JP2019502476A - Ｋ空間トラジェクトリを補正する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

ｋ空間トラジェクトリを補正する様々な方法およびシステムが提供される。一実施形態において、システムは、磁場を生成するように構成されたコイルと、コイルに配置され、磁場を測定するように構成された複数の磁場プローブと、複数の磁場プローブに通信可能に接続され、非一時的メモリに記憶された命令を含むコントローラとを備えるシステムであって、命令は、実行されると、コントローラに、複数の磁場プローブから磁場の測定値を受信することと、受信された測定値に基づいて、取得された磁気共鳴信号の、空間周波数空間における位置に対する補正値を計算することと、補正された磁気共鳴信号を生成するために、位置に補正値を適用することと、補正された磁気共鳴信号から画像を再構成することとを行わせる。このようにして、渦電流によって引き起こされる画像アーチファクトを低減することができる。【選択図】図１

Description

本明細書に開示される主題の実施形態は、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）に関し、より詳細には、ｋ空間トラジェクトリを補正することに関する。

磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）は、Ｘ線または他の電離放射線を使用せずに人体の内部の画像を形成することができる医用撮像モダリティである。ＭＲＩでは、強力で均一な静磁場を形成するために強力な磁石が用いられる。人体または人体の一部が磁場中に置かれると、組織水中の水素原子核に関連する核スピンが偏極され、これらのスピンに関連する磁気モーメントが磁場方向に優先的に整列し、その結果、その軸に沿った正味の組織の磁化が小さくなる。また、ＭＲＩシステムは、体内の各位置に特徴的な共鳴周波数を形成することによってＭＲ信号を空間的に符号化するために、直交軸を有し、より振幅が小さく、空間的に変化する磁場を生成する勾配磁場コイルを含む。そして、高周波（ＲＦ）コイルを使用して、水素原子核の共鳴周波数またはその近傍のＲＦエネルギーのパルスを形成するが、これは核スピンシステムにエネルギーを加える。核スピンが緩和して定常時のエネルギー状態に戻ると、吸収されたエネルギーはＲＦ信号の形で放出される。この信号は、ＭＲ信号とも呼ばれ、ＭＲＩシステムによって検出され、コンピュータおよび既知の再構成アルゴリズムを使用して画像に変換される。

ＭＲＩスキャン中に、ＭＲＩシステムは、時間的に変化する勾配磁場を使用して、受信されたＭＲ信号内の空間位置を符号化する。勾配磁場が線形である場合、受信したＭＲ信号は、ある空間周波数で撮像した物体のフーリエ変換の値に等しく、経時的に受信した信号は、空間周波数空間、すなわちｋ空間を通るトラジェクトリにマッピングされる。トラジェクトリ経路は、適用された勾配波形の時間積分によって決定される。ＭＲ信号の各データポイントは、空間周波数の位相および振幅を示し、フルスキャンは、これらの重み付けされた空間周波数の合計として、ＭＲ画像を示す１セットの観測データポイントをもたらす。より簡潔には、ＭＲＩデータの完全なセットは、逆フーリエ変換によって、撮像した物体を再構成できるほど十分にｋ空間をサンプリングする。

勾配磁場の時間変動は、ＭＲＩシステムの導電性構造に実質的な渦電流を引き起こす可能性がある。この渦電流は、付加的な磁場を生成し、この付加的な磁場は、勾配磁場の変化を防ぐ傾向にある。その結果、渦電流はｋ空間トラジェクトリに影響を及ぼす。このような渦電流の影響および他のハードウェアの不完全性に起因して、Ｋ空間トラジェクトリが忠実でないと、再構成された画像にブレや歪みが生じる。現在のスキャナの、シールドされた勾配および渦電流補償技術を用いても、実際のｋ空間トラジェクトリと要求されるトラジェクトリとの間の偏差は、依然として、非デカルトＭＲＩにおける画像アーチファクトの主な理由である。

特表2012-510847号公報 特開2005-261953号公報 特開2013-192957号公報

渦電流の影響を低減するために、製造業者は、現在のスキャナにアクティブシールドおよびプリエンファシスフィルタを有して、ほとんどの誤差を除去する。しかしながら、それでも、残留誤差は、特にラジアル撮像およびスパイラル撮像等の非デカルトスキャンにおいて、重大な画像アーチファクトを引き起こす可能性がある。

一実施形態において、システムは、磁場を生成するように構成されたコイルと、コイルに配置され、磁場を測定するように構成された複数の磁場プローブと、複数の磁場プローブに通信可能に接続され、非一時的メモリに記憶された命令を含むコントローラとを備えるシステムであって、命令は、実行されると、コントローラに、複数の磁場プローブから磁場の測定値を受信することと、受信された測定値に基づいて、取得された、磁気共鳴信号の空間周波数空間における位置に対する補正値を計算することと、補正された磁気共鳴信号を生成するために、位置に補正値を適用することと、補正された磁気共鳴信号から画像を再構成することとを行わせる。このようにして、渦電流によって引き起こされる画像アーチファクトを低減することができる。

