JP2007505719A - 環状シーケンシャルステップでのｋ空間中心の回りでのジャンピング - Google Patents

Abstract

磁気共鳴画像化データ取得方法において、ｋ空間（１００）を、ｋ空間中心にある中心領域（１０２）と、ｋ空間中心からの距離が大きい１つ以上の環状周囲領域（１０４、１０６）とに分割する。１つ以上の環状周囲領域は、ｋ空間中心からの距離が最も大きい最外周囲領域（１０６）を含む。中心領域（１０２）中のｋ空間サンプルを取得する。中心領域中のｋ空間サンプルを取得した後に、１つ以上の環状周囲領域（１０４、１０６）中のｋ空間サンプルを取得する。最外周囲領域（１０６）中のｋ空間サンプルを最後に取得する。少なくとも最外周囲領域中のｋ空間サンプルの取得は、最外周囲領域（１０６）で取得されるｋ空間サンプルの各行がｋ空間平面を完成する、行毎の取得順序を用いる。

Description

発明の詳細な説明

以下の説明は、磁気共鳴の技術分野に関する。本発明は、トランジェント磁気造影剤ボーラスの際の磁気共鳴画像化に特に応用でき、それを参照して説明される。しかし、同期磁気共鳴画像化等の、過渡現象の磁気共鳴画像化にも応用できる。

磁気共鳴画像化の応用において、ｋ空間データを短時間で取得することが好ましい。例えば、コントラスト強調した画像化において、磁気共鳴画像化データは、磁気造影剤ボーラスが組織中で最も強い強調された磁気共鳴コントラストを提供する短い時間内に取得することが好ましい。コントラスト強調した磁気共鳴血管造影法の一部において、造影剤が動脈中にあり、静脈に到達する前に、ｋ空間データの中心を収集して、まだ強調されていない静脈信号を取り除くことにより動脈フローをうまく可視化する。他の例として、心臓同期画像化において、磁気共鳴画像化データは、動きアーティファクトを減少させるために選択された心臓フェーズに対応する短時間のうちに取得することが好ましい。

言うまでもなく、これらや同様な応用において、データ取得するための時間は短いが、一般的に明確ではない。例えば、造影剤ボーラスは、造影剤が画像化領域に入ると、一般に磁気共鳴信号強度は立ち上がる。信号強度の上昇スロープは頭打ちになり、結局、磁気共鳴信号強度はピークを迎える。この強度のピークを越えると、造影剤が画像化領域を出ると、信号強度は低下し始める。よって、最適画像化のための短い時間ははっきりしないが、しかし、ボーラス信号強度が最大になる時間周辺でデータを集中して取得することが有利になる。例えば、動脈信号と静脈信号の分離は、関心のある欠陥内でボーラスにより誘起された信号が最大になる時に、ｋ空間データの中心を求めることにより達成できる。同様に、同期心臓画像化において、目的は単一の心臓フェーズを画像化することであり、画像化時間が増加するにつれて、心筋はますます目標の心臓フェーズからずれてしまう。

過渡現象の画像化を改良するため、ｋ空間サンプリングの順序を、ｋ空間中心周辺のｋ空間サンプルを最適時間に最も近くで取得し、ｋ空間中心からはずれたｋ空間サンプルを最適時間に近くないときに取得することが知られている。例えば、Ｒｉｅｄｅｒｅｒ等の米国特許第５，１２２，７４７号は、サンプリングトラジェクトリスパイラルがｋ空間中心の外側にあり、最適時間に取得された最初のｋ空間サンプルがｋ空間中心に近い、１つのタイプの中心サンプリングを開示している。ｋ空間中心に近いｋ空間サンプルは、画像全体に大きく貢献する低周波数サンプルである。これと異なり、ｋ空間中心との距離が遠いｋ空間サンプルは、画像のより細部に貢献する高周波数サンプルである。よって、ｋ空間中心に近いサンプルを最初に取得することにより、ボーラスのピーク、目標の動脈または静脈フェーズ、目標の心臓フェーズ、またはその他の最適な時間の近くで、画像全体に最も貢献するサンプルを取得することができる。

データ取得をｋ空間中心に有利に集中するデータ取得方法があるが、これらの既存の方法には不利な点がある。データが、一般的なフーリエ変換ベースの再構成アルゴリズムに適合するジオメトリを用いて収集されない。よって、一般に、画像再構成処理のための収集画像データを準備するため、大量のｋ空間サンプルのソーティングが必要となる。このようなソーティングは計算量が大きく、データ処理を遅くし、有用な画像の生成を遅らせる。

さらにまた、中心からスパイラルアウトするデータを収集することにより、フーリエベースの画像再構成を開始するｋ空間平面を完全に取得する前に、データセット全体を収集していなければならない。このため、データ取得と画像再構成の処理を並行して進められず、有用な画像の生成がさらに遅くなる。

既存の方法のさらに別の問題は、一般に、複雑な中心その他の選択されたｋ空間取得トラジェクトリを追うために多数の大磁場グラディエントステップを適用することである。これらの大磁場グラディエントにより、画像アーティファクトを生じる渦電流が発生する。

本発明は、上記の限界その他を解消する、改良された装置と方法を意図したものである。

一態様によると、磁気共鳴画像化方法を提供する。 ｋ空間を、ｋ空間中心にある中心領域と、ｋ空間中心からの距離が大きい１つ以上の環状周囲領域とに分割する。その１つ以上の環状周囲領域は、ｋ空間中心からの距離が最も大きい最外周囲領域を含む。中心領域中のｋ空間サンプルを取得する。中心領域中のｋ空間サンプルを取得した後に、１つ以上の環状周囲領域（１０４、１０６）中のｋ空間サンプルを取得する。最外周囲領域（１０６）中のｋ空間サンプルを最後に取得する。少なくとも最外周囲領域中のｋ空間サンプルは、行毎のデータ取得順序を用いて取得される。行毎のデータ取得順序では、最外周囲領域中で取得されたｋ空間サンプルの各行が、その最外周囲領域以外の領域からすでに取得された選択されたｋ空間データとともに、画像平面を構成する完全なデータセットを形成する。前記最外周囲領域中の全てのｋ空間サンプルが取得されるのを待たずに、再構成が取得と少なくとも部分的に並行して行われるように、完成した各データセットが再構成画像平面に再構成される。

