JP2006519081A - 磁気共鳴イメージング方法 - Google Patents

Abstract

検査領域の２次元又は３次元イメージングのための新規の磁気共鳴イメージング方法が記載される。ここでは、ｋ空間は幾つかの部分にセグメント化され、所定のサンプリング位置でスキャンされる。ｋ空間の第１の部分の磁気共鳴信号と、ｋ空間の異なる第２の部分の磁気共鳴信号が収集される。スキャンされたオブジェクトのフル画像を得るために、第２の部分のデータは第１の部分のデータで完全にされる。所与のプロファイル共有係数について、ｋ空間の第２の部分ではプロファイルのグループは前のダイナミックスキャンと共有される。第３の部分では、プロファイルのグループは、次のダイナミックスキャンと共有され、第１の部分では、１つ以上のグループは、更なるスキャンにおいて共有されない。

Description

本発明は、検査領域の２次元又は３次元イメージングのための磁気共鳴イメージング方法に係り、この方法では、ｋ空間は所定のサンプリング位置でスキャンされるが、ｋ空間の第１のデータセットの磁気共鳴信号及びｋ空間の一部分の次の縮小データセットの磁気共鳴信号が収集され、スキャンされたオブジェクトのフル画像を得るために、次の縮小データセットのデータは第１のデータセットのデータで完全にされる。

本発明は更に、そのような方法を実行するためのＭＲ機器とコンピュータプログラムプロダクトに係る。

データセットの収集時間を、前のセット又はスキャンの収集データを共有することによって減少することは、一般的にプロファイル共有（profile sharing）と称され、一般的に知られている。いわゆる「キーホール方法（keyhole method）」といった様々な周知のプロファイル共有方法がある。この「キーホール方法」では、ｋ空間の中心部分がより多く収集される。何故なら、例えば、心臓ＭＲスキャンのダイナミクスは、中心ｋプロファイルにおいてより多く発生するからである。このようなプロファイル共有は、ＧＥＳ、ＦＡＳＴ ＣＡＲＤ、ＴＲＩＣＫＳ等といった名前でも知られている。これらの収集スキームの基本原理は、ｋ空間はセグメントに分割され、これらのセグメントは様々な周波数で収集され、収集セグメントはより頻繁に繰り返される中心ｋ空間プロファイルと組み合わされることである。このようにすると、後続の画像間の時間における分解能を改善することが可能である。

上述した収集スキームは、これらのプロファイル共有スキャンは、ダイナミックスキャンに対してのみ満足のいく結果を与えるといった幾つかの欠点を有する。一方で、ｋ空間外における画像データは１度だけ決定され、これは、分解能に負の影響を及ぼし得る。

本発明は、磁気共鳴でのより高速なイメージングが利用可能であり、一方で、折り返し（fold-over）アーチファクト及び／又はゴースト及び低すぎる分解能といった問題が大幅に抑制されるようプロファイル共有における収集スキームを改良することを目的とする。本発明は更に、折り返しアーチファクト及び／又はゴーストの形成を抑制しながらより高速のイメージングのために設計される磁気共鳴機器とコンピュータプログラムプロダクトを提供することを目的とする。

本発明の第１の目的は、請求項１に記載する磁気共鳴イメージング方法によって達成される。本発明の更なる目的は、請求項５に記載する磁気共鳴機器及び請求項６に記載するコンピュータプログラムプロダクトによって達成される。

本発明の上述した利点及び他の利点は従属項に開示し、以下の説明に本発明の例示的な実施例を添付図面に対して説明する。

本発明によって提供する収集技術は、プロファイル共有及び特定プロファイル順序技術の使用によるダイナミックＭＲイメージングの圧縮に基づいている。この技術は幾つかの段階を有する。即ち、
１．所与のシーケンスに対し、入力パラメータとしての時間分解能は、所与のプロファイル共有係数に適応された所定の制限内に低下可能である。
２．上述の所与のプロファイル共有係数に対し、ｋ空間は幾つかのグループにセグメント化される。これらのグループは、前のダイナミックスキャンと共有されるプロファイルのグループと、次のダイナミックスキャンと共有されるプロファイルのグループと、どの更なるスキャンとも共有されない１つ以上のグループである。
３．共有セグメントにおけるプロファイル順序は確率的又は擬確率的順序で決定される。
４．連続ダイナミックスキャンによってｋ空間セグメントが収集される順序は、逆にする又は対称であるよう決定される。

