JP5178521B2 - 磁気共鳴イメージング（ｍｒｉ）データを取得するシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、広くは、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）に関する。より具体的には、本発明は、事前に規定されたスキャン幾何配置（scan geometries）を使用して患者からＭＲ画像データを取得する方法及びシステムに関する。

核磁気共鳴（ＮＭＲ）を使用することは、臨床ＭＲＩ機器を用いて、患者の体内、例えば脳から画像データを非侵襲的に取得する標準的な手順になっている。これに関して、前記患者内の特定の場所から（ＮＭＲデータを構成する）ＮＭＲ信号を得ることを可能にする磁場勾配を使用する技術が採用される。典型的には、撮像されるべき領域（関心領域、ＲＯＩ）は、測定サイクルのシーケンスにより平面でスキャンされる。結果のＮＭＲデータは、デジタル化され、当業者に既知である様々な再構成技術の１つを使用して画像を再構成するように更に処理される。

従来技術の方法及びシステムは、いわゆる"指定幾何配置（named geometries）"と共有する幾何配置の概念を導入した。これに関して、ＭＲＩ機器のユーザは、一意的な識別子、例えば"ＴＲＡ"のような名前を持つ、以後、スキャン幾何配置と称される、複数のスキャン面位置を規定する。一度だけ必要とされる、前記ユーザによる前記スキャン幾何配置の承認の後に、システムは、前記患者に対して同じ方向を共有するが、通常は異なるＭＲコントラスト設定を採用する共通幾何配置、すなわち共通識別子を持つ全てのスキャンを実行する。より具体的には、例えば従来技術文献ＮＬ０３１２２９Ｃに開示される既知の方法によると、いわゆるスカウト画像が第一に取得され、これに基づいて、前記ユーザは、前記スキャン幾何配置を規定する。前記方向を使用して、前記ＭＲＩシステムは、この場合、対応するスキャンパラメータ、例えば磁場勾配を規定し、実行されるべきスキャンを専用制御ユニットに提示する。特定の画像フレームの取得の後に、後者は、再構成され、通常はデータベースに書き込まれる。この場合、次のスキャンは、全てのスキャンが終了されるまで提示される。このように、従来技術文献ＮＬ０３１２２９Ｃは、"幾何配置共有（geometry sharing）"の使用を開示する。

しかしながら、このアプローチは、以下の不利点を被る。ルーチンスキャンの間に、患者は、無意識に頻繁に移動する。しかしながら、前記スキャン幾何配置及び対応するスキャンパラメータは一度しか規定されず、後で更新されることはないので、前記既知の方法及びシステムは、患者が全く又は最小限にしか移動しないことを仮定する。これは、前記取得されたＲＯＩ、すなわち生体構造に対するスキャンスライスと、理想的には同じ幾何配置を共有すべきである、後に続くスキャン、すなわちスキャンキュー（scan queue）からスキャナに送る準備ができている待機中のスキャンに対する対象とするＲＯＩとの間に幾何学的不一致を引き起こしうる。マルチコントラストスキャンを読み取る場合に、これは、放射線リーダが、幾何配置を一致させるようにスキャンを再配置しなければならないことを意味する。

従来技術文献ＷＯ０１／８４１７２Ａ１及びＣＡ２４７３９６３Ａ１は、機能的ＭＲＩ（ｆＭＲＩ）のようなＭＲＩ技術に関連して動き補正の問題に取り組み、各個別のスキャンが、ＭＲパラメータ及びコントラストに関して等しい個別のスキャンの時系列として実行され、すなわち各スキャンは、複数の別個の画像フレームからなり、前記患者は、このような画像フレーム間に及び／又はこのような画像フレームのキャプチャ中に移動する。これは、"タイムスライス（time-sliced）"画像取得とも称される。このために、現在の患者の動きは、前記スキャン中に繰り返し測定され、ＭＲＩシステムの少なくとも１つのスキャンパラメータは、前記時系列の次のスキャンを実行する前に適宜に調整される。より具体的には、前述のように、ユーザは、スカウト画像からスキャン幾何配置を規定し、前記スキャン幾何配置は前記スキャンパラメータを規定するのに使用される。この場合、（タイムスライス）スキャンが提示され、当該スキャンに属する所定の画像フレームＮが取得される。前記画像フレームＮの再構成の後に、後者は、前記時系列において先に取得された同じスキャンの画像フレームＮ−１に対して位置合わせされる。この位置合わせ結果は、後に続く画像フレームＮ＋１に対するスキャンパラメータを更新するのに使用される変換行列Ｔを得るのに使用される。したがって、更新は、排他的に局所的な処理であり、これは、画像位置合わせが、同様なコントラストを持つフレームに実行され、ＲＦ励起周波数及び勾配波形のみの修正を伴うことを意味する。共有される幾何配置に関して、このアプローチにおいて、同じ幾何配置を持つ後に続くスキャン（すなわちそれぞれの時系列）の間に関係が存在しない。再び、これは、取得されたＲＯＩと、理想的には同じ幾何配置を共有すべきである後に続くスキャンに対する対象とするＲＯＩとの間に幾何学的不一致を引き起こしうる。

したがって、当技術分野において、共通の事前に規定された幾何配置を持つ後に続くスキャンが、患者に対する物理的幾何配置を共有する画像データの取得を効果的にもたらすことを保証する方法及びシステムに対する要望が存在する。

