JP2018520730A - 非対称勾配を用いた磁気共鳴イメージングにおける随伴磁界補正のためのシステム及び方法 - Google Patents

非対称勾配を用いた磁気共鳴イメージングにおける随伴磁界補正のためのシステム及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018520730A
JP2018520730A JP2017560929A JP2017560929A JP2018520730A JP 2018520730 A JP2018520730 A JP 2018520730A JP 2017560929 A JP2017560929 A JP 2017560929A JP 2017560929 A JP2017560929 A JP 2017560929A JP 2018520730 A JP2018520730 A JP 2018520730A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
gradient
data
gradient waveform
waveform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017560929A
Other languages
English (en)
Inventor
ションチョン タオ
ションチョン タオ
ジョシュア ディー. トルザスコ
ジョシュア ディー. トルザスコ
ユノン シュ
ユノン シュ
ポール ティー. ウィーバーズ
ポール ティー. ウィーバーズ
マシュー エー. バーンスタイン
マシュー エー. バーンスタイン
Original Assignee
メイヨ フォンデーシヨン フォー メディカル エジュケーション アンド リサーチ
メイヨ フォンデーシヨン フォー メディカル エジュケーション アンド リサーチ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by メイヨ フォンデーシヨン フォー メディカル エジュケーション アンド リサーチ, メイヨ フォンデーシヨン フォー メディカル エジュケーション アンド リサーチ filed Critical メイヨ フォンデーシヨン フォー メディカル エジュケーション アンド リサーチ
Publication of JP2018520730A publication Critical patent/JP2018520730A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/565Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities
    • G01R33/56572Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities caused by a distortion of a gradient magnetic field, e.g. non-linearity of a gradient magnetic field
    • G01R33/56581Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities caused by a distortion of a gradient magnetic field, e.g. non-linearity of a gradient magnetic field due to Maxwell fields, i.e. concomitant fields
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/565Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities
    • G01R33/56554Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities caused by acquiring plural, differently encoded echo signals after one RF excitation, e.g. correction for readout gradients of alternating polarity in EPI
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/565Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities
    • G01R33/56563Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities caused by a distortion of the main magnetic field B0, e.g. temporal variation of the magnitude or spatial inhomogeneity of B0
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/561Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reduction of the scanning time, i.e. fast acquiring systems, e.g. using echo-planar pulse sequences
    • G01R33/5615Echo train techniques involving acquiring plural, differently encoded, echo signals after one RF excitation, e.g. using gradient refocusing in echo planar imaging [EPI], RF refocusing in rapid acquisition with relaxation enhancement [RARE] or using both RF and gradient refocusing in gradient and spin echo imaging [GRASE]
    • G01R33/5616Echo train techniques involving acquiring plural, differently encoded, echo signals after one RF excitation, e.g. using gradient refocusing in echo planar imaging [EPI], RF refocusing in rapid acquisition with relaxation enhancement [RARE] or using both RF and gradient refocusing in gradient and spin echo imaging [GRASE] using gradient refocusing, e.g. EPI
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/563Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution of moving material, e.g. flow contrast angiography

Abstract

非対称磁場勾配を実現する磁気共鳴イメージング(「MRI」)システムにおいて随伴磁界補正を実行するシステム及び方法が提供される。一般に、本明細書に記載のシステム及び方法は、0次、1次及び2次の随伴磁界などの複数次の随伴磁界の影響を補正することができる。【選択図】図1