図１には、ｋ空間における収集軌跡を概略的に示し、ここでは、プロファイル共有技術の一例を以下の通りに説明することができる。３つのダイナミック領域を有する２次元ダイナミックスキャンは、各ダイナミック領域に対して６秒のスキャン時間を有して約１８秒の標準的なスキャン時間を有する。連続スキャンの時間分解能を６秒から４秒に低下するために、２／３のプロファイル共有係数が必要となる。次に、ｋ空間は、３つの等しいセグメントＡ、Ｂ、及びＣ、若しくは、Ｃ、Ｄ、及びＥ、若しくは、Ｅ、Ｆ、及びＧにそれぞれグループにされる。図の下部分から分かるように、第１の３つのセグメントＡ、Ｂ、及びＣは、第１のダイナミックスキャンを形成するが、セグメントＡ及びＢは共有されず、セグメントＣは、第２のダイナミックスキャンと共有される。第２のダイナミックスキャンでは、セグメントＣ及びＥは、第１及び第３のスキャンによって共有され、セグメントＤは共有されない。第３のダイナミックスキャンでは、セグメントＦ及びＧは共有されず、セグメントＥは、第２のダイナミックスキャンと共有される。更に、ｋ空間は、第１のスキャンでは上から、第２のスキャンでは下から、及び第３のスキャンでは再び上からサンプリングされることが分かる。これは、逆又は対称の順序と呼ばれ、前の及び現在のダイナミックスキャンと、現在の及び次のダイナミックスキャンからのプロファイルのグループが共有可能であることを保証する。共有されるセグメントのそれぞれにおいて使用される確率的プロファイル順序は、信号の連続変動から発生するアーチファクトを軽減する。ｋ空間セグメントのエッジにおける信号の不連続性が、一般的にゴーストアーチファクトをもたらす。確率論又は擬確率的プロファイル順序は、アーチファクトが消えるようアーチファクトをサンプリングされた信号に亘って不鮮明に（smear out）する。

３次元ダイナミックスキャンの場合、共有セグメントは、図２ａ、２ｂ、及び２ｃの３つの例から分かるように様々な方法で選択可能である。前のダイナミックスキャンと共有されるセグメントは、参照符号２１により示す。次のダイナミックスキャンと共有されるセグメントは、参照符号２２により示す。図２ｃの例では、セグメント２１及び２２は、ランダムに混ぜ合わされる。

共有されないセグメントも、確率的又は擬確率的プロファイル順序で測定可能である。共有されないセグメントは更に、共有されるセグメントのサイズに依存してサブセグメントに更に分割可能である。

上述したプロファイル共有技術は、同じｋ空間データの繰り返し収集を特徴とする他のプロファイル共有技術と組み合わされても適用可能である。このような技術の例は、キーホールサンプリング及びＵＮＦＯＬＤ（マドレ・Ｂ（Madore B）、グローバ・ＧＨ（Glover GH）、ペルック・ＮＪ（Pelc NJ） 心臓イメージング及びｆＭＲＩに適用されるUnaliasing by Fourier encoding the overlaps using the temporal dimension (UNFOLD)を参照。Magn Reson Med 1999;42:813-828）である。

上述した技術は、ｋ空間の半分のみのスキャンと組み合わされることも可能である。その場合、外側のｋ空間セグメントは、前の及び次の（ランダムに順序付けられた）ダイナミックスキャンの混合から構成される。更に、ＳＥＮＳＥ又はＳＭＡＳＨといったパラレルイメージング技術も、この新規のプロファイル共有技術と組み合わされることが可能である。

図３にＭＲ装置の実際の実施例を示す。このＭＲ装置は、定常磁場を発生させる第１の磁石系２と、更に、傾斜コイル３と知られるＸ、Ｙ、及びＺ方向における傾斜を有する追加磁場を発生させる手段とを有する。図示する座標系のＺ方向は、慣例により磁石系２内の定常磁場の方向に対応し、また、これは、線形だけであるべきである。使用される測定座標系ｘ、ｙ、ｚは、図２に示すＸ、Ｙ、Ｚ系とは無関係に選択可能である。傾斜コイル３は、給電ユニット４から給電される。ＲＦ送信器コイル５は、ＲＦ磁場を発生させるよう作用し、ＲＦ送信器及び変調器６に接続される。例えば、人間又は動物の体である検査されるべきオブジェクト７におけるＲＦ磁場によって生成される磁気共鳴信号を受信するために受信器コイルが使用される。ＲＦ送信器コイル５は、複数の受信器アンテナのアレイを表す。更に、磁石系２は、検査される体７の一部を収容するのに十分に大きい検査空間を囲む。ＲＦコイル５は、検査空間において検査される体７の一部の周りに又は体７の一部上に配置される。ＲＦ送信器コイル５は、信号増幅器及び復調ユニット１０に、送信／受信回路９を介して接続される。制御ユニット１１は、ＲＦパルス及び傾斜を有する特別なパルスシーケンスを生成するようＲＦ送信器及び変調器６と電源ユニット４を制御する。制御ユニット１１は更に、ＭＲ信号の検出も制御する。復調ユニット１０から得られるＭＲ信号の位相及び振幅は、処理ユニット１２に供給される。制御ユニット１１及び各受信器コイル３及び５には、サブ繰り返し時間（即ち、一般的に１０ミリ秒未満）でそれらの検出経路を切り替えることを可能にする制御手段が具備される。この手段は、特に、アンテナの信頼ある位相動作を確実にするための電流／電圧安定化ユニットと、コイルと処理ユニット１２との間の信号経路における１つ以上のスイッチ及びアナログ−デジタル変換器を有する。処理ユニット１２は、変換によって画像を形成するよう提示された信号値を処理する。この画像は、例えば、モニタ１３によって視覚化可能である。

