JP2006021049A - 連続的テーブル移動中の可変視野からｍｒｉデータを取得する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】患者テーブルを連続的に移動させて拡大長手方向視野から造影ＭＲＡ画像を取得する方法において、アーチファクトを発生させることなくテーブル移動スキャン中の側方視野を変化させること。
【解決手段】関心領域の長さに沿って関心領域のサイズにより良好に適合するように取得された画像の側方視野を変化させるために、スキャン中にパルスシーケンスは変化させられる。患者テーブル移動は、造影剤のボーラスが関心領域を通過するにつれて造影剤のボーラスを追跡するように制御される。取得されたデータが側方視野が変化させられる領域で再抽出された後に、関心領域全体の継ぎ目のない画像が再構成される。
【選択図】図７

Description

連邦政府により援助を受けた研究に関する記述

本発明は、米国立保健研究所により授与された助成金第ＨＬ７０６２０号および第ＥＢ００２１２号により政府による後援を受けて実施された。本発明には米合衆国政府が一定の権利を有する。

発明の背景

本発明の分野は、磁気共鳴血管造影法（「ＭＲＡ」）であり、詳しくは、ＮＭＲ信号を増幅する造影剤を使用するヒトの脈管系の研究である。

磁気共鳴血管造影法（ＭＲＡ）は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用してヒトの脈管系の画像を作成する。ヒト組織等の物質が均一な磁場（分極磁場Ｂ₀）に晒されると、その組織内におけるスピンの個々の磁気モーメントは、この分極磁場によって整列しようとするが、その周囲ではそれらの固有のラーモア周波数で、でたらめな順序に歳差運動を行う。この物質すなわちこの組織が、ｘ−ｙ平面にあり、かつ、ラーモア周波数に近い磁場（励起磁場Ｂ₁）に晒されると、ネット整列モーメントＭ_zは、そのｘ−ｙ平面に対して回転し、あるいは「傾いて」、ネット横磁気モーメントＭ_tを作り出す。信号がその励起されたスピンによって出力され、励起信号Ｂ₁が終了した後で、この信号が受信及び処理されて画像を形成することができる。

これらの信号を利用して画像を作成する際、磁場勾配（Ｇ_x、Ｇ_y、及びＧ_z）が用いられる。典型的には、撮像すべき領域は、使用される特定の位置決定法に従ってこれらの勾配が変動する連続的な測定サイクルにより走査される。結果として生じる受信ＮＭＲ信号または「ビュー（view）」のセットはディジタル化され、処理されて、広く知られた多くの再構成技術の一つを用いて画像が再構成される。

ＭＲ血管造影法（ＭＲＡ）は、ヒトの脈管系を描出するための磁気共鳴イメージング法の適用例である。ＭＲＡの診断能力を強化するためには、ガドリニウム等の造影剤をＭＲＡスキャンの前に患者に注入することができる。データ取得とボーラス通過とのタイミングが合わせられれば、造影剤増強ＭＲＡを使用して素晴らしい診断画像を取得することができる。

ＭＲＡは非侵襲性であるため、心血管疾患にとって貴重なスクリーニングツールである。スクリーニングを行うには、典型的には血管を大ボリュームで撮像することが必要になる。これは特に、下肢の流出(runoff)血管における疾患に言えることである。ＭＲイメージングにおける視野（ＦＯＶ）は、Ｂ_o磁場均一性のボリュームおよびレシーバーコイルのサイズによって限定される（典型的には、現在市販されているＭＲスキャナ上ではＦＯＶ＜４８ｃｍ）。下肢における関心解剖学的領域は例えば約１００ｃｍであり、完全な試験を行うためには数個のＦＯＶもしくはステーションが必要になる。このためには、患者をマグネット・ボアの内側に再配置し、患者を再ランドマーキングし、調査画像を取得し、各ＦＯＶについて準備走査を実施することが必要になる。これらの追加のステップはいずれも時間がかかり、このために高額の費用がかかる。造影剤増強ＭＲＡを実施する際には、再配置にはさらに追加の造影剤注射も必要となる。

近年、この困難を克服するガドリニウム増強ボーラスチェイス法が報告されている（K. Y. Ho, T. Leiner, M. H. de Hann, J. M. A. van Engleshoven, 「ガドリニウム最適化トラッキング法：ガドリニウムの１回のボーラス投与を使用する大動脈から下肢動脈への新規ＭＲＡ法（Gadolinium optimized tracking technique: a new MRA technique for imaging the peripheral vascular tree from aorta to the foot using one bolus of gadolinium (abs)）」, Proc. 5th Meeting of ISMRM, p203, 1997）。米国特許第５，９２４，９８７号および第５，９２８，１４８号に記載されているように、ＭＲＡデータはスキャン中に患者テーブルを複数の相違する位置へ自動的に移動させて各ステーションで画像を取得することによって大視野から取得される。テーブルの移動は、各ステーションでピークコントラストが達成されるように脈管系を通して造影剤ボーラスを追跡するようにタイミングを合わせることができる。

