JP2002345780A - マトリクス正則化を用いたｍｒｉ画像品質改善法 - Google Patents
マトリクス正則化を用いたｍｒｉ画像品質改善法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少なくとも２つの受信コイルを含むシステム
により作成された磁気共鳴画像の信号対ノイズ比を増大
させる。 【解決手段】 ｋ空間ラスタ・データ行の相互間の間隔
を大きくすることによってデータ収集期間を短縮する
と、画像の折り返しが生じる。その展開アルゴリズムが
必要とされるような場合、本方法は、受信コイルに対応
する感度マトリクスを識別し（２００）、ＮＭＲ信号を
収集して該信号を画像の画素強度に変換し（２０４）、
補正マトリクスを定め、上記感度マトリクスを補正マト
リクスの関数として変更し（２０８、２１０、２１
２）、該変更した感度マトリクスと強度マトリクスとを
組み合わせて推定スピン密度マトリクスを生成し、スピ
ン密度マトリクスを用いて最終画像を作成する（２１
４、２１６、２２０）。
により作成された磁気共鳴画像の信号対ノイズ比を増大
させる。 【解決手段】 ｋ空間ラスタ・データ行の相互間の間隔
を大きくすることによってデータ収集期間を短縮する
と、画像の折り返しが生じる。その展開アルゴリズムが
必要とされるような場合、本方法は、受信コイルに対応
する感度マトリクスを識別し（２００）、ＮＭＲ信号を
収集して該信号を画像の画素強度に変換し（２０４）、
補正マトリクスを定め、上記感度マトリクスを補正マト
リクスの関数として変更し（２０８、２１０、２１
２）、該変更した感度マトリクスと強度マトリクスとを
組み合わせて推定スピン密度マトリクスを生成し、スピ
ン密度マトリクスを用いて最終画像を作成する（２１
４、２１６、２２０）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の分野は磁気共鳴イメ
ージング（ＭＲＩ）方法及びシステムである。より具体
的に述べると、本発明は、データ処理の際に画像データ
を展開(unwrap)することを必要とするような場合にＭＲ
Ｉ画像の信号対ノイズ比を大きくするシステム及び方法
に関するものである。
ージング（ＭＲＩ）方法及びシステムである。より具体
的に述べると、本発明は、データ処理の際に画像データ
を展開(unwrap)することを必要とするような場合にＭＲ
Ｉ画像の信号対ノイズ比を大きくするシステム及び方法
に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】人体組織のような物質が一様な磁場（分
極用磁場Ｂ0 ）を受けると、該組織内のスピンの個別の
磁気モーメントがこの分極用磁場と整列しようとする
が、その回りをそれぞれの固有のラーモア周波数で不規
則に歳差運動する。そこで、物質（すなわち、組織）
が、ｘ−ｙ平面内にあってラーモア周波数に近い周波数
を持つ磁場（励起磁場Ｂ1 ）を受けると、正味の整列し
たモーメントＭｚがｘ−ｙ平面へ向かって回転すなわち
「傾斜」して、正味の横磁気モーメントＭｔを生じる。
励起信号Ｂ1 が終了した後、励起されたスピンによって
信号が放出される。この信号は受信コイルによって受信
されて、画像を形成するように処理される。
極用磁場Ｂ0 ）を受けると、該組織内のスピンの個別の
磁気モーメントがこの分極用磁場と整列しようとする
が、その回りをそれぞれの固有のラーモア周波数で不規
則に歳差運動する。そこで、物質（すなわち、組織）
が、ｘ−ｙ平面内にあってラーモア周波数に近い周波数
を持つ磁場（励起磁場Ｂ1 ）を受けると、正味の整列し
たモーメントＭｚがｘ−ｙ平面へ向かって回転すなわち
「傾斜」して、正味の横磁気モーメントＭｔを生じる。
励起信号Ｂ1 が終了した後、励起されたスピンによって
信号が放出される。この信号は受信コイルによって受信
されて、画像を形成するように処理される。
【０００３】画像を作成するためにこれらの信号を利用
するとき、励起する組織内の位置を選択するために勾配
磁場（Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚ）が用いられる。典型的に
は、特定の使用する局在化(localization)法にしたがっ
て勾配磁場Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚを変える一連の測定サイ
クルで、画像を作成しようとする領域が走査される。こ
こで、勾配Ｇｙが位相符号化軸Ｙに沿って信号の位相を
調節するために使用されると仮定する。その結果として
生じる一組の受信した磁気共鳴（ＮＭＲ）信号はディジ
タル化されて、ｋ空間ラスタ形式で記憶される。図２
に、データの複数の行１２を含む代表的なｋ空間ラスタ
１０を示す。全てのｋ空間データを収集した後、このデ
ータは典型的には２次元フーリエ変換され、次いで、そ
の結果として生じるデータは、多くの周知の再構成手法
のうちの１つを使用して画像を再構成するように使用さ
れる。図２には、その結果として生じる代表的な画像１
４も示してある。
するとき、励起する組織内の位置を選択するために勾配
磁場（Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚ）が用いられる。典型的に
は、特定の使用する局在化(localization)法にしたがっ
て勾配磁場Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚを変える一連の測定サイ
クルで、画像を作成しようとする領域が走査される。こ
こで、勾配Ｇｙが位相符号化軸Ｙに沿って信号の位相を
調節するために使用されると仮定する。その結果として
生じる一組の受信した磁気共鳴（ＮＭＲ）信号はディジ
タル化されて、ｋ空間ラスタ形式で記憶される。図２
に、データの複数の行１２を含む代表的なｋ空間ラスタ
１０を示す。全てのｋ空間データを収集した後、このデ
ータは典型的には２次元フーリエ変換され、次いで、そ
の結果として生じるデータは、多くの周知の再構成手法
のうちの１つを使用して画像を再構成するように使用さ
れる。図２には、その結果として生じる代表的な画像１
４も示してある。
【０００４】従って、ＭＲ画像内の各画素の強度(inten
sity) は一般に２つの因子の関数である。第１に、画素
信号強度は、画像内の特定の画素に対応する撮像対象物
のスライス内の一点におけるスピン密度ｍの関数であ
る。第２に、画素信号強度はまた、ＮＭＲ信号を受け取
って該信号をアナログ信号へ変換し、次いでｋ空間に記
憶するためにディジタル信号へ変換するようにするため
の受信コイルの動作特性の関数である。詳しく述べる
と、端部画素強度に最も影響を及ぼすコイル動作特性は
コイル感度ｓと称されている。従って、画素ｙについて
の強度ｉは、次の式 ｉ（ｙ）＝ｓ（ｙ）ｍ（ｙ） 式（１） によって表すことができる。
sity) は一般に２つの因子の関数である。第１に、画素
信号強度は、画像内の特定の画素に対応する撮像対象物
のスライス内の一点におけるスピン密度ｍの関数であ
る。第２に、画素信号強度はまた、ＮＭＲ信号を受け取
って該信号をアナログ信号へ変換し、次いでｋ空間に記
憶するためにディジタル信号へ変換するようにするため
の受信コイルの動作特性の関数である。詳しく述べる
と、端部画素強度に最も影響を及ぼすコイル動作特性は
コイル感度ｓと称されている。従って、画素ｙについて
の強度ｉは、次の式 ｉ（ｙ）＝ｓ（ｙ）ｍ（ｙ） 式（１） によって表すことができる。
【０００５】任意のイメージング・システムの価値を判
断するために使用することのできる幾つかの異なる因子
があるが、最も重要な因子の内の２つは、結果として生
じる画像の品質と、撮像データを収集することのできる
速度である。画像品質が高くなれば診断価値が高まる。
収集速度が増大すると、システムのスループット（所与
の期間内に実行することのできる撮像活動の回数）が増
大し、また収集期間が短縮された場合は患者の体動が低
減するので（すなわち、期間が短い場合は期間が相対的
に長い場合よりも患者の体動が起こる可能性が少なくな
るので）画像品質を向上できる。ＭＲＩシステムの場
合、該システムが比較的高価であり、その費用の一部は
システムが受ける使用量によってまかなわれるので、ス
ループットは非常に重要である。
断するために使用することのできる幾つかの異なる因子
があるが、最も重要な因子の内の２つは、結果として生
じる画像の品質と、撮像データを収集することのできる
速度である。画像品質が高くなれば診断価値が高まる。
収集速度が増大すると、システムのスループット（所与
の期間内に実行することのできる撮像活動の回数）が増
大し、また収集期間が短縮された場合は患者の体動が低
減するので（すなわち、期間が短い場合は期間が相対的
に長い場合よりも患者の体動が起こる可能性が少なくな
るので）画像品質を向上できる。ＭＲＩシステムの場
合、該システムが比較的高価であり、その費用の一部は
システムが受ける使用量によってまかなわれるので、ス
ループットは非常に重要である。
【０００６】システムのスループットを増大する一方法