上記の簡単な説明は、詳細な説明でさらに説明される概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供されていることを理解されたい。特許請求される主題の重要な、すなわち本質的な特徴を特定することは意図されておらず、その主題の範囲は詳細な説明に続く特許請求の範囲によって一義的に定義される。さらに、特許請求される主題は、上記のまたは本開示の任意の部分に記載した欠点を解決する実施態様に限定されない。

本発明は、非限定的な実施形態の以下の説明を、添付の図面を参照して読むことにより、よりよく理解されるであろう。

本発明の一実施形態による、例示的な撮像システムのブロック図である。 本発明の一実施形態による、勾配磁場コイルに配置された磁場プローブを示すブロック図である。 本発明の一実施形態による、ボディコイルに配置された磁場プローブを示すブロック図である。 本発明の一実施形態による、複数の磁場プローブが配置されている例示的コイルの簡略斜視図である。 本発明の一実施形態による、ｋ空間トラジェクトリの補正の例示的な方法を示す高レベルフローチャートである。 本発明の一実施形態による、例示的なｋ空間トラジェクトリを示すグラフである。

以下の説明は、ＭＲＩシステムの様々な実施形態に関する。特に、図１に示すＭＲＩシステム等のＭＲＩシステムにおいて、ｋ空間トラジェクトリを補正する方法およびシステムが提供される。図２〜図４に示すように、複数の磁場プローブは、ＭＲＩシステムの勾配磁場コイルまたはＲＦコイル等の電磁コイルに配置される。図５に示す方法等の、ｋ空間トラジェクトリを補正する方法は、スキャン中に複数の磁場プローブを用いて磁場を測定することと、測定された磁場に基づくデータ取得のｋ空間トラジェクトリを補正することとを含む。補正されたｋ空間トラジェクトリを用いて再構成された画像は、渦電流の影響および他のハードウェアの不完全性によって生じる画像アーチファクトがより少ない。例示として、図６は、予測されるｋ空間トラジェクトリと比較した実際のｋ空間トラジェクトリを示す。

図１は、例示的な撮像システム１０を示す。撮像システム１０は、一般に、超伝導磁石１４を含む超伝導磁石アセンブリ１２を含む。超伝導磁石１４は、磁石コイル支持体またはコイル巻型に支持された複数の磁気コイルから形成される。一実施形態では、超伝導磁石アセンブリ１２はさらに、熱シールド１６を含んでもよい。容器１８（クライオスタットとも呼ばれる）が超伝導磁石１４を囲み、熱シールド１６が容器１８を囲む。容器１８は通常、超伝導磁石１４のコイルを冷却するために液体ヘリウムで満たされている。容器１８の外面を囲む断熱材（不図示）を設けてもよい。撮像システム１０はまた、主勾配磁場コイル２０、シールド勾配磁場コイル２２、およびＲＦ送信コイル２４を備えている。撮像システム１０は、一般的に、コントローラ３０、主磁場制御部３２、勾配磁場制御部３４、メモリ３６、表示装置３８、送受信（Ｔ−Ｒ）スイッチ４０、ＲＦ送信部４２、および受信部４４も備えている。

動作時には、患者（不図示）等の物体の本体、または撮像すべきファントムは、適切な支持体、例えば電動テーブル（不図示）、または他の患者テーブル上のボア４６内に配置される。超伝導磁石１４は、ボア４６全体に、均一な静磁場の、主磁場Ｂ_１を生成する。ボア４６内の電磁場の強度、およびそれに対応した患者内の電磁場の強度は、主磁場制御部３２を介してコントローラ３０によって制御され、主磁場制御部３２は、超伝導磁石１４への通電電流の供給も制御する。

１以上の勾配磁場コイル素子を含んでもよい主勾配磁場コイル２０は、３つの直交する方向ｘ，ｙ，ｚのいずれか１以上において、ボア４６内の磁場Ｂ_１に磁場勾配を与えることができるように設けられている。主勾配磁場コイル２０は、勾配磁場制御部３４によって付勢され、コントローラ３０によっても制御される。

複数のコイル（例えば、共鳴表面コイル）を含んでもよいＲＦ送信コイル２４は、磁気パルスを送信し、および／または受信コイル素子も設けられている場合には任意選択的に患者からのＭＲ信号を同時に検出するように配置される。ＲＦ送信コイル２４、および設けられている場合には受信面コイルは、Ｔ−Ｒスイッチ４０によって、ＲＦ送信部４２または受信部４４のうちの１つに選択的に、それぞれ相互接続されてもよい。ＲＦ送信部４２およびＴ−Ｒスイッチ４０は、ＲＦ磁場パルスまたはＲＦ信号がＲＦ送信部４２によって生成され、患者に磁気共鳴を励起するために、選択的に患者に印加されるように、コントローラ３０によって制御される。

ＲＦパルスの印加後、Ｔ−Ｒスイッチ４０を再び作動させて、ＲＦ送信コイル２４をＲＦ送信部４２から切り離す。検出されたＭＲ信号は、コントローラ３０に伝達される。コントローラ３０は、ＭＲ信号の処理を制御して患者の画像を表す信号を生成するプロセッサ４８を含む。画像を表す処理された信号も、画像の視覚的表示を提供するために表示装置３８に送信される。具体的には、ＭＲ信号は、表示装置３８上で見ることができる視認可能な画像を得るためにフーリエ変換されたｋ空間を満たし、または形成する。

