JP2018503453A - 磁化率重み付け磁気共鳴イメージングのための方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
本発明は、脈管構造の磁化率重み付け磁気共鳴イメージングのための方法に関する。 本発明によると、本方法は、-少なくとも第一のエコーにおけるタイムオブフライト信号を含むマルチエコーデータを収集するステップS1と、-前記データから動脈に属するボクセルを特定するステップS2と、-動脈の存在に関する対応する情報を生成するステップS3とを有し、前記方法は、エコー結合ステップS4及び／又は位相マスキングステップS5を更に有し、動脈の存在に関する前記情報は、エコー結合ステップ及び／又は位相マスキングステップをガイドするために用いられる。本発明はさらに、脈管構造の磁化率重み付け磁気共鳴画像のための対応するシステム10に関する。
Description
本発明は、磁化率重み付けイメージング（SWI）の分野、より正確に、静脈及び／又は動脈の脈管構造の磁化率重み付けイメージングの分野に関する。 本発明は、特にSWイメージングのための対応する方法、及びSWイメージングのための対応するMRシステムに関する。
磁化率重み付けイメージング（SWI）は、「完全フロー補償」、ロングエコー、スピン密度、T1又はT2イメージングを使う従来の磁気共鳴イメージングと対照的に画像を収集するためのグラジエントリコールエコー（GRE）パルスシーケンスを使う磁気共鳴イメージング（MRI）法である。出願人によって認識される磁化率重み付けイメージング（SWIp）の好ましいバージョンは、4-エコーマルチエコーグラジエント-エコー（mFFE）シーケンスに基づく。3Dフロー補償は第一のエコーに対して実現されるが、他のエコーは読み取り方向だけでフロー補償される。4つのエコーからのマグニチュード情報は、以下の非線形結合を使って結合される。
ここでp=2は例えば文献WO 2014/195454 A1で記述される典型値である。
それから、位相マスキングは、例えば、欧州特許出願EP 2 380 492 A1から知られるPADREアルゴリズム（PADRE位相差強調イメージング法）を使用する結合マグニチュード画像に適用される。 脈管強化モードが使われると仮定すると、PADREマスクは
と規定される。
ここでα= 1.6、β= 1.2及びσ= 0は典型値である。
ここでα= 1.6、β= 1.2及びσ= 0は典型値である。
SWIpイメージングが完全にフロー補償されていないという事実は、結合SWIp画像で動脈からタイムオブフライト信号のぼけにつながる。 しかしながら、これはマルチエコーフロー補償アプローチの使用によって解決されることができる。 更に、不均一磁場におけるスピン変位からのフロー効果及び蓄積位相の結果として、かなりのディフェージングがいくつかの動脈に対して観察されることができる。これは、静脈信号からの動脈信号の識別を難しくする。
文献WO 2009/094304 A2は、脈管構造の磁化率重み付け磁気共鳴画像のための他のシステム及び方法を記述する。 システムは、磁気共鳴装置及びポストプロセッサモジュールを有する。 磁気共鳴装置は、励起信号を生成するように構成されるパルス生成器モジュールを有する。 磁気共鳴装置は、通信によってパルス生成器モジュールに結合され、エコーの少なくとも2つからデータを収集するように構成されるデータ収集器モジュールを更に含む。 ポストプロセッサモジュールは通信によって磁気共鳴装置に結合され、データを後処理するように構成される。特に、少なくとも第一のエコーからMR血管造影法（MRA）データを収集し、少なくとも第2のエコーからMR静脈造影法（MRV）データを収集するように構成される。
本発明の目的は、より良い動脈描写を可能にする、磁化率重み付け磁気共鳴イメージングのための方法及びシステムを提供することにある。
これは、独立請求項の特徴によって実現される。従属請求項は、本発明の有利な実施例を詳述する。
本発明の様々な実施例によると、脈管構造の磁化率重み付け磁気共鳴イメージングのための方法であって、
(a) 少なくとも第一のエコーにおけるタイムオブフライト信号を含むマルチエコーデータを収集するステップと、
(b) データから動脈に属するボクセルを特定するステップと、
(c) 動脈の存在に関する対応する情報を生成するステップと
を有し、前記方法は、エコー結合ステップ又は位相マスキングステップ（S6）(d)との組合せのエコー結合ステップを更に有し、動脈の存在に関する前記情報は、前記エコー結合及び／又は位相マスキングステップをガイドするように用いられる、方法が提供される。
