列は、Ｐｒｕｅｓｓｍａｎｎらの上記論文にも記載されている。コイル感度行列は、折り返された磁気共鳴画像のセットの様々な画像からのボクセル又はボクセル群が、どのようにして単一の画像又は磁気共鳴データのセットに組み合わされるかを記述する。展開行列のセットは、少なくとも１つの改変された展開行列を含む。少なくとも１つの改変された展開行列は、コイル感度行列及びボクセル変形マップを少なくとも部分的に使用して計算される。ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルを実行するとき、複数のコイル要素のそれぞれについての視野は限定され得る。これは、いわゆる折り返しアーチファクトを生じ得る。磁場の不均一性はまた、ボクセルが表現される位置、及び他のボクセルに対するボクセルの真の位置における歪み又はずれを引き起こす可能性がある。極端な場合には、これも、磁場によって引き起こされる折り返しに似たアーチファクトをもたらし得る。ボクセル変形マップを使用して改変された展開行列を計算することは、磁気共鳴イメージングシステムの磁場の不均一性に起因するこれらの追加アーチファクトの補正を可能にし得る。

【0018】

機械実行可能命令の実行により、プロセッサはさらに、折り返された磁気共鳴画像のセット及び展開行列のセットを使用して、歪んでいない磁気共鳴画像データを計算する。したがって、歪みのない磁気共鳴画像データは、ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルからの折り返しアーチファクトが除去され、また、磁場不均一性による画像の歪み又は折り返しも除去された磁気共鳴画像データである。この実施形態は、画像が、磁場歪み、及びＳＥＮＳＥイメージングプロトコルの使用に起因する折り返しアーチファクトの両方によって歪められる場合に磁気共鳴画像を提供するという利点を有し得る。展開行列は、それら自体ではこれらの補正を考慮に入れることができないので、ボクセル変形マップの使用は有益であり得る。

【0019】

歪んでいない磁気共鳴画像データは、例ごとに異なる形態を取り得る。一部の場合では、歪んでいない磁気共鳴画像データは２次元ボクセルのスライスであり、慣用的な画像を表し得る。他の場合には、歪んでいない磁気共鳴画像データは、ユーザインターフェイス又はディスプレイ上に異なる態様でレンダリング又は表示され得る２次元スライスの集合、又は場合によっては３次元画像データであり得る。

【0020】

他の実施形態では、前記機械実行可能命令の実行より、前記プロセッサはさらに、前記歪んでいない磁気共鳴画像データを前記ボクセル変形マップを用いて変換することによって、改変された磁気共鳴画像データを計算する。このステップでは、歪んでいない磁気共鳴画像データが、ボクセル変形マップを用いて再び歪められる。歪んでいない磁気共鳴画像データは、例えば、２次元スライス、２次元スライスの集合、又は場合によっては３次元磁気共鳴画像データであり得る。改変された磁気共鳴画像データの計算は、いくつかの場合において有益であり得る。

【0021】

ある場合には、磁場歪みによって引き起こされる深刻な折り返しに似たアーチファクトが存在する場合、異なる真の幾何学的位置を表すいくつかの点が、折り返された磁気共鳴画像のセット内の同じ、類似する、又は非常に近い位置に圧縮又はマッピングされ得る。これらの点が再び分割されると、歪みのない磁気共鳴画像データの領域内に大量のノイズが存在する可能性がある。改変された磁気共鳴画像データを計算することにより、これらの点は再び組み合わされる。その後、信号に対する位置のノイズが低減される。さらに、磁気共鳴画像がインプラント、又は磁場の歪みを引き起こす可能性のある他の物体の近くに位置しているときにも利点を有し得る。医師、又は磁気共鳴イメージングシステムの他のオペレータは特定の画像アーチファクトを見ることに慣れている可能性があるので、これは有益であり得る。いずれにせよ、改変された磁気共鳴画像データは、磁場不均一性に十分な歪みがあるとき、従来のＳＥＮＳＥイメージングプロトコルが適用される磁気共鳴画像に対してより優れた画像を提供し得る。

【0022】

磁場歪みはまた、コイル感度の計算に誤差を生じさせる可能性がある。ボクセル変形マップは、これらを補正するのに役立つ可能性がある。したがって、計算された改変された磁気共鳴画像データは、磁場不均一性が存在するとき、ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルを使用して計算された磁気共鳴画像データより優れている可能性がある。

【0023】

他の実施形態では、前記改変された展開行列は、前記コイル感度行列を前記ボクセル変形マップを用いて変換することによって少なくとも部分的に計算される。コイル感度行列を改変するためにボクセル変形マップを直接使用することができるので、これは有益であり得る。

【0024】

他の実施形態では、改変された展開行列は、折り返された磁気共鳴画像を再構成する前に計算される。これは、磁気共鳴データが取得された後のより速い画像再構成を提供するという利点を有し得る。

【0025】

他の実施形態では、ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルはエコープラナーイメージングプロトコルである。エコープラナーイメージングプロトコルは、少なくとも１つの位相符号化方向に位相符号化を用いて磁気共鳴データを取得するように構成される。例えば、磁気共鳴データが単一のスライスについてのみ取得される場合、該スライス内にはただ１つの位相符号化方向が存在し得る。他の例では、３次元ＳＥＮＳＥイメージングプロトコル内の異なるスライスを符号化するために第２の位相符号化方向が使用され得る。ボクセル変形マップは、少なくとも１つの位相符号化方向における局所的磁場歪みを記述する。位相符号化は特に磁場不均一性に敏感であるため、これは有益であり得る。この実施形態は、エコープラナーイメージング法を使用するＳＥＮＳＥイメージングプロトコルに関して、画像を補正する有効な手段を提供することができる。

【0026】

他の実施形態では、少なくとも１つの位相符号化方向は２つの位相符号化方向である。一部の実施形態では、２つの位相符号化方向は直交し得る。ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルは３次元ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルである。２つの直交する位相符号化方向のうちの１つは、スライス選択のために構成される。この実施形態は、複数のスライスに広がる折り返しアーチファクトを補正する手段を提供することができるので、有益であり得る。

