特許 7060685 体動依存型ラジアル又はスパイラルｋ空間サンプリングを使用するＭＲ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】2022-04-18

(45)【発行日】2022-04-26

(54)【発明の名称】体動依存型ラジアル又はスパイラルｋ空間サンプリングを使用するＭＲイメージング

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20220419BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 311

A61B5/055 382

A61B5/055 376

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020520257

(86)(22)【出願日】2018-10-05

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-12-17

(86)【国際出願番号】 EP2018077181

(87)【国際公開番号】W WO2019072719

(87)【国際公開日】2019-04-18

【審査請求日】2021-09-30

(31)【優先権主張番号】17195606.3

(32)【優先日】2017-10-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【早期審査対象出願】

(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．

【住所又は居所原語表記】Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ５２， ５６５６ ＡＧ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(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】ドネヴァ マリヤ イワノワ

(72)【発明者】

【氏名】ウエルベルン ヤン ヘンドリク

(72)【発明者】

【氏名】べック ガブリエル マリアンヌ

【審査官】亀澤 智博

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１７３４３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／００９３９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５３６０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０６９６０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－１７２４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第７６９３５６９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２００８－５３６５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２３７１０９（ＪＰ，Ａ）

(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（ＭＲ）デバイスの検査ボリューム内に置かれた物体のＭＲイメージング方法であって、
前記物体の瞬間的体動によって誘発された変位を検出するステップａと、
検出された前記変位を１つの体動状態に帰属させるステップｂであって、各体動状態が変位の複数の連続範囲のうちの１つの範囲に対応する、前記ステップｂと、
初期角度座標から開始して、各体動状態について個別に角度座標をインクリメントすることによって、ラジアルｋ空間プロファイル又はスパイラルｋ空間プロファイルの前記角度座標を決定するステップｃであって、異なる初期角度座標が各体動状態に帰属している、前記ステップｃと、
ｋ空間プロファイルを収集するステップｄと、
前記ステップａ～ｄを何回か繰り返すステップと、
少なくとも前記体動状態のうちの１つに帰属する前記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】

前記体動状態のうちの少なくとも１つに帰属する収集されたｋ空間プロファイルのすべてが、ｋ空間における十分に密にサンプリングされた円形又は球状領域に広がり、そこから前記ＭＲ画像が再構成されるまで、前記ステップａ～ｄは繰り返される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ラジアルｋ空間プロファイルは、前記ｋ空間プロファイルが平面内で回転される当該平面に垂直なスライス方向に沿って隣接位置に配置された多数の平行スライスから収集される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記角度座標は、黄金角方式に従ってインクリメントされる、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記瞬間的体動によって誘発された変位は、固有のナビゲータ信号として以前の反復において収集されたｋ空間プロファイルから導出される、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記瞬間的体動によって誘発された変位は、ナビゲータ信号を収集することによって検出される、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記瞬間的体動によって誘発された変位は、動きセンサを使用することによって検出される、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記ＭＲ画像は、少なくとも２つの前記体動状態に帰属するＭＲ信号から再構成される、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

個々のＭＲ画像が、少なくとも２つの体動状態のそれぞれについて再構成され、前記個々のＭＲ画像は、レジストレーションアルゴリズムを使用して最終ＭＲ画像に組み合わされて、前記体動状態間の前記瞬間的体動によって誘発された変位が補正される、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記ＭＲ画像は、非デカルトＳＥＮＳＥ又は圧縮センシングを使用して再構成される、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

