JP2005501624A

JP2005501624A - 動作曲線フィードバック及び多次元パラメータ最適化を含む磁気共鳴撮像におけるユーザ誘導のシステム及び方法

Info

Publication number: JP2005501624A
Application number: JP2003525314A
Authority: JP
Inventors: エイチウー，ディー; ケイヘヴンス，トロイ
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2005-01-20
Also published as: US6687527B1; WO2003021284A1; EP1423722A1

Abstract

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置の操作者誘導システムは、モニタパラメータと、選択可能なパラメータに対する限界値とを計算する。モニタ値は、選択可能なパラメータのサブセットと、それに対する限界値と共に表示される。少なくとも１つの選択可能なパラメータの関数として、好ましさの因子、モニタパラメータ、及び選択可能なパラメータのうちの１つを有する曲線がプロットされる。任意に、好ましさの因子は、少なくとも１つの選択可能なパラメータを最適化される予め定義された数学的最適化アルゴリズムに従って少なくとも１つの選択可能なパラメータを調整することによって最適化される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴技術に関連し、特に臨床撮像システム用のユーザインタフェースに関連する。本発明は、臨床設定での磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置とのユーザインタフェースに特に適しており、特にこれを参照して説明する。しかしながら、本発明は、他のＭＲＩ適用、他の医用撮像方法及び装置、医療技術者訓練等に関連する適用も見いだすであろうことが理解されよう。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置は、被写体、例えば患者中で核磁気共鳴を励起し、結果として生ずる磁気共鳴信号を操作し検出する。通常は印加される傾斜磁場を用いて磁気励起の空間体積を制限すること、並びに、磁気共鳴信号を空間エンコード及び／又は位相エンコードすることにより、磁気共鳴の測定から、体の部分、血流、注入された放射性薬剤の分布等が再構成される。
【０００３】
ＭＲＩ装置は、多くの撮像モードで、例えばＳＥ、ＦＥ／ＣＢＡＳＳ、ＦＳＥ、ＥＰＩ（ＤＷＩ／ＰＷＩ）、ＧＲＡＳＥ、その他のモードで動作する。動作モードの選択は、撮像されるべき体の部分及び検査されている臨床面に基づいてなされる。ＭＲＩ動作パラメータを適切に選択することにより、条件は、プロトン密度（ρ）重み付けされた、Ｔ₁重み付けされた、Ｔ₂重み付けされた等の画像を生じさせるよう、選択的に重み付けされうる。スキャンパラメータもまた、特定の体の部分を撮像するために、及び、特定のＲＦコイル又はコイルアレイを用いるために、最適化されうる。
【０００４】
これらの様々な撮像の可能性は、例えばスキャン繰り返し時間、スキャン解像度、エコー間間隔、帯域幅、エコー時間等の多数の定量的入力パラメータを適切に選択することによって達成される。一般的には、操作者による操作のために全部で２０個乃至４０個の入力パラメータが利用可能である。しかしながら、これらのパラメータは、例えば帯域幅等の一のパラメータの設定が例えばスキャンタイム等の他のパラメータのダイナミックレンジを一般的に変更又は制限するという限りにおいて、完全に独立ではない。
【０００５】
莫大な量的入力パラメータ空間は、しばしば、得られる画質に対して実際上の制限を与える。臨床ＭＲＩシステムは、通常は、様々なパラメータ間の身体的な相互関係について限られた知識しか持たない技術者によって操作される。臨床ＭＲＩシステムはまた、通常は患者のスループットが重要な考慮事項であるかなりの時間制約の下で動作する。これらの条件下での撮像は、しばしば、最適に及ばないパラメータ値を用いて行われ、これらの最適に及ばない撮像条件は画質を低下させ、これは得られる結果の臨床的な値を制限しうる。従って、臨床ＭＲＩシステムはまた開発の重要な分野は、ユーザインタフェースの設計である。
【０００６】
従来技術のユーザインタフェース（ＵＩ）は、一般的には、多数の入力パラメータ、例えば一般的には２０個乃至４０個の入力パラメータを操作者に与える。これらのパラメータのユーザ選択についての操作者の誘導は、通常は、特定の撮像タスクのための予め設計されたパラメータ値の組を与えることに限られている。従って、例えば、ＥＰＩ撮像モードを用いてＴ₂重み付けされた脳のスキャンを得ようとする技術者は、その種類の画像に対応する予め設計されたパラメータ値の組を検索する。検索されたパラメータは、ＵＩによって表示される。操作者は、一般的には予め設計されたパラメータ値を変更されない形式で用いてスキャンを行うか、操作者の以前の経験や画像の捕捉前の知識に基づいてＵＩを通じてパラメータ調整を行う。
【０００７】
後者の場合、従来技術のＵＩシステムは、通常は、調整を行う際、操作者に対して限られた支援のみを与える。一般的には、フィードバックは、信号対雑音比（ＳＮＲ）値と、ピクセル又はボクセルのサイズのみを含む。比吸収率（ＳＡＲ）値は、通常は安全確認として計算されるが、ＳＡＲのユーザへのフィードバックは、しばしば、現在選択されているパラメータ値を用いた画像スキャンの間に、許容できないほど高いエネルギー場に患者がさらされることを示す振り切れ（オーバーレンジ）警告を示すものに限られている。
【０００８】
重要なことには、従来技術のＵＩシステムは、一般的には、助けにならないパラメータ範囲外誤りを越えるときは、パラメータの相互関係及びトレードオフについてのユーザ誘導を与えない。臨床ＭＲＩシステムでしばしば課せられる厳しい時間制約を考えて、技術者は、これらの複雑な従来技術のＵＩシステムを、あまりにも複雑なものであり、操作者の誤りや最適に及ばない捕捉画像を生じさせるものであると感じることが多い。ＭＲＩ動作パラメータをつなぐ相互関係に関しては限られた量の情報のみが与えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の制限及び他の制限を克服する改善されたシステム及び方法について考えるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの面によれば、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置の操作者を誘導する方法は、複数のＭＲＩ動作パラメータに依存する好ましさの因子の関数を計算する段階と、好ましさの因子の関数の分析を通じて複数のＭＲＩ動作パラメータに対する最適値を得る段階とを含む。
【００１１】
本発明の他の面によれば、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置が開示される。磁気共鳴を励起する手段が設けられる。磁気共鳴を検出する手段が設けられる。複数のＭＲＩ動作パラメータに依存する好ましさの因子の関数を計算する手段が設けられる。好ましさの因子の関数の分析を通じて複数のＭＲＩ動作パラメータに対する最適値を得る手段が設けられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の１つの利点は、最も一般的には臨床ＭＲ撮像においてアクセスされる独立パラメータのサブセットを調整するグラフィック・ユーザ・インタフェースを提供することである。
【００１３】
本発明の他の利点は、有向矢印、円グラフ、棒グラフ等の図式的な表示形式でユーザに複数のモニタパラメータを与えることである。
【００１４】
本発明の他の利点は、選択されたパラメータに依存する定義された好ましさの因子の反復的な最適化を通じて、選択された一組のパラメータの最適化することである。
【００１５】
本発明の他の利点は、適切な格納されたシーケンスの選択においてユーザを誘導するよう、格納されたパラメータの組に対応するサンプル画像を含むデータレポジトリを提供することである。
【００１６】
本発明の更なる他の利点は、ＭＲＩ臨床撮像のため及び操作者の訓練のための共通のインタフェースを与えることである。