上述したように、撮像システム１０は、ボア４６内の磁場を測定するように構成された１以上の磁場プローブ５０を含んでもよい。例えば、複数の磁場プローブ５０は、撮像システム１０の１以上の構成部品に物理的に接続されてもよい。撮像システム１０の１以上の構成部品には、超伝導磁石アセンブリ１２、超伝導磁石１４、熱シールド１６、容器１８、勾配磁場コイル２０、シールド勾配磁場コイル２２、ＲＦ送信コイル２４、および／または任意の適切な構成部品が含まれるが、これらに限定されない。図示のように、複数の磁場プローブ５０は、コントローラ３０に通信可能に接続されてもよく、撮像ボア４６内の磁場の測定値をコントローラ３０に送信してもよい。磁場プローブ５０からコントローラ３０への、磁場の測定値の伝達を容易にするために、ＭＲＩシステム１０は、磁場プローブ５０によって生成されたアナログ測定値を、コントローラ３０に供給されるデジタル信号に変換するための少なくとも１つのアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器５２をさらに含んでもよい。磁場プローブ５０は、磁場の強度を（および任意選択的に方向も）測定するための任意の適切な装置を含んでもよく、したがって、磁気ループ、磁力計、ホール効果センサ等を含んでもよいが、これらに限定されない。

本明細書でさらに説明されるように、コントローラ３０は、想定される磁場からの測定された磁場のずれを考慮して、スキャン中に複数の磁場プローブ５０から受信された磁場の測定値を使用して、ｋ空間のＭＲ信号を調整または補正する。当技術分野で知られているように、ｋ空間は、ＭＲ信号から直接得られる、（ｋ_ｘ，ｋ_ｙ）の形の生データのグリッドであり、値はＭＲ画像の空間周波数に対応する。ｋ空間トラジェクトリ経路は、適用された勾配波形の時間積分によって決定される。言い換えれば、ｋ空間トラジェクトリ経路は、勾配波形の下の累積面積に比例し、例えば、以下の式で表される。
ｋ_ｘ（ｔ）＝Ａ∫Ｇ_ｘ（τ）ｄτ
ｋ_ｙ（ｔ）＝Ａ∫Ｇ_ｙ（τ）ｄτ
式中、Ａは定数、ｋ_ｘ（ｔ）は経時的なｘ方向のｋ空間位置、ｋ_ｙ（ｔ）は経時的なｙ方向のｋ空間位置、Ｇ_ｘ（τ）は経時的なｘ方向の勾配磁場であり、Ｇ_ｙ（τ）は経時的なｙ方向の勾配磁場である。このようにして、勾配磁場は、ｋ空間を通るトラジェクトリに沿ってデータ取得を移動させる。したがって、スキャン中のｋ空間トラジェクトリの非忠実性を考慮して、コントローラ３０は、磁場の測定値を使用して、ｋ空間トラジェクトリにおけるずれを補正することができる。このようにして、（例えば、渦電流に起因する）勾配磁場の誤差によって引き起こされる画像アーチファクトを低減することができる。

上述したように、複数の磁場プローブ５０は、撮像ボア４６内の磁場を測定するように配置されることが好ましい。そのために、複数の磁場プローブ５０は、ＭＲＩシステム１０の１以上の構成部品内に取り付けられてもよいし、一体形成され（すなわち、埋め込まれ）てもよい。例えば、図２は、一実施形態による複数の磁場プローブ２５０が取り付けられた例示的な勾配磁場コイル２２０の断面図２００を示す。特に、円筒形の勾配磁場コイル２２０は、内径（内半径２０２によって示される）および外径（外半径２０４によって示される）を有し、複数の磁場プローブ２５０は、勾配磁場コイル２２０の内半径２０２に配置されている。いくつかの例では、複数の磁場プローブ２５０を勾配磁場コイル２２０に埋め込んでもよい。

上述したように、複数の磁場プローブ２５０は、半径２１４を有するボリューム２１５の境界における磁場を測定し、これらの測定値を使用して撮像ボア２４６内の磁場を計算することができる。具体的には、半径２１２を有するボリューム２１３内の磁場は、ボリューム２１５の境界における磁場の測定値に基づいて計算することができる。ここで、ボリューム２１５の半径２１４は、スキャン中に、内部に被検体が配置され得る撮像ボア２４６の少なくとも一部を取り囲むボリューム２１３の半径２１２より大きい。複数の磁場プローブ２５０が勾配磁場コイル２２０の内半径２０２に配置されている例では、ボリューム２１５の半径２１４は勾配磁場コイル２２０の内半径２０２より小さくてもよい。複数の磁場プローブ２５０が勾配磁場コイル２２０内に（好ましくは、外半径２０４の近くではなく内半径２０２の近くに）埋め込まれている例では、半径２１４は内半径２０２以上で、外半径２０４より小さくてもよい。