(a) 少なくとも第一のエコーにおけるタイムオブフライト信号を含むマルチエコーデータを収集するステップと、
(b) データから動脈に属するボクセルを特定するステップと、
(c) 動脈の存在に関する対応する情報を生成するステップと
を有し、前記方法は、エコー結合ステップ又は位相マスキングステップ（S6）(d)との組合せのエコー結合ステップを更に有し、動脈の存在に関する前記情報は、前記エコー結合及び／又は位相マスキングステップをガイドするように用いられる、方法が提供される。
前記エコー結合及び／又は位相マスキングステップをガイドするステップは、動脈の存在に関するその前記情報が、前記エコー結合の間、動脈の状況を強調するように用いられ、及び／又は位相マスキングステップにおける動脈に属するボクセルの包含を防ぐように用いられると解釈されるべきである。位相マスキングにおける動脈に属するボクセルの包含を防ぐことによって、信頼できない位相情報の包含は防がれる。
エコー結合ステップにおいて、エコーからのマグニチュード情報は結合される。 好ましくは、マルチエコーは、4-エコーグラジエント-エコーである。
本発明は、マルチエコー磁化率重み付け画像を生成するための通常の処理の部分であるエコー結合及び位相マスキングへの動脈の位置に関する情報を含むための基本的な考えに基づく。動脈の位置に関するこの情報は、マルチエコー収集それ自体から抽出されることができる。
本方法は、動脈及び静脈の間の改善された識別のためのマルチエコー磁化率重み付けイメージングの最適化を確実にする。
位相マスキングステップを実行するための異なる適切なマスクタイプがある。さまざまなタイプのマスクは、位相データからそれらを計算するために用いられる数式によって異なり、何れの数式も、動脈の存在に関する情報を含むために理論的に修正されることができる。 動脈の位置に関する情報は、これらのマスクタイプの多くに含まれることができる。 マスクの最も頻繁に使われるタイプの1つは、E.ハーケらによる学術論文「磁化率重み付けイメージング（SWI）」（医療の磁気共鳴52：612 - 618 (2004)）（それから数回増やされる）から知られる線形位相マスクである。 このタイプのマスクは、脈管構造の磁化率重み付け磁気共鳴イメージングのための方法の位相マスキングステップを実行するために簡単に適用されることができる。
各々の対応するマルチエコーパルスシーケンス内において、励起信号、第一のエコー及び少なくとも1つの更なるエコーは、繰り返し時間の間に発生する。 データ収集は、第一のエコー及び少なくとも1つの更なるエコー（第2のエコー、 … ）からのデータ収集であり、少なくとも第一のエコーのタイムオブフライト信号を更に含む。 好ましくは、2つ以上のエコーは、繰り返し時間の間に発生する。 本発明の好ましい実施例によると、3Dフロー補償は、すべてのエコーのために実現される。
本発明の他の好ましい実施例によると、動脈に属するボクセルは、初期のエコーデータに基づく画像で特定される。 動脈は、それらの明るいタイムオブフライト信号の結果として初期のエコー画像で確実に特定されることができる。 動脈が比較的細い構造である場合、動脈画像（ＡＩ）は以下のアプローチを使ってつくられることができる。
ここで、IEcho1は第一のエコー又は第一のいくつかのエコーの結合からのマグニチュード信号であり、
は第一のエコー又は第一のいくつかのエコーの結合からのマグニチュード信号のローパスフィルタ処理バージョンである。
代わりに、動脈は、TE（TE：エコー時間）の関数としての位相展開は線形でないボクセルを見ることによって特定されることもできる。これは、これらのボクセルの位相が磁化率効果によってではなく、むしろ他のメカニズム（主にフロー）によって支配されることを示す。
それから、組合せアルゴリズムは、ＡＩが高いボクセルのための初期のエコーを強調するために修正されることができる。
この組合せを使うと、ＡＩ→0のときp→rであり、動脈を含む可能性の低いボクセルに対応する。逆に、ＡＩ→1のときp→-rであり、動脈を含む可能性の非常に高いボクセルに対応する。 閾値tは、2つの群の間の限界をマークする。
本発明のさらに他の好ましい実施例によると、PADRE位相マスキングアルゴリズムは、ＡＩが高いボクセルをマスキングすることを避けるために修正される。
