JP2009508557A - 複数種類のコントラストによる磁気共鳴画像形成 - Google Patents

Abstract

磁気共鳴画像形成システムは、磁気共鳴信号を取り込む信号取込システムを有する。復元器は、当該取り込まれた磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を復元する。この信号取込システム及び／又は復元器は、特に異なるコントラストのタイプに対して磁気共鳴信号の実際の取り込みから分離してオーバヘッド動作を行うよう制御される。したがって、複数のコントラストのための時間効率の良い信号取込が達成される。

Description

本発明は、磁気共鳴信号を取り込むための信号取込システムと、当該磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を復元するための復元器とを有する磁気共鳴画像形成システムに関する。

このような磁気共鳴画像形成システムは、国際特許出願に係る文献のＷＯ９８／４６１３２から知られている。

この引用した従来技術文献は、患者が自分の呼吸を止めている間にＭＲＩデータ取込処理が起動されることを述べている。これにより、呼吸動作による動きアーチファクトが磁気共鳴画像において回避される。この既知の磁気共鳴画像形成システムはさらに、患者が息を吐き吸い込むことを可能とするため、信号取込処理の間に不感時間インターバルを加え後続の呼吸停止の間で信号取込を再開するように構成されている。このようにして、既知の磁気共鳴画像形成システムの性能は、検査対象の患者が自分の息を止めることのできるインターバルにより限定されない。しかしながら、付加的な不感時間インターバルの導入は、磁気共鳴画像を発生するのに必要な総スキャン時間を増加させる。

本発明の目的は、データの取り込みに必要な時間期間を短くした磁気共鳴画像形成システムを提供することである。

この目的は、本発明の磁気共鳴画像形成システムにより達成され、かかるシステムは、
・磁気共鳴信号を取り込むための信号取込システムと、
・当該取り込まれた磁気共鳴信号から１つ又は複数の磁気共鳴画像を復元するための復元器と、
・前記信号取込システム及び前記復元器を制御するためのコントローラと、
を有し、前記コントローラは、
・前記磁気共鳴信号の実際の取り込みから分離してオーバヘッド動作を行うよう前記信号取込システム及び／又は前記復元器を制御するよう構成される。

実際の信号取り込みからのオーバヘッド動作の分離により、実際の信号取込が時間的により効率的に行われることを達成する。すなわち、所定量の磁気共鳴信号は、より短いインターバルの間に取り込み可能か、又は所定インターバルの時間の間に、より多くの磁気共鳴信号を取り込むことができる。特に、検査対象の患者の個々の息止めの間に比較的に大量の磁気共鳴信号を取り込むことができる。これにより、磁気共鳴画像における呼吸動作アーチファクトの発生のリスクを減少させ、或いは、当該リスクも、信号取込の間に過剰な動きを生じた場合には再スキャンする必要性が低い。

本発明のこれらの態様及びその他の態様は、従属請求項に規定される実施例に基づいてさらに明確にする。

オーバヘッド動作は、信号取込前に行われる必要がある準備ステップに関する。実用上、これら準備ステップは、例えば、中心復調周波数の調整（ｆ_０決定）、レシーバ利得の設定、及び定常状態ＭＲ取込シーケンスにおけるフリップ角の最適化（例えば平衡化されたＦＦＥ）を含む。オーバヘッド動作は、例えば、取り込んだ磁気共鳴信号の（部分的）復元動作及び／又は（逆）フーリエ変換、又はエイリアス磁気共鳴信号の展開（アンフォールディング）に関連したものである。また当該オーバヘッド動作に含まれるのは、画像形成処理の終局に含まれるスキャン完成処理である。こうしたスキャン完成処理は、例えば、スキャンパラメータのロギング、ディスクへの画像データ書き込み又はメモリの（再）割り当てを含む。本発明の特定の態様によれば、当該信号取込は、それぞれの種々の画像コントラストに属する磁気共鳴信号（のセット）の取り込みを含む。種々のコントラストのこうした取り込みに関するオーバヘッド動作は、実際の信号取込から分離される。よって、種々のコントラストの信号取込を、より短い時間インターバルにおいて、特に患者の息止めの内に行うことができる。必要な時間インターバルはより短くなり、或いは、オーバヘッド動作がかなりの程度まで信号取込から分離されるので、所定の時間インターバルにおいて、多くの（セットの）磁気共鳴信号を取り込むことができる。すなわち、当該オーバヘッド動作の大部分が信号取込から分離しているときに既に、信号取込の時間効率の相当な改善が十分達成される。幾つかの例において、当該準備の軽微な部分を残すことを、信号取込時間期間内で行われるようそのままにしておくようにしてもよい。

