JP2007528767A - Ｍｒｉ走査パラメータの最適化のための前段走査 - Google Patents

Abstract

本発明は、磁気共鳴画像を生成する方法及び装置に関する。高品質磁気共鳴撮像を磁気共鳴装置のユーザ・フレンドリーな操作と組み合わせて達成するために、SENCE基準データを備える、基準走査から得られるデータを用いて、走査時間や信号対雑音比などの特定の走査パラメータの選択目標値を考慮して最適走査パラメ―タ群を判定することを提案している。基準走査に基づいて、画像雑音が種々の走査パラメータ群（SENCE、又はSENCEなしのイントリンジック・フォールドオーバの代替的な使用、スライス面内の位相符号化方向の種々の向き）について予測される。最適走査パラメータ群が判定される（目標SNRに一致するうえでの最短走査時間又は目標走査時間に一致するうえでの最高SNR）。

Description

本発明は、磁気共鳴画像を生成する方法及び装置に関する。

高品質磁気共鳴画像を得るために、多数の可変パラメータを、磁気共鳴走査の前に設定しなければならない。シーケンス、コントラスト、分解能等のような通常の検査パラメータに加えて、磁気共鳴装置の操作者は、各スライス上の視野を、走査対象の被験者の寸法、スライスの向き、及び各スライス内の関心領域に応じて選ばなければならない。更に、経験を有する操作者は、いくつかの画像パラメータの最適化によって走査時間を最小にすることが可能である。操作者は例えば、スライス内の最小被験者直径の方向における位相符号化方向を選び、被験者を厳密に包含するよう矩形視野パーセンテージすなわち（R）FOVを調節することができる。操作者は更に、関心領域の外部にフォールドオーバ信号が留まった状態で、被験者の寸法よりもなお小さな（R）FOVを選ぶことによってイントリンジック・フォールドオーバを利用することができる。最後に、操作者は、感度符号化すなわちSENSE（マルチエレメント・シナジー・コイル（位相アレイ・コイル）を用いた並列磁気共鳴撮像手法）を利用することができる。しかし、SENSEをイントリンジック・フォールドオーバと組み合わせることは可能でなく、よって、SENSEの場合、視野は、スライス内の位相符号化方向における被験者全体を包含しなければならない。更に、イントリンジック・フォールドオーバ及びSENSEの２つの手法の何れがより速いかは事前に明らかでない、高品質結果を得るためには、どの手法が最良の信号対雑音比を有するかを更に検査しなければならない。

(R)FOV、イントリンジック・フォールドオーバ及びSENSEの正確なチューニングは、時間のかかる作業である。よって、過去には、この計画はほとんど大まかに行われ、最適でない走査結果をもたらしていた。更に、こうした変数を最適化することには熟練した操作者が必要であるため、操作者が経験を有していない理由で結果が最適でない場合がある。

米国特許出願公開第2002/0087066号明細書には、磁気共鳴画像を生成する方法が開示されている。上記刊行物では、シーケンス・パラメータの最適な設定は、プロセッサ及びデータベースを備える制御システムによって判定される。被験者特有パラメータ（例えば、検査対象の被験者の質量、身長又はプロトン密度）及び検査特有パラメータ（例えば、シーケンス・タイプ、コントラストの事前選定、又は撮像対象の領域）が制御システムに供給される。データベース内では、先行検査から得られる被験者特有パラメータ、検査特有パラメータ及びシーケンス・パラメータがお互いに連係されて記憶される。供給される被験者特有パラメータ及び検査特有パラメータによれば、制御システムは、データベースに記憶されたパラメータから適切なシーケンス・パラメータを選択する。それによって、選択されたシーケンス・パラメータの質が、データベースに記憶されたデータの量及び質に完全に依存することは不都合である。