【００１７】
本発明の更なる利点及び利益は、望ましい実施例の以下の詳細な説明を読むことによって当業者によって明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、様々な構成要素及び構成要素の配置、並びに、様々な段階及び段階の配置の形をとりうる。図面は、望ましい実施例を例示するためだけのものであって、本発明を制限するものと解釈されるべきではない。
【００１９】
図１を参照するに、ＭＲＩスキャナ１０は、検査領域１４を通ってｚ軸に沿って略均一な時間的に一定の主磁場Ｂ₀を発生する超伝導又は抵抗性磁石１２を含む。図１中、ボアタイプの磁石が示されているが、本発明は、オープン磁石系、垂直磁場系、及び他の種類のＭＲＩスキャンに対して同様に適用可能である。磁石１２は、主磁場制御部１６によって制御される。撮像実験は、被写体（例えば、患者、ファントム、無生命被写体等）を少なくとも部分的に検査領域１４中に配置して、一般的には関心領域をアイソセンタに配置して、磁気共鳴シーケンスを実行することによって行われる。磁気共鳴シーケンスは、磁気スピンを反転又は励起し、磁気共鳴を生じさせ、磁気共鳴をリフォーカスし、磁気共鳴を操作し、磁気スピンを飽和させる等のため、磁気共鳴を空間的、分光的、又は他の方法でエンコードするために、被写体に印加される一連のＲＦ及び傾斜磁場パルスを伴う。より特定的には、傾斜パルス増幅器２０は、検査領域１４のｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿って傾斜磁場を生じさせるようホールボディー傾斜コイル組立体２２へ電流パルスを印加する。
【００２０】
望ましくはディジタルであるＲＦ送信器２４は、検査領域内へＲＦパルスを送信するようＲＦパルス又はパルスパケットをホールボディーＲＦコイル２６へ印加する。典型的なＲＦパルスは、短い持続時間の直ぐに連続するパルスセグメントのパケットから構成され、これらのパルスセグメントは互いと共に及び印加された全ての印加された傾斜磁場と一緒にされると、選択された磁気共鳴操作を達成する。
【００２１】
ＲＦパルスは、検査領域の選択された部分において、飽和させ、共鳴を励起し、磁化を反転させ、共鳴をリフォーカスし、又は共鳴を操作するために用いられる。全身用途については、選択された操作の結果として発生する結果としての共鳴信号もまた、ホールボディーＲＦコイル２６によって共通にピックアップされる。或いは、被写体の限られた空間中でＲＦパルスを発生するために、ローカルＲＦコイルは、一般的には選択された領域と接触して配置される。例えば、従来技術で知られているように、挿入可能な頭部コイル２８は、ボアのアイソセンタにおいて選択された脳領域を囲んで挿入される。他のサーフェスコイル又は他のかかる専門のＲＦコイル又はコイルアレイもまた使用されうる。望ましくは、ホールボディーＲＦコイル２６が共鳴を誘導し、ローカルＲＦコイルが選択された領域から発せられる磁気共鳴信号を受信する。他の実施例では、ローカルＲＦコイルが、結果として得られる磁気共鳴信号を励起及び受信する。
【００２２】
ＲＦコイルの形態に関わらず、結果として得られるＲＦ磁気共鳴信号は、ＲＦ受信器３２によって使用され復調されるＲＦコイルのうちの一つ又は他のコイルによってピックアップされる。ＭＲＩ装置は、望ましくは、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース３６を通じて又は他の手段を通じてＲＦ及び磁場で構成要素１６、２０、２４、３２とやり取りを行うシーケンス制御プロセッサ３４によって制御される。ＭＲＩシーケンスは、一般的には傾斜増幅器２０によって発生される複雑な一連の傾斜磁場パルス及び／又は掃引を含み、これらはＲＦコイル２６、２８によって発生された選択されたＲＦパルスと共に、ｋ空間へとマッピングされる磁気共鳴エコーを生じさせる。結果としての磁気共鳴信号は、ＲＦ受信器３２及び適切な受信コイルを用いてサンプリングされ、得られたサンプリングデータはｋ空間メモリ４０中に格納される。
【００２３】
得られたｋ空間データは、画像メモリ４４中に格納される再構成された画像表現を生成するよう、逆フーリエ変換プロセッサ又は従来技術で知られている他の再構成プロセッサ等の再構成プロセッサ４２によって処理される。画像、又はその部分は、一般的には画像メモリ４４から検索され、ビデオプロセッサ４６によって処理され、ビデオ端末５０又は他の出力装置上に表示される。
【００２４】
ＭＲＩの用途の広さと結果として生ずる複雑性により、ＭＲＩ装置の重要な構成要素は、望ましくはグラフィック・ユーザ・インタフェース６０であるユーザ・インタフェースである。関連する操作者又はユーザ（図示せず）は、キーボード６２又はマウス６４といった入力装置を通じてユーザインタフェース６０と対話し、ビデオ端末５０等を通じてユーザインタフェース６０を介してＭＲＩ装置からのフィードバックを受信する。
【００２５】
グラフィック・ユーザ・インタフェース６０を使用して、関連するユーザは、スキャン時間、スキャン解像度、エコー間間隔、帯域幅、エコー時間等のスキャンシーケンスパラメータを選択し変更しうる。一般的には、撮像スキャンを定義するために３０個乃至５０個ほどのパラメータが含まれる。
【００２６】
様々なパラメータは、或るパラメータの値が或る他のパラメータの値を有効に制約するかぎりにおいて、互いに関連付けられる。更に、パラメータ限界が存在する。幾つかのパラメータ限界はハードウエアに固有のものであり、例えば磁石１２は物理的な最大磁場強度の限界を有し、傾斜増幅器は最大スルーレートの限界を有する等である。他のパラメータの限界は、例えば比吸収率（ＳＡＲ）によって定量化される安全性に関する考慮事項により課せられる。望ましくは、ユーザ・インタフェース・プロセッサ６０は、これらの限界を計算し、値をユーザへ伝える。
【００２７】
ユーザ・インタフェース・プロセッサ６０はまた、望ましくは、ユーザにとって有用である可能性が高いモニタ値を計算する。これらは、推定信号対雑音比（ＳＮＲ）、患者の中への熱伝達の尺度である比吸収率、他の安全性に関するパラメータである最大磁場傾斜ｄＢ／ｄｔ等を含む。ＳＡＲと最大傾斜ｄＢ／ｄｔは、政府による規制の規則によって定められる制限値を有することが認められる。
【００２８】
更に、マスタデータベースメモリ６８は、望ましくは、或る共通のＭＲ撮像動作について予め設計されたパラメータ値の組を含むことが望ましい。これらは、ユーザインタフェース６０を介してユーザによって検索され、変更されない形式で、又は最小のユーザ入力で画像を得るようユーザによって入力された選択された変更の後に実行される。１つの望ましい実施例では、メモリ６８はまた、格納されたサンプルシーケンスに対応する１つ又はそれ以上のサンプル画像（図示せず）も含む。サンプル画像は、特定の撮像タスクのためにユーザによりデータベースメモリ６８からのシーケンスの選択が行われている間、望ましくはそれらの対応するパラメータ値の組と関連してユーザに表示されることが望ましい。サンプル画像は、対応するシーケンスパラメータ値を用いて一般的に得られる種類の画像をユーザに与え、設定されたシーケンスパラメータ値を用いて取得可能な典型的なコントラスト、解像度、ＳＮＲ等を示す。サンプル画像は、このように、ユーザが適切なシーケンスを選択するときの助けとして役立つ。
【００２９】
望ましい実施例では、マスタデータベースメモリ６８は、システム監視のために使用されうるデータレポジトリ６８の役目を果たす。パラメータ値、取得された画像等の磁気共鳴セッションからの選択された結果は、望ましくはマスタデータベースメモリ６８に格納される。データベースはまた、シーケンスの履歴顧客データベースを含みうる。このような履歴データベース構成要素は、同様の機器を用いる多数のＭＲＩ研究所で開発されたシーケンスを含みうるものであり、履歴データの定期的な収集及び更新は機器の製造業者又は他の集中化された組織によって行われる。
【００３０】
マスタデータベースメモリ６８は、多くの目的のために使用されうる。これは、ユーザインタフェース６０を通じてユーザによってアクセスされうる各設定に対して関連付けられたサンプル画像を伴う連続的に更新された撮像設定の集まりを与える。これはまた、任意に、現場におけるＭＲＩ機器１０の履歴及び性能を監視する手段として、ＭＲＩ製造者によってアクセスされうる。履歴データベース構成要素は、多数のＭＲＩ研究所に亘り撮像技術を普及させる手段を提供しうる。データベースはまた、有利には機器の問題を診断する現場の技術者によってアクセスされうる。データベースは、個々のＭＲＩオペレータによって使用されるスキャンパラメータの記録を有利に与え、オペレータの技能を評価し高めるツールとして役立ちうる。