他の一態様によると、磁気共鳴画像化装置を開示する。磁気共鳴画像化スキャナが関連する画像化対象を画像化する。磁気共鳴画像化コントローラは、以下のステップを含む方法を実行する：（ｉ）ｋ空間を、ｋ空間中心にある中心領域と、ｋ空間中心からの距離が大きい、ｋ空間中心からの距離が最大の最外周囲領域を含む１つ以上の環状周囲領域とに分割するステップと、（ｉｉ）磁気造影剤ボーラスを画像化するための最適時間を決定するステップと、（ｉｉｉ）ほぼ前記最適時間に前記中心領域中のｋ空間サンプルを取得するステップと、（ｉｖ）中心領域中のｋ空間サンプルを取得した後に、１つ以上の環状周囲領域中のｋ空間サンプルを取得するステップ。少なくとも最外周囲領域における取得は、平面ごとのデータ取得順序を用いる。この順序では、現在のｋ空間平面に属する最外周囲領域中のすべてのｋ空間サンプルが取得され、他のｋ空間平面に属する最外周囲領域中のサンプルが取得される前に、現在のｋ空間平面が完成する。再構成プロセッサは、前記完成した現在のｋ空間平面を、他のｋ空間平面が完成するまで待つことなく、再構成平面画像として再構成する。

さらに他の一態様によると、磁気共鳴画像化装置を開示する。ｋ空間を、ｋ空間中心にある中心領域と、ｋ空間中心からの距離が大きい１つ以上の環状周囲領域とに分割する手段が備えられる。その１つ以上の環状周囲領域は、ｋ空間中心からの距離が最も大きい最外周囲領域を含む。ｋ空間中のｋ空間サンプルを取得する手段が備えられる。中心領域中のｋ空間サンプルを最初に取得する。最外周囲領域中のｋ空間サンプルを最後に取得する。少なくとも最外周囲領域中のｋ空間サンプルが、最外周囲領域で取得されるｋ空間サンプルの各行がｋ空間平面を完成する、行毎のデータ取得順序を用いて取得される。前記最外周囲領域中の全てのｋ空間サンプルが取得されるのを待たずに、各完成したｋ空間平面を再構成画像平面に再構成する手段が備えられる。

有利な点の１つは、画像化セッション時間が短くなることである。

他の有利な点は、画像アーティファクトが減ることである。

他の利点は、並行して画像化データを取得、再構成、及び表示処理ができることである。

さらに別の利点は、データのソーティングの複雑性を減らせることである。

さらに別の利点は、渦電流を減らせることである。

好ましい実施形態の下記の詳細な説明をよめば、本技術分野の当業者には、別の多数の利点と利益が明らかになるであろう。

本発明は、いろいろな構成要素や構成要素の配置のかたちをとり、また、いろいろなプロセス動作やプロセス動作の配置の形をとる。図面は好ましい実施形態を例示することのみを目的とし、本発明を限定するものと解してはならない。

図１を参照して、磁気共鳴画像化スキャナ１０は、関連する画像化対象１６を内部に配置する一般的には円筒形のスキャナボア１４を規定するハウジング１２を含む。主磁場コイル２０は、ハウジング１２の中に配置され、スキャナボア１４の中心軸２２と一般的には並行な方向の主磁場Ｂ０を生じる。主磁場コイル２０は、冷凍シュラウド２４内に配置された一般的には超伝導のコイルであるが、抵抗のある主磁石を用いることもできる。ハウジング１２は、ボア１４中に磁場グラディエントを選択的に生じる磁場グラディエントコイル３０を収容、またはサポートしている。ハウジング１２は、さらに、磁気共鳴を選択的に励起及び／または検出するラジオ周波数のボディコイル３２を収容、またはサポートしている。ハウジング１２は、一般的に、スキャナボア１４を規定するコスメティック内側ライナ３６を含む。一部の画像化アプリケーションにおいて、表面コイル４４等の１つ以上の局所ラジオ周波数コイルを用いて、ラジオ周波数の励起及び／または検出をする。

コントラスト強調磁気共鳴画像化において、ボーラスインジェクタ４６を用いて、選択された磁気造影剤（ガドリニウムベースの造影剤等）を画像化対象１６に急激に注入する。人間の画像化対象の血流にボーラス注入する場合、造影剤は急速に関心のある組織に入り、出て行く。入出間のボーラス過渡時間は一般的には数秒のオーダーである。図示した実施形態において、ボーラスインジェクタ４６は、カテーテル４８により画像化対象１６の血流に結合されている。

磁気共鳴画像化コントローラ５０は、磁場グラディエントコイル３０を選択的に駆動するように磁場グラディエントコントローラ５２を操作し、画像化対象１６にラジオ周波数励起パルスを選択的に照射するように、図示したようにラジオ周波数コイル３２に結合した、または表面コイル４４等の局所コイルに結合したラジオ周波数トランスミッタ５４を操作する。磁場グラディエントコイル３０とラジオ周波数コイル３２を選択的に動作させることにより、磁気共鳴を生じさせ、画像化対象１６の関心領域の少なくとも一部において空間的にエンコードする。画像化データ取得の際、磁気共鳴画像化コントローラ５０は、図示したようにラジオ周波数表面コイル４４に結合した、または全体ボディコイル３２に結合したラジオ周波数レシーバ５６を動作させ、磁気共鳴サンプルを取得して磁気共鳴データバッファ６０に格納する。