別の例として、図３は、一実施形態による、複数の磁場プローブ３５０が取り付けられた例示的なＲＦコイル３２４の断面図３００を示す。特に、円筒形のＲＦコイル３２４は、内径（内半径３０２によって示される）および外径（外半径３０４によって示される）を有し、複数の磁場プローブ３５０は、ＲＦコイル３２４の外半径３０４に配置されている。いくつかの例では、複数の磁場プローブ３５０をＲＦコイル３２４に埋め込んでもよい。

上述したように、複数の磁場プローブ３５０は、半径３１４を有するボリューム３１５の境界における磁場を測定し、これらの測定値を使用して撮像ボア３４６内の磁場を計算することができる。具体的には、半径３１２を有するボリューム３１３内の磁場は、ボリューム３１５の境界における磁場の測定値に基づいて計算することができる。ここで、ボリューム３１５の半径３１４は、スキャン中に内部に被検体が配置され得る撮像ボア３４６の少なくとも一部を取り囲むボリューム３１３の半径３１２より大きい。複数の磁場プローブ３５０がＲＦコイル３２４の外半径３０４に配置されている例では、ボリューム３１５の半径３１４は、ＲＦコイル３２４の外半径３０４より大きくてもよい。複数の磁場プローブ３５０がＲＦコイル３２４内に（好ましくは、内半径３０２の近くではなく外半径３０４の近くに）埋め込まれている例では、半径３１４は外半径３０４以下で、内半径３０２より大きくてもよい。

図２および図３に示された例示的実施形態では、複数の磁場プローブ２５０、３５０が、コイルの周りのリングにバランス良く分布していることに留意されたい。このようにして、磁場は、ボリューム２１５、３１５の境界に沿った複数の点でサンプリングされてもよい。本明細書でさらに説明するように、いくつかの実施形態では、バランス良く配置された磁場プローブのそのようなリングを複数、勾配磁場コイル、またはＲＦコイル等のＭＲＩシステム構成部品に取り付けたり、埋め込んだりしてもよい。

図４は、一実施形態による、複数の磁場プローブ４５０が取り付けられた円筒形のＭＲＩシステム構成部品４１０の側面図４００を示す。特に、複数の磁場プローブ４５０は、円筒形のコイル４１０の周りに複数のリング、すなわち列（破線で示す）にバランス良く配置されている。円筒形のコイル４１０は、非限定的な例として、ＲＦコイル（例えば、ＲＦコイル２４）または勾配磁場コイル（例えば、勾配磁場コイル２０および／または２２）を含んでもよい。このように、複数の磁場プローブ４５０は、軸方向における異なる位置で磁場をサンプリングすることができる。

図２〜図４に関して上述した勾配磁場コイル２２０、ＲＦコイル３２４、およびコイル４１０は、簡略化した形で示されており、図示されていない追加の構成部品を含んでもよい。追加の構成部品には、シムバー（ｓｈｉｍ ｂａｒ）、シールド等が含まれるが、これらに限定されない。

図５は、本発明の一実施形態による、ｋ空間トラジェクトリの補正の例示的な方法５００を示す高レベルフローチャートである。特に、方法５００は、スキャン中に撮像ボア内の磁場を測定し、測定された磁場に基づいて計算された、補正されたｋ空間トラジェクトリを有する画像を再構成することに関する。方法５００は、図１〜図４に示されるシステムおよび構成部品に関して説明することができるが、この方法は、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステムおよび構成部品を用いて実施され得ることを理解されたい。

方法５００は、５０５で開始する。５０５において、方法５００がスキャンを開始する。スキャンは、（例えば、主磁石１４によって）撮像ボア内に静磁場を生成することと、（例えば、勾配磁場コイル２０、２２によって）撮像ボア内に、時間的に変化し、かつ空間変化する勾配磁場を生成することと、被検体内の原子核を励起するために、撮像ボア内に配置される被検体に印加されるＲＦパルスを（例えば、ＲＦコイル２４によって）生成することと、１以上のｋ空間トラジェクトリに沿った原子核の励起によって生成されたＭＲ信号を（例えばＲＦコイル２４または付加的な受信コイルを介して）取得することとを含む。

５１０において、方法５００は、スキャン中に磁場を測定する。磁場は、撮像装置内に配置された１以上の磁場プローブを使用して測定することができる。例えば、図２〜図４に示すような複数の磁場プローブが磁場を測定またはサンプリングすることができる。方法５００は、磁場プローブを介して取得された磁場測定値を経時的に記録し、例えば、測定値をローカルメモリに記憶してもよい。