検査ボリューム内に均一な静磁場を発生させる少なくとも１つの主磁石コイルと、前記検査ボリューム内で異なる空間方向に切り替え傾斜磁場を発生させる幾つかの傾斜磁場コイルと、前記検査ボリューム内でＲＦパルスを発生させる及び／又は前記検査ボリューム内に置かれた物体からの磁気共鳴（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傾斜磁場の時間的連続を制御する制御ユニットと、受信した前記ＭＲ信号からＭＲ画像を再構成する再構成ユニットと、を含み、
前記物体の瞬間的体動によって誘発された変位を検出するステップａと、
検出された前記変位を１つの体動状態に帰属させるステップｂであって、各体動状態が変位の複数の連続範囲のうちの１つの範囲に対応する、前記ステップｂと、
初期角度座標から開始して、各体動状態について個別に角度座標をインクリメントすることによって、ラジアルｋ空間プロファイル又はスパイラルｋ空間プロファイルの前記角度座標を決定するステップｃであって、異なる初期角度座標が各体動状態に帰属している、前記ステップｃと、
ｋ空間プロファイルを収集するステップｄと、
前記ステップａ～ｄを何回か繰り返すステップと、
少なくとも前記体動状態のうちの１つに帰属する前記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、
を含む方法を行う、ＭＲデバイス。

【請求項12】

物体の瞬間的体動によって誘発された変位を検出するステップａと、
検出された前記変位を１つの体動状態に帰属させるステップｂであって、各体動状態が変位の複数の連続範囲のうちの１つの範囲に対応する、前記ステップｂと、
初期角度座標から開始して、各体動状態について個別に角度座標をインクリメントすることによって、ラジアルｋ空間プロファイル又はスパイラルｋ空間プロファイルの前記角度座標を決定するステップｃであって、異なる初期角度座標が各体動状態に帰属している、前記ステップｃと、
ｋ空間プロファイルを収集するステップｄと、
前記ステップａ～ｄを何回か繰り返すステップと、
少なくとも前記体動状態のうちの１つに帰属する前記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、
を含む方法を行うための、非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータ実行可能な命令を含む、磁気共鳴（ＭＲ）デバイス上で実行され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)イメージングの分野に関する。本発明は、物体のＭＲイメージング方法に関する。本発明はまた、ＭＲデバイス及びＭＲデバイス上で実行されるコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

今日では、２次元又は３次元画像を形成するために磁場と核スピンとの相互作用を利用する画像形成ＭＲ方法は、軟組織のイメージングについて、他のイメージング方法よりも多くの点において優れ、電離放射線を必要とせず、また、通常、侵襲的ではないので、特に医療診断分野において広く使用されている。

【0003】

一般的なＭＲ方法では、例えば検査される患者の身体である物体は、強力な均一磁場内に配置される。磁場の方向は、同時に、測定のベースになる座標系の軸（通常はＺ軸）を規定する。磁場は、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）の交流電磁場（ＲＦ磁場）の印加によって励起（スピン共鳴）可能である磁場強度に依存して、個々の核スピンの様々なエネルギーレベルを生成する。巨視的観点から、個々の核スピンの分布が全体的な磁化を生成し、全体的な磁化は、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り平衡状態から外れるように偏向可能であり、これにより、磁化は、Ｚ軸の周りで歳差運動を行う。歳差運動は、円錐体の表面を描き、その開口角はフリップ角と呼ばれる。フリップ角の大きさは、印加された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、スピンはＺ軸から横断面まで偏向される（フリップ角９０°）。

【0004】

ＲＦパルスの終了後、磁化は緩和して元の平衡状態に戻る。平衡状態では、Ｚ方向における磁化が、第１の時定数Ｔ_１（スピン格子緩和時間又は縦緩和時間）で再び蓄積され、Ｚ方向に垂直な方向における磁化が、第２の時定数Ｔ_２（スピンスピン緩和時間又は横緩和時間）で緩和する。磁化の変化は、当該磁化の変化がＺ軸に垂直な方向に測定されるようにＭＲデバイスの検査ボリューム内に配置され、方向付けられている受信ＲＦコイルによって検出することができる。横方向磁化の減衰は、例えば９０°パルスの印加後、（局所的な磁場の不均一性によって引き起こされる）同位相を有する秩序状態からすべての位相角が均一に分布する状態への核スピンの遷移（ディフェージング）が伴う。ディフェージングは、リフォーカシングパルス（例えば１８０°パルス）によって相殺することができる。これは、受信コイルにおいてエコー信号（スピンエコー）を生成する。