本発明の様々な実施例によると、コンピュータープログラムプロダクトは、前記の方法の方法ステップを実行することが提案される。 コンピュータープログラムプロダクトは、MRI装置を制御するプログラムになり得る。 コンピュータープログラムプロダクトは、たとえばコンピュータで実行されることができるスタンドアロン製品であるように構成されることもできる。 コンピュータープログラムプロダクトがスタンドアロン製品として構成される場合、コンピュータープログラムプロダクトは、（それらのデータを収集するように構成される代わりに）入力として少なくとも第一のエコーにおけるタイムオブフライト信号を含むマルチエコーデータを使うように構成される。さらに、ここに明らかにされるように、コンピュータープログラムプロダクトはすべての方法ステップ及びその組合せを実行するように構成されることができる。
本発明の様々な実施例によると、脈管構造の磁化率重み付け磁気共鳴イメージングのための対応するシステムは、以下の構成要素、
- 励起信号（励起パルス）を生成するように構成されるパルス生成器モジュールと、
-通信によってパルス生成器モジュールに結合され、少なくとも第一のエコーにおけるタイムオブフライト信号を含むマルチエコーデータを収集するように構成されるデータ収集器モジュールと
を有する磁気共鳴装置と、
-通信によって磁気共鳴装置に結合され、
-エコー結合ステップ及び／又は位相マスキングステップを含むデータを後処理し、
- データから動脈に属するボクセルを特定し、
- 動脈の存在に関する対応する情報を生成する
ように構成され、動脈の存在に関する前記情報は、エコー結合及び／又は位相マスキングステップをガイドするために用いられる、
ポストプロセッサモジュールと
を有する。
- 励起信号（励起パルス）を生成するように構成されるパルス生成器モジュールと、
-通信によってパルス生成器モジュールに結合され、少なくとも第一のエコーにおけるタイムオブフライト信号を含むマルチエコーデータを収集するように構成されるデータ収集器モジュールと
を有する磁気共鳴装置と、
-通信によって磁気共鳴装置に結合され、
-エコー結合ステップ及び／又は位相マスキングステップを含むデータを後処理し、
- データから動脈に属するボクセルを特定し、
- 動脈の存在に関する対応する情報を生成する
ように構成され、動脈の存在に関する前記情報は、エコー結合及び／又は位相マスキングステップをガイドするために用いられる、
ポストプロセッサモジュールと
を有する。
本発明の他の好ましい実施例によると、磁化率重み付け磁気共鳴イメージングのためのシステムは、磁化率重み付け磁気共鳴イメージングのための前記方法を実行するように構成される。
本システムは、動脈及び静脈の間の改善された識別のためのマルチエコー磁化率重み付けイメージングの最適化を確実にする。
本発明の好ましい実施例によると、動脈に属するボクセルは、第一のエコーデータ又は第一のいくつかのエコーの結合に基づく画像において特定される。
本発明の他の好ましい実施例によると、ポストプロセッサモジュールは、後処理されたデータから脈管構造の画像を生成するように構成される。
本発明のさらに他の好ましい実施例によると、システムは、通信によってポストプロセッサモジュールに結合され、後処理されたデータから生成される脈管構造の画像を表示するように構成される表示生成器モジュールを更に有する。
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載された実施例から明らかであり、これらの実施例を参照して説明される。
以下の議論において、動脈の組織は、イメージングされる対象として参照される。 しかしながら、本発明は同様に他の組織に適用できる。 動脈の組織は、単に好ましい例としてのみ選ばれる。
図1は、磁化率重み付け磁気共鳴イメージングのためのシステム10の概略図を示す。 システム10は、2つの主なコンポーネント、すなわち、磁気共鳴装置12及びポストプロセッサモジュール14を有する。 磁気共鳴装置12は、最初の励起信号を生成するように構成されるパルス生成器モジュール１６と、 通信によってパルス生成器モジュール１６に結合され、少なくとも第一のエコーにおけるタイムオブフライト信号を含むマルチエコーデータを収集するように構成されるデータ収集器モジュール１８とを有する。ポストプロセッサモジュール１４は、通信によって磁気共鳴装置１２に結合され、(i)エコー結合ステップ及び／又は位相マスキングステップを含むデータを後処理し、(ii)データから動脈に属するボクセルを特定し、(iii)動脈の存在に関する対応する情報を生成し、動脈の存在に関する前記情報は、エコー結合及び／又は位相マスキングステップをガイドするために用いられ、（iv）後処理されたデータから脈管構造の画像を生成するように構成される。システム10は、通信によってポストプロセッサモジュール１４に結合され、後処理されたデータから生成される脈管構造の画像を表示するように構成される表示生成器モジュール２０を更に有する。