事前ボーラスチェイスＭＲＡ法の結果として、最後には複数の画像が作成される。これらは拡大された全視野に及ぶ単一画像を提供するために手動または自動で相互に見当合わせされる。しかしながらこのアプローチを用いた場合に生じる１つの困難は、個別画像の輝度および／またはコントラストが相違することにある。その結果として、それらが相互に継ぎ接ぎされた画像の境界部では不連続性が見られる。マルチステーション法を用いた際のもう１つの困難は、テーブルを１つのステーションから次のステーションへ移動させるときに貴重な時間が浪費されることにある。その時間中は画像データは取得されず、さらに画像データを取得する前にスピン磁化を動的平衡状態にさせる際にも時間が浪費される。三次元スキャンでは、このデータ取得時間の浪費は、スキャン工程と移動する増影剤ボーラスとのペースが合っておらず、後発の画像では画像コントラストが一部失われることを意味することがある。

マルチステーション法の長所は、対象血管を適切にカバーするために各ステーションで取得された画像の側方視野を変更できる点にある。例えば図７を参照すると、血管の側方サイズは、患者の腹部から足までスキャンするにつれて大きく変動する。マルチステーションスキャンでは、各ステーションでの側方ＦＯＶ_yを血管の幅に合わせて調整することができる。各ステーションでの画像は個別に再構成され、次に隣接再構成画像と結合されるので、ＦＯＶ_yの相違は問題とならない。

２００１年１１月２６日出願の「連続的テーブル移動を使用して大視野からＭＲＩデータを取得する方法（Method For Acquiring MRI Data From A Large Field Of View Using Continuous Table Motion）」と題する同時係属の米国特許出願第09/993,120号に記載されているように、１回の連続的スキャンにおいて拡大視野からＭＲＩデータを取得することもできる。この方法を用いると、患者テーブルは連続的に移動させられ、スキャン中に側方ＦＯＶ_y（および三次元の場合はＦＯＶ_z）に対する位相コード化が繰り返し実施される。取得されたＭＲＩデータから、拡大長手方向ＦＯＶ全体をカバーする１枚の大きな画像が再構成される。だがこの方法は単一ＦＯＶ_yに限定されるので、側方ＦＯＶ_yはスキャン中に必要とされる最大サイズに設定されなければならない。そこで側方の広がりが小さい血管構造の部分をスキャンする場合は、スキャン時間および／または画像分解能が空費される。

発明の概要

本発明は、スキャン中に患者テーブルを連続的に移動させて拡大長手方向視野からＭＲ画像を取得する方法である。本発明は、スキャン中に被検者がＭＲＩシステムを通して連続的に移動するにつれて、相違する側方視野で被検者からＭＲＩデータを取得する方法およびシステムである。側方寸法に沿ったｋ空間サンプル間の間隔が側方ＦＯＶにおける変化のために様々である、結果として生じる取得されたｋ空間データ内の領域は、均一な側方ｋ空間サンプルを提供するために画像再構成前に補間される。

本発明の一般的な目的は、結果として生じる再構成画像中のアーチファクトを発生させることなく連続的テーブル移動スキャン中の側方ＦＯＶを変化させることである。これは、ｋ空間データが２つの相違する側方ｋ空間抽出間隔で取得される領域内で取得されたｋ空間サンプル間に補間することによって均一な間隔をあけたｋ空間サンプルを作成することによって遂行される。

本発明における前記の及び他の目的と利点は、以下の説明から明らかとなる。説明では、本明細書の一部を形成し、実例として本発明の好ましい実施態様が示されている添付図面が参照される。しかし、そのような実施態様は必ずしも本発明の全範囲を表すものではなく、従って、本発明の範囲を解釈するためには、本明細書中の請求の範囲を参照すべきである。

発明の一般的な説明

移動式テーブル取得は、典型的ＭＲＩスキャナによって許容される静的ＦＯＶに比較して何倍も大きくてよい視野（ＦＯＶ）にわたって被検者を撮像することを可能にする。好ましい実施態様では、患者テーブルが均一な静的磁場および線形磁場勾配の最高の組み合わせを提示するスキャナボリュームの部分を通して連続的に移動させられる間にＭＲＩスキャナが妨害されずに作動することを許容する。この領域は、典型的にはスキャナの「スイートスポット」として知られている。好ましい実施態様では、テーブルの移動方向に沿った任意の大ＦＯＶの取得は１つの連続的データセットを用いて達成される。二次元または三次元イメージングのどちらかが可能である。

図３を参照すると、冠状方向付けされたスラブ１２がＭＲＩスキャナのボア１０内で撮像されている。読み出し方向（Ｘ軸）はテーブルの移動方向に沿っており、スラブ選択方向はＺ軸に沿っている。２ＤＦＴイメージングのためには、Ｙ軸に沿って位相コード化が実施され、３ＤＦＴイメージングのためにはＹ軸およびＺ軸の両方に沿って位相コード化が実施される。