【0005】

体内における空間分解能を実現するために、３つの主軸に沿って延在する一定傾斜磁場が均一磁場に重畳され、スピン共鳴周波数の線形空間的依存性につながる。このとき、受信コイルにおいて捕捉される信号は、体内の様々な場所に関連付けられる様々な周波数成分を含む。受信コイルを介し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、異なる位相エンコーディングで収集された複数のラインを含む。各ｋ空間ラインは、幾つかのサンプルを集めることによってデジタル化される。ｋ空間データのセットは、画像再構成アルゴリズムによってＭＲ画像に変換される。

【0006】

既知のいわゆる３次元（３Ｄ）スタックオブスターズ収集方式（例えば国際特許公開ＷＯ２０１３／１５９０４４Ａ１を参照）では、多数の空間的非選択的又はスラブ選択的ＲＦ励起が印加され、各励起後に１つ以上のＭＲ信号（例えばグラジエントエコー信号）の収集が続く。各ＭＲ信号がｋ空間プロファイルを表す。ＭＲ信号は、多数の平行スライスからラジアルｋ空間プロファイルとして収集される。スライスは、スライス方向に沿って異なる位置に配置される。スライス方向（例えばｋ_ｚ方向）において標準的なデカルト位相エンコードが行われる一方で、ＭＲ信号は、中心（ｋ_ｘ＝ｋ_ｙ＝０）を中心に回転する放射状の「スポーク」に沿って各スライス内で収集される。これにより、積み重ねられたディスクで構成される円柱状のｋ空間カバレッジ（「スタックオブスターズ」）がもたらされる。技術的には、これはスライスの面内方向に傾斜磁場を同時に発生させて、それらの振幅を変調することにより実現される。様々な方式を使用して、ｋ空間プロファイル収集ステップの時間的順序を選択することができる。例えばスライス方向に沿ったすべての位相エンコードステップは、異なる角度位置でのｋ空間プロファイルが収集される前に順次収集することができる。これにより、デカルトサンプリングの時間が短く保たれ、これにより、スライスのスタック内のデータの一貫性が高まり、スタックオブスターズ手法のラジアルサンプリングの一般的な体動ロバスト性が維持される。デカルト位相エンコードステップは、中心スライスからｋ空間の周辺に（セントリックアウト）、又は、－ｋ_{ｚ，Ｍａｘ}から＋ｋ_{ｚ，Ｍａｘ}への線形順序で行われてよい。角度順序付けの場合、イメージングシーケンスは、複数のインターリーブを有する等角距離サンプリング又はいわゆる黄金角方式を使用することができる。等距離方式では、角距離は、ΔΦ＝１８０°／ｎ_{ｔｏｔａｌ}に従って計算される。ｎ_{ｔｏｔａｌ}はスポークの総数である。インターリーブは、ｋ空間における時間的コヒーレンスを低減するので、複数のインターリーブ（即ち、「回転」）を使用してスポークを収集することは有益な場合がある。したがって、体動の非一貫性がｋ空間に広がり、アーチファクトが減衰される。黄金角方式では、ｋ空間プロファイルの角度が、各時点において、１８０°に黄金比を掛けた値に相当するΔΦ＝１１１．２５°ずつ増加される。いわゆる疑似黄金角方式や小さい黄金角方式も知られており、これらはすべて、本明細書では、「黄金角方式」との総括的な用語に分類される。このような黄金角方式では、続いてサンプリングされたスポークは、前にサンプリングされたスポークのセットにおける最大ギャップを埋めながら、常に補足情報を追加する。その結果、収集されたスポークの任意の連続セットは、ｋ空間をほぼ均一にカバーし、このことが、時間サブフレームの再構成を可能にし、黄金角方式をダイナミックイメージング検査によく適したものにする。