本発明の目的は、上述の不利点を取り除く、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムを用いて患者から画像データを取得する方法を提供することである。また、本発明の目的は、共通の"指定幾何配置"を持つ後に続くスキャンが、患者の動きのために対象とするＲＯＩと通常は一致しない前記患者の異なる領域からデータを事実上取得するという不利点を取り除く磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムを提供することでもある。更に、本発明は、目的として、本発明による上述の方法を動作に変換するように構成されたコンピュータプログラムを提供することを持つ。

本発明の一態様によると、前記目的は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムを用いて患者から画像データを取得する方法であって、
ａ）前記患者に関する少なくとも１つの関心領域から前記画像データを取得するための複数のスキャン幾何配置を事前に規定するステップと、
ｂ）前記事前に規定されたスキャン幾何配置の少なくとも１つにより前記画像データを取得する少なくとも１回のスキャンを実行するステップと、
ｃ）前記画像データにおいて、前記少なくとも１つの事前に規定されたスキャン幾何配置からの偏差を検出するように前記関心対象の位置を解析するステップと、
ｄ）前記偏差が所定の閾値を超える場合に前記少なくとも１つの事前に規定されたスキャン幾何配置を変更するステップと、
ｅ）所定数のスキャンが実行されるまで前記ステップｂ）ないしｄ）を繰り返すステップと、
を有する方法を提供することにより達成される。

これに関連して、前記ステップｂ）において実行されるべきスキャンは、キューの一部であることができ、更新される幾何配置は、乏しいスキャナリソースに対する提示を待機している前記キュー内の全てのスキャンに適用される。代替的には、前記スキャンは、実行前に直ちに有効にされることができる。両方の方法が実行可能であり、本発明によるアプローチに適合するが、前者は、参照によりこの明細書に組み込まれる引用文献ＮＬ０３１２２９Ｃに記載されるように、実際に好適でありうる。

したがって、本発明の一般的なアイデアは、以前には考慮されていなかった、事前に規定された指定スキャン幾何配置を使用する環境において幾何配置共有スキャンの間で動き補正を実施することからなる。高度に特殊なソフトウェア設計基準は、"スキャンパラメータ"と独立に存在するように"幾何配置"の概念を実施するのに必要とされる。付加的な設計基準は、スキャンキューを管理すること、及び共有される幾何配置のデータベースを導入することに関連する。更に、付加的な"ハンドル"が、前記データベース内で前記共有される幾何配置を更新するために必要とされる。最後に、他の基準は、依然として前記キュー内の（全ての）スキャンに対して前記修正された幾何配置を適用するように提供されなければならない。事前に有効にされたスキャンのキューの概念が使用される場合、スキャンは、例えば、横断及び矢状断"ビュー（views）"、すなわち複数の幾何配置を持つことができ、これにより幾何配置の所定の変更が前記ビューの全てに適用する。

本発明によると、基本的に患者からＭＲ画像データを取得するのに繰り返し使用されることができる事前に規定されたスキャン幾何配置を解析及び更新することにある、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムを用いて患者から画像データを取得する方法が提案される。これらの幾何配置は、前記患者の体内の特定の関心領域によって前記ユーザにより規定される。確立すると、全てが同じ幾何配置を共有するが、ＭＲパラメータ及び画像コントラストに関して通常は異なる複数のスキャンが実行されることができる。しかしながら、このような幾何配置は、通常は、スキャンセッションの間、すなわち（場合により個別にタイムスライスされた）スキャンの系列に対して、一度だけ確立される。前記患者がスキャンの間に移動する場合、実際の画像取得領域及び前記患者の生体構造の不一致が存在する。したがって、スキャンごとの再構成後に前記関心領域の位置を解析し、次のスキャンの前に適宜に前記スキャン幾何配置を更新することが提案される。上述のように、これに関して、用語"スキャン"は、単一の画像キャプチャパス（capture pass）及び個別の画像キャプチャパスの時系列（ｆＭＲＩのような多重フレーム取得）を含む。

ここで及び以下の明細書において、用語"位置"は、前記ＲＯＩ及び前記患者の方向及び場所の両方を参照する。

対応して、用語"患者"は、決して人間に限定されず、ＮＲＭ技術を許容する各種の検査対象、例えば広い意味で生物学的物質を含む。

用語"幾何配置"は、スキャン方向（横断、冠状、矢状等）及び範囲（視野（field-of-view）、例えば２５０／３００／４３０ｍｍ等）として規定される。

最後に、用語"スキャン"は、単一の画像フレーム取得パスのみ、及び各個別のスキャンがＭＲパラメータ及びコントラストに関して等しい個別の取得パスの時系列として実行される、すなわち各スキャンが複数の別個の画像フレームからなるスキャン技術からなる両方のスキャンを含む。これは、"タイムスライス"画像取得とも称される。

このように、前記提案された方法は、同じ幾何配置を持つ後に続くスキャンを実行する前に事前に規定された幾何配置を補正する本発明のアプローチのおかげで共有される幾何配置の広範囲に及ぶ使用を可能にするスキャン間プロスペクティブ動き制御（inter-scan prospective motion control）を達成する。

