JP2017502727A - 拡大視野への補間を用いたｍｒｉのｒｆコイル感度の計算 - Google Patents

Abstract

本発明は、磁気共鳴データ１４２、１４４、１５６を取得する無線周波システム１１４、１１６、１２０、１２４、１２６を備えた磁気共鳴イメージングシステム１００を提供する。無線周波システムは、複数のアンテナ素子１２６を備えたコイル１２４を含む。ＭＲＩシステムは、磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサ１３３を更に含む。命令１４０、１７０、１７２、１７４の実行は、プロセッサに、複数のアンテナ素子を用いてイメージングゾーン内の第１の視野から較正磁気共鳴データ１４２を取得させ２００、第２の視野へと較正磁気共鳴データを補間することによって修正磁気共鳴データ１４４を計算させ２０２、３００、３０２、３０４、４００、修正磁気共鳴データのデコンボリューションを行うことによってコイル感度カーネル１４６を計算させ２０４、５００、５０２、５０４、６０２、各コイル感度行列カーネルを像空間に変換することによってコイル感度１４８を計算させる２０６、６０４、６１０。第２の視野は、第１の視野を包含して第１の視野よりも大きい。

Description

本発明は、複数のアンテナ素子を用いたパラレル磁気共鳴イメージングに関し、特に、複数のアンテナ素子のコイル感度を計算する方法及び装置に関する。

パラレル磁気共鳴イメージングでは、測定中のｋ空間の一部は、複数のアンテナ素子によって同時に取得される。複数のアンテナ素子によって取得されたデータは、完全な磁気共鳴画像を作るために統合される。一般的に、高感度の表面コイル素子が被検者の周囲に配置される。複数のアンテナ素子の各々によって収集された画像データは、各コイル素子の空間依存コイル感度を用いて一緒に統合される。

一般的に、コイル感度は、較正ステップ中に決定される。複数の素子の較正を行う一方法は、方形ボディコイル（ＱＢＣ：Quadrature Body Coil）及び複数のアンテナ素子を用いて同時にデータを取得することである。ＱＢＣは、特に感度の高いものではないが、それらは、基準画像の構築に使用することができる良好な空間的均一性を持つデータを取得する。ある特定のコイル素子のコイル感度は、そのコイル素子からの画像を基準画像で除算することによって計算することができる。

学術論文Uecker et.al., ”ESPIRiT - An Eigenvalue Approach to Autocalibrating Parallel MRI: Where SENSE Meets GRAPPA, ” Magnetic Resonance in Medicine, online, May 6, 2013は、線形系の固有ベクトルとしてコイル感度を計算するｋ空間に基づいた方法によるコイル感度の計算方法を開示する。

米国特許第６，３８０，７４１Ｂ１号は、１対のＲＦ受信コイルをそれらのコイルに関する感度情報と共に使用することにより、エイリアス画像を展開して完全画像を生成することを開示する。

本発明は、磁気共鳴イメージングシステム、磁気共鳴イメージングシステムの動作方法、及びコンピュータプログラムプロダクトを独立クレームで規定する。実施形態は、従属クレームで付与される。

当業者には理解されるように、本発明の態様は、装置、方法又はコンピュータプログラムプロダクトとして具体化され得る。従って、本発明の態様は、全面的にハードウェア実施形態、全面的にソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）又は本明細書において全て一般的に「回路」、「モジュール」若しくは「システム」と称され得るソフトウェア及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態をとり得る。更に、本発明の態様は、それ上で具体化されたコンピュータ実行可能コードを有する１つ又は複数のコンピュータ可読媒体において具体化されたコンピュータプログラムプロダクトの形態をとり得る。

１つ又は複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読ストレージ媒体でもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読ストレージ媒体」は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行可能な命令を保存することができる任意の有形ストレージ媒体を包含する。コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ可読非一時的ストレージ媒体と称される場合もある。コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、有形コンピュータ可読媒体と称される場合もある。一部の実施形態では、コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、コンピューティングデバイスのプロセッサによってアクセスされることが可能なデータを保存可能であってもよい。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ハードディスクドライブ、半導体ハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気光学ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルを含むが、これらに限定されない。光ディスクの例は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、又はＤＶＤ−Ｒディスクといったコンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）を含む。コンピュータ可読ストレージ媒体という用語は、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータデバイスによってアクセスされることが可能な様々な種類の記録媒体も指す。例えば、データは、モデムによって、インターネットによって、又はローカルエリアネットワークによって読み出されてもよい。コンピュータ可読媒体上で具体化されたコンピュータ実行可能コードは、限定されることはないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等を含む任意の適切な媒体、又は上記の任意の適切な組み合わせを用いて送信されてもよい。

コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドにおいて又は搬送波の一部として内部で具体化されたコンピュータ実行可能コードを備えた伝搬データ信号を含んでもよい。このような伝搬信号は、限定されることはないが電磁気、光学的、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含む様々な形態の何れかをとり得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体ではない及び命令実行システム、装置、又はデバイスによって又はそれと関連して使用するためのプログラムを通信、伝搬、又は輸送できる任意のコンピュータ可読媒体でもよい。

「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能な任意のメモリである。「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の更なる一例である。コンピュータストレージは、任意の不揮発性コンピュータ可読ストレージ媒体である。一部の実施形態では、コンピュータストレージは、コンピュータメモリであってもよい又はその逆でもよい。

本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム、機械実行可能命令、又はコンピュータ実行可能コードを実行可能な電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を含むコンピューティングデバイスへの言及は、場合により、２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むと解釈されるべきである。プロセッサは、例えば、マルチコアプロセッサである。プロセッサは、また、単一のコンピュータシステム内の、又は複数のコンピュータシステムの中へ分配されたプロセッサの集合体も指す。コンピュータデバイスとの用語は、各々が一つ又は複数のプロセッサを有するコンピュータデバイスの集合体又はネットワークを指してもよいと理解されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同一のコンピュータデバイス内の、又は複数のコンピュータデバイス間に分配された複数のプロセッサによって実行される。

コンピュータ実行可能コードは、本発明の態様をプロセッサに行わせる機械実行可能命令又はプログラムを含んでもよい。本発明の態様に関する動作を実施するためのコンピュータ実行可能コードは、Java（登録商標）、Smalltalk、又はC++等のオブジェクト指向プログラミング言語及び「Ｃ」プログラミング言語又は類似のプログラミング言語等の従来の手続きプログラミング言語を含む１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよい及び機械実行可能命令にコンパイルされてもよい。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態又は事前コンパイル形態でもよい及び臨機応変に機械実行可能命令を生成するインタプリタと共に使用されてもよい。

コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアローンソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上で及び部分的にリモートコンピュータ上で、又は完全にリモートコンピュータ若しくはサーバ上で実行することができる。後者の場合、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）若しくは広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを通してユーザのコンピュータに接続されてもよい、又はこの接続は外部コンピュータに対して（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用したインターネットを通して）行われてもよい。

本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラムプロダクトのフローチャート、図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート、図、及び／又はブロック図の各ブロック又は複数のブロックの一部は、適用できる場合、コンピュータ実行可能コードの形態のコンピュータプログラム命令によって実施され得ることが理解されよう。相互排他的でなければ、異なるフローチャート、図、及び／又はブロック図におけるブロックの組み合わせが組み合わせられてもよいことが更に理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行ためを実施するための手段を生じさせるように機械を作るために、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサへと提供されてもよい。

これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体に保存された命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行ためを実施する命令を含む製品を作るように、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイスにある特定の方法で機能するように命令することができるコンピュータ可読媒体に保存されてもよい。

コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行ためを実施するためのプロセスを提供するように、一連の動作ステップがコンピュータ、他のプログラム可能装置又は他のデバイス上で行われるようにすることにより、コンピュータ実施プロセスを生じさせるために、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上にロードされてもよい。

