特許 7401450 ３次元磁気共鳴イメージングにおける自律ナビゲーション

(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】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(54)【発明の名称】３次元磁気共鳴イメージングにおける自律ナビゲーション

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20231212BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 382

A61B5/055 311

A61B5/055 370

A61B5/055 376

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020550805

(86)(22)【出願日】2019-03-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-08-02

(86)【国際出願番号】 EP2019057094

(87)【国際公開番号】W WO2019180145

(87)【国際公開日】2019-09-26

【審査請求日】2022-03-17

(31)【優先権主張番号】18163244.9

(32)【優先日】2018-03-22

(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．

【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】弁理士法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ウュルベルン ヤン ヘンドリク

(72)【発明者】

【氏名】ニールセン ティム

【審査官】遠藤 直恵

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００３５５８２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第０２８２４４７２（ＥＰ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０１５２９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１５－５３２６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１７３４３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／０３３５９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５３６０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０５２００２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マシン実行可能命令を記憶するためのメモリと、医療イメージングシステムを制御するためのプロセッサと
を備える当該医療イメージングシステムであって、
前記マシン実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、
対象者を記述する磁気共鳴イメージングデータを受信することであって、前記磁気共鳴イメージングデータは、順次的なデータ部分にセグメント化され、前記磁気共鳴イメージングデータは、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って取得されており、前記順次的なデータ部分の各々の中の磁気共鳴データは、回転ｋ空間サンプリングプロファイルを使用して面内でサンプリングされ、前記順次的なデータ部分の各々の中の前記磁気共鳴データは、面貫通方向においてはセグメント化位相符号化を使用してサンプリングされ、前記順次的なデータ部分は、前記セグメント化位相符号化によって擬似ランダムにサンプリングされる、受信することと、
前記３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像を再構成することと
を行わせる、医療イメージングシステム。

【請求項2】

前記メモリは、前記３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記磁気共鳴イメージングデータを取得するパルスシーケンスコマンドを更に含み、前記３次元磁気共鳴イメージングプロトコルは、前記回転ｋ空間サンプリングプロファイルを使用して面内で前記磁気共鳴データをサンプリングし、前記３次元磁気共鳴イメージングプロトコルは、前記面貫通方向においては前記セグメント化位相符号化を使用して前記磁気共鳴データをサンプリングし、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、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イメージング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させ、前記パルスシーケンスコマンドは、前記順次的なデータ部分を順次的に取得する、請求項１に記載の医療イメージングシステム。

【請求項3】

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、
各ナビゲータ画像の対象者動き値を計算することと、
前記対象者動き値が所定の閾値を上回る場合に、前記順次的なデータ部分から選択される、少なくとも１つの拒絶データ部分を識別することと、
前記パルスシーケンスコマンドを使用して前記少なくとも１つの拒絶データ部分を再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することと
を行わせる、請求項２に記載の医療イメージングシステム。

【請求項4】

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、
前記順次的なデータ部分の各々が取得されるときに前記ナビゲータ画像を再構成することと、
前記順次的なデータ部分の各々が取得されるときに、各ナビゲータ画像の変位ベクトル場を計算することと、
前記順次的なデータ部分の各々が取得されるときに、前記変位ベクトル場内で検出される対象者動きを補償するように、前記パルスシーケンスコマンドを修正することと
を行わせる、請求項２又は３に記載の医療イメージングシステム。

【請求項5】

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、前記順次的なデータ部分の各々の各ナビゲータ画像のナビゲータを計算させる、請求項１から４のいずれか一項に記載の医療イメージングシステム。

【請求項6】

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、前記順次的なデータ部分の各々の各ナビゲータ画像のナビゲータを計算させ、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、各ナビゲータ画像からの前記変位ベクトル場を使用して前記３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って動き補償磁気共鳴画像を計算させる、請求項４に記載の医療イメージングシステム。

【請求項7】

前記ナビゲータは、
各ナビゲータ画像の変位ベクトル場、
各ナビゲータ画像におけるエッジ検出、
変形可能身体モデルの各ナビゲータ画像に対するマッピング、又は
各ナビゲータ画像の解剖学的地図に対する見当合わせ
のうちのいずれか１つである、請求項５に記載の医療イメージングシステム。

【請求項8】

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、
前記ナビゲータを使用して前記順次的なデータ部分を所定のビンのセットにソートすることと、
前記所定のビンにソートされている前記順次的なデータ部分を再構成することによって、動き分解磁気共鳴画像のセットを再構成することと
を行わせる、請求項５、６、又は７に記載の医療イメージングシステム。

【請求項9】

前記順次的なデータ部分の各々の前記ナビゲータ画像は、
２ｍｍ～３ｍｍ、
２ｍｍ～１０ｍｍ、
１ｍｍ～１２ｍｍ、及び
１ｍｍ～３０ｍｍ
のうちのいずれか１つの空間解像度を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の医療イメージングシステム。

【請求項10】

前記順次的なデータ部分の各々の前記ナビゲータ画像は、
圧縮検知磁気共鳴イメージングプロトコル、
面内及び／又は面貫通の両方の並列イメージング再構成、並びに
上記の組み合わせ
のうちのいずれか１つを使用して再構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載の医療イメージングシステム。