【0027】

他の実施形態では、ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルは、同時マルチスライス取得イメージングプロトコルである。同時マルチスライス取得イメージングプロトコルでは、複数のスライスが同時に取得される。展開行列を補正するためにボクセル変形マップを使用することにより、様々なスライス間でデータを正しく分けるための改善された手段を提供することができる。

【0028】

他の実施形態では、改変された展開行列はフィードフォワードフォーマットで定式化される。これは、歪みのない磁気共鳴画像データの構築をより迅速に実行する手段を提供し得る。

【0029】

他の実施形態では、改変された展開行列は、正則化項を使用して少なくとも部分的に計算される。例えば、ＦｕｄｅｒｅｒらによるＩＳＭＲＭ要約は、対角行列Ｒを使用するＳＥＮＳＥ再構成の定式化を記載している。対角行列Ｒは、正則化項であると考えることができる。いくつかの改良された磁気共鳴イメージングプロトコルでは、Ｆｕｄｅｒｅｒらの対角行列Ｒが、組織の存在の推定を表す代替行列によって置き換えられてもよい。

【0030】

他の実施形態では、前記正則化項は、前記ボクセル変形マップによって改変された組織の存在の推定である。ボクセル変形マップによって正則化項を改変することにより、より正確なＳＥＮＳＥ再構成が提供され得る。

【0031】

他の実施形態では、機械実行可能命令の実行により、プロセッサはさらに、磁場不均一性に起因する画像折り返しの所定の距離内にある高ノイズ領域を、ボクセル変形マップを使用して特定することにより、歪みのない磁気共鳴画像内の１つ又は複数の高ノイズ領域を識別する。画像において、高ノイズ領域は、例えば、歪んでいない磁気共鳴データを見ている医師又は他の個人を混乱させないように、強調表示又は暗く表示され得る。

【0032】

他の実施形態では、ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルはマルチショットＳＥＮＳＥイメージングプロトコルである。ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルは、いわゆるシングルショットＳＥＮＳＥイメージングプロトコルとマルチショットＳＥＮＳＥイメージングプロトコルとに分けられ得る。シングルショットＳＥＮＳＥイメージングプロトコルでは、スライス全体のためのデータが単一のショット又はパルス繰り返しで取得される。マルチショットＳＥＮＳＥイメージングプロトコルを使用することは、磁場不均一性がある場合に有益であり得る。例えば、ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルで位相符号化が使用される場合、画像の歪みは、パルス繰り返しの時間的長さに直接関係する。なぜなら、位相誤差が不均一磁場と時間との積に関係するからである。時間を短縮することによって、磁場不均一性の影響を減らすことができる。これを改変された展開行列の使用と組み合わせると、磁場不均一性によって引き起こされるアーチファクト又は誤差が大幅に減少し得る。

【0033】

他の実施形態では、ボクセル変形マップは、パルスシーケンスコマンド及び磁場不均一性マップを使用して計算される。例えば、パルスシーケンスコマンドにおける様々な持続時間又はパラメータを抽出し、予想されるボクセル変形マップを計算するために使用することができる。上述のように、位相符号化が使用される場合、特定のボクセルについて予想される位相誤差は、磁場不均一性及びパルス繰り返しの持続時間に着目することによって直接計算することができる。パルス繰り返しは、パルスシーケンスコマンドにおけるパラメータである。

【0034】

他の実施形態では、機械実行可能命令の実行により、プロセッサはさらに、コイル感度測定磁気共鳴イメージングプロトコルを使用して予備磁気共鳴データを取得する。機械実行可能命令の実行により、プロセッサはさらに、予備磁気共鳴データを使用してコイル感度行列を計算する。コイル感度測定磁気共鳴イメージングプロトコルは、様々なコイル要素のコイル感度を決定するために使用される様々な異なるイメージングプロトコルのうちの１つであり得る。一部のシステムでは、複数のコイル要素に加えて全身コイルを使用して、粗い又は低解像度の画像が取得され得る。これにより、コイル感度を直接計算することが可能になり得る。他の例では、様々な複数のコイル要素からの複数の画像がアルゴリズムを使用して組み合わされ、その後、コイル感度を計算するために様々なコイル要素からの複数の画像と比較される。

【0035】

他の実施形態では、機械実行可能命令の実行により、プロセッサはさらに、磁場測定磁気共鳴イメージングプロトコルを使用して磁場磁気共鳴データを取得する。機械実行可能命令の実行により、プロセッサはさらに、磁場磁気共鳴データを使用して磁場不均一性マップを計算する。磁気共鳴イメージングシステム内に配置される様々な被験者は、被験者に関連付けられた異なる磁場不均一性マップを有する可能性があるので、これは有益であり得る。特定の被験者についてこれを直接測定することが有益であり得る。

【0036】

磁場測定磁気共鳴イメージングプロトコルを計算するにあたり、異なる方法が存在し得る。適用可能であり得るプロトコルの例は、いわゆるＤｉｘｏｎ磁気共鳴イメージングプロトコルである。Ｄｉｘｏｎ磁気共鳴イメージングでは、様々な位相でデータを取得することによって、水と脂肪との画像が分けられる。この技術は、磁場不均一性を計算することを可能にする。他の例は、いわゆる組織存在マッピングプロトコルであり得る。組織存在マッピングプロトコルは、磁気共鳴イメージングシステムのイメージングゾーン内の組織の位置を推定するために使用され得る。適用可能であり得る技術の例は、コイル感度を測定するためにも使用され得る。

【0037】

磁場を測定する方法の他の例は、いわゆるフィールドエコー磁気共鳴イメージングプロトコルである。これらの方法は位相センシティブ磁気共鳴イメージングプロトコルであり、磁場不均一性を推定するためにも使用され得る。

【0038】

他の側面では、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って実行される機械実行可能命令を含むコンピュータプログラム製品を提供する。前記磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴データを取得するための複数のコイル要素を含む無線周波数システムを含む。前記機械実行可能命令の実行により、前記プロセッサは、前記パルスシーケンスコマンドを使用して前記磁気共鳴データを取得するよう前記磁気共鳴イメージングシステムを制御する。前記パルスシーケンスコマンドは、ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルに従って前記磁気共鳴データを取得するよう、前記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。