本明細書で使用される「ユーザインタフェース」は、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムとインタラクトすることを可能にするインタフェースである。「ユーザインタフェース」は、「ヒューマンインタフェースデバイス」と称される場合もある。ユーザインタフェースは、情報若しくはデータをオペレータに提供することができる及び／又は情報若しくはデータをオペレータから受信することができる。ユーザインタフェースは、オペレータからの入力がコンピュータによって受信されることを可能にしてもよい及びコンピュータからユーザへ出力を提供してもよい。つまり、ユーザインタフェースはオペレータがコンピュータを制御する又は操作することを可能にしてもよい、及びインタフェースはコンピュータがオペレータの制御又は操作の結果を示すことを可能にしてもよい。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインタフェース上のデータ又は情報の表示は、情報をオペレータに提供する一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、指示棒、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブコム、ヘッドセット、ギアスティック、ステアリングホイール、ペダル、有線グローブ、ダンスパッド、リモコン、及び加速度計を介したデータの受信は、オペレータから情報又はデータの受信を可能にするユーザインタフェース要素の全例である。

本明細書で使用される「ハードウェアインタフェース」は、コンピュータシステムのプロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とインタラクトする及び／又はそれを制御することを可能にするインタフェースを包含する。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置へ制御信号又は命令を送ることを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースはまた、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とデータを交換することを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースの例は、ユニバーサルシリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、シリアルポート、ＲＳ−２３２ポート、ＩＥＥＥ４８８ポート、ブルートゥース（登録商標）接続、無線ＬＡＮ接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インタフェース、ＭＩＤＩインタフェース、アナログ入力インタフェース、及びデジタル入力インタフェースを含むが、これらに限定されない。

本明細書で使用される「ディスプレイ」又は「ディスプレイデバイス」は、画像又はデータを表示するために構成された出力デバイス又はユーザインタフェースを包含する。ディスプレイは、視覚、音声、及び／又は触覚データを出力してもよい。ディスプレイの例は、コンピュータモニタ、テレビスクリーン、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクターディスプレイ、平面パネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ、及びヘッドマウントディスプレイを含むが、これらに限定されない。

磁気共鳴（ＭＲ）データは、本明細書においては、磁気共鳴イメージングスキャン中に磁気共鳴装置のアンテナによって原子スピンにより発せられた無線周波数信号の記録された測定結果として定義される。磁気共鳴データは、医療画像データの一例である。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）画像は、本明細書においては、磁気共鳴イメージングデータ内に含まれる解剖学的データの復元された２次元又は３次元視覚化として定義される。この視覚化は、コンピュータを使用して行うことができる。

本明細書で使用される磁気共鳴位置データは、基準マーカーの位置を決定するために取得される磁気共鳴データを包含する。

ある局面では、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムを提供する。磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーンから被検者の磁気共鳴データを取得する無線周波システムを含む。無線周波システムは、磁気共鳴データを取得するように動作可能な複数のアンテナ素子を備えたコイルを含む。磁気共鳴イメージング技術では、無線周波信号を送信する及び受信するために使用されるアンテナは、一般的に、コイルと呼ばれる。複数のアンテナ素子は、被検者からの別個の無線周波伝送を受信するように動作可能であってもよい。磁気共鳴イメージングシステムは、マシン可読命令を保存するメモリを更に含む。磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサを更に含む。

命令の実行は、プロセッサに、複数のアンテナ素子の各々を用いて、イメージングゾーン内の第１の視野から較正磁気共鳴データを取得させる。較正磁気共鳴データは、複数のアンテナ素子の各々のコイル感度を計算するために後に使用されるデータである。命令の実行は更に、プロセッサに、イメージングゾーン内の第２の視野へと較正磁気共鳴データを補間することによって修正磁気共鳴データを計算させる。第２の視野は、第１の視野を包含し第１の視野よりも大きい。視野は、ボリュームでもよい。その場合、第１の視野は、第２の視野内のボリュームである。較正磁気共鳴データの補間は、幾つかの異なる態様で達成することができる。例えば、それは、像空間で行われてもよい、又はそれは、ｋ空間内で明示的補間を行うことによって行われてもよい。

命令の実行は更に、プロセッサに、磁気共鳴アンテナ素子の各々の修正磁気共鳴データのデコンボリューションを行うことによってコイル感度カーネルを計算させる。ある特定のコイルＩによってｋ空間内のある特定の点で受信された又は測定された信号は、コイル感度及び検査中の領域における被検者の磁化のフーリエ変換であると考えることができる。これは、
ｓ_ｉ＝Ｆ（ｃ_ｉｍ）
と表すことができ、式中、ｓ_ｉは、コイルｉのｋ空間内の測定値を表し、Ｆは、フーリエ変換であり、ｃ_ｉは、コイルｉの空間依存コイル感度であり、ｍは、視野（ＦＯＶ：Field of View）における空間依存磁化である。

この式は、
ｓ_ｉ＝Ｆｃ_ｉ＊Ｆｍ
と書き換えることができる。

数量Ｆｃ_ｉは、デコンボリューションによって計算することができるコイル感度カーネルを表す。これは、ｓ_ｉが測定される及びＦｍが反復プロセスで測定又は計算することができるためである。Ｆｃ_ｉのフーリエ変換を行うことによって、コイル感度ｃ_ｉが得られる。

実際的問題として、Ｆｃ_ｉは、ある特定のサイズのカーネルとなるように選ぶことができる。例えば、１６×１６ブロックの値（又は他のブロックの値）が選ばれてもよいし、デコンボリューションを用いて計算されてもよい。コイル感度カーネルが既知となると、コイル感度カーネルは、フーリエ変換して像空間へと戻すことができ、コイル感度として直接使用することができる。

パラレルイメージング技術では、同時に同じ磁気共鳴データを記録するために、多数の又は複数のアンテナ素子が使用される。各アンテナ素子は、僅かに異なる情報を受信し、全ての異なるアンテナ素子から画像を再構築するためには較正が必要である。これは、単に画像に基づいた技術によって達成することができる。但し、画像処理を用いるデメリットが存在する。例えば、磁気共鳴又はＮＭＲ信号を生成しない気泡又は被検者の他の領域が存在する場合、この特定の領域に関する較正は、行われない場合がある。これは、パラレルイメージング技術を形成するために較正されたコイル感度を使用する場合に問題を引き起こし得る。これは、端部画像においてアーチファクト又はゴーストの原因となり得る。上記のような磁気共鳴イメージングシステムは、パラレルイメージングを行う際にアーチファクトが大きく低減された磁気共鳴イメージングシステムをもたらすことができる。

例は、パラレルイメージングに関与する磁気共鳴イメージング方法に関し得る。磁気共鳴信号のｋ空間におけるアンダーサンプリングによるエイリアシングをアンフォールディング処理するために、ＲＦ受信器コイルのコイル感度プロファイルが必要とされる。コイル感度プロファイルは、ｋ空間カーネルによって表される。通常、コイル感度プロファイルの滑らかな空間変動のおかげで、比較的小さなカーネル（即ち、ｋ空間にローカルサポートを有する）が用いられる。

個々のＲＦコイルのｋ空間カーネルは、ロードされた（イメージングされる物体によって）ＲＦコイル及びｋ空間基準データによって取得された磁気共鳴信号のデコンボリューションによって計算することができる。デコンボリューションが行われる前に、物体の周囲に空き空間を含むように視野が拡張される。

この実施形態は、物体の輪郭からのコイル感度プロファイルの単調減衰をより良好に補償することを可能にし得る。特に、物体の端部を適切に考慮に入れないことによる、及び未処理のアンフォールディングアーチファクトの原因となり得る誤差が回避される。多くの場合、視野を既存の視野の２倍の大きさにすることによって拡張すれば、良好な結果がもたらされる。

正確なコイル感度マップ（ＣＳＭ：coil sensitivity map）が、パラレルＭＲイメージング方法に使用される。実施形態は、ｋ空間におけるデコンボリューションによってＣＳＭを計算する方法を提供し得る。提案される方法は、既知の方法と比較して、以下の利点を有する。
−画像に基づいたＣＳＭ計算よりも少ないデータしか必要としない。即ち、それは、ＣＳＭデータの高速取得を可能にする。
−物体の端部付近のより正確なＣＳＭは、より少ないフォールドオーバー（折り畳み）アーチファクトしかもたらさない。これは、イメージングされた物体内に信号ボイドが存在する状況においても関連性がある。
−ノイズの多いデータに影響を受けにくい。
−他のｋ空間に基づいた方法（例えば、ＥＳＰＩＲｉＴ）よりも高速なオーダーとなる。

