JP4602656B2 - 並行受信を用いたｍｒｉによって大きなボリュームを撮像する方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、医療用撮像の方法及びシステムに関する。より具体的には、本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムを使用し、移動式の患者用テーブルを使用して、大きなボリュームを撮像する方法及びシステムに関する。

特定の臨床状況では、患者の頭部からつま先までを走査することが必要とされる。例えば、転移性癌は、身体のどこにでも起こり得るものであり、転移性疾患の危険がある患者は、定期的に評価される必要がある。現在のところ、頭部からつま先までの撮像、或いは大きなボリュームの撮像は、一般に、少量の放射性物質を患者に与え、該放射性物質が急速な腫瘍成長の領域に集まることを可能にする全身陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）システムすなわち核検査を用いて行われる。しかしながら、磁気共鳴（ＭＲ）のもつ撮像感度及び特異性から、特にガドリニウム（Ｇｄ）造影剤が用いられる際には、ＭＲが診断のためのより望ましい選択肢となる。Ｇｄ造影剤は、通常は静脈注射で投与され、活性化した腫瘍に関連する血管の領域に集まる傾向がある。残念なことに、ＭＲスキャナが感応するボリュームには限界があり、全身の走査では、異なるステーションにおいて一連の画像を形成することが必要となる。患者の動き及びテーブルの位置合わせ精度が、これらの別個の画像の結合を困難なものとし、「ステッチ・アーチファクト」と呼ばれる画像アーチファクトをもたらす傾向がある。

一般に、ＭＲＩシステムを使用する撮像は、ＭＲＩスキャナの使用可能なボリューム内の関心ボリュームを撮像することを含む。使用可能なボリュームは、磁気共鳴スキャナの患者ボア内部にある連続した領域として定義され、大きさが制限されたものとなる。典型的には、使用可能なボリュームが大きな被検体をカバーできない場合には、その被検体を含む全体のボリュームを検査する方法は、位置決めを繰り返し実行して、スキャナの使用可能なボリュームの範囲内にある全体のボリュームの一部分を撮像して局部画像を得る。次に、後続の組立動作が、局部画像を互いに組み立て、即ち「縫い合わせ」て、関心ボリューム全体の最終的な画像を形成する。典型的には、結果として得られる最終画像が「縫い合わされた」断片の境界部において顕著に現れるアーチファクトの悪影響を受けることが多い「ステッチ」アーチファクト問題によって、このような手法は困難なものとなる。

既存の技術は、患者用テーブルの運動方向に沿って全空間をエンコードすることによって、局部画像の正しい組み合わせを達成する。他の既存の方法の場合には、患者用テーブルは、データが収集される間は固定状態に保持され、局部画像の収集の間に移動させられる。これらの技術は、できるかぎり長方形のスラブ選択分布を用いること、及び／又は境界部付近の画像データを廃棄することによって、「ステッチ」アーチファクトを最小化するものである。その結果、これらの技術は融通性がないのもとなりがちであり、長時間にわたる無線周波数（ＲＦ）励起を必要とし、著しい収集効率の劣化を伴う傾向がある。

ごく最近になって、大きなボリュームの撮像が、患者用テーブルの同時並進によって実施されるようになり、これにより、ＭＲスキャナの使用可能なボリュームを超える撮影領域の検査が可能になった。しかしながら、好ましいマッピング精度、空間解像度、信号対ノイズ比、及び総走査時間で三次元の全身のカバーを達成することは非常に困難である。

並行撮像は、従来のＭＲ撮像を迅速化する方法を提供するものである。多数のコイルが並行受信する状態でＭＲ信号を検出するという考えが検討されてきた。空間高調波の同時収集（ＳＭＡＳＨと呼ばれる）及び感度エンコード（ＳＥＮＳＥ）により示される最近の進歩は、受信ＲＦコイル配列からのデータを一体化することによる、減少した数の勾配駆動の空間エンコードを補うものである。ＳＭＡＳＨ及びこれと同様のものは、周波数パースペクティブを想定し、それらは、フーリエ高調波を線形結合されたコイル感度分布で近似させることによって、間引きされたｋ空間線を埋めるものである。ＳＥＮＳＥ及び関連する方法は、空間パースペクティブを採用し、それらは、感度分布を用いてエンコードされた付加的な空間情報を代数学的に抽出することによって、局所化の曖昧さを解決する。
米国特許公開第２００２/０１１５９２９号