Description

[関連出願への相互参照]
本出願は、2015年5月29日に出願された「非対称勾配を有する磁気共鳴イメージングにおける随伴磁界補正のためのシステム及び方法」という名称の米国仮特許出願第62/168,364号、及び2015年9月16日に出願された「非対称勾配を有する磁気共鳴イメージングにおける随伴磁界補正のためのシステム及び方法」という名称の米国仮特許出願第62/219,464号の利益を主張し且つ全体が本明細書に援用される。
[連邦支援研究に関する言及]
本発明は、国立衛生研究所により授与されたEB010065に基づく政府の支援によってなされた。政府は本発明に一定の権利を有する。
本発明は、磁気共鳴イメージング(MRI)のためのシステム及び方法に関する。より詳細には、本発明は、MRIスキャン中に非対称勾配を実施する場合の随伴磁界(concomitant field)補正及び補償のためのシステム及び方法に関する。
マクスウェル方程式によれば、MRIにおける空間符号化に使用される磁場勾配は、常に「随伴磁界(コンコミタントフィールド)」と呼ばれる空間的に変化する高次磁界を伴う。従来、3次より下の随伴磁界項のみが有意であるとみなされる。随伴磁界項の空間依存性及び組成はMRI勾配システム設計に依存する。
従来のMRI勾配システムは通常円筒対称構造を有する。そのようなシステムのための随伴磁界は2次空間依存性のみを含む。しかし、非対称勾配システムでは、0次及び1次空間依存性を伴う随伴磁界項も存在する。いくつかの例として、これらの0次及び1次項は、標準的なエコープラナーイメージング(「EPI」)シーケンス、拡散イメージングにおけるエコーシフト、及び位相コントラストイメージングにおける位相シフトにおいて、付加的なイメージシフトを引き起こす。
対称勾配システムのための2次随伴磁界を補償するための様々な方法が提案されている。しかし、非対称勾配システムでは、付加的な0次及び1次の随伴磁界項が存在し補正されるべきである。
標準的な軸方向EPIについては、Magn.Reson.Medらが、「非対称勾配コイル用随伴磁界項:拡散、フロー及びエコープレーナイメージングに対する結果」、2008;60:128−134、で提案したのは、z方向の線形空間依存性のみを有する1次自己二乗項(即ち、
Figure 2018520730
又は、
Figure 2018520730
に依存する位相成分)を補償するために、z方向に追加の勾配を加えることである。このアプローチは任意の勾配組合せを有するさらに一般的なケースには対処せず、そのケースでは、1次クロス項(即ち、Gxzx、Gxzz、Gyzy又はGyzzへの依存性を示す位相成分)、及び他の空間依存性(即ち、x方向及びy方向において、
Figure 2018520730
及び、
Figure 2018520730
を含む)を有する自己二重項も存在する。存在する勾配波形に対して任意に調整すると、これまで考慮されていなかった付加的な随伴磁界を引き起こす。
従って、非対称勾配システムに対する随伴磁界補正及び補償を提供することは依然として必要とされる。そのような補正及び補償技術は、随伴磁界の完全な3次元空間依存性に対処し得るべきであり、且つ補償的補正プロセス中に何れの2次随伴磁界が生成されるのを回避するべきである。
本発明は、非対称勾配系を有する磁気共鳴イメージング(MRI)システムで取得されたデータにおける0次及び1次の随伴磁界効果を補償する方法を提供して前述の欠点を克服する。MRIシステムによるデータ収集中に適用される勾配波形がコンピュータシステムに提供され、これらの勾配波形に基づいて補償勾配波形が計算される。補償勾配波形は、提供された勾配波形に加えられると、1次随伴磁界効果を補償する。いくつかの実施形態では、補償勾配波形は、複数の空間方向における1次随伴磁界効果を同時に補償する。次に、勾配波形及び補償勾配波形がMRIシステムに提供され、データ取得を使用してデータがMRIシステムで取得されるが、ここで、データ取得は提供された勾配波形及び補償勾配波形を使用して磁場勾配を生成する。従って、提供された勾配波形及び提供された補償勾配波形を使用して磁場勾配を生成することにより、取得されたデータは1次随伴磁界効果について補償される。
いくつかの態様では、非対称勾配システムを含むMRIシステムで取得されたデータには、非対称勾配システムによるデータ取得中に生成される0次随伴磁界、2次随伴磁界、又はその両方から生じる誤差も含まれる。このようにして、補償勾配を使用して収集されたMRIデータについて、随伴磁界誘起位相累積が決定され、画像再構成中にデータが補正される。あるいは、0次随伴磁界誘起位相誤差は取得中心周波数を調整することによって補正することもでき、それは1次補正と並行して実行される。