別の実施形態では、修正磁気共鳴データは、較正磁気共鳴データを用いて各アンテナ素子の第１の磁気共鳴画像を再構築することによって計算される。修正磁気共鳴データは、各アンテナ素子の修正磁気共鳴画像を計算することによって更に計算される。各修正磁気共鳴画像は、第２の視野によって定義され、第１の磁気共鳴画像をヌル値画像にペーストすることによって計算される。第１の視野は、第２の視野の範囲内にある。基本的に、第１の磁気共鳴画像からのデータは、修正磁気共鳴画像にコピーされる。第１の磁気共鳴画像に由来しない修正磁気共鳴画像中のあらゆるデータは、ヌルすなわちゼロに設定される。これは、視野を拡張し、その後拡張されたエリアをゼロでパッディングすると説明することもできる。修正磁気共鳴データは、修正磁気共鳴画像をフーリエ変換することにより修正磁気共鳴データを計算することによって更に計算される。

この実施形態は、それが第２の視野へと較正磁気共鳴データを補間する効率的及び簡単なやり方を提供するので有益となり得る。この実施形態を用いて計算されたコイル感度カーネル及びコイル感度は、より少ないアーチファクトをもたらす。

別の実施形態では、修正磁気共鳴データは、複数のアンテナ素子の各々の磁気共鳴データの較正をフーリエ空間の既定の点セットへと補間することによって計算される。フーリエ空間の既定の点セットは、第２の視野を表す。磁気共鳴イメージングのフーリエ空間における点の補間は、Rische et. al., ”Resampling of Data Between Arbitrary Grids Using Convolution Interpolation, ” IEEE Trans. on Medical Imaging, Vol. 198, 1999, pp. 385 - 392の論文によって知られている。この実施形態は、パラレルイメージング技術を用いた磁気共鳴イメージングの効果を用いる効率的な手段も提供することができる。

別の実施形態では、アンテナ素子の各々の修正磁気共鳴データは、フーリエ空間の第１の点セットを含む。フーリエ空間の既定の点セットは、フーリエ空間の第１の点セットを含む。この実施形態は、測定された点が再使用される際に、既定の点セットが選ばれる又は決定されるので、有益である。

別の実施形態では、命令の実行は更に、単位セルを平行移動させることによってプロセッサにフーリエ空間の既定の点セットを生成させる。本明細書で使用される単位セルは、異なる位置に平行移動することができるフーリエ空間の点セットを包含する。実施形態によっては、単位セルは、コイル感度カーネルと同じサイズである。この実施形態は、コイル感度カーネルを効率的に計算することができるという利点を有する。

補間に使用されるグリッドは、カーネルを計算するために使用される。このタスクに適するためには、満たされると有益である２つの要件が存在する。
１．グリッドは、単位セルを平行移動することによって生成されなければならない（即ち、それは、結晶格子状でなければならない）。デカルト形式又は六角形は良いが、放射状及び螺旋状は駄目である。この要件は、それが満たされない場合、離散カーネルを用いて式の線形系としてコンボリューションを書くことができないことから必須である。
２．グリッドは、物体の周囲に十分な空き空間を持つ視野を符号化しなければならない。この要件は、どの程度の空間が十分であるかについて議論できることから、上記の要件よりも厳しくない。これは、コイルジオメトリ及びＣＳＭの精度の目標レベルに依存する。

これの背景は、ｋ空間カーネルによって定義されるＣＳＭが常に視野に対して周期的である点である。即ち、画像の左端及び右端におけるＣＳＭの値が同じである。しかしながら一方で、一般的な表面コイルの感度は、距離に対して強い依存性を持つ。即ち、ＣＳＭは、物体の一方の端部で高い値を有し、反対側の端部で低い値を有する。

この第２の要件は、該当する場合、真のＣＳＭをカーネルによってモデル化することができないことから、物体の端部が画像の端部に近過ぎないことを保証する。

選ばれたカーネル幅及び真のＣＳＭのダイナミックレンジに基づいて、どの程度の空き空間が物体の周囲に必要とされるかを推定することができるべきである。

両方の要件を満たす任意のグリッドを使用することができる。データ取得に使用されるグリッドと点を共有するグリッドが有益であると期待されている（なぜならその場合、補間の必要性なしに、取得データを共通点において使用することができるためである）。最初の段階でデータが正しいグリッド上で取得されれば、補間の必要が全くない。しかしながら、これは、取得が多大な時間を必要とする及び新しい情報を追加しないので、好ましくない場合がある。ｋ空間における補間は、より大きな視野に関して、グリッド上で値を生成するより効率的な態様である（像空間におけるゼロパッディングは、正に、あるデカルトグリッドからより細かい間隔を持つデカルトグリッドへの補間を行うための特に効率的な方法である）。

別の実施形態では、無線周波数システムは、ボディコイルを更に含む。命令の実行は更に、プロセッサに、較正磁気共鳴データの取得中にボディコイルを用いて第１の視野からボディコイル磁気共鳴データを取得させる。命令の実行は更に、プロセッサに、第２の視野へとボディコイル磁気共鳴データを補間することによって修正ボディコイル磁気共鳴データを計算させる。例えば、この補間は、ボディコイル磁気共鳴データが画像に再構築され、次に第２の視野内に配置され、次に再変換されてフーリエ空間に戻される上記に記載された画像に基づいた方法を用いて行われてもよい。あるいは、ボディコイル磁気共鳴データは、フーリエ空間の既定の点セットに補間されてもよい。複数のアンテナ素子の各々のコイル感度カーネルは、修正ボディコイル磁気共鳴データに対してデコンボリューションが行われる。この実施形態では、ボディコイルは、あまり感度は高くないが、被検者の均一な測定値の取得には有用である。ボディコイル又は方形ボディコイルは、行う及び後にデコンボリューションプロセスで使用される基準データを取得するために使用される。

別の実施形態では、命令の実行は、プロセッサに、先ず基準画像を所定値に設定することによって複数のアンテナ素子の各々のコイル感度カーネルのデコンボリューションを行わせる。命令の実行は、プロセッサに更に、以下のステップを反復的に繰り返すことによって複数のアンテナ素子の各々のコイル感度カーネルのデコンボリューションを行わせる：第１の反復ステップは、基準画像のフーリエ変換に対して複数のアンテナ素子の各々の修正磁気共鳴データのデコンボリューションを行うことによって中間コイル感度カーネルを計算することである。第２の反復ステップは、次に、各中間コイル感度カーネルを像空間に変換することによって複数のアンテナ素子の各々の中間コイル感度を計算することである。第３の反復ステップは、中間コイル感度及び較正磁気共鳴データを用いて基準画像を再計算することである。

これらの反復ステップは、次に、所定の回数又は基準画像が所定の統計的尺度の範囲内に収束するまで繰り返される。例えば、基準画像と、前に使用された基準画像との間の平均変化が所定量未満である場合、この方法は、停止してもよい。この方法では、ボディコイルによる測定値を使用する代わりに、所定値に設定された画像が単純に代わりに使用される。デコンボリューションプロセスが行われ、次にその結果が、結果として得られたコイル感度及び較正磁気共鳴データと共に使用されて、新しい基準画像を再構築する。このプロセスは、その後一定のサイクル数の間又は画像が収束するまで何度も繰り返される。この実施形態は、それがボディコイルを使用する必要性を排除することから有益となり得る。またそれは、複数のアンテナ素子が被検者全体から均一にデータを取得しない場合があるので、複数のアンテナ素子の１つによる測定値を使用することよりも優れている。

反復方法は、以下のように記述することもできる。表面アンテナ素子の信号ｓ_ｉは、以下のモデル：
によって記述され、式中、ハット記号は、フーリエ変換を示し、ｍは、物体の磁化であり、ｃ_ｉは、コイル感度である。即ち、各表面アンテナ素子は、それ自体の感度プロファイルに従って重み付けされた同じ物体の磁化を検知する。

一般的な前提は、ＱＢＣが均一な受信感度を有する（ＱＢＣ＝１）ことである。この場合、ＱＢＣ信号は、コイル感度の基準として使用することができ、上記の式は、
へと変換することができる。