は、撮像活動中に収集するデータ量を低減することであ
る。例えば、収集するデータ量を低減する一方法は、ｋ
空間内の位相符号化ライン相互間の間隔を増大すること
である。図３には、図２のラスタ１０と比べてｋ空間ラ
インが半分である代表的なｋ空間ラスタ２０を示す。ラ
スタ２０のデータを収集するのに要する時間は、ラスタ
１０のデータを収集するのに要する時間の大体半分であ
る。
は、撮像活動中に収集するデータ量を低減することであ
る。例えば、収集するデータ量を低減する一方法は、ｋ
空間内の位相符号化ライン相互間の間隔を増大すること
である。図３には、図２のラスタ１０と比べてｋ空間ラ
インが半分である代表的なｋ空間ラスタ２０を示す。ラ
スタ２０のデータを収集するのに要する時間は、ラスタ
１０のデータを収集するのに要する時間の大体半分であ
る。
【０００７】データ収集の際に用いられる位相符号化ラ
インの数を減少することによって、結果として生じる画
像の位相符号化軸Ｙに沿った撮影領域（ＦＯＶ）も減少
する。再び図３を参照すると、図３の画像１５について
のＦＯＶが、位相符号化軸Ｙに沿った図２の画像におけ
るＦＯＶのほぼ半分であるように示されている。撮像す
る対象物がこの減少ＦＯＶ内に収まる場合、この減少Ｆ
ＯＶは結果として生じる画像に影響を与えない。ｋ空間
位相符号化ラインを減少することによってＦＯＶが減少
するので、ｋ空間位相符号化ラインが減少する率は減少
係数Ｒと称される。
インの数を減少することによって、結果として生じる画
像の位相符号化軸Ｙに沿った撮影領域（ＦＯＶ）も減少
する。再び図３を参照すると、図３の画像１５について
のＦＯＶが、位相符号化軸Ｙに沿った図２の画像におけ
るＦＯＶのほぼ半分であるように示されている。撮像す
る対象物がこの減少ＦＯＶ内に収まる場合、この減少Ｆ
ＯＶは結果として生じる画像に影響を与えない。ｋ空間
位相符号化ラインを減少することによってＦＯＶが減少
するので、ｋ空間位相符号化ラインが減少する率は減少
係数Ｒと称される。
【０００８】これと対照的に、撮像する対象物が減少Ｆ
ＯＶの外まで延在している場合、そのＦＯＶ外の対象物
部分に対応する画像部分が画像上で「折り返し(wrap ar
ound) 」を生じて、他の画像部分の上に重なる。従っ
て、図３において、ＦＯＶ外の画像部分２２及び２４が
折り返しを生じて、ＦＯＶ内の画像部分２５の上に重な
って、それぞれ折り返された部分２８及び２６を生成す
る。各々の折り返された部分（例えば、２８）は、折り
返し無しの画像（すなわち、図２の画像のような画像）
における２つの異なる画素に対応する２つの強度の和で
ある画素強度を含む。各々の折り返された画素強度を生
成するために組み合わされる２つの強度は、ＦＯＶ内の
画素に対応する強度と、ＦＯＶ外の画素に対応する強度
とを含む。例えば、図２及び３を参照して説明すると、
図３のＦＯＶが図２にも線３６及び３８の間の空間とし
て示されており、従って、ＦＯＶが図３に示されている
ように減少されたとき、画素３０はＦＯＶ内の画素であ
るが、画素４０はＦＯＶ外の画素になる。従って、画素
４０の画素強度は矢印４１で示すように折り返しを生じ
て、画素３０の強度に重なる。画素３０及び４０の強度
が一緒に加算されて、折り返し時の画素４２の強度を生
成する。
ＯＶの外まで延在している場合、そのＦＯＶ外の対象物
部分に対応する画像部分が画像上で「折り返し(wrap ar
ound) 」を生じて、他の画像部分の上に重なる。従っ
て、図３において、ＦＯＶ外の画像部分２２及び２４が
折り返しを生じて、ＦＯＶ内の画像部分２５の上に重な
って、それぞれ折り返された部分２８及び２６を生成す
る。各々の折り返された部分（例えば、２８）は、折り
返し無しの画像（すなわち、図２の画像のような画像）
における２つの異なる画素に対応する２つの強度の和で
ある画素強度を含む。各々の折り返された画素強度を生
成するために組み合わされる２つの強度は、ＦＯＶ内の
画素に対応する強度と、ＦＯＶ外の画素に対応する強度
とを含む。例えば、図２及び３を参照して説明すると、
図３のＦＯＶが図２にも線３６及び３８の間の空間とし
て示されており、従って、ＦＯＶが図３に示されている
ように減少されたとき、画素３０はＦＯＶ内の画素であ
るが、画素４０はＦＯＶ外の画素になる。従って、画素
４０の画素強度は矢印４１で示すように折り返しを生じ
て、画素３０の強度に重なる。画素３０及び４０の強度
が一緒に加算されて、折り返し時の画素４２の強度を生
成する。
【０００９】減少係数Ｒが２よりも大きい場合、追加の
画像の折り返しが生じて、折り返された画像の画素が、
２つよりも多い（例えば、３つ、４つ等の）折り返しの
無し画素に対応する強度を含むようになることがある。
この追加の画像折り返しは、その結果として生じる画像
の診断価値を更に低減させる。
画像の折り返しが生じて、折り返された画像の画素が、
２つよりも多い（例えば、３つ、４つ等の）折り返しの
無し画素に対応する強度を含むようになることがある。
この追加の画像折り返しは、その結果として生じる画像
の診断価値を更に低減させる。
【００１０】図３の代表的な画像のような折り返された
画像を効果的に「展開(unwrap)」する方法が考案されて
いる。各コイルの感度が既知である数個のＮＭＲ信号受
信コイルを設けることによって、上記式（１）の順列を
用いて、折り返された画素の強度をＦＯＶ内の強度とＦ
ＯＶ外の強度とに分離できることが認められる。このた
め、位相符号化軸に沿って、第１及び第２の受信コイル
に対応する折り返された画素の強度ｙはそれぞれ次のよ
うに表すことができる。
画像を効果的に「展開(unwrap)」する方法が考案されて
いる。各コイルの感度が既知である数個のＮＭＲ信号受
信コイルを設けることによって、上記式（１）の順列を
用いて、折り返された画素の強度をＦＯＶ内の強度とＦ
ＯＶ外の強度とに分離できることが認められる。このた
め、位相符号化軸に沿って、第１及び第２の受信コイル
に対応する折り返された画素の強度ｙはそれぞれ次のよ
うに表すことができる。
【００１１】 ｉ1(y)＝ｓ1(y) ｍ(y) ＋ ｓ1 (y+D) ｍ(y+D) 式（２） ｉ2(y)＝ｓ2(y) ｍ(y) ＋ ｓ2 (y+D) ｍ(y+D) 式（３） ここで、Ｄは位相符号化用ＦＯＶ（図３参照）である。
【００１２】図２及び３を引き続き参照して説明する
と、第１及び第２のコイルの各々についての感度ｓ1 及
びｓ2 が既知であると仮定して、第１及び第２のコイル
の各々について強度データが収集された後では、ｍ
（ｙ）及びｍ（ｙ＋Ｄ）のみが未知である。従って、未
知数の各々について式（２）及び（３）を解いて、画素
ｙ及びｙ＋Ｄにおけるスピン密度ｍ（ｙ）及びｍ（ｙ＋
Ｄ）をそれぞれ決定することができる。各画素における
スピン密度は次いで、画像を「展開」するための強度へ
変換することができる。
と、第１及び第２のコイルの各々についての感度ｓ1 及
びｓ2 が既知であると仮定して、第１及び第２のコイル
の各々について強度データが収集された後では、ｍ
（ｙ）及びｍ（ｙ＋Ｄ）のみが未知である。従って、未
知数の各々について式（２）及び（３）を解いて、画素
ｙ及びｙ＋Ｄにおけるスピン密度ｍ（ｙ）及びｍ（ｙ＋
Ｄ）をそれぞれ決定することができる。各画素における
スピン密度は次いで、画像を「展開」するための強度へ
変換することができる。
【００１３】減少係数Ｒを増大させることによって、収
集するデータ量を減少させ、従って、スループットを増
大させることができる。しかしながら、任意のシステム
において解くことのできる未知数の数は、該システム内
の別々の受信コイルの数に等しい。従って、所与のシス
テムにおいて、最大の減少係数Ｒは受信コイルの数Ｎに
等しい。例えば、４つの受信コイルを含む上述の代表的
なシステムにおいては、最大の減少係数Ｒは４である。
集するデータ量を減少させ、従って、スループットを増
大させることができる。しかしながら、任意のシステム
において解くことのできる未知数の数は、該システム内
の別々の受信コイルの数に等しい。従って、所与のシス
テムにおいて、最大の減少係数Ｒは受信コイルの数Ｎに
等しい。例えば、４つの受信コイルを含む上述の代表的
なシステムにおいては、最大の減少係数Ｒは４である。
【００１４】一般的に云えば、減少係数Ｒによる特定の
折り返された画素の強度ｙは次式によって表すことがで
きる。
折り返された画素の強度ｙは次式によって表すことがで
きる。
【００１５】
【数１】
【００１６】ここで、ｊはコイル番号を表し、ｓ
j（ｙ） はコイルｊの感度を表す。
j（ｙ） はコイルｊの感度を表す。
【００１７】Ｎ個のコイルを含むシステムでは、強度マ
トリクスＩ、スピン密度マトリクスＭ及び感度マトリク
スＳは寸法Ｎ×１、Ｒ×１及びＮ×Ｒをそれぞれ有する
ものとして定義することができ、式（４）は次のように
マトリクス形式で書き直すことができる。
トリクスＩ、スピン密度マトリクスＭ及び感度マトリク
スＳは寸法Ｎ×１、Ｒ×１及びＮ×Ｒをそれぞれ有する
ものとして定義することができ、式（４）は次のように
マトリクス形式で書き直すことができる。
【００１８】 Ｉ＝ＳＭ 式（５） 。
【００１９】
【外１】