【0007】

前述の３Ｄラジアルスタックオブスターズ方式は、良性エイリアシングアーティファクトやｋ空間中心の継続更新といった臨床ＭＲイメージングに幾つかの有望な利点を提供する。しかし、その固有の体動ロバスト性にもかかわらず、収集されたＭＲ画像は依然として体動によって多少影響を受ける可能性がある。

【0008】

この問題を解決するために、特定の所定の呼吸ゲートウィンドウ内で収集されたＭＲ信号データのみを受け入れるゲート技術が開発されている。潜在的なドリフト問題に対処するために、１つの所定のゲートウィンドウではなく、幾つかの個別の体動状態（ビン）を使用するマルチゲートウィンドウ手法（ＰＡＷＳと呼ばれる。米国特許第７，０３９，４５１Ｂｌ号を参照）が提案されている。体動状態のそれぞれは、検査下の体動によって誘発された変位の複数の連続範囲の１つの範囲に対応する。ＰＡＷＳの最後のＭＲ画像は、ＭＲ信号サンプルの完全なセットが最初に収集された体動状態に帰属するＭＲ信号データから再構成される。その後、他のＭＲ信号データはすべて破棄される。

【0009】

黄金角方式と組み合わせたラジアル収集のＭＲ信号データは、ＰＡＷＳ手法と同様に、体動状態に遡及的に帰属する（attributed to）可能性があることが更に知られている。その場合、最大量のＭＲ信号データが収集された体動状態に帰属するＭＲ信号データからＭＲ画像を再構成することができる。或いは、異なる体動状態間の相関を使用して、すべての体動状態のＭＲ画像を同時に再構成する制約付き再構成が適用されてもよい。この手法は、すべての収集データを利用して、１００％の走査効率につながる。

【0010】

黄金角サンプリングは、任意の収集間隔内でラジアルｋ空間プロファイルの準均一角度分布を提供するが、各呼吸体動状態に帰属するＭＲ信号データは、必ずしも十分に分布しているとは限らない。複数の時間間隔からのＭＲ信号データを組み合わせると、収集されたラジアルｋ空間プロファイルの角度サンプリングが適切に分散されるという保証はない。潜在的なクラスタリングとラジアルプロファイル間の大きなギャップが、再構成されたＭＲ画像の画質を低下させる可能性がある。

【0011】

国際特許公開ＷＯ２０１６／０６９６０２は、適応型リアルタイムラジアルｋ空間サンプリング軌道（ＡＲＫＳ）に関連する。ＡＲＫＳ収集は、生理学的フィードバック信号に応答して、体動の影響を低減する。新しいラジアル投影を収集するための指示が、生理学的信号分析から送信される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

前述から、ＭＲイメージング技術の改良の必要性があることが容易に理解されるであろう。本発明は、ラジアル（又はスパイラル）収集方式を使用して体動アーチファクトが低減されるＭＲイメージングを可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明によれば、ＭＲデバイスの検査ボリューム内に置かれた物体のＭＲイメージング方法が開示される。方法は、以下の一連のステップを含む。即ち、
物体の瞬間的体動によって誘発された変位を検出するステップａと、
検出された変位を１つの体動状態に帰属させるステップｂであって、各体動状態が変位の複数の連続範囲のうちの１つの範囲に対応する、ステップｂと、
初期角度座標から開始して、各体動状態について個別に角度座標をインクリメントすることによって、ラジアル又はスパイラルｋ空間プロファイルの角度座標を決定するステップｃであって、異なる初期角度座標が各体動状態に帰属している、ステップｃと、
ｋ空間プロファイルを収集するステップｄと、
ステップａ～ｄを何回か繰り返すステップと、
少なくとも体動状態のうちの１つに帰属する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。