本発明の目的は、高品質磁気共鳴撮像を、磁気共鳴装置のユーザ・フレンドリーな操作と組み合わせて達成することである。

この目的は、本発明によって、磁気共鳴装置を用いて磁気共鳴画像を生成する方法によって達成され、この方法は、基準走査を獲得する工程と、特定の走査パラメータの目標値を磁気共鳴装置に供給する工程と、磁気共鳴装置により、かつ、基準走査データに基づいて、最適走査パラメータ群を特定の走査パラメータの目標値によって判定する工程とを備える。

本発明の目的は、磁気共鳴画像を生成する装置によっても達成され、この装置は、基準走査を獲得する獲得装置、上記磁気共鳴画像を生成する装置に特定の走査パラメータの目標値を供給する操作装置と、基準走査データに基づいて、特定の走査パラメータの目標値によって最適走査パラメータ群を判定する制御装置とを備える。

磁気共鳴装置はとりわけ、傾斜磁場を生成するコイル、電流供給装置、高周波ジェネレータ、制御装置、RF信号アンテナ、読み出し装置等を有する。全ての機器は、本発明による方法を行うよう構成される。全ての装置（例えば、獲得装置、操作装置や制御装置）は、データを得る手順及びデータ処理の手順が本発明の方法によって実行するように構築され、プログラムされる。

本発明の目的は、コンピュータ・プログラムがコンピュータにおいて実行されると、本発明による方法を行うよう構成されるコンピュータ命令を備えるコンピュータ・プログラムによっても達成される。本発明によって必要な技術的効果はよって、本発明によるコンピュータ・プログラムの命令に基づいて実現することが可能である。そうしたコンピュータ・プログラムは、CD-ROMなどの担体上に記憶することが可能であるか、又はインターネット若しくは別のコンピュータ・ネットワークを介して利用可能であり得る。実行に先立って、コンピュータ・プログラムは、コンピュータ・プログラムを担体から（例えば、CD-ROMプレイヤによって、又はインターネットから）読み取り、コンピュータのメモリにこれを記憶することによってコンピュータにロードされる。コンピュータはとりわけ、中央処理装置（CPU）、バス・システム、メモリ手段（例えば、RAM又はROM）、記憶手段（例えば、フロッピー（登録商標）・ディスク装置又はハード・ディスク装置）及び入出力装置を有する。好ましくは、コンピュータは磁気共鳴装置の一体的な構成部分である。

本発明は高品質磁気共鳴撮像を可能にするが、それは、最適走査パラメータ群が磁気共鳴装置によって自動的に判定されるからである。ヒューマンエラーは大いに削減することが可能である。更に、磁気共鳴装置の操作はユーザ・フレンドリーであるが、それは、特定の走査パラメータの目標値を供給するだけでよいからである。これは、経験のない操作者によっても容易に行うことが可能である。最適走査パラメータは単に、基準走査後に既に入手可能なデータを用いることによって判定される。そうした基準走査はデフォールトで獲得されるので、既知の手法と比較して必要な更なる作業は存在しない。すなわち、既に入手可能なデータを、磁気共鳴撮像手順の拡充及び最適化に用いる。更なる結果として、検査対象の被験者は、高周波磁場に不必要に露出されないことになる。

本発明の前述及びその他の局面は、従属請求項に規定した以下の実施例に基づいて更に明らかにする。

本発明の好ましい実施例では、基準走査データは、ボクセル毎に磁気共鳴装置のコイル・エレメント毎の感度データを有する。すなわち、基準走査中に、被験者全体の3次元体積コイル感度マップを、システム本体のコイル、及び撮像体積内のコイル・エレメント全てについて得る。好ましくは、標準プロトコルによるSENSE基準走査を用いる。この走査によって、磁気共鳴装置の感度データ全てを得る。更に画像を獲得して他の向きのビューを得る必要性は存在しない。