【００２０】
【数２】
【００２１】信頼できる式（６）の解はスピン密度推定
誤差を最小にするはずである。従って、式（６）の典型
的な解は、
誤差を最小にするはずである。従って、式（６）の典型
的な解は、
【００２２】
【数３】
【００２３】を最小にして、次の式
【００２４】
【数４】
【００２５】を生じる。上式において、＋はエルミート
共役を表す。
共役を表す。
【００２６】明らかに、式（７）の解の値は、コイルの
感度を決定できる正確さに左右される。残念なことに、
当該分野ではコイル感度を決定する幾つかの方法が考案
されているが、感度に影響を及ぼす因子が多数あり、例
えば、感度マトリクスＳの逆マトリクス生成時にノイズ
が屡々生じて、これが伝播して、得られる画像において
悪化する。従って、式（７）を解くことは、理論的には
画像データを展開する一方法を提供するが、実際には、
得られる画像の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が比較的低く
なる。
感度を決定できる正確さに左右される。残念なことに、
当該分野ではコイル感度を決定する幾つかの方法が考案
されているが、感度に影響を及ぼす因子が多数あり、例
えば、感度マトリクスＳの逆マトリクス生成時にノイズ
が屡々生じて、これが伝播して、得られる画像において
悪化する。従って、式（７）を解くことは、理論的には
画像データを展開する一方法を提供するが、実際には、
得られる画像の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が比較的低く
なる。
【００２７】
【発明の概要】本発明は、コイル感度マトリクスを修正
し、この修正マトリクスを元のマトリクスの代わりに使
用して、上記の式（７）と同様な式を解くことにより画
素のスピン密度を決定することによって、展開した画像
におけるノイズを低減する方法である。
し、この修正マトリクスを元のマトリクスの代わりに使
用して、上記の式（７）と同様な式を解くことにより画
素のスピン密度を決定することによって、展開した画像
におけるノイズを低減する方法である。
【００２８】
【外２】
【００２９】
【数５】
【００３０】のように書き直すことができる。
【００３１】
【外３】
【００３２】
【数６】
【００３３】のように書き直すことができる。
【００３４】
【外４】
【００３５】幾つかの方法に加えて、本発明はまた、各
々の方法を実行するための装置を含む。
々の方法を実行するための装置を含む。
【００３６】本発明のこれらの及び他の面は、添付の図
面を参照した以下の説明から明らかになろう。以下の説
明は、本発明の好ましい実施形態を示す添付の図面を参
照して行う。このような実施形態は必ずしも本発明の全
範囲を表しているものではなく、従って本発明の範囲を
解釈するには特許請求の範囲を参照すべきである。
面を参照した以下の説明から明らかになろう。以下の説
明は、本発明の好ましい実施形態を示す添付の図面を参
照して行う。このような実施形態は必ずしも本発明の全
範囲を表しているものではなく、従って本発明の範囲を
解釈するには特許請求の範囲を参照すべきである。
【００３７】
【発明の実施の形態】図１には、本発明を採用する代表
的なＭＲＩシステムの主要構成要素を示す。このシステ
ムの動作は、キーボード又は制御パネル１０２及び表示
装置１０４を含むオペレータ・コンソール１００から制
御される。コンソール１００はリンク１１６を介して別
個のコンピュータ・システム１０７と連絡しており、該
コンピュータ・システム１０７はオペレータが画面１０
４上の画像の生成及び表示を制御することを可能にす
る。コンピュータ・システム１０７は、バックプレーン
を介して互いに連絡する複数のモジュールを含む。これ
らの連絡するモジュールには、画像処理装置モジュール
１０６、ＣＰＵモジュール１０８、及び画像データ・ア
レイを記憶するフレーム・バッファとして当該分野で知
られているメモリ・モジュール１１３が含まれる。コン
ピュータ・システム１０７は、画像データ及びプログラ
ムの記憶のためにディスク記憶装置１１１及びテープ駆
動装置１１２に結合されている。システム１０７はま
た、高速直列リンク１１５を介して別個のシステム制御
装置１２２と連絡する。
的なＭＲＩシステムの主要構成要素を示す。このシステ
ムの動作は、キーボード又は制御パネル１０２及び表示
装置１０４を含むオペレータ・コンソール１００から制
御される。コンソール１００はリンク１１６を介して別
個のコンピュータ・システム１０７と連絡しており、該
コンピュータ・システム１０７はオペレータが画面１０
４上の画像の生成及び表示を制御することを可能にす
る。コンピュータ・システム１０７は、バックプレーン
を介して互いに連絡する複数のモジュールを含む。これ
らの連絡するモジュールには、画像処理装置モジュール
１０６、ＣＰＵモジュール１０８、及び画像データ・ア
レイを記憶するフレーム・バッファとして当該分野で知
られているメモリ・モジュール１１３が含まれる。コン
ピュータ・システム１０７は、画像データ及びプログラ
ムの記憶のためにディスク記憶装置１１１及びテープ駆
動装置１１２に結合されている。システム１０７はま
た、高速直列リンク１１５を介して別個のシステム制御
装置１２２と連絡する。
【００３８】システム制御装置１２２はバックプレーン
によって一緒に接続された一組のモジュールを含む。こ
れらの接続されたモジュールには、ＣＰＵモジュール１
１９及びパルス発生器モジュール１２１が含まれ、パル
ス発生器モジュール１２１は直列リンク１２５を介して
オペレータ・コンソール１００に接続される。このリン
ク１２５を介して、システム制御装置１２２は、実行す
べき走査シーケンスを指示するオペレータからの指令
（コマンド）を受け取る。パルス発生器モジュール１２
１は、所望の走査シーケンスを実施するためにシステム
の構成要素を動作させる。パルス発生器モジュールは、
生成すべきＲＦパルスのタイミング、大きさ及び形状を
指示するデータ、並びにデータ収集窓のタイミング及び
長さを指示するデータを生成する。パルス発生器モジュ
ール１２１は、一組の勾配増幅器１２７に接続されて、
走査中に生成すべき勾配パルスのタイミング及び形状を
指示する。
によって一緒に接続された一組のモジュールを含む。こ
れらの接続されたモジュールには、ＣＰＵモジュール１
１９及びパルス発生器モジュール１２１が含まれ、パル
ス発生器モジュール１２１は直列リンク１２５を介して
オペレータ・コンソール１００に接続される。このリン
ク１２５を介して、システム制御装置１２２は、実行す
べき走査シーケンスを指示するオペレータからの指令
（コマンド）を受け取る。パルス発生器モジュール１２
１は、所望の走査シーケンスを実施するためにシステム
の構成要素を動作させる。パルス発生器モジュールは、
生成すべきＲＦパルスのタイミング、大きさ及び形状を
指示するデータ、並びにデータ収集窓のタイミング及び
長さを指示するデータを生成する。パルス発生器モジュ
ール１２１は、一組の勾配増幅器１２７に接続されて、
走査中に生成すべき勾配パルスのタイミング及び形状を
指示する。
【００３９】パルス発生器モジュール１２１はまた、生
理学的情報収集制御装置１２９から患者データを受け取
る。生理学的情報収集制御装置１２９は、患者に接続さ
れた複数の異なるセンサからの信号、例えば、電極から
のＥＣＧ信号又はベローズからの呼吸信号を受け取る。
更に、パルス発生器モジュール１２１は、患者及び磁石
システムの状態に関連した様々なセンサからの信号を受
け取る走査室インターフェース回路１３３に接続されて
いる。また、患者位置決めシステム１３４が、走査室イ
ンターフェース回路１３３を介して、走査のために患者
を所望の位置へ動かす指令（コマンド）を受け取る。
理学的情報収集制御装置１２９から患者データを受け取
る。生理学的情報収集制御装置１２９は、患者に接続さ
れた複数の異なるセンサからの信号、例えば、電極から
のＥＣＧ信号又はベローズからの呼吸信号を受け取る。
更に、パルス発生器モジュール１２１は、患者及び磁石
システムの状態に関連した様々なセンサからの信号を受
け取る走査室インターフェース回路１３３に接続されて
いる。また、患者位置決めシステム１３４が、走査室イ
ンターフェース回路１３３を介して、走査のために患者
を所望の位置へ動かす指令（コマンド）を受け取る。
【００４０】パルス発生器モジュール１２１によって発
生された勾配波形が、Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚ増幅器よりな
る勾配増幅器システム１２７に印加される。各々の勾配
増幅器は、全体を１３９で示した組立体内の対応する勾
配コイルを励磁して、収集する信号を位置符号化するた
めに使用される磁場勾配を生成させる。この勾配コイル
組立体１３９は磁石組立体１４１の一部を構成し、この
磁石組立体１４１は分極用磁石１４０及び全身用ＲＦコ
イル１５２も含んでいる。システム制御装置１２２内の
送受信器モジュール１５０がパルスを発生し、これらの
パルスはＲＦ増幅器１５１によって増幅されて、送受信
切換えスイッチ１５４によりＲＦコイル１５２に結合さ