【0014】

本発明は、ＭＲ信号収集中に、検査される患者の体動を連続的に検出することを提案する。（例えば瞬間的な呼吸相を検出するために患者の横隔膜上に配置されたペンシルビーム形状のボリュームから）例えばナビゲータ信号を収集することによって、瞬間的体動によって誘発される変位を検出することができる。或いは、瞬間的体動によって誘発される変位は、カメラといった動きセンサ、ＥＣＧセンサ又は呼吸ベローズを使用して検出することもできる。更に、既に利用可能である収集済みＭＲ信号データの固有の体動情報を使用して、瞬間的な動きの様相を導出することができる。（ｋ空間の原点を通過する）各ラジアル又はスパイラルｋ空間プロファイルは、１次元の「固有の」ナビゲータを提供する。瞬間的体動によって誘発される変位は、このような固有のナビゲータ信号から導出することもできる。

【0015】

本発明の意図におけるｋ空間プロファイルは、ｋ空間内の所与の（ラジアル又はスパイラル）軌道に沿って収集されたＭＲ信号である。ｋ空間プロファイルは、２次元又は３次元で収集することもできる。

【0016】

本発明の体動依存型ラジアル又はスパイラルｋ空間サンプリング手法は、スタックオブスターズ収集ストラテジ又はスタックオブスパイラルズ収集ストラテジと有利に組み合わせることができる。ラジアル又はスパイラルｋ空間プロファイルは、ｋ空間プロファイルがその中で回転される平面に垂直なスライス方向に沿って隣接位置に配置された多数の平行スライスから収集される。

【0017】

本発明の意図では、既知のＰＲＯＰＥＬＬＥＲイメージング技術で収集されたｋ空間プロファイルも、ラジアルｋ空間プロファイルと見なされる。ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ概念では、ＭＲ信号は、ｋ空間においてＮ個のストリップで収集される。各ストリップは、デカルトベースのｋ空間サンプリング方式におけるＬ個の最低周波数位相エンコードラインに対応するＬ個の平行ｋ空間プロファイルで構成される。ｋ空間ブレードとも呼ばれる各ストリップは、ｋ空間において、例えば１８０°／Ｎの回転角度、即ち、黄金角だけ回転させられて、したがって、ＭＲ信号の合計セットはｋ空間において円形に広がる。したがって、本発明の意図では、ラジアルｋ空間プロファイルは、同様にｋ空間ブレードでもある。

【0018】

或いは、球体（「クッシュボール（Koosh Ball）」）に等方的に分布するラジアルｋ空間プロファイルが収集されてもよい。

【0019】

本発明の意図におけるスパイラルｋ空間プロファイルもまた、いわゆる葉序のスパイラルｋ空間軌道を包含する。

【0020】

同様に、本発明の意図における角度座標は、（２次元又はスタックオブスターズ若しくはスタックオブスパイラルズの場合は）回転角又は（「クッシュボール」式収集の場合は）ポーラー回転角及びアジマス回転角のセットとして定義することができる。

【0021】

本発明によれば、既知のＰＡＷＳ技術と同様に、検出された瞬間的体動によって誘発された変位は、幾つかの体動状態のうちの１つに帰属する。本発明によって、体動状態に応じてｋ空間収集を制御することにより、各体動状態に帰属するラジカル又はスパイラルｋ空間プロファイルの分布が向上される。このために、収集されるそれぞれのｋ空間プロファイルの角度座標は、各体動状態について個々のインクリメントによって決定される。換言すれば、各体動状態について、既に収集されたｋ空間プロファイルの角度座標のブックキーピングが行われ、次のｋ空間プロファイルの決定は、検出された体動に基づいて行われる。これにより、各体動状態でのｋ空間プロファイルの（完全な）分布が向上され、最終的に再構成されるＭＲ画像の品質が向上される。更に、各体動状態について、ｋ空間の異なる初期角度座標が使用されることで、ｋ空間がより効率的にサンプリングされる。本発明のサンプリング手法は、例えば時間的に不規則である又は大きい変位が伴う極端な体動状態によりうまく対処することができることが見出された。