図2は、脈管構造の磁化率重み付け磁気共鳴画像のためのプロセスのフローチャートを示す。 プロセスは、以下のステップ、
ステップ１（S1）：少なくとも第一のエコーにおけるタイムオブフライト信号を含むマルチエコーデータを収集するステップと、
ステップ２（S2）：第一のエコーデータ又は第一のいくつかのエコーの結合に基づく画像から動脈に属するボクセルを特定するステップと、
ステップ３（S3）： 動脈の存在に関する対応する情報を生成するステップと、
ステップ4（S4）：非線形結合の使用によってエコーからマグニチュード情報を結合するステップと、
ステップ5（S5）：例えばPADREアルゴリズムのPADREマスクのような適切なマスクを用いてステップ4において生成される結合マグニチュード画像に位相マスキングを適用するステップと
を有し、（ステップ3で生成される）動脈の存在に関する前記情報は前記エコー結合ステップS4及び／又は位相マスキングステップS5をガイドするために用いられる。終了における最後のステップにおいて、脈管構造の画像が、ステップ４及び５から結果としてもたらされる後処理データから生成される。
ステップ１（S1）：少なくとも第一のエコーにおけるタイムオブフライト信号を含むマルチエコーデータを収集するステップと、
ステップ２（S2）：第一のエコーデータ又は第一のいくつかのエコーの結合に基づく画像から動脈に属するボクセルを特定するステップと、
ステップ３（S3）： 動脈の存在に関する対応する情報を生成するステップと、
ステップ4（S4）：非線形結合の使用によってエコーからマグニチュード情報を結合するステップと、
ステップ5（S5）：例えばPADREアルゴリズムのPADREマスクのような適切なマスクを用いてステップ4において生成される結合マグニチュード画像に位相マスキングを適用するステップと
を有し、（ステップ3で生成される）動脈の存在に関する前記情報は前記エコー結合ステップS4及び／又は位相マスキングステップS5をガイドするために用いられる。終了における最後のステップにおいて、脈管構造の画像が、ステップ４及び５から結果としてもたらされる後処理データから生成される。
図3a及び3bは、動脈（AI：動脈画像）に属するボクセルを特定するための2つの画像を示す。動脈は、動脈画像（ＡＩ）（左側の図3a）をつくるために第一のエコーデータ又は第一のいくつかのエコーの結合からの情報の使用によって、又はエコー時間（右側の図3b）の関数として位相の線形フィッティングの正規化された残りを計算することによって、特定されることができる。
図4は、r = 2及びt = 0.5に対する等式
に従う動脈画像ＡＩの関数として変数pを描写する図を示す。パラメータpは、非線形結合
を使って4つのエコーからのマグニチュード情報を結合するために用いられる。
図5a及び5bは、同じ人間の頭の2つの磁化率重み付け画像を示す。 図5aに示されるSWIp画像は、4-エコーマルチエコーグラジエント-エコー（mFFE）シーケンスに基づく、先行技術から知られる磁化率重み付け磁気共鳴イメージングプロセスの使用によって処理される。 図5bに示される画像は、図2において記述される磁化率重み付け磁気共鳴イメージングプロセスの使用によって処理される。 図5a及び5bによって示されるように 図2において表されるプロセスを用いることによって、動脈及び静脈の間のより良い識別はなされることができる。
提案された結合及びマスキング位相アルゴリズムの使用は最大の動脈においてさえ明るいタイムオブフライト信号を効果的に回復させ、動脈及び静脈の間のより信頼できる識別を提供する。 SWIpシーケンスにより提供される非常に良い磁化率コントラストは、ＡＩ信号が低いすべてのボクセルに対して、効果的に保存される。
本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示かつ説明されたが、当該例示及び説明は、例示的であって限定的に解釈されるべきではなく、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態様も、図面、開示内容及び従属請求項を検討することにより、請求項に係る発明を実施する当業者には理解されかつ実施可能である。請求項において、用語「有する」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、不定冠詞"ａ"又は"ａｎ"は、複数形を排除するものではない。ある手段が相互に異なる従属請求項に記載されることは、これらの手段の組み合わせが有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における如何なる参照符号も範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