５１５において、方法５００は、磁場測定値に基づいて撮像ボア内の磁場を計算する。磁場が、例えば図２〜図４に関して上述したように、撮像ボアを取り囲むボリュームの境界で測定される場合、方法５００は、測定値に基づいて、このボリューム内、またはより小さいボリューム内の磁場を計算する。そのために、磁場測定値に基づいて磁場を計算することは、非限定的な例として、磁場測定値に伝達関数を適用することを含んでもよい。例えば、撮像ボア内の磁場は、以下の式で表すことができる。
Ｂ_ｂｏｒｅ（ｔ）＝Ｔ（ｔ）Ｂ_{ｂｏｕｎｄａｒｙ}（ｔ）
式中、Ｂ_ｂｏｒｅ（ｔ）は経時的な撮像ボア内（例えばボリューム内）の磁場であり、Ｂ_{ｂｏｕｎｄａｒｙ}（ｔ）はボリュームの境界で経時的に測定される磁場であり、Ｔ（ｔ）は伝達関数である。いくつかの例では、非限定的な例として、計算された磁場は、基底関数として円筒調和関数を用いて表現されてもよい。

５２０において、方法５００はスキャンを終了する。続いて５２５において、方法５００は、計算された磁場に基づいてｋ空間トラジェクトリ補正値を計算する。いくつかの例では、ｋ空間トラジェクトリ補正値を計算することは、５１５で計算された磁場に基づいてｋ空間トラジェクトリを計算することを含む。言い換えれば、補正されたｋ空間トラジェクトリは、上述したように経時的に計算された勾配波形を積分することによって計算されてもよい。他の例では、計算された磁場は指令された磁場に比例することができるので、補正されたｋ空間トラジェクトリを計算することは、予測された（すなわち指令された）ｋ空間トラジェクトリに比例係数を掛けることを含んでもよい。

一例として、図６は、例示的なｋ空間トラジェクトリを示すグラフ６００を示す。特に、ｋ空間トラジェクトリ６０５は、予測されたｋ空間トラジェクトリを含み、ｋ空間トラジェクトリ６１０は、測定されたｋ空間トラジェクトリを含む。螺旋状のｋ空間トラジェクトリが描かれているが、本明細書に記載されたシステムおよび方法は、代替的または付加的にデカルトｋ空間トラジェクトリ、エコープラナーｋ空間トラジェクトリ、および／またはラジアルｋ空間トラジェクトリを使用できることを理解されたい。予測されるｋ空間トラジェクトリ６０５に従って取得されたＭＲ信号から画像が再構成される場合、予測されるｋ空間トラジェクトリ６０５におけるＭＲ信号の位置が実際のｋ空間トラジェクトリ６１０と実質的に異なるので、画像アーチファクトが生じ得る。ｋ空間トラジェクトリを補正することは、取得されたＭＲ信号の位置を、予測されるｋ空間トラジェクトリではなく、実際のｋ空間トラジェクトリに一致するように調整することを含む。

再び図５を参照すると、方法５００は、ｋ空間トラジェクトリ補正値を計算した後に５３０に進む。５３０において、方法５００は、計算されたｋ空間トラジェクトリ補正値を用いて画像を再構成する。画像を再構成することは、例えば、ｋ空間のデータを逆フーリエ変換することを含む。いくつかの例では、画像を再構成することは、データを逆フーリエ変換し、さらに変換されたデータを逆投影することを含む。予測されたｋ空間トラジェクトリではなく、測定されたｋ空間トラジェクトリを用いることにより、ｋ空間トラジェクトリの非忠実性によって引き起こされる再構成画像における画像アーチファクトが低減され、それにより画像品質が改善される。

５３５で、方法５００は画像を出力する。画像を出力するステップは、例えば、撮像システムのユーザに表示するために、画像を表示装置（例えば、表示装置３８）に出力するステップを含んでもよい。付加的または代替的に、方法５００は、後で検索および閲覧するために、画像をメモリ（例えば、メモリ３６）に出力してもよい。方法５００はその後終了する。

いくつかの例では、この方法は、測定された磁場に基づいて、コントローラ、勾配磁場制御部、ＲＦ送信部、および受信部のうち１以上を付加的に較正してもよい。例えば、すべてのスキャン中に同じｋ空間トラジェクトリ補正が計算され、適用される場合、この方法は、次のスキャンにおいて適用されるであろう補正が少なくなるように、ＭＲシステムの１以上の構成部品を較正してもよい。このように、磁場測定値は、スキャン中のフィードバック制御に加えて、またはその代わりに、フィードフォワード制御（次のスキャンのため）に使用することができる。

本開示の技術的効果には、スキャン中の撮像ボア内の磁場の測定が含まれ得る。本開示の別の技術的効果には、補正されたｋ空間トラジェクトリを用いて再構成された画像の表示が含まれ、ここで、補正されたｋ空間トラジェクトリは、スキャン中に取得された磁場測定値に基づいて補正される。本開示の別の技術的効果には、渦電流およびハードウェアの誤動作によって引き起こされる画像アーチファクトの低減が含まれ得る。本開示のさらに別の技術的効果には、スキャン中に取得された磁場測定値に基づく撮像システムの較正が含まれ得る。