【００３１】
引き続き図１を参照するに、ユーザインタフェースプロセッサ６０は、関連付けられるユーザから選択可能なＭＲＩ動作パラメータに対する値を、個々の値の入力により、又は、マスタデータベースメモリ６８からのスキャンの選択により受け取った後に、パラメータ限界を計算し、そこからパラメータ値をモニタする。結果は、ユーザに対して、望ましくは図式的な形で、ディスプレイ５０上に表示される。
【００３２】
望ましくは、最適化プロセッサ７０もまた、最適化されるべき性能指数（ｆｉｇｕｒｅ−ｏｆ−ｍｅｒｉｔ）又は好ましさの因子（ｄｅｓｉｒａｂｉｌｉｔｙｆａｃｔｏｒ）の関数に基づいて１つ又はそれ以上の選択可能なパラメータの値を最適化するために設けられる。例えば、性能指数は、推定される信号対雑音比（ＳＮＲ）又はその変更された形であってもよく、最適化された選択可能なパラメータは解像度とスキャン繰り返し時間であってもよい。推定ＳＮＲに基づいて好ましさの因子を生じさせるために、推定ＳＮＲから望ましくは１つ又はそれ以上のペナルティ関数が加算（又は減算）される。ペナルティ関数は、対応するパラメータが望ましい範囲から逸脱するにつれてペナルティ関数の値がますます好ましくなくなるというふうに、好ましさの因子の中にペナルティを発生することが望ましい。ペナルティ関数はまた、例えばメモリ６８のシーケンスの変更されていない又はデフォルトのパラメータ値に基づいてペナルティ値を正規化することが望ましい。単位間の正規化も含まれてもよく、例えば加算（又は減算）の前にペナルティ関数がＳＮＲの単位へ変換される。
【００３３】
ここで図２Ａ乃至図２Ｅを参照するに、ユーザインタフェースディスプレイの幾つかの望ましい実施例が記載される。ユーザインタフェースは、望ましくはＭＲＩ画像を表示するためにやはり選択的に使用されるディスプレイ５０上に、スキャンに関する情報を表示する。或いは、ＭＲＩ画像を示すのに用いられるディスプレイとは異なるディスプレイ（図示せず）がユーザインタフェースディスプレイに使用される。使用される物理的なディスプレイ装置とは関係なく、望ましい実施例では、ディスプレイは少なくとも２つの表示領域、即ち、第１の表示領域１００はユーザによって直接変更されうる選択可能なパラメータ（又はそのサブセット）を示す第１の表示領域１００と、図式的に又は動作曲線の形でモニタパラメータ（又はその選択されたサブセット）を示す第２の表示領域２００とを含むことが望ましい。動作曲線は、図式的な相互関係をプロットし、複数のパラメータの値の組合せに対する境界を制限する。動作曲線は、ユーザによる容易な視覚化を可能とするよう、２次元又は３次元であることが望ましい。このように、各動作曲線は、より多くの数の利用可能なパラメータから引き出される２つ又は３つのパラメータに基づくことが望ましい。
【００３４】
図２Ａを特に参照するに、望ましい実施例では、ＭＲＩ装置の動作を決定する全ての選択可能なパラメータが第１の表示領域１００に入っているわけではない。そうではなくむしろ、最も重要なパラメータのみを含む選択されたサブセットが表示される。これらは、典型的な図２Ａの場合、繰り返し時間（ＴＲ）１０２、画素解像度１０４、エコー間間隔１０６、帯域幅１０８、及びエコー時間（ＴＥ）１１０を含む。当業者によって認められるように、これらの典型的なパラメータは、最も一般的には臨床ＭＲＩシステムを決まった仕事として操作する技術者によって変更されるパラメータに対応する。もちろん、パラメータ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０のリストは典型的なものであって、表示されるパラメータはより多くのパラメータ、より少ないパラメータ、及び／又は異なるパラメータを含みうる。選択可能なパラメータの表示されるサブセットは、行われるべき撮像の性質、例えば撮像モード及び撮像されるべき体の部分に依存しうる。表示領域１００は、一般的には、テキストベースのフォーマットで（典型的には２０個乃至４０個のパラメータ）ＭＲＩ装置の動作を支配するパラメータの殆ど又は全てを含む従来技術の選択可能なパラメータ表示に対してかなり簡単化される。
【００３５】
図２Ａに示すように、選択可能なパラメータは、各パラメータ値をその許容可能な最小又は最大の限界と互いに関連付ける図式的な方法で表示されることが望ましい。値は、スライダ等を用いて表示されることが望ましい。例えば、帯域幅１０８は、図２Ａ中は、最小限界値１１６と最大限界値１１８の略中間である現在値１１４を有するとして示されている。このように、ユーザは、帯域幅パラメータ１０８に対してかなりの柔軟性があることに、また、現在値が十分にその範囲限界内にあることに気づく。
【００３６】
比較として、エコー間隔パラメータ１０６は、本質的には最小限界値１２６と一致しその最大限界値１２８よりもはるかに低い現在値１２４を有する。技術者又は他のＭＲＩ装置ユーザは、このように、直感的に、対応する最小又は最大の限界に対する選択可能なパラメータ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の主サブセットの夫々の適切な値について気づかされる。このように、第１の表示１００は、煩わしい従来技術のインタフェースを克服する。
【００３７】
引き続き図２Ａを参照するに、ＭＲＩ動作パラメータの選択されたサブセット１０２，１０４，１０６，１０８，１１０を表示することに加えて、第１の表示領域１００は、ユーザがパラメータ値を変えることを可能とすることが望ましい。ユーザは、新しい値を打ち込むよりも、マウス６４といったそのためのポインティングデバイスを用いることが望ましい。望ましい実施例では、マウス６４は、オンスクリーンポインタ１４０を制御し、ユーザはこれによりスライダによって示される値を新しい値へスライドさせるためにクリック・アンド・ドラッグの動き又は従来技術で知られている他の機械的な動作を用いてパラメータ値を変化させる。望ましくは、ユーザインタフェース６０は、ユーザがパラメータ値を最小又は最大の限界値を越えてドラッグすることを制限する。もちろん、関連するユーザが選択可能なパラメータのうちの１つに対する新しい値を与えるのに用いられるトラックボール（図示せず）、キーボード６２操作等の他の対話装置が使用されうる。例えば音声制御された操作等の他の対話手段もまた考えられる。
【００３８】
第１の表示領域１００は、典型的には医療技術者及び他のＭＲＩ操作者によってアクセスされる最も一般的に用いられる選択可能なパラメータのサブセットのみを示し、他のあまり一般的にアクセスされないパラメータを無視するが、ＭＲＩ装置の動作を支配する完全なパラメータの組がユーザインタフェース６０を通じてユーザによりアクセス可能であることが望ましいことが認識されるべきである。これらの更なるパラメータは、例えばユーザがマスタデータベースメモリ６８からシーケンスを選択するときに望ましくは割り当てられる値である。望ましくは、ユーザは、シーケンスを決定する全ての選択可能なパラメータの値への完全なアクセスを与える他の表示領域（図示せず）に選択的にアクセスしうる。この更なる表示領域は、従来技術の複合表示領域と同様であることが望ましく、ここでは可能とする開示のために示される必要はない。望ましい実施例では、更なる表示領域は、通常通りでないふうに表示されることが望ましく、むしろ、例えば「進んだ特徴」（ＡｄｖａｎｃｅｄＦｅａｔｕｒｅｓ）ボタン１４２等の進んだ又は専門選択オプションを用いてユーザによって選択的にアクセスされる。また、表示領域１００中に示される選択可能なＭＲＩ動作パラメータの特定のサブセットは、実行されているスキャンの種類に依存することが望ましく、なぜならば様々な選択可能なパラメータの相対的な重要度は部分的には撮像モードに依存するからである。
【００３９】