本発明の別の実施例では、最適走査パラメータ群を、規定された関心領域について判定する。すなわち、関心領域走査が行われる。この目的で、操作者は、走査対象の被験者の特定のスライス内の、任意形状の関心領域を示す。要求される画像データを操作者に供給するために、サーベイスキャンを行うことができる。

本発明の更なる実施例では、特定の走査パラメータは走査時間である。すなわち、所望の走査時間（例えば、２０秒間）が磁気共鳴装置に目標値として供給される。磁気共鳴装置は次いで、この規定を満たす最適走査パラメータ群を判定する。本発明の更に別の好ましい実施例では、特定の走査パラメータは信号対雑音比である。この場合、磁気共鳴装置は、この規定信号雑音比を満たす最適走査パラメータ群を判定する。他の特定の走査パラメータも用いることが可能である。

最適走査パラメータ群の判定は好ましくは、いくつかの所定の走査パラメータ群について特定の走査パラメータの値を判定する工程を備える。それによって、所定の走査パラメータ群は好ましくは、位相符号化方向の別々の向きを備えた群を有する。別の実施例では、所定の走査パラメータ群は、別々の（R）FOVを備えた群を有する。位相符号化方向の別々の向きを備えたいくつかの群を、別々の（R）FOVを備えたいくつかの群と組み合わせることも効果的である。更なるパラメータは、SENSEの利用である。それによって、パラメータの別々の複数の組み合わせを考慮に入れて最適走査パラメータ群を判定することが可能である。

好ましくは、被験者の実際の走査は最後に、判定された最適走査パラメータ群を用いて自動的に行われる。特定の走査パラメータの目標値の供給に加えて、操作者の更なる相互作用はこの場合、何ら必要でない。最終的な走査画像は、視野（すなわち、（R）FOV）、位相符号化方向、又はSENSEの利用を操作者が知ることなく得られることになる。

本発明の前述及びその他の局面は、以下の実施例及び添付図面を参照しながら例として以下に詳細に説明する。

好ましい実施例を実施することが可能な磁気共鳴装置を図１の簡易構成図に示す。装置１は基本的に、獲得装置２、操作装置３、及び獲得装置２と接続された制御装置４を備える。獲得装置２は、サーベイスキャン及び基準走査をはじめとする磁気共鳴走査を獲得するよう構成される。獲得装置２は、とりわけ、傾斜磁場の生成のためのコイル５、RF信号アンテナ、読み出し装置、電流供給装置、高周波ジェネレータ等を有する。被験者６は、被験者テーブル７上の磁石内に配置される。操作装置３は、特定の走査パラメータの目標値を装置に供給するよう構成される。操作装置３は、入力装置及び出力装置（例えば、コンピュータ・モニタ８やキーボード９）を備えたコンピュータ・コンソールを有する。他の入力装置（例えば、タッチ画面又はマウス）も用いることができる。制御装置４は、最適走査パラメータ群を判定し、獲得装置２を制御するよう構成される。制御装置４は、画像雑音を算出し、最適な走査パラメータ群を判定するコンピュータ10（CPU、メモリ及び記憶手段等を有する）を有する。この目的で、コンピュータ10は、本発明の方法を行うよう構成されたコンピュータ・プログラムを備える。

図２では、流れ図は、本発明を行う工程を示す。検査対象の被験者６が被験者テーブル7上に配置された後、サーベイスキャンが第１の工程１１で行われる。この標準的なサーベイは、例えば、被験者６の位置及び寸法のすばやい判定のための矢状断画像、冠状断画像及び横断画像の組み合わせを備える。

サーベイスキャン（数秒しか要しない）後、標準的な3次元体積SENSE基準走査が第２の工程１２で自動的に開始される。撮像の基準体積は、サーベイ画像に対する信号閾値測定によって求められる被験者寸法に調節される。撮像の基準体積を自動的に調節することによって、最高分解能が基準走査時間において得られる。