れる。送受信切換えスイッチ１５４はパルス発生器モジ
ュール１２１からの信号によって制御されて、送信モー
ド中はＲＦ増幅器１５１をコイル１５２に接続し、受信
モード中は前置増幅器１５３を組立体１４１内の別個の
受信コイル（図４参照）に接続する。
生された勾配波形が、Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚ増幅器よりな
る勾配増幅器システム１２７に印加される。各々の勾配
増幅器は、全体を１３９で示した組立体内の対応する勾
配コイルを励磁して、収集する信号を位置符号化するた
めに使用される磁場勾配を生成させる。この勾配コイル
組立体１３９は磁石組立体１４１の一部を構成し、この
磁石組立体１４１は分極用磁石１４０及び全身用ＲＦコ
イル１５２も含んでいる。システム制御装置１２２内の
送受信器モジュール１５０がパルスを発生し、これらの
パルスはＲＦ増幅器１５１によって増幅されて、送受信
切換えスイッチ１５４によりＲＦコイル１５２に結合さ
れる。送受信切換えスイッチ１５４はパルス発生器モジ
ュール１２１からの信号によって制御されて、送信モー
ド中はＲＦ増幅器１５１をコイル１５２に接続し、受信
モード中は前置増幅器１５３を組立体１４１内の別個の
受信コイル（図４参照）に接続する。
【００４１】図４をも参照して説明すると、図１の代表
的な磁石組立体１４１は４つの別個の受信コイル６０、
６２、６４及び６６を含んでいる。コイル６０、６２、
６４及び６６は説明を簡単にするために簡略した構成で
示しているが、他の構成も使用し得る。このようにし
て、点７２は、コイル６０、６２、６４及び６６の各々
に信号を生成させる。代表的な撮像平面７０も示されて
おり、平面７０内の代表的な点に対応する拡大した空間
が参照符号７２で識別されている。患者内部の励起され
た核種によって放射されたＮＭＲ信号は、磁場Ｂ1 〜Ｂ
4 を累積的に生じさせる信号を生成し、これらの磁場Ｂ
1 〜Ｂ4 はコイル６０、６２、６４及び６６によってそ
れぞれ検出される。このようにして、点７２は磁場Ｂ1
〜Ｂ4 の各々に影響を与える信号を生成し、従って、点
７２についての情報がコイル信号中に存在する。同様
に、平面７０内の他の悉くの点も磁場Ｂ1 〜Ｂ4 の各々
に影響を与える信号を生成する。コイル６０、６２、６
４及び６６によって検知された磁場の各々は、ＭＲ画像
を作成するために累積的に用いられるデータへ変換され
る。
的な磁石組立体１４１は４つの別個の受信コイル６０、
６２、６４及び６６を含んでいる。コイル６０、６２、
６４及び６６は説明を簡単にするために簡略した構成で
示しているが、他の構成も使用し得る。このようにし
て、点７２は、コイル６０、６２、６４及び６６の各々
に信号を生成させる。代表的な撮像平面７０も示されて
おり、平面７０内の代表的な点に対応する拡大した空間
が参照符号７２で識別されている。患者内部の励起され
た核種によって放射されたＮＭＲ信号は、磁場Ｂ1 〜Ｂ
4 を累積的に生じさせる信号を生成し、これらの磁場Ｂ
1 〜Ｂ4 はコイル６０、６２、６４及び６６によってそ
れぞれ検出される。このようにして、点７２は磁場Ｂ1
〜Ｂ4 の各々に影響を与える信号を生成し、従って、点
７２についての情報がコイル信号中に存在する。同様
に、平面７０内の他の悉くの点も磁場Ｂ1 〜Ｂ4 の各々
に影響を与える信号を生成する。コイル６０、６２、６
４及び６６によって検知された磁場の各々は、ＭＲ画像
を作成するために累積的に用いられるデータへ変換され
る。
【００４２】このため、コイル６０、６２、６４及び６
６の各々が前置増幅器１５３に結合される。コイル６
０、６２、６４及び６６によって検出されたＮＭＲ信号
は、増幅された後、送受信器モジュール１５０の受信部
によって復調され、フィルタ処理され、ディジタル化さ
れて、システム制御装置１２２内のメモリ・モジュール
１６０へ送られる。収集されたデータはｋ空間ラスタに
記憶される。コイル６０、６２、６４及び６６の各々に
は別々のラスタが対応している。走査が完了して、デー
タ・アレイ全体がメモリ・モジュール１６０内に収集さ
れたとき、アレイ処理装置１６１が４つのｋ空間ラスタ
の各々についてフーリエ変換を実行して、受信したＮＭ
Ｒデータに対応する４つの別々の画像を作成する。画像
データは４つの別々の画素強度アレイとして記憶され
る。その後、４つの別々の画像からのデータを組み合わ
せることにより、相対的に高い画像品質の単一のＮＭＲ
画像を作成することができる。
６の各々が前置増幅器１５３に結合される。コイル６
０、６２、６４及び６６によって検出されたＮＭＲ信号
は、増幅された後、送受信器モジュール１５０の受信部
によって復調され、フィルタ処理され、ディジタル化さ
れて、システム制御装置１２２内のメモリ・モジュール
１６０へ送られる。収集されたデータはｋ空間ラスタに
記憶される。コイル６０、６２、６４及び６６の各々に
は別々のラスタが対応している。走査が完了して、デー
タ・アレイ全体がメモリ・モジュール１６０内に収集さ
れたとき、アレイ処理装置１６１が４つのｋ空間ラスタ
の各々についてフーリエ変換を実行して、受信したＮＭ
Ｒデータに対応する４つの別々の画像を作成する。画像
データは４つの別々の画素強度アレイとして記憶され
る。その後、４つの別々の画像からのデータを組み合わ
せることにより、相対的に高い画像品質の単一のＮＭＲ
画像を作成することができる。
【００４３】図２を参照して説明すると、多数のｋ空間
行のデータ１２が累積されている場合、その結果として
生じる画像１４は位相符号化軸Ｙに沿って比較的大きな
寸法を持ち、従って比較的大きい対象物を撮像すること
ができる。しかしながら、データ収集を完了するのに要
する時間が、収集するデータの量に比例する。収集速度
を増大する一方法は、図３に示されているように収集さ
れるデータのｋ空間行の相互間の間隔を大きくすること
によって、収集するデータの量を減少させることであ
る。その結果として生じる画像１５は位相符号化軸Ｙに
沿って減少した寸法Ｄを持ち、これは、軸Ｙに沿った撮
像対象物の寸法に依存して、該結果として生じる画像内
の様々な画素が撮像対象物内の２つ以上の場所に対応す
る強度データを含むように該結果として生じる画像に折
り返しを生じさせることがある。本発明は、高いＳＮＲ
を保ちながら減少ＦＯＶの画像の折り返された部分を効
果的に展開するために、図１のシステムの処理装置によ
って実行される方法を含む。
行のデータ１２が累積されている場合、その結果として
生じる画像１４は位相符号化軸Ｙに沿って比較的大きな
寸法を持ち、従って比較的大きい対象物を撮像すること
ができる。しかしながら、データ収集を完了するのに要
する時間が、収集するデータの量に比例する。収集速度
を増大する一方法は、図３に示されているように収集さ
れるデータのｋ空間行の相互間の間隔を大きくすること
によって、収集するデータの量を減少させることであ
る。その結果として生じる画像１５は位相符号化軸Ｙに
沿って減少した寸法Ｄを持ち、これは、軸Ｙに沿った撮
像対象物の寸法に依存して、該結果として生じる画像内
の様々な画素が撮像対象物内の２つ以上の場所に対応す
る強度データを含むように該結果として生じる画像に折
り返しを生じさせることがある。本発明は、高いＳＮＲ
を保ちながら減少ＦＯＶの画像の折り返された部分を効
果的に展開するために、図１のシステムの処理装置によ
って実行される方法を含む。
【００４４】ここで図５を参照すると、, 本発明の代表
的な方法１９０が例示されている。図１をも参照しなが
ら説明すると、処理ブロック２０１で、図１のインター
フェース１００を使用して、システムのユーザはＦＯＶ
減少係数Ｒを設定することによって、ＭＲデータを収集
する速度を決定することができる。減少係数Ｒは１とＮ
との間の範囲を有し、ここで、Ｎは組立体１４１内の受
信コイルの数である。本例では、受信コイルの数Ｎが４
であり、従って減少係数Ｒの最大値が４である。このた
め、本例では、減少係数Ｒは１、２、３及び４のいずれ
かの値を持つことができる。減少係数Ｒが１に設定され
た場合、ｋ空間行の相互間の間隔が最小になって、可能
な最大量のデータが収集されるようになり、且つデータ
収集期間は比較的長くなる。減少係数Ｒが４に設定され
た場合、データのｋ空間行の相互間の間隔が最大になっ
て、収集を行う際に最小量のデータが収集されるように
なり、且つ収集期間は最小になる。
的な方法１９０が例示されている。図１をも参照しなが
ら説明すると、処理ブロック２０１で、図１のインター
フェース１００を使用して、システムのユーザはＦＯＶ
減少係数Ｒを設定することによって、ＭＲデータを収集
する速度を決定することができる。減少係数Ｒは１とＮ
との間の範囲を有し、ここで、Ｎは組立体１４１内の受
信コイルの数である。本例では、受信コイルの数Ｎが４
であり、従って減少係数Ｒの最大値が４である。このた
め、本例では、減少係数Ｒは１、２、３及び４のいずれ
かの値を持つことができる。減少係数Ｒが１に設定され
た場合、ｋ空間行の相互間の間隔が最小になって、可能
な最大量のデータが収集されるようになり、且つデータ
収集期間は比較的長くなる。減少係数Ｒが４に設定され