必要とされるのは、良好な画像品質を提供しながら撮像時間を短縮させるＭＲＩシステムを用いて、頭部からつま先までの撮像のような大きなボリュームを撮像する方法及びシステムである。

第１の態様において、被検体の磁気共鳴（ＭＲ）画像を形成するためのイメージング装置が提供される。この装置は、静磁場を形成させるためのマグネット組立体と、ＭＲ画像の形成に用いる磁場勾配を発生するための勾配コイル組立体と、無線周波数パルスを送信し、被検体から誘導された複数の磁気共鳴（ＭＲ）信号を検出するように、該被検体の周りに配置された少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）コイル配列と、該被検体を支持し、該被検体を該マグネット組立体に並進させるための位置決め装置と、各々が該位置決め装置の並進速度に比例した速度でそれぞれの中心周波数を調整するように適合された、該複数のＭＲ信号を受信するための複数の受信器とを含む。

第２の態様において、被検体内の大きな関心ボリュームが磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム内のマグネットの撮像部よりも大きい該ＭＲＩシステムを用いて、該大きな関心ボリュームから画像を形成する方法が提供される。この方法は、位置決め装置を用いてボリュームをＭＲＩシステムの軸線に沿って並進させることを含む。位置決め装置が並進される際に、ＭＲＩシステム内の所定の撮影領域について少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）コイル配列から複数のＭＲ信号が検出される。複数のＭＲ信号は複数の受信器に送信され、各々の受信器は、位置決め装置の並進の速度に比例した速度でそれぞれの中心周波数を調整するように適合されている。複数の受信器の各々について複数のＭＲ信号に対応する複数のそれぞれのサブ画像が結合されて、関心ボリュームの合成画像が形成される。

本発明の特徴及び利点は、以下の本発明の詳細な説明を添付の図面と共に読むことにより明らかとなるであろう。

図１は、本発明の実施形態に従って画像を形成するためのシステムの簡略化されたブロック図を示す。１つの実施形態において、このシステムは、本発明を組み込むＭＲイメージング・システムである。このＭＲシステムは、他のシステムを用いることもできるが、例えば、本発明の方法を実施するように適合されたＧＥ Ｍｅｄｉｃｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＧＥ−Ｓｉｇｎａ ＭＲスキャナ（商標）とすることができる。

ＭＲシステムの作動は、キーボード及びコントロールパネル１０２並びに表示装置１０４を含むオペレータ・コンソール１００から制御される。コンソール１００は、リンク１１６を介して、別個のコンピュータ・システム１０７と通信し、コンピュータ・システムは、オペレータが画面１０４上で画像の形成及び表示を制御することを可能にする。コンピュータ・システム１０７は、バックプレーンを介して互いに通信する幾つかのモジュールを含む。これらのモジュールには、画像プロセッサ・モジュール１０６と、ＣＰＵモジュール１０８と、画像データ配列を格納するフレーム・バッファとして当該技術分野において知られているメモリ・モジュール１１３とが含まれる。コンピュータ・システム１０７は、画像データ及びプログラムを格納するためのディスク記憶装置１１１及びテープ駆動装置１１２にリンクされ、更に高速シリアル・リンク１１５を介して別個のシステム制御装置１２２と通信する。

システム制御装置１２２は、バックプレーンにより互いに接続された１組のモジュールを含む。これらのモジュールは、ＣＰＵモジュール１１９と、シリアル・リンク１２５を介してオペレータ・コンソール１００に接続しているパルス発生器モジュール１２１とを含む。このリンク１２５を介して、システム制御装置１２２は、実行されることになる走査シーケンスを指示する命令をオペレータから受け取る。パルス発生器モジュール１２１は、システムの構成要素を作動させて、所望の走査シーケンスを実行する。パルス発生器モジュール１２１は、形成されるべき無線周波（ＲＦ）パルスのタイミング、強度、及び形状、並びにデータ収集ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを形成する。パルス発生器モジュール１２１は、１組の勾配増幅器１２７に接続されており、走査中に形成されるべき勾配パルスのタイミング及び形状を指示する。パルス発生器モジュール１２１はまた、電極からのＥＣＧ信号又はベローズからの呼吸信号などのような、被検体２００に接続された幾つかの異なるセンサからの信号を受信する生理的収集コントローラ１２９から被検体のデータを受信する。最後に、パルス発生器モジュール１２１は、走査室インタフェース回路１３３に接続されており、該インタフェース回路は、被検体２００及びマグネット・システムの状態に関連した様々なセンサからの信号を受信する。また、走査室インタフェース回路１３３を介して、位置決め装置１３４は、走査に望ましい位置に被検体２００を移動させるための命令を受信する。