本発明の第２の態様によると、前記目的は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムであって、
‐患者に磁場をかけ、前記患者からＮＭＲデータを受信する磁石／コイルデバイスと、
‐前記磁石／コイルデバイスに接続した制御システムと、
を有し、
前記制御システムが、
‐前記患者に関連する少なくとも１つの関心領域からＮＭＲデータを取得するように少なくとも１つの事前に規定されたスキャン幾何配置によって前記磁石／コイルデバイスを制御する制御ユニットと、
‐前記少なくとも１つのスキャン幾何配置を事前に規定し、前記少なくとも１つのスキャン幾何配置を前記制御ユニットに提供する幾何配置ユニットと、
‐前記ＮＭＲデータを画像データに変換する画像処理ユニットと、
‐前記関心領域の位置が前記少なくとも１つの事前に規定されたスキャン幾何配置から所定の閾値だけ外れる場合にアクティベートされる、前記少なくとも１つの事前に規定されたスキャン幾何配置を更新する幾何配置更新手段と、
を有するシステムを用いても達成される。

本発明の第３の態様によると、前記目的は、更に、患者から画像データを取得する磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムにおいて使用するコンピュータプログラムであって、
ａ）前記患者に関する少なくとも１つの関心領域から前記画像データを取得するための複数のスキャン幾何配置を事前に規定し、
ｂ）前記事前に規定されたスキャン幾何配置の少なくとも１つにより前記画像データを取得する少なくとも１つのスキャンを実行し、
ｃ）前記画像データにおいて、前記少なくとも１つの事前に規定されたスキャン幾何配置からの偏差を検出するように前記関心対象の位置を解析し、
ｄ）前記偏差が所定の閾値を超える場合に前記少なくとも１つの事前に規定されたスキャン幾何配置を変更し、
ｅ）所定数のスキャンが実行されるまで前記ステップｂ）ないしｄ）を繰り返す、
ように動作するコンピュータプログラムを提供することにより達成される。

前記閾値の基礎をなす基準は、例えば角度α＞２ないし５°の回転及び／又は２ないし５ｍｍ以上の平行移動を含む、"実質的に非ゼロ"変換行列Ｔと称されることができる。

有利には、本発明の方法の他の発展形によると、上で規定された方法ステップｄ）が、幾何配置変換行列を決定するステップと、前記行列を前記少なくとも１つの事前に規定された幾何配置に適用するステップとを有することが提案される。このように、前記変換行列を適用することにより、如何なる数の事前に規定されたスキャン幾何配置、特に全ての事前に規定された幾何配置が、所定のＭＲＩ検査に関して更新されることができる。

本発明の方法の変形例によると、前記幾何配置変換行列は、開示が参照によりここに組み込まれる従来技術文献ＷＯ２００４／０５２２０６Ａ１に記載されるように、第２のスキャンからのデータに対して第１のスキャンからのデータを位置合わせすることにより得られる。本発明によるＭＲＩシステムの対応する実施例において、第２のスキャンからのデータに対して第１のスキャンからのデータを位置合わせするように構成された位置合わせユニットが設けられ、前記制御システムは、前記位置合わせから前記少なくとも１つの事前に規定されたスキャン幾何配置を更新する際に前記幾何配置更新手段により使用される変換を得る幾何配置変換生成手段を更に有する。代わりに、前記幾何配置変換行列は、ＭＲ設定、例えばコントラストの変化にかかわらずスキャン画像の比較の間に容易に取り出されることができる生体構造基準、すなわち前記患者の体のランドマークに対してスキャンからのデータを位置合わせすることにより得られることができる。本発明によるＭＲＩシステムの対応する実施例において、生体構造基準に対してスキャンからのデータを位置合わせするように構成された位置合わせユニットが設けられ、前記制御システムは、前記少なくとも１つの事前に規定されたスキャン幾何配置を更新する際に前記幾何配置更新手段により使用される変換を前記位置合わせから得る幾何配置変換生成手段を更に有する。

同じ目的のために、本発明による方法の他の実施例において、生体構造スカウティングスキャンが、前記患者の生体構造ランドマークを検出するために上で規定されたステップａ）の前に実行され、前記関心領域が、前記生体構造ランドマークに対して規定される。

代わりに、専用位置検出が、前記患者の位置を検出するために上で規定されたステップａ）に関連して実行されることができ、前記関心領域が、前記患者位置に対して規定される。前記ＲＯＩ及び前記スキャン幾何配置を正確に規定するために決定的である前記患者の位置を正確に決定するために、前記専用位置検出は、軌道ＭＲナビゲータの使用、基準マーカの使用、及び当業者に既知である外部光学検出手段の使用の少なくとも１つを有しうる。これに対応して、本発明のＭＲＩシステムの他の実施例は、前記患者の位置を検出する専用位置検出手段を有しうる。

本発明の方法の他の好適な発展形において、追加の専用位置検出を実行する追加のステップｂ'）が、ステップｃ）における位置解析に対する入力データを提供するために前記方法のフローに挿入される。このように、本発明は、事前に規定されたスキャン幾何構成からの前記ＲＯＩの偏差を検出するために画像位置合わせ技術を頼りにせず、事前に規定されたスキャン幾何配置が患者の動きのために更新されなければならないかどうかを高い精度で決定するために繰り返される位置測定を積極的に実行する。