【請求項11】

前記ナビゲータ画像の各々は、不均一フーリエ変換を使用して再構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の医療イメージングシステム。

【請求項12】

前記順次的なデータ部分は、前記回転ｋ空間サンプリングプロファイルによって面内で擬似ランダムにサンプリングされる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の医療イメージングシステム。

【請求項13】

前記回転ｋ空間サンプリングプロファイルは、ｓｔａｃｋ－ｏｆ－ｓｔａｒｓサンプリングプロファイル及びｓｔａｃｋ－ｏｆ－ｓｐｉｒａｌｓサンプリングプロファイルのうちのいずれか一方である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の医療イメージングシステム。

【請求項14】

医療イメージングシステムの作動方法であって、前記作動方法は、
対象者を記述する磁気共鳴イメージングデータを受信するステップであって、前記磁気共鳴イメージングデータは、順次的なデータ部分にセグメント化され、前記磁気共鳴イメージングデータは、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って取得されており、前記順次的なデータ部分の各々の中の磁気共鳴データは、回転ｋ空間サンプリングプロファイルを使用して面内でサンプリングされ、前記順次的なデータ部分の各々の中の前記磁気共鳴データは、面貫通方向においてはセグメント化位相符号化を使用してサンプリングされ、前記順次的なデータ部分は、前記セグメント化位相符号化によって擬似ランダムにサンプリングされる、受信するステップと、
前記３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像を再構成するステップと
を有する、医療イメージングシステムの作動方法。

【請求項15】

医療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、
対象者を記述する磁気共鳴イメージングデータを受信することであって、前記磁気共鳴イメージングデータは、順次的なデータ部分にセグメント化され、前記磁気共鳴イメージングデータは、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って取得されており、前記順次的なデータ部分の各々の中の磁気共鳴データは、回転ｋ空間サンプリングプロファイルを使用して面内でサンプリングされ、前記順次的なデータ部分の各々の中の前記磁気共鳴データは、面貫通方向においてはセグメント化位相符号化を使用してサンプリングされ、前記順次的なデータ部分は、前記セグメント化位相符号化によって擬似ランダムにサンプリングされる、受信することと、
前記３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像を再構成することと
を行わせる、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、磁気共鳴イメージングに関し、特に、３次元磁気共鳴イメージングのためのナビゲータに関する。

【背景技術】

【0002】

患者の身体内の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、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）スキャナによって大規模な静磁場が使用される。この大規模な静磁場は、Ｂ０磁場と称される。ＭＲＩスキャン中、送信アンテナ又はアンテナ素子によって生成される無線周波数（ＲＦ）パルスが、局所磁場に対する摂動を引き起こし、原子スピンにより発せられるＲＦ信号が、受信アンテナ又はアンテナ素子のアレイ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。これらのアンテナ又はアンテナ素子は、コイルと呼ぶこともできる。コイルという用語は、アンテナ又はアンテナ素子のいずれかを記述するために交換可能に使用されることが多い。更に、送信アンテナ及び受信アンテナは、両方の機能を実施する単一の送受信アンテナに統合することもできる。送受信アンテナという用語が使用される場合、これは、別個の送信アンテナ及び受信アンテナが使用されるシステムも指す。送信されるＲＦ場は、Ｂ１磁場と称される。より長いスキャン中、対象者は、データを破損させ、ぼけ又はアーティファクトを有する画像をもたらす内部動き又は外部動きを有する可能性がある。

【0003】

並列イメージング技法においては、データを同時に取得するために、複数のアンテナ素子が使用される。コイル感度マップ（ＣＳＭ）は、すべてのアンテナ素子の空間感度を含む。この場合、「コイル」は、アンテナ素子を指す。コイル感度マップは、個々のアンテナ素子を使用して取得されたデータを合成して、単一の複合画像にするために使用される。並列イメージングは、磁気共鳴イメージングの取得を大幅に加速させる。

【0004】

米国特許出願公開第２０１６／０３３４４８８号は、各々が無線周波数（ＲＦ）パルス、磁気共鳴（ＭＲ）信号を生成するための少なくとも１つの周波数符号化勾配モーメントｋ_ｘ、ＭＲ信号を位相符号化するための少なくとも１つの第１の位相符号化勾配モーメントｋ_ｙ、及び、ＭＲ信号を反映するｋ空間データが取得されるデータ取得期間を含む複数の基本シーケンス要素を有する勾配エコーイメージングシーケンスをサンプルが受ける磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）方法を開示している。周波数符号化勾配モーメントｋ_ｘ及び第１の位相符号化勾配モーメントｋ_ｙは、ｋ空間データが半径方向において、周縁からｋ空間の中心に向かう方向においてｋ空間の中心に関して非対称に取得されるように、各基本シーケンス要素のデータ取得期間中に適用される。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、独立請求項において、医療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。

【0006】

一般に磁気共鳴イメージングに伴う問題は、磁気共鳴画像の取得中に、対象者が自発的に又は無意識に動くことである。ナビゲータが使用されて、磁気共鳴データの取得中の対象者の動きが追跡又は記述される。