「長手longitudinal)」Ｘ軸方向に沿った全所望視野をＦＯＶ_tot、いずれかの単一ＮＭＲ信号を読み出すためのＸ軸に沿った視野をＦＯＶ_xと定義する(define)。連続的テーブル移動が望まれる場合にここに記載した発明が全ＦＯＶについての画像を提供することを必要とする場合はＦＯＶ_tot＞ＦＯＶ_xであると想定される。「側方(lateral)」Ｙ軸またはＺ軸方向のいずれかに沿った視野をＦＯＶ_Lと定義する。

被検者がスキャナを通してｘ軸に沿って移動するにつれて、一連のイメージングパルスシーケンスによってスラブ１２からＭＲＩデータが取得される。各パルスシーケンス中に、コード化ｋ空間データの読み出しがＸ軸方向で実施される。ｋ空間生データは、典型的にはアンチエイリアス濾波され、引き続いて読み出し（Ｘ軸）方向において一部のＦＯＶ_xを想定する帯域幅で抽出される。

図４を参照すると、側方ＦＯＶ_Lが全スキャン中に一定に維持される場合に、ｋ空間生データが一連のイメージングパルスシーケンスで取得され、読み出し方向でフーリエ変換（ＦＴ）が各ＮＭＲ信号上で実施され、結果はＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向における所望の分解能を提示するメモリマトリックスの位置１６に置かれる。この一度変換されたビューは、マトリックス１６内に置かれ、ＮＭＲエコー信号が取得された時点の患者の位置を提示する位置へ向かってＸ軸方向へシフトさせられた１ラインのデータである。標準位置と比較した患者テーブルの位置は各エコー読み出しに対して知られている。データ取得は、データマトリックス１６の全部が充填され、テーブルが最終位置に到達するまで実施される。最終画像は、残りのＹ軸方向、そして三次元の場合はＺ軸方向に沿ったフーリエ変換によって作成される。そのような取得および画像再構成は、前記の同時係属米国特許出願に記載されている。

最初に図１を参照すると、本発明を取り入れた好ましいＭＲＩシステムの主要な構成要素が示される。システムの操作は、オペレータコンソール１００から制御される。オペレータコンソール１００には、キーボード付きコントロールパネル１０２、およびディスプレイ１０４が含まれる。コンソール１００は、リンク１１６を通じて別のコンピュータシステム１０７とコミュニケートするため、オペレータはスクリーン１０４上でイメージの作成と表示を制御することができる。コンピュータシステム１０７には、バックプレーンを通じて互いにコミュニケートするいくつかのモジュールが含まれる。これらのモジュールには、イメージプロセッサモジュール１０６、ＣＰＵモジュール１０８、メモリモジュール１１３などが含まれる。メモリモジュール１１３は、当該技術ではイメージデータアレイを格納するためのフレームバッファとして知られる。コンピュータシステム１０７は、イメージデータとプログラムを保存するためのディスク記憶装置１１１とテープドライブ１１２にリンクされており、高速シリアルリンク１１５を通じて別のシステムコントロール１２２とコミュニケートする。

システムコントロール１２２には、バックプレーンによって一緒に接続される一連のモジュールが含まれる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール１１９とパルス発生器モジュール１２１などが含まれる。パルス発生器モジュール１２１は、シリアルリンク１２５を通じてオペレータコンソール１００と接続する。システムコントロール１２２は、オペレータから実行すべきスキャンシーケンスを示すコマンドを、このリンク１２５を通じて受け取る。パルス発生器モジュール１２１は、システム構成要素を動作させて所望のスキャンシーケンスを実行する。パルス発生器モジュール１２１は、発生させるＲＦパルスのタイミング、強度、および形状、ならびにデータ取得ウィンドウのタイミングと長さを示すデータを生成する。パルス発生器モジュール１２１は、一連の勾配増幅器１２７と接続して、スキャン中に発生する勾配パルスのタイミングと形状を示す。さらに、パルス発生器モジュール１２１は、生理的取得コントローラ１２９から患者のデータを受信する。生理的取得コントローラ１２９は、患者に接続されたいくつかの異なるセンサーから信号を受信する。これらの信号には、電極からのＥＣＧ信号またはベローからの呼吸信号などがある。最終的には、パルス発生器モジュール１２１は、患者およびマグネットシステムの状態と対応した様々なセンサーからの信号を受信するスキャンルームインターフェース回路１３３と接続する。患者位置合わせシステム１３４が、本発明によるスキャンを実施する目的でスキャナを通して患者を移動させるためにパルス発生器モジュール１２１からのコマンドを受信するのも、スキャンルームインターフェース回路１３３を通してである。スキャン中のいずれかの時点のテーブルの現在位置はシステムコントロール１２２内に読み込まれ、これを使用して以下でより詳細に説明されるように本発明により取得されたＮＭＲデータが調整される。オペレータは、キーボードおよびコントロールパネル１０２を通して患者位置合わせシステム１３４の操作を制御できる。これには、スキャン中のテーブル移動速度の制御も含まれる。