ｃ_ｉの値は、表面コイル信号及びＱＢＣ信号が取得された場合、例えばデコンボリューションによって、この式から計算することができる。ＱＢＣ信号が取得されない場合、別の基準画像が使用されなければならない。原則として、基準画像を任意に選ぶことができる。その結果として生じるコイル感度は、選ばれた基準画像に関連する。基準画像の一般的な選択は、平方和（ＳｏＳ：sum-of-squares）画像
を用いることであり、式中、星は、複素共役を示す。

但し、この基準画像の選択は、コイル感度がｋ空間内の小さなカーネルによって表される場合、最適なものではない。これは、ＳｏＳ画像の位相が常にゼロであるからである。その結果、推定コイル感度の位相は、小さなカーネルによって表される程滑らかではないかもしれない表面コイル画像の位相によって直接与えられる。即ち、この基準画像の選択の場合、デコンボリューション方法に由来するコイル感度は、小さ過ぎるカーネルサイズが選ばれた場合に、高い誤差を有し得る。

ＳｏＳ画像を使用する代わりに、非ゼロ位相を持つ基準画像を選ぶ方が良い。良好な基準画像への１つの方法は、それを反復手順で算出することである。
初期化：均質基準画像で開始する：ｍ_０＝１
反復：１．
からデコンボリューションによってｃ_ｉ，ｋを計算する。
２．
を設定する。

この反復は、非常に迅速に、不変の基準画像に収束する。一般的に、それは、３反復後に終了させることができる。即ち、ＳｏＳ画像の代わりに、ｍ_３が基準画像として使用されるべきである。

別の実施形態では、基準画像の所定値は、一定値である。この実施形態は、それが、反復方法を開始する前に、被検者がどのように見えるかを知っている又は被検者がどのように見えるかを正確に推測する必要がなくてもよいので、有益となり得る。

別の実施形態では、メモリは、パラレルイメージング磁気共鳴イメージング技術を記述するパルスシーケンスデータを更に含む。パルスシーケンスデータは、プロセッサがパラレルイメージング磁気共鳴技術を用いて磁気共鳴データを取得することを可能にする。パラレルイメージングでは、減少した量のｋ空間データが、アレイ又は複数のアンテナ素子から取得される。ある良く知られた技術は、例えばＳＥＮＳＥ技術である。別の良く知られたパラレルイメージング技術は、所謂ＧＲＡＰＰＡ技術である。

命令の実行は更に、プロセッサに、磁気共鳴イメージングシステムを制御するパルスシーケンスデータを用いてイメージング磁気共鳴データを取得させる。この場合、複数のアンテナ素子は、磁気共鳴データを取得するために使用される。複数のアンテナ素子の各々は、ｋ空間データの限られたエリアを取得する。次に、命令の実行は更に、プロセッサに、イメージング磁気共鳴データ及び複数のアンテナ素子の各々のコイル感度を用いて磁気共鳴画像を再構築させる。この実施形態は、それが、より少ないアーチファクトを持つ磁気共鳴イメージングの再構築を可能にすることができるので、有益となり得る。

別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、複数のアンテナ素子の各々のコイル感度を第１の視野にクロッピングすることによって、コイル感度を再計算させる。これは、メモリ空間の節約の点で有益となり得る。パラレルイメージングを行う際に、第１の視野外のコイル感度は、使用されない。

別の局面では、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムの動作方法を提供する。磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーンから被検者の磁気共鳴データを取得する無線周波システムを含む。無線周波システムは、磁気共鳴データを取得するように動作可能な複数のアンテナ素子を備えたコイルを含む。この方法は、複数のアンテナ素子の各々を用いてイメージングゾーン内の第１の視野から較正磁気共鳴データを取得するステップを含む。この方法は更に、イメージングゾーン内の第２の視野へと較正磁気共鳴データを補間することによって修正磁気共鳴データを計算するステップを含む。第２の視野は、第１の視野を包含する及び第１の視野よりも大きい。この方法は更に、複数のアンテナ素子の各々の修正磁気共鳴データのデコンボリューションを行うことによってコイル感度カーネルを計算するステップを含む。この方法は更に、各コイル感度行列カーネルを像空間に変換することによって、複数のアンテナ素子の各々のコイル感度を計算するステップを含む。

別の実施形態では、修正磁気共鳴データは、較正磁気共鳴データを用いて各アンテナ素子の第１の磁気共鳴画像を再構築することによって計算される。修正磁気共鳴データは、各アンテナ素子の修正磁気共鳴画像を計算することによって更に計算される。各修正磁気共鳴画像は、第２の視野によって定義される及び第１の磁気共鳴画像をヌル値画像にペーストすることによって計算される。修正磁気共鳴データは、修正磁気共鳴画像をフーリエ変換することによって修正磁気共鳴データを計算することによって更に計算される。

別の局面では、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサ用のマシン可読命令を含むコンピュータプログラムプロダクトを提供する。磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーンから被検者の磁気共鳴データを取得する無線周波システムを含む。無線周波システムは、磁気共鳴データを取得するように動作可能な複数のアンテナ素子を備えたコイルを含む。命令の実行は、プロセッサに、複数のアンテナ素子の各々を用いてイメージングゾーン内の第１の視野から較正磁気共鳴データを取得させる。命令の実行は更に、プロセッサに、イメージングゾーン内の第２の視野へと較正磁気共鳴データを補間することによって修正磁気共鳴データを計算させる。第２の視野は、第１の視野を包含する及び第１の視野よりも大きい。命令の実行は更に、プロセッサに、複数のアンテナ素子の各々の修正磁気共鳴データのデコンボリューションを行うことによってコイル感度カーネルを計算させる。命令の実行は更に、プロセッサに、各コイル感度行列カーネルを像空間に変換することによって、複数のアンテナ素子の各々のコイル感度を計算させる。

別の実施形態では、修正磁気共鳴データは、較正磁気共鳴データを用いて各アンテナ素子の第１の磁気共鳴画像を再構築することによって計算される。修正磁気共鳴データは、各アンテナ素子の修正磁気共鳴画像を計算することによって更に計算される。各修正磁気共鳴画像は、第２の視野によって定義され、第１の磁気共鳴画像をヌル値画像にペーストすることによって計算される。修正磁気共鳴データは、修正磁気共鳴画像をフーリエ変換することによって修正磁気共鳴データを計算することによって更に計算される。

別の実施形態では、修正磁気共鳴データは、複数のアンテナ素子の各々の較正磁気共鳴データをフーリエ空間の既定の点セットへと補間することによって計算される。フーリエ空間の既定の点セットは、第２の視野を表す。

本発明の上記実施形態の１つ又は複数は、組み合わせられた実施形態が相互排他的でない限り組み合わせることができる。

以下では、本発明の好ましい実施形態が、単なる例として、図面を参照して記載される。

磁気共鳴イメージングシステムの一例を示す。 図１の磁気共鳴イメージングシステムを動作させる方法の一例を示す。 図２に示された方法の変形例を更に示す。 図２に示された方法の変形例を更に示す。 図２に示された方法の変形例を更に示す。 図２に示された方法の変形例を更に示す。 一次元物体の磁化のグラフを示す。 図７のデータに関する、幾つかの異なる方法を用いて計算されたＣＳＭのグラフを示す。 図８の計算されたＣＳＭを比較するグラフを示す。 従来の画像除算方法を用いて計算されたＣＳＭを用いて計算されたＳＥＮＳＥ磁気共鳴画像を示す。 デコンボリューションを用いて計算されたＣＳＭを用いて計算された図１０のＳＥＮＳＥ磁気共鳴画像を示す。 デコンボリューション及びＦＯＶ拡張を用いて計算されたＣＳＭを用いて計算された図１０のＳＥＮＳＥ磁気共鳴画像を示す。 圧縮センシング及び異なるＣＳＭ計算を用いて生成された２つの磁気共鳴画像を示す。

これらの図面における同様に番号付けされた要素は、同等の要素である又は同じ機能を行う。既に説明された要素は、機能が同等であれば、後の図面において必ずしも説明されない。