【0007】

実施形態は、取得されるときに磁気共鳴データ自体からナビゲータを導出し、対象者動きを補正又は補償するための遡及的補正又は予測的補正のいずれかに使用される。実施形態は、改変されたｋ空間サンプリングパターンを使用する３次元取得を使用する。

【0008】

ｋ空間は、面内のｓｔａｃｋ－ｏｆ－ｓｔａｒｓ又はｓｔａｃｋ－ｏｆ－ｓｐｉｒａｌｓ軌道などの、回転ｋ空間サンプリングプロファイルを使用してサンプリングされ、面貫通方向における位相符号化を使用する。面貫通方向は、面内方向に直交する。面貫通方向における位相符号化は、セグメント化様式で実施される。位相符号化は、ｋ空間サンプリングプロファイルが回転されるときに変化する。この利点は、これによって、３次元ｋ空間全体が概ねサンプリングされることである。取得される磁気共鳴データは、順次的なデータ部分に分割することができる。順次的なデータ部分の各々は、ナビゲータ画像を再構成するために使用することができる、ｋ空間内でサンプリングされている十分なデータを含む。結果もたらされるナビゲータ画像又は順次的なデータ部分の各々は、その後、動き補正に使用することができる。

【0009】

これは、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルを実施し、ｋ空間がサンプリングされる場所及び時を変更することによって達成される。１つの態様において、本発明は、医療イメージングシステムを提供する。医療イメージングシステムは、マシン実行可能命令を記憶するためのメモリを備える。医療イメージングシステムは、医療イメージングシステムを制御するためのプロセッサを更に備える。

【0010】

マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、対象者を記述する磁気共鳴データを受信させる。磁気共鳴イメージングデータは、順次的なデータ部分にセグメント化される。磁気共鳴イメージングデータは、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って取得されている。順次的なデータ部分の各々の中の磁気共鳴データは、回転ｋ空間サンプリングプロファイルを使用して面内でサンプリングされる。順次的なデータ部分の各々の中の磁気共鳴データは、面貫通方向においてはセグメント化位相符号化を使用してサンプリングされる。面貫通方向においてはセグメント化位相符号化を使用し、面内においてはｋ空間サンプリングプロファイルの回転を使用する効果は、順次的なデータ部分の各々を磁気共鳴イメージングに再構成することができることである。この場合、磁気共鳴画像は、順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像としてラベリングされる。マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像を再構成させる。

【0011】

ｋ空間は、面内の回転ｋ空間サンプリングプロファイル及びセグメント化面貫通位相符号化を使用してサンプリングされるため、磁気共鳴イメージングデータは、順次的なデータ部分に分解され、順次的なデータ部分の各々を使用して、ナビゲータ画像を再構成することができる。これらは、磁気共鳴イメージングデータの取得中の対象者の動きの効果を低減するための遡及的又は予測的技法に使用される。

【0012】

別の実施形態において、メモリは、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って磁気共鳴イメージングデータを取得するように構成されているパルスシーケンスコマンドを更に含む。３次元磁気共鳴イメージングプロトコルは、回転ｋ空間サンプリングプロファイルを使用して面内で磁気共鳴データをサンプリングするように構成されている。３次元磁気共鳴イメージングプロトコルは、面貫通方向においてはセグメント化位相符号化を使用して磁気共鳴データをサンプリングするように構成されている。マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、パルスシーケンスコマンドによって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、磁気共鳴イメージング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させる。パルスシーケンスコマンドは、順次的なデータ部分を順次的に取得するように構成されている。

【0013】

別の実施形態において、マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、各ナビゲータ画像の対象者動き値を計算させる。マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、対象者動き値が所定の閾値を上回る場合に、順次的なデータ部分から選択される、少なくとも１つの拒絶データ部分を識別させる。マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、パルスシーケンスコマンドを使用して少なくとも１つの拒絶データ部分を再取得するように磁気共鳴イメージングシステムを制御させる。

【0014】

例えば、順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像が、測定される参照又は初期ナビゲータ画像と比較され得る。例えば、初期ナビゲータ画像は、取得される第１のナビゲータ画像である。再構成されたようなナビゲータ画像が、この初期ナビゲータ画像と比較され得る。対象者の動きが所定の閾値を上回る場合、磁気共鳴イメージングシステムに、少なくとも１つの拒絶データ部分を再取得させるために、これが使用される。これには、再構築して磁気共鳴画像にすることができる、磁気共鳴イメージングデータの品質を向上させる効果がある。

【0015】

別の実施形態において、マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、順次的なデータ部分の各々が取得されるときにナビゲータ画像を再構成させる。この場合、ナビゲータ画像は、本質的にオンザフライで再構成される。マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、その後、順次的なデータ部分の各々が取得されるときに、各ナビゲータ画像の変位ベクトル場を計算させる。マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、順次的なデータ部分の各々が取得されるときに、変位ベクトル場内で検出される対象者動きを補償するように、パルスシーケンスコマンドを修正させる。この実施形態において、ナビゲータ画像の各々の変位ベクトル場は、例えば関心領域などのパルスシーケンスコマンドを、対象者が動くときに対象者と共に動く可能性があるように、調整するために使用される。これには、動きアーティファクトがより少ない最終磁気共鳴画像をもたらすように、磁気共鳴データの品質を向上させるという利点がある。