本発明による方法の他の実施例において、上で規定されたステップｃ）が、スキャンのセット内の各スキャンの再構成後に実行されることが提案される。このようにして、本発明の方法は、連続的な幾何配置更新を保証し、結果として前記対象とするＲＯＩの最適な範囲を生じる。

提案されたＭＲ画像取得方法の幾何配置精度を更に向上するために、画像フレーム取得の時系列を有するスキャンに対する他の発展形によると、追加のプロスペクティブ動き補正（ＰＭＣ、Prospective Motion Correction）が、上で規定されたステップｂ）における少なくとも１回のスキャンに対して実行される。例えば、これは、同じＲＯＩが多重コントラスト設定、いわゆる"勾配方向"で取得される、拡散テンソルイメージングのようなイメージング技術に適用する。対応する発展形において、本発明によるシステムは、画像フレーム取得の時系列を有するスキャンにおいて少なくとも１つのスキャンパラメータを更新するプロスペクティブ動き補正（ＰＭＣ）ユニットを含みうる。

本発明の他の利点及び特徴は、添付の図面を参照する好適な実施例の以下の記載から集められることができる。上に又は下に述べられるフィーチャは、個別に又は併せてのいずれかで本発明により使用されることができる。述べられる実施例は、網羅的列挙として理解されるべきでなく、本発明の基礎となる概念に関する例として理解されるべきである。

本発明の以下の詳細な説明は、添付の図面を参照する。同じ参照番号は、同じ又は同様の要素を識別するために異なる図面において使用されることができる。

図１は、検査対象２、例えば患者から画像データを取得するＭＲＩシステム１のブロック図を示す。システム１は、ＭＲＩ検査チャンバ又は磁石室３を有し、この中に前記患者が検査のために配置される。検査チャンバ３内に、システム１は、患者２の周りに配置された磁石／コイルデバイス４を有する。磁石／コイルデバイス４は、患者２内部の特定の場所２ａ（"Ｘ"で示される）からＮＭＲ信号を引き出すために使用される特定の磁場を患者２にかけるように構成された様々な機能ユニット（図示されない）を含む。前記機能ユニットは、一般に当業者に既知であり、通常は、分極磁石、シムコイル、ＲＦコイル及び勾配コイルを有する。前記特定の場所２ａは、通常は、患者２内部のいわゆる関心領域２ｂ（ＲＯＩ）を規定するためにスキャン技術を用いて拡張され、関心領域２ｂからＭＲ画像データが、特定の検査目的で集められるべきであり、関心領域２ｂは、図１において破線ボックスを用いて図示される。

図１によると、検査チャンバ３は、送受信リンク６を用いて制御システム５と接続される。より高い階層レベルにおいて、制御システム５は、第一に、検査チャンバ３、すなわち中に含まれる磁石／コイルデバイス４の動作を制御し、以後、画像データとも称される、前記患者のＮＭＲデータを受信する制御ユニット７を有する。更に、制御システム５は、前記画像データを処理する画像処理ユニット８と、画像位置合わせ用の位置合わせユニット９とを有し、これらの両方が制御ユニット７と接続される。制御システム５は、プロスペクティブ動き補正ユニット１０（ＰＭＣユニット）及び幾何配置ユニット１１をも有し、後者は、本発明による事前に規定されたスキャン幾何配置を規定、記憶及び更新する。ＰＭＣユニット１０及び幾何配置ユニット１１の両方も、制御ユニット７と接続される。制御システム５は、ユーザ１３とのインタラクション用にユーザコンソール１２と更に接続される。

より低い階層レベルにおいて、制御システム５は、制御ユニット７と、制御プロセッサ素子７．１と、送受信器素子７．２と、パルス生成器素子７．３と、メモリ素子７．４と、当業者に既知の機能を持つ（勾配）増幅器素子７．５とを有する。前述の素子を用いて、制御ユニット７は、例えば患者２内で特定の磁場を生成するために磁石／コイルデバイス４に含まれる前記ＲＦコイルにＲＦパルスを送信し、ＲＯＩ２ｂにおいて生成されたＮＭＲ信号を磁石／コイルデバイス４から受信することにより、検査チャンバ３の動作を制御する。一般に、制御ユニット７の動作は、例えば、当業者に既知であるように、勾配増幅器素子７．５と動作接続したパルス生成器素子７．３により生成されたＲＦパルス及び勾配波形の修正に対して、メモリ素子７．４に記憶されたコントロールプログラム（図示されない）に関連してプロセッサ７．１により制御される。このようにして、異なるＭＲパラメータ及びコントラストを持つスキャンが実行されることができる。特定の例は、Ｔ１−ＴＳＥ，ＴＥ３０ｍｓ，ＴＲ５００ｍｓ，ＥＴＬ４；Ｔ２−ＴＳＥ，ＴＥ１００ｍｓ，ＴＲ４０００ｍｓ，ＥＴＬ８；反転回復を持つＦＬＡＩＲ＝Ｔ２−ＴＳＥ；ＴＲ１００００ｍｓ；拡散ＳＥ−ＥＰＩ，ＴＥ７０ｍｓ，ＴＲ３ｓであり、全てが６ｍｍの厚さで２４のスライスを持つ。スキャン領域、すなわちＲＯＩ２ｂを幾何学的に輪郭を取るために、制御ユニット７は、以下に記載されるように、幾何配置ユニット１１により提供された事前に規定されたスキャン幾何配置を使用する。