【0039】

前記機械実行可能命令の実行により、前記プロセッサはさらに、前記磁気共鳴データから、折り返された磁気共鳴画像のセットを再構成する。前記機械実行可能命令の実行により、前記プロセッサはさらに、磁場不均一性マップからボクセル変形マップを計算する。前記機械実行可能命令の実行により、前記プロセッサはさらに、前記複数のコイル要素のためのコイル感度行列を少なくとも部分的に使用して展開行列のセットを計算する。展開行列のセットは、少なくとも１つの改変された展開行列を含む。少なくとも１つの改変された展開行列は、コイル感度行列及びボクセル変形マップを少なくとも部分的に使用して計算される。

【0040】

機械実行可能命令の実行により、プロセッサはさらに、折り返された磁気共鳴画像のセット及び展開行列のセットを使用して、歪んでいない磁気共鳴画像データを計算する。このコンピュータプログラム製品の利点は上記のとおりである。

【0041】

他の側面では、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムを用いたイメージング方法を提供する。前記磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴データを取得するための複数のコイル要素を含む無線周波数システムを含む。前記方法は、前記パルスシーケンスコマンドを使用して、前記磁気共鳴データを取得するよう前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するステップを含む。前記パルスシーケンスコマンドは、ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルに従って前記磁気共鳴データを取得するよう、前記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。前記方法はさらに、前記磁気共鳴データから、折り返された磁気共鳴画像のセットを再構成するステップを含む。前記方法はさらに、磁場不均一性マップからボクセル変形マップを計算するステップを含む。前記方法はさらに、前記複数のコイル要素のためのコイル感度行列を少なくとも部分的に使用して展開行列のセットを計算するステップを含む。展開行列のセットは、少なくとも１つの改変された展開行列を含む。少なくとも１つの改変された展開行列は、コイル感度行列及びボクセル変形マップを少なくとも部分的に使用して計算される。前記方法はさらに、折り返された磁気共鳴画像のセット及び展開行列のセットを使用して、歪んでいない磁気共鳴画像データを計算するステップを含む。

【0042】

組み合わせられる実施形態が相反するものでない限り、本発明の上記実施形態の１つ以上を組み合わせることができる。

【0043】

当業者によって理解されるように、本発明の側面は、装置、方法、又はコンピュータプログラム製品として具体化され得る。したがって、本発明の側面は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、又はソフトウェア側面及びハードウェア側面を組み合わせた実施形態の形態をとることができる（本明細書では、全てが一般的に「回路」、「モジュール」、又は「システム」と称され得る）。さらに、本発明の側面は、コンピュータ実行可能コードが実装された１つ又は複数のコンピュータ可読媒体によって具現化されるコンピュータプログラム製品の形態をとってもよい。

【0044】

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を利用することができる。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記憶媒体であってもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読記憶媒体」とは、計算装置のプロセッサによって実行可能な命令を格納することができる任意の有形記憶媒体を包含し得る。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読非一時的記憶媒体とも呼ばれ得る。また、コンピュータ可読記憶媒体は、有形コンピュータ可読媒体とも呼ばれ得る。一部の実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体は、計算装置のプロセッサによってアクセス可能なデータを格納可能であってもよい。コンピュータ可読記憶媒体の例は、限定はされないが、フロッピーディスク、磁気ハードディスクドライブ、ソリッドステートハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、光ディスク、光磁気ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルを含む。光ディスクの例は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋｓ）及びＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋｓ）、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＷ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＷ、又はＤＶＤ－Ｒディスクなどを含む。コンピュータ可読記憶媒体という用語は、計算装置がネットワーク又は通信リンクを介してアクセスすることができる様々なタイプの記録媒体も指す。例えば、モデム、インターネット、又はローカルエリアネットワークを介してデータが取り出されてもよい。コンピュータ可読媒体に組み込まれるコンピュータ実行可能コードは、限定はされないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなど、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含む任意の適切な媒体を使用して送信することができる。

【0045】

コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ実行可能コードを含む（例えばベースバンド内、又は搬送波の一部として）伝播データ信号を含み得る。このような伝播信号は、限定はされないが、電磁気、光学、又はこ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ることができる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、装置、又はデバイスによって又は関連して使用されるプログラムを通信、伝搬、又は転送可能な任意のコンピュータ可読媒体であり得る。

【0046】

「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読記憶媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサが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、コンピュータ可読記憶媒体の他の例である。コンピュータストレージは、任意の揮発性又は不揮発性のコンピュータ可読記憶媒体であり得る。

【0047】

本明細書で使用される「プロセッサ」とは、プログラム、機械実行可能命令、又はコンピュータ実行可能コードを実行することができる電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を含む計算装置への言及は、複数のプロセッサ又は処理コアを含む可能性がある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ってもよい。プロセッサは、単一のコンピュータシステムに集約された、又は複数のコンピュータシステム間で分散された複数のプロセッサの集合を指す可能性もある。計算装置という用語は、それぞれが１つ又は複数のプロセッサを含む複数の計算装置の集合又はネットワークを意味するとも解釈されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同じ計算装置に集約された、又は複数の計算装置にわたって分散された複数のプロセッサによって実行され得る。

【0048】

コンピュータ実行可能コードは、プロセッサに本発明の側面を実行させる機械実行可能命令又はプログラムを含むことができる。本発明の側面の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（登録商標）、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、及びＣ言語のような従来の手続き型プログラミング言語、又は同様なプログラミング言語のうちの１つ又は複数の任意の組み合わせで記述され、機械実行可能命令にコンパイルされ得る。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プリコンパイルされた形態であってもよく、オンザフライで機械実行可能命令を生成するインタプリタとともに使用されてもよい。

【0049】

コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザコンピュータ上で、部分的にユーザコンピュータ上で、スタンドアローンソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザコンピュータ上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又はサーバ上で実行され得る。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）又は広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介してユーザコンピュータに接続され、又は、外部コンピュータに接続が確立されてもよい（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介して）。