【0022】

１つの可能な実施形態では、ｋ空間プロファイルの角度座標が黄金角方式に従ってインクリメントされて、均一なｋ空間カバレッジが得られる。各体動状態について、異なる初期角度座標を使用することができる。この手法は、例えば異なる呼吸状態間の相関を利用する複数体動状態再構成に有利である。これは、異なる初期回転角によって、異なる体動状態に帰属するｋ空間プロファイル間で角度位置が確実に繰り返されないからである。

【0023】

本発明の１つの可能な実施形態では、体動状態の少なくとも１つについて収集されたｋ空間プロファイルの合計が、ｋ空間における十分に密にサンプリングされた円形（又は球形）領域に広がるまで上記ステップａ～ｄが繰り返され、そこからＭＲ画像が再構成される。

【0024】

提案される適応型ｋ空間サンプリング方式を使用して、例えば個々の体動状態における黄金角サンプリングパターンが得られる。ＭＲ画像再構成は、最大数のｋ空間プロファイルが取得された体動状態のみに帰属するＭＲ信号データに対して行われても、又は、各体動状態のＭＲ信号データに対して個別に行われてもよい。後者の場合、プロファイル数が減少するにつれて、アーチファクト（ストリーキング）レベルが増加した画像が生成される。前述したように、本発明の方法を行って、異なる体動状態からのｋ空間プロファイルを組み合わせる際に準均一なｋ空間カバレッジを確実とすることができるので、この影響を軽減するためには、２つ以上の体動状態のｋ空間プロファイルを画像再構成において組み合わせることができる。

【0025】

１つの可能な実施形態では、異なる体動状態間の相関を利用する正則化項を同時に使用して、すべての体動状態のｋ空間データから、単一のＭＲ画像を再構成することができる。

【0026】

別の可能な実施形態によれば、少なくとも２つの体動状態のそれぞれについて個々のＭＲ画像が再構成され、個々のＭＲ画像は、適切な（弾性）レジストレーションアルゴリズムを使用して最終的なＭＲ画像に組み合わされて、体動状態間の体動によって誘発された変動が補正される。この実施形態では、個々の単一の体動状態のＭＲ画像は、画像領域において高画質のアーチファクトフリーの単一の臨床ＭＲ画像に融合される。

【0027】

本発明の方法は、従来のビューシェアリング、キーホール又はｋ－ｔサンプリング技術と簡単に組み合わせることができる。ｋ空間プロファイルは、ハーフスキャンといった加速技術又は（非デカルト）ＳＥＮＳＥといったパラレルイメージング技術を使用して収集されてＭＲ画像に再構成することができる。

【0028】

特定の体動状態に帰属するＭＲ信号データは、本発明の方法において、少なくともｋ空間の周辺において、アンダーサンプリングされてよい。したがって、圧縮センシング（ＣＳ）をＭＲ画像の再構成に有利に使用することができる。ＣＳ理論は、信号データを大幅に削減できる大きな可能性があることが知られている。ＣＳ理論では、変換領域でスパース表現を持つ信号データセットは、適切な正則化アルゴリズムを適用することにより、アンダーサンプリングされた測定値から復元することができる。ＣＳは、信号サンプリング及び再構成の数学的枠組みとして、ｋ空間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でも、信号データセットを正確に又は少なくとも高画質で再構成することができる条件を規定し、また、そのような再構成のための方法も提供する（Ｍ. Lustig他による「CoＭpressed sensing ＭRI」、IEEE signal processing Ｍagazine、２００８年、第２５巻、第２号、７２～８２ページを参照）。

【0029】

これまでに説明した本発明の方法は、検査ボリューム内で均一な静磁場を発生させる少なくとも１つの主磁石コイルと、検査ボリューム内で異なる空間方向に切り替え傾斜磁場を発生させる幾つかの傾斜磁場コイルと、検査ボリューム内でＲＦパルスを生成するか及び／又は検査ボリューム内に置かれた物体から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傾斜磁場の時間的連続を制御する制御ユニットと、受信した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デバイスによって行うことができる。本発明の方法は、例えばＭＲデバイス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施することができる。