た場合、データのｋ空間行の相互間の間隔が最大になっ
て、収集を行う際に最小量のデータが収集されるように
なり、且つ収集期間は最小になる。
【００４５】次のブロック２００において、図１のシス
テムの構成部品を使用して、コイル６０、６２、６４及
び６６（図４参照）の各々についてコイル感度を識別す
る。このため、コイル感度は、既知のＭＲＩ特性を持つ
対象物を磁石組立体１４１の内部の撮像容積内に配置し
た試運転の際に測定される。対象物を撮像容積１４１内
に配置した状態で、組立体１２７により勾配磁場を印加
し、対象物が発生するＮＭＲ信号をコイル６０、６２、
６４及び６６によって検知する。これらの信号はコイル
から送受信器１５０の受信器部分に供給されて、そこで
復調され、フィルタ処理され、ディジタル化されて、コ
イル６０、６２、６４及び６６の各々について別々のｋ
空間ラスタを構成する。次いで、これらのｋ空間ラスタ
の各々にフーリエ変換を適用して、結果として生じる画
像に対応する画素強度を生成する。
テムの構成部品を使用して、コイル６０、６２、６４及
び６６（図４参照）の各々についてコイル感度を識別す
る。このため、コイル感度は、既知のＭＲＩ特性を持つ
対象物を磁石組立体１４１の内部の撮像容積内に配置し
た試運転の際に測定される。対象物を撮像容積１４１内
に配置した状態で、組立体１２７により勾配磁場を印加
し、対象物が発生するＮＭＲ信号をコイル６０、６２、
６４及び６６によって検知する。これらの信号はコイル
から送受信器１５０の受信器部分に供給されて、そこで
復調され、フィルタ処理され、ディジタル化されて、コ
イル６０、６２、６４及び６６の各々について別々のｋ
空間ラスタを構成する。次いで、これらのｋ空間ラスタ
の各々にフーリエ変換を適用して、結果として生じる画
像に対応する画素強度を生成する。
【００４６】試験の対象物の磁気共鳴特性が既知である
ので、対象物を形成する材料のスピン密度が分かる。従
って、上記の式（１）を参照して、各コイルに対応する
試験画像が完成して、画素強度が決定された後、感度に
ついて（すなわち、各々の強度ｉ及びスピン密度ｍが既
知である）式（１）を解くことができ、従って、撮像容
積の内部の撮像空間内の各点について各コイルに対応す
る感度を決定することができる。ブロック２００で、こ
れらのコイル感度は、その後に作成すべき折り返された
画像内に存在する画素の各々について感度マトリクスＳ
を形成するように配列される。
ので、対象物を形成する材料のスピン密度が分かる。従
って、上記の式（１）を参照して、各コイルに対応する
試験画像が完成して、画素強度が決定された後、感度に
ついて（すなわち、各々の強度ｉ及びスピン密度ｍが既
知である）式（１）を解くことができ、従って、撮像容
積の内部の撮像空間内の各点について各コイルに対応す
る感度を決定することができる。ブロック２００で、こ
れらのコイル感度は、その後に作成すべき折り返された
画像内に存在する画素の各々について感度マトリクスＳ
を形成するように配列される。
【００４７】図１及び図５を引き続き参照して説明する
と、試運転を完了して、感度マトリクスＳを形成した
後、データ収集手順が開始される。処理ブロック２０２
で、ＮＭＲ信号がデータ収集期間の間に収集される。Ｎ
ＭＲ信号はｋ空間ラスタに記憶される。ここで、別々の
ラスタがコイル６０、６２、６４及び６６の各々に対応
する。次いで、ブロック２０２で、画像処理装置１０６
（図１参照）がｋ空間ラスタの各々について２次元フー
リエ変換を実行して、コイル６０、６２、６４及び６６
の各々について別々の画像を作成する。結果として生じ
る画像は、図３に示した画像１５のように折り返された
画像内の画素について画素強度を有する。
と、試運転を完了して、感度マトリクスＳを形成した
後、データ収集手順が開始される。処理ブロック２０２
で、ＮＭＲ信号がデータ収集期間の間に収集される。Ｎ
ＭＲ信号はｋ空間ラスタに記憶される。ここで、別々の
ラスタがコイル６０、６２、６４及び６６の各々に対応
する。次いで、ブロック２０２で、画像処理装置１０６
（図１参照）がｋ空間ラスタの各々について２次元フー
リエ変換を実行して、コイル６０、６２、６４及び６６
の各々について別々の画像を作成する。結果として生じ
る画像は、図３に示した画像１５のように折り返された
画像内の画素について画素強度を有する。
【００４８】処理ブロック２０４において、処理装置１
０６が全ての画像からの折り返された画素に対応する強
度を強度マトリクスＩに配列する。ここで、折り返され
た画像内の各画素について１つのマトリクスが対応す
る。ブロック２０６で、処理装置１０６は、表示装置１
０４を介して、システム・ユーザがスカラー値すなわち
調節可能なパラメータλを供給するためのインターフェ
ースを提供する。このインターフェースは、λをどの様
に用いるかについて、又は結果として生じる画像に対す
るλの効果についての命令を含み得る。λについての値
は、本例では０と１との間の値に制限される。λが比較
的大きい場合、ノイズ低減の量は増大する。しかしなが
ら、λが大きい場合（すなわち、比較的１に近い場
合）、ノイズ低減はかなり大きいが、何らかの未補正の
エイリアシングが生じることがある。従って、λについ
ての最適な値は、許容可能なノイズと許容可能な未補正
のエイリアシングとに関するシステム・ユーザの判断に
左右される。ブロック２０６で、調節可能なスカラー値
λはインターフェース１００を介して処理装置１０６が
受け取る。
０６が全ての画像からの折り返された画素に対応する強
度を強度マトリクスＩに配列する。ここで、折り返され
た画像内の各画素について１つのマトリクスが対応す
る。ブロック２０６で、処理装置１０６は、表示装置１
０４を介して、システム・ユーザがスカラー値すなわち
調節可能なパラメータλを供給するためのインターフェ
ースを提供する。このインターフェースは、λをどの様
に用いるかについて、又は結果として生じる画像に対す
るλの効果についての命令を含み得る。λについての値
は、本例では０と１との間の値に制限される。λが比較
的大きい場合、ノイズ低減の量は増大する。しかしなが
ら、λが大きい場合（すなわち、比較的１に近い場
合）、ノイズ低減はかなり大きいが、何らかの未補正の
エイリアシングが生じることがある。従って、λについ
ての最適な値は、許容可能なノイズと許容可能な未補正
のエイリアシングとに関するシステム・ユーザの判断に
左右される。ブロック２０６で、調節可能なスカラー値
λはインターフェース１００を介して処理装置１０６が
受け取る。
【００４９】処理ブロック２０８で、処理装置１０６は
スカラー値λにＲ×Ｒ単位マトリクスを乗算して、補正
マトリクスλＨを作成する。ブロック２１０で、処理装
置１０６は感度マトリクスＳのエルミート共役Ｓ+ （す
なわち、各画素について１つずつ）を決定し、エルミー
ト共役Ｓ+ と感度マトリクスＳとを乗算して、各画素に
ついて１つずつ、中間マトリクスＳ+ Ｓを作成する。
スカラー値λにＲ×Ｒ単位マトリクスを乗算して、補正
マトリクスλＨを作成する。ブロック２１０で、処理装
置１０６は感度マトリクスＳのエルミート共役Ｓ+ （す
なわち、各画素について１つずつ）を決定し、エルミー
ト共役Ｓ+ と感度マトリクスＳとを乗算して、各画素に
ついて１つずつ、中間マトリクスＳ+ Ｓを作成する。
【００５０】ブロック２１２で、処理装置１０６は補正
マトリクスλＨを対応する中間マトリクスＳ+ Ｓに加算
して、最小化マトリクス（Ｓ+ Ｓ＋λＨ）を作成する。
ブロック２１４で、処理装置１０６は各々の最小化マト
リクスからその逆最小化マトリクスを生成する。
マトリクスλＨを対応する中間マトリクスＳ+ Ｓに加算
して、最小化マトリクス（Ｓ+ Ｓ＋λＨ）を作成する。
ブロック２１４で、処理装置１０６は各々の最小化マト
リクスからその逆最小化マトリクスを生成する。
【００５１】ブロック２１６で、処理装置１０６は、各
々の逆最小化マトリクスに、元の感度マトリクスＳの対
応するエルミート共役Ｓ+ を乗算して、修正感度マトリ
クス［（Ｓ+ Ｓ＋λＨ）-1Ｓ+ ］を作成する。ブロック
２１８で、処理装置１０６は修正感度マトリクスに、対
応する強度マトリクスＩを乗算して、コイル６０、６
２、６４及び６６に対応する別々の画像について、展開
した画像内の画素ｙ及びｙ＋Ｄについての展開したスピ
ン密度を決定する。続いて、ブロック２２０で、処理装
置１０６は展開したスピン密度を使用し、全ての４つの
コイル６０、６２、６４及び６６に対応するデータを用
いて、展開した画像を作成する。このように、図１のシ
ステムは上記の式（９）を解いて、展開した画素のスピ
ン密度を決定し、次いで該スピン密度を使用して、高い
ＳＮＲを持つ画像を作成する。
々の逆最小化マトリクスに、元の感度マトリクスＳの対
応するエルミート共役Ｓ+ を乗算して、修正感度マトリ
クス［（Ｓ+ Ｓ＋λＨ）-1Ｓ+ ］を作成する。ブロック
２１８で、処理装置１０６は修正感度マトリクスに、対
応する強度マトリクスＩを乗算して、コイル６０、６
２、６４及び６６に対応する別々の画像について、展開
した画像内の画素ｙ及びｙ＋Ｄについての展開したスピ