画像処理ユニット８において、制御システム５は、画像プロセッサ素子８．１と、画像バッファ素子８．２と、アーカイブ素子８．３とを更に有する。これらの素子を用いて、画像処理ユニット８は、制御ユニット７により受信されたＮＭＲ画像データを一時的に記憶し、標準的な画像処理手順、例えばフーリエ変換を実行し、したがって特定の所望の画像データフォーマットを得て、アーカイブする目的で後者を準永久的に（quasi permanently）記憶するように構成される。前記受信された画像データは、一般に、患者２内の拡張された領域をスキャンすることにより得られるので、所望のスキャン画像を生成する前記データバッファリング及び処理は、スキャン再構成とも称される。これに関連して、用語"スキャン"は、単一のスキャンパス又はｆＭＲＩのような複数のスキャンパスの時系列のいずれかを有することができる。

位置合わせユニット９において、制御システム５は、位置合わせプロセッサ素子９．１及びメモリ素子９．２を更に有し、これらは、スキャンを互いに対して位置合わせする、すなわち異なるスキャン画像を比較し、前記比較から前記スキャン画像間の偏差に関する情報を得るように結合的に動作する。本発明によると、位置合わせユニット９．１は、異なるＭＲパラメータ及びコントラストを持つスキャンの相対的な位置合わせに対して構成される（上記参照）。

制御システム５に含まれるＰＭＣユニット１０は、例えば従来技術文献ＷＯ０１／８４１７２Ａ１又はＣＡ２４７３９６３Ａ１から広く知られるように、画像データのタイムスライス取得中、すなわち単一のスキャンを構成する時系列内のスキャンパラメータの修正に対するプロスペクティブ動き制御用に構成される。このために、本発明によるＭＲＩシステム１は、患者２の位置を測定するために検査チャンバ３及び制御システム５の両方と動作的に接続された外部位置決定手段１４、例えばカメラ手段を更に有しうる。さもなければ、ＰＭＣは、当業者既知である、軌道ＭＲナビゲータ信号又は基準マーカを使用して実行されることができる。

ユーザコンソール１２において、本発明によるＭＲＩシステム１は、ユーザがシステム動作に作用し、前記取得された画像データを見ることができるようにする、入力手段１２．２及び出力手段１２．３、例えばそれぞれキーボード／マウス及び表示画面を制御するコンソールプロセッサ素子１２．１を更に有する。

幾何配置ユニット１１において、コンソールシステム５は、幾何配置プロセッサ素子１１．１及び前記スキャン幾何配置を記憶するメモリ素子１１．２を更に有する。メモリ素子１１．２に含まれる適切なプログラムコードのおかげで、幾何配置ユニット１１は、特定のスキャン幾何配置、すなわち特定のスキャン方向を生成する幾何配置生成手段１１．３と、幾何配置変換生成手段１１．４と、幾何配置更新手段１１．５とを含む。本発明によると、‐スキャン幾何配置計画ユニットとして動作する‐幾何配置ユニット１１を用いて、ＭＲＩシステム１は、制御ユニット７により生成されるように、ＭＲパラメータ及びコントラストに関して複数の異なるスキャンシナリオにより共有されるべきスキャン幾何配置を事前に規定し、１つ又は複数のスキャンパラメータの適合により患者２からＮＭＲ信号を適宜に引き出すように制御ユニット７にこれらの幾何配置を提供するように構成される。これらの幾何配置は、"共有幾何配置"と既に称されている。このような幾何配置の存在は、同じＲＯＩ２ｂが異なるＭＲパラメータ及びコントラスト設定で繰り返しスキャンされなければならない場合に特に有用である。ソフトウェアエンジニアリングの観点から、前記（事前に規定された）幾何配置は、したがって、前記スキャンパラメータとは独立に存在する。スキャンキューが使用される場合、幾何配置の更新は、前記キュー内の全ての待機中のスキャンの再確認を始動する。

図１の上記記載において、本発明によるＭＲＩシステムの模範的実施例は、実際には機能ユニットの一部、例えばユニット７ないし１１が異なって配置されてもよいことを知った上で記載されている。特に、データ処理容量は、プロセッサ素子間で共有されてもよく、したがってこのようなプロセッサ素子の総数を減少してもよい。例えば、位置合わせユニット９、ＰＭＣユニット１０及び幾何配置ユニット１１は、１つのプロセッサ素子及び関連するメモリ素子を有する単一のユニットを効果的に形成してもよい。そうでなければ、幾何配置変換生成手段１１．４は、位置合わせユニット９の一部であってもよい（９．３で参照される破線ボックスを用いて図１に図示される）。他のこのような修正は、当業者により工夫されることができる。