本発明の他の態様によれば、取り込んだ磁気共鳴信号から幾つかの磁気共鳴画像の復元が並列して行われる。このようにして、実際の信号取込の間、例えばＴ_１定数及びＴ_２定数のような種々のコントラストタイプを示す磁気共鳴信号が取り込まれる。実際の信号取込の後、種々のコントラストのそれぞれの磁気共鳴画像は、並列な態様で復元される。すなわち、種々のコントラスト情報を搬送する磁気共鳴信号のそれぞれの組から、それぞれの種々の磁気共鳴画像が同時に復元される。単一の呼吸停止の間のそれぞれの種々のコントラストについての磁気共鳴信号を取り込むことによって、異なる息止めの間における断面スライスの位置決め不良を補正する必要性がさらに低下する。

本発明のもう１つの態様によれば、当該準備ステップは、実際の信号取込から分離して行われ、タイムクリティカルな取込窓の中でこのオーバヘッドに対して時間を損失しないようにしている。一例としては、Ｔ_１及びＴ_２期間の前に、他の息止めにおいて分離して行われる準備ステップにより息止めにおいてＴ_１及びＴ_２のコントラストスキャンを得るものがある。復元は、息止めの後まで中断されるか、又は並列動作させられる。このようにして、本発明は、これらスキャンのオーバヘッドのため実際の信号取込の間に時間損失なく（例えば息止めにおいて）複数のスキャンを行うことを可能にする。好ましくは、これら準備ステップは、当該準備ステップが関連づけられる実際の信号取込と比較して等しい状況の下で行われる。これにより、当該準備が信号取込に正確に対応すること、特に、当該準備が、磁気共鳴信号が取り込まれる元の検査対象の患者の同じ部分（例えば断面スライス又はスラブ）に関係することが達成される。

本発明はまた、方法の請求項に規定されるような磁気共鳴画像形成方法に関する。本発明のこの磁気共鳴画像形成方法は、より高い時間効率で磁気共鳴信号を取り込むことを達成する。本発明はさらに、コンピュータプログラムの請求項に規定されるようなコンピュータプログラムに関する。本発明のコンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭディスクのようなデータ担体に提供されることが可能であり、或いは、本発明のコンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなデータネットワークからダウンロード可能である。磁気共鳴画像形成システムに含まれるコンピュータにインストールされる場合、磁気共鳴画像形成システムは、本発明により動作することが可能とされ、磁気共鳴信号の、より高い時間効率での取得を達成する。

本発明のこれらの態様及びその他の態様を、以下に説明される実施例に基づき添付図面を参照して詳しく説明する。

図１は、本発明が用いられる磁気共鳴画像形成システムを概略的に示している。この磁気共鳴画像形成システムは、安定した均一な磁界を発生する手段としての１組のメインコイル１０を含む。これらメインコイルは、例えば、それらがトンネル状検査空間を取り囲むように構成される。検査対象の患者は、患者キャリア上に置かれ、このキャリアは、このトンネル状検査空間内へ滑り込まされる。磁気共鳴画像形成システムはまた、多数の傾斜磁場コイル１１，１２も含み、これにより、特に個々の方向において一時的な勾配の形態で空間的変化を呈する磁界が、均等な磁界に重なるように発生される。傾斜磁場コイル１１，１２は、制御可能な電源ユニット２１に接続される。傾斜磁場コイル１１，１２は、電源ユニット２１により電流の供給により励磁される。このため、電源ユニットには、適切な一時的形状の勾配パルス（「勾配波形」とも呼ばれている）を発生するよう、当該傾斜磁場コイルに電流を供給する電子勾配増幅回路が設けられる。当該勾配の強度、方向及び持続期間は、電源ユニットの制御により制御される。磁気共鳴画像形成システムはまた、それぞれＲＦ励起パルスを発生するため及び磁気共鳴信号を摘出するためのそれぞれ送信及び受信コイル１３，１６も含む。送信コイル１３は、検査対象のオブジェクト（の一部）を取り囲むことを可能にする手段としてのボディコイル１３として構成されるのが好ましい。このボディコイルは、大抵は、検査対象の患者３０がこの磁気共鳴画像形成システムに配置されるときにボディコイル１３により取り囲まれるように磁気共鳴画像形成システムに配置される。ボディコイル１３は、ＲＦ励起パルス及びＲＦ再フォーカシングパルスの送信のための送信アンテナとして振る舞う。好ましくは、ボディコイル１３は、送信されたＲＦパルス（ＲＦＳ）の空間的に均等な強度分布を伴うのが良い。同じコイル又はアンテナは、大抵は、送信コイル及び受信コイルとして交互に用いられる。さらに、送信及び受信コイルは、大抵はコイルとしての形状を有するが、当該送信及び受信コイルがＲＦ電磁信号のための送信及び受信アンテナとして振る舞う他の形態も実現可能である。送信及び受信コイル１３は、電子送受信回路１５に接続される。