本発明の前述した及び他の態様並びに有利な点が以降の説明から明らかになるであろう。説明では、本発明の一部を形成する添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を例示として示す。このような実施形態は、必ずしも本発明の全範囲を示すものではなく、従って、本発明の範囲を解釈するのに特許請求の範囲が本明細書で参照される。
非対称勾配システムを実施するMRIシステムにおける1次随伴磁界効果を補償する方法の一例のステップを示すフローチャートである。 非対称勾配システムを実施するMRIシステムにおける1次随伴磁界効果を補償するための目標、及び実際の補償勾配波形の例を示す図である。 非対称勾配システムを実施するMRIシステムにおける1次随伴磁界効果を補償するための別の例示的な方法のステップを示すフローチャートである。 非対称勾配システムを実施し補償勾配を実施するMRIシステムにおいて、0次随伴磁界効果、2次随伴磁界効果、又はその両方を補正する方法の一例のステップを示すフローチャートである。 磁気共鳴イメージング(「MRI」)システムの一例のブロック図である。
ここで、非対称磁場勾配を実現する磁気共鳴イメージング(MRI)システムにおいて随伴磁界補正を実行するためのシステム及び方法を説明する。一般に、本明細書に記載のシステム及び方法は、0次、1次及び2次の随伴磁界などの複数次の随伴磁界の影響を補正することができる。
ここに記載された方法によって、全てのx、y、z方向に補正勾配を同時に適用して、1次随伴磁界効果が補償される。全ての1次随伴磁界項は同時に補償することができ、追加の補正勾配の効果もここで説明する方法によって自動的に検討される。0次随伴磁界項は、補償勾配を用いて取得したデータから累積された位相を差し引くことによって遡及的に補償することができる。同様に、空間的に変化する誘起相を復調する技術を用いて、画像再構成中に2次随伴磁界効果を補正することもできる。
本明細書に記載されたシステム及び方法は、いくつかの実施形態では、0次随伴磁界から生じる累積位相を測定すること、累積された位相に基づいて補正係数を計算すること、及び補正係数を取得したk空間データに適用することを含み、補正されたk空間データから再構成された画像には、0次随伴磁界の影響は存在しない。
本明細書に記載されたシステム及び方法は、他の実施形態では、1次随伴磁界を補償するために画像化中に適用され得る補償磁場勾配を決定することを含む。特に、これらの補償勾配は、2つの方向(例えば、x及びy)又は3つの方向(例えば、x、y及びz)のような、複数の異なる方向の1次随伴磁界を同時に補償するように設計することができる。結果として、これらの補償勾配を組み込んだデータ取得スキームを使用して取得されたk空間データは、1次随伴磁界の影響を含まない。
非対称勾配システムでは2次随伴磁界項も存在する。これらの項は従来の対称勾配システムの項と同様である。一例として、これらの2次項は、画像再構成中に随伴磁界項の空間的又は時間的部分を分離することで補償でき、その後補正(例えば、共役位相法によって)される。
非対称磁場勾配を実現するMRIシステムにおける随伴磁界項は、0次随伴磁界Bc,0、1次随伴磁界Bc,1、及び2次随伴磁界Bc,2について、以下のように定義される。
Figure 2018520730
Figure 2018520730
Figure 2018520730
式(1)〜(3)中、Gxはx方向の勾配であり、Gyはy方向の勾配であり、Gzはz方向の勾配であり、z0x、z0y、及ぶy0は磁石アイソセンタに対する横磁界成分のオフセットを表す定数であり、xはx方向の空間的位置であり、yはy方向の空間的位置であり、zはz方向の空間的位置であり、αは横方向(例えば、x方向及びy方向)に沿った随伴磁界の相対強度を表す無次元非対称パラメータであり、B0は主磁界強さである。従来の対称勾配MRIシステムでは、αの値は典型的には約0.5である。非対称勾配システムの場合、αのこの値は典型的には約0.5であり、2つの横軸(例えば、x軸とy軸)が、同様の設計を共有し主にお互いにz軸の回りに90度回転するだけ異なっている。他の非対称勾配システムでは、αの値は0.5とは異なる場合がある。
図1を参照すると、MRIにおける1次随伴磁界の影響を補償する例示的な方法のステップを示すフローチャートが示されている。この方法は、ステップ102に示すように、データ取得中に使用される磁場勾配波形をコンピュータシステムに提供することが含まれる。これらの勾配波形が、MRIシステムの一部を形成するオペレータワークステーション、MRIシステムと通信しているコンピュータシステム又はプロセッサに提供される。提供された勾配波形に基づいて、ステップ104に示すように、補償勾配波形が計算される。補償勾配波形は、提供された勾配波形によって生成された1次随伴磁界を補償する磁場勾配を規定する。これらの補償勾配を使用して、1次随伴磁界を複数の異なる方向に沿って同時に補償することができる。