パルス発生器モジュール１２１によって生成された勾配波形は、増幅器Ｇ_x、Ｇ_y、Ｇ_zから成る勾配増幅器システム１２７に加えられる。各勾配増幅器は、一般に１３９として指定されるアセンブリ内で、対応する勾配コイルを励起して、取得された信号の位置コード化に使用する磁場勾配を生成する。階調度コイルアセンブリ１３９は、分極マグネット１４０と全身ＲＦコイル１５２を含むマグネットアセンブリ１４１の一部を形成する。システムコントロール１２２にあるトランシーバーモジュール１５０はパルスを発生させる。これらのパルスは、ＲＦ増幅器１５１によって増幅され、送信／受信スイッチ１５４によってＲＦコイル１５２と結合される。患者内で励起された核によって放射された結果の信号は、同じＲＦコイル１５２によって感知され、送信／受信スイッチ１５４によってプリアンプ１５３に結合される。増幅されたＮＭＲ信号は、トランシーバー１５０の受信機部分で復調、濾波、およびディジタル化される。

ＲＦローカルコイルによって受信されるＮＭＲ信号は、トランシーバーモジュール１５０によってディジタル化され、システムコントロール１２２内のメモリモジュール１６０に転送される。アレイプロセッサ１６１が作動してデータをイメージデータアレイにフーリエ変換する。このイメージデータは、シリアルリンク１１５を通じてコンピュータシステム１０７に伝達され、そこでディスクメモリ１１１に格納される。オペレータコンソール１００から受信されたコマンドに対応して、このイメージデータをテープドライブ１１２に格納したり、またはイメージプロセッサ１０６によってさらに処理して、オペレータコンソール１００に伝達してからディスプレイ１０４上に提示することもできる。

トランシーバー１５０についてのより詳細な説明については、参照してここに組み込まれる米国特許第４，９５２，８７７号および第４，９２２，７３６号を参照されたい。

本発明は多数のパルスシーケンスにより使用可能であるが、好ましい実施態様では、ＮＭＲデータを取得するために３Ｄ勾配リコールエコーパルスシーケンスを用いる。特に図２を参照すると、スラブ選択勾配パルス２２２の存在下において４５度のフリップ角を有するＲＦ励起パルス２２０が生成し、米国特許第４，４３１，９６８号で開示されたように、関心３Ｄ体積における横磁化が発生する。これにｚ軸に沿って向けられた位相コード化勾配パルス２２４とｙ軸に沿って向けられた位相コード化勾配パルス２２６が引き続く。ｘ軸に沿って向けられた読出勾配パルス２２８が続き、部分エコー（６０％）ＮＭＲ信号２３０が以上で説明されているように取得され、ディジタル化される。取得後、米国特許第４，６６５，３６５号で開示されたように、当該パルスシーケンスが繰り返される前にリワインダー勾配パルス２３２及び２３４がその磁化をリフェーズするのに適用される。

当技術分野においてよく知られているように、パルスシーケンスが繰り返され、位相コード化パルス２２４および２２６が一連の値を通してステップ処理され、視野内の三次元ｋ空間の抽出が行われる。好ましい実施態様においては、ｚ軸に沿って３２個の位相コード化が用いられるが、ｙ軸に沿って実施される位相コード化の回数は各長手方向位置での規定された側方ＦＯＶ_yに依存してスキャン中に変化するであろう。長手方向ｋ_x軸に沿った抽出は、各パルスシーケンス中に読み出し勾配パルス２２８の存在下でエコー信号２３０を抽出することによって実施される。当業者には、ｋ_x軸に沿った部分的抽出のみが実施され、そしてこれがなされると、欠落データは、ホモダイン再構成を用いるかもしくはゼロ充填により計算されることが理解されよう。これにより、当該パルスシーケンスのエコー時間（ＴＥ）を１．０ミリ秒まで短縮することができ、そして当該パルス繰り返し速度（ＴＲ）を４．５ミリ秒まで短縮することができる。

本発明の好ましい実施態様は造影剤の注入後における被検者の３Ｄ ＣＥ−ＭＲＡスキャンである。オペレータによってスキャン手順が入力されるとイメージングパルスシーケンスＦＯＶ等のスキャンパラメータおよび分解能が全軸方向に沿って定義される。ＦＯＶ_totもまた定義され、この情報に基づいて、データマトリックス１６は図４に示した通りに定義される。特に図５を参照すると、工程ブロック２４０での造影剤の注入後には、２Ｄ画像が迅速に取得され、そして再構成されてＦＯＶ_totの初期境界部で脈管系が描出される。造影剤ボーラスの到達は、動脈が明るくなるのを観察することによって工程ブロック２４２で検出される。この時点で、工程ブロック２４４に示した通りにテーブル移動が開始される。ボーラス到達を検出するためには、米国特許第６，１６７，２９３号に記載されたような自動方法を含むその他の方法がある。