取得した画像化データは、一般的には、再構成プロセッサ６２により、フーリエ変換ベースの再構成アルゴリズムを用いて、画像表示に再構成される。再構成プロセッサ６２により生成された再構成画像は、画像メモリ６４に格納され、ユーザインターフェイス６８の表示装置６６に表示され、不揮発性メモリに格納され、ローカルのイントラネットまたはインターネットを解して送信、観察、格納、操作等がなされる。ユーザインターフェイス６８により、好ましくは、放射線科医、技術者、その他の磁気共鳴画像化スキャナ１０のオペレータは、磁気共鳴画像化コントローラ５０との間で情報のやりとりをでき、磁気共鳴画像化シーケンスの選択、修正、及び実行をすることができる。

上に説明した磁気共鳴画像化システムは、単なる例示である。ここで説明した磁気共鳴データ取得方法は、ほぼいかなるタイプの磁気共鳴画像化スキャナ（水平ボアスキャナ、垂直ボアスキャナ、オープン磁石スキャナ等を含むがこれに限定されない）でも使用することができ、さらにまた、ここに説明した磁気共鳴データ取得方法は、パラレル画像化用受信コイルアレイ、ＳＥＮＳＥ画像化等とともに利用することができる。

コントラスト強調画像化において、ボーラスインジェクタ４６は、画像化対象１６への磁気造影剤ボーラスを制御する。ボーラスは、血流に入れられると、一般的には数秒のオーダーで関心のある画像化領域に入り、そして出る。従って、好ましくは、関心のある画像化領域中のボーラスにより生じる磁気コントラストのピークにおいて画像化データを取得するように、画像化データ取得のタイミングを計る。後で説明するように、画像化データは、画像化データの取得は、ｋ空間の中心近くの領域にあるｋ空間サンプルを最初に取得し、次に、ｋ空間中心から遠い領域のサンプルを取得する。画像化のタイミングを決める１つのアプローチにおいて、磁気共鳴画像化コントローラ５０は、ボーラスインジェクタ４６にボーラストリガー信号７０を送る。ボーラスインジェクタ４６は、そのボーラストリガー信号７０の受信に応じて、カテーテル４８を介したボーラスを実行する。磁気共鳴画像化コントローラ５０は、ボーラストリガー信号７０を送った後、事前に選択された時間に磁気共鳴画像化データ取得を開始する。ここで、事前に選択された時間は、実行されたボーラスが関心のある画像化領域に入るまでの時間に対応する。

画像化データ取得のタイミングを計る他のアプローチにおいて、スキャナ１０は、関心領域からプロジェクションその他の磁気共鳴信号を取得する。磁気共鳴画像化コントローラ５０は、この信号の強度を監視する。ボーラスインジェクタ４６は、磁気造影剤ボーラスを実行する。実行されたボーラスが関心画像化領域に入ると、プロジェクションその他の磁気共鳴信号の強度が変化する。磁気共鳴画像化コントローラ５０は、この変化を検出し、画像データ取得を開始する。心臓同期画像化等であるさらに別の実施形態において、磁気共鳴画像化コントローラ５０は、例えば、心電図信号から取り出した好適な心臓同期信号を用いて、データ取得をトリガーする。同様に、別のほぼいかなる生理学的現象を検出して使用して、生理学的現象により影響された関心ボリュームの磁気共鳴画像化の開始をトリガーする。

図１を続けて参照して、さらに図２ないし５を参照して、磁気共鳴画像化コントローラ５０は、ｋ空間１００を、ｋ空間中心にある中心領域１０２と、ｋ空間中心からの距離がより大きい１つ以上の環状周囲領域（すなわち、図２に示した実施形態例における２つの環状周囲領域１０４、１０６）とに分割する。図２ないし５に示したｋ空間は、「ｃｐ」で示した主データ取得座標に垂直で、「ｃｓ」で示した直交副データ取得座標に垂直であるビューを示す。ラベルされていない読み出し軸は、図示した主座標ｃｐと副座標ｃｓに対して横方向を向いており、よって見る方向と平行である。実施形態によっては、ｃｐ座標はスライス選択座標であり、一方、ｃｓ座標は位相エンコード座標である。しかし、主座標と副座標はほぼ任意の空間的方向を向くことができる。例えば、位相エンコード方向を主座標ｃｐとしてもよいし、一方、スライス選択方向を副座標ｃｓとしてもよい。または、主座標ｃｐと副座標ｃｓの１つまたは両方を、従来の矢状、冠状、軸上の解剖学的座標系に対して傾いていてもよい。さらにまた、図示した実施形態においては、主座標ｃｐ、副座標ｃｓ、読み出しデータ取得座標は相互に直交しているが、意図された実施形態によっては、直交していないデータ取得座標系を用いてもよい。

図２ないし５に、ｋ空間サンプル１１０の長方形格子を示した。これらの図において、各ｋ空間サンプルまたは読み出しラインはドットとして示されている。図示したグリッドは、図を単純にするため１０×１０となっている。実際に使用されるのは、１２８×１２８から１０２４×１０２４の格子である。３次元ボリュームを画像化する実施形態においては、これらのｋ空間サンプル１１０は、それぞれ読み出し座標に沿って延びるｋ空間データの読み出しラインに対応する（すなわち、主座標ｃｐと副座標ｃｓに対して横方向に伸び、図２ないし５の奥行き方向のドットとして見える）。サンプルが１０×１０の正方形の格子状になっているが、ｃｐ方向とｃｓ方向のサンプル数は違っていてもよい。このような３次元ボリューム画像化において、中心領域１０２は読み出し方向に伸び一般的には円筒形の中心領域を規定するが、一方、環状領域１０４、１０６は、同様に読み出し方向に伸び、円筒形の中心領域ボリューム１０２を取り囲む３次元環状ボリュームを規定する。