パルス発生器モジュール１２１によって形成された勾配波形は、Ｇ_x増幅器と、Ｇ_y増幅器と、及びＧ_z増幅器とから成る勾配増幅器システム１２７へ印加される。各勾配増幅器は、全体を参照番号１３９で示す組立体内の対応する勾配コイルを励起して、収集される信号を位置エンコードするために用いられる磁場勾配を形成する。勾配コイル組立体１３９は、分極マグネット１４０とＲＦコイル１５２とを含むマグネット組立体１４１の一部を形成する。ボリューム１４２が、被検体２００を受けるためのマグネット組立体１４１内の領域として示されており、該ボリュームは患者ボアを含む。ここで用いられるＭＲＩスキャナの使用可能なボリュームは、患者ボア内部の連続した領域であるボリューム１４２内のボリュームとして定義され、該患者ボア内には、主磁場、勾配磁場、及びＲＦ磁場の均一性が撮像のための既知の許容可能な範囲内に存在する。システム制御装置１２２内の送受信器モジュール１５０はパルスを形成し、該パルスは、ＲＦ増幅器１５１によって増幅され、送信／受信スイッチ１５４によってＲＦコイル１５２に結合される。本発明の実施形態において、送受信器モジュール１５０は、図２を参照してより詳細に説明される複数の受信器を含む。被検体２００内の励起された原子核が放出して結果として得られた信号は、同じＲＦコイル１５２によって感知され、送信／受信スイッチ１５４を介して前置増幅器１５３に結合することができる。増幅されたＭＲ信号は、送受信器１５０の受信器部において復調され、フィルタ処理され、更にデジタル化される。送信／受信スイッチ１５４はパルス発生器モジュール１２１からの信号によって制御され、送信モード時にはＲＦ増幅器１５１をコイル１５２に電気的に接続し、受信モード時には前置増幅器１５３を接続する。送信／受信スイッチ１５４はまた、送信モード又は受信モードのいずれにおいても別個のＲＦコイル（例えば、頭部コイル又は表面コイル）を用いることを可能にする。ＲＦコイル１５２は、以下で説明されるように、被検体を位置決め装置上でｚ軸に沿って並進させるＭＲＩ走査のために作動可能であるように構成される。ここで用いられる「適合される」、「構成される」等は、各要素が協働して上述の効果をもたらすことを可能にするような、要素間の機械的接続又は構造的接続を意味し、また、所定の入力信号に応答して出力を供給するためにシーケル（ｓｅｑｕｅｌ）を実行するようにプログラムされた、アナログ・コンピュータ又はデジタル・コンピュータ、或いは特定用途デバイス（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など）のような電気素子の動作機能のことをいう。

周知のように、ＲＦコイル１５２は、撮像されるべき関心領域からのＭＲ信号を検出するのに使用され、例えば、全身用コイル、表面コイル、又は頭部コイルである。大きなボリュームを撮像するためには、ＲＦコイル１５２として全身用コイルを用いることが望ましい。全身用コイルは、従来の周知の鳥かご形コイル構造とすることができ、或いは、構造的及び電気的に相互接続された略円形状に形成されて、撮像されるべき被検体の周囲に配置される複数の導体を含む種々のコイル構造体とすることができる。導体は、所望の撮影領域（同様に周知である）内で信号を検出するのに十分な長さであることが望ましい。本発明の実施形態の場合は、ＲＦコイル１５２は、配列状に配置された複数の素子を備える受信コイル配列であり、図４を参照して更に詳細に説明される。