ここで図２Ｂを参照するに、モニタパラメータディスプレイ２００の望ましい実施例が示されている。ディスプレイ２００は、望ましくは、モニタパラメータを図式的に表示する。望ましい実施例は、一般的にはユーザに対して非常に限られた情報、例えば推定信号対雑音比（ＳＮＲ）及びおそらくは画素サイズのみを与える従来技術のＭＲＩユーザインタフェースとは異なり、比較的多くの数の有用なモニタパラメータ値をユーザに与える。図２Ｂの望ましい実施例に示すように、典型的なパラメータは、推定信号対雑音比（ＳＮＲ）２０２、空間解像度２０４、撮像時間２０６、安全性ファクタ２０８、及び重み２１０を含む。これらのモニタパラメータ２０２，２０４，２０６，２０８，２１０は、例示としてのみのものであることが認められるべきである。より多くの、より少ない、又は他のモニタパラメータは、第２の表示領域２００中に表示されうる。更に、モニタパラメータの選択は、任意に、撮像モード及び条件に依存しうる。
【００４０】
第２の表示領域２００中に表示されるモニタパラメータは、選択可能なパラメータからユーザインタフェースプロセッサ６０によって計算される。モニタパラメータは、望ましくは、ユーザによって直接変更可能ではないが、むしろ、例えば第１の表示領域１００を通じて、基礎を成す選択可能なパラメータの新しい値に応じて間接的に変化される。
【００４１】
モニタパラメータは、典型的には、望ましい極値を有し、即ちモニタパラメータは望ましくは改善された画質及びスキャンの利便性のために最大化又は最小化される。例えば、推定ＳＮＲ２０２は、限られたノイズ干渉を有する画像信号を与えるよう、大きいことが望ましく、一方、撮像時間２０６は患者のスループットを改善させるよう、短いことが望ましい。より速いスキャンもまた、患者が動きうる時間、それにより画像にボケが生ずる時間を制限することにより、画質を改善させる。当業者により周知であるように、モニタパラメータ間で、例えば推定ＳＮＲ２０２と撮像時間２０６の間で、しばしば交換条件がなされる。
【００４２】
モニタパラメータのサイズは、しばしば相対的な量である。例えば、推定ＳＮＲ２０２は、明確な絶対的な下限又は上限を有さないため、ＭＲＩ操作者にとって、特定の推定ＳＮＲが許容可能であるか否かがすぐには明らかとならないかもしれない。そのような場合、デフォルトのＭＲＩ動作パラメータ値から得られる公称の推定ＳＮＲに対する相対的な尺度、例えば０．１乃至５．０の尺度２１２が定められることが望ましい。この場合、推定ＳＮＲ２０２は、正規化された推定ＳＮＲ、即ちデフォルトパラメータに対応する推定ＳＮＲに対して正規化されたものとして図式的に表示される。デフォルトパラメータは、例えば、最初にメモリ６８からロードされる予め選択されたシーケンスのデフォルトパラメータに対応する。図２Ｂに示された実施例では、幅広い範囲の可能な推定ＳＮＲ値を反映するよう、非線形の尺度２１２が有利に用いられる。同様に、３分間のデフォルト撮像時間２１４に対して撮像時間２０６が表示される。
【００４３】
ＳＮＲ２０２、空間解像度２０４、及び撮像時間２０６は、有利には、望ましい極値が右のほうにあるように、図式的な棒（バー）又は矢印２２０₁、２２０₂、２２０₃を用いて図式的に配置される。例えば、ユーザは一般的には、大きい推定ＳＮＲ、即ち正規化された尺度２１２上で１．０と表わされるデフォルト条件の推定ＳＮＲよりも大きい値、を望む。同様に、ユーザは、短い撮像時間２０６を望む。ユーザは、このように、第２の表示領域２００から、モニタパラメータ値は、左の方に向いた棒又は矢印、例えば撮像時間棒２２０₃を有するため、望ましくない領域中にあることがすぐにわかる。このようにして、第２の表示領域２００は、例えば図２Ａの表示領域１００を通じて、選択可能なＭＲＩ動作パラメータの変更中に操作者に対して簡単且つ参考になる図式的なフィードバックを与える。
【００４４】
引き続き図２Ｂを参照するに、望ましい実施例では、安全性ファクタ２０８は、有利には２つの成分ファクタ、即ち比吸収率（ＳＡＲ）２３０及び磁場勾配ｄＢ／ｄｔ２３２、を含む。これらの２つのモニタパラメータは、いずれも患者の安全に関連し、従って有利には一緒にプロットされる。このような図式的な表示は、有利には、安全性に関する情報をディスプレイ２００上の単一の領域に統一する。
【００４５】
当業者によって知られているように、画像コントラスト重み付けは、典型的には、Ｔ₁重み付けされた、Ｔ₂重み付けされた、又はプロトン密度（ρ）重み付けされたものへ分類され、実際の画像は典型的には、選択可能なパラメータ値及び撮像される被写体の性質に依存する度合いを変化させるためにこれらの重み付け成分を含む。例えば、強いＴ２コントラスト重みを生じさせる選択可能なパラメータ値を用いて被写体に対して行われるＭＲＩスキャンは、それでもなお、より弱いプロトン密度（ρ）重み成分も含みうる。相対的なコントラスト重み付け強度の混合は、有利には、プロトン密度（ρ）重み付けに対するモニタパラメータ２４０、Ｔ₁重み付けに対するモニタパラメータ２４２、及びＴ₂重み付けに対するモニタパラメータ２４４を単一のグラフィック２１０上に一緒に示すことによって、図２Ｂの望ましい実施例に図式的に反映されている。このようにして、ユーザは、３つの重み２４０、２４２、２４４の相対的な強さを容易に比較しうる。
【００４６】
図２Ｂに示す第２の表示領域２００の実施例は、あるパラメータ値が特に望ましくない領域に入ったときにユーザに警告するインジケータを含む。推定ＳＮＲ２０２が相対尺度２１２上で０．４よりも下に下がると、その水準を下回る推定ＳＮＲ値に対応する撮像条件は典型的には最適よりも下の画質を生じさせるため、ユーザに対して注意が与えられる２５０。空間解像度２０４が４０ｍｍ³よりも上に上がると、その値よりも上では、低い解像度は適当な解剖学的又は病理学的な特徴の解釈を妨げうるため、ユーザに対して注意が与えられる２５２。同様に、撮像時間及びＳＡＲ値は、適切にラベル付けされた注意領域２５４、２５６を含む。
【００４７】
磁場勾配ｄＢ／ｄｔ２３２の場合、最大限界を超えることは、特に顕著な安全上の懸念を与える。従って、この望ましくない領域は「危険」２５８とラベル付けされる。ＳＡＲ２３０の安全性警告とｄＢ／ｄｔ２３２の安全性警告はいずれも有利には、テキストボックス２６０中にオンスクリーンで示される。
【００４８】
警告ラベル２５０、２５２、２５４、２５６、２５８は、有利には、例えばこれらの警告を赤の活字で又は他のはっきりとした形で表示することにより、視覚的にハイライトされる。特定の警告領域に当たったときに音が鳴る任意の可聴警告により、更なるフィードバックがユーザに対して与えられうる。同様に、当てられた警告領域の注意又は危険ラベルは、望ましくない値に対してユーザの注意を引くために、点滅又は光る表示状態とされうる。
【００４９】
ここで図２Ｃを参照するに、第２の表示領域３００の他の実施例が示され、この実施例ではモニタパラメータは棒グラフ形式で示される。第２の表示領域３００は、図２Ｂと比較して異なる一組のモニタパラメータを含む。図２Ｃ中、表示されたモニタパラメータの棒は、解像度の棒３０２、推定信号対雑音比（ＳＮＲ）の棒３０４、コントラスト対雑音比（ＣＮＲ）の棒３０６、取得時間の棒３０８、及び比吸収率（ＳＡＲ）の棒３１０を含む。望ましくは、棒３０２、３０４、３０６、３０８、３１０は、望ましい極値（最小値又は最大値）が一番上の付近にあるよう、即ち、図２Ｃの取得時間棒２０８のように背の高い棒に対応するよう、表示される。このようにして、ユーザは、どのパラメータが満足のいくものであり、どのパラメータが望ましくない範囲にあるのかをすぐに確認しうる。
【００５０】
ここで図２Ｄを参照するに、第２の表示領域４００の更なる他の実施例が示されており、この実施例では、モニタパラメータは円グラフの形で示される。円グラフの部分（スライス）は、解像度の部分４０２、推定信号対雑音比（ＳＮＲ）の部分４０４、コントラスト対雑音比（ＣＮＲ）の部分４０６、取得時間の部分４０８、及び比吸収率（ＳＡＲ）の部分４１０を含む。望ましくは、部分４０２、４０４、４０６、４０８、４１０は、幅の広い部分が非常に満足のいく値であるのに対して幅の狭い部分があまり満足のいかない値であるよう表示される。第２の表示領域４００の円グラフ形式は、これらのモニタパラメータの典型的には相対的な相互に関連付けられる性質を強調するだけでなく、質的に交換することについての可能性、例えば、より長い取得時間（より狭い部分４０８に対応する）をより高い推定信号対雑音比（より幅の広いＳＮＲ部分４０４に対応する）と交換することについての可能性を強調する。
【００５１】
ここで図２Ｅを参照するに、第２の表示領域４２０の更なる望ましい実施例が示される。図２Ｅの表示領域４２０は、ＥＰＩシーケンスに対する動作シーケンスを示す。ＥＰＩシーケンスは、以下の式、
【００５２】
【数１】