一例として、以下の方程式系を解くことによって、補償勾配波形(Gx、Gy、及びGz)を計算することができる。
Figure 2018520730
Figure 2018520730
Figure 2018520730
次に、ステップ106に示すように、目標勾配波形(
Figure 2018520730
)及び補償勾配波形(Gx、Gy、Gz)は、MRIシステムに送られ、撮像走査中に使用されて、各空間方向に沿って1次随伴磁界効果に対する補正されたデータを取得する。図2に、目標及び実際の勾配波形の例、及びそれらから計算された補償勾配の波形が示される。
再び図1を参照すると、ステップ108に示すように、取得されたデータから画像を再構成することができる。図3に示すように、再構成の前に、決定ブロック110及び任意のステップ112に示すように、0次及び/又は2次の随伴磁界効果の影響に対してデータを補正することもできる。いくつかの実施形態では、0次随伴磁界誘起誤差は、取得中心周波数を調整することによって補正され、これは1次補正と並行して行うことができる。
式(1)に示すように、0次随伴磁界は空間依存性を有さない(即ち、x、y、又はzに依存しない)。結果として、0次随伴磁界は、取得されたk空間データにおいて画像再構成の前に補償され得る。
次に図3を参照すると、MRIにおける1次随伴磁界の影響を補償するための別の例示的な方法のステップを示すフローチャートが示されている。この方法には、ステップ302に示されるように、データ取得の間に使用される磁場勾配波形をコンピュータシステムに提供することが含まれる。これらの勾配波形は、MRIシステムの一部を形成するオペレータワークステーション、又はMRIシステムと通信しているコンピュータシステム若しくはプロセッサに提供される。提供された勾配波形に基づいて、ステップ304に示すように、ある時点におけるプリエンファシス後の実際の勾配波形が計算される。これらの実際の勾配波形は、次のように記述される。
Figure 2018520730
Figure 2018520730
Figure 2018520730
次いで、勾配波形のプリエンファシス成分は、ステップ306に示すように、時点ごとに計算される。一般に、プリエンファシス成分は、以下のように実際の勾配波形及び所定の勾配波形間の差異を計算することにより計算できる。
Figure 2018520730
Figure 2018520730
Figure 2018520730
次に、ステップ308に示すように、計算されたプリエンファシス成分を利用して実際の勾配の1次補正を行うことができる。ステップ310に示すように、データが補正された勾配を使用して取得され、ステップ312に示すように、画像が取得データから再構成される。図4に示すように再構成の前に、判定ブロック314及び任意のステップ316に示すように、0次及び/又は2次の随伴磁界効果の影響についてデータを補正することもできる。いくつかの実施形態では、取得中心周波数を調整することによって0次随伴磁界誘起誤差を補正することができ、これは1次補正と並行して行うことができる。
式(10)〜(12)の有限差分近似に基づく勾配プリエンファシスは、残留効果による随伴磁界の完全な補償を提供しない場合がある。しかしながら、これらの例では、残存している随伴磁界は公称磁界よりも数桁小さいので、画質にほとんど影響を与えない。いくつかの実施態様では、近似補正の繰り返し適用に基づく反復補正を適用することができる。
図4を参照すると、0次随伴磁界の影響に対して取得されたk空間データを補償する例示的な方法のステップを示すフローチャートが示されている。この方法は、ステップ402に示すように、補正すべき取得k空間データを提供することを含む。一例として、k空間データは、データストレージからデータを検索することによって又はMRIシステムを使用してデータを取得することによって提供され得る。次に、ステップ404に示すように、データ取得中の位相累積が提供されたk空間データから計算される。例えば、0次随伴磁界効果に起因する位相累積は、次式のように計算される。
Figure 2018520730
ここで、φc、0(k)は、k空間位置の関数としての位相累積であり、γは磁気回転比であり、t(k)は磁場勾配の持続時間であり、Bc,0(τ)は0次随伴磁界である。
計算された位相累積に基づいて、ステップ406に示されるように、累積された位相の影響を除去する補正係数が計算される。補正係数が計算された後、ステップ408に示すように、それらが0次k空間の適当な位置に適用されて、0次随伴磁界の影響を補正する。次いで、ステップ410に示されるように、画像が補正データから再構成され得る。任意選択で、対称勾配システムを実現するMRIシステムにおける2次随伴磁界効果を補正又は補償するための既知の技術を適用することによって、2次随伴磁界効果も補正又は補償することができる。