ＲＦコイルによって受信されたＭＲ信号は、送受信器モジュール１５０によってデジタル化され、システム制御装置１２２のメモリ・モジュール１６０に転送される。走査が完了し、全データ配列がメモリ・モジュール１６０内に収集されると、アレイ・プロセッサ１６１が作動して、該データを画像データ配列へフーリエ変換する。この画像データは、シリアル・リンク１１５を介してコンピュータ・システム１０７に伝送され、そこでディスク・メモリ１１１内に格納される。オペレータ・コンソール１００から受信した命令に応答して、これらの画像データを、テープ駆動装置１１２に保存することができ、或いは画像プロセッサ１０６によって更に別の処理を行い、オペレータ・コンソール１００に伝送して、表示装置１０４上に表示してもよい。以下の実施形態を参照して説明するように、更に別の処理は、画像プロセッサ１０６によって実行され、これは以下に説明される実施形態による収集されたＭＲ画像データを再構成することを含む。

図２を参照すると、図１のＭＲＩシステムで使用される受信器の配置の側面ブロック図が示されている。図２に示されるように、被検体２００が、ＭＲスキャナの位置決め装置１３４上に配置される。ここで用いられるＭＲスキャナとは、一般にＭＲＩシステムを指す。被検体２００は、該被検体の全身（又は該被検体の所望の部分）がマグネット組立体１４１（図１）を通過するまで、一定の速度でスキャナの使用可能なボリューム（図１の１４２）を通って並進させられる。

このようにして、被検体の磁気共鳴（ＭＲ）画像を形成するためのイメージング装置が提供される。この装置は、静磁場を形成するマグネット組立体と、ＭＲ画像を形成するのに用いる磁場勾配を発生させる勾配コイル組立体と、無線周波数パルスを送信し且つ被検体から誘導された複数のＭＲ信号を検出するための少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）コイル組立体と、該被検体を支持して該マグネット組立体内に被検体を並進させるための位置決め装置と、複数のＭＲ信号を受信し、該位置決め装置の並進に応答して位相変化又は周波数変化を調整するように更に適合される複数の受信器とを備える。

被検体がＭＲ撮像マグネットの撮像部を通って移動される間に、該被検体の一部についての多数のＭＲサブ画像が作られる。ＭＲ信号がＲＦコイル１５２から検出されると同時に、図２の２５０、２５１、及び２５２として示される複数の、すなわちＮ個の受信器に送信される。以下の説明では、Ｎ＝２であり、受信器が受信器２５０と受信器２５１である例示的な実施形態に対応している。更に別の実施形態は多数の受信器を含むことができ、以下に説明される画像処理計算が、選択された数Ｎ個の受信器について当業者により適合されることを理解すべきである。マグネット組立体１４１（図１）を通る被検体２００の移動が完了すると、画像プロセッサ１０６（図１）によってサブ画像が処理され、且つ結合されて、被検体全体の合成画像が形成される。

受信器は、位置決め装置の並進による位相変化又は周波数変化に応答して、位相又は周波数を調整するように構成されることが望ましい。走査中、受信器（又は送信器）の位相又は周波数のいずれかを連続的に変化させて、幾何学的に固定されたマグネットの勾配システムを通過する患者の動きによって生じたスピン磁化の位相及び周波数変化に一致させる。

周波数エンコード方向が被検体の動きの軸線に対して平行であることが望ましい場合には、受信器の周波数を、位置決め装置の並進（以下「テーブルの運動」）速度と相応する速度で変化させる。周波数変化の速度は、テーブルの運動速度（ｃｍ／秒）と、核スピンの磁気回転比（１時間当たり約４２５０Ｈｚ／ガウス）と、走査速度（ＴＲ）（ｍｓ）とから求めることができる。データ収集自体が行われる短い時間（通常４ｍｓから８ｍｓ）の間はテーブルの速度を遅くすることが想定される。しかしながら、更に別の実施形態においては、データ収集中に受信器の周波数が変化する。周波数の方向がテーブルの運動に対して平行であるように選択された場合には、周波数エンコード方向についての最適な撮影領域（ＦＯＶ）は、ＲＦコイルの寸法をＮで除算したものとなる。