によって表される傾斜磁場の正弦波状の振動を含む典型的な読み出し部分を有し、但し、τは読み出し正弦波サイクル期間、Ａ_pはピーク傾斜振幅、Ｓ_pは傾斜スルーレートとしても知られる傾斜のピーク変化率である。所与のＭＲＩ装置は、傾斜振幅と傾斜スルーレートの両方に対する動作限界を有し、これはそのＭＲＩ装置ユーザ装置に対するＡ_p及びＳ_pの最大値を決める。所与のサイクル期間τに亘る最大読み出し傾斜領域は、以下の式、
【００５３】
【数２】

で与えられる。図２Ｅに示す表示領域４２０は、最大読み出し傾斜領域４２２を傾斜期間τを含む領域の関数としてプロットする動作曲線を示す。最大読み出し傾斜領域４２２のプロットは、２つの領域、即ち、スルー制限された放物線領域４２４と振幅制限された線形領域４２６とを含む。図２Ｅの最大傾斜領域４２０は、Ａ_p＝４０及びＳ_p＝１０００の典型的な値に対してプロットされる。限界４２２の下の領域４２８は、傾斜領域及び傾斜期間τの許された組合せに対応し、一方、限界４２２の上の領域４３０は傾斜領域及び傾斜期間τの物理的に達成できない組合せに対応する。
【００５４】
傾斜領域は解像度に関連し、即ち、より大きい傾斜領域はより大きい解像度に対応する。読み出し傾斜期間τは、全体のスキャン時間に寄与する。従って、動作曲線４２０は、最大の達成可能な傾斜領域、即ち解像度と、スキャン速度に寄与するＥＰＩ傾斜期間τとの間の図式的な関係をユーザに与える。表示領域４２０は、カーソル４３２を含み、それによりユーザは、マウス６４又は他のポインティング手段を用いてＥＰＩ読み出しシーケンス（所定のサイクル期間τに対する傾斜領域に対応する）の傾斜期間τとピーク磁場振幅とを調整しうる。望ましくは、カーソル４３２は、選択された傾斜と選択された傾斜期間τの組合せが最大磁場振幅Ａ_pと最大磁場スルーレートＳ_pのうちの少なくとも一方を越えることを生じさせる、禁止領域４３０へと動くことが防止される。図式的な表示４２０はまた、一定の傾斜領域に対して傾斜期間τを最小化するため、または、一定の傾斜サイクル期間τに対して傾斜領域を最大化するために動かすべき２つの推奨される方向を示す破線４３４を含むことが望ましい。
【００５５】
ＥＰＩ読み出し傾斜領域をＥＰＩ読み出しサイクル期間τと関連付ける動作曲線４２０は、例示としてのみ示されている。同様に、パラメータ値とパラメータ限界の間の多くの他の関係に対応する動作曲線がプロットされうる。選択されたプロットは、設定されているシーケンスの種類（例えばＥＰＩシーケンス）とユーザが実行している最適化の種類（例えばスキャン時間の最小化、解像度又はＳＮＲの最大化等）に依存することが望ましい。２次元又は３次元プロットに対応する２つ又は３つのパラメータのみが、特定の動作曲線によって関連付けられることが望ましいことが認められよう。従って、ユーザは、一般的には最適化されたＭＲＩシーケンス条件を確立するときは１つ又はそれ以上のかかる曲線を調べる。また、動作曲線は、様々な領域に表示されうること、例えば、第１の領域１００の中、第２の領域の中、又は、選択的に見られる全画面表示領域といった他の表示領域の中に表示されうることが認識されよう。
【００５６】
ここで図３を参照するに、ユーザインタフェース方法５００の望ましい実施例が記載される。望ましくは、ユーザはマスタデータベースメモリ６８中の利用可能なシーケンスにアクセスすることによって開始しうる、利用可能なシーケンスは、望ましくはステップ５０２において表示される。望ましくは、ディスプレイは対話型ディスプレイであり、ステップ５０４において、ユーザはディスプレイを通じて、例えばポインティングデバイス６４を用いたポイント・アンド・クリック動作により、データレポジトリ６８から所望のスキャンパラメータの組を選択しうる。任意に、１つ又はそれ以上の利用可能なスキャンパラメータに対応する１つ又はそれ以上のサンプル画像（図示せず）もまた表示される。サンプル画像は、有利には、関連付けられるパラメータの組を用いて得られた典型的なイメージング結果をユーザに示す。サンプル画像は、メモリ６８に格納され、望ましくは、マスタデータベース６８を機械固有のデータレポジトリとして維持するために更新されうる。このようにして、個々の機械のイメージングの特性は、サンプル画像へ含められることができ、任意にユーザによって更新される。同様に、選択された個々の技術者は、評価及び訓練のために監視されうる。他の考えられる変形例では、異なる種類の機械からの記憶された画像もまた、有利には、例えば開いたボア型に対して閉じたボア型の機械といった異なるＭＲＩ機械の種類を用いて得られる画像性質の差を示しうる。同様に、高い磁場に対する低い磁場のイメージングといった異なるイメージング条件の影響も示されうる。
【００５７】
ユーザは、ステップ５０４においてシーケンスを選択し、するとステップ５０６においてデータベースメモリ６８からシーケンスパラメータが取り出される。望ましくは、第１の表示領域１００に表示された選択可能なパラメータのサブセットに入っているパラメータに対する値のみを取り出すのではなく、ＭＲＩ装置の動作を決める選択可能なパラメータに対する値の完全な集合が取り出される。
【００５８】
１つの実施例では、マスタデータベースメモリ６８は、単一のシーケンス、即ち単一のデフォルトシーケンスのみを含む。この限定された例では、表示段階５０２及び選択段階５０４は省かれうる。しかしながら、ＭＲＩ適用の非常に広い範囲を考慮すると、図３に示す望ましい実施例では、マスタデータベースメモリ６８は望ましくは、多数のイメージングタスクに適用される様々なイメージングセッションからの予め設計された、或いは記憶された、複数のシーケンスを含む。データベースメモリ６８は、上述のように、任意に、以前に実行されたシーケンスとそれと共に得られた１つ又はそれ以上の画像を含む。
【００５９】
ステップ５０６において、選択可能なパラメータ値を取り出した後、ユーザインタフェースプロセッサ６０は、ステップ５０８において、各選択可能なパラメータに対する最小と最大の限界値を計算する。ユーザインタフェースプロセッサ６０はまた、ステップ５１０においてモニタパラメータに対する値を計算する。計算は、やはり、選択可能なパラメータ値に基づくことが望ましい。
【００６０】
グラフィック・ユーザ・インタフェース６０は、ステップ５１２において、選択可能なパラメータのサブセットと、それらの関連する最大及び最小の限界値とを含む第１の表示領域をフォーマットする。第１の表示領域は、望ましくは、ユーザに対する表示のためにユーザディスプレイ装置５０へ有効に送信される。同様に、グラフィック・ユーザ・インタフェース６０は、ステップ５１４において、モニタパラメータを含む第２の表示領域をフォーマットし、これもまた、望ましくはユーザディスプレイ装置５０へ有効に送信される。
【００６１】
ユーザインタフェース６０は、ステップ５２０においてユーザ入力を受信することが望ましい。ユーザ入力は、有利には、少なくとも第１の表示領域と相互作用しうることが望ましいポインティングデバイス６４及びオンスクリーンポインタ１４０とともに動作するグラフィック・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）を介するものである。決定段階５２２において、ユーザインタフェース６０は、受信した入力の種類に基づいて、受信したユーザ入力５２０に対してどのように応答するかを決定する。
【００６２】
一般的には、メモリ６８からシーケンスをロードした後の最初のユーザ入力は、新しい選択可能なパラメータ値の入力である。新しいパラメータ値の受信の際、ステップ５２４において、値は最小の限界と最大の限界の間にあるかどうかが確認される。望ましくは、入力ステップ５２０は、限界確認ステップ５２４を同時に行わせるよう動作する。この動作は、例えば、図２Ａのスライダ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０を用いて、ユーザがパラメータ値を限界値を越えてスライドさせることを防止することによって得られる。例えば、エコー間間隔スライダ１０６は、望ましくは、１６ミリ秒の最大値１２８を越えてスライドすることが防止される。新しい値もまた、図２Ｅの動作曲線４２０といった対話型動作曲線を介して任意に入力されうる。望ましい実施例では、例えば限界値を超えてパラメータをスライドさせること、又は動作曲線のカーソル４３２を禁止領域４３０へ動かすことによって不法なパラメータ値又は値の組合せを入力しようとすることは、パラメータを極限の値まで動かすがそれを越えては動かさないという結果を生じさせる。更に、インタフェース６０は、許容可能でないパラメータ値又は値の組合せをユーザが選択しようとしたことを示すために、表示器又は警告ベル等によりユーザに指示を与えることが望ましい。
【００６３】
ステップ５２０、５２４においてユーザから許容可能な値を受信することを条件として、システムはステップ５２６においてパラメータ値を更新する。ユーザインタフェース６０は、全ての変更されたパラメータを更新し、変更された選択可能なパラメータによって影響を受けたパラメータ値を監視するよう、ループして戻り、計算ステップ５０８、５１０を繰り返し、ステップ５１２、５１４において表示領域を再フォーマットする。ループして戻る動作は、パラメータ独立性、即ち、１つのパラメータ値を変更することは、他のパラメータ値を有効に制約しうること、を考慮に入れるものであり、この変更は、新しく計算されたパラメータ限界としてステップ５０８において反映される。
【００６４】
変更された選択可能なパラメータ値を反映するようステップ５１０がモニタパラメータ値を再計算した後に第２の表示領域２００、３００、４００、４２０中のモニタパラメータ及び／又は選択された動作曲線を見直すことにより、ユーザは変更の効果を容易に認識する。変更が望ましくない効果を生じさせる場合、ユーザは、例えば第１の表示領域中で「最後の変更を元に戻す」ボタン１４４（図２Ａ）によって選択可能な「元に戻す（Ｕｎｄｏ）」オプションを有利に動作させ、それによりユーザは変更を取り消し、以前の選択可能なパラメータの組へ戻ることを選択しうる。元に戻すオプションの代わりに、ユーザは、単に、変更されたパラメータをその以前のスライダ値へ再び配置しうる。
【００６５】
上述の方法又は同様の方法で、一般的には複数回に亘って複数のパラメータを手動で変更することにより、技術者又は他のＭＲＩ操作者は、手動で最適化されたＭＲＩ動作パラメータ値を得るために１つ又はそれ以上のモニタパラメータの値を改善しうる。しかしながら、この処理は時間がかかり、成功するかどうかは技術者の手腕、知識、及び根気強さに左右される。或る状況では、方法は、好ましさの関数を定義し、任意に、自動化された数学的最適化ルーチンを用いることによって改善されうる。望ましくは、ユーザは、ステップ５３０において最適化アルゴリズムを実行させるように、第１の表示領域１００に表示される「最適化」ボタン１４６（図２Ａ）を操作することにより、かかるルーチンを選択するオプションを有する。望ましい実施例では、パラメータ値が、最適化ルーチンが適切に実行されうるような値であるとき、最適化ボタン１４６（図２Ａ）は「アクティブ」となり、最適化により、パラメータ値が最適化された解決策、例えば好ましさの因子を最大化する解決策、となることを可能とする。
【００６６】
図３を引き続き参照するに、そして更に図４を参照するに、ユーザはステップ５２０において最適化ルーチンを実行することを選択する。最適化ルーチンの選択がなされる。望ましい実施例では、最適化選択ステップ６０２はユーザ入力ではない。むしろ、最適化の種類は、スキャンの種類に基づいて自動的に選択される。スキャンの種類は、例えば、実行されるべき撮像の種類（例えば器官、体の部分は、イメージングされるべきシステム）と、ステップ５０４において最初にメモリ６８から選択されたシーケンスとに基づいて決定されうる。典型的なシーケンス選択は、ＳＥ、ＦＥ／ＣＢＡＳＳ、ＦＳＥ、ＥＰＩ（ＤＷＩ／ＰＷＩ）、ＧＲＡＳＥ、その他のモード及びイメージング適用を含みうる。しかしながら、ユーザに最適化の種類を明示的に選択させるといった、最適化の種類を選択する他の手段もまた考えられる。
【００６７】
性能指数又は好ましさの因子の関数は、ステップ６０３、６０４において決定される。１つの種類の最適化に対する典型的な望ましい実施例では、好ましさの因子は、変更された推定信号対雑音比（ＳＮＲ）である。推定ＳＮＲは、選択された可変パラメータが選択された境界の外へ動くにつれて徐々に又は急に増加するペナルティを定めるペナルティ関数によって変更される。典型的な放物線ペナルティ関数は、パラメータｘが、以下の式、
【００６８】
【数３】