【0016】

別の実施形態において、マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、磁気共鳴イメージングデータを使用して磁気共鳴画像を再構成させる。

【0017】

別の実施形態において、マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、順次的なデータ部分の各々の各ナビゲータ画像のナビゲータを計算させる。その後、ナビゲータは磁気共鳴データの動き補正に使用することができるため、これは有益である。

【0018】

別の実施形態において、マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、各ナビゲータ画像からの変位ベクトル場を使用して３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って動き補償磁気共鳴画像を計算させる。変位ベクトル場は、例えば、画像又はｋ空間のいずれかにおいて動き補正を実施するために使用される。

【0019】

別の実施形態において、ナビゲータは、各ナビゲータ画像の変位ベクトル場である。

【0020】

別の実施形態において、ナビゲータは、各ナビゲータ画像における１つ又は複数のエッジ検出である。対象者動きを識別するために、エッジの位置は互いに比較される。

【0021】

別の実施形態において、ナビゲータは、変形可能身体モデルの各ナビゲータ画像に対するマッピングである。

【0022】

別の実施形態において、ナビゲータは、各ナビゲータ画像の解剖学的地図に対する見当合わせである。

【0023】

別の実施形態において、マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、ナビゲータを使用して順次的なデータ部分を所定のビンのセットにソートさせる。マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、所定のビンにソートされている順次的なデータ部分を再構成することによって、動き分解磁気共鳴画像のセットを再構成させる。この実施形態において、ナビゲータは最初に、所定のビンの各々の中の磁気共鳴データが対象者の同じ動き状態を有するように、順次的なデータ部分をビン内に配置するために使用される。これは、呼吸又は心位相のようなものを分解する画像の再構成に有用である。

【0024】

別の実施形態において、順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像は、２ｍｍ～３ｍｍの空間解像度を有する。

【0025】

別の実施形態において、順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像は、２ｍｍ～１０ｍｍの空間解像度を有する。

【0026】

別の実施形態において、順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像は１～１２ｍｍの空間解像度を有する。

【0027】

別の実施形態において、順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像は、１ｍｍ～３０ｍｍの空間解像度を有する。

【0028】

別の実施形態において、順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像は、面内及び／又は面貫通の両方における並列イメージングを使用して再構成される。これは、より解像度の低いナビゲータ画像が正確に再構成されることを可能にするため、有益である。

【0029】

別の実施形態において、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルは、並列イメージング磁気共鳴イメージングプロトコルである。

【0030】

別の実施形態において、並列イメージング再構成は、ＳＥＮＳＥ再構成である。

【0031】

別の実施形態において、ナビゲータ画像は、圧縮検知磁気共鳴イメージングプロトコルに従って再構成される。この場合、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルは、圧縮検知磁気共鳴イメージングプロトコルである。

【0032】

ナビゲータ再構成中、ナビゲータ再構成の課題は、可能性として、利用可能であるｋ空間データの量がより少ない又は低減されていること、すなわち、空間符号化が不完全であることである。並列イメージングと圧縮検知技法との組み合わせは、相補的である。並列イメージングは通常、コイル感度情報が勾配によって空間符号化を強化するために使用されるという意味において理解される。すなわち、取得されたｋ空間データ及び既知のコイル感度から、失われたｋ空間データを推測することができる。圧縮検知は、再構成画像を何らかのモデル（例えば、何らかのドメインにおけるスパース表現）に強制的に一致させることによって、失われたデータを推測しようとする。それゆえ、２つの技法を組み合わせることによって、改善されたナビゲータ再構成を得ることが可能である。

【0033】

別の実施形態において、ナビゲータ画像の各々は、不均一フーリエ変換を使用して再構成される。これは、ｋ空間の擬似ランダムなサンプリングが使用されることを可能にするため、有益である。

【0034】

別の実施形態において、順次的なデータ部分は、回転ｋ空間サンプリングプロファイルによって面内で擬似ランダムにサンプリングされる。

【0035】

別の実施形態において、順次的なデータ部分は、セグメント化位相符号化によって擬似ランダムにサンプリングされる。

【0036】

別の実施形態において、ｋ空間内の磁気共鳴イメージングデータのサンプリング位置と面内符号化との組み合わせは一意である。これは、磁気共鳴データがｋ空間内の同じ点を２回以上サンプリングしないことを意味する（可能性として、回転ｋ空間サンプリングの回転軸上の点は除く）。

【0037】

別の実施形態において、回転ｋ空間サンプリングプロファイルは、ｓｔａｃｋ－ｏｆ－ｓｔａｒｓサンプリングプロファイル及びｓｔａｃｋ－ｏｆ－ｓｐｉｒａｌｓサンプリングプロファイルのうちのいずれか一方である。