オペレータが、画像収集の位相エンコード方向をテーブルの運動方向と平行にすることを望む場合には、位置決め装置の段階的位置（以下「テーブル位置」）の関数として、受信器の位相を変化させる。この場合、各サブ画像の位相エンコード方向の最適なＦＯＶは、位相の折り返しアーチファクトを防止するために、ＲＦコイルの２倍の寸法となる。

画像のスライス選択方向がテーブルの運動と平行である（軸線方向のスライスにおけるような）ことが望ましい場合には、被検体が移動するのと同じ速度で励起スライスがマグネットを通過するように、送信器の周波数を変化させる。この場合、サブ画像のＦＯＶに実際的な制約はない。

また、勾配サブシステム及び受信器の周波数並びに送信器の周波数に対して、当業者に周知の方法で単純なマトリクス回転を行うことにより、斜め方向の走査が可能となることを留意されたい。

更に、付加的な位相オフセット又は周波数オフセットを各々の受信器に付加して、Ｎで割った撮影領域に対応する距離だけ再構成されたデータをずらすことが望ましい。各々のサブ画像の周波数エンコード軸がテーブルの運動と平行である本発明の例示的な実施形態において、単一のサブ画像の収集は、被検体がマグネットの高感度の撮像ボリュームを横断するのにかかる時間のＮ分の１で完了する。更に、各々のサブ画像の収集中にｋ空間を２度横切るように（例えば、サブ画像走査の前半部においては奇数列、後半部においては偶数列など）、データ収集の順番を変更することができる。この態様は、図３を参照して以下により詳細に説明される。

サブ画像が収集されると、受信器の位相又は周波数が再設定され、被検体内の隣接位置における次のサブ画像が収集される。このプロセスは、被検体の全身がマグネットを通過して、撮像されるまで繰り返される。

各受信器が異なる位相又は異なる周波数で作動するので、各受信器を用いて収集された画像は、身体の異なる部分からの信号を含むことになる。しかしながら、相対的オフセットがＦＯＶ／Ｎであるので、各々の受信器の撮影領域は互いに重なり合っている。その結果として、被検体の身体の各部分は、１つのサブ画像の中央部分において収集される。

本発明の例示的な実施形態においては、Ｎ＝２であり、ｋ空間の２５６本の線は、テーブルの運動方向に適用された収集の周波数方向で収集される。両受信器の周波数は、画像の収集がサブ画像の収集中に同一の生体組織の場所で行われる速度で変化させられる。更に、２つの受信器を用いて収集されたサブ画像は、撮影領域の２分の１だけ互いにずれている。

本実施形態の場合、データ収集のシーケンスは、以下の通りである。

以下、被検体全体が撮像されるまで同様に続く。

図３に示すこの例証となる実施例において、サブ画像番号は、時間シーケンス、及び被検体の生態組織との関連において該サブ画像の相対的位置の両方を表している。

両方の受信器について被検体からのデータを同時に発生するように、同じＲＦパルス及び磁場勾配パルスが使用されることに留意されたい。ｋ空間を通るＮ＝２のパスが存在するので、サブ画像１の後半部を収集するために用いられるパルスは、サブ画像１．５の前半部を収集するためにも用いられる。

全てのデータが収集されると、各サブ画像の中央部分を結合することによって、全身のＭＲ画像が生成される。各受信器は固有のずれで作動するので、被検体の各部分はサブ画像の中央部分に撮像され、画像のエッジ境界部に関連する不連続なアーチファクト（「ステッチ・アーチファクト（ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ ａｒｔｉｆａｃｔｓ）」）は最小に抑えられる。

或いは、全部のサブ画像を結合させて、信号対ノイズ比が増強された合成画像を得ることによって、最終的な合成画像が生成される。この実施形態において、被検体の生態組織内の各々の箇所は、Ｎ個のサブ画像内に見出される。これらＮ個のサブ画像には部分的にしか相関するノイズがないので、全部の画像を結合させることにより、信号対ノイズ比が向上することになる。Ｎ＝２の場合には、各サブ画像のデータの２分の１が同じなので、各サブ画像のノイズは、２分の１だけ相関している。従って、収集されたデータが１．５ＮＥＸ収集に等しいので、予測されるＳＮＲ利得は、平方根（３／２）となる。逆に、Ｎ＝３の場合には、予測されるＳＮＲ利得は、平方根（５／３）となるか、又はＮＥＸ＝５／３収集に等しい。一般に、Ｎ個の受信器を用いる場合のＳＮＲ利得は、平方根（（２Ｎ−１）／Ｎ）の式によって求められる。