に従って、範囲（Ｌ，Ｕ）の外側の値をとるにつれて増加する。式（３）の放物線ペナルティ関数は、パラメータｘを所望の範囲（Ｌ，Ｕ）内に維持する傾向があり、なぜならば、ｘがその範囲の外側へ移動するとペナルティは放物線上に増加するためである。幾つかの場合は、パラメータｘは絶対境界範囲、例えば範囲（Ｌ₂，Ｕ₂）内に維持されねばならない。このような場合についての例は、物理的に超えることのできない磁場傾斜のハードウエアの限界である。このような場合、式（３）の放物線ペナルティ関数は、例えば、以下の式、
【００６９】
【数４】

に従って、ペナルティ／バリア関数を形成するよう変更されうる。境界Ｌ，Ｕ，Ｌ₂，Ｕ₂，Ｌ₃，Ｕ₃は、望ましくは工場で設定されるが、任意に、例えば経験を積んだユーザ又は保守要員によって現場で再調整可能である。式（３）及び（４）のペナルティ関数は、範囲（Ｌ，Ｕ）内でゼロであり、ｘがＵを超えて増加するにつれて、又はＬよりも下へ減少するにつれて、放物線状に増加する。式（４）のペナルティ／バリア関数の場合、ｘがＵ₂を超えるかＬ₂よりも下に減少すると非常に急な増加が生じ、それによりｘ＞Ｕ₂又はｘ＜Ｌ₂の範囲でペナルティ関数の禁止的に高い望ましくない値により最適化処理中に数学的なバリアを有効に作成する。
【００７０】
他の望ましいペナルティ関数はシグマ関数の形を取り、以下にパラメータｘについての典型的な例をＣ言語のｆｓｉｇｍａ（）関数として示す。
【００７１】
【数５】

式（５）のｆｓｉｇｍａ（）関数のプロットを図５に示し、ここでパラメータ値は、ｌｏｗｅｒ＝８．０、ｕｐｐｅｒ＝１０．０、ｓｉｇｍａ１＝０．８、及びｓｉｇｍａ２＝１．０である。ペナルティ関数ｆｓｉｇｍａ（）は、パラメータｘの値と、その上限及び下限に対する関係とシグマ関数分布値ｓｉｇｍａ１及びｓｉｇｍａ２とに基づいてペナルティを計算する。
【００７２】
式（３）乃至（５）のペナルティ及びペナルティ／バリア関数は、例示としてのみ与えられるものであって、式（３）乃至（５）の関数の様々な組合せ、並びに、多くの他のペナルティ関数の形もまた考えられる。
【００７３】
推定ＳＮＲに基づく典型的な性能指数又は好ましさの因子の関数は、ステップ６０４において、推定ＳＮＲから費用関数を差し引くことによって構築される。費用関数は、１つ又はそれ以上のペナルティ関数の一次結合であり、例えば、式（３）乃至（５）で与えられる形のペナルティ関数の一次結合である。従って、いったんステップ６０３においてペナルティ関数が定義されると、ステップ６０４において、典型的なＳＮＲ修正された好ましさの因子の関数を形成するようペナルティ関数は推定ＳＮＲから差し引かれる。修正されたＳＮＲは望ましくは最大化されることが認識されるであろう。従って、ペナルティ関数を正しく差し引くことは、上限及び下限によって決められる領域の外側にあるパラメータ値ｘに対する推定ＳＮＲに基づく好ましさの因子の関数にペナルティを導入する。式（５）の典型的なｆｓｉｇｍａ（）ペナルティ関数を用いると、典型的な好ましさの因子（ｄｅｓ＿ｆａｃｔｏｒ）は、Ｃプログラム言語では、
【００７４】
【数６】