【0038】

別の態様において、本発明は、医療イメージングシステムを動作させる方法を提供する。方法は、対象者を記述する磁気共鳴イメージングデータを受信するステップを有する。磁気共鳴データは、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って取得されている。順次的なデータ部分の各々の中の磁気共鳴データは、回転ｋ空間サンプリングプロファイルを使用して面内でサンプリングされる。順次的なデータ部分の各々の中の磁気共鳴データは、面貫通方向においてはセグメント化位相符号化を使用してサンプリングされる。方法は、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像を再構成するステップを更に有する。

【0039】

別の態様において、本発明は、医療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、対象者を記述する磁気共鳴イメージングデータを受信させる。磁気共鳴イメージングデータは、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って取得されている。順次的なデータ部分の各々の中の磁気共鳴データは、回転ｋ空間サンプリングプロファイルを使用して面内でサンプリングされる。順次的なデータ部分の各々の中の磁気共鳴データは、面貫通方向においてはセグメント化位相符号化を使用してサンプリングされる。

【0040】

マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像を再構成させる。

【0041】

本発明の上述の実施形態のうちの１つ又は複数は、組み合わせられた実施形態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。

【0042】

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。したがって、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すべて一般的に「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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

「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、任意の不揮発性コンピュータ可読ストレージ媒体である。いくつかの実施形態において、コンピュータストレージはまたコンピュータメモリでもあり、又は、その逆も真である。

【0046】

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。

【0047】

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（登録商標）、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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

「ディスプレイ」又は「ディスプレイデバイス」は、本明細書において使用される場合、画像又はデータを表示するように適合されている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、オーディオ、及び／又は触覚データを出力する。ディスプレイの例は、限定ではないが、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、点字画面、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパ、ベクターディスプレイ、フラット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、電子発光ディスプレイ（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。

【0055】

磁気共鳴（ＭＲ）データは、本明細書においては、ＭＲＩ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出される無線周波数信号の記録測定値であるものとして定義される。ＭＲデータは医療画像データの一例である。ＭＲ画像は、本明細書においては、ＭＲＩデータ内に含まれる解剖学的データの再構成された２又は３次元視覚化であるものとして定義される。この視覚化は、コンピュータを使用して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【0056】

以下において、本発明の好適な実施形態が、単なる例として次の図面を参照して説明される。

【図1】医療イメージングシステムの一例を示す図である。

【図2】図１の医療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を示す図である。

【図3】医療イメージングシステムの更なる例を示す図である。

【図4】図３の医療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を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0057】

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。

【0058】

図１は、医療イメージングシステム１００の一例を示す。医療イメージングシステム１００は、コンピュータ１０２を備える。コンピュータは、任意選択的にハードウェアインタフェース１０６に接続されるものとして示されているプロセッサ１０４を備える。プロセッサ１０４は、任意選択的にユーザインタフェース１０８にも接続されるものとして示されている。プロセッサ１０４は、メモリ１１０に接続されるものとして示されている。メモリ１１０は、プロセッサ１０４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、メインメモリ、キャッシュメモリ、及びまた、フラッシュＲＡＭ、ハードドライブ、又は他の記憶デバイスなどの不揮発性メモリのようなものを含む。いくつかの例において、メモリ１１０は、非一時的コンピュータ可読媒体であると考えられる。

【0059】

ハードウェアインタフェース１０６は、例えば、利用可能である場合は磁気共鳴イメージングシステムのような医療イメージングシステム１００の他の構成要素を制御するために使用される。ハードウェアインタフェース１０６はまた、ネットワーク構成要素も備え、結果、プロセッサ１０４は、コンピュータネットワークを介してデータを送受信することができる。

【0060】

メモリ１１０は、マシン実行可能命令１２０を含むものとして示されている。マシン実行可能命令１２０は、プロセッサ１０４が、医療イメージングシステム１００の他の構成要素を制御し、並びに／又は、∈演算及び／若しくは画像処理機能を実施することを可能にする。メモリ１１０は、更に外部ソース若しくはシステム又は磁気共鳴イメージングシステムなどの構成要素から受信される磁気共鳴イメージングデータ１２２を含むものとして示されている。

【0061】

磁気共鳴データ１２２は、複数の順次的に取得されるデータ部分１２４の形態にある。メモリ１１０は、更に順次的に取得されるデータ部分１２４の各々のナビゲータ画像１２８を含むナビゲータ画像のセット１２６を含むものとして示されている。順次的なデータ部分の各々の中の磁気共鳴データは、回転ｋ空間サンプリングプロファイルを使用して面内でサンプリングされる。順次的なデータ部分１２４の各々の中の磁気共鳴データは、更に面貫通方向においてセグメント化位相符号化を使用してサンプリングされる。これには、順次的に取得されるデータ部分の各々の中でｋ空間サンプリングを擬似ランダムに分布させる効果がある。これによって、ナビゲータ画像１２８を構成することが可能になる。

【0062】

図２は、図１の医療イメージングシステム１００を動作させる方法を示すフローチャートを示す。最初に、ステップ２００において、磁気共鳴イメージングデータ１２２が受信される。次に、ステップ２０２において、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って、順次的なデータ部分１２４の各々のナビゲータ画像１２８が再構成される。