Ｎが大きくなるにつれて、ＳＮＲ利得は平方根（２）に近づくか、又はＮＥＸ＝２収集（即ち、撮像のＳＮＲ利得の２倍の長さ）に近づく。

更に別の実施形態では、テーブルの運動と平行に適用された周波数方向で作動される単一の受信器を用いる。この場合、受信器の撮影領域は、撮像ボリュームより小さいか又はこれに等しい選択された有効撮像ボリュームと等しくなるように設定される。走査の開始時において、サブ画像の中心が、イメージング・システムの有効ボリューム内の距離の４分の１となるように設定される。サブ画像は、生体組織の選択された部分が有効撮像ボリュームの２分の１を横断するのに要する時間に対応する期間にわたって収集される。従って、サブ画像の収集の終わりでは、該サブ画像の中心は、イメージング・システムの有効ボリューム内の距離の４分の３となる。サブ画像が完了すると、次のサブ画像が、ＦＯＶの２分の１に等しいずれを有した状態で開始される。全てのサブ画像が収集されると、各々のサブ画像の中央部分が抽出され、他の中央部分と結合されて、合成画像を形成する。先の実施形態と同様に、画像の中央部分を抽出することにより、「ステッチ」アーチファクトの重大度が減少する。

更に別の実施形態においては、ＲＦコイル１５２から複数のＭＲ信号を受信するように適合され、更にマグネット組立体を通る位置決め装置の並進に応答して、位相及び周波数の少なくとも１つを調節するように適合された単一の受信器が使用される。この実施形態において、受信器は更に、マグネット組立体の使用可能なボリュームに対応する撮影領域についての画像データを収集するように適合される。その後、ＭＲ信号の処理が行われて、被検体が並進する際に複数の段階的位置のそれぞれの撮影領域（ＦＯＶ）について複数のそれぞれのサブ画像を計算する。複数のそれぞれのサブ画像の各中央部が結合されて、関心ボリュームの合成画像が形成される。

図４を参照すると、本発明の実施形態が、ＲＦコイル１５２（図１の）を補完する別個のＲＦ受信コイル配列３５３を使用している。テーブル移動式撮像の間、ＲＦコイル１５２は送信用に使用され、コイル配列３５３は受信用に使用される。位相エンコード段階を減少させ、撮像を迅速化させるために、コイル配列３５３のコイル配列素子３００（素子３００の組み合わせは受信コイル配列を含む）が周波数エンコード方向に対して直角の次元で分布するように、該コイル配列素子３００を配置することが望ましい。テーブルの並進方向に沿って周波数エンコードを行うテーブル移動式撮像方法の場合、好ましい実施形態では、被検体２００（図１）を折り返すが、スキャナ（図４を参照）に対しては固定されたままである、固定具３１０上に配置されたコイル配列要素３００のコイル配列３５３を用いる。或いは、受信コイル３５３の配列を固定されたままにせず、テーブルの運動と同時に移動させる。いずれの実施形態においても、テーブル移動式撮像の間、配列内のコイルは並行受信を行う。並行撮像再構成コンセプトを統合するテーブル移動式撮像の再構成アルゴリズムを使用して、完全なＦＯＶ画像を再構成する。当該技術分野において周知の他のＲＦコイル配列構成を本発明の方法と共に用いることができる点を理解すべきである。このような他の構成は、受信コイル配列３５３のコイル配列素子３００が被検体２００の前部のみを折り返し、及び／又は、更に周波数エンコードの方向に沿って分布するように、該コイル配列素子を配置する段階を含むことができる。

身体コイルと違って、受信コイル配列素子のいずれかのＢ１磁場は、空間的に変化し、画像アーチファクトを誘導することがある。アーチファクトへの対処は、以下により詳細に説明される。前述したような、移動テーブルを用いた撮像（収集及び再構成）方法は、身体コイルではなく受信コイル配列を用いた場合に適用可能である。