ン密度を決定する。続いて、ブロック２２０で、処理装
置１０６は展開したスピン密度を使用し、全ての４つの
コイル６０、６２、６４及び６６に対応するデータを用
いて、展開した画像を作成する。このように、図１のシ
ステムは上記の式（９）を解いて、展開した画素のスピ
ン密度を決定し、次いで該スピン密度を使用して、高い
ＳＮＲを持つ画像を作成する。
【００５２】上述の代表的な方法は、特に、減少係数Ｒ
がイメージング・システムの受信コイルの数Ｎに等しい
場合に最大加速度係数で、実質的にＳＮＲを改善する。
減少係数Ｒを４に設定して上述の方法を使用したシステ
ムの試験の際に、ＳＮＲと未補正のエイリアシングとの
間での妥当なトレードオフが、パルス・シーケンス・パ
ラメータ、走査平面及びコイル特性に関係なく、スカラ
ー値λを１０-3に等しく設定したことにより達成された
ことが分かった。この値のスカラー値λでは,画像の中
央付近のノイズが２０％減少した。
がイメージング・システムの受信コイルの数Ｎに等しい
場合に最大加速度係数で、実質的にＳＮＲを改善する。
減少係数Ｒを４に設定して上述の方法を使用したシステ
ムの試験の際に、ＳＮＲと未補正のエイリアシングとの
間での妥当なトレードオフが、パルス・シーケンス・パ
ラメータ、走査平面及びコイル特性に関係なく、スカラ
ー値λを１０-3に等しく設定したことにより達成された
ことが分かった。この値のスカラー値λでは,画像の中
央付近のノイズが２０％減少した。
【００５３】図３を再度参照して説明すると、折り返さ
れた画像において画像の特定の部分が他の画像部分より
も多くのノイズを含んでいることを理解されたい。例え
ば、撮像する対象物の中の１つの点ではなく２つの点に
対応する情報を含む折り返された画像部分２６は、一般
に、撮像する対象物の中の単一の点に対応する情報だけ
を含んでいる他の画像部分（例えば、２５）よりも多く
のノイズ成分を含んでいる。以後、一つの画素がそれら
についての情報を含んでいる点の数を、レプリカ(repli
cate) の数と呼ぶ。例えば、２つの点が一つの画素に対
する情報の寄与分を有している場合、レプリカの数は２
であり、３つの点が一つの画素にする情報の寄与分を有
している場合、レプリカの数は３である、と云う風にな
る。
れた画像において画像の特定の部分が他の画像部分より
も多くのノイズを含んでいることを理解されたい。例え
ば、撮像する対象物の中の１つの点ではなく２つの点に
対応する情報を含む折り返された画像部分２６は、一般
に、撮像する対象物の中の単一の点に対応する情報だけ
を含んでいる他の画像部分（例えば、２５）よりも多く
のノイズ成分を含んでいる。以後、一つの画素がそれら
についての情報を含んでいる点の数を、レプリカ(repli
cate) の数と呼ぶ。例えば、２つの点が一つの画素に対
する情報の寄与分を有している場合、レプリカの数は２
であり、３つの点が一つの画素にする情報の寄与分を有
している場合、レプリカの数は３である、と云う風にな
る。
【００５４】相対的に多数のレプリカを含んでいる画素
におけるノイズは、相対的に少数のレプリカを含んでい
る画素におけるノイズよりも相対的に大きいので、最適
なシステムは、相対的に少数のレプリカを含む画素を展
開するときよりも相対的に多数のレプリカを含む画素を
展開するときにノイズをより大きく減衰させるべきであ
る。
におけるノイズは、相対的に少数のレプリカを含んでい
る画素におけるノイズよりも相対的に大きいので、最適
なシステムは、相対的に少数のレプリカを含む画素を展
開するときよりも相対的に多数のレプリカを含む画素を
展開するときにノイズをより大きく減衰させるべきであ
る。
【００５５】このため、本発明の一実施形態では、レプ
リカの数が相対的に多い、従って相対的に高いノイズの
画像領域を、相対的に低いノイズの（すなわち、レプリ
カの数が相対的に少ない）領域から区別することができ
るように、折り返された画像内の対象物の境界を決定す
る。その後、展開した時に結果として生じる画像全体に
わたってＳＮＲが一様になるように、相対的に高いノイ
ズの領域及び相対的に低いノイズの領域について異なる
スカラー値λを設定し又は自動的に選択することができ
る。
リカの数が相対的に多い、従って相対的に高いノイズの
画像領域を、相対的に低いノイズの（すなわち、レプリ
カの数が相対的に少ない）領域から区別することができ
るように、折り返された画像内の対象物の境界を決定す
る。その後、展開した時に結果として生じる画像全体に
わたってＳＮＲが一様になるように、相対的に高いノイ
ズの領域及び相対的に低いノイズの領域について異なる
スカラー値λを設定し又は自動的に選択することができ
る。
【００５６】図６には、異なる画像部分について異なる
λ値を設定する方法２２５０が例示されている。図５も
参照して説明すると、図６の方法は図５の下位の方法で
あり、ブロック２０４において強度が強度マトリクスに
配列された後で、ブロック２５２において開始する。次
いで、図１をも参照して説明すると、ブロック２５４に
おいて、システム・ユーザが処理装置１０６に命令し
て、折り返された画像の一つ（例えば、コイル６０に対
応する折り返された画像）を表示装置１０４に表示させ
る。
λ値を設定する方法２２５０が例示されている。図５も
参照して説明すると、図６の方法は図５の下位の方法で
あり、ブロック２０４において強度が強度マトリクスに
配列された後で、ブロック２５２において開始する。次
いで、図１をも参照して説明すると、ブロック２５４に
おいて、システム・ユーザが処理装置１０６に命令し
て、折り返された画像の一つ（例えば、コイル６０に対
応する折り返された画像）を表示装置１０４に表示させ
る。
【００５７】ブロック２５６において、ユーザがλの指
定のために上記表示された折り返された画像の一部分を
選択するための選択ツールも提供される。例えば、ユー
ザが表示され画像上の一般領域を選択できるようにする
マウス操作カーソル又は同様なものを設けてもよい。一
般領域が選択されたとき、処理装置１０６は、特定の領
域について最も可能性のある境界を識別して、境界内の
該領域をハイライトすると共に、ユーザがハイライトさ
れた領域を容認するための容認アイコンを提供するよう
に、プログラムし得る。例えば、図３を再び参照して説
明すると、ユーザが空間２６内の任意の点を指示すべき
であった場合、処理装置１０６は空間２６全体をハイラ
イトし且つ容認アイコンを提供する。更に、ブロック２
５６で、処理装置１０６はユーザが選択された画像部分
についてスカラー値λを指示できるようにする。
定のために上記表示された折り返された画像の一部分を
選択するための選択ツールも提供される。例えば、ユー
ザが表示され画像上の一般領域を選択できるようにする
マウス操作カーソル又は同様なものを設けてもよい。一
般領域が選択されたとき、処理装置１０６は、特定の領
域について最も可能性のある境界を識別して、境界内の
該領域をハイライトすると共に、ユーザがハイライトさ
れた領域を容認するための容認アイコンを提供するよう
に、プログラムし得る。例えば、図３を再び参照して説
明すると、ユーザが空間２６内の任意の点を指示すべき
であった場合、処理装置１０６は空間２６全体をハイラ
イトし且つ容認アイコンを提供する。更に、ブロック２
５６で、処理装置１０６はユーザが選択された画像部分
についてスカラー値λを指示できるようにする。
【００５８】ブロック２５８において、処理装置１０６
は画像部分の選択及びスカラー値λの設定を受けて、そ
の情報を記憶する。次いで、ブロック２６０において、
処理装置１０６は、スカラー値λの値を追加の画像部分
について設定する必要があるかユーザに質問する。追加
のλ値を設定する必要がある場合、制御経路はブロック
２５６に戻り、上記処理を繰り返す。全てのλの値が指
定された場合は、制御経路はブロック２６２へ進む。
は画像部分の選択及びスカラー値λの設定を受けて、そ
の情報を記憶する。次いで、ブロック２６０において、
処理装置１０６は、スカラー値λの値を追加の画像部分
について設定する必要があるかユーザに質問する。追加
のλ値を設定する必要がある場合、制御経路はブロック
２５６に戻り、上記処理を繰り返す。全てのλの値が指
定された場合は、制御経路はブロック２６２へ進む。
【００５９】ブロック２６２において、処理装置１０６
は上記のように指定されたスカラー値λを使用して、２
つの異なる補正マトリクス、すなわち、空間２６及び２
８内の画素についての補正マトリクスと空間２５内の画
素についての別の補正マトリクスを作成する。ここで、
制御経路は図５へ戻ってブロック２１０へ進み（ブロッ
ク２６４参照）、そこで、折り返された画像を展開する
処理を続ける。
は上記のように指定されたスカラー値λを使用して、２
つの異なる補正マトリクス、すなわち、空間２６及び２
８内の画素についての補正マトリクスと空間２５内の画
素についての別の補正マトリクスを作成する。ここで、
制御経路は図５へ戻ってブロック２１０へ進み（ブロッ
ク２６４参照）、そこで、折り返された画像を展開する
処理を続ける。
【００６０】画像部分を識別するために上記の手動処理
を使用できるが、他のより自動化された処理を使用する