いくつかの他の実施形態では、0次随伴磁界効果は、勾配波形に基づいて中心復調周波数を調整することによって補正することができる。任意の時点で0次随伴磁界によって引き起こされる周波数オフセットは、次のように記述できる。
Figure 2018520730
新しい復調周波数は、以下のように各時点で計算することができる。
Figure 2018520730
ここで、f0は元の復調周波数であり、Δfc,0thは0次の随伴磁界によって引き起こされる周波数オフセットである。0次位相補正は、予想される随伴磁界誘起位相誤差を考慮して中心搬送波周波数を調整することによって将来に実行できるか、又は再構成中に遡及的に行うことによって実行できる。
特に図5を参照すると、磁気共鳴イメージング(「MRI」)システム500の一例が示されている。MRIシステム500は、典型的にはディスプレイ504を含むオペレータワークステーション502と、キーボード及びマウスのような1つ以上の入力装置506と、プロセッサ508と、を含む。プロセッサ508は、市販のオペレーティングシステムを実行する市販のプログラマブルマシンを含むことができる。オペレータワークステーション502はオペレータインタフェースを提供し、これによりスキャン処方をMRIシステム500に入力できる。一般に、オペレータワークステーション502は、4つのサーバ、即ちパルスシーケンスサーバ510、データ取得サーバ512、データ処理サーバ514、及びデータストアサーバ516に結合されてよい。オペレータワークステーション502及び各サーバ510、512、514、及び516は、互いに通信するように接続される。例えば、サーバ510、512、514、及び516は、有線、無線、又はその両方の組み合わせのいずれかの適切なネットワーク接続を含む通信システム540を介して接続されてもよい。通信システム540は、一例として、専用ネットワーク又は専用ネットワーク、並びにインターネットなどのオープンネットワークの両方を含むことができる。
パルスシーケンスサーバ510は、オペレータワークステーション502からダウンロードされた命令に応答して機能して、勾配システム518及び無線(RF)システム520を動作させる。所定のスキャンを実行するのに必要な勾配波形が生成され、勾配システム518に適用されるが、これが勾配コイルアセンブリ522内の勾配コイルを励起して、磁気共鳴信号を位置符号化するために使用される磁場勾配Gx、Gy、及びGzを生成する。勾配コイルアセンブリ522は、偏光磁石526及び全身RFコイル528を含む磁石アセンブリ524の一部を形成する。
RF波形が、RFシステム520によってRFコイル528又は別個のローカルコイル(図5には図示せず)に印加されて、所定の磁気共鳴パルスシーケンスを実行する。RFコイル528又は別個のローカルコイル(図5には図示せず)によって検出された応答磁気共鳴信号は、RFシステム520によって受信され、そこで増幅され復調されフィルタリングされ、パルスシーケンスサーバ510によって生成されるコマンドの指示でデジタル化される。RFシステム520は、MRIパルスシーケンスで使用される多種多様なRFパルスを生成するためのRF送信機を含む。RF送信機は、パルスシーケンスサーバ510からのスキャン処方及び指示に応答して、所望の周波数、位相、及びパルス振幅波形のRFパルスを生成する。生成されたRFパルスは、全身RFコイル528、又は、1つ若しくは複数の局所コイル又はコイルアレイ(図5には示されていない)に印加されてもよい。
RFシステム520はまた、1つ又は複数のRF受信機チャネルを含む。各RF受信機チャネルは、それが接続されているコイル528で受信された磁気共鳴信号を増幅するRFプリアンプと、受信された磁気共鳴信号のI及びQ直交成分を検出してデジタル化する検出器とを含む。従って、受信された磁気共鳴信号の大きさは、I及びQ成分の2乗の和の平方根によってサンプリングされた任意の点で決定される。
Figure 2018520730
受信された磁気共鳴信号の位相は、以下の関係に従って決定されてもよい。
Figure 2018520730
パルスシーケンスサーバ510は生理学的取得コントローラ530から患者データを任意に受信する。一例として、生理学的取得コントローラ530は、患者に接続されたいくつかの異なるセンサからの信号、例えば電極からの心電図(「ECG」)信号、又は呼吸ベローズ若しくは他の呼吸監視装置からの呼吸信号を受信してもよい。このような信号は、典型的には、パルスシーケンスサーバ510によって使用され、スキャンの実行を被験者の心拍又は呼吸と同期化又は「ゲート」する。