磁気共鳴画像化コントローラ５０は、図３に示した取得順序を用いて中心領域１０２を最初に取得し、図４に示した取得順序を用いて内側の環状周囲領域１０４を次に取得し、図５に示した取得順序を用いて外側環状周囲領域１０６を最後に取得する。これらの領域１０２、１０４、１０６のそれぞれからデータを取得するのに使用する好ましいサンプリング順序を次に説明する。

図３を特に参照して、中心領域１０２中の各ｋ空間サンプル１１０は、取得シーケンス中の順番を表すラベルが付されている。中心領域１０２の例は、順序数１、２、３、．．．、１２でラベルされた１２個のｋ空間サンプルを含んでいる。図示した実施形態において、実質的にランダムまたは疑似ランダムな順序を用いて、中心領域１０２中のｋ空間サンプルを取得する。ランダムまたは疑似ランダムな順序で中心領域１０２のサンプルを取得することにより、データ取得のトリガーの誤差に対してローバストになる。磁気造影剤ボーラスによるピーク強度コントラストが中心領域１０２の取得と正確に同期せず、磁気共鳴データの取得が少し速く、または少し遅くトリガーされた場合、このランダムまたは疑似ランダムな順序によりこのトリガー誤差に対する画像品質の感度が減る。この意味で、「ランダムまたは疑似ランダム」は、この言葉の普通の意味に加えて、ランダムまたは疑似ランダムな順序と同様の統計的特徴を有するように選択されたいかなる所定の順序も含むものである。

ランダムまたは疑似ランダムな順序は、一般的に、ランダムなサンプリング位置の間の大きなジャンプを追跡するために使用する磁場グラディエントを大きくするという点でコストがかかる。しかし、中心領域１０２は、一般的に、比較的小さく、ｋ空間の中心に近いので、中心領域１０２内でランダムなジャンプをするのに要する磁場グラディエントは、一般的には許容範囲内である。あるいは、図示したランダムまたは疑似ランダムな順序ではなく、ｋ空間の中心に最も近いｋ空間サンプルを集める中心その他の順序を中心領域１０２で用いることもできる。

特に図４を参照して、中心領域１０２の全てのｋ空間サンプルを取得すると、磁気共鳴画像化コントローラ５０は、行毎の蛇行取得順序を用いて内側周囲環状領域１０４中のｋ空間サンプルを取得する。その行毎の蛇行取得順序は、印加する磁場グラディエントの強さを限定しつつ、与えられたｃｐ座標値を有する読み出しサンプルの行をグループとして取得する（すなわち、ｃｓ座標方向に沿った読み出しサンプルの行を取得する）。ｋ空間サンプルの取得順序が図４に表されている。ここで、取得されたサンプルの各行は、平面の順序数によりラベルされた矢印により示されている。図４には、１、２、３、４、５、６とラベルされた６つの行がある。矢印の方法は、データ取得中にサンプルの行を横切る方向を示す。最初に取得されるサンプルは主座標ｃｐの中心位置付近である、図４の下部にある。サンプルの行の取得は、このｋ空間サンプルから開始して、ｃｓ座標中の正または上向き方向に進み、中心領域１０２の内部にありすでに取得された行に沿ったｋ空間サンプルの取得は含まない。当然のことながら、ｋ空間サンプルのこの行を飛び越えるには、手方向ｃｐにグラディエントを印加することなく、副座標方向ｃｓにグラディエントのステップを印加することを必要とする。

一旦ｋ空間サンプルの第１の行を取得すると、手法光ｃｐのグラディエントパルスを印加して、アノ行に移動する。この行も主座標ｃｐの中心位置の近くにある。このｋ空間サンプルの第２の行は、負すなわち下向き方向に進む。すなわち、第２行は第１行とは反対方向に進む。第２行は、副座標ｃｓグラディエントパルスのみを用いて進み、主方向ｃｐのいかなるグラディエントの印加もない。

第２行のｋ空間サンプルを取得すると、主方向ｃｐのグラディエントパルスを印加して、第３行に移動する。この第３行は、主座標ｃｐの中心位置からさらに外側にある。サンプルの第３行を正すなわち上向き方向に進む。第３行のｋ空間サンプルを取得すると、主方向ｃｐのグラディエントパルスを印加して、第４行に移動する。この第４行は、負すなわち下向き方向に進む。第４行のｋ空間サンプルを取得すると、主方向ｃｐのグラディエントパルスを印加して、第５行に移動する。この第５行は、環状周囲領域１０４の端にある。ｋ空間サンプルの第５行を正すなわち上向き方向に進む。第５行のｋ空間サンプルを取得すると、主方向ｃｐのグラディエントパルスを印加して、第６行であり周囲領域１０４を横切るｋ空間サンプルの最終行に移動する。この第６行は、環状周囲領域１０４の反対側の端にある。ｋ空間サンプルの第６行を負すなわち下向き方向に進む。

上述した内側環状領域１０４中の行毎の取得パターンには有利な点がある。３次元フーリエエンコード画像化において、各ｋ空間サンプル１１０は、読み出し方向のｋ空間の読み出しラインに対応する。よって、ｋ空間サンプルの行はｋ空間の平面に対応する。このｋ空間平面は、２次元フーリエベースの再構成処理を用いて、再構成画像平面に変換でき、よって、複雑なソーティングにより生じるデータ処理の遅延がなくなる。さらにまた、行毎の取得順序付けにより、トラジェクトリを進む際に使用する磁場グラディエントの振幅の変化の大きさを制限することができ、画像アーティファクトにつながる渦電流が減る。