【0050】

本発明の側面は、本発明の実施形態に係る方法、装置（システム）、及びコンピュータプログラム製品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、イラスト、及び／又はブロック図の各ブロック又は一群のブロックは、妥当な場合には、コンピュータ実行可能コードの形態で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。相互に矛盾しない場合、異なるフローチャート、イラスト、及び／又はブロック図におけるブロックを組み合わせることができることも理解されよう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されて、マシンを生成し得る。コンピュータのプロセッサ又は他のプログラム可能データ処理装置を介して実行される命令は、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特定される機能／動作を実装するための手段を作成する。

【0051】

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイスを特定の態様で機能させることが可能なコンピュータ可読媒体に保存されてもよい。コンピュータ可読媒体に保存された命令は、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特定される機能／動作を実施する命令を含む製品を生成する。

【0052】

コンピュータプログラム命令は、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く、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一連の動作ステップを実行させることによって、コンピュータ実施プロセスが生成され得る。コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行される命令は、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特定される機能／動作を実施するためのプロセスを提供する。

【0053】

本明細書で使用される「ユーザインターフェイス」とは、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ーフェイスである。「ユーザインターフェイス」は、「ヒューマンインターフェイスデバイス」とも称され得る。ユーザインターフェイスは、情報又はデータをオペレータに提供し、かつ／又は、オペレータから情報又はデータを受け取り得る。ユーザインターフェイスは、オペレータからの入力をコンピュータが受け取ることを可能にし、また、コンピュータからユーザに出力を提供し得る。言い換えれば、ユーザインターフェイスは、オペレータがコンピュータを制御又は操作することを可能にし、また、インターフェイスは、オペレータの制御又は操作の効果をコンピュータが表示することを可能にし得る。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインターフェイ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ことの一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、ポインティングスティック、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、ウェブカム、ヘッドセット、ペダル、ワイヤードグローブ、リモコン、及び加速度計を介するデータの受け取りはいずれも、オペレータからの情報又はデータの受け取りを可能にするユーザインターフェイス要素の例である。

【0054】

本明細書で使用される「ハードウェアインターフェイス」とは、コンピュータシステムのプロセッサが外部の計算デバイス及び／又は装置とインタラクトし及び／又は該デバイス／装置を制御することを可能にするインターフェイスを包含する。ハードウェアインターフェイスは、プロセッサが制御信号又は命令を外部計算デバイス及び／又は装置に送信することを可能にし得る。ハードウェアインターフェイスはまた、プロセッサが外部計算デバイス及び／又は装置とデータを交換することを可能にし得る。ハードウェアインターフェイスの例としては、限定はされないが、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、ＩＥＥＥ－４８８ポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続、無線ローカルエリアネットワーク接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インターフェイス、ＭＩＤＩインターフェイス、アナログ入力インターフェイス、及びデジタル入力インターフェイスなどがある。

【0055】

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」とは、画像又はデータを表示するように適合された出力デバイス又はユーザインターフェイスを包含する。ディスプレイは、視覚的、聴覚的、又は触覚的なデータを出力し得る。ディスプレイの例としては、限定はされないが、コンピュータモニタ、テレビ画面、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、ブラウン管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクトルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、蛍光表示管ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネセンスディスプレイ（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などがある。

【0056】

本明細書において、磁気共鳴（ＭＲ）データは、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を使用して原子スピンによって放たれる無線周波数信号の測定記録として定義される。磁気共鳴データは、医療用イメージングデータの一例である。本明細書において、磁気共鳴（ＭＲ）画像又は磁気共鳴画像データは、磁気共鳴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次元の視覚化として定義される。

【図面の簡単な説明】

【0057】

以下、本発明の単なる例に過ぎない好ましい実施形態について、以下の図面を参照しながら説明する。

【図1】図１は、磁場不均一性に起因するボクセル位置のシフトを示す。

【図2】図２は、磁気共鳴イメージングシステムの例を示す。

【図3】図３は、磁気共鳴イメージングシステムの他の例を示す。

【図4】図４は、磁気共鳴イメージングシステムの他の例を示す。

【図5】図５は、図２、図３、又は図４の磁気共鳴イメージングシステムを用いた方法を示す。

【図6】図６は、磁気共鳴イメージングシステムにおけるＢ０磁場のマップのプロット図を示す。

【図7】図７は、図６のＢ０磁場のマップを用いて計算されたボクセル変形マップの例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0058】

図面における同様の番号を有する要素は、等価な要素であるか、又は同じ機能を果たす。前に説明された要素は、機能が同等であれば、後の図面では必ずしも説明されない。

【0059】

ＭＲＩにおいて、特にＥＰＩ（Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）シーケンスを使用する場合、磁場の局所的なずれのために著しい幾何学的歪みが生じる可能性がある。これは、特に金属製インプラントの近く、又は耳や鼻腔などの腔の近く、又は一般的に全ての組織と空気との間の境界で見られ得る。多くの場合、歪み自体は臨床的にはあまり関連性がなく、邪魔にもならない。

【0060】

しかしながら、ＳＥＮＳＥを使用する場合、歪みが間接的に影響し得る。歪んだ領域に関する「折り返し位置」（例えば、ＳＥＮＳＥ＿ｆａｃｔｏｒ＝２の視野の半分の距離）では、たとえその折り返し位置に歪みがない場合でも、歪んだ領域のアーチファクトが現れる可能性がある。これは、例えば、さもなければ歪みがなく、臨床的に関連性のある領域にアーチファクトをもたらす可能性がある。実施例は、磁場の不均一性によって引き起こされる幾何学的歪みの領域から生じるＳＥＮＳＥ画像におけるアーチファクトを低減又は排除する効果を有し得る。

【0061】

実施例は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を有し得る。
１．ＳＥＮＳＥを適用する場合、コイル感度は各自の公称（「歪んだ」）位置から取るのではなく、「折り返された点」に寄与する真の幾何学的位置から取られる。
２．歪みに起因して、公称ＳＥＮＳＥファクタよりも、折り返された点に寄与する位置が数多く得られる可能性がある。その場合、（局所的に）拡張されたＳＥＮＳＥ方程式のセットが解かれる。
３．ＳＥＮＳＥ再構成を実行した後、医師が画像を解釈するのを補助するために、ボクセル変形マップを使用して画像が再び歪められ得る。