パルスシーケンスサーバ510はまた、患者及び磁石システムの状態に関連する様々なセンサからの信号を受信するスキャンルームインターフェース回路532に接続される。また、患者位置決めシステム534は、スキャン中に患者を所望の位置に移動させるコマンドをスキャンルームインターフェース回路532を介して受信する。
RFシステム520によって生成されたデジタル化磁気共鳴信号サンプルは、データ取得サーバ512によって受信される。データ取得サーバ512は、オペレータワークステーション502からダウンロードされた命令に応答してリアルタイム磁気共鳴データを受信し、バッファオーバランによってデータが失われないようにバッファストレージを提供する。いくつかのスキャンでは、データ取得サーバ512は、取得された磁気共鳴データをデータ処理サーバ514に渡すだけである。しかし、スキャンのさらなる性能を制御するため、取得された磁気共鳴データから得られた情報を必要とするスキャンにおいては、パルスシーケンスサーバ510は、そのような情報を生成しパルスシーケンスサーバ510に伝達するようにプログラムされる。例えば、プレスキャンの間、磁気共鳴データが取得され使用されて、パルスシーケンスサーバ510によって実行されるパルスシーケンスを較正する。別の例として、ナビゲータ信号が取得され使用されて、ナビゲータRFシステム520又は勾配システム518の動作パラメータを調整するか、k空間がサンプリングされるビューの順序を制御する。さらに別の例では、データ収集サーバ512を用いて、磁気共鳴血管造影(「MRA」)スキャンにおける造影剤の到達を検出するために使用される磁気共鳴信号を処理することもできる。一例として、データ収集サーバ512は、磁気共鳴データを取得し、それをリアルタイムで処理して、スキャンを制御するために使用される情報を生成する。
データ処理サーバ514は、データ取得サーバ512から磁気共鳴データを受信し、オペレータワークステーション502からダウンロードされた命令に従って処理する。このような処理は、例えば、次のうちの1つ又は複数を含むことができ、それには、生のk空間データをフーリエ変換して2次元又は3次元画像を生成するステップ、反復又は逆投影再構成アルゴリズムなどの他の画像再構成アルゴリズムを実行するステップ、生k空間データ又は再構成画像にフィルタを適用するステップ、機能的な磁気共鳴画像を生成するステップ、及び、動き又はフロー画像を計算するステップ等々がある。
データ処理サーバ514によって再構成された画像は、オペレータワークステーション502に戻され、そこでオペレータワークステーション502に格納される。リアルタイム画像は、データベースメモリキャッシュ(図5には図示せず)に記憶され、そこから医師の診察に使用するために磁石アセンブリ524の近くに位置するオペレータディスプレイ512又はディスプレイ536に出力することができる。バッチモード画像又は選択されたリアルタイム画像は、ディスクストレージ538上のホストデータベースに格納される。このような画像が再構成されてストレージに転送されると、データ処理サーバ514は、オペレータワークステーション502上のデータストアサーバ516に通知する。オペレータは、オペレータワークステーション502を使用して、画像をアーカイブしたり、フィルムを製作したり、ネットワークを介して他の施設に送ることができる。
MRIシステム500はまた、1つ又は複数のネットワーク化ワークステーション542を含むことができる。例として、ネットワーク化ワークステーション542は、ディスプレイ544と、キーボード及びマウスなどの1つ又は複数の入力装置546と、プロセッサ548とを含む。ネットワーク化ワークステーション542は、オペレータワークステーション502と同じ施設内に、又は異なる医療機関若しくは診療所などの異なる施設内に配置することができる。
ネットワーク化ワークステーション542は、オペレータワークステーション502と同じ施設内又は異なる施設内であろうと、通信システム540を介してデータ処理サーバ514又はデータストアサーバ516にリモートアクセスすることができる。従って、複数のネットワークワークステーション542は、データプロセシングサーバ514及びデータストアサーバ516にアクセスする。このようにして、磁気共鳴データ、再構成画像又は他のデータが、データ処理サーバ514又はデータストアサーバ516とネットワーク接続されたワークステーションとの間で交換されて、このデータ又は画像が、ネットワーク接続されたワークステーション542によって遠隔で処理されてもよい。このデータは、伝送制御プロトコル(「TCP」)、インターネットプロトコル(「IP」)、又は他の任意若しくは適切なプロトコルに従うフォーマットで交換することができる。
本発明を1つ又は複数の好ましい実施形態に関して説明したが、明らかに述べられている以外の多くの等価物、代替物、変形物及び改変が可能であり本発明の範囲内であることを理解されたい。