その後２４６で、テーブルがスキャナのスイートスポットを通して患者を移動させるにつれてＭＲＩデータが取得されるループに入る。テーブル標準位置もこの時点で確立される。工程ブロック２４８に示した通りに、上記のパルスシーケンスを実行することによってビューが取得される。多数の様々なビュー順序(view order)を使用でき、規定されたビューオーダーはテーブル２５０に格納される。ＮＭＲエコー信号の取得後には、工程ブロック２５２に示した通りに現在テーブル位置もまた取得され、そしてＮＭＲエコー信号は工程ブロック２５４に示した通りにｘ軸に沿ってフーリエ変換される。その後工程ブロック２５６で示した通りに、取得されたビューに対するデータマトリックス１６における適正な位置が計算され、工程ブロック２５８に示した通りにそこにデータが格納される。

データマトリックス１６内の取得された各ビューの位置は、該ビューが取得された時点におけるビュー番号と患者テーブルの位置の２つの要素によって決定される。これは単調なビュー順序を用いる二次元取得についての図４および６に図示されている。第１ビューは、標準位置として機能するエコー位置ｘ(０)で取得される。その後のビューは、ｙ軸位相コード化がその値を通してステップ処理されるにつれて取得される。側方(lateral)のｋ_y軸に沿ったデータマトリックス１６における位置は、該ビューに対するＧ_y位相コード化によって決定される。矢印２６０によって示した通りに、ｘ軸に沿ったフーリエ変換後に連続的に取得された各ＮＭＲエコー信号の中心もまたテーブル移動を原因としてｘ軸に沿ってシフトする。標準位置ｘ(０)からのこのシフトの量は電子空間エンコーダを使用して、または下記の方程式

あるいはまた

を使用することによってビュー取得時点に測定される。式中、Ｖ_refはテーブル速度、ｔはスキャン開始以降に経過した時間、ｎはスキャン開始以降のパルスシーケンス繰り返し数、そしてＴＲは１回のパルスシーケンス繰り返しのために必要な時間である。格納パターンは通常のデカルトｋ空間抽出パターンに類似しているが、これはテーブル移動によって歪曲させられる。すべての位相コード化ビューが取得されると、工程が繰り返され、一度変換されたデータの新規の各ビューが以前に取得されたｋ_yビューへ連結される。３Ｄ取得では一連のｋ_z位相コード化ビューもまた各ｋ_y位相コード化で取得され、そしてこれらは同一方法で３Ｄデータマトリックス１６へシフトされて格納される。

一般に、テーブル移動は１つの繰り返しから次の繰り返しへのＸ軸に沿った移動が整数のＸピクセルではないように行われるであろう。これらの繰り返しについてのデータは一貫性を維持するために１ピクセル未満の精度でシフトされなければならない。移動Ｘ(ｎ)は既知であり、以下のように２つの部分に分割することができる。

式中、Δｘはｘ軸方向に沿ったピクセル間の間隔である。

式中、Ｎ_xおよびＮ_totは、それぞれ各々エコー読み出しおよび全ＦＯＶに対するＸ軸方向におけるピクセル数である。さらに、ｍはｍ・Δｘ＜Ｘ(ｎ)であるように最大整数であり、そしてδ(ｎ)は方程式（５）を保持させるサブピクセルサイズの残余である。以前のように、ｎはパルスシーケンス繰り返し数上の指数である。実際の移動位置合わせは、ここでは理解しやすくするために逆の適用順序で提示した大まか(coarse)と精密(fine)との２つのステップから成る。

ステップ２、大まかな位置合わせ：フーリエ変換信号は方程式（５）の最初の項で与えられるｍピクセルだけシフトされ、Δｘの位置精度でハイブリッドマトリックス１６内へ直接置かれる。データはその後、データの一貫性を維持するために量δ(ｎ)の追加のサブピクセル補正を必要とする。この工程はステップ１で実施される。

ステップ１、精密な位置合わせ：Ｘ軸方向でのフーリエ変換の前に、サブピクセル補正δ(ｎ)を表す位相ねじれが、抽出されたエコーに沿って適用される；すなわち

その後にステップ２の大まかな位置合わせが行われるｘ軸に沿った

のフーリエ変換は所望のＳ_n’(ｘ，ｋ_y，(ｎ))を生じさせる。原理的には、方程式（７）の位相操作アプローチを使用して全移動位置合わせを実施することは可能であろうが、取得された各ｋ_y値に対して長さＮ_totの複数回のフーリエ変換が必要とされるであろうから、位置シフトおよび位相シフトの２つの部分を行うことが計算上はより効率的であることが見いだされているので、この「直説法」は好ましくない。

ｋ_y位相コード値の完全な１サイクルが完了してデータマトリックス１６へ格納された後、この工程は繰り返され、位相コード化が二度目に適用されることを見て取ることができる。位相コード化数および患者テーブル速度に依存して、二度目にはビューは特定側方位相コード化に対して取得され、ｘ軸方向に沿ったデータマトリックス１６へのエコー信号サンプルの配置はその位相コード化で以前の測定に対して取得された一部のエコー信号サンプルと重複することも重複しないこともある。図4に示した二次元サンプルでは、そのようなビューがｘ（ｎ）で示されており、タイミングは以前に取得されたｘ（０）でのビューと重複するサンプルがないようなタイミングである。いくらかの重複が発生した場合は、ＳＮＲを改善するために重複する信号サンプルは平均化できる、または最も新しいサンプルを保持することができる。他の選択肢もまた考えられる。