と書かれ、各ｆｓｉｇｍａ（）関数は、パラメータ値に対応するｓｉｇｍａペナルティ関数を適用し、典型的なパラメータは、推定スキャン時間（＊ｅｓｔ＿ｓｃａｎ＿ｔｉｍｅ）、エコー時間（ｅｃｈｏ＿ｔｉｍｅ）等を含む。前因子ａ１，ａ２，ａ３，ａ４は、各パラメータがどれだけ強く好ましさの因子に影響を与えるかを決定する。典型的な好ましさの因子の関数では、これらの前因子の値は、ａ１＝９０００、ａ２＝６０００、ａ３＝７５００、ａ４＝６０００である。物理的には、前因子は、ペナルティ関数を正しいＳＮＲ単位へ変換するものとして見ることもできる。パラメータ値ａ１，ａ２，ａ３，ａ４は、実行されているイメージング最適化のための所望のパラメータ重みを与えるよう有利に選択される。
【００７５】
再び強調すると、好ましさの因子の関数の式（６）の基礎を形成する推定ＳＮＲは望ましくは最大化されるため、ペナルティ関数は好ましさの因子（ｄｅｓ＿ｆａｃｔｏｒ）を形成するようＳＮＲから差し引かれ、それによりペナルティ因子を、最大化されるべき値を減少させるペナルティとして正しく組み込む。他方で、基礎関数が、望ましくは最小化されるもの、例えばスキャン時間に基づく好ましさの関数、である場合、ペナルティ関数は、好ましさの要因を形成するよう有利にはスキャン時間に加えられる。望ましくは、最適化の方向（好ましさの因子の最小化に向かう、或いは最大化に向かう）は、選択された基礎関数に基づいてユーザの介在なしに決定される。例えば、典型的な修正ＳＮＲは望ましくは最大化される。他方で、より長いスキャン時間にわたって短いスキャン時間が望まれるため、スキャン時間に基づく好ましさの関数は、望ましくは最小化される。式（６）の好ましさの関数は典型的なものであって、好ましさの因子の関数の多くの他の形及び実施もまた考えられうることが認められるべきである。
【００７６】
ユーザは、ステップ６０６において固定パラメータ値を識別し供給する。固定パラメータは、一般的には、視野（ＦＯＶ）、位相ＦＯＶ、スライスの厚さ、スライスの数、読み出しマトリックス、フリップ角、及び信号平均値を含む。もちろん、より多い、より少ない、又は異なる固定パラメータが使用されうる。望ましい実施例では、これらの値は、メモリシーケンスから得られた値であり、おそらくはユーザによって、例えばステップ５２６において変更される。固定パラメータの識別情報は、最適化ルーチンへハードコードされてもよく、又は、ユーザはそのパラメータを固定のままとするかを選択的に識別しうる。表現されたペナルティ関数を通じて好ましさの因子に寄与するパラメータ、例えば式（６）中の推定スキャン時間（＊ｅｓｔ＿ｓｃａｎ＿ｔｉｍｅ）、エコー時間（ｅｃｈｏ＿ｔｉｍｅ）等は、望ましくは最適化における可変パラメータである。更に、推定ＳＮＲ基礎関数を通じて好ましさの因子に間接的に寄与する他のパラメータ、例えばｆｌｉｐ＿ａｎｇｌｅ，ｒｅｐｅａｔ＿ｔｉｍｅ等もまた、任意に、最適化における可変パラメータとして含まれうる。
【００７７】
数学的最適化アルゴリズムは、ステップ６０８において実行される。望ましい実施例では、反復的最小２乗アルゴリズムが用いられ、このアルゴリズムでは当てはめられるパラメータは最適化されるべきパラメータ値である。ＭＲＩ装置１０が帯域幅について４つだけの可能な選択肢、即ち１５．６２ｋＨｚ／画素、２０．８３ｋＨｚ／画素、２５ｋＨｚ／画素、３１．２５ｋＨｚ／画素を有する１つの実施例では、上述の最適化は、４つの帯域幅のうちの１つを毎回固定パラメータとして用いて、望ましくは４回繰り返される。選択された解決策は、最も大きい好ましさの因子と、対応する帯域幅を有する最適化された解決策がこのように同時に選択されるものである。比較的少数の離散値のみをとりうる他のパラメータは、有利にはこのようなサーチ・グリッド形式で取り扱われうる。
【００７８】
当業者によれば、反復的な数学的な最適化には、修正ニュートン法、最小２乗当てはめアルゴリズム、非線形制約最適化等の多くの数学的最適化方法及び技術が使用されうることが認識されよう。更に、望ましくは最小化される変更されたスキャン時間といった好ましさの関数の場合は、最適化方法はもちろん望ましくは好ましさの因子の関数を最小化する。
【００７９】
最適化ルーチンの集束の際、更新された当てはめられた選択可能なパラメータは望ましくは、ステップ６１０において承認のためにユーザへ表示される。望ましくは、パラメータ限界及びモニタパラメータ値もまた、例えば図３のステップ５０８、５１０に従って、最適化されたパラメータ値を用いて再計算される。再計算ステップ５１０から生じた最適化された動作曲線を見直した後、ユーザは、望ましくは最適化結果を受け入れるかこれらの結果を拒否するオプションを有する。ユーザが結果を受け入れる場合、選択可能なパラメータの更新された当てはめられた値は、ステップ６１２で戻され、パラメータ値の更新は図３のステップ５３２で行われる。ユーザが結果を拒否する場合、ステップ６１４で選択可能なパラメータの元の値が戻される。
【００８０】
概説するに、ユーザは、ステップ５０４及び５０６に従ってマスタデータベースメモリ６８からシーケンス（例えば予め設計されたシーケンス）をロードすることにより、又は、ステップ５２４及び５２６に従って図２Ａの選択可能なパラメータディスプレイ１００を通じてパラメータ値を個々に設定することにより、又は、ステップ５３０及び５３２に従って最適化ルーチンを用いることにより、又は、これらの方法の任意の組合せにより、適切なパラメータ値を選択する。ユーザは、図２Ｂ乃至図２Ｅに夫々示される典型的な表示２００、３００、４００、４２０中に与えられるモニタパラメータ及び動作曲線を通じてパラメータ変化の影響に関するリアルタイムのフィードバックを受ける。ユーザは、選択されたパラメータ値に満足すると、一般的にはユーザは、ユーザインタフェース６０の適切な選択入力手段（図示せず）を用いてスキャンを実行することを選ぶ。
【００８１】
図４を特に参照して上述した最適化ルーチンは、本質的に自動化されている。しかしながら、本発明の他の面では、半自動化された最適化は、次に説明するようにパラメータの選択においてより高い柔軟性を与える。
【００８２】
ここで図６を参照するに、好ましさの因子の関数、例えば式（６）の典型的なｄｅｓ＿ｆａｃｔｏｒ関数は、選択可能なパラメータの値のマトリックスに対して計算される。典型的な図６において、好ましさの因子の関数は、複数の位相マトリクス値及び複数のエコー時間ＴＲ値を有するドメイン値のグリッドに対して計算されプロットされる。計算を行うとき、図６に示す好ましさの関数のサーフェスのワイヤメッシュ７００を構築するために、推定スキャン時間は、２．０分、２．５分、３．０分、３．５分及び４．０分の値を有するパラメータとしてとられる。好ましさの関数は、３次元サーフェスのプロット中にワイヤメッシュサーフェス表現７００によって表わされる。望ましい実施例では、ユーザがサーフェス７００に沿って動かすことを可能とする対話型カーソル７０２が与えられる。このような動きは、位相マトリクスとエコー時間ＴＲに対する値を有する異なるドメイン値を選択することに対応する。位相マトリクス、ＴＲ、及び好ましさの因子のカーソル値は、望ましくは数値的に表現される７０４。サーフェス７００に亘って動くことにより、ユーザは、計算された好ましさの因子のプロットに基づいて対応する位相マトリクス及びＴＲパラメータに対する最適化された値を選択しうる。即ち、半自動化された最適化が行われる。
【００８３】
図６を参照して上述した半自動化方法の利点は、ユーザが好ましさの因子の浅い極値を認識し利用しうることである。典型的なサーフェス７００を考えると、完全に自動化された最適化ルーチンは、最大の好ましさの因子の値７０６を識別し選択するであろう。しかしながら、この極値は、エコー時間ＴＲに対する長めの値に対応するため、約３．５分の同様に長いスキャン時間となることに注意すべきである。サーフェス７００の図式的な表現から、好ましさの因子がその最大値７０６からわずかにのみ減少するかなり大きい値の範囲７０８が存在することが認識されよう。従って、ユーザは、任意に、はるかに低いエコー時間ＴＲと、約２．７分の同様に短いスキャン時間で、同様に長いが完全に最大化されてはいない好ましさの因子を与える値７１０といった他の値を選択しうる。
【００８４】
図６の図式的な好ましさの因子の表現は、例示としてのみ与えられるものである。当業者によれば、同様の図式的な構造は、様々な最適化問題に対する幅広い範囲の他のパラメータを相互に関連付けるために発生されうることが認識されるであろう。ドメインパラメータの選択は、望ましくは、ＭＲＩスキャンの種類と所望のイメージング性質に依存する。サーフェスのプロットを可能とするために、ドメイン中の選択可能なパラメータの数は、１つ（線形プロット）又は２つ（サーフェスプロット）に維持されるべきである。
【００８５】
ある種のファスト・スピン・エコー（ＦＳＥ）イメージングでの使用に適した好ましさの因子の他の実施例は、Ｃプログラム言語で書かれた一部のコード部分として以下のように与えられる。
【００８６】
【数７】

式７中、目標となる解像度は、ペナルティ関数を受けない。しかしながら、推定スキャン時間、エコー時間、及びエコー間間隔は、ｆｓｉｇｍａ（）の形のペナルティ関数を受ける。
【００８７】
式（８）の好ましさの関数ｄｅｓ＿ｆａｃｔｏｒは、パラメータ、例えばｐｅｎ＿ｃｏｎ１、ｐｅｎ＿ｕｐｒ１等に依存する。適切なパラメータ値を選択することにより、好ましさの関数は、様々なＦＳＥイメージング状況に使用されうる。骨髄造影ＦＳＥでは、以下のパラメータが適している（尚、アプリケーションは解像度（２５６×５１２）を最初に指定し、ＰＳＲ＝１．６２５、スライス数＝２１、及びＴＲ＝４７３３ミリ秒を指定する）。
【００８８】
【数８】

頭部領域をイメージングするとき、以下のパラメータが適している（尚、アプリケーションは解像度（２５６×３８４）を最初に指定し、ＰＳＲ＝０．７５、スライス数＝２４、及びＴＲ＝５２１６ミリ秒を指定する）。
【００８９】
【数９】

このように、式（７）の好ましさの因子は、様々なＦＳＥイメージング状況、例えば骨髄造影イメージングや頭部領域のイメージングに対して、例えば式（８）及び式（９）にそれぞれ従って単純にパラメータ値を変化させることによって、適用可能である。１つの実施例では、パラメータは、ユーザインタフェースプロセッサ６０のパラメータページ（図示せず）を通じてアクセス可能である。
【００９０】
望ましくは、グラフィック・ユーザ・インタフェース６０は、訓練モードを含む。この場合、スキャンの実行を選択すると、ユーザ・インタフェース６０は、最初に、判定段階５４０において、訓練モードがオンであるかどうかを調べる。訓練モードがアクティブでなければ、ユーザ・インタフェース６０は、例えば図１に特に既に示した典型的なＭＲＩ装置実施例に従って、ステップ５４２において選択されたパラメータに従ってスキャンを実行させるようＭＲＩ装置に命令をする。
【００９１】
しかしながら、判定段階５４０において、ユーザインタフェース６０が、訓練モードがアクティブであると判定すると、ユーザインタフェースや有利にはステップ５４４においてスキャンシミュレーションを実行する。スキャンシミュレーションは、選択されたパラメータ値を入力として用いて、任意の適切なＭＲＩ訓練シミュレーションソフトウエアを用いることが望ましい。このように、ユーザは、やはり実際の診療上のＭＲＩイメージングに用いられる同じグラフィック・ユーザ・インタフェース６０を用いて有利に訓練を受ける。更に、動作曲線表示２００（又は３００又は４００）上に表示されるシミュレーションされた画像を対応する定性的なパラメータ、例えばＳＮＲ、解像度等と比較することにより、ユーザは有利に、モニタパラメータ値を、それと共に得られるＭＲＩ画像中で一般的に観察される特徴と相関させることを有利に学習する。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の１つの面によるグラフィック・ユーザ・インタフェースを有するＭＲＩ装置を示す図である。
【図２Ａ】選択可能なＭＲＩ動作パラメータを対話形式で示す第１の表示領域の望ましい実施例を示す図である。
【図２Ｂ】モニタパラメータを示す第２の表示領域の望ましい実施例を示す図である。
【図２Ｃ】モニタパラメータを示す第２の表示領域の他の望ましい実施例を示す図である。
【図２Ｄ】モニタパラメータを示す第２の表示領域の更なる他の望ましい実施例を示す図である。
【図２Ｅ】動作曲線を示す第２の表示領域の更なる他の望ましい実施例を示す図である。
【図３】ユーザインタフェース方法の望ましい実施例を示すフローチャートである。
【図４】最適化アルゴリズムの望ましい実施例を示すフローチャートである。
【図５】ペナルティ関数の望ましい実施例を示すプロットである。
【図６】半自動化された最適化での使用のための典型的な好ましさのサーフェスのグラフである。