図１は、磁気共鳴イメージングシステム１００の一例を示す。磁気共鳴イメージングシステム１００は、磁石１０４を含む。磁石１０４は、それを貫通するボア１０６を有した超伝導円筒型磁石１０４である。異なる種類の磁石の使用も可能であり、例えば、分割円筒磁石及び所謂開放磁石の両方を使用する事も可能である。分割円筒磁石は、クライオスタットが２つの部分に分割されて、磁石の等平面へのアクセスを可能にする点を除いて、標準的な円筒磁石に類似し、この様な磁石は、例えば荷電粒子ビーム療法と共に使用され得る。開放磁石は、２つの磁石部分を有し、被検者を受容するのに十分な大きさの空間を間に有して一方が他方の上にあり、２つの部分の領域の配置は、ヘルムホルツコイルのものと類似する。被検者が閉じ込められる度合いが低い事から、開放磁石が普及している。円筒磁石のクライオスタットの内部には、超伝導コイルの一群が存在する。円筒磁石１０４のボア１０６内部には、磁気共鳴イメージングを行うのに十分な程、磁場が強い及び均一であるイメージングゾーン１０８が存在する。

磁石のボア１０６内部には、磁気共鳴データの取得のために使用されて、磁石１０４のイメージングゾーン１０８内で磁気スピンを空間的に符号化する磁場勾配コイル１１０のセットも存在する。磁場勾配コイル１１０は、磁場勾配コイル電源１１２に接続される。磁場勾配コイル１１０は、代表的なものである。一般的に、磁場勾配コイル１１０は、３つの直交する空間方向に空間的に符号化を行うための３つの別々のコイルセットを含む。磁場勾配電源は、電流を磁場勾配コイルに供給する。磁場勾配コイル１１０に供給される電流は、時間の関数として制御される及び傾斜がつけられてもよい又はパルス出力されてもよい。

磁石１０４のボア１０６内は、ボディコイル１１４である。ボディコイル１１４は、ＱＢＣでもよい。ボディコイル１１４は、送受信器１１６に接続されて示されている。実施形態によっては、ボディコイル１１４は、全身コイル無線周波増幅器及び／又は受信器に接続されてもよいが、これは、この例では示されない。送信器及び受信器１１６が共に全身コイル１１４に接続される場合、送信モード及び受信モード間の切り替え手段が設けられてもよい。例えば、ｐｉｎダイオードを備えた回路が、送信又は受信モードを選択するために使用されてもよい。被検者支持体１２０は、イメージングゾーン内で被検者１１８を支持する。

送受信器１２２は、磁気共鳴イメージングコイル１２４に接続されて示されている。この例では、磁気共鳴イメージングコイル１２４は、複数のアンテナ素子１２６を含む表面コイルである。送受信器１２２は、個々のＲＦ信号を個々のアンテナ素子１２６に送信し、個々のアンテナ素子１２６から受信するように動作可能である。この例では、送受信器１１６及び送受信器１２２は、別個のユニットとして示されている。しかしながら、他の例では、ユニット１１６及び１２２は、一体化されてもよい。

送受信器１１６、送受信器１２２、及び磁場勾配コイル電源１１２は、コンピュータ１３０のハードウェアインタフェース１３２に接続されて示されている。コンピュータ１３０は更に、マシン可読命令を実行するように動作可能なプロセッサ１３３も含んで示されている。コンピュータ１３０は更に、プロセッサ１３３に対して全てアクセス可能及び接続されるユーザインタフェース１３４、コンピュータストレージ１３６及びコンピュータメモリ１３８を含んで示されている。

コンピュータストレージ１３６は、１つ又は複数のパルスシーケンス１４０を含んで示されている。パルスシーケンス１４０は、プロセッサ１３３が磁気共鳴イメージングシステム１００を用いて磁気共鳴データを取得できるようにする命令へと変換することができる命令又はデータである。コンピュータストレージは更に、アンテナ素子１２６によって取得された較正磁気共鳴データ１４２を含んで示されている。コンピュータストレージは更に、修正磁気共鳴データ１４４を含んで示されている。修正磁気共鳴データ１４４は、較正磁気共鳴データ１４２を補間することによって作成されたものである。これは、幾つかの異なる技術を用いて行うことができる。それは、画像に基づく方法を用いて、又は直接的にｋ空間における補間によって行われてもよい。

コンピュータストレージ１３６は更に、少なくとも修正磁気共鳴データ１４４を用いて計算されたコイル感度カーネル１４６のセットを含んで示されている。コイル感度カーネル１４６は、同様に各種異なるやり方で計算することができる。それらは、例えば、ボディコイルからの画像を用いることによって、又は基準画像を反復的に計算することによって計算されてもよい。

コンピュータストレージ１３６は更に、コイル感度カーネル１４６から計算されたコイル感度セット１４８を含んで示されている。コンピュータストレージは更に、較正磁気共鳴データ１４２を用いてアンテナ素子１２６毎に計算された第１の磁気共鳴画像を含んで示されている。コンピュータストレージ１３６は更に、同様に各アンテナ素子１２６の修正磁気共鳴画像を含んで示されている。修正磁気共鳴画像は、ゼロが埋め込まれた画像であり、その後、第１の磁気共鳴画像が、適切な又は正しい位置でそれの内部に配置される。一部の例では、第１の磁気共鳴画像１５０及び修正磁気共鳴画像１５２は、存在しない。他の例では、修正磁気共鳴画像１５２は、フーリエ空間へと変換し戻されて、修正磁気共鳴データ１４４を提供する。

コンピュータストレージは更に、補間用の点として使用されるフーリエ空間中の点セット１５４を示している。要素１５４は、全ての例において存在しない。しかしながら、一部の例では、フーリエ空間中のこれらの点セット１５４は、較正磁気共鳴データ１４２が修正磁気共鳴データ１４４へと直接補間される場所として使用される。

一部の例では、ボディコイル１１４は、存在しない。他の例では、ボディコイル１１４は、ボディコイル磁気共鳴データ１５６を取得するために使用される。ボディコイル磁気共鳴データ１５６は、ボディコイルを用いて取得された磁気共鳴データである。コンピュータストレージ１３６は、修正ボディコイル磁気共鳴データ１５８を含んで示されている。一部の例では、修正ボディコイル磁気共鳴データ１５８は、コイル感度カーネル１４６を計算するために修正磁気共鳴データ１４４と共に使用される。他の例では、反復手法が使用される。

反復手法が使用される場合、コンピュータストレージ１３６は、基準画像１６０を示す。場合によっては、基準画像１６０及び中間コイル感度１６２が、以下に説明される反復手法において使用される。コンピュータストレージ１３６はまた、任意選択的に、イメージング磁気共鳴データ１６４及び診断磁気共鳴画像１６６を含んで示されている。イメージング磁気共鳴データ１６４は、パラレルイメージング磁気共鳴技術を用いて取得されてもよい。コイル感度セット１４８が次に使用されて、イメージング磁気共鳴データ１６４を用いて診断磁気共鳴画像１６６を再構築する。

コンピュータメモリ１３８は、制御モジュール１７０を含んで示されている。制御モジュール１７０は、プロセッサ１３３が磁気共鳴イメージングシステムの動作及び機能を制御することを可能にするコンピュータ実行可能コード又は命令を含む。例えば、制御モジュール１７０は、パルスシーケンス１４０と協働して、様々な磁気共鳴データを取得することができる。コンピュータメモリ１３８は更に、イメージング再構築フーリエ変換モジュール１７２及びｋ空間補間モジュール１７４を含んで示されている。これらの２つのモジュール１７２、１７４は、プロセッサ１３３が図２〜６に示される方法の１つ又は複数を行うことを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。

図２は、図１に示される磁気共鳴イメージングシステム１００の動作方法を示すフローチャートを示す。先ずステップ２００において、較正磁気共鳴データ１４２が、複数のアンテナ素子１２６の第１の視野から取得される。次にステップ２０２において、修正磁気共鳴データ１４４が、第２の視野へと較正磁気共鳴データを補間することによって計算される。次にステップ２０４において、コイル感度カーネル１４６が、修正磁気共鳴データ１４４のデコンボリューションを行うことによって計算される（２０４）。次にステップ２０６において、複数のアンテナ素子の各々のコイル感度１４８が、各コイル感度行列を像空間に変換することによって計算される。次にステップ２０８において、コイル感度の大きさが、任意選択的に、各コイル感度を第１の視野にクロッピングすることによって縮小される。次にステップ２１０において、イメージング磁気共鳴データ１６４が任意選択的に取得される。ステップ２１２では、診断磁気共鳴画像１６６が、任意選択的に、イメージング磁気共鳴データ１６４及びコイル感度セット１４８を用いて再構築される。ステップ２１０及び２１２は、決定されたコイル感度セット１４８を使用するパラレルイメージング技術である。