特に図５を参照して、一旦中心領域１０２と内側環状領域１０４中の全てのｋ空間サンプルを取得すると、磁気共鳴画像化コントローラ５０は、内側領域１０４のサンプル取得に使用したのと同じタイプの行毎の取得順序を用いて、外側環状周囲領域１０６中のｋ空間サンプルを取得する。ｋ空間サンプルの各行の取得を、図５に、取得順序をラベルした矢印で示した。１、２、３、．．．、１０とラベルした１０個のｋ空間サンプル行がある。矢印の方法は、データ取得中にｋ空間サンプルの行を進む方向を示している。内側周囲領域１０４で使用した取得順序と同様に、最外周囲領域１０６の行が、最外領域１０６の中心に最も近い主座標ｃｐ値を有する第１と第２の行が最初に取得され、主座標ｃｐ値が増える方向に行がその後取得され、最外環状領域１０６の反対端にあるｋ空間サンプルの９番目と１０番目の行の取得で終了する。副方向ｃｓの行に沿ったサンプルの取得方向は、新しい行が始まる時に反転され、印加する磁場グラディエントの大きさを制限する。このように、行１、３、５、７、９は、正すなわち上向き方向に進み、行２、４、６、８、１０は、負すなわち下向き方向に進む。最外周囲領域１０６のｋ空間データを取得する時、中心領域１０２または内側環状周囲領域１０４中にあり、すでに取得された行に沿ったｋ空間サンプルは、最外周囲領域１０６の行毎のサンプリングの際に再取得はされない。

図１ないし５を続けて参照し、さらに図６も参照するが、再外周囲領域１０６の行毎の取得により、全てのｋ空間データが取得される前に画像の再構成が可能となり、（ｋ空間平面に対応する）ｋ空間サンプルの１つの行全体が取得されると、データ取得と実質的に並行して画像再構成を実行することができる。図６に概略を示したように、中心領域１０２中のｋ空間サンプルは期間１２０中で取得され、その後、内側環状周囲領域１０４中のｋ空間サンプルがその後の期間１２２中で取得される。第２の取得期間１２２の終わりには、ｋ空間平面は完全にはサンプルされていない。その理由は、最外環状領域１０６が画像ボリューム中のｋ空間の全ての平面のｋ空間サンプルを少なくとも一部含むからである。

最外環状領域１０６の行毎のサンプリングは、期間１２２に続く期間１２４中に実行される。ｋ空間サンプルの第１行を取得すると、ｋ空間平面全体のデータ全てが入手可能であり、その平面の再構成を再構成プロセッサ６２で開始することができる。

例として、主方向ｃｐがスライス選択方向であるとき、副方向ｃｓは位相エンコード方向であり、ｃｐとｃｓに垂直なラベル付けされていない方向は読み出し方向であり、ｋ空間サンプルの行の取得は、選択されたスライスの全ての位相エンコードステップの取得に対応する。最外領域１０６の第１の行に沿ったｋ空間サンプルが、（領域１０２、１０４の取得の際にすでに取得された位相エンコードステップを飛び越して）全てその選択されたスライスの行に沿って位相エンコードステップを進むことにより取得されるとすぐに、中央スライスを再構成できる。行２に沿ったデータが全て収集されると、隣接するスライスを再構成することができる。以下同様である。また、３次元ｋ空間中の他の２次元平面にも同じ原理を適用する。

よって、再構成期間１３０は、最外環状領域１０６中のｋ空間サンプルの第１行のサンプリングが完了すると、始まる。再構成は、（図６中の再構成期間１３０の右側の「破れ」で示したように）最外環状領域１０６中のサンプルが取得される期間１２４を超えて続くかも知れない。しかし、取得期間１２４と再構成期間１３０が部分的に重なり合うことにより、データ処理が大幅に高速化される。

少し図１に戻って、１つの好適な実施形態において、磁気共鳴画像化コントローラ５０は、ｋ空間サンプルの行が完全に取得されるたびに、再構成プロセッサ６２に再構成トリガー信号７２を送る。再構成トリガー信号７２を受信すると、再構成プロセッサ６２は対応する画像平面の再構成を開始する。他のアプローチにおいて、再構成プロセッサ６２はサンプリングデータバッファ６０を監視して、ｋ空間サンプルの行の取得がいつ完了したか決定する。

図６に戻って、データ処理には大量のデータソーティングは含まれない。周囲領域１０４、１０６は、２次元フーリエ再構成に適当して行毎に取得され、それらのデータには大幅なソーティングは必要ない。中心領域１０２からのデータは、ランダム化または疑似ランダム化されており、ソートしなければならない。しかし、このソーティングはデータの取得と同時に実行され、各サンプルは、次のサンプルが取得される間に、そのｋ空間座標に対応するデータバッファ中の位置に置かれる。

さらにまた、再構成プロセッサ６２は、各平面を、そのｋ空間データ取得が取得期間１２４中に完了すると再構成するので、その再構成された平面の画像は、取得期間１２４及び再構成期間１３０と少なくとも部分的に重なり合う表示期間１３６中に、表示装置６６により表示することができる。このように、データ取得が続いている間でも画像の表示を開始することができる。

図７を参照して、再構成プロセッサ６２の好適な実施形態を説明する。 実施形態によっては、データのソーティングは取得の前に決定され、磁気共鳴画像化コントローラ５０により決定されたｋ空間アレイにおいて、期待される取得順序を再構成プロセッサ６２に提供する。よって、各データサンプルをデータソータ１５０によりｋ空間中のその位置に対応するデータバッファ中のロケーションに最初に置く以外、再構成中にソーティングは実行しない。図６を参照して、期間１３２中の再構成プロセッサ６２によるこのソーティングは、データの取得及び再構成と並行して実行される。