【0063】

図３は、医療イメージングシステム３００の更なる例を示す。図３の医療イメージングシステム３００は、図１の医療イメージングシステム１００と同様である。図３の医療イメージングシステム３００は、磁気共鳴イメージングシステム３０２を更に備える。図３の医療イメージングシステム３００は、磁気共鳴イメージングシステム３０２を更に備えるものとして示されている。

【0064】

磁気共鳴イメージングシステム３０２は、磁石３０４を備える。磁石３０４は、磁石を貫通する孔３０６を有する超伝導円筒型磁石である。異なるタイプの磁石を使用することも可能であり、例えば、分割円筒磁石といわゆる開放型磁石の両方を使用することも可能である。分割円筒磁石は、磁石のアイソ面へのアクセスを可能にするためにクライオスタットが２つのセクションに分離されていることを除いて、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に関連して使用される。開放型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、その間の空間は対象者を受け入れるのに十分大きく、２つのセクションの配置はヘルムホルツコイルと同様である。開放型磁石は、対象者があまり閉じ込められないため、人気がある。円筒型磁石のクライオスタット内部には、超伝導コイルの集合がある。円筒型磁石３０４の孔３０６内には、磁場が磁気共鳴イメージングを実行するために十分強く且つ一様であるイメージングゾーン３０８がある。関心領域３０９が、イメージングゾーン３０８内に示されている。磁気共鳴データは、典型的には、関心領域について取得される。対象者３１８は、対象者３１８の少なくとも一部分がイメージングゾーン３０８及び関心領域３０９内にあるように、対象者支持手段３２０によって支持されるものとして示されている。

【0065】

磁石のボア３０６内には、磁石３０４のイメージングゾーン３０８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３１０のセットもある。磁場勾配コイル３１０は、磁場勾配コイル電源３１２に接続される。磁場勾配コイル３１０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３１０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３１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、ランプ状にされるか又はパルス化される。

【0066】

イメージングゾーン３０８に隣接するのは、イメージングゾーン３０８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３０８内のスピンから無線伝送を受信するための無線周波数コイル３１４である。無線周波数アンテナは、複数のコイル素子を含む。複数のコイル素子は、アンテナ素子とも呼ばれる。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３１４は、無線周波数トランシーバ３１６に接続される。無線周波数コイル３１４及び無線周波数トランシーバ３１６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３１４及び無線周波数トランシーバ３１６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３１４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３１６は、別個の送信機及び受信機をも表す。無線周波数コイル３１４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３１６は、複数の受信／送信チャネルを有してもよい。例えば、などの並列イメージング技法が実施される場合、無線周波数コイル３１４は複数のコイル素子を有することになる。

【0067】

トランシーバ３１６及び勾配コントローラ３１２は、コンピュータシステム１０２のハードウェアインタフェース１０６に接続されるものとして示される。コンピュータメモリ１１０は、パルスシーケンスコマンド３３０を更に含むものとして示されている。プロセッサ１０４は、パルスシーケンスコマンド３３０を使用して、磁気共鳴データ１２２を取得するように磁気共鳴イメージングシステム３０２を制御することができる。パルスシーケンスコマンドは、プロセッサ１０４が、磁気共鳴イメージングデータ１２２を取得するように磁気共鳴イメージングシステム３０２を制御することを可能にするコマンド、又は、そのようなコマンドに変換されるデータのいずれかである。

【0068】

図４は、図３の医療イメージングシステム３００を動作させる方法を示すフローチャートを示す。方法は、プロセッサ１０４が、パルスシーケンスコマンド３３０を使用して、磁気共鳴データ１２２を取得するように磁気共鳴イメージングシステム３０２を制御するステップ４００によって開始する。パルスシーケンスコマンドは、３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って磁気共鳴イメージングデータを取得するように構成される。３次元磁気共鳴イメージングプロトコルは、順次的に取得される順次的なデータ部分として磁気共鳴データをサンプリングするように構成されている。３次元磁気共鳴イメージングプロトコルは、回転ｋ空間サンプリングプロファイルを使用して面内で磁気共鳴データをサンプリングするように構成されている。３次元磁気共鳴イメージングプロトコルは、面貫通方向においてはセグメント化位相符号化を使用して磁気共鳴データをサンプリングするように構成されている。ステップ４００を実施した後、方法はステップ２００及びその後のステップ２０２に進む。ステップ２００及び２０２は、図２に示されている方法と同一である。

【0069】

例は、ｓｔａｃｋ－ｏｆ－ｓｔａｒｓ又はｓｔａｃｋ－ｏｆ－ｓｐｉｒａｌｓ軌道（回転ｋ空間サンプリングプロファイル）を用いて取得されるＭＲＩデータから導出される低空間解像度、高時間分解能ボリュームナビゲータ（ナビゲータ画像）を提供する。高時間フレームレートは、面内及び面貫通データをアンダーサンプリングすることによって達成される。圧縮検知（すなわち、３次元並列イメージング又は３次元ＳＥＮＳＥ）再構成と組み合わされた擬似ランダム位相符号化が、面貫通方向におけるエイリアシングアーティファクトを軽減する。