こともできる。例えば、減少係数Ｒが与えられている場
合、処理装置１０６は、折り返された画像に生じること
がある起こり得る又は潜在的なオーバーラップを決定す
ることができ、次いで異なるレプリカ数を持つ画像部分
の証拠となる符号を探索することができる。Ｒが２であ
る場合、１つ又は２つのレプリカを持つ画素があるのみ
であり、最大でも、３つの別々の画像部分がある（１つ
の画像部分は単一のレプリカの画素を含み、２つの画像
部分はそれぞれ２つのレプリカの画素を含む）。
を使用できるが、他のより自動化された処理を使用する
こともできる。例えば、減少係数Ｒが与えられている場
合、処理装置１０６は、折り返された画像に生じること
がある起こり得る又は潜在的なオーバーラップを決定す
ることができ、次いで異なるレプリカ数を持つ画像部分
の証拠となる符号を探索することができる。Ｒが２であ
る場合、１つ又は２つのレプリカを持つ画素があるのみ
であり、最大でも、３つの別々の画像部分がある（１つ
の画像部分は単一のレプリカの画素を含み、２つの画像
部分はそれぞれ２つのレプリカの画素を含む）。
【００６１】図７に、一つの自動化方法２７８が例示さ
れている、この方法では、図５のブロック２０４で開始
して（ブロック２８０参照）、制御経路はブロック２８
２へ進み、そこで、処理装置１０６が折り返された画像
の１つにアクセスする。ブロック２８４で、処理装置１
０６は探索を行って、切り離すべきと思われる画像部分
について位相符号化軸に直角な縁に沿って画像境界を識
別する。例えば、図３において、処理装置１０６は縁５
１に沿って本質的に異なる画素強度を探索して、点５３
及び５５を突き止める。点５３及び５５を突き止める
と、処理装置１０６は、それらの点で終端する境界の全
体的な傾向を決定することができる。ブロック２８６
で、処理装置１０６は、画像の反対側の縁６１に沿っ
て、Ｙ軸に直角な軸に沿った同じ位置にある点５７及び
５９を識別する。その後、ブロック２８８で、処理装置
１０６は他の縁で（例えば、点５３及び５５で）識別さ
れた境界の傾向を継続して、２つのレプリカの画素を含
む画像部分の１つとして空間２８を識別し、その空間に
目印を付ける。
れている、この方法では、図５のブロック２０４で開始
して（ブロック２８０参照）、制御経路はブロック２８
２へ進み、そこで、処理装置１０６が折り返された画像
の１つにアクセスする。ブロック２８４で、処理装置１
０６は探索を行って、切り離すべきと思われる画像部分
について位相符号化軸に直角な縁に沿って画像境界を識
別する。例えば、図３において、処理装置１０６は縁５
１に沿って本質的に異なる画素強度を探索して、点５３
及び５５を突き止める。点５３及び５５を突き止める
と、処理装置１０６は、それらの点で終端する境界の全
体的な傾向を決定することができる。ブロック２８６
で、処理装置１０６は、画像の反対側の縁６１に沿っ
て、Ｙ軸に直角な軸に沿った同じ位置にある点５７及び
５９を識別する。その後、ブロック２８８で、処理装置
１０６は他の縁で（例えば、点５３及び５５で）識別さ
れた境界の傾向を継続して、２つのレプリカの画素を含
む画像部分の１つとして空間２８を識別し、その空間に
目印を付ける。
【００６２】同様な処理を実行して、２つのレプリカの
画素を含む第２の画像部分として空間２６を識別する。
デフォールトによる残りの部分２５は単一のレプリカを
含む。
画素を含む第２の画像部分として空間２６を識別する。
デフォールトによる残りの部分２５は単一のレプリカを
含む。
【００６３】本例において、別々の部分２５、２６及び
２８を識別した後、ブロック２９０で、処理装置１０６
は２つの異なるスカラー値、すなわち、単一のレプリカ
の部分２５について１つのスカラー値、及び２つのレプ
リカの部分２６及び２８の各々について他のスカラー値
を要求する。その後、ブロック３００で、処理装置１０
６はスカラー値を用いて２つの別々の補正マトリクスを
作成し、次いでブロック３０２で、制御経路は図５のブ
ロック２１０へ戻る。
２８を識別した後、ブロック２９０で、処理装置１０６
は２つの異なるスカラー値、すなわち、単一のレプリカ
の部分２５について１つのスカラー値、及び２つのレプ
リカの部分２６及び２８の各々について他のスカラー値
を要求する。その後、ブロック３００で、処理装置１０
６はスカラー値を用いて２つの別々の補正マトリクスを
作成し、次いでブロック３０２で、制御経路は図５のブ
ロック２１０へ戻る。
【００６４】上述した方法及び装置は代表的なものに過
ぎないものであって、本発明の範囲を制限するものでは
ないこと、並びに当業者には本発明の範囲内で様々な変
更を行い得ることが理解されよう。
ぎないものであって、本発明の範囲を制限するものでは
ないこと、並びに当業者には本発明の範囲内で様々な変
更を行い得ることが理解されよう。
【図１】図５の方法を実行するＭＲイメージング・シス
テムの略図である。
テムの略図である。
【図２】ｋ空間ラスタ及び結果として生じる画像を示す
略図である。
略図である。
【図３】図２と同様であるが、ｋ空間データの行相互間
の間隔を比較的に大きくしたｋ空間ラスタと、結果とし
て生じる減少ＦＯＶ画像とを示す略図である。
の間隔を比較的に大きくしたｋ空間ラスタと、結果とし
て生じる減少ＦＯＶ画像とを示す略図である。
【図４】受信コイルの構成と、撮像平面と、撮像平面内
の拡大した点とを示す略図である。
の拡大した点とを示す略図である。
【図５】本発明に従った代表的な方法を例示するフロー
チャートである。
チャートである。
【図６】本質的に異なるレプリカを持つ画像部分を識別
するための手動方法を例示するフローチャートである。
するための手動方法を例示するフローチャートである。
【図７】自動化した方法であることを除いて、図６と同
様なフローチャートである。
様なフローチャートである。
１０、２０ ｋ空間ラスタ １２ データの行 １４、１５ 画像 ２２、２４ ＦＯＶ外の画像部分 ２５ ＦＯＶ内の画像部分 ２６、２８ 折り返された部分 ３０ ＦＯＶ内の画素 ３６、３８ 線 ４０ ＦＯＶ外の画素 ４２ 画素 ５１、６１ 縁 ５３、５５、５７、５９ 点 ６０、６２、６４、６６ 受信コイル １００ オペレータ・コンソール １０２ 制御パネル １０４ 表示装置 １１１ ディスク記憶装置 １１２ テープ駆動装置 １３９ 勾配コイル組立体 １４０ 分極用磁石 １４１ 磁石組立体 １５２ ＲＦコイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケビン・エフ・キング アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ニュ ー・ベルリン、ウエスト・リッジ・ロー ド、15651番 Ｆターム(参考） 4C096 AA20 AB07 AD13 BB18 CC06 DB18
Claims (19)
- 【請求項１】 対象物の２次元スライス画像を作成する
ために使用される、複数の受信コイルを含む磁気共鳴イ
メージング（ＭＲＩ）システムにおいて、データ収集の
際の撮像領域が撮像対象物の断面より小さく、これによ
り、収集したｋ空間データを画像データに変換するとき
に、折り返された画像部分を含む折り返された画像が結
果として生じ、該画像部分での折り返された画素強度
が、適切に位置した画素及び少なくとも１つの折り返さ
れた画素の各々からの強度を含み、各々の受信コイルが
上記対象物の断面内の各位置からＭＲＩ信号を受け取る
と共に、該コイルがスライス内の異なる点からの信号に
どの様に応動するかを示すコイル固有の感度を有してい
る場合に、前記ＭＲＩシステムに使用される方法であっ
て、 当該方法は、前記折り返された画像部分を展開するとき
に画素の信号対ノイズ比を増大する方法であり、当該方
法は、前記折り返された画像部分内の各画素について、 前記複数コイルのシステム内の各コイルについてコイル
感度を識別し、これらのコイル感度を配列して、各画素
についての感度マトリクスＳを形成するステップ（２０
０）と、 前記画素に対応する各コイルからの強度を配列して、強
度マトリクスを形成するステップ（２０４）と、 前記感度マトリクスＳを修正することによって修正コイ
ル感度マトリクスＳ’を作成するステップ（２０８、２
１０、２１２）と、 前記修正コイル感度マトリクスの逆マトリクスを作成す
るステップ（２１４）と、 前記逆マトリクスに前記強度マトリクスを乗算して、前
記画素に対応する展開した画素スピン密度を含むスピン
密度マトリクスを作成するステップ（２１６）と、 前記スピン密度マトリクスを使用して、最終画像を作成
するステップ（２２０）と、を含む前記方法。 - 【請求項２】 前記修正コイル感度マトリクスＳ’を作
成するステップは、前記感度マトリクスＳに補正マトリ
クスを数学的に組み合わせて最小化マトリクスを作成す
るステップ（２１０、２１２）を含んでいる、請求項１
記載の方法。 - 【請求項３】 前記数学的に組み合わせるステップは、
前記感度マトリクスのエルミート共役を決定し、該エル
ミート共役と前記感度マトリクスとを数学的に組み合わ
せて中間マトリクスを作成するステップ（２１０）、及