【0062】

図１は、ボクセルの真の幾何学的位置と、歪んだ又は公称の位置１０２との関係を示すグラフである。図１は、ＳＥＮＳＥタイプの磁気共鳴イメージングプロトコルを実行する場合に磁場の不均一性によって引き起こされる折り返しの効果を説明するために使用される。図１では、ＳＥＮＳＥファクタは２であるとする。対角線１０４は、磁場歪みによる影響がない場合の、真の幾何学的位置１０２と歪んだ公称位置１０２との間の関係を示す。曲線１０６は、実際の幾何学的位置１００を、歪んだ又は公称位置１０２の関数として示す。これは、ｙ又は真の幾何学的位置１００において自身と重なる曲線として見ることができる。これは、擬似折り返し効果をもたらす。ＳＥＮＳＥファクタが２の場合、いくつかの点は、視野内で２回以上撮像される。

【0063】

点ａ１１０及び点Ａ’１１２は折り返された点に対応する。距離１１４は折り返し距離である。点Ａ１１０及びＡ’１１２は曲線１０６上に投影される。これは、真の幾何学的位置１００を与える。点ａ１１０は点ｙ１１６上に投影され、点Ａ’１１２は点Ｘ１１８上に投影される。Ａ１１０及びＡ’１１２に対して、ただ１つの対応する点１１６及び１１８が存在する。視野は線１０８によって表される。視野１０８内には、点１３０、１２８、及び１２６にマッピングされる第２の点Ｂ１２０がある。対応する折り返された点Ｂ’１２２は、単一の点１ １２４にマッピングされる。３つの異なる点に投影される点Ｂは、通常のＳＥＮＳＥ再構成を用いて補正することはできない。しかし、ボクセル変形マップを使用する場合は補正することができる。曲線１０６が離散化される場合、ボクセル変形マップとして解釈され得る。

【0064】

（折り返された画像において）Ａ’１１２と同一である折り返されたピクセルＡ１１０は、真の幾何学的位置Ｘ１１８及びＹ１１６によって寄与されている。この位置のセットについては、「通常の」２つの方程式からなるＳＥＮＳＥセットを解く必要がある。しかしながら、折り返されたピクセルＢ１２０（折り返された画像におけるＢ’１２２と同一）を考慮すると、実際には、現実の４つの寄与位置、すなわち１ １２４、２ １２６、３ １２８、及び４ １３０の位置が存在する。これは、「拡張ＳＥＮＳＥ方程式」のセットによって解決され、すなわち、コイル要素と同じ数の方程式から、２つではなく４つの未知を解決する必要がある。しかし、いくつかの点（例えば２ １２６と３ １２８）は互いに非常に近いので、これらの２つの間のＳＥＮＳＥ展開は、両者のコイル感度が類似していることから、非常に高いレベルのノイズ増幅を示す。それでも、これら２つの結果の和は、「通常の」ノイズレベルになる。

【0065】

よって、いくつかの画像領域の過剰なノイズを防ぐために、結果が、（ボクセル変形マップを使用することによって）元の取得に存在した歪みに従って歪められ得る。例えば、位置２ １２６、３ １２８、及び４ １３０の結果が足しあわされて位置Ｂにマッピングされる一方、１の結果は位置Ｂ’にマッピングされる。このようにして、最終結果の画像は依然として幾何学的に歪んでいるが、再構成されたピクセルＢ’は、領域２ １２６、３ １２８、及び４ １３０から生じるＳＥＮＳＥアーチファクトをより少なく含み得る。

【0066】

図２は、磁気共鳴イメージングシステム２００の例を示す。磁気共鳴イメージングシステム２００は、磁石とも呼ばれ得る主磁石２０４を備える。磁石２０４は、自身を貫通するボア２０６を有する超伝導円筒形磁石１０４である。異なる種類の磁石の使用も可能である。円筒形磁石のクライオスタットの内部には、超伝導コイルの集合体がある。円筒形磁石２０４のボア２０６内には、磁気共鳴イメージングを行うのに十分に強く均一な磁場が存在するイメージングゾーン２０８が存在する。

【0067】

また、磁石のボア２０６内には、磁石２０４のイメージングゾーン２０８内の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取得に使用される磁場勾配コイル２１０のセットが存在する。磁場勾配コイル２１０は、磁場勾配コイル電源２１２に接続されている。磁場勾配コイル２１０は代表的なものであることを理解されたい。典型的には、磁場勾配コイル２１０は、３つの直交する空間方向において空間符号化するための別個のコイルセットを３つ含む。磁場勾配電源は、磁場勾配コイルに電流を供給する。磁場勾配コイル２１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜をつけられたり（ｒａｍｐｅｄ）、又はパルス化され得る。

【0068】

イメージングゾーン２０８の隣には複数のコイル要素２１４が存在し、そのそれぞれが、イメージングゾーン２０８内の磁気スピンの向きを操作するための、及びイメージングゾーン２０８内のスピンから無線信号を受信するための無線周波数アンテナとして機能する。無線周波数コイルは、無線周波数アンテナ又はアンテナとも呼ばれ得る。複数のコイル要素はアンテナ要素とも呼ばれ得る。無線周波数アンテナはチャネルとも呼ばれ得る。複数のコイル要素１１４は、無線周波数送受信機１１６に接続される。複数のコイル要素１１４及び無線周波数トランシーバ１１６は、複数のコイル要素２１４ごとに別々の送信機及び受信機を有し得る。

【0069】

コイル要素２１４は、磁気共鳴データを別々に取得するために使用され得る。したがって、コイル要素２１４は、パラレルイメージング磁気共鳴技術のために使用され得る。この図には示されていないが、磁気共鳴イメージングシステム２００はボディコイルを含んでもよい。ボディコイルは、個々のコイル要素２１４と同時に取得データを入手し、コイル感度のセットを計算するために使用することができるので、パラレルイメージング技術において有用である。