【0070】

磁気共鳴トモグラフィは、イオン化放射を使用することなく優れた軟組織コントラストを提供するため、人体の価値あるイメージングモダリティである。ＭＲＩの主要な欠点は、その取得時間が長いことであり、この取得時間は、イメージング体積及び解像度に応じて数十秒から最大で数分に及ぶ。そのため、取得は、スキャン中の対象者の動きに起因して動きアーティファクトを起こしやすい。これは、呼吸又は心臓の動きにさらされる腹部の臓器が調査されている場合に、特に問題である。呼吸動きは、一般的に、画像取得の継続時間にわたって、患者に呼吸を止めるように指示することによって補償される。これは、スキャン時間が約１５秒程度を下回る場合で、且つ、患者が必要な時間間隔にわたって呼吸を止めることが可能である場合にのみ可能である。この制限を克服するために、ゲーティング又はトリガ技法が利用されるが、この結果としてスキャン時間が長期化し、スキャン効率が低減する。

【0071】

デカルトサンプリングではなく、半径方向軌道（回転ｋ空間サンプリングプロファイル）によってｋ空間を取得することによって、動きアーティファクトの問題が低減する。回転読み出しを用いて取得される画像には、典型的にはぼけ及びストリーキングアーティファクトが生じるが、デカルト軌道によって観察されるゴーストアーティファクトよりも害は少ない。

【0072】

半径方向軌道は、ｋ空間中心を大きくオーバーサンプリングする。半径方向サンプリングの３Ｄ変形形態がＳｔａｃｋ－ｏｆ－Ｓｔａｒｓ取得技法であり、ｋ空間の面貫通方向がデカルト位相符号化ステップによって符号化され、面内では半径方向サンプリングが適用される。動きロバスト性考慮事項に起因して、デカルト位相符号化ステップは、内側取得ループを形成し、半径方向増分は外側ループを形成する。言い換えれば、デカルト方向に垂直な等しい向きの投影のセットが、取得角度を増分させる前に取得される。

【0073】

適切なナビゲータ信号を用いると、取得されるデータのレトロスペクティブゲーティング、ソフトゲーティング、又はビニングによって、動きアーティファクトの程度が更に低減される。ナビゲータ信号は、外部センサ（呼吸ベローズ、ＥＣＧ、心拍センサ、カメラなど）、ＭＲナビゲータから供給され、又は、取得されるＭＲデータ自体から導出される。

【0074】

ワークフローの観点から、ナビゲータ信号は、取得されるＭＲデータから導出されるのが理想的である。外部ナビゲータは、追加の設備（例えば、ベローズなど）が必要とされるため、ワークフローを妨害し、又は、追加のハードウェア（例えば、カメラ）が導入される場合、ＭＲシステムのコストを増大させる。更に、ベローズ又はカメラなどの外部ナビゲータは、関心のある実際の臓器又は解剖学的構造ではなく、体輪郭の動きしか捕捉しない。

【0075】

他方、ＭＲナビゲータは、典型的には、総取得時間を増大させ、画像品質を低下させる取得される画像データと干渉する。ペンシルビームなどの内部ナビゲータは、臓器又は顕著な輪郭（典型的には横隔膜の空気－組織界面）の動きを記録することができるが、１次元に制約される。したがって、オペレータは、いずれの方向が主要な動き方向であるかを事前に判断しなければならない。

【0076】

例示的なナビゲータが、外部ナビゲータの追加のワークフロー要件又は取得シーケンス内のオーバヘッドなしに（すなわち、スキャン時間が長期化することなく）取得されるＭＲデータから導出され、すべての３つの空間次元において臓器の動きを表すための固有の能力を提供する。ナビゲータは、追加の取得時間を必要とすることなく、及び、イメージングシーケンスと干渉することなく、取得されるＭＲデータ全体のアンダーサンプリングされたサブセット（磁気共鳴イメージングデータの順次的なデータ部分）から再構成される。アンダーサンプリングは、空間解像度が低減された状態で、高い時間分解能を可能にする。ナビゲーションを目的とすると、主に臓器輪郭の変位が関心事であるため、空間解像度の低減は許容可能である。

【0077】

３Ｄナビゲータから計算される変位ベクトル場を、動き補償再構成に直接的に使用することができる。

【0078】

実施例は、高フレームレートにおいて低解像度３Ｄボリューム（ナビゲータ画像）を再構成することが可能であるように、ｓｔａｃｋ－ｏｆ－ｓｔａｒｓ又はｓｔａｃｋ－ｏｆ－ｓｐｉｒａｌｓシーケンスの取得順序を変更する。ボリュームは、動きナビゲータとして役割を果たす。

【0079】

サブサンプリングされたデータから低空間解像度画像を再構成することに対する前提条件は、場合によっては、（擬似）ランダムサンプリング方式である。面内では、擬似ランダムプロファイル分布（例えば、黄金角、又は、擬似黄金角、小黄金角などの派生形）が、サブセットサイズとは無関係に準一様なｋ空間カバレッジを保証し、ストリーキングアーティファクトなしに低解像度再構成を可能にする。

【0080】

面貫通方向においては、擬似ランダム位相符号化順序によって取得された位相符号化ステップのサブセット（面貫通方向におけるセグメント化位相符号化）が、圧縮検知再構成を使用することによって、エイリアシングアーティファクトなしに再構成される。