３次元画像化においては、各ｋ空間サンプル１１０は、主方向ｃｐと副方向ｃｓに直交する読み出し方向の読み出しラインに対応する。従って、１次元フーリエ変換１５２を各ｋ空間サンプルに適用して、読み出し方向中の空間的コンテントを再生する。

再構成プロセッサ６２において、スライスチェッカ１６０は、画像平面を再構成するための完全なデータセットに対応するｋ空間サンプルの完全な行がいつ取得されたかを判断する。あるいは、再構成トリガー信号７２（図１参照）が、画像平面データがいつ取得されたかを示す。完了したデータセットは、データソータ１５０によりすでにソーティングされ、フーリエ変換プロセッサ１５２により読み出し方向にフーリエ変換されており、副座標ｃｓ方向で動作する第２の１次元フーリエ変換プロセッサ１６２により、副座標ｃｓ方向に沿った空間的コンテントを再生するために処理される。第２の１次元フーリエ変換プロセッサ１６２の出力は、ちょうど完了した主ｃｐ平面の再構成画像である。期間１２４中に画像平面に対応するｋ空間サンプルの各行の取得が完了すると、ちょうど完了した画像平面データセットが同様に再構成される。

図２ないし５に図示したｋ空間の分割及びサンプリングは単なる例である。想定した一部の実施例では、内側周囲領域１０４は省略され、すなわち、データはランダムに取得された中心領域と行毎に取得された周辺領域の間で分割される。想定した他の実施形態において、環状周囲領域の数は２以上でもよい。図２と５に示したように、（ｃｐ−ｃｓ平面において）最外環状領域例１０６の内側の境界は、円または楕円であり、外側の境界は正方形または長方形である。このように、当然のことながら、環状周囲領域の断面形状はさまざまである。

データ取得と再構成を少なくとも部分的に同時に実行（及び、任意的に表示も同時に実行）する有利性は、最外領域１０６のｋ空間サンプルの取得の際にのみ、すなわち、期間１２４中のみに得られる。従って、最外領域を大きくして、内側領域１０２、１０４と比較してｋ空間サンプルの大部分を含むようにし、そうしてデータ取得とデータ構成の重なりを大きくすることは有利である。

一方、最外領域１０６で用いられる行毎の取得は、ｋ空間中心近くのデータの取得に向けては強くバイアスされておらず、最外領域１０６を大きくし過ぎると、時間的アーティファクトが大きくなる。時間的アーティファクトを減らすため、中心領域１０２をより大きくして、画像全体に強く影響するｋ空間の中心サンプルを最初に取得する。

しかし、中心領域１０２が大きくなると、データ取得に先立つソーティングが増加して、取得を計画する時間が増える。さらにまた、中心領域１０２が大き過ぎると、ｋ空間中心から比較的離れたｋ空間サンプルを含むことになる。図４に示したように行毎にサンプリングされる内側周囲環状領域１０４等の１つ以上の内側周囲環状領域を含むことにより、ｋ空間中心に向かう取得の各部分にバイアスをかけ、一方、高速のデータ処理をできる行毎の取得をすることにより、バランスを取ることができる。

一部の実施形態において、中心領域１０２の大きさは次のように決定される。ｋ空間サンプルの取得をするための磁気共鳴画像化パラメータを決定する。これらのパラメータには、データ取得レートが含まれる。中心領域１０２中のサンプルを取得するための期間１２０も、例えば、関心のある組織内での磁気造影剤ボーラスの期待期間に基づき選択される。データ取得レートと選択された期間１２０とに基づき、中心領域１０２のｋ空間サンプルの数を決定し、このサンプル数に対応する好適な中心領域１０２が選択される。

図８を参照して、一部の実施形態において、最外周囲環状領域以外の周囲環状領域の行毎の蛇行順序以外の順序を用いることも想定している。例えば、図８は、内側周囲環状領域１０４の場合のランダムまたは疑似ランダムサンプリング順序の例を示している。図８のランダムまたは疑似ランダムサンプリングを図４の行毎の順序に置き換えることにより、一部の画像化タスクでは有利になる。例えば、このアプローチにより、ｋ空間中心からさらに離れてランダムまたは疑似ランダムサンプリングの範囲を拡張することにより、トリガー時間誤差に対してさらにローバストにすることができ、一方、中心領域１０２と内側周囲領域１０４のそれぞれのランダムまたは疑似ランダムサンプリングを別々にすることにより、中心領域１０２の外側をサンプリングする前に、ランダムまたは疑似ランダムサンプリングが中心領域１０２の境界内の全てのｋ空間サンプルをカバーする。しかし、言うまでもなく、内側周囲領域１０４のランダムまたは疑似ランダムサンプリングにより必要なデータソート時間が増加する。

図示はしていないが、一部の実施形態において、中心領域１０２と１つ以上の周囲環状領域１０４、１０６に対して、行毎の取得順序を使用することも想定している。行毎の取得順序はそれ自体、先のサンプリングをｋ空間中心に向けるバイアスとはならないが、しかし、比較的小さな中心領域１０２と比較的小さな１つ以上の内側周囲環状領域１０４を用いることにより、先のサンプリングをｋ空間中心に向けるバイアスをかけることも可能である。さらに、これらの実施形態においては、中心領域１０２を含む全ての領域が行毎にサンプリングされるので、その後のデータ処理においてソーティングによる遅延が大幅に低減される。

本発明を好ましい実施形態を参照して説明した。明らかに、前述の詳細な説明を読んで理解することにより、修正と変更に想到することができる。本発明は、添付した請求項とその均等の範囲内に入るこのような修正及び変更はすべて含むものと解釈しなければならない。