再び図４を参照すると、ビューの全拡大視野ＦＯＶ_totに対してサンプルが取得されるまでビューが取得されてデータマトリックス１６へ格納される。最終ビューは図４において２６２で示されており、決定ブロック２６４で決定されるようにそれが取得されて格納された後、スキャンは完了し、データマトリックス１６内のサンプルを使用して工程ブロック２６６で単一画像が再構成される。好ましい実施態様の３Ｄ取得では、この再構成にはｋ_yおよびｋ_z軸に沿ったデータマトリックス１６のフーリエ変換および結果として生じる複素数からのピクセル強度の計算が含まれる。典型的にはその後、結果として生じた三次元アレイの画像ピクセル強度から二次元投影画像が作成される。投影画像を作成するためにはよく知られている最高強度ピクセル（「ＭＩＰ」）法が好ましく、非血管組織からの信号を抑制するためには造影前マスク画像を減算することもできる。

図４に示したように、完全ｋ空間抽出が取得されるビューの全拡大視野ＦＯＶ_totは、サンプルが取得されるｘ軸の範囲より小さい。スキャンの開始時および終了時の部分抽出の領域２６８および２７０を再構成すると全視野を拡大することができるが、再構成に使用するサンプル数が減少するにつれて画像品質が低下することは理解できるであろう。

再び図５を参照すると、スキャン中に各ビューが取得されて格納された後、工程ブロック２７２で示したようにデータマトリックス１６内のデータを使用して二次元モニター画像を再構成することができる。そこでリアルタイム画像が作成され、オペレータはその情報を使用してスキャン工程を制御することができる。通常のスキャンパラメータを変更することに加えて、オペレータは工程ブロック２７４で示したようにテーブル速度を調整することができる。これは、例えば造影剤ボーラスが全拡大視野ＦＯＶ_totを通して移動する速度に良好に適合させるために実施できる。

リアルタイム２Ｄモニター画像はいくつかの方法で作成できる。好ましい方法は、データが取得されるにつれて画像スタックを通して完全最高強度ピクセル（ＭＩＰ）投影を再構成する方法である。典型的な静的３Ｄ画像取得とは相違して、ハイブリッドマトリックスが充填されるにつれて部分３Ｄデータセットを再構成することができる。Ｙ軸におけるＮｚスライスおよびＮｙ位相に対して、Ｚ方向におけるＮｙフーリエ変換およびＹ軸方向におけるＮｚフーリエ変換は各ＴＲを用いて実行できる。Ｚ軸およびＹ軸における各セットのこれらの上記のフーリエ変換セット（Ｘ軸における以前の変換を含む）はＸ軸方向における１ピクセル長の画像セットである部分３Ｄ画像セットを提供する。ＮｙピクセルはＹ軸方向、ＮｚピクセルはＺ軸方向である。この部分画像セット並びに初期の部分データセットを通して投影の最高ピクセル値を同時に見つけることができる。投影はＺ軸方向へ直接に、または以前に再構成された部分画像セットを通して傾斜角であってよい。２Ｄ ＭＩＰ画像は、３Ｄデータセットの各部分が充填されるにつれてリアルタイムモニター上に描出できる。同様に、３Ｄデータセットからの特定の個別スライスは、ＭＩＰ投影ではなくむしろリアルタイムで視認することができる。

長手方向ＦＯＶ_xはスキャン中に変動する可能性がある。１回の取得は、より高速のテーブル速度、したがってハイブリッド間隔の１部分または全部がより大きなＦＯＶ_xを用いて取得される場合はより高い時間的効率で実施することができる。ＦＯＶ_xは、ＦＯＶ_tot内の限定された領域に対してより高い空間分解能が望ましい場合には減少させることができる。テーブル速度または読み出しＦＯＶ_xにおける変化とは無関係に、単一のデータマトリックス１６が形成され、それから拡大視野ＦＯＶ_totの継ぎ目のない画像を再構成することができる。

本発明は、連続的テーブル移動スキャンの実施中に側方ＦＯＶ_Lを変化させることもさらに可能にする。この場合には、スキャン規定は、スキャン中に各々が実施される長手方向ｘ軸位置に沿った一連の側方ＦＯＶ_Lスキャンパラメータを有するであろう。その結果として、図２のパルスシーケンスは、テーブル位置が相違する側方ＦＯＶ_Lが取得される各ｘ軸位置に達するにつれてスキャン中に変化させられる。各変化は、規定側方ＦＯＶ_Lにわたって規定分解能を取得するために必要とされる位相コード化におけるステップのサイズを変化させる。以下の考察では側方ＦＯＶ_Lはｋ_y位相コード化方向にあるが、ｋ_z位相コード化方向もまた使用できることは理解できる。