【0070】

磁気共鳴データは、イメージングゾーン２０８内から取得され得る。イメージングゾーン２０８内のスライス２０９の位置が示されている。いくつかの例では、磁気共鳴データを取得するためのパルスシーケンスコマンドは、位相符号化方向２２２における位相符号化を用いて行われてもよい。矢印２２２は、スライス２０９と平行である又は同一平面上にある１つの選択可能な方向を示す。方向２２２における位相符号化が使用される場合、結果として得られる画像は、磁石２０４によって生成された主磁場における歪みを受けやすい可能性がある。

【0071】

異なるコイル要素２１４は、スライス２０９の異なる領域から異なる距離にあることが分かる。したがって、異なるコイル要素２１４は、スライス２０９の様々な部分に対して多かれ少なかれ敏感である。

【0072】

磁石２０４のボア２０６内には、イメージングソーン２０８内で被検者を支持する被検者支持体２２０が存在する。

【0073】

送受信機２１６及び勾配コントローラ２３０は、コンピュータシステム２４０のハードウェアインターフェイス２４２に接続されているものとして示されている。コンピュータシステムは、ハードウェアシステム２４２、メモリ２５０、及びユーザインターフェイス２４６と通信するプロセッサ２４４をさらに備える。メモリ２５０は、プロセッサ２４４にアクセス可能な任意のメモリの組み合わせであり得る。メインメモリ、キャッシュメモリ、さらにはフラッシュＲＡＭ、ハードドライブ、その他の記憶装置等の不揮発性メモリ等が含まれ得る。いくつかの例では、メモリ２５０は、非一時的コンピュータ可読媒体と見なすことができる。

【0074】

コンピュータメモリ２５０は、プロセッサ２４４が磁気共鳴イメージングシステム２００の動作及び機能を制御することを可能にする機械実行可能命令２６０を含むものとして示されている。コンピュータメモリ２５０はさらに、ＳＥＮＳＥイメージングプロトコルに従って磁気共鳴データを取得するように構成されたパルスシーケンスコマンド２６２を含むものとして示されている。コンピュータメモリ２５０はさらに、ＭＲＩシステム２００をパルスシーケンスコマンド２６２で制御することによって取得された磁気共鳴データ２６４を含むものとして示されている。磁気共鳴データ２６４は、各コイル要素２１５から別々に取得されたデータを含む。コンピュータメモリ２５０はさらに、折り返された磁気共鳴画像２６６のセットを含むものとして示されている。各折り返された磁気共鳴画像が、コイル要素２１５のうちの１つに対応する。各折り返された磁気共鳴画像２６６は、各コイル要素２１５について取得された磁気共鳴データ２６４の様々な部分から再構成されたものである。

【0075】

コンピュータストレージ２５０はさらに、磁場不均一性マップ２６８を含むものとして示されている。磁場不均一性マップ２６８は、メモリ２５０内に事前に存在していてもよいし、又は、磁気共鳴データ２６４を取得する前に取得及び計算されてもよい。コンピュータメモリ２５０はさらに、磁場不均一性マップ２６８から計算されたボクセル変形マップ２７０を含むものとして示されている。多くの場合、ボクセル変形マップ２７０は、磁場不均一マップ２６８と、パルスシーケンスコマンド２６２から抽出されたデータとを使用して計算される。例えば、パルスシーケンスコマンド２６２が、位相符号化方向２２２における位相符号化を有するエコープラナーイメージングプロトコルのためのものである場合、取得される磁気共鳴データにおける位相誤差の量は、パルス繰り返し時間、及び局所的磁場不均一性に直接関係する。

【0076】

コンピュータメモリ２５０はさらに、コイル要素２１５のためのコイル感度のセット２７２を含むものとして示されている。コイル感度のセット２７２は、例えば予め記憶されていてもよいし、又は、磁気共鳴データ２６４を取得する前の事前取得中に取得されてもよい。コンピュータメモリ２５０はさらに、コイル感度のセット２７２及びボクセル変形マップ２７０から計算される展開行列のセット２７４を含むものとして示されている。展開行列のセット２７４は、折り返された磁気共鳴画像２６８のセットを組み合わせて、歪みのない磁気共鳴画像データ２７６を生成するために使用される。この具体例では、磁気共鳴データは単一のスライス２０９について取得される。この場合、歪みのない磁気共鳴画像データ２７６は、二次元画像を表し得る。コンピュータメモリ２５０は、ボクセル変形マップ２７０を歪みのない磁気共鳴画像データ２７６に適用することによって計算される改変された磁気共鳴画像データ２７８を任意選択的に含むものとして示されている。これは、再び歪められているが折り返されていない磁気共鳴画像又はデータセットを作成する。

【0077】

図３は、磁気共鳴イメージングシステム３００の例を示す。磁気共鳴イメージングシステム３００は、図２に示す磁気共鳴イメージングシステム２００と類似する。しかし、このケースではパルスシーケンスコマンド２６２が異なる。この例では、磁気共鳴データは３次元取得として取得される。単一のスライスの代わりに、複数のスライス２０９に分割可能なボクセルのセット２０９がある。位相符号化方向２２２に加えて、方向２２２に直交する別の方向３２２がある。この追加の位相符号化方向３２２は、異なる複数のスライス２０９を区別するために使用される。位相符号化方向２２２及び３２２はともに、磁場不均一性による歪みを受けやすい。この例では、ボクセル変形マップ２７０を使用して、取得された３次元データセットのボクセル位置が補正される。

【0078】

図４は、磁気共鳴イメージングシステム４００のさらなる例を示す。図４に示される例は、図２及び図３に示される例と類似する。図４に示す例では、パルスシーケンスコマンド２６２は、同時マルチスライス取得イメージングプロトコルであるＳＥＮＳＥイメージングプロトコルのためのものである。個々のスライス２０９は同時に取得されるが、図３で行われるように位相符号化を用いて取得されない。同時に取得されたデータを別個のスライスに分離するために、ＳＥＮＳＥイメージングプロトコル手法が使用される。ボクセル変形マップ２７０を用いて計算されたコイル感度のセットは２７２は、データを適切な複数のスライス２０９に正しく分離するのに有用である。