次の工程１３では、操作装置３の操作者は、サーベイ画像上の特定の関心領域を（例えば、コンピュータ・マウスなどのポインティング・デバイスを用いて）示す。本発明の第１の実施例では、操作者は次いで、所望の信号対雑音比を次の工程１４で示す。後続の工程１５では、制御装置４は次いで、所定の別々のいくつかの走査パラメータ群を用いて画像の期待雑音を算出する。後に工程１６で、最適走査パラメータ群（すなわち、目標信号対雑音比に一致するうえでの走査時間が最短の走査パラメータ群）が制御装置４によって自動的に判定される。最後に工程１７で、被験者６の走査が、所望の最適走査パラメータ群を用いて獲得装置２によって自動的に行われる。

更に、操作者装置３を、操作者からの詳細な手作業指示を受け入れるよう構成することもできる。これは、使いやすいシェルの下の、相当するユーザ・インタフェースの規定によって達成することが可能である。これによって、使いやすい操作に加えて、磁気共鳴装置１の非常に柔軟な操作も可能である。この場合、最適な走査パラメータ群を（例えば、グラフィカル・フィードバック又はテキスト・フィードバックの形式で）操作者に提示することができる。経験を有する操作者は次いで、最適な走査パラメータ群に基づいて、自らの最善の知識によって各単一走査パラメータを個々にチューニングすることができる。

本発明の第２の実施例では、工程１４で、操作者は、操作装置３によって、信号対雑音比ではなく所望の走査時間を操作装置３によって示す。制御装置４は工程１５で、所定の別々のいくつかの走査パラメータ群を用いて画像の期待雑音をもう一度算出する。その後、最適な走査パラメータ群（すなわち、目標走査時間に一致するうえでの信号対雑音比が最も高い走査パラメータ群）が工程１６で、制御装置４によって自動的に判定される。被験者６の走査は最後に工程１７で、判定された最適な走査パラメータ群を用いて獲得装置２によって最後に行われる。

画像雑音の値は工程１５で、所定の別々の12個の走査パラメータ群について制御装置４によって算出される。これらの所定の群は２つの部分集合に分割され、各部分集合は、スライス面においてお互いに対して３０度回転させた、位相符号化方向の６つの向きを表す。第１の部分集合は、イントリンジック・フォールドオーバ信号が関心領域外にくるように選ばれる（Ｒ）ＦＯＶによって特徴付けられる。第２の部分集合は、被験者の寸法を包含するように選ばれる（Ｒ）ＦＯＶを備えたＳＥＮＳＥを用いることによって特徴付けられる。ＳＥＮＳＥ削減係数は目標走査時間によって選ばれる。他の所定の走査パラメータ群は適宜用いることができる。

すなわち工程１５では、制御装置４は、何れかの更なる検査走査の必要なしで12個の画像の雑音を予測する。それによって、こうした画像の分解能は非常に低いもの（例えば、1cm²画素程度）であり得るが、それは感度がセンチメートル毎にあまり変わらないからである。次いで、最適な走査パラメータ群が工程16において制御装置４によって判定される。全ての算出は、非常に短い期間中に行うことが可能である。よって、工程１７における、被験者６の実際の磁気共鳴走査は、目標値が操作装置３に供給された後事実上瞬時に開始することが可能である。

各画像の雑音は工程１５で、実際の撮像前に3次元基準走査から得られる感度マトリクスを用いて算出される。すなわち、基準データは、被験者６の実際の磁気共鳴走査の走査パラメータを最適化するのに再使用される。画像画素の信号値