特に図８を参照すると、スキャン中のＦＯＶ_yにおける変化の結果として、側方ｋ_y位相コード化方向におけるｋ空間抽出は長手方向ＦＯＶ_xを通してもはや一様ではなくなる。側方ｋ空間抽出間隔および側方視野（ＦＯＶ_y／ＦＯＶ_z）は、Δｋ_y＝１／ＦＯＶ_y；およびΔｋ_Z＝１／ＦＯＶ_zによって関係付けられる。例えば、より大きなＦＯＶ_y＝４０ｃｍが規定されている第１領域３００では、側方ｋ_y軸に沿ったｋ空間サンプルは、より小さなＦＯＶ_y＝２６ｃｍが規定されている第２領域３０２におけるｋ空間サンプルより短い間隔をあけている。さらに、データマトリックス１６内に格納されたｋ空間サンプルが混合される移行領域３０４が生じる。領域３０４内のサンプルの一部は領域３００内のｋ空間サンプルと整列し、それらの一部は領域３０２内のサンプルと整列する。これとは逆に、これらのサンプルは相互とは整列せず、一部は領域３００と、そしてその他は領域３０２と整列しない。その結果として、ｋ_y軸に沿って全データマトリックス１６のフーリエ変換を実施することによって上記に記載したように画像が再構成されると、重大な画像アーチファクトが作り出されるであろう。

これらの画像アーチファクトは工程ブロック２６６において実施される画像再構成法を変化させることによって実質的に排除できる、というのが本発明の教示である。この改良された再構成法は図９に示した。工程ブロック３１０に示したように、１ラインのｋ空間サンプルがデータマトリックス１６から読み取られて試験される。領域３００では、各ラインは、決定ブロック３１２で決定された間隔Δｋ_y1でｋ_y軸に沿って均一に間隔をあけたサンプルを含有している。しかし移行領域３０４内のラインが試験される場合は、サンプルは均一には間隔をあけていない。例えば、図８において３１４で示されたラインが試験されると、サンプルは図１０に示したように均一な間隔をあけていないであろう。その代わりに、ライン３１４は間隔Δｋ_y2で間隔をあけたサンプル３１６を含有し、２つの間隙３１８および３２０を含有し、そして間隔Δｋ_y1で間隔をあけた１セットのサンプル３２２を含有するであろう。

工程ブロック３２４で示したように、次のステップは、それらの数値を円滑に通過する図１０に示したようなスプライン曲線３２６を生じさせるためにサンプルセット３２２間に補間するステップである。このスプライン曲線３２６は、次に新しいサンプルセット３２８を作成するために間隔Δｋ_y2で抽出される。間隔Δｋ_y2で取得されたサンプル３１６は保持され、データを入手できない領域３１８および３２０には工程ブロック３３０で示されたようにゼロ詰めされる。結果として生じるサンプル３１４’のラインは、工程ブロック３３２で示されたように、データマトリックス１６内に格納される。補間は側方方向（ｋ_yまたはｋ_z）に沿ってのみハイブリッドスペース（すなわち、ｘ、ｋ_y、ｋ_z）で実施されるので、ｘ軸に沿った分解能は変化しない。

データマトリックス１６内の各ラインの取得したデータがこの方法で試験かつ修飾される。決定ブロック３３４で決定されるように最終ラインが試験されると、工程ブロック３３６に示されたように各領域について高速フーリエ変換がｋ_y軸に沿って実施される。結果として生じる再構成画像は、次に最高強度ピクセル（ＭＩＰ）画像などを作成するために上記に記載したようにさらに処理することができる。１枚の画像内での全領域の最終再構成を提示するためには、同一ピクセルサイズおよびＦＯＶ全体を使用するのが望ましい。これは領域３００、３０２および３０４の全部においてピクセルサイズが同一であるようにフーリエ変換前に領域３００内でハイブリッドｋ空間データにゼロ詰めすることによって、そして領域３００の側方ＦＯＶ_yに適合するために領域３０２および３０４において再構成される画像の周辺にゼロ詰めすることによって達成される。勾配非線形性相関もまたこの時点に実施される。

本発明は上記に記載したような位相コード化方向（ｙ軸）またはスラブ選択方向（ｚ軸）のどちらかにおいてＦＯＶ_Lにおける変化に適用できることは明白なはずである。本発明はさらにまた、同一スキャン中に位相コード方向およびスラブ選択方向の両方におけるＦＯＶ_L変動ならびに二次元または三次元取得のどちらかに適用することもできる。

図１は、本発明を使用したＭＲＩシステムのブロック図である。 図２は、本発明の１つの好ましい実施態様を実施するために図１のＭＲＩシステムによって実施されたパルスシーケンスのグラフである。 図３は、図１のＭＲＩシステムのボアの中で典型的イメージングボリュームの略図である。 図４は、その中に図２のパルスシーケンスを用いて取得されたデータが格納されるデータマトリックスの略図である。 図５は、本発明の好ましい実施態様を実施する際に使用されるステップを例示したフローチャートである。 図６は、取得されたデータが図４のデータマトリックス内に格納される方法を示した略図である。 図７は、相違する側方視野で取得された画像の絵画図である。 図８は、２つの相違する側方視野で取得されたデータがその中に格納される、図４のデータマトリックスの略図である。 図９は、本発明の好ましい実施態様による画像を再構成するために使用されるステップのフローチャートである。 図１０は、図９において実施されるステップのグラフ図である。