【0030】

本発明の方法は、現在臨床使用されているほとんどのＭＲデバイスにおいて有利に行うことができる。このためには、本発明の上記方法ステップを行うようにＭＲデバイスを制御するコンピュータプログラムを利用するだけでよい。コンピュータプログラムは、ＭＲデバイスの制御ユニットにインストールするためにダウンロードされるように、データ媒体上に存在しても、データネットワーク内に存在してもよい。

【図面の簡単な説明】

【0031】

同封の図面は、本発明の好適な実施形態を開示する。ただし、図面は、本発明の限定の定義としてではなく、例示のみを目的としてデザインされていることを理解されたい。

【0032】

【図1】図１は、本発明の方法を実行するＭＲデバイスを示す。

【図2】図２は、本発明に従って採用されるＰＡＷＳゲート方式を説明する図を示す。

【図3】図３は、本発明の体動依存型ラジアルｋ空間収集ストラテジの第１の実施形態を示す。

【図4】図４は、本発明の体動依存型ラジアルｋ空間収集ストラテジの第２の実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0033】

図１を参照すると、ＭＲデバイス１が示されている。デバイスは、実質的に均一で時間的に一定の主磁場が、検査ボリュームを通るＺ軸に沿って生成されるように超電導又は抵抗主磁石コイル２を含む。

【0034】

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傾斜磁場を印加して、核磁気スピンを反転又は励起させ、磁気共鳴を誘導し、磁気共鳴をリフォーカスさせ、磁気共鳴を操作し、磁気共鳴を空間的及び他の方法でエンコードし、スピンを飽和させる等して、ＭＲイメージングを行う。

【0035】

より具体的には、傾斜磁場パルス増幅器３が、検査ボリュームのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿った全身傾斜磁場コイル４、５及び６のうちの選択された傾斜磁場コイルに電流パルスを印加する。デジタルＲＦ周波数送信器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に送信して、ＲＦパルスを検査ボリューム内に送り込む。典型的なＭＲイメージングシーケンスは、短い持続時間のＲＦパルスセグメントのパケットから構成され、これらは、任意の印加された傾斜磁場と共に、核磁気共鳴の選択された操作を達成する。ＲＦパルスを使用して、共鳴を飽和させ、共鳴を励起させ、磁化を反転させ、共鳴をリフォーカスさせ又は共鳴を操作して、検査ボリューム内に配置される身体１０の一部を選択する。ＭＲ信号は全身ボリュームＲＦコイル９によっても捕捉される。

【0036】

身体１０の限定領域のＭＲ画像を生成するために、局所アレイＲＦコイル１１、１２、１３のセットが、イメージング用に選択される領域に隣接して置かれる。アレイコイル１１、１２、１３を使用して、身体コイルＲＦ送信によって誘導されるＭＲ信号を受信することができる。

【0037】

結果として得られるＭＲ信号は、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によって捕捉され、好適には前置増幅器（図示せず）を含む受信器１４によって復調される。受信器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。

【0038】

ホストコンピュータ１５が、傾斜磁場パルス増幅器３及び送信器７を制御して、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ）、エコーボリュームイメージング、グラジエント及びスピンエコーイメージング、高速スピンエコー（ＴＳＥ）イメージング等といった複数のＭＲイメージングシーケンスのいずれか１つを生成する。受信器１４は、選択されたシーケンスについて、各ＲＦ励起パルスに続いて、単一又は複数のＭＲデータラインを高速連続で受信する。データ収集システム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。最新のＭＲデバイスでは、データ収集システム１６は、生画像データの収集に特化した単独のコンピュータである。