本発明によるｋ空間における収集スキームを示す図である。 ３Ｄダイナミックスキャン用のｋ空間における別の収集スキームを示す図である。 ３Ｄダイナミックスキャン用のｋ空間における別の収集スキームを示す図である。 ３Ｄダイナミックスキャン用のｋ空間における別の収集スキームを示す図である。 本発明が使用される磁気共鳴イメージングシステムを示す図である。

Claims (8)

1. 検査領域の２次元又は３次元イメージングのための磁気共鳴イメージング方法において、ｋ空間は、幾つかの部分にセグメント化され、且つ、所定のサンプリング位置においてスキャンされ、前記ｋ空間の第１の部分の磁気共鳴信号が収集され、前記ｋ空間の異なる第２の部分の磁気共鳴信号が収集され、スキャンされるオブジェクトのフル画像を得るために、前記第２の部分のデータは前記第１の部分のデータで完全にされる方法であって、
   所与のプロファイル共有係数ｋ空間に対し、前記第２の部分では、プロファイルのグループは、前のダイナミックスキャンと共有され、第３の部分では、プロファイルのグループは、次のダイナミックスキャンと共有され、前記第１の部分では、１つ以上のプロファイルのグループは、更なるスキャンで共有されないことを特徴とする方法。
2. 所与のシーケンスに対し、時間分解能は、所与のプロファイル共有係数に適応された所定の制限内に低下されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記共有されるセグメントにおける前記プロファイルの順序は、確率的又は擬確率的順序により決定されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 連続ダイナミックスキャンによって前記ｋ空間のセグメントが収集される順序は、逆にされる又は対称であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の方法。
5. 前記第１の部分は、サブセグメントに再分割されることを特徴とする請求項３又は４記載の方法。
6. 前記第１の部分及び／又は前記第１の部分のサブセグメントにおける前記プロファイルの順序は、確率的又は擬確率的順序で決定されることを特徴とする請求項３乃至５のうちいずれか一項記載の方法。
7. 請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の方法を用いて複数の信号からＭＲ画像を得る磁気共鳴イメージング機器であって、
   オブジェクトの一部におけるスピンの励起のための手段と、
   複数の信号をサンプリングするための少なくとも１つの受信器アンテナと、
   ｋ空間を幾つかの部分にセグメント化する手段と、
   所定のサンプリング位置で前記ｋ空間をスキャンする手段と、
   前記ｋ空間の第１の部分の磁気共鳴信号を収集する手段と、
   前記ｋ空間の異なる第２の部分の磁気共鳴信号を収集する手段と、
   前記スキャンされたオブジェクトのフル画像を得るために、前記第２の部分のデータを、前記第１の部分のデータで完全にする手段と、
   所与のプロファイル共有係数に依存して、前記第２の部分においてプロファイルのグループを前のダイナミックスキャンと共有し、第３の部分においてプロファイルのグループを次のダイナミックスキャンと共有し、前記第１の部分において１つ以上のグループを更なるスキャンにおいて共有しない手段と、
   を有する磁気共鳴イメージング機器。
8. 磁気共鳴方法によって画像を形成するためにコンピュータ使用可能媒体上に格納され、コンピュータに以下の実行：
   オブジェクトの一部におけるスピンの励起と、
   少なくとも１つの受信器アンテナによる複数の信号のサンプリングと、
   ｋ空間の幾つかの部分へのセグメント化と、
   所定のサンプリング位置での前記ｋ空間のスキャンと、
   前記ｋ空間の第１の部分の磁気共鳴信号の収集と、
   前記ｋ空間の異なる第２の部分の磁気共鳴信号の収集と、
   前記スキャンされたオブジェクトのフル画像を得るために、前記第２の部分のデータの前記第１の部分のデータによる完全と、
   所与のプロファイル共有係数に依存して、前記第２の部分におけるプロファイルのグループの前のダイナミックスキャンとの共有と、第３の部分におけるプロファイルのグループを次のダイナミックスキャンとの共有と、前記第１の部分における１つ以上のグループを更なるスキャンにおける非共有と、
   を制御させるコンピュータ可読プロフラム手段を有するコンピュータプログラム。

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