Claims (13)
- 脈管構造の磁化率重み付け磁気共鳴イメージングのための方法であって、
-少なくとも第一のエコーにおけるタイムオブフライト信号を含むマルチエコーデータを収集するステップと、
-前記データから動脈に属するボクセルを特定するステップと、
-動脈の存在に関する対応する情報を生成するステップと
を有し、前記方法は、エコー結合ステップ又は位相マスキングステップとの組合せのエコー結合ステップを更に有し、前記動脈の存在に関する情報は、前記エコー結合の間、動脈の状況を強調するように用いられ、及び／又は前記位相マスキングステップにおける動脈に属するボクセルの包含を防ぐように用いられる、方法。 - 動脈画像が生成され、前記動脈に属するボクセルは前記動脈画像において特定される、請求項1に記載の方法。
- 前記動脈画像は、第一のエコーデータ又は前記第一のいくつかのエコーの結合に基づく画像、又は前記エコー時間の関数として前記位相の前記線形フィッティングの正規化される残りを計算することによる画像である、請求項２に記載の方法。
- 前記動脈画像は、次のアプローチ、
を使って生成され、ここで、IEcho1は前記第一のエコー又は前記第一のいくつかのエコーの結合からのマグニチュード信号であり、
は前記第一のエコー又は前記第一のいくつかのエコーの結合からの前記マグニチュード信号のローパスフィルタ処理バージョンである、請求項３に記載の方法。 - 前記エコー結合ステップにおいて、前記エコーからの前記マグニチュード情報は、次の非線形結合
を使って結合される、請求項２乃至４の何れか一項に記載の方法。 - 動脈は、前記エコー時間の関数としての前記位相展開は線形でないボクセルを見ることによって特定される、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
- 前記位相マスキングはPADREアルゴリズムを使用する前記結合マグニチュード画像に適用される、請求項２乃至６の何れか一項に記載の方法。
- 前記PADREアルゴリズムのPADREマスクは、
として規定される、請求項７に記載の方法。 - -少なくとも第一のエコーにおけるタイムオブフライト信号を含むマルチエコーデータから動脈に属するボクセルを特定するステップと、
-動脈の存在に関する対応する情報を生成するステップと
を有する方法であって、前記方法は、エコー結合ステップ又は位相マスキングステップとの組合せのエコー結合ステップを更に有し、動脈の存在に関する前記情報は、前記エコー結合の間、動脈の状況を強調するように用いられ、及び／又は前記位相マスキングステップにおける動脈に属するボクセルの包含を防ぐように用いられる、方法を実行するためのコンピュータープログラムプロダクト。 - 脈管構造の磁化率重み付け磁気共鳴イメージングのためのシステムであって、前記システムは、
- 励起信号を生成するように構成されるパルス生成器モジュールと、
-通信によって前記パルス生成器モジュールに結合され、少なくとも第一のエコーにおけるタイムオブフライト信号を含むマルチエコーデータを収集するように構成されるデータ収集器モジュールと
を有する磁気共鳴装置と、
-通信によって前記磁気共鳴装置に結合され、
-エコー結合ステップ及び／又は位相マスキングステップを含む前記データを後処理し、
- 前記データから動脈に属するボクセルを特定し、
- 動脈の存在に関する対応する情報を生成する
ように構成され、前記動脈の存在に関する情報は、前記エコー結合及び／又は位相マスキングステップをガイドするために用いられる、
ポストプロセッサモジュールと
を有する、システム。 - 請求項２乃至８の何れかの一項に記載の方法を実行するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
- 前記ポストプロセッサモジュールは、前記後処理されるデータから前記脈管構造の画像を生成するように構成される、請求項１０又は１１に記載のシステム。
- 通信によって前記ポストプロセッサモジュールに結合され、前記後処理されるデータから生成される前記脈管構造の前記画像を表示するように構成される表示生成器モジュールを更に有する、請求項１０乃至１２の何れか一項に記載のシステム。
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