Claims

磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置の操作者を誘導する方法であって、
複数のＭＲＩ動作パラメータに依存する好ましさの因子の関数を計算する段階と、
前記好ましさの因子の関数の分析を通じて前記複数のＭＲＩ動作パラメータに対する最適値を得る段階とを含む方法。
前記好ましさの因子の関数を計算する段階は、
モニタ関数を計算する段階と、
前記複数のＭＲＩ動作パラメータから選択される第１のパラメータに対応するペナルティ関数を計算する段階と、
前記モニタ関数と前記ペナルティ関数を数学的に結合することによって前記好ましさの因子の関数を計算する段階とを含む、請求項１記載の方法。
前記モニタ関数を計算する段階は、推定信号対雑音比の値を計算する段階を含み、
前記数学的に結合する段階は、前記推定信号対雑音比を前記ペナルティ関数と加算的又は減算的に結合する段階を含む、請求項２記載の方法。
前記ペナルティ関数を計算する段階は、前記第１のパラメータの予め選択された範囲内に禁止的に望ましくない値を有するバリア関数を計算する段階を含む、請求項２又は３記載の方法。
前記ペナルティ関数を計算する段階は、
前記第１のパラメータの値がデフォルト範囲からますます逸脱するにつれてあまり好ましくなくなる値を有する関数を計算する段階を含む、請求項２又は３記載の方法。
前記好ましさの因子の関数の分析を通じて前記複数のＭＲＩ動作パラメータに対する最適値を得る段階は、
反復的最適化アルゴリズムを用いて、前記複数のＭＲＩ動作パラメータのうちの１つに対して前記好ましさの因子の関数を最適化する段階を含む、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の方法。
前記好ましさの因子の関数の分析を通じて前記複数のＭＲＩ動作パラメータに対する最適値を得る段階は、
前記複数のＭＲＩ動作パラメータのうちの少なくとも１つに対してプロットされた前記好ましさの因子の関数のプロットを図式的に表示する段階と、
前記最適化された値を選択したものをＭＲＩ装置の操作者から受け取る段階とを含む、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の方法。
前記好ましさの因子の関数は、前記複数のＭＲＩ動作パラメータに対する許容可能な値の組合せの少なくとも１つの範囲を示す動作曲線を含む、請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の方法。
前記複数のＭＲＩ動作パラメータに対する最適値を得る段階は、
前記動作曲線を図式的に表示する段階と、
前記最適化された値を選択したものをＭＲＩ装置の操作者から受け取る段階とを含む、請求項８記載の方法。
前記複数のＭＲＩ動作パラメータの初期値を受け取る段階と、
前記ＭＲＩ動作パラメータに対応する限界値を計算する段階と、
一組のモニタパラメータについての値を計算する段階と、
前記ＭＲＩ動作パラメータのサブセットの値を表示する段階と、
前記ＭＲＩ動作パラメータのサブセットについての限界値を表示する段階と、
前記計算されたモニタパラメータ値を表示する段階とを更に含む、請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の方法。
前記最適値を得る段階は、
選択されたＭＲＩ動作パラメータの値を関連するユーザからの入力に基づいて更新する段階を含み、前記更新する段階は前記表示された限界値によって制約される、請求項１０記載の方法。
前記ＭＲＩ動作パラメータのサブセットの値を表示する段階は、前記選択されたＭＲＩ動作パラメータの値をグラフィック・ユーザ・インタフェース上に表示されるスライダ上に表示する段階を含み、
前記ＭＲＩ動作パラメータのサブセットについての限界値を表示する段階は前記選択されたＭＲＩ動作パラメータに対応する限界値を前記スライダ上に表示する段階を含む、請求項１１記載の方法。
前記選択されたＭＲＩ動作パラメータの値を更新する段階は、
前記関連するユーザが前記スライダを動かすことにより前記選択された動作パラメータについての新しい値を受け取る段階を含み、前記スライダを動かすことは前記選択されたＭＲＩ動作パラメータに対応する前記限界値によって制約される、請求項１２記載の方法。
独立パラメータ値、従属パラメータ値、及び画像のうちの少なくとも１つを含む撮像セッションに関する情報をデータレポジトリに格納する段階と、
前記データレポジトリの選択された内容を表示する段階と、
前記データレポジトリの前記表示された内容に基づいて前記ユーザから格納された撮像セッションを選択したものを得る段階と、
前記格納された選択された撮像セッションに対応する前記複数のＭＲＩ動作パラメータについての初期値を前記データレポジトリから検索する段階とを更に含む、請求項１乃至１３のうちいずれか一項記載の方法。
前記データレポジトリをリモートにモニタし、ＭＲＩ装置の欠陥又は前記撮像セッションで用いられる最適に及ばない撮像条件を検出するよう前記格納された撮像セッションを分析する段階を更に含む、請求項１４記載の方法。
磁気共鳴を励起する手段と、前記磁気共鳴を検出する手段とを含む、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置であって、
複数のＭＲＩ動作パラメータに依存する好ましさの因子の関数を計算する手段と、
前記好ましさの因子の関数の分析を通じて前記複数のＭＲＩ動作パラメータに対する最適値を得る手段とを含む、ＭＲＩ装置。
前記ＭＲＩ動作パラメータに対応する限界値を計算する手段と、
前記ＭＲＩ動作パラメータのサブセットの値をそれに対する限界値と共に表示するグラフィック・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）手段とを更に含み、
前記ＧＵＩ手段は関連するユーザからの前記ＧＵＩを介した入力に基づいて選択された動作パラメータの値を更新し、前記更新は前記限界値によって制約される、請求項１６記載のＭＲＩ装置。
前記限界値を計算する手段は、前記選択された動作パラメータの更新に応じて前記ＭＲＩ動作パラメータに対する新しい限界値を計算する、請求項１７記載のＭＲＩ装置。
前記ＭＲＩ動作パラメータのサブセットは、繰り返し時間（ＴＲ）、解像度、エコー間間隔、帯域幅、及びエコー時間（ＴＥ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７又は１８記載のＭＲＩ装置。
推定信号対雑音比（ＳＮＲ）、解像度、スキャン時間、比吸収率（ＳＡＲ）、磁場変化の割合（ｄＢ／ｄｔ）、Ｔ₁重み、Ｔ₂重み、及びプロトン密度重みのうちの少なくとも１つを含むモニタパラメータを計算するモニタ手段を更に含み、
前記ＧＵＩ手段は、前記モニタ手段によって計算されるモニタパラメータ値を表示し、前記ＧＵＩ手段は、（ｉ）選択された動作パラメータの値の更新に応答して前記モニタパラメータを更新するよう前記モニタ手段を呼び出し、（ｉｉ）前記更新されたモニタパラメータを表示する、請求項１７乃至１９のうちいずれか一項記載のＭＲＩ装置。
前記モニタパラメータの表示は、
比吸収率（ＳＡＲ）を示す第１の成分及び磁場の変化の割合（ｄＢ／ｄｔ）を示す第２の成分と、
Ｔ₁重みを示す第１の成分、Ｔ₂重みを示す第２の成分、及びプロトン密度重みを示す第３の成分と、
のうちの少なくとも一方を有する表示された積み重ねられた矢印を含む、請求項２０記載のＭＲＩ装置。
前記好ましさの因子の関数を計算する手段は、選択されたモニタパラメータを前記複数のＭＲＩ動作パラメータから選択される第１のＭＲＩ動作パラメータに対応するペナルティ関数と組み合わせることによって好ましさの因子を計算する段階を含む、請求項２０又は２１記載の方法。
前記ＭＲＩ動作パラメータに対する予め記録された値の組を前記予め記録された値の組に対応するサンプル画像と共に格納するマスタデータベースメモリを更に含み、
前記ＧＵＩ手段は、前記マスタデータベースメモリ中に格納された前記予め記録された値の組の印を前記サンプル画像のうちの少なくとも１つと共に表示する、請求項１６乃至２２のうちいずれか一項記載のＭＲＩ装置。
前記ＭＲＩ装置が撮像を行う動作モードと、
前記ＭＲＩ装置がシミュレーションを行うトレーニングモードの、
いずれかを選択するモード選択器を更に含む、請求項１６乃至２３のうちいずれか一項記載のＭＲＩ装置。
前記複数のＭＲＩ動作パラメータに対する最適値を得る手段は、
反復的最適化アルゴリズムを用いて前記好ましさの因子の関数を前記複数のＭＲＩ動作パラメータのうちの少なくとも１つに対して最適化する反復的最適化手段を含む、請求項１６乃至２４のうちいずれか一項記載のＭＲＩ装置。
前記好ましさの因子の関数を計算する手段は、前記複数のＭＲＩ動作パラメータに対する値の許容可能な組み合わせを示す動作曲線を計算する、請求項１６乃至２５のうちいずれか一項記載のＭＲＩ装置。
前記複数のＭＲＩ動作パラメータに対する最適値を得る手段は、
前記動作曲線を図式的に表示し、ＭＲＩ操作者からの値の最適化された組合せを選択したものを受け取るグラフィック・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）手段を含む、請求項２６記載の装置。