受信コイル配列を用いる実施形態において、データ収集はテーブル並進と同時に行われる。受信器の中心周波数は、テーブルの運動に比例した速度に調整されるか、或いは掃引され、これによりスキャナが、位相エンコードの各回の間に選択された組のスピンに従うことが可能になる。これにより、受信器或いはチャネルの各々が、コヒーレントｋ空間データ・マトリクスを収集し、同時に起きる並進の影響がごくわずかな状態で、この組を図示する局部画像を形成することが可能となる。この場合には、ｋ空間のサンプリング密度が実質的に低減され、局部画像の各々における位相エンコード方向に沿ったエイリアジングがもたらされる。形成された局部画像に対してＳＥＮＳＥ又は他の並行撮像再構成を並行して適用することにより、エイリアジングのない局部画像が生成される。このプロセスが繰り返されて、並進方向に沿った関心ボリュームの一連の局部画像が形成され、これを完全なＦＯＶ画像に結合することができる。しかしながら、Ｂ１磁場の不均質性が存在すると、特に、テーブルの並進中に信号を受信するために固定のコイル配列１５３を用いる実施形態の場合には、異なるテーブルの位置における異なる感度の重み付けを有する各コイルによって、次の組のスピンが「見られる」。このことは、著しいゴースト・アーチファクトを生じさせる望ましくないビュー間変化をもたらすことになる。この問題を軽減／解消するために、２つの方法を用いることができる。第１は、各々のビュー収集する際の信号のフィルタ処理の帯域幅、テーブルの並進速度、及びパルス・シーケンスのタイミングによって求められる、選択されたスピンの全移動範囲に延びる形状を想定するようにコイル配列素子３００を設計できることである。このことは、並進方向に沿ったＢ１磁場のばらつきを低減させ、よってビュー間変化を減少させる。第２に、再構成において、Ｂ１磁場のマップとテーブルの位置の両方を考慮に入れて、ビュー間変化を代数的に修正できることである。

本発明の実施形態は、転移性癌及び他の疾患に対する全身スクリーニングツールとして用いることのできるＭＲＩシステムを提供する。大きなボリューム撮像方法の実施形態において、種々の二次元又は三次元ＭＲパルス・シーケンス（例えば、スピン・エコー法、高速スピン・エコー法、エコー・プラナー法、勾配エコー法、及びＦＩＥＳＴＡ又はＦＩＳＰ）を用いることができる。撮像シーケンスは、マルチ・スライス、マルチ・スラブ、及びボリューム撮像シーケンスのうちの１つとすることができる。走査中に受信器及び／又は送信器の位相又は周波数だけが変更されるので、多くのＭＲパルス・シーケンスを用いることが可能である。本発明の方法の実施形態は、位相エンコード・アーチファクトを所望の方向に有利に配置するために、ユーザが位相及び周波数の所望のエンコード方向を選択することを可能にする。ユーザはまた、必要に応じて、インターリーブされた多数のスライスの収集を選択することができる。

更に別の実施形態において、本発明の実施形態は、パルス・シーケンス自体から独立した、スキャナ内のハードウェア・サブシステムとして実装される。このように、どのような既存の撮像方法及び情報内容も被検体全体にわたって得ることができる。ハードウェア・システムの実装は、テーブルの位置の変化に応答して受信器のオフセット周波数又は位相を変化させるか、或いは受信器の周波数／位相の変化に応答してテーブルの位置を変化させるサブシステムをスキャナ内に組み込むことを含む。

本明細書においては本発明の好ましい実施形態が図示され及び説明されたが、このような実施形態が例示としてのみ提供されたことは明らかであろう。当業者であれば本発明から逸脱することなく、多くの変形、変更、及び代替を行なうであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲の精神及び範囲によってのみ限定されることが意図される。

本発明の実施形態が有用である磁気共鳴イメージング・システムの簡略化されたブロック図。 本発明の実施形態が適用可能である、図１のＭＲＩシステムに使用するための受信器の配置の側面ブロック図。 本発明の実施形態が適用可能な、データ収集シーケンスの簡略化されたグラフ図 本発明の実施形態が適用可能な、図１のＭＲＩシステムに使用するためのＲＦコイル配列を軸方向の簡略化されたグラフ図。