一実施形態では、システムは、磁場を生成するように構成されたコイルと、当該コイルに配置され、磁場を測定するように構成された複数の磁場プローブと、複数の磁場プローブに通信可能に接続されたコントローラとを含む。コントローラは、非一時的メモリに記憶された命令を含み、この命令は、実行されると、コントローラに、複数の磁場プローブから磁場の測定値を受信することと、受信した測定値に基づいて、取得された磁気共鳴信号の空間周波数空間における位置に対する補正値を計算することと、補正された磁気共鳴信号を生成するために、位置に補正値を適用することと、補正された磁気共鳴信号から画像を再構成することとを行わせる。このシステムの第１の例では、コイルは、撮像ボアを少なくとも部分的に取り囲んで形成する円筒形構造を備え、複数の磁場プローブは撮像ボア内の磁場を測定するためにコイルの表面に配置される。第１の例を任意選択的に含む、このシステムの第２の例では、複数の磁場プローブは、磁場プローブの少なくとも１つのリングを形成するように、円筒形構造の周囲に等間隔で配置される。任意選択的に第１および第２の例のうち１以上を含む、このシステムの第３の例では、コイルは勾配磁場コイルを含み、複数の磁場プローブは勾配磁場コイルの内径に配置される。任意選択的に第１〜第３の例のうち１以上を含む、このシステムの第４の例では、コイルは高周波コイルを含み、複数の磁場プローブは高周波コイルの外径に配置される。任意選択的に第１〜第４の例のうち１以上を含む、このシステムの第５の例では、システムは表示装置をさらに備え、命令は、コントローラにさらに、表示のために画像を表示装置に出力させる。任意選択的に第１〜第５の例のうち１以上を含む、このシステムの第６の例では、システムは、コントローラに通信可能に接続され、磁気共鳴信号を検出するように構成された高周波受信コイルをさらに備え、ここで命令は、コントローラにさらに、取得された磁気共鳴信号を高周波受信コイルから受信させる。任意選択的に第１〜第６の例のうち１以上を含む、このシステムの第７の例では、命令は、コントローラにさらに、受信した測定値および伝達関数に基づいて、複数の磁場プローブからある距離だけ離れた位置の磁場を計算させ、取得した磁気共鳴信号の位置を、受信した測定値に基づいて計算することが、取得した磁場共鳴信号の位置を、計算した磁場に基づいて計算することを含む。任意選択的に第１〜第７の例のうち１以上を含む、このシステムの第８の例では、画像を再構成することが、補正された磁気共鳴信号に逆フーリエ変換を適用することを含む。

第２の実施形態において、方法は、被検体のスキャン中に、データを取得しながら磁場を測定することと、測定された磁場に基づいて、取得したデータを補正することと、取得され、補正されたデータに基づいて画像を再構成することとを含む。この方法の第１の例では、磁場は、被検体から離れた位置に配置された少なくとも１つの磁場プローブを介して測定され、方法は、測定された磁場に基づいて被検体内の磁場の強度を計算することをさらに含む。任意選択的に第１の例を含む、この方法の第２の例では、測定された磁場に基づいて、取得されたデータを補正することは、計算された被検体内の磁場の強度に基づいて、取得されたデータのトラジェクトリを計算することと、トラジェクトリに基づいて、取得されたデータの位置を調整することとを含む。任意選択的に第１および第２の例のうちの１以上を含む、この方法の第３の例では、画像を再構成することは、取得され、補正されたデータを逆フーリエ変換することを含む。任意選択的に第１〜第３の例のうちの１以上を含む、この方法の第４の例では、磁場の測定値は、取得されたデータと時間的に相関している。

さらに別の実施形態では、方法は、複数の磁場プローブを介して、スキャン中にボリュームの境界における磁場をサンプリングすることと、サンプリングされた磁場に基づいてボリューム内の磁場を計算することと、計算された磁場に基づいてｋ空間トラジェクトリを計算することと、スキャン中に取得された磁気共鳴信号から、ｋ空間トラジェクトリを有する画像を再構成することとを含む。この方法の第１の例では、磁場を計算することは、サンプリングされた磁場に伝達関数を適用することを含む。任意選択的に第１の例を含む、この方法の第２の例では、計算された磁場は円筒調和関数を用いて表される。任意選択的に第１および第２の例のうち１以上を含む、この方法の第３の例では、方法は、ｋ空間トラジェクトリに基づいて磁気共鳴信号を補正することをさらに含み、画像を再構成することが、補正された磁気共鳴信号に逆フーリエ変換を適用することを含む。任意選択的に、第１〜第３の例のうちの１以上を含む、この方法の第４の例において、方法は、画像を表示装置に出力することをさらに含む。第１〜第４の例のうちの１以上を任意に含む、この方法の第５の例において、方法は、計算された磁場に基づいて勾配磁場制御部を較正することをさらに含む。

様々な実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせで実施ができることに留意されたい。様々な実施形態および／または構成部品、例えばモジュールまたはその内部の構成部品およびコントローラもまた、１以上のコンピュータまたはプロセッサの一部として実現することができる。コンピュータまたはプロセッサは、例えばインターネットにアクセスするために、コンピューティングデバイス、入力デバイス、表示部およびインタフェースを含んでもよい。コンピュータまたはプロセッサには、マイクロプロセッサが含まれ得る。マイクロプロセッサは、通信バスに接続してもよい。コンピュータまたはプロセッサはまた、メモリを含んでもよい。メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含んでもよい。コンピュータまたはプロセッサは、記憶装置をさらに含んでもよく、これはハードディスクドライブであってもよいし、またはフロッピーディスクドライブ、光ディスクドライブ等のリムーバブル記憶ドライブであってもよい。記憶装置はまた、コンピュータプログラムまたは他の命令をコンピュータまたはプロセッサにロードするための他の類似の手段であってもよい。