【0081】

いくつかの例において、データ取得の順序は、以下のとおりである。

【0082】

半径方向増分は、黄金角のようなシーケンス（例えば、黄金角、小黄金角、擬似黄金角）に従う。スライス当たり合計Ｎ個の半径方向投影によるスキャンが、サブセット内の連続的な符号化数によってＮ_ｓｕｂ個のプロファイルのサブセット（順次的なデータ部分）にセグメント化される（結果として、Ｎ／Ｎ_ｓｕｂ個の半径方向投影サブセットが得られる）。

【0083】

デカルト次元における符号化ステップは、サブセットに分割される。符号化数の分布は、ｋ空間が各サブセットによって（準）一様にサンプリングされることが保証されるように選択されなければならない。この順序は、純粋にランダムな分布、擬似ランダム（例えば、黄金分割）アルゴリズム、又は、転置（例えば、再帰的二分法）によって実現することができる。したがって、軸方向における合計Ｍ個の符号化ステップが、Ｍ_ｓｕｂの符号化数のサブセットに分割される（結果として、Ｍ／Ｍ_ｓｕｂ個の軸方向符号化サブセットが得られる）。すべてのサブセットの符号化ステップは相互に排他的であり、集合的に網羅的である。

【0084】

データ取得は、以下の４つのループに編成される。
すべてのＮ／Ｎ_ｓｕｂ個の半径方向投影サブセットにわたるループ。
すべてのＭ／Ｍ_ｓｕｂ個の軸方向符号化サブセットにわたるループ。
現在の投影サブセットのすべてのＮ_ｓｕｂ個の半径方向投影にわたるループ。
現在の符号化サブセットのすべてのＭ_ｓｕｂ個の軸方向符号化ステップにわたるループ。

【0085】

２つの最も内側のループからのデータを再構成することによって、ナビゲータの１つの時間フレーム（ナビゲータ画像）が得られる。したがって、フレームレートは、Ｎ_ｓｕｂ＊Ｍ_ｓｕｂ＊ＴＲによって与えられる。ナビゲータフレームの再構成に十分な半径方向投影及び軸方向エンコードが利用可能である限り、代替のループ順序も可能である。

【0086】

一例として、Ｍ＝５６個のｚ符号化ステップ（場合によって並列イメージング又はＳＥＮＳＥを使用して）、スライス当たりＮ＝５２５個の半径方向投影及びＴＲ＝３．５ｍｓを使用した１．５ｍｍ面内、３ｍｍ面貫通解像度及び４５０ｘ４５０ｘ２５０ｍｍ^３のＦＯＶによる肝臓の３Ｄ腹部スキャンを考察する。Ｎ_ｓｕｂ＝２１（２５個の半径方向サブセット）及びＭ_ｓｕｂ＝８（７個の軸方向サブセット）による３Ｄナビゲータ再構成は、６００ｍｓの時間的更新レートで、面内及び面貫通における２ｃｍの解像度を与える。

【0087】

ナビゲータ画像系列の再構成は、Ｎ_ｓｕｂ個の半径方向投影によるサブサンプリングを考慮に入れた低減した解像度で、非デカルト符号化方向における不均一フーリエ変換（「グリッディング」）によって実施することができる。圧縮検知再構成は、デカルト符号化ステップのサブサンプリングに起因する非コヒーレントなエイリアシングアーティファクトを補償するためにデカルト符号化方向において使用される。

【0088】

サブサンプリングの下限を更に押し、より高いナビゲータフレームレートを可能にすることによって、圧縮検知再構成が、以下の式に従って時間次元において拡張される。

【数1】

式中、ｄは画像系列であり、ＴはＬ１ノルムに課される時間的全変動演算子（スパース化変換）であり、ｍは取得されるｋ空間データであり、Ｅは場合によってコイル感度マップと組み合わされる不均一フーリエ変換から成る符号化演算子である。

【0089】

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。

【0090】

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】

【0091】

１００ 医療イメージングシステム
１０２ コンピュータ
１０４ プロセッサ
１０６ ハードウェアインタフェース
１０８ ユーザインタフェース
１１０ メモリ
１２０ マシン実行可能命令
１２２ 磁気共鳴イメージングデータ
１２４ 順次的に取得されるデータ部分
１２６ ナビゲータ画像のセット
１２８ ナビゲータ画像
２００ 対象者を記述する磁気共鳴イメージングデータを受信する
２０２ ３次元磁気共鳴イメージングプロトコルに従って順次的なデータ部分の各々のナビゲータ画像を再構成する
３００ 医療イメージングシステム
３０２ 磁気共鳴イメージングシステム
３０４ 磁石
３０６ 磁石の孔
３０８ イメージングゾーン
３０９ 関心領域
３１０ 磁場勾配コイル
３１２ 磁場勾配コイル電源
３１４ 無線周波数コイル
３１６ トランシーバ
３１８ 対象者
３２０ 対象者支持手段
３３０ パルスシーケンスコマンド
４００ パルスシーケンスコマンドを使用して磁気共鳴イメージング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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】