患者２が、同じ事前に規定された幾何配置を共有する、すなわち共通のＲＯＩ２ｂからデータを回復することを目的とする、制御ユニット７の制御下で実行されるべき２つのプログラムされたスキャンの間で（無意識に）移動する場合、一般に、前記事前に規定されたスキャン幾何配置が決して更新されない場合に、後に続くスキャンに対して前記取得されたＲＯＩの幾何学的不一致を生じる。本発明によると、制御ユニット７のメモリ素子７．４に含まれる適切なプログラムコードを用いて、ＭＲＩシステム１は、第一に、複数のスカウンティングスキャンを実行し、すなわち患者２から画像データを引き出すように制御され、これが、スキャン幾何配置又はスキャン方向Ｏ_pに関して所望のＲＯＩ２ｂを規定するために使用されることができる。このために、ユーザ１３は、出力手段１２．３を使用してスカウト画像を解析し、入力手段１２．２を使用して方向規定データを入力する。対応する方向Ｏ_pは、幾何配置生成手段１１．３において生成され、患者２に対する少なくとも１つの所望の関心領域２ｂからＮＭＲ画像データを取得することを意図される、事前に規定されたスキャン幾何配置（指定幾何配置）の形式で制御ユニット７のメモリ素子７．４、又は‐代わりに若しくは加えて‐幾何配置ユニット１１のメモリ素子１１．２のいずれかに記憶されることができる。方向Ｏ_pに基づいて、制御ユニット７は、対応するスキャンパラメータを規定し、後で前記スキャンを提示し、すなわち必要な動作を実行し、ＭＲ検査チャンバ３及び磁石／コイルデバイス４に必要とされる制御信号を送信する。上で説明したように、前述の機能の一部は、代替的には、上述のものとは異なる機能ユニットを用いて実行されてもよく、例えば、Ｏ_pを使用するスキャンパラメータの規定は、前記スキャン、すなわち前記対応するパラメータセットを制御ユニット７に提示する前に幾何配置ユニット１１に含まれるプロセッサ素子１１．１を用いて幾何配置ユニット１１において実行されてもよい。しかしながら、この種の機能分離は、前記機能ユニット７ないし１１が別個の物理的エンティティとして考案される本発明の実施例に適用可能なだけであり、このことは本発明のＭＲＩシステム１の単にオプションの特徴である。

所定のスキャンｋの提示後に、対応する画像（又はタイムスライス取得の場合には画像フレームの系列）が取得され、再構成が、上述のように、画像処理ユニット８において実行される。前記再構成された画像又は画像フレームは、この場合、画像処理ユニット８に含まれるアーカイブ素子８．３を使用することによりデータベースに書きこまれることができる。しかしながら、前記アーカイブ素子８．３は、代わりに又は加えて、制御システム５の外部に配置されてもよく、当業者に既知である如何なるタイプの記憶デバイス、例えばテープドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ又はＤＶＤ−ＲＯＭドライブを有してもよい。このアーカイブ処理に並列して、位置合わせユニット９において、現在のスキャンｋからのデータは、同じスキャン方向Ｏ_p、すなわち同じ事前に規定された幾何配置に基づいて、先に取得されたスキャンｊに対して位置合わせされる。代替的には、前記先のスキャンｊの代わりに、例えば患者位置決定手段１４を使用して取り出された適切な基準データが、比較に使用されてもよく、これに応じて他の専用位置決定が、スキャンｋと併せて実行される。前記位置合わせ／比較の結果は、この場合、幾何配置変換生成手段９．３、１１．４を使用して、続くスキャンｊとｋとの間のＲＯＩ２ｂの幾何学的不一致を示す変換行列Ｔを導出するのに使用される。行列Ｔは、事前に規定されたスキャン方向／幾何配置Ｏ_p：Ｏ_p'＝Ｏ_p＊Ｔを更新するために幾何配置更新手段１１．５により後で使用され、ここで＊は、上で述べられたように、Ｔが十分に非ゼロである場合に、行列の乗算を示す。このために、事前に規定された又はユーザ規定された閾値が、適切なメモリ素子、例えばメモリ素子１１．２に記憶されることができ、前記閾値は、例えばプロセッサ素子１１．１を使用してＴの要素と比較される。患者運動は一般に前記事前に規定された幾何配置の全てに作用するので、前記変換は、好ましくは、それぞれのメモリ素子７．４、１１．２に記憶された事前に規定されたスキャン幾何配置ごとに適用されるべきである。前記更新されたスキャン幾何配置は、この場合、実行されるべき全てのスキャンが終了するまで、提示されるべき次のスキャン等に対する新しいスキャンパラメータを規定するのに使用される。

したがって、本発明によると、プロスペクティブ動き補正に対する類似は、
‐生体構造スカウティングスキャンを実行し、
‐前記関心領域、すなわち指定幾何配置を計画し、
‐所定の幾何配置を共有するスキャンのセットを実行し、
‐スキャンごとの再構成後に、前記関心領域の位置を解析し、前記計画されたＲＯＩ位置からの測定されたＲＯＩ位置の偏差によって後のスキャンの幾何配置指示を更新する、
ことにより指定幾何配置でＭＲＩシステム動作におけるスキャン間で実施される。

上述のように、専用位置決定は、前記スカウティングスキャン（基準スキャン）及び後に続くスキャンの両方と併せて又は代わりに実行されることができ、前記事前に規定されたスキャン幾何配置は、検出された方向変化に基づいて更新される。加えて、タイムスライススキャンの取得内で、標準的なＰＭＣが、ＲＯＩ位置の補正を更に強化するためにＰＭＣユニット１０により使用されることができる。