なお、一方では、別個の受信及び／又は送信コイル１６を用いることも可能である。例えば、表面コイル１６を受信及び／又は送信コイルとして用いることができる。このような表面コイルは、比較的小さい体積で高い感度を有する。この表面コイルのような受信コイルは、復調器２４に接続され、受信した磁気共鳴信号（ＭＳ）は、復調器２４により復調される。復調された磁気共鳴信号（ＤＭＳ）は、復元ユニットに供給される。受信コイルは、前置増幅器２３に接続される。前置増幅器２３は、受信コイル１６により受信されたＲＦ共鳴信号（ＭＳ）を増幅し、その増幅されたＲＦ共鳴信号は復調器２４に供給される。復調器２４は、当該増幅されたＲＦ共鳴信号を復調する。その復調された共鳴信号は、画像形成すべきオブジェクトの一部の局部的スピン密度に関する実際の情報を含む。さらに、送受信回路１５は、変調器２２に接続される。変調器２２及び送受信回路１５は、ＲＦ励起及び再フォーカシングパルスを送信するよう送信コイル１３を励磁する。復元ユニット装置は、復調された磁気共鳴信号（ＤＭＳ）から１つ以上の画像信号を導き、これら画像信号は、検査対象のオブジェクトの画像形成される部分の画像情報を表すものである。実用上の復元ユニット２５は、復調された磁気共鳴信号から画像形成対象のオブジェクトの部分の画像情報を表す画像信号を導くようにプログラムされたディジタル画像処理ユニット２５として構成されるのが好ましい。復元モニタ２６の出力にその信号があるので、当該モニタは、磁気共鳴画像を表示することができる。或いは、さらなる処理を待つ間、バッファユニット２７に復元ユニット２５からの信号を記憶することもできる。

本発明による磁気共鳴画像形成システムには、例えば、（マイクロ）プロセッサを含むコンピュータの形態の制御ユニット２０の形態でコントローラが設けられる。制御ユニット２０は、ＲＦ励起及び一時的勾配磁場の適用の実行を制御する。このため、本発明によるコンピュータプログラムは、例えば、制御ユニット２０及び復元ユニット２５へロードされる。

本発明の実現形態の例証のための例を以下に説明する。一例としてデカルトｋ空間サンプリングによる２つの異なる３Ｄ画像形成シーケンスを検討する。したがって、３ＤバランストＦＦＥ（Ｂ−ＦＦＥ；Balanced-FFE）及び３Ｄ ＴＳＥは、息を止めている間に連結される。どちらのシーケンスにおいても、両方の位相符号化方向においてＳＥＮＳＥを用いた。したがって、ＳＥＮＳＥは、身体にわたりコイル要素の分布の最適な使用をなした。

３Ｄ Ｂ−ＦＦＥは、次のパラメータを用いた。ＳＥＮＳＥファクタ１６（８／４ｘＲＬ，４ｘＦＨ）、ＦＯＶ ５２０ｘ２６０、スキャンマトリクス３８４ｘ１９２、２ｍｍの１６０個の横断スライス、ＴＲ／ＴＥ／Ｆｌｉｐ＝４．７ｍｓ／２．３ｍｓ／６０°、スキャン時間１０秒、である。ＦＨ範囲は３２０ｍｍであった。３ＤＴＳＥシーケンスは、次のパラメータを用いた。ＳＥＮＳＥファクタ１６（４ｘＲＬ，４ｘＦＨ）、ＦＯＶ ５２０ｘ２６０、スキャンマトリクス３８４ｘ１９２、６ｍｍの４０個の横断スライス、ＴＲ／ＴＥ＝２７７ｍｓ／６０ｍｓ、ＴＳＥファクタ３５、ハーフスキャン０．７２５、スキャン時間１０秒、である。ＦＨ範囲は２４０ｍｍだった。両シリーズにおける２つのシーケンスの総画像形成時間は、約２０秒であり、１回の息止めの間で行われた。