本明細書で使用されるとき、「コンピュータ」または「モジュール」という用語は、任意のプロセッサベースまたはマイクロプロセッサベースのシステムを含んでもよく、このシステムはマイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、および本明細書に記載した機能を実行可能な任意の他の回路またはプロセッサを使用するシステムを含む。上記の例は例示のためだけであり、したがってコンピュータという用語の定義および／または意味を何ら限定することを意図しない。

コンピュータまたはプロセッサは、入力データを処理するために１以上の記憶素子に記憶された命令セットを実行する。記憶素子はまた、所望される場合、または必要とされる場合には、データまたは他の情報を記憶してもよい。記憶素子は、情報源の形態であってもよいし、処理装置内の物理メモリ素子であってもよい。

命令セットは、処理装置としてのコンピュータまたはプロセッサに、本発明の様々な実施形態の方法および処理等の特定の動作を実行するよう指示する様々なコマンドを含んでもよい。命令セットは、ソフトウェアプログラムの形態であってもよい。ソフトウェアは、システムソフトウェアまたはアプリケーションソフトウェア等の様々な形態であってもよく、有形の非一時的なコンピュータ可読媒体として具体化されてもよい。さらに、ソフトウェアは、個々のプログラムもしくはモジュールの集合、より大きなプログラム内のプログラムモジュール、またはプログラムモジュールの一部の形態であってもよい。ソフトウェアはまた、オブジェクト指向プログラミングの形態のモジュラープログラミングを含んでもよい。処理装置による入力データの処理は、オペレータコマンドに応答して、前の処理の結果に応答して、または別の処理装置によってなされる要求に応答して行ってもよい。

本明細書で使用される場合、「ソフトウェア」および「ファームウェア」は交換可能であり、コンピュータが実行するメモリ内に記憶された任意のコンピュータプログラムを含み、メモリには、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、および不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリが含まれる。上記のメモリのタイプは単なる例示に過ぎず、したがってコンピュータプログラムの記憶のために使用可能なメモリのタイプを限定するものではない。

本明細書で使用する場合、単数形の表現は、これに関する要素またはステップが複数であることを除外することが明示的に記載されている場合を除き、要素またはステップが複数であることを除外するものではないと理解されたい。さらに、本発明の「一実施形態」への言及は、列挙された特徴を組み込む、さらなる実施形態の存在を除外するものとして解釈されることを意図しない。さらに、そうではないと明示的に述べられない限り、特定の特性を有する１以上の要素を「含む」または「有する」実施形態は、その特性を有さない、そのような追加の要素を含んでもよい。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「ここにおいて（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という用語は、それぞれの用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「ここで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の平易な用語の相当語句として使用される。さらに、「第１」、「第２」、および「第３」等の用語は、単にラベルとして使用され、それらの対象に数値的要件または特定の位置的順序を課すことを意図しない。

本明細書は、最良の態様を含めて本発明を開示するとともに、いかなる当業者にも、任意の装置またはシステムの製造および使用、ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含む、本発明の実施ができるように、例を使用する。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義されるとともに、当業者に想起される他の例を含むことができる。このような他の例は、請求項の文言と異ならない構造要素を有する場合、または、請求項の文言と実質的な差異のない等価の構造要素を有する場合に、請求項の範囲内にあることが意図されている。

１０ 撮像システム
１２ 超伝導磁石アセンブリ
１４ 超伝導磁石
１６ 熱シールド
１８ 容器
２０ 勾配磁場コイル
２２ 勾配磁場コイル
２４ ＲＦ送信コイル
３０ コントローラ
３２ 主磁場制御部
３４ 勾配磁場制御部
３６ メモリ
３８ 表示装置
４０ Ｔ−Ｒスイッチ
４２ ＲＦ送信部
４４ 受信部
４６ 撮像ボア
４８ プロセッサ
５０ 磁場プローブ
５２ 変換器
２００ 断面図
２０２ 内半径
２０４ 外半径
２１２ 半径
２１３ ボリューム
２１４ 半径
２１５ ボリューム
２２０ 勾配磁場コイル
２４６ 撮像ボア
２５０ 磁場プローブ
３００ 断面図
３０２ 内半径
３０４ 外半径
３１２ 半径
３１３ ボリューム
３１４ 半径
３１５ ボリューム
３２４ ＲＦコイル
３４６ 撮像ボア
３５０ 磁場プローブ
４００ 側面図
４１０ コイル
４５０ 磁場プローブ
６００ グラフ
６０５ ｋ空間トラジェクトリ
６１０ ｋ空間トラジェクトリ
Ｂ１ 主磁場

Claims (20)