図２は、本発明による、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム、特に上述のシステムを用いて患者から画像データを取得する方法を図示するフローチャートを示す。前記方法は、ステップＳ１００で開始する。後のステップＳ１０１において、スカウティングスキャンは、所望のＲＯＩを規定するのに使用されることができるスカウト画像を取得するように実行される。前記ステップＳ１０１の代替案として、専用位置決定がステップＳ１０１'において実行されることができ、これは図２において破線ボックスを用いて図示される。前記スカウト画像又は前記位置検出に基づいて、前記ユーザは、後のステップＳ１０２において複数のスキャン方向Ｏ_pを規定し、前記複数のスキャン方向は、上で図１を参照して詳細に説明されたように、幾何配置共有の目的で事前に規定されたスキャン幾何配置として記憶される。後のステップＳ１０３において、スキャンパラメータが、スキャン方向Ｏ_pを使用して規定される。次いで、ステップ１０４において、以後スキャンｋと称される所定のスキャンは、適切な制御信号を独自のサブユニット、例えば送受信器素子７．２及びパルス生成器素子７．３に発行することによりデータ取得を実際に開始及び制御する制御ユニット７（図１）に、及び検査機器、例えば磁石／コイルデバイス４（図１）に提示される。後のステップＳ１０５は、前記所定のスキャンｋに対する実際の画像取得を含み、すなわち患者２から対応するＮＭＲデータを受信し、前記対応するＮＭＲデータは画像処理ユニット８（図１参照）にバッファされる。後のステップＳ１０６において、前記スキャンは、前述のように再構成される。前記再構成されたスキャン画像は、後のステップＳ１０７においてデータベースに書き込まれる。次いで、ステップＳ１０８において、全てのプログラムされたスキャンが実行されたか否かが決定される。これがケース（ｙ）である場合、前記方法はステップＳ１０９で終了する。そうでなければ（ｎ）、後のステップＳ１１０において、スキャンｋは、先に取得されたスキャンｊに対して位置合わせされる。しかしながら、スキャンｊ、ｋは、同じ事前に規定されたスキャン幾何配置を共有し、すなわち、理想的には、これらは、同じＲＯＩから取得される。次いで、ステップＳ１１１において、変換行列Ｔが、ステップＳ１１０における前記位置合わせの結果、すなわち前記計画されたＲＯＩに対する実際のＲＯＩの測定された偏差又は不一致から決定される。行列Ｔが、後のステップＳ１１２において十分に非ゼロであることが分かった場合（ｙ）、後のステップＳ１１３において、事前に規定されたスキャン方向Ｏ_pが、Ｔを使用して更新され、すなわちＯ_p'＝Ｏ_p＊Ｔであり、前記方法は、ステップＳ１０３で開始して繰り返され、ここでＯ_p'はＯ_pの代わりに置き換えられる。そうでなければ、前記スキャンパラメータは、ステップＳ１０３においてＯ_pに基づいて再び規定され、これにより複数の先に規定されたパラメータが、図２において破線矢印により示されるように、効果的に再使用されることができる。

上述のステップＳ１１０の代替例として、前記代替ステップＳ１０１'と併せて、本発明による方法は、所定のスキャンｋごとに他の専用位置検出を実行する更なるステップＳ１１０'を有してもよく、後に続く代替ステップＳ１１０''において、前記所定のスキャンｋは、スキャン方向Ｏ_ｐを事前に規定するためにステップＳ１０１'において取得された前記専用位置検出と比較される（上記参照）。前に指摘されたように、この比較の結果は、ステップＳ１１１において使用されることができ、変換行列Ｔを導出し、後で前記事前に規定されたスキャン方向Ｏ_pを更新する。

上述のスキャン間動き補正に加えて、プロスペクティブ動き補正ＰＭＣが、ステップＳ１０３（図２）において規定されるＭＲパラメータ及びコントラストに関して等しい、以後は画像フレームＮと称され、Ｎ＝１，２，３，...である、複数のタイムスライス取得を持つ、如何なるスキャンｋにおいても、すなわちステップＳ１０５（図２）の範囲内で、使用されることもできる。これは図３において詳述される。

図３は、図２を参照して前述されたステップＳ１０５の拡張として機能する、本発明による方法の他の実施例のフローチャートを示す（図２及び３における参照番号Ａ、Ｂ参照）。ステップＳ１０５ａにおいて、画像フレームＮが取得される。前記画像フレームＮは、後のステップＳ１０５ｂにおいて再構成され、ステップＳ１０５ｃにおいて前記データベースに記憶され、この後にステップＳ１０５ｄにおいて、現在のスキャンｋが終了したか否かが決定される。これがケース（ｙ）である場合、前記方法は、図２を参照して前述されたステップＳ１０６に続行する。そうでなければ（ｎ）、ステップＳ１０５ｅにおいて、現在取得された画像フレームＮは、時系列において先に取得された画像フレームＮ−１に対して位置合わせされ、変換行列Ｔ'が、後のステップＳ１０５ｆにおいて導出される。行列Ｔ'は、前記時系列中の患者運動による前記画像フレームＮ−１、Ｎの不一致又は偏差を考慮に入れる。次いで、ステップＳ１０５ｇにおいて、行列Ｔ'は、後の画像フレームＮ＋１に対する前記スキャンパラメータのみを更新するように局所的に適用され、この後に前記方法は、前記スキャンｋが終了するまでステップＳ１０５ａから繰り返される。次いで、前記方法は、図２を参照して前述されたステップＳ１０６に続行する。