Claims (16)

  1. 非対称勾配システムを有する磁気共鳴イメージング(MRI)システムで取得されたデータにおける1次随伴磁界効果を補償する方法であって、
    (a)前記MRIシステムによるデータ取得中に適用される勾配波形をコンピュータシステムに提供するステップと、
    (b)前記提供された勾配波形に加えられたときの1次随伴磁界効果を補償する補償勾配波形を前記コンピュータシステムを用いて計算するステップと、
    (c)前記勾配波形及び前記補償勾配波形を前記MRIシステムに提供するステップと、
    (d)前記提供された勾配波形及び前記提供された補償勾配波形を使用して磁場勾配を生成するデータ取得を使用して、前記MRIシステムでデータを取得するステップであって、前記提供された補償勾配波形及び前記提供された補償勾配波形を使用して前記磁場勾配を生成することによって、前記取得されたデータが前記1次随伴磁界効果について補償される、ステップと、
    を含む方法。
  2. 前記補正されたデータから少なくとも1つの画像を再構成するステップをさらに備え、前記1次随伴磁界効果に起因する誤差が前記少なくとも1つの画像において緩和される、請求項1に記載の方法。
  3. ステップ(b)で計算された前記補償勾配波形は、少なくとも2つの空間方向において同時に前記1次随伴磁界効果を補償する、請求項1に記載の方法。
  4. ステップ(b)で計算された前記補償勾配波形が3つの空間方向に同時に前記1次随伴磁界効果を補償する、請求項3に記載の方法。
  5. ステップ(d)で取得された前記データは、前記非対称勾配システムによる前記データ取得中に生成された0次随伴磁界から生じる誤差を含み、
    前記取得されたデータに表された各k空間位置での前記0次随伴磁界に起因する位相累積を計算するステップと、
    前記取得されたデータに表されたk空間位置ごとの補正係数を決定するステップであって、各補正係数は各k空間位置で計算された前記位相累積に基づいて決定される、ステップと、
    前記補正係数を前記取得されたデータに適用することによって補正されたデータを生成するステップであって、該補正されたデータは前記非対称勾配システムによる前記データ取得中に生成された0次随伴磁界から生じる前記誤差について補正される、ステップと、
    をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記補正されたデータから少なくとも1つの画像を再構成するステップをさらに含み、前記0次随伴磁界に起因する誤差及び前記1次随伴磁界効果に起因する誤差が前記少なくとも1つの画像において緩和される、請求項5に記載の方法。
  7. 各k空間位置での前記位相累積を計算することが、前記非対称勾配システムによって前記磁場勾配が印加された期間に亘る前記0次随伴磁界の積分に基づいている、請求項5に記載の方法。
  8. 各補正係数は、それぞれのk空間位置で計算された前記0次随伴磁界に起因する前記位相累積を無効にするように決定される、請求項5に記載の方法。
  9. 前記取得されたデータに前記補正係数を適用するステップは、前記取得されたデータに表された各k空間位置をそれぞれのk空間位置ごとに求められた前記補正係数で乗算するステップを含む、請求項5に記載の方法。
  10. ステップ(d)で取得された前記データは、前記非対称勾配システムによって前記データ取得中に生成された2次随伴磁界から生じる誤差も含み、
    各k空間位置における前記位相累積はまた、前記磁場勾配が前記非対称勾配システムによって印加された期間に亘る2次随伴磁界の積分に基づいている、請求項5に記載の方法。
  11. 各補正係数は、前記2次随伴磁界に起因する前記位相累積を無効にするようにも決定され、続いて共役位相法の補正が適用される、請求項10に記載の方法。
  12. 前記取得されたデータに前記補正係数を適用するステップが、前記随伴磁界項の空間的又は時間的な部分を分離することを含む、請求項5に記載の方法。
  13. ステップ(d)で取得された前記データは、前記非対称勾配システムによって前記データ取得中に生成された0次随伴磁界から生じる誤差を含み、
    元々の復調周波数及び前記0次随伴磁界によって引き起こされる周波数オフセットに基づいて計算される復調周波数を使用して、前記0次随伴磁界から生じる誤差について前記取得されたデータを補正するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  14. ステップ(b)は、前記データ取得中に誘起される0次随伴磁界を考慮して将来に向けて調整された中心周波数を用いて前記補償勾配を計算するステップを含む、請求項1に記載の方法。
  15. 前記非対称勾配システムを有する磁気共鳴イメージング(MRI)システムで取得されたデータにおける1次随伴磁界効果を補償する方法であって、
    (a)MRIシステムによるデータ取得中に適用する勾配波形をコンピュータシステムに提供するステップと、
    (b)前記コンピュータシステムで、前記MRIシステムによって生成される実際の勾配波形を計算するステップであって、前記実際の勾配波形は前記提供された勾配波形に基づく、ステップと、
    (c)前記提供された勾配波形と前記実際の勾配波形との間の差に基づいてプリエンファシス成分を計算するステップと、
    (d)前記プリエンファシス成分を用いて、補正勾配波形を前記コンピュータシステムで計算するステップと、
    (e)前記補正勾配波形を前記MRIシステムに提供するステップと、
    (f)前記補正勾配波形を用いて磁場勾配を生成するデータ取得を使用してデータをMRIシステムで取得するステップであって、前記取得されたデータが、前記補正勾配波形を用いて前記磁場勾配を生成することによって1次随伴磁界効果について補償される、ステップと、
    を含む方法。
  16. 前記ステップ(c)で計算された前記勾配プリエンファシス成分は高速近似技術を用いて動的に決定される、請求項15に記載の方法。
JP2017560929A 2015-05-29 2016-05-25 非対称勾配を用いた磁気共鳴イメージングにおける随伴磁界補正のためのシステム及び方法 Pending JP2018520730A (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562168364P 2015-05-29 2015-05-29
US62/168,364 2015-05-29
US201562219464P 2015-09-16 2015-09-16
US62/219,464 2015-09-16
PCT/US2016/034018 WO2016196103A1 (en) 2015-05-29 2016-05-25 Systems and methods for concomitant field correction in magnetic resonance imaging with asymmetric gradients