は、

によって算出され、Sは感度マトリクスであり、

は雑音相関マトリクスであり、

はコイル・エレメント５全ての測定データである。

実際の実験では、測定データにおいて雑音

が存在し、雑音の平均値はゼロであり、雑音の2乗の平均値は雑音分散σ²である。

測定データ

における雑音は、信号値

における雑音に

によってもたらされる。雑音

を備えた信号値と、雑音

なしの信号値との間の平均差異はゼロであり、雑音

を備えた信号値と、雑音

の2乗なしの信号値との間の平均差異はやはり、雑音分散σ²である。

雑音分散は、基準画像感度マトリクスに基づいて

によって算出される。

すなわち、画像内の画素毎に、雑音の標準偏差は、

によって予測することが可能である。

画像の通常の雑音の場合、平均雑音標準偏差又は最大雑音標準偏差を工程１５で用いる。

本発明が前述の例証的な実施例の詳細に限定されないこと及び本発明をその趣旨又は重要な属性から逸脱することなく他の具体的な形態において実施することができることは当業者に明らかであろう。本願の実施例はよって、全ての点において限定的でなく例証的なものとしてみなされるべきであり、本発明の範囲は、前述の記載によってではなく特許請求の範囲によって示され、請求項の均等物の意義及び範囲内に収まる変更は全て、よってその中に包含されることが意図されている。「comprising」の語が他の構成要素又は工程を排除せず、語「a」又は「an」が複数形を排除せず、コンピュータ・システムや別の装置などの単一の構成要素が請求項記載のいくつかの手段の機能を満たし得ることは更に明らかであろう。特許請求の範囲における参照符号は、その範囲を限定するものと解されないべきである。

本発明による装置を示す構成図である。 本発明による方法を行う工程を示す流れ図である。

Claims (11)

1. 磁気共鳴装置を用いて磁気共鳴画像を生成する方法であって、
   基準走査を獲得する工程と、
   特定の走査パラメータの目標値を前記磁気共鳴装置に供給する工程と、
   前記磁気共鳴装置によって、かつ基準走査データに基づいて、最適走査パラメータ群を、前記特定の走査パラメータの前記目標値によって判定する工程とを備えることを特徴とする方法。
2. 請求項1記載の方法であって、前記基準走査データは、ボクセル毎に前記磁気共鳴装置のコイル・エレメント毎の感度データを有することを特徴とする方法。
3. 請求項１記載の方法であって、前記最適走査パラメータ群が、規定された関心領域について判定されることを特徴とする方法。
4. 請求項１記載の方法であって、前記特定の走査パラメータが走査時間であることを特徴とする方法。
5. 請求項１記載の方法であって、前記特定の走査パラメータが信号対雑音比であることを特徴とする方法。
6. 請求項１記載の方法であって、前記最適走査パラメータ群を判定する工程が、
   画像雑音をいくつかの所定の走査パラメータ群について判定する工程を備えることを特徴とする方法。
7. 請求項６記載の方法であって、前記所定の走査パラメータ群が、位相符号化方向の別々の向きを備えた群を有することを特徴とする方法。
8. 請求項６記載の方法であって、前記所定の走査パラメータ群が別々のRFOVを備えた群を有することを特徴とする方法。
9. 請求項１記載の方法であって、
   前記所定の最適走査パラメータ群を用いて走査を自動的に行う工程を更に備えることを特徴とする方法。
10. 磁気共鳴画像を生成する装置であって、
    基準走査を獲得する獲得装置と、
    前記磁気共鳴画像を生成する装置に特定の走査パラメータの目標値を供給する操作装置と、
    基準走査データに基づいて、前記特定の走査パラメータの前記目標値によって最適走査パラメータ群を判定する制御装置とを備えることを特徴とする装置。
11. 磁気共鳴装置を用いて磁気共鳴画像を生成するためのコンピュータ・プログラムであって、
    基準走査を獲得するためのコンピュータ命令と、
    前記磁気共鳴装置に特定の走査パラメータの目標値を供給するためのコンピュータ命令と、
    基準走査データに基づいて、前記特定の走査パラメータの前記目標値によって最適走査パラメータ群を判定するためのコンピュータ命令とを、前記コンピュータ・プログラムがコンピュータ内で実行されると備えることを特徴とするコンピュータ・プログラム。

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