使用したコイルは、１０ｘ１１ｃｍ^２コイル要素の同一矩形の２つの４ｘ４グリッドからなる。このコイルは、患者の周りにそれを巻き込むのに十分な柔軟性を有するように構成され、改善した信号受信を可能にする。コイルは、ＭＲスキャナの３２チャネル受信システムに取り付けられる。ＳＥＮＳＥファクタ（３２まで）は、２までのＳＥＮＳＥファクタによる現在使用されているシーケンスよりも大きな容積測定範囲を可能にする。１回の息止めにおいて複数のコントラストを合成することは、腹部ＭＲＩにおける大幅な飛躍的進歩となりうる。患者の息止めの数は、大幅に減少し、患者の快適さを向上させ、大幅に短い検査時間を可能にする。１回の息止めにおいて複数のコントラストを得ることにより、異なる息止めの間におけるスライスの起こりうる位置合わせ不良の問題を改善する。これにより、マルチパラメトリックデータに基づく分割方法の他に診断用の読み取りが容易になる。本発明はまた、Ｔｌ_ｗ−ＦＦＥ及び脂肪抑制シーケンスにも適用可能である。

コントラストスキャンは、かくして造影剤の投与の間又はその後において、コントラスト増強スキャンを含んでもよい。

本発明が用いられる磁気共鳴画像形成システムを概略的に示す図。

Claims (10)

1. 磁気共鳴画像形成システムであって、
   ・磁気共鳴信号を取り込むための信号取込システムと、
   ・当該取り込まれた磁気共鳴信号から１つ又は複数の磁気共鳴画像を復元するための復元器と、
   ・前記信号取込システム及び前記復元器を制御するためのコントローラと、
   を有し、前記コントローラは、
   ・前記磁気共鳴信号の実際の取り込みから分離してオーバヘッド動作を行うよう前記信号取込システム及び／又は前記復元器を制御するよう構成される、
   システム。
2. 請求項１に記載の磁気共鳴画像形成システムであって、
   ・前記信号取込システムは、それぞれの異なるコントラストを表す磁気共鳴信号の組を取り込むよう構成され、
   ・前記コントローラは、それぞれの異なるコントラストを示す磁気共鳴信号の組の実際の取り込みから分離して当該それぞれのコントラストに関係するオーバヘッド動作を行うよう構成される、
   システム。
3. 請求項１に記載の磁気共鳴画像形成システムであって、前記オーバヘッド動作は、前記磁気共鳴信号の実際の取り込みの前に前記信号取込システムの準備を含む、システム。
4. 請求項１又は２に記載の磁気共鳴画像形成システムであって、前記オーバヘッド動作は、前記取り込まれた磁気共鳴信号からの画像データの復元を含む、システム。
5. 請求項３に記載の磁気共鳴画像形成システムであって、
   ・前記コントローラは、前記信号取込システムを設定し、磁気共鳴信号を取り込み、１つ又は複数の画像を復元する画像形成処理を制御するよう構成され、
   ・前記オーバヘッド動作は、前記信号取込システムを設定し、磁気共鳴信号を取り込み、前記磁気共鳴画像を復元する画像形成処理の終了動作を含む、
   システム。
6. 請求項１に記載の磁気共鳴画像形成システムであって、前記コントローラは、
   （ｉ）１又は複数の磁気共鳴画像のための磁気共鳴信号の取り込みが完了するまでの幾つかの磁気共鳴画像の復元、及び／又は
   （ｉｉ）当該それぞれの磁気共鳴画像の画像形成処理の終了動作、
   を中断及び／又は並列化するよう構成される、
   システム。
7. 請求項１又は２に記載の磁気共鳴画像形成システムであって、前記コントローラは、
   （ｉ）１つ又は複数の磁気共鳴画像の磁気共鳴信号の準備が完了した後までの信号取り込み、及び／又は
   （ｉｉ）当該それぞれの磁気共鳴画像の画像形成処理の終了動作、
   を中断するよう構成される、
   システム。
8. 請求項２に記載の磁気共鳴画像形成システムであって、前記コントローラは、前記信号取り込みの準備及び等しい状況の下での実際の信号取り込みとを実行するよう構成される、システム。
9. 磁気共鳴画像形成方法であって、
   ・磁気共鳴信号を取り込むこと、
   ・前記取り込まれた磁気共鳴信号から１つ又は複数の磁気共鳴画像を復元すること、及び
   ・当該信号取込及び当該復元を制御すること
   を有し、前記信号取込及び／又は前記復元は、前記磁気共鳴信号の実際の取り込みから分離してオーバヘッド動作を行うよう制御される、
   方法。
10. ・磁気共鳴信号の信号取込及び磁気共鳴画像の復元を制御する命令を有し、
    ・当該信号取込及び／又は当該復元は、前記磁気共鳴信号の実際の取り込みとは分離してオーバヘッドを行うよう制御される、
    コンピュータプログラム。

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