Claims (13)

1. 特定の長手方向視野（ＦＯＶ）を有する磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムにおいて長手方向ＦＯＶより大きい拡大長手方向視野（ＦＯＶ_tot）にわたり被検者の画像を作成する方法であって、
   ａ） 拡大長手方向視野（ＦＯＶ_tot）が特定の長手方向視野（ＦＯＶ）を通過するように被検者をＭＲＩシステムを通して移動させるステップ；
   ｂ） 被検者のビューを含むＮＭＲデータを取得するイメージングパルスシーケンスを繰り返し実施することによって、被検者が長手方向ＦＯＶを通って移動するにつれて被検者からＮＭＲデータを連続的に取得するステップ；
   ｃ） ステップｂ）の実施中に側方視野（ＦＯＶ_L）を変化させるためにイメージングパルスシーケンスを変化させるステップ；
   ｄ） データマトリックス内に各ビューを格納するステップ；
   ｅ） 側方ＦＯＶ_Lが変化させられている領域内における側方方向に均一な抽出を提供するために該データマトリックスのライン内で再抽出データを作成するステップ；および
   ｆ） 再抽出したデータマトリックスを使用して画像を再構成するステップ
   を含む方法。
2. ＭＲＩシステムが１台のテーブルを有し、そしてステップａ）が、
   ｉ） 被検者をテーブル上に載せるステップ；および
   ｉｉ） 該テーブルを移動させるステップ
   によって実施される請求項１に記載の方法。
3. ステップａ）が実施される間に該テーブルが連続的に移動させられる請求項２に記載の方法。
4. ステップａ）が実施される間に該テーブルが様々な速度で移動させられる請求項２に記載の方法。
5. 被検者に造影剤を注入するステップ；および
   造影剤が拡大長手方向視野（ＦＯＶ_tot）を通って移動するにつれて該造影剤を追跡する速度で該テーブルが移動させられること
   を含む請求項２に記載の方法。
6. ステップｂ）でビューが取得される時点のテーブル位置の関数として、ステップｄ）がビューが格納されるデータマトリックス内の位置を調整するステップを含む請求項２に記載の方法。
7. ステップｅ）が、
   ｉ） １ラインの該データマトリックス内でデータを補間するステップ；
   ｉｉ） 側方方向で均一な間隔をあけて抽出する１ラインのデータを作成するために補間されたデータを再抽出するステップ；および
   ｉｉｉ） 前記のラインのデータマトリックス内のデータを該再抽出したラインのデータと取り換えるステップ
   を含む請求項１に記載の方法。
8. ステップｉ）、ｉｉ）およびｉｉｉ）が、側方方向における抽出が均一ではないデータマトリックス内の各ラインについて繰り返される請求項７に記載の方法。
9. ｇ） データが取得されていない該データマトリックス内の位置を検出するステップ；および
   ｈ） ステップｇ）で検出された位置をゼロに設定するステップ
   を含む請求項１に記載の方法。
10. 磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムにおいて、
    ａ） 被検者を支持してＭＲＩシステムの特定の長手方向視野（ＦＯＶ）を通して該被検者を移動させるためのテーブル；
    ｂ） 該被検者が長手方向ＦＯＶを通して移動させられるにつれて該被検者の一連のＮＭＲデータビューを連続的に取得するためにパルスシーケンスの方向下で該ＭＲＩシステムを作動させるためのパルス発生器であって、被検者が長手方向ＦＯＶを通して移動させられるにつれて取得されたデータの側方ＦＯＶ_Lを変化させるために該パルスシーケンスが変化させられるパルス発生器；
    ｃ） 取得されたビューをデータマトリックスとして格納するためのメモリ；
    ｄ） 側方ＦＯＶ_Lが変化させられる領域において側方方向で均一な抽出を提供するために１ラインのデータマトリックス内でデータを再抽出するための手段；および
    ｅ） 該データマトリックス内のデータから１枚の画像を再構成するための手段と、を含む改良。
11. 要素ｃ）が、
    ｉ） 取得された各ビューをフーリエ変換するための手段；および
    ｉｉ） 該ビューが取得された時点の被検者の位置によって決定される位置でデータマトリックス内にフーリエ変換されたビューを格納するための手段
    を含む請求項１０に記載の改良。
12. さらにまた、
    ｆ） ビューが取得されるにつれてテーブル移動の速度を制御するための手段
    を含む請求項１１に記載の改良。
13. 要素ｄ）が、
    ｉｉｉ） １ラインのデータマトリックス内の取得されたデータ間に補間するための手段；および
    ｉｖ） 均一な抽出間隔で補間されたデータを選択する手段
    を含む請求項１１に記載の改良。
    

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