【0079】

図５は、磁気共鳴イメージングシステム２００、３００、又は４００の動作方法を示すフローチャートを示す。まず、ステップ５００において、パルスシーケンスコマンド２６２を使用して磁気共鳴イメージングシステム２００、３００、４００を制御することによって、磁気共鳴データ２６４が取得される。次に、ステップ５０２において、取得された磁気共鳴データ２６４から、各コイル要素２１５について折り返された磁気共鳴画像のセット２６６が計算される。次に、ステップ５０４において、磁場不均一性マップ２６８からボクセル変形マップ２７０が計算される。次に、ステップ５０６において、展開行列のセット２７４がコイル感度のセット２７２を使用して計算され、一部の展開行列についてはボクセル変形マップ２７０も使用される。次に、ステップ５０８において、折り返された磁気共鳴画像のセット２６６及び展開行列のセット２７４を使用して、歪んでいない磁気共鳴画像データ２７６が計算される（５０８）。ステップ５１０は任意選択のステップであり、歪みのない磁気共鳴画像データ２７６をボクセル変形マップ２７０を用いて変換することによって改変された磁気共鳴画像データ２７８が計算される。

【0080】

実施例では、個々のコイル要素の展開中に、局所的なＢ０変動に起因する変形を考慮に入れてもよい。以下の例では、ＥＰＩスキャンについて説明するが、本開示の技術は他のタイプのＳＥＮＳＥ画像再構成にも適用可能であり得る。

【0081】

一例では、ＥＰＩスキャンの事前スキャンとしてＢ０マップが取得され得る。ピクセルｐでのシフトΔ_ｐ（再構成されたピクセルにおける）は、下式の通り、ピクセルｐでのＢ０における変動ΔＢ０_ｐ（ヘルツ）に直接関係する。

【数1】

ここで、（位相符号化方向における）ＢＷ_ｐｅは取得帯域幅であり（単位は折り返されたＦＯＶあたりのヘルツ）、Ｎ_ｐｅは展開されたグリッドサイズであり、Ｒ_ｐｅは面内ＳＥＮＳＥファクタである。

【0082】

ここで議論されるＢ０変形は、勾配非線形性に起因する変形の上の変形である。ＣＳＭ及び臨床スキャンの両方が、勾配不完全性によって同量の影響を受けると仮定される。

【0083】

ある位相符号化ラインについて、変形されていない座標を変形された座標にマッピングする、又はその逆のマッピングを行う変形行列（ボクセル変形マップとも呼ばれる）を導出することができる。変形行列は、全ての変形されていない点を変形された点にマッピングする。変形行列は、変形されていない各点が１つ以上の変形された点にマッピングされる（展開されたグリッドサイズでの）離散表現である。２つの連続する点の間の変形は、非ゼロ行列要素の連続トレースが作成されるように線形補間される。

【0084】

変形された点から変形されていない点へのマッピングが全ての変形点について存在することを確実にするために、各Ｙ線の始めと終わりにおける変形は０、すなわち変形なしに設定される。実際には、解剖学的構造がＦＯＶに完全に含まれている場合、及び／又は十分な内在的ｆｏｌｄ－ｏｖｅｒ抑制が適用されている場合、これは既にゼロである。

【0085】

Ｂ０マップが、展開されたＦＯＶを完全にはカバーしない領域がある場合、一部の例では、それらの領域では変形はゼロであると仮定される。

【0086】

図６は、磁場不均一性マップ２６８の例を示す。この例では、磁場不均一性マップは、Ｂ０磁場とも呼ばれる主磁場の空間依存性のマッピングである。線６００は、このデータの一部が抽出され、ボクセル変形マップ２７０を計算するために使用される場所を示す。変形行列（下記）を導出することができるＢ０マップ（２６８）からの線６００である。

【0087】

図７は、図６の線６００に沿って抽出されたデータについて計算されたボクセル変形マップ２７０（本明細書では変形行列とも呼ばれる）を示す。図７のグラフは図１のグラフに似ているが、図７ではマッピング２７０は目立たない（ｄｉｓｃｒｅｅｔ）ボクセルのためのものである。

【0088】

ＳＥＮＳＥ取得において、測定された磁気共鳴データの現実的モデルは以下のように表すことができる。

【数2】

上記を読み取るための用語集：

【数3】

折り返され、かつ変形されたボクセルの座標ベクトル

【数4】

位置

【数5】

のコイル要素ｉによって「見られる」値
ｊ ボクセル

【数6】

上に折り返される点のインデックス；ｊ＝１．．．Ｎ（ここで、Ｎは総ＳＥＮＳＥファクタである）

【数7】

折り返された位置

【数8】

上に折り返される点のうちのｊ番目の座標

【数9】

ベクトル

【数10】

のｙ座標

【数11】

及び

【数12】

についても同様
ｙ_u 変形されていない座標ｙ
Σｙ_ｕ 変形された点に寄与する（し得る）全ての変形されていない点にわたる総和
ｗ（ｙ，ｙ_ｕ；ｘ，ｚ） ｘ及びｚの所与の値に対して、ｗ（ｙ，ｙｕ）は変形マップである（後に説明する）

【数13】

“変形されていない折り返し点”：

【数14】

の省略形、すなわち、変形された点

【数15】

に（重みｗによって）寄与する位置

【数16】

位置

【数17】

上に折り返されるｊ番目の点である変形された点に寄与する変形されていない点に対するコイルｉの感度

【数18】

該変形されていない点における磁化密度の実際の値
いくらか短縮された形式では、これは次のように記述される。
各

【数19】

について：

【数20】

したがって、折り返されていない点ごとに、ｙ_ｕは変形されていない点にわたって総和をとる。変形された点ｙに対する変形されていない点の寄与は、ｗ（ｙ，ｙ_ｕ；ｘ，ｚ）又は省略形のｗ（ｙ，ｙ_ｕ）で表される変形マップである。