符号の説明

１００ オペレータ・コンソール
１０６ 画像プロセッサ
１０４ 表示装置
１０７ コンピュータ・システム
１３４ 位置決め装置
１３９ 勾配磁場コイル組立体
１４１ マグネット組立体
１４２ ボリューム
１５２ ＲＦコイル
２００ 被検体
２５０−２５２ 受信器
３００ コイル素子
３１０ 固定具
３５３ ＲＦコイル配列

Claims (9)

1. ＭＲイメージング用のマグネットの撮像部（１４２）よりも大きい被検体（２００）の関心ボリュームから画像を形成するためのイメージング装置であって、このイメージング装置は、
   静磁場を形成させるためのマグネット組立体（１４１）と、
   ＭＲ画像の形成に用いられる磁場勾配を発生するための勾配コイル組立体（１３９）と、
   無線周波数パルスを送信し、所定の撮像シーケンスの間、前記被検体から誘導された複数の磁気共鳴（ＭＲ）信号を検出するように、該被検体の周りに配置された少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）コイル配列（３５３）と、
   前記被検体を支持し、撮像中に該被検体を並進させるための位置決め装置（１３４）と、
   各々が、前記位置決め装置の並進速度に比例した速度でそれぞれの中心周波数を調整するように適合された、前記複数のＭＲ信号を受信するための複数の受信器（２５０−２５２）と、
   前記大きな関心ボリュームから画像を形成するために、所定の処理手順を実行するコンピュータを内蔵する画像処理装置（１０６）とを具備し、
   前記処理手順は、
   前記位置決め装置（１３４）を用いて前記ボリュームを前記ＭＲＩシステムの軸線に沿って並進させ、該ボリュームが前記マグネットの撮像部（１４２）内にあるときに該ボリュームの一部分を撮像する並進撮像段階と、
   前記位置決め装置が前記ボリュームを並進させるときに、前記ＭＲＩシステム内の所定の撮影領域について、少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）コイル配列（３５３）から複数のＭＲ信号を検出する検出段階と、
   各々が、前記位置決め装置の並進の速度に比例した速度でそれぞれの中心周波数を調整するように適合されている、複数の受信器（２５０−２５２）に前記複数のＭＲ信号を送信する送信段階と、
   前記複数の受信器の各々、及び前記被検体の複数の段階的位置における所定の撮影領域（ＦＯＶ）について、前記複数のＭＲ信号に対応する複数のそれぞれのサブ画像を計算する計算段階と、
   前記それぞれのサブ画像から中央部分を抽出する抽出段階と、
   前記複数のそれぞれのサブ画像から抽出された中央部分のみを結合して、前記関心ボリュームの合成画像を形成する合成段階、
   とを含むことを特徴とするイメージング装置。
2. 前記少なくとも１つのＲＦコイル配列（３５３）が、前記被検体の周りに配置された固定具（３１０）に取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載のイメージング装置。
3. 前記固定具（３１０）及び該固定具に取り付けられた前記ＲＦコイル配列（３５３）が、前記静磁場に対して固定されていることを特徴とする請求項２に記載のイメージング装置。
4. 前記固定具（３１０）及び該固定具に取り付けられた前記ＲＦコイル配列（３５３）が、前記静磁場に対して移動可能であることを特徴とする請求項２に記載のイメージング装置。
5. 前記少なくとも１つのＲＦコイル配列（３５３）が、周波数エンコード方向に対して直交する分布で配置された複数のコイル要素（３００）を備えることを特徴とする請求項１に記載のイメージング装置。
6. 前記少なくとも１つのＲＦコイル配列（３５３）が、前記位置決め装置（１３４）の並進運動と同時に前記ＭＲ信号を検出することを特徴とする請求項１に記載のイメージング装置。
7. 前記撮像シーケンスが、マルチ・スライス、マルチ・スラブ、及びボリューム撮像シーケンスのうちの１つであることを特徴とする請求項１に記載のイメージング装置。
8. 前記並進撮像段階が、前記マグネットの前記撮像部内で前記被検体の選択された長さを撮像するまで繰り返されることを特徴とする請求項１に記載のイメージング装置。
9. 前記大きな関心ボリュームが、前記被検体の頭部からつま先までのビューであることを特徴とする請求項１に記載のイメージング装置。

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