び該中間マトリクスと前記補正マトリクスとを数学的に
組み合わせるステップを含んでいる、請求項２記載の方
法。 - 【請求項４】 前記数学的に組み合わせて中間マトリク
スを作成するステップは、前記エルミート・マトリクス
と前記感度マトリクスとを乗算するステップを含んでい
る、請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 前記数学的に組み合わせて最小化マトリ
クスを作成するステップは、前記補正マトリクスと前記
感度マトリクスとを加算するステップを含んでいる、請
求項４記載の方法。 - 【請求項６】 前記補正マトリクスは対角マトリクスで
ある、請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 更に、単位マトリクスにスカラー値を乗
算することによって前記対角マトリクスを形成するステ
ップ（２０８）を含んでいる請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 スカラー値を受け取るインターフェース
を設けて、スカラー値を受け取り（２０６）、次いでス
カラー値に単位マトリクスを乗算して補正マトリクスを
作成するステップ（２０８）を含んでいる請求項７記載
の方法。 - 【請求項９】 異なる折り返された画像部分が、異なる
数の折り返された画素からの強度情報を含んでおり、前
記スカラー値を受け取るステップ（２５８）は、少なく
とも２つの異なるスカラー値を受け取るステップを含ん
でおり、その内の第１のスカラー値は第１の数の折り返
された画素からの強度情報を含み、且つ第２のスカラー
値は第２の数の折り返された画素からの強度情報を含ん
でいる、前記請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 更に、前記異なる折り返された画像部
分の各々を識別して、該異なる画像部分の各々について
別々のスカラー値を供給するステップ（２５６）を含ん
でいる、前記請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 前記修正コイル感度マトリクスを作成
するステップは更に、前記最小化マトリクスの逆マトリ
クスを作成し、該逆最小化マトリクスに前記感度マトリ
クスのエルミート共役を乗算するステップ（２１６）を
含んでいる、請求項８記載の方法。 - 【請求項１２】 対象物の２次元スライス画像を作成す
るために使用される、複数の受信コイルを含む磁気共鳴
イメージング（ＭＲＩ）システムにおいて、データ収集
の際の撮像領域が撮像対象物の断面より小さく、これに
より、収集したｋ空間データを画像データに変換すると
きに、折り返された画像部分を含む折り返された画像が
結果として生じ、該画像部分での折り返された画素強度
が、適切に位置した画素及び少なくとも１つの折り返さ
れた画素の各々からの強度を含み、各々の受信コイルが
上記対象物の断面内の各位置からＭＲＩ信号を受け取る
と共に、該コイルがスライス内の異なる点からの信号に
どの様に応動するかを示すコイル固有の感度を有してい
る場合に、前記ＭＲＩシステムに使用される装置であっ
て、 当該装置は、少なくとも１つの折り返された画素を展開
するときに最終画像の画素の信号対ノイズ比を増大する
装置であり、当該装置は、前記折り返された画像内の各
画素について、 前記複数コイルのシステム内の各コイルについてコイル
感度を識別し、これらのコイル感度を配列して感度マト
リクスＳを形成する手段（２００）と、 前記画素に対応する強度を配列して、強度マトリクスを
形成する手段（２０４）と、 前記感度マトリクスＳを修正することによって修正コイ
ル感度マトリクスＳ’を作成する手段（２０８、２１
０、２１２）と、 前記修正コイル感度マトリクスの逆マトリクスを作成す
る手段（２１４）と、 前記逆マトリクスに前記強度マトリクスを乗算して、前
記画素に対応する最終画像の画素についてスピン密度マ
トリクスを作成する手段（２１６）と、 前記スピン密度マトリクスを使用して、最終画像を作成
する手段（２２０）と、を含む前記装置。 - 【請求項１３】 前記修正コイル感度マトリクスＳ’を
作成する手段は、前記感度マトリクスＳに補正マトリク
スを数学的に組み合わせて最小化マトリクスを作成する
手段（２１０）を含んでいる、請求項１２記載の装置。 - 【請求項１４】 前記数学的に組み合わせる手段は、前
記感度マトリクスのエルミート共役を決定する手段（２
１０）、該エルミート共役と前記感度マトリクスとを数
学的に組み合わせて中間マトリクスを作成する手段（２
１０）、及び該中間マトリクスと前記補正マトリクスと
を数学的に組み合わせる手段を含んでいる、請求項１３
記載の装置。 - 【請求項１５】 前記数学的に組み合わせて中間マトリ
クスを作成する手段は、前記エルミート・マトリクスと
前記感度マトリクスとを乗算する手段を含んでいる、請
求項１４記載の装置。 - 【請求項１６】 前記数学的に組み合わせて最小化マト
リクスを作成する手段は、前記補正マトリクスと前記感
度マトリクスとを加算する手段を含んでいる、請求項１
５記載の装置。 - 【請求項１７】 更に、スカラー値を受け取るインター
フェースを提供する手段と、スカラー値を受け取る手段
（２０６）と、スカラー値に単位マトリクスを乗算して
補正マトリクスを作成する手段（２００）を含んでいる
請求項１６記載の装置。 - 【請求項１８】 前記修正コイル感度マトリクスを作成
する手段は更に、前記最小化マトリクスの逆マトリクス
を作成する手段（２１４）、及び該逆最小化マトリクス
に前記感度マトリクスのエルミート共役を乗算する手段
（２１６）を含んでいる、請求項１７記載の装置。 - 【請求項１９】 対象物の２次元スライス画像を作成す
るために使用される、複数の受信コイルを含む磁気共鳴
イメージング（ＭＲＩ）システムにおいて、データ収集
の際の撮像領域が撮像対象物の断面より小さく、これに
より、収集したｋ空間データを画像データに変換すると
きに、折り返された画像部分を含む折り返された画像が
結果として生じ、該画像部分での折り返された画素強度
が、適切に位置した画素及び少なくとも１つの折り返さ
れた画素の各々からの強度を含み、各々の受信コイルが
上記対象物の断面内の各位置からＭＲＩ信号を受け取る
と共に、該コイルがスライス内の異なる点からの信号に
どの様に応動するかを示すコイル固有の感度を有してい
る場合に、前記ＭＲＩシステムに使用される方法であっ
て、 当該方法は、折り返された画像部分を展開するときに画
像部分の信号対ノイズ比を増大する方法であり、当該方
法は、前記折り返された画像内の各画素について、 前記複数コイルのシステム内の各コイルについてコイル
感度を識別し、これらのコイル感度を配列して感度マト
リクスＳを形成するステップ（２００）と、 各コイルからの前記折り返された画像の画素に対応する
強度を配列して、強度マトリクスを形成するステップ
（２０４）と、 前記感度マトリクスＳを修正することによって修正コイ
ル感度マトリクスＳ’を作成するステップ（２０８、２
１０、２１２）と、 前記修正コイル感度マトリクスの逆マトリクスを作成す
るステップ（２１４）と、 前記逆マトリクスに前記強度マトリクスを乗算して、前
記折り返された画像の画素に対応する最終画像の画素に
ついてスピン密度マトリクスを作成するステップ（２１
６）と、 前記スピン密度マトリクスを使用して、ＭＲ画像を作成
するステップ（２２０）と、を含む前記方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/855105 | 2001-05-14 | ||
| US09/855,105 US6486671B1 (en) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | MRI image quality improvement using matrix regularization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002345780A true JP2002345780A (ja) | 2002-12-03 |
| JP2002345780A5 JP2002345780A5 (ja) | 2005-09-29 |
Family
ID=25320366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002136425A Withdrawn JP2002345780A (ja) | 2001-05-14 | 2002-05-13 | マトリクス正則化を用いたｍｒｉ画像品質改善法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6486671B1 (ja) |
| EP (1) | EP1260826A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002345780A (ja) |
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