図３は、図２のステップ２０２が行われ得る一態様を説明するフローチャートを示す。即ち、図３は、第２の視野へと較正磁気共鳴データを補間することによって修正磁気共鳴データを計算する方法を示すフローチャートを示す。先ずステップ３００において、第１の磁気共鳴画像１５０が、較正磁気共鳴データ１４２を用いてアンテナ素子毎に再構築される。次にステップ３０２において、修正磁気共鳴画像１５２が、第１の磁気共鳴画像１５０をヌル値画像にペーストすることによって計算される。最後にステップ３０４において、修正磁気共鳴データ１４４が、修正磁気共鳴画像１５２をフーリエ空間にフーリエ変換することによって計算される。

図４は、図２のステップ２０２を行う代替態様を示す。図４は、第２の視野へと較正磁気共鳴データ１４２を補間することによって修正磁気共鳴データ１４４を計算する代替方法である。図４では、４００と表示された１つのステップが存在する。ステップ４００は、既定の点セット１５４を用いて、直接的にｋ空間の修正磁気共鳴データ１４４へと較正磁気共鳴データ１４２を補間することである。

図５は、図２のステップ２０４を行う一態様を示す。図５は、修正磁気共鳴データ１４４のデコンボリューションを行うことによってコイル感度カーネル１４６を計算する一態様を示す。先ずステップ５００において、ボディコイル磁気共鳴データ１５６が、ボディコイル１１４を用いて第１の視野から取得される。次にステップ５０２において、ボディコイル磁気共鳴データが、修正ボディコイル磁気共鳴データ１５８を計算するために、第２の視野へと補間される。この補間は、較正磁気共鳴データに使用された図３又は４に示されたものと類似した態様で行われてもよい。最後にステップ５０４は、修正ボディコイル磁気共鳴データ１５８に対して修正磁気共鳴データ１４４のデコンボリューションを行うことによって、コイル感度カーネル１４６を計算することを示す。

図６は、図２のステップ２０４及び２０６を行う反復方法を示す。図６は、修正磁気共鳴データ１４４のデコンボリューションを行うことによってコイル感度カーネル１４６を計算する反復方法を示す。先ずステップ６００において、基準画像が所定値に設定される。基準画像は、第２の視野を持つ所定の画像である。次にステップ６０２において、中間コイル感度カーネル１６１が、基準画像１６０に対するデコンボリューションによって計算される。次にステップ６０４において、中間コイル感度１６２が、中間コイル感度カーネル１６１を像空間に変換することによって計算される。ステップ６０６では、基準画像１６０が中間コイル感度１６２及び較正磁気共鳴データ１４２を用いて再計算される。この方法が新しい基準画像１６０を用いて繰り返されるステップ６０２、６０４及び６０６が、反復的に行われる。これらの３つのステップは、所定の回数行われてもよい、又は答えが統計的尺度の範囲内に収束したか否かを確認するために新しい基準画像が前の反復の基準画像と比較されてもよい。これは、質問「基準画像が収束？」を有した判断ボックスであるボックス６０８に示され、「no」であれば、ステップ６０２に戻ってループを繰り返す。収束した場合には、ステップ６１０が行われる及び中間コイル感度がコイル感度として使用される。

正確なコイル感度マップ（ＣＳＭ）は、パラレルＭＲイメージング方法にとって有益である。本明細書に記載される例は、ｋ空間におけるデコンボリューションによってＣＳＭを計算する方法を提供することができる。提案される方法は、既知の方法と比較して以下のメリットの１つ又は複数を有することができる。
−画像に基づいたＣＳＭ計算よりも少ないデータを必要とする。即ち、それは、ＣＳＭデータの高速取得を可能にする。
−物体の端部付近のより正確なＣＳＭは、より少ないフォールドオーバーアーチファクトをもたらす。これは、イメージングされた物体内に信号ボイドが存在する状況においても関連性がある。
−ノイズの多いデータに影響を受けにくい。
−他のｋ空間に基づいた方法（例えば、ＥＳＰＩＲｉＴ）よりも高速なオーダーとなる。

コイル感度マップ（ＣＳＭ）は、ＭＲＩ受信コイルの受信感度（位相及び振幅）の空間依存性を記述する。ＣＳＭの正確な知識は、異なる受信コイルの信号を１つの画像にまとめるため及び加速されたＭＲイメージングを可能にするためにパラレルＭＲイメージング方法に必要とされる。

現在、ＣＳＭは、各受信コイルを用いて低解像度画像を取得し、これらの画像を共通の基準画像（例えば、ボディコイル又は平方和画像）で割ることによって、像空間で計算される。

画像に基づくＣＳＭ計算の代替案は、現在研究用途でのみ使用されている、線形系の固有ベクトルとしてＣＳＭを計算するｋ空間に基づいた方法であるＥＳＰＩＲｉＴでもよい。しかしながら、この方法は、画像に基づく方法よりも遅いオーダーであり（２ＤのＣＳＭの場合、数分の計算時間）、これにより、それは常用には適さない。

２つの低解像度画像の分割によってＣＳＭを計算することの問題点の１つは、この手法が固有の系統誤差を有する点である。これらの誤差は、イメージングされた物体の端部において最大である。これらの系統誤差は、バックフォールディングアーチファクトをもたらし得る。

現在の手法の第２の問題点は、それが、ＭＲ信号強度が十分な領域でのみ有意な結果に至る点である。この領域外では、ＣＳＭの質は、急速に低下する。これは、イメージングされた物体内に信号ボイドが存在する場合、特に反復再構築アルゴリズム、例えば圧縮センシングが使用される場合に問題を引き起こし得る。

画像に基づいたＣＳＭ計算は、有効な結果を生み出すために、ある一定の空間分解能を必要とする及び高い信号対ノイズ比も必要とする。その結果、ＣＳＭデータを取得するためにかなりの時間が必要とされる。

ＥＳＰＩＲｉＴと同様に、この提案された方法は、ＣＳＭをｋ空間で計算することによって最初の２つの問題点を回避する。但し、それは、ＥＳＰＩＲｉＴよりも高速なオーダーで実行することができ、その結果、画像に基づいた計算と類似した計算時間となる。

加えて、提案された方法は、画像に基づいた方法よりも少ないデータを必要とするので、取得時間を減少させることが可能となる。

複数の例では、各受信コイルのＣＳＭは、ｋ空間の小さなカーネルによって表される。カーネルは、ｋ空間のコイル及び基準データのデコンボリューションによってチャネル毎に計算される。提案された方法の一ステップは、デコンボリューションが実行される前に、物体の周囲に十分な空き空間が存在するように視野が拡張される。

以下は、ＣＳＭを計算する方法のステップを含む詳細なリストである。
１．受信コイルデータ及び基準データを取得する。これは、ＣＳＭを取得する現手法の場合と同じである（現在と比較して、より少ないデータを取得するという追加の任意選択肢を有する）。
２．像空間への変換。単純なフーリエ変換。
３．視野の拡張（像空間におけるゼロパッディング）。

ゼロパッディングによる視野の拡張は、原理上、些細な動作である。しかしながら、その必要性は、明白ではないかもしれない：ＣＳＭは、ｋ空間の小さなカーネルによって表されるものである。これは、ＣＳＭの滑らかな空間的変動によって促される。しかしながら、ＣＳＭは、コイルまでの距離が増加するに従って単調に減衰していく。即ち、一般的にＣＳＭは、物体の一方の端部において高い値を有し、物体の反対側の端部において低い値を有する。物体が視野を埋め尽くす場合（これは、一般的に位相符号化方向におけるケースである）、ｋ空間におけるＣＳＭの離散的表現は、離散フーリエ変換が周期関数を表し、画像境界においてラップアラウンドで生じる激しい急上昇が大きな高周波成分を含むので、低周波成分だけでは不可能である。