1. 磁場を生成するように構成されたコイル（２０，２２，２４）と、
   前記コイル（２０，２２，２４）に配置され、前記磁場を測定するように構成された複数の磁場プローブ（５０，２５０，３５０）と、
   前記複数の磁場プローブ（５０，２５０，３５０）に通信可能に接続され、非一時的メモリに記憶された命令を含むコントローラ（３０）とを備えるシステム（１０）であって、
   前記命令が実行されると、前記コントローラ（３０）に、
   前記複数の磁場プローブ（５０，２５０，３５０）から前記磁場の測定値を受信することと、
   受信された前記測定値に基づいて、取得された磁気共鳴信号の、空間周波数空間における位置に対する補正値を計算することと、
   補正された磁気共鳴信号を生成するために、前記位置に前記補正値を適用することと、
   補正された前記磁気共鳴信号から画像を再構成することとを行わせる、システム（１０）。
2. 前記コイル（２０，２２，２４）が、撮像ボア（４６，２４６，３４６）を少なくとも部分的に取り囲んで形成する円筒形構造を備え、
   前記複数の磁場プローブ（５０，２５０，３５０）が、前記撮像ボア（４６，２４６，３４６）内の磁場を測定するために前記コイル（２０，２２，２４）の表面に配置される、請求項１に記載のシステム（１０）。
3. 前記複数の磁場プローブ（５０，２５０，３５０）が、前記複数の磁場プローブ（５０，２５０，３５０）の少なくとも１つのリングを形成するために、前記円筒形構造の周囲に等間隔で配置される、請求項２に記載のシステム（１０）。
4. 前記コイルが勾配磁場コイル（２０，２２）を含み、
   前記複数の磁場プローブ（２５０）が前記勾配磁場コイル（２０，２２）の内径に配置される、請求項１に記載のシステム（１０）。
5. 前記コイルが、高周波コイル（２４）を備え、
   前記複数の磁場プローブ（３５０）が、前記高周波コイル（２４）の外径に配置される、請求項１に記載のシステム（１０）。
6. 表示装置（３８）をさらに備え、
   前記命令が、前記コントローラ（３０）にさらに、表示のために、前記画像を前記表示装置（３８）に出力することを行わせる、請求項１に記載のシステム（１０）。
7. 前記コントローラ（３０）に通信可能に接続され、磁気共鳴信号を検出するように構成された高周波受信コイルをさらに備え、
   前記命令が、前記コントローラ（３０）にさらに、前記高周波受信コイルから、取得された前記磁気共鳴信号を受信することを行わせる、請求項１に記載のシステム（１０）。
8. 前記命令が、前記コントローラ（３０）にさらに、受信された前記測定値および伝達関数に基づいて、前記複数の磁場プローブからある距離だけ離れた位置の磁場を計算させ、
   受信された前記測定値に基づいて、取得された前記磁気共鳴信号の位置を前記計算することが、計算された前記磁場に基づいて、取得された前記磁気共鳴信号の位置を計算することを含む、請求項１に記載のシステム（１０）。
9. 前記画像を前記再構成することが、補正された前記磁気共鳴信号に逆フーリエ変換を適用することを含む、請求項１に記載のシステム（１０）。
10. 被検体のスキャン中にデータを取得しながら磁場を測定することと、
    測定された前記磁場に基づいて、取得された前記データを補正することと、
    取得され、補正された前記データに基づいて画像を再構成することとを含む方法。
11. 前記磁場が、前記被検体から離れた位置に配置された少なくとも１つの磁場プローブを介して測定され、
    測定された前記磁場に基づいて前記被検体内の前記磁場の強度を計算することをさらに含む請求項１０に記載の方法。
12. 測定された前記磁場に基づいて、取得された前記データを前記補正することが、計算された前記被検体内の前記磁場の前記強度に基づいて、取得された前記データのトラジェクトリを計算することと、前記トラジェクトリに基づいて、取得された前記データの位置を調整することとを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記画像を前記再構成することが、取得され、補正された前記データを逆フーリエ変換することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記磁場の測定値が、取得された前記データと時間的に相関している、請求項１０に記載の方法。
15. 複数の磁場プローブを介して、スキャン中にボリューム（２１５，３１５）の境界における磁場をサンプリングすることと、
    サンプリングされた前記磁場に基づいて前記ボリューム（２１３，３１３）内の磁場を計算することと、
    計算された前記磁場に基づいてｋ空間トラジェクトリを計算することと、
    前記スキャン中に取得された磁気共鳴信号から、前記ｋ空間トラジェクトリを有する画像を再構成することとを含む方法。
16. 前記磁場を前記計算することが、サンプリングされた前記磁場に伝達関数を適用することを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 計算された前記磁場が、円筒調和関数を用いて表される、請求項１５に記載の方法。
18. 前記ｋ空間トラジェクトリに基づいて前記磁気共鳴信号を補正することをさらに含み、
    前記画像を前記再構成することが、補正された前記磁気共鳴信号に逆フーリエ変換を適用することを含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記画像を表示装置（３８）に出力することをさらに含む請求項１５に記載の方法。
20. 計算された前記磁場に基づいて勾配磁場制御部を較正することをさらに含む請求項１５に記載の方法。