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018520730A true JP2018520730A (ja) 2018-08-02

Family

ID=57441531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017560929A Pending JP2018520730A (ja) 2015-05-29 2016-05-25 非対称勾配を用いた磁気共鳴イメージングにおける随伴磁界補正のためのシステム及び方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10712420B2 (ja)
EP (1) EP3304098A4 (ja)
JP (1) JP2018520730A (ja)
CN (1) CN107615080A (ja)
WO (1) WO2016196103A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021146519A1 (en) * 2020-01-16 2021-07-22 Mayo Foundation For Medical Education And Research Continuous three-dimensional imaging for magnetic resonance elastography
US11294016B1 (en) 2020-12-03 2022-04-05 GE Precision Healthcare LLC System and method for calibration of asymmetric gradient concomitant field correction parameters
EP4312730A1 (en) * 2021-04-02 2024-02-07 University Of Southern California Image reconstruction incorporating maxwell fields and gradient impulse response function distortion

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69211806T2 (de) 1991-10-25 1996-10-31 Univ Queensland Korrektur von Signalverzerrungen in einem magnetischen Kernresonanzapparat
US5770943A (en) * 1996-12-30 1998-06-23 General Electric Company Method for measuring and compensating for spatially and temporally varying magnetic fields induced by eddy currents
JPH1189817A (ja) 1997-09-22 1999-04-06 Hitachi Medical Corp 磁気共鳴イメージング装置
US6025715A (en) * 1997-12-15 2000-02-15 King; Kevin F. Method for compensating an MRI system for time dependent gradient field distortion
US6211675B1 (en) * 1998-11-12 2001-04-03 General Electric Company Automatic measurement of gradient field distortion
US6369568B1 (en) * 1999-06-03 2002-04-09 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Fast spin echo phase correction for MRI system
DE19931210C2 (de) * 1999-07-06 2001-06-07 Siemens Ag Verfahren zur Korrektur von Artefakten in Magnetresonanzbildern
JP4106053B2 (ja) * 2002-07-04 2008-06-25 株式会社日立メディコ 磁気共鳴イメージング装置及び渦電流補償導出方法
US7327141B2 (en) * 2005-11-30 2008-02-05 Wisconsin Alumni Research Foundation Characterization of receiver demodulation for correcting off-axis MR imaging degradation
US7944206B2 (en) * 2005-12-21 2011-05-17 Yeda Research And Development Co. Ltd. Method and apparatus for acquiring high resolution spectral data or high definition images in inhomogeneous environments
US8306289B1 (en) * 2007-02-23 2012-11-06 University Of Virginia Patent Foundation Method and system for off-resonance correction for non-cartesian parallel image reconstruction
FR2929724B1 (fr) 2008-04-02 2010-04-30 Airbus France Procede pour la determination de la vitesse de sortie d'effet de sol d'un aeronef.
DE102009019895B4 (de) 2009-05-04 2011-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Magnetresonanzanlage zur diffusionsgewichteten Aufnahme von MR-Signalen
JP5611882B2 (ja) * 2010-05-31 2014-10-22 株式会社東芝 磁気共鳴イメージング装置
JP2012040362A (ja) * 2010-07-23 2012-03-01 Toshiba Corp 磁気共鳴イメージング方法、磁気共鳴イメージング装置およびその制御装置
CN103596496B (zh) * 2011-06-30 2016-08-24 株式会社日立制作所 磁共振成像装置以及倾斜磁场波形推定方法
US8781146B2 (en) * 2012-12-11 2014-07-15 American Covers, Inc. Combined passive acoustic speaker and stand
US9897678B2 (en) * 2013-04-19 2018-02-20 General Electric Company Magnetic resonance imaging data correction methods and systems

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016196103A1 (en) 2016-12-08
US20180203088A1 (en) 2018-07-19
EP3304098A1 (en) 2018-04-11
US10712420B2 (en) 2020-07-14
EP3304098A4 (en) 2019-01-23
CN107615080A (zh) 2018-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3295200B1 (en) Systems and methods for diffusion-weighted multi-spectral magnetic resonance imaging
WO2015164793A1 (en) Integrated image reconstruction and gradient non-linearity correction for magnetic resonance imaging
US10459058B2 (en) System and method for magnetic resonance imaging with prospective motion control
US9933505B2 (en) System and method for motion correction in magnetic resonance imaging
EP3151027B1 (en) Mri method for jointly reconstructing an image and estimating the actual k-space trajectory
US10120048B2 (en) Systems and methods for efficient radial magnetic resonance imaging with azimuthal equidistant projections
US10712420B2 (en) Systems and methods for concomitant field correction in magnetic resonance imaging with asymmetric gradients
WO2015017764A1 (en) System and method for real-time frequency correction for magnetic resonance imaging
US10175328B2 (en) System and method for reconstructing ghost-free images from data acquired using simultaneous multislice magnetic resonance imaging
WO2016171759A1 (en) Systems and methods for slice dithered enhanced resolution simultaneous multislice magnetic resonance imaging
WO2013033558A1 (en) System and method for joint degradation estimation and image reconstruction in magnetic resonance imaging
WO2016187014A1 (en) Systems and methods for calibrated multi-spectral magnetic resonance imaging
US10393838B2 (en) Method for correcting phase offsets in quantitative chemical shift encoded magnetic resonance imaging
US20170102442A1 (en) Systems and methods for generalized slice dithered enhanced resolution magnetic resonance imaging
WO2015152957A1 (en) Inverse imaging with magnetic resonance imaging using blipped gradient encoding
US10310042B2 (en) Hierrarchical mapping framework for coil compression in magnetic resonance image reconstruction
US10545209B2 (en) System and method for acquiring both T2*-weighted and T1-weighted data in a single acquisition using a single dose of contrast agent
WO2023219940A1 (en) Multispectral magnetic resonance imaging enhancement using spectral acquisition redundancy
WO2022212264A1 (en) Autocalibrated multi-shot magnetic resonance image reconstruction with joint optimization of shot-dependent phase and parallel image reconstruction
WO2021030466A1 (en) Simultaneous multi-orientation magnetic resonance imaging
CN115486829A (zh) 磁共振图像的相位校正系统和方法
WO2015164631A1 (en) Body-coil-constrined reconstruction of undersampled magnetic resonance imaging data

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20180125

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190318

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200303

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20201006