ゼロフィリングによる視野の拡張は、そこからコイル感度に関する情報を得ることができないエリアをコイル及び基準画像に導入する。即ち、この領域におけるＣＳＭの任意変動は、データと矛盾しない。視野拡張が十分に大きければ（例えば、２倍）、それは、低周波成分のみを使用して高感度領域及び低感度領域を接続することを可能にする。従って、ＣＳＭは、その場合、小さなカーネルによって表すことができる。
４．拡張されたコイル及び基準画像をｋ空間に変換する。単純なフーリエ変換。
５．ｋ空間におけるデコンボリューションによってＣＳＭカーネルを計算する（拡張データを使用する）。小さな線形系の反転（ＧＲＡＰＰＡカーネル計算と同様）。
６．カーネルを像空間に変換。単純なフーリエ変換。
７．ＣＳＭを元の視野に縮小する。単純な切り捨て。

これらのステップは、各受信チャネルに個々に適用される。即ち、例えばＥＳＰＩＲｉＴ又はＧＲＡＰＰＡの場合のように、異なる受信チャネルのデータが混じることがない。その結果、ステップ５で反転される必要のある方程式系が小さく、高速計算を可能にする。

図７は、本明細書に記載される方法例を用いる利点を示すために数学的に用いられる一次元物体の一例を示す。７０２と表示された軸は、空間座標でもよい、及び７０４と表示された軸は、物体磁化である。ゼロ磁化の幾つかの領域が存在することが分かる。

図８は、幾つかの異なる方法における、位置７０２の関数としてのコイル感度８００を示す。８０２と表示された実線は、真のコイル感度である。実線８０４は、画像除算８０４を用いて計算されたコイル感度を示す。破線は、デコンボリューション８０６のみを用いたコイル感度を示す。一点鎖線８０８は、視野拡張又は同等に第１から第２の視野へのｋ空間の補間を用いたデコンボリューションを示す。視野拡張のデコンボリューション８０８が他の何れのものよりも遥かに良好に真のコイル感度８０２を再現することが分かる。

真のコイル感度８０２に対する算出コイル感度の誤差が、図９に示される。空間座標は、軸７０２であり、真のコイル感度で割られた算出コイル感度の値は、９００と表示された軸に示される。ここでも、画像分割を用いたバージョンは、８０４と表示され、デコンボリューションは８０６と表示される、及び一点鎖線は、視野拡張８０８を用いたデコンボリューションである。視野拡張を用いたデコンボリューション８０８が最も正確であることが分かる。

図７、図８、及び図９は、模擬一次元データから計算されたＣＳＭの比較を示し、図７は画像分割を含む方法、図８は視野拡張を用いないデコンボリューションを含む方法、図９は視野拡張を用いたデコンボリューションを含む方法を示す。

図７は、物体の仮定磁化を示す、即ち、このグラフは、均質コイルを用いて測定された場合の信号強度を示す。これは、物体が視野をほぼ埋め尽くすこと及び２つの信号ボイドを含むことも示す。

図８は、算出コイル感度の値を示し、下のグラフは、シミュレーションに使用された算出ＣＳＭ及び真のＣＳＭの比率を示す。

図９は、提案された方法が最も正確なＣＳＭをもたらすことを実証し、それは、ＣＳＭが内部信号ボイドを通って滑らかに続くことも実証する。

図１０は、１３個の複数のアンテナ素子を備えた１３チャネル無線周波システムを用いたＳＥＮＳＥ方法を用いて生成された磁気共鳴画像の一例を示す。図１０に示される画像は、画像の除算方法を用いてコイル感度を計算するというこれらの良く知られた方法を用いて再現された。この画像には、１０００と表示された多数のアーチファクトが見られる。

図１１は、図１０で使用されたものと同じデータを用いて計算された磁気共鳴画像を示す。但し、コイル感度は、異なるやり方で計算された。図１１の場合、正方形である及びｋ空間で７×７のサイズを有したカーネルが使用された。この図では幾つかのアーチファクト１０００がまだ僅かに目に見えることが分かる。しかしながら、この画像において、アーチファクトは、あまり目立たない及びそれ程見易くはない。

図１２は、図１０及び１１の場合と同じデータを用いて計算された磁気共鳴画像を示す。但し、この例では、デコンボリューション中に、ｋ空間における１５×１５カーネルが使用された。この図では、目に見える画像アーチファクトは存在しない。図１１及び１２の両方において、較正磁気共鳴データの補間が両方に使用された。その違いは、デコンボリューションに使用されたカーネルのサイズである。

図１３は、２つの画像１３００及び１３０２を示す。画像１３００、１３０２は、同じデータから再構築された。但し、異なるコイル感度が使用された。これらの２つの画像１３００、１３０２の磁気共鳴データは、圧縮センシング磁気共鳴技術を用いて取得された。画像１３００では、コイル感度を計算する通常の画像除算方法が使用された。この画像では、幾つかのアーチファクト１３０４が目に見える。画像１３０２に関しては、較正磁気共鳴データが修正磁気共鳴データへと補間され、その後、コイル感度を計算するためにコイル感度カーネルが計算された。画像１３０２では、アーチファクト１３０４は全く目に見えない。

コイル感度行列をｋ空間で表す方法は、磁化が知られているグリッド上の離散した幾つかの値を用いることによって行うことができる。これは、低周波成分のみを使用する及び物体中の小さなボイド若しくは孔又はその磁化を平滑化する。

取得データのｋ空間グリッドは、それが視野のサイズと一致した周期性Ｃ_ｉを強制するので、使用されない。代わりに、デコンボリューションが実行される前に、視野が拡張される。例えば、２倍大きなものが使用され得る。

図面及び上記の説明において本発明を詳細に図示及び説明したが、そのような図示及び説明は、限定的なものではなく、説明のためのもの又は例示的なものであると見なされるべきものであり、本発明は、開示された実施形態に限定されない。

開示された実施形態に対する他の変形形態は、図面、開示内容、及び添付の特許請求の範囲の研究から、請求項に係る発明の実施において、当業者によって理解され得る及びもたらされ得る。クレームにおいて、「含む」（“comprising”）という用語は、他の要素又はステップを排除しない、及び不定冠詞「a」又は「an」は、複数を排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、クレームに記載された幾つかの項目の機能を果たしてもよい。特定の手段が互いに異なる従属クレームに記載されているという事実だけでは、これらの手段の組み合わせを有利に使用できないことを意味しない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として提供される光ストレージ媒体又は半導体媒体等の適切な媒体に保存／配布されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して等、他の形態で配布されてもよい。クレームにおける何れの参照符号も範囲を限定するものと解釈されるものではない。

２００ 第１の事項
１００ 磁気共鳴イメージングシステム
１０４ 磁石
１０６ 磁石のボア
１０８ イメージングゾーン
１１０ 磁場勾配コイル
１１２ 磁場勾配コイル電源
１１４ ボディコイル
１１６ 送受信器
１１８ 被検者
１２０ 被検者支持体
１２２ 送受信器
１２４ 磁気共鳴イメージングコイル
１２６ アンテナ素子
１３０ コンピュータ
１３２ ハードウェアインタフェース
１３４ ユーザインタフェース
１３６ コンピュータストレージ
１３８ コンピュータメモリ
１４０ パルスシーケンス
１４２ 較正磁気共鳴データ
１４４ 修正磁気共鳴データ
１４６ コイル感度カーネル
１４８ コイル感度セット
１５０ 第１の磁気共鳴画像
１５２ 修正磁気共鳴画像
１５４ フーリエ空間の点セット
１５６ ボディコイル磁気共鳴データ
１５８ 修正ボディコイル磁気共鳴データ
１６０ 基準画像
１６１ 中間コイル感度カーネル
１６２ 中間コイル感度
１６４ イメージング磁気共鳴データ
１６６ 診断磁気共鳴画像
１７０ 制御モジュール
１７２ 画像再構築及びフーリエ変換モジュール
１７４ ｋ空間補間モジュール
７００ 一次元物体
７０２ 空間座標
７０４ 物体磁化
８００ コイル感度
８０２ 真のコイル感度
８０４ 画像除算を用いて計算されたコイル感度
８０６ フーリエ空間におけるデコンボリューションを用いたコイル感度
８０８ ＦＯＶ拡張を用いたコイル感度
９００ コイル感度誤差
１０００ アーチファクト
１３００ 磁気共鳴画像
１３０２ 磁気共鳴画像
１３０４ アーチファクト