磁気共鳴画像化システムを示す概略図である。 ｋ空間サンプリングの（ｉ）ｋ空間中心に配置された中心領域と、（ｉｉ）２つの環状周囲領域への分割を示す図である。 中心ｋ空間領域にあるｋ空間サンプルの、好適なランダムな、または疑似ランダムな取得順序を示す図である。 内側環状周囲ｋ空間領域にあるｋ空間サンプルの、好適な行ごとの取得順序を示す図である。 外側環状ｋ空間領域にあるｋ空間サンプルの、好適な行ごとの取得順序を示す図である。 画像化のデータ取得、データ再構成、データ表示の態様の相対的タイミングを示す図である。 図１の再構成プロセッサの好適な実施形態を示す図である。 内側環状周囲ｋ空間領域にあるｋ空間サンプルの、好適なランダムな、または疑似ランダムな取得順序を示す図である。

Claims (25)

1. 磁気共鳴画像化方法であって、
   ｋ空間を、ｋ空間中心にある中心領域と、ｋ空間中心からの距離が大きい１つ以上の環状周囲領域であってｋ空間中心から最も遠い再外周囲領域を含む環状周囲領域とに分割するステップと、
   前記中心領域中のｋ空間サンプルを取得するステップと、
   前記中心領域中のｋ空間サンプルを取得した後、前記１つ以上の環状周囲領域中のｋ空間サンプルを取得するステップと、を有し、
   前記再外周囲領域中のｋ空間サンプルが最後に取得され、少なくとも前記再外周囲領域中のｋ空間サンプルの取得は、前記再外周囲領域中に取得されたｋ空間サンプルの各行が、前記再外周囲領域以外の領域からすでに取得したｋ空間データの選択されたものとともに、画像平面を再構成するための完全なデータセットを形成する行毎のデータ取得順序を用い、
   前記方法は、前記最外周囲領域中の全てのｋ空間サンプルが取得されるのを待たずに、再構成が取得と少なくとも部分的に並行して行われるように、完成した各データセットを再構成画像平面に再構成するステップをさらに有することを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   各再構成画像平面を、それが使用可能になったら、他の画像平面の再構成を待つことなく表示するステップをさらに有することを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、
   前記中心領域中のｋ空間サンプルの取得をトリガー信号と同期させるステップをさらに有し、前記トリガー信号は、（ｉ）磁気造影剤ボーラスを実行した後の選択された期間、（ｉｉ）磁気造影剤ボーラスが入ったことによる磁気共鳴信号強度の変化の検出、（ｉｉｉ）ゲーティング信号の検出、（ｉｖ）選択された生理現象の検出のうち１つであることを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、
   前記中心領域と前記１つ以上の環状周囲領域中のｋ空間サンプルを取得するための複数の磁気共鳴画像化パラメータであって少なくともデータ取得レートを含むパラメータを選択するステップと、
   （ｉ）前記選択された複数の磁気共鳴画像化パラメータと（ｉｉ）前記中心領域中のｋ空間サンプルを取得する時間とを用いて前記中心領域を決定するステップをさらに有することを特徴とする方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、
   前記中心領域の外周は円または楕円であり、前記最外周囲領域の内周は円または楕円であり、外周は正方形または長方形であることを特徴とする方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、
   前記中心領域中のｋ空間サンプルの取得に、行毎の取得順序以外の取得順序を用いることを特徴とする方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、
   前記中心領域中のｋ空間サンプルの取得にランダムまたは疑似ランダムの順序を使用することを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   前記中心領域中のｋ空間サンプルの取得を磁気造影剤ボーラスと同期させることを特徴とする方法。
9. 請求項６に記載の方法であって、
   前記中心領域のｋ空間サンプルを行毎の順序でソーティングするステップをさらに有することを特徴とする方法。
10. 請求項１に記載の方法であって、
    前記１つ以上の環状周囲領域は少なくとも２つの周囲領域を含み、前記最外周囲領域以外の前記１つ以上の環状周囲領域中のｋ空間サンプルの取得にランダムまたは疑似ランダムの順序を用いることを特徴とする方法。
11. 請求項１に記載の方法であって、
    前記１つ以上の環状周囲領域は少なくとも２つの周囲領域を含み、前記最外周囲領域を含む全ての環状周囲領域中のｋ空間サンプルの取得に行毎の取得順序を用いることを特徴とする方法。
12. 請求項１に記載の方法であって、
    各ｋ空間サンプルはｋ空間の読み出しラインであることを特徴とする方法。
13. 請求項１に記載の方法であって、
    行毎の取得順序を用いた少なくとも前記最外周囲領域中のｋ空間サンプルの取得は、蛇行した行毎の取得順序を用いた前記ｋ空間サンプルの取得を含むことを特徴とする方法。
14. 請求項１に記載の方法であって、
    行毎の取得順序を用いて少なくとも前記最外周囲領域中のｋ空間サンプルの取得は、
    ｋ空間サンプルの各行を横断する副座標磁場グラディエントを適用するステップと、
    一般的に前記副座標に横向きである主座標磁場のグラディエントを適用することによりｋ空間サンプルの新しい各行をスイッチするステップと、を含むことを特徴とする方法。
15. 請求項１に記載の方法であって、
    行毎の取得順序を用いて少なくとも前記最外周囲領域中のｋ空間サンプルの取得は、
    （ｉ）第１の主座標位置において正の方向に副座標位置を横切ることにより、ｋ空間サンプルの第１の行を取得するステップと、
    （ｉｉ）主座標磁場グラディエントを適用して第２の主座標位置に動かすステップと、
    （ｉｉｉ）第２の主座標位置において負の方向に副座標位置を横切ることにより、ｋ空間サンプルの第２の行を取得するステップと、