したがって、本発明は、患者運動のために共通の事前に規定された"指定幾何配置"を持つ後のスキャンが、通常は対象とするＲＯＩと一致しない前記患者内の異なる領域からデータを事実上取得する不利点を取り除く、適合された磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムを用いて患者から画像データを取得する方法を提供する。このようにして、このような事前に規定されたスキャン幾何配置の有用性が大幅に強化される。

本発明と調和するＭＲＩシステムの概略的ブロック図である。 本発明による方法の第１の実施例のフローチャートである。 本発明による方法の第２の実施例のフローチャートである。

Claims (16)

1. 磁気共鳴イメージングシステムを用いて患者から画像データを取得する方法において、
   ａ）前記患者に関する少なくとも１つの関心領域から前記画像データを取得するためのスキャン幾何配置を事前に規定するステップと、
   ｂ）前記事前に規定されたスキャン幾何配置によって前記画像データを取得するように少なくとも１回のスキャンを実行するステップと、
   ｃ）前記画像データにおいて前記事前に規定されたスキャン幾何配置からの偏差を検出するように前記関心領域の位置を解析するステップと、
   ｄ）前記偏差が所定の閾値を超える場合に前記事前に規定されたスキャン幾何配置を変更するステップと、
   ｅ）所定数のスキャンが実行されるまで前記ステップｂ）ないしｄ）を繰り返すステップと、
   を有する方法。
2. 前記ステップｄ）が、幾何配置変換行列を決定するステップと、前記行列を前記事前に規定された幾何配置に適用するステップとを更に有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記幾何配置変換行列が、第２のスキャンからのデータに対して第１のスキャンからのデータを位置合わせすることにより得られることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記幾何配置変換行列が、生体構造基準に対してスキャンからのデータを位置合わせすることにより得られることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
5. 前記ステップｃ）が、スキャンのセット内の各スキャンの再構成後に実行されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 画像フレーム取得の時系列を有するスキャンに対して、追加のプロスペクティブ動き補正が、前記ステップｂ）において少なくとも１つのスキャンに対して実行されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 生体構造スカウティングスキャンが、前記患者の生体構造ランドマークを検出するように前記ステップａ）の前に実行され、前記関心領域が、前記生体構造ランドマークに対して規定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
8. 専用位置決定が、前記患者の位置を検出するように前記ステップａ）の前に実行され、前記関心領域が、前記患者の位置に対して規定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
9. 前記専用位置検出が、軌道ＭＲナビゲータの使用、基準マーカの使用、及び外部光学検出手段の使用の少なくとも１つを有することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記ステップｂ）の代わりに、前記ステップｃ）における位置解析に対する入力データを提供するように追加の専用位置検出を実行する代替ステップｂ'）を有することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
11. 磁気共鳴イメージングシステムにおいて、
    ‐患者に磁場をかけ、前記患者からＮＭＲデータを受信する磁石／コイルデバイスと、
    ‐前記磁石／コイルデバイスと接続された制御システムと、
    を有し、前記制御システムが、
    ‐前記患者に関する少なくとも１つの関心領域からＮＭＲデータを取得するように事前に規定されたスキャン幾何配置によって前記磁石／コイルデバイスを制御する制御ユニットと、
    ‐前記スキャン幾何配置を事前に規定し、前記スキャン幾何配置を前記制御ユニットに提供する幾何配置ユニットと、
    ‐前記ＮＭＲデータを画像データに変換する画像処理ユニットと、
    ‐前記関心領域の位置が前記事前に規定されたスキャン幾何配置から所定の閾値だけ外れる場合にアクティベートされる、前記事前に規定されたスキャン幾何配置を更新する幾何配置更新手段と、
    を更に有するシステム。
12. 第２のスキャンからのデータに対して第１のスキャンからのデータを位置合わせするように構成される位置合わせユニットを有することを特徴とし、前記制御システムが、前記事前に規定されたスキャン幾何配置を更新する際に前記幾何配置更新手段により使用される変換を前記位置合わせから導出する幾何配置変換生成手段を有することを更に特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
13. 生体構造基準に対してスキャンからのデータを位置合わせするように構成される位置合わせユニットを有することを特徴とし、前記制御システムが、前記事前に規定されたスキャン幾何配置を更新する際に前記幾何配置更新手段により使用される変換を前記位置合わせから導出する幾何配置変換生成手段を有することを更に特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記患者の位置を検出する専用位置検出手段を更に有することを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
15. 画像フレーム取得の時系列を有するスキャンにおいて少なくとも１つのスキャンパラメータを更新するプロスペクティブ動き補正ユニットを更に有することを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
16. 患者から画像データを取得する磁気共鳴イメージングシステムにおいて使用するコンピュータプログラムにおいて、
    ａ）前記患者に関する少なくとも１つの関心領域から前記画像データを取得するためのスキャン幾何配置を事前に規定し、
    ｂ）前記事前に規定されたスキャン幾何配置によって前記画像データを取得するように少なくとも１回のスキャンを実行し、
    ｃ）前記画像データにおいて前記事前に規定されたスキャン幾何配置からの偏差を検出するように前記関心領域の位置を解析し、
    ｄ）前記偏差が所定の閾値を超える場合に前記事前に規定されたスキャン幾何配置を変更し、
    ｅ）所定数のスキャンが実行されるまで前記ステップｂ）ないしｄ）を繰り返す、
    ように動作するコンピュータプログラム。

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