Claims (15)

1. 磁気共鳴イメージングシステムであって、前記磁気共鳴イメージングシステムは、
   イメージングゾーン内の被検者の磁気共鳴データを取得する無線周波システムであって、前記磁気共鳴データを取得する複数のアンテナ素子を備えたコイルを含む前記無線周波システムと、
   マシン可読命令を保存するメモリと、
   前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサと、
   を含み、前記命令の実行は、前記プロセッサに、
   前記複数のアンテナ素子の各々を用いて前記イメージングゾーン内の第１の視野から較正磁気共鳴データを取得させ、
   前記イメージングゾーン内の第２の視野へと前記較正磁気共鳴データを補間することによって修正磁気共鳴データを計算させ、前記第２の視野は、前記第１の視野を包含して前記第１の視野よりも大きく、
   前記複数のアンテナ素子の各々の前記修正磁気共鳴データのデコンボリューションを行うことによってコイル感度カーネルを計算させ、
   各コイル感度行列カーネルを像空間に変換することによって、前記複数のアンテナ素子の各々のコイル感度を計算させる、磁気共鳴イメージングシステム。
2. 前記修正磁気共鳴データは、
   前記較正磁気共鳴データを用いて各アンテナ素子の第１の磁気共鳴画像を再構築すること、
   各修正磁気共鳴画像は、前記第２の視野によって定義され、前記第１の磁気共鳴画像をヌル値画像にペーストすることによって計算されることで、各アンテナ素子の修正磁気共鳴画像を計算すること、及び、
   前記修正磁気共鳴画像をフーリエ変換することによって前記修正磁気共鳴データを計算すること、
   によって計算される、請求項１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
3. 前記修正磁気共鳴データは、前記複数のアンテナ素子の各々の前記較正磁気共鳴データをフーリエ空間の既定の点セットへと補間することによって計算され、前記フーリエ空間の既定の点セットは、前記第２の視野を表す、請求項１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
4. 前記アンテナ素子の各々の前記修正磁気共鳴データは、フーリエ空間の第１の点セットを含み、前記フーリエ空間の既定の点セットは、前記フーリエ空間の第１の点セットを含む、請求項３に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
5. 前記命令の実行は更に、前記プロセッサに単位セルを平行移動させることによって前記フーリエ空間の既定の点セットを生成させる、請求項４又は５に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
6. 前記無線周波システムは、ボディコイルを更に含み、前記命令の実行は更に、前記プロセッサに、
   前記較正磁気共鳴データの取得中に前記ボディコイルを用いて前記第１の視野からボディコイル磁気共鳴データを取得させ、
   前記第２の視野へと前記ボディコイル磁気共鳴データを補間することによって修正ボディコイル磁気共鳴データを計算させ、
   前記複数のアンテナ素子の各々の前記コイル感度カーネルは、前記修正ボディコイル磁気共鳴データに対してデコンボリューションが行われる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
7. 前記命令の実行は、前記プロセッサに、先ず基準画像を所定値に設定することによって前記複数のアンテナ素子の各々の前記コイル感度カーネルのデコンボリューションを行わせ、前記命令の実行は、前記プロセッサに更に、以下のステップ：
   前記基準画像のフーリエ変換に対して前記複数のアンテナ素子の各々の前記修正磁気共鳴データのデコンボリューションを行うことによって中間コイル感度カーネルを計算するステップと、
   各中間コイル感度カーネルを像空間に変換することによって前記複数のアンテナ素子の各々の中間コイル感度を計算するステップと、
   前記中間コイル感度及び前記較正磁気共鳴データを用いて前記基準画像を再計算するステップと、
   を反復的に繰り返すことによって前記複数のアンテナ素子の各々の前記コイル感度カーネルのデコンボリューションを行わせ、
   前記反復ステップは、所定の回数又は前記基準画像が所定の統計的尺度の範囲内に収束するまで繰り返される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
8. 前記基準画像の前記所定値は、一定値である、請求項７に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
9. 前記メモリは、パラレルイメージング磁気共鳴技術を記述するパルスシーケンスデータを更に含み、前記命令の実行は更に、前記プロセッサに、
   前記第１の視野から前記磁気共鳴イメージングシステムを制御する前記パルスシーケンスデータを用いてイメージング磁気共鳴データを取得させ、
   前記イメージング磁気共鳴データ及び前記複数のアンテナ素子の各々の前記補正コイル感度を用いて磁気共鳴画像を再構築させる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
10. 前記命令の実行は更に、前記プロセッサに、前記コイル感度を前記第１の視野に縮小することによって前記複数のアンテナ素子の各々の前記コイル感度を再計算させる、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
11. 磁気共鳴イメージングシステムの動作方法であって、前記磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーンから被検者の磁気共鳴データを取得する無線周波システムを含み、前記無線周波システムは、前記磁気共鳴データを取得する複数のアンテナ素子を備えたコイルを含み、前記方法は、
    前記複数のアンテナ素子の各々を用いて前記イメージングゾーン内の第１の視野から較正磁気共鳴データを取得するステップと、
    前記イメージングゾーン内の第２の視野へと前記較正磁気共鳴データを補間することによって修正磁気共鳴データを計算するステップであって、前記第２の視野は、前記第１の視野を包含して前記第１の視野よりも大きい、ステップと、
    前記複数のアンテナ素子の各々の前記修正磁気共鳴データのデコンボリューションを行うことによってコイル感度カーネルを計算するステップと、
    各コイル感度行列カーネルを像空間に変換することによって、前記複数のアンテナ素子の各々のコイル感度を計算するステップと、
    を含む、方法。
12. 前記修正磁気共鳴データは、
    前記較正磁気共鳴データを用いて各アンテナ素子の第１の磁気共鳴画像を再構築すること、
    各修正磁気共鳴画像は、前記第２の視野によって定義され、前記第１の磁気共鳴画像をヌル値画像にペーストすることによって計算されることで、各アンテナ素子の修正磁気共鳴画像を計算すること、及び、
    前記修正磁気共鳴画像をフーリエ変換することによって前記修正磁気共鳴データを計算すること、
    によって計算される、請求項１１に記載の方法。
13. 磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサ用のマシン可読命令を含むコンピュータプログラムであって、前記磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーンから被検者の磁気共鳴データを取得する無線周波システムを含み、前記無線周波システムは、前記磁気共鳴データを取得する複数のアンテナ素子を備えたコイルを含み、前記命令の実行は、前記プロセッサに、
    前記複数のアンテナ素子の各々を用いて前記イメージングゾーン内の第１の視野から較正磁気共鳴データを取得させ、
    前記イメージングゾーン内の第２の視野へと前記較正磁気共鳴データを補間することによって修正磁気共鳴データを計算させ、前記第２の視野は、前記第１の視野を包含して前記第１の視野よりも大きく、
    前記複数のアンテナ素子の各々の前記修正磁気共鳴データのデコンボリューションを行うことによってコイル感度カーネルを計算させ、
    各コイル感度行列カーネルを像空間に変換することによって、前記複数のアンテナ素子の各々のコイル感度を計算させる、コンピュータプログラム。
14. 前記修正磁気共鳴データは、
    前記較正磁気共鳴データを用いて各アンテナ素子の第１の磁気共鳴画像を再構築すること、
    各修正磁気共鳴画像は、前記第２の視野によって定義され、各修正磁気共鳴画像は、前記第１の磁気共鳴画像をヌル値画像にペーストすることによって計算されることで、各アンテナ素子の修正磁気共鳴画像を計算すること、及び、
    前記修正磁気共鳴画像をフーリエ変換することによって前記修正磁気共鳴データを計算すること、
    によって計算される、請求項１３に記載のコンピュータプログラム。
15. 前記修正磁気共鳴データは、前記複数のアンテナ素子の各々の前記較正磁気共鳴データをフーリエ空間の既定の点セットへと補間することによって計算され、前記フーリエ空間の既定の点セットは、前記第２の視野を表す、請求項１３に記載のコンピュータプログラム。