    （ｉｖ）ステップ（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）を繰り返して、主座標によりインデックス付けされたｋ空間サンプルの複数の行を取得するステップと、を有することを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記主座標はスライス座標であり、前記副座標は前記スライス座標と直交する位相エンコード座標であり、各ｋ空間サンプルは前記スライス座標と位相エンコード座標の両方に直交する第３の座標に沿った読み出しラインであることを特徴とする方法。
17. 請求項１に記載の方法であって、
    行毎の取得順序を用いて少なくとも前記最外周囲領域中のｋ空間サンプルの取得は、
    （ｉ）前記最外周囲領域中の行に沿った第１の連続部分ｋ空間サンプルを取得するステップと、
    （ｉｉ）少なくとも前記中心領域中に含まれた行に沿ったサンプルをスキップするステップと、
    （ｉｉｉ）前記最外周囲領域内の行に沿った第２の連続部分ｋ空間サンプルであって前記行に沿った第１の連続部分ｋ空間サンプルから少なくとも前記中心領域だけ離れている第２の連続部分ｋ空間サンプルを取得するステップと、
    （ｉｖ）前記行毎に取得した各行に対してステップ（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）を繰り返すことを特徴とする方法。
18. 磁気共鳴画像化装置であって、
    関連づけられた画像化対象を画像化する磁気共鳴画像化スキャナと、
    磁気共鳴画像化コントローラと、を有し、前記コントローラは以下のステップ：
    ｋ空間を、ｋ空間中心にある中心領域と、ｋ空間中心からの距離が大きい、ｋ空間中心からの距離が最大の最外周囲領域を含む１つ以上の環状周囲領域とに分割するステップと、
    （ｉｉ）磁気コントラスト造影剤ボーラスを画像化するため最適時間を決定するステップと、
    （ｉｉｉ）ほぼ前記最適時間に前記中心領域中のｋ空間サンプルを取得するステップと、
    （ｉｖ）前記中心領域中のｋ空間サンプルを取得した後、前記１つ以上の環状周囲領域中のｋ空間サンプルを取得するステップを含む方法を実行し、
    前記最外周囲領域における取得は、現在のｋ空間平面に属する前記最外周囲領域中の全てのｋ空間サンプルを取得して、他のｋ空間平面に属する前記最外周囲領域中のサンプルを取得する前に前記現在のｋ空間平面を完成する平面毎のデータ取得順序を用い、
    前記装置は、前記完成した現在のｋ空間平面を、他のｋ空間平面が完成するまで待つことなく、再構成平面画像として再構成する再構成プロセッサをさらに有することを特徴とする装置。
19. 請求項１８に記載の磁気共鳴画像化装置であって、
    前記中心領域中のｋ空間サンプルを取得は、
    平面毎の順序以外の順序を用いて前記中心領域中のｋ空間サンプルを取得することを特徴とする装置。
20. 請求項１８に記載の磁気共鳴画像化装置であって、
    前記中心領域中のｋ空間サンプルを取得は、
    前記中心領域中のｋ空間サンプルの取得にランダムまたは疑似ランダムの順序を使用することを特徴とする装置。
21. 請求項２０に記載の磁気共鳴画像化装置であって、
    各再構成平面画像を、前記再構成プロセッサが対応するｋ空間平面の再構成を完了すると、前記再構成プロセッサが他のｋ空間平面の再構成をするのを待たずに、表示する表示装置をさらに有することを特徴とする装置。
22. 磁気共鳴画像化装置であって、
    ｋ空間を、ｋ空間中心にある中心領域と、ｋ空間中心からの距離が大きい、ｋ空間中心からの距離が最大の最外周囲領域を含む１つ以上の環状周囲領域とに分割する手段と、
    前記中心領域中のｋ空間サンプルが最初に取得され、前記最外周囲領域中のｋ空間サンプルが最後に取得され、前記最外周囲領域で取得されるｋ空間サンプルの各行によりｋ空間平面が完成する行毎のデータ取得順序を用いて少なくとも前記最外周囲領域中のｋ空間サンプルが取得される、ｋ空間のｋ空間サンプルを取得する手段と、
    前記最外周囲領域中の全てのｋ空間サンプルが取得されるのを待たずに、各完成したｋ空間平面を再構成画像平面に再構成する手段と、を有することを特徴とする装置。
23. 請求項２２に記載の装置であって、前記取得手段は、
    （ｉ）第１の主座標位置において正の方向に副座標位置を横切ることにより、ｋ空間サンプルの行を取得する手段と、
    （ｉｉ）主座標磁場グラディエントを適用して第２の主座標位置に動かす手段と、
    （ｉｉｉ）第２の主座標位置において負の方向に副座標位置を横切ることにより、ｋ空間サンプルの第２の行を取得する手段と、
    （ｉｖ）手段（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）を呼び出して、主座標によりインデックス付けされたｋ空間サンプルの複数の行を取得する手段と、を有することを特徴とする装置。
24. 請求項２２に記載の装置であって、
    前記取得手段は行ごとの取得順序以外の順序を用いて少なくとも前記中心領域を取得し、
    前記再構成手段は
    行ごとの取得順序以外の順序で取得したｋ空間サンプルを行毎の順序にソーティングする手段を含むことを特徴とする装置。
25. 請求項２２に記載の装置であって、
    前記再構成手段は、
    前記中心領域と前記１つ以上の環状周囲領域から得られた完成されたｋ空間平面のｋ空間サンプルを行毎に構成されたｋ空間平面データセットに構成する手段と、
    第１の方向の完成されたｋ空間平面の各ｋ空間サンプルをフーリエ変換して前記第１の方向の空間的コンテントを再生する手段と、
    前記第１の方向に対して横向きの第２の方向において行毎に構成されたｋ空間データセットをフーリエ変換して前記第２の方向の空間的コンテントを再生する手段と、を有することを特徴とする装置。

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