【0089】

測定値

【数21】

は変形される一方、感度ｓ_ｉ及び未知のピクセル値ｐは変形されないことに留意されたい。

【0090】

寄与ｗ（ｙ，ｙ_ｕ）は変形変換から取り出される。単一の変形された点は、限られた数の変形されていない点にマッピングされる可能性が高く、つまり、ほとんどの寄与はゼロになる。Ｂ０マップがあらゆる場所で０である場合、変形行列は単位変換になり、改変されたＳＥＮＳＥ方程式は通常のＳＥＮＳＥ方程式になる。

【0091】

この希薄さは、「変形されていない感度行列」ＳＵ（及び同様にＲＵ）を定めることを可能にする。このために、

【数22】

の各値について、範囲ｋ＝１、．．．、Ｍが定められ、ここで、Ｍは、（変形と折り返しを介して）

【数23】

に実質的に寄与する点の総数である。Ｍは、ＳＥＮＳＥファクタＮより（幾分）大きい可能性が高い。

【0092】

行列ＳＵの要素は次のように表される（省略形）。

【数24】

そして、同等に、

【数25】

【0093】

前の段落（６．１）で説明したのと同様のＳＥＮＳＥ方程式を行列表記で解くことにより下式が与えられる。

【数26】

ここで、ベクトルｐは、変形されていない座標で表される。これにはＭ個の要素が含まれる。完全な表記では、実際には

【数27】

と記述するべきであり、すなわち、折り返された位置

【数28】

に対応する（変形されていない展開された）位置の集合である。

【0094】

理論的には、

【数29】

の一部の要素が、他の折り返された点に関連するベクトルｐの要素と同じ（１つ又は複数の）位置になり得るという問題があることになる。しかし、これは以下で説明する演算で解決される。

【0095】

各折り返された位置

【数30】

について、変形されていない点が変形されたピクセルに変換され戻される。

【数31】

【0096】

言葉で表せば、「「通常の」（すなわち変形された）ベクトルのｊ番目の要素は変形された位置ｙｊに関連し、変形マップの重みを使用して、変形されていないベクトルｐの要素から組み立てられる（これにより、ｋ番目の要素は値ｐ_ｋを有し、変形されていない位置ｙ_ｋに関連する）」。

【0097】

理論的解釈：信号パイルアップの場合、単一の高強度測定値が、いくつかの変形されていない点に展開する。これらの点は互い近いので、ＣＳＭ値間の区別はほとんどなく、その結果、ｐの要素におけるＳＮＲは低い。このステップは、そのＳＮＲ損失から回復することを可能にする。

【0098】

Ｂ０マップに不完全性がある可能性があり、Ｂ０プレスキャンとＥＰＩスキャンの間にモーションがある可能性があり、また、ＥＰＩスキャン自体にも追加の歪み（例えば渦電流に起因するもの）がある可能性がある。これらの不完全性から生じるアーチファクトに対するロバストネスは、変形行列をその対角線に関してシフトさせ、元の変形行列とシフトされた変形行列とに対してピクセル単位のＭＡＸ演算を適用することによって上昇され得る。これは、正方向及び負方向にシフトしながら、複数回繰り返され得る。

【0099】

本発明は、図面及び上記において詳細に図示及び記載されているが、かかる図示及び記載は説明的又は例示的であり、非限定的であると考えられるべきである。本発明は、開示の実施形態に限定されない。

【0100】

開示の実施形態の他の変形例が、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲から、クレームされる発明に係る当業者によって理解及び実施され得る。特許請求の範囲において、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を果たし得る。複数の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているからといって、これらの手段の組み合わせが好適に使用することができないとは限らない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又は他のハードウェアの一部として供給される光学記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適切な媒体上で記憶及び／又は分配されてもよいし、インターネット又は他の有線若しくは無線テレコミュニケーションシステムを介して等の他の形態で分配されてもよい。特許請求の範囲内のいかなる参照符号も、そ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】

【0101】

１００ 真の幾何学的位置
１０２ 歪んだ（公称）位置
１０４ 対角線
１０６ 歪んだ位置の関数としての幾何学的位置
１０８ 視野（ＦＯＶ）
１１０ 点Ａ
１１２ 点Ａ’
１１４ 折り返し距離
１１６ 点Ｙ
１１８ 点Ｘ
１２０ 点Ｂ
１２２ 点Ｂ’
１２４ 点１
１２６ 点２
１２８ 点３
１３０ 点４
２００ 磁気共鳴システム
２０４ 主磁石
２０６ 磁石のボア
２０８ 撮像ゾーン
２０９ スライス
２１０ 磁場勾配コイル
２１２ 勾配コイル電源
２１４ コイル要素
２１６ 送受信機
２１８ 被検者
２２０ 被検者支持台
２２４ 位相符号化方向
２４０ コンピュータシステム
２４２ ハードウェアインターフェイス
２４４ プロセッサ
２４６ ユーザインターフェイス
２５０ コンピュータメモリ
２６０ 機械実行可能命令
２６２ パルスシーケンスコマンド
２６４ 磁気共鳴データ
２６６ 折り返された磁気共鳴画像のセット
２６８ 磁場不均一性マップ
２７０ ボクセル変形マップ
２７２ コイル感度のセット又はコイル感度行列
２７４ 展開行列のセット
２７６ 歪んでいない磁気共鳴画像データ
２７８ 改変された磁気共鳴画像データ
３００ 磁気共鳴イメージングシステム
３２２ 位相符号化方向
４００ 磁気共鳴イメージングシステム
５００ パルスシーケンスコマンドを使用して、磁気共鳴データを取得するよう磁気共鳴イメージングシステムを制御する
５０２ 磁気共鳴データから折り返された磁気共鳴画像のセットを再構成する
５０４ 磁場不均一性マップからボクセル変形マップを計算する
５０６ 複数のコイル要素のためのコイル感度行列を少なくとも部分的に使用して展開行列のセットを計算する（展開行列のセットは、少なくとも１つの改変された展開行列を含む）
５０８ 折り返された磁気共鳴画像のセット及び展開行列のセットを使用して、歪んでいない磁気共鳴画像データを計算する
５１０ 歪んでいない磁気共鳴画像データをボクセル変形マップを用いて変換することによって、改変された磁気共鳴画像データを計算する
６００ 線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】