【0039】

最終的に、デジタル生画像データは、再構成プロセッサ１７によって画像表現に再構成される。再構成プロセッサ１７は、フーリエ変換又は他の適当な再構成アルゴリズムを適用する。ＭＲ画像は、患者の平面スライス、平行平面スライスのアレイ、３次元ボリューム等を表す。その後、ＭＲ画像は画像メモリに保存される。画像メモリは、画像表現のスライス、投影又は他の部分を、例えば結果として得られたＭＲ画像の人間が読み取り可能な表示を提供するビデオモニタ１８を介する視覚化に適した形式に変換するためにアクセスされる。

【0040】

図１を引き続き参照し、また、図２から図４を更に参照して、本発明のイメージング手法の実施形態について説明する。

【0041】

図２は、本発明に従って採用される既知のＰＡＷＳゲート方式を示す。図１に示すＭＲイメージング装置１を用いて呼吸ナビゲータ信号が検出される。ナビゲータ信号から、身体１０の瞬間的体動によって誘発された変位Δが導出される。図示する実施形態では、変位Δは、患者の横隔膜の位置を反映し、したがって、時間の関数として呼吸運動を示す。検出された変位Δは、４つの体動状態Ｍ１～Ｍ４のうちの１つに帰属する。体動状態Ｍ１～Ｍ４のそれぞれは、変位Δの複数の連続範囲のうちの１つの範囲に対応する。

【0042】

図３は、本発明に従って適用されるラジアルｋ空間収集を示す。各ラジアルｋ空間プロファイルを収集する前に、検出された瞬間的変位Δに帰属する体動状態Ｍ１～Ｍ４に依存して、それぞれのｋ空間プロファイルの回転角が決定される。このために、回転角は、体動状態について個別にインクリメントされる。１つの可能な実施形態では、回転角は、その後に検出される体動状態Ｍ１～Ｍ４のそれぞれについてＭＮψだけインクリメントされ、ここで、Ｍ（図示する実施形態ではＭ＝１、…、４）は、対応する体動状態のインデックスであり、Ｎは、１つの体動状態につき収集されるｋ空間プロファイルの最大数であり、ψは、黄金角である。この方式は、各体動状態において均一なｋ空間サンプリングパターンを提供する。ｋ空間サンプリングパターンは、体動状態毎に異なる。これは、異なる呼吸相間の相関関係を利用する複数呼吸フレーム再構成に有利である。これは、異なる体動状態Ｍ１～Ｍ４間で確実に回転角の繰り返しがないようにされるからである。図３に示す例では、最大数Ｎのｋ空間プロファイルは、第１の体動状態Ｍ１についてしか収集されない。より高い体動状態は、不完全にしかサンプリングされない。ＭＲ画像は、体動状態Ｍ１に帰属するｋ空間プロファイルからしか再構成されない。ＭＲ画像はまた、ｋ空間データの組み合わせＭ１＋Ｍ２、Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３、又は、Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＋Ｍ４から再構成されてもよい。図３から分かるように、本発明の適応サンプリング方式により、これらの組み合わせのそれぞれは、準均一ｋ空間カバレッジをもたらす。

【0043】

図４に示す実施形態では、図３の例と同じラジアル黄金角ｋ空間サンプリングが適用される。しかし、図４では、ｋ空間プロファイルは、５つの異なる体動状態Ｍ１～Ｍ５に帰属する。更に、体動状態Ｍ１～Ｍ５のそれぞれについて、最大数Ｎのｋ空間プロファイルが収集される。図４はまた、各体動状態について同数のｋ空間プロファイルを含み、冗長的にサンプリングされる回転角を含まない、すべての体動状態Ｍ１～Ｍ５について組み合わされたｋ空間データを示す。この組み合わされたデータは、高品質の臨床ＭＲ画像の再構成に使用される。図３の例のように、異なる体動状態間の相関関係を使用する制約付き再構成が使用される。説明した手法は、収集したすべてのデータを利用して１００％の走査効率がもたらされる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】