JP6088711B2 - 磁気共鳴イメージングのための息止め検出 - Google Patents

Description

本発明は磁気共鳴イメージングの分野に関する。

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）法は、関心被験者またはその少なくとも一エリアの２次元または３次元画像を形成する目的で、磁場と核スピンとの間の相互作用を用いる。これらの方法は、今日広く使われている。特に医療診断の分野においてはそうである。その理由は、イオン化放射線を必要とせず、通常は非侵襲的だからである。ＭＲＩは、例えば、身体の構造的異常、例えば腫瘍成長を可視化するイメージング手法として用いられる。

ＭＲＩ装置は強力な磁場を用いて、身体内の一部の原子核の磁化を整列させ、無線周波数（ＲＦ）場がシステマチックにこの磁化のアライメントを修正する。これにより、原子核が、スキャナにより検出可能な回転磁場を生成する。スキャナが、サンプリングされた身体のエリアの画像を構成する。磁場グラジエントにより、位置が異なる原子核は、異なる速さで回転する。異なる方向のグラジエントを使うことにより、２次元画像または３次元ボリュームを任意の芳香で取得できる。

ＭＲＩは、一般に、検査される関心被験者が、強力かつ一様な磁場Ｂ０中に配置されることを必要とする。磁場Ｂ０の方向は同時に、測定が基づく座標系の軸、通常はｚ軸を確定する。印加されるＲＦ場による磁化の時間的バリエーションは、受信ＲＦアンテナにより検出され得る。受信ＲＦアンテナは、ＭＲ装置の検査ボリューム内に構成及び向けられ、磁化の時間的バリエーションがｚ軸に垂直な方向で測定されるようになっている。

身体内の空間的解像度は、磁場グラジエントを切り替えることにより実現し得る。磁場グラジエントは３つの主軸に沿って延在し、一様な磁場に重畳され、スピン共鳴周波数の線形な空間的依存性を生じる。受信アンテナでピックアップされた信号は、身体／被験者の異なる位置にリンクし得る異なる周波数成分を含む。

受信アンテナにより取得される信号データは、空間的周波数ドメインにマッチし、Ｋ空間データと呼ばれる。Ｋ空間データは、一般的に異なる位相エンコードステップで取得された複数のラインを含む。各ラインは多数のサンプルを収集することによりデジタル化される。Ｋ空間データのサンプルのセットは、例えば逆フーリエ変換により、ＭＲ画像に変換される。

現在、ＭＲＩスキャンを行う２つの方法がある、一方は息止めをするものであり、他方は自由呼吸できるものである。第１のオプションでは、関心被験者はＭＲＩシステムのオペレータにより、スキャンの時間中、呼吸を止めるように指示されねばならない。自由呼吸スキャンは関心被験者とのインターラクションを必要としないが、息止めスキャンより長い時間がかかる。また、画質の一貫性も自由呼吸スキャンにおける潜在的な問題である。よって、スキャン効率を向上しつつ、画質と一貫性を維持することが望ましい。

このコンテキストにおいて、特許文献１は磁気共鳴イメージングシステムに関する。このシステムでは、静磁場が患者に印加され、グラジエント磁場と、所定パルスシーケンスによる励起パルス信号が患者に印加され、患者の選択スライスにおいて磁気共鳴減少を生じる。磁気共鳴現象の磁気共鳴データが取得され、磁気共鳴データから磁気共鳴画像が得られる。本システムは、患者に断続的に動かないように促すアナウンスメントセクションを有する。このシステムでは、データ取得セクションは、アナウンスメントセクションのアナウンスに応じて患者がじっとしている間だけ、制御セクションの管理下で動作し、それにより所定ボリュームの単位で磁気共鳴データを間欠的に取得する。

さらに、特許文献２は磁気共鳴イメージング装置について記載している。パルスシーケンスは、被験者の身体の動きの位置を検出する身体動き検出シーケンスと、被験者の画像を取得する写真シーケンスとを有する。制御手段は、身体動き検出シーケンスを繰り返し実行し、身体動き検出シーケンス及び写真シーケンスにより検出された身体動き情報に基づき、呼吸停止指令が送信手段により被験者に送られ、呼吸再開指令も送信手段により被験者に送られ、呼吸停止指令後でも、身体動き検出シーケンスを継続することにより、身体動き位置が所定範囲内である時、写真シーケンスが実行される。

またさらに、特許文献３は呼吸モニタを有するＮＭＲシステムを説明している。モニターは、患者の横隔膜が同じ基準点に位置している一連の息止めを、患者が行えるようにする、視覚的フィードバックを患者に提供する。これにより、ぼけや画像アーティファクトを生じずに、一連の息止めにわたりＮＭＲデータを取得できるようになる。息止めの間、ナビゲータパルスシーケンスを用いて、横隔膜位置を測定できるＮＭＲデータを収集し、各息止め中、パルスシーケンスを変えて、ＮＭＲ画像データを収集する。

特許文献４は、ＮＭＲ画像再構成の方法を説明している。画像再構成に必要なデータは、中心Ｋ空間ビューと周辺Ｋ空間ビューに分割される。スキャン中に患者の呼吸を示すＮＭＲナビゲータ信号を取得して、呼吸が狭い取得ウィンドウ内にある時、第１のゲーティング信号を生成し、呼吸がより広い取得ウィンドウ内にある時、第２のゲーティング信号を生成する。第１のゲーティング信号が生成された時、中心Ｋ空間ビューが取得され、第２のゲーティング信号が生成された時、周辺Ｋ空間ビューが取得される。

非特許文献１は腹部イメージングにおける動きアーティファクトを低減するための確率されたストラテジとして、息止めを説明している。呼吸の始まりのナビゲータベースの検出と組み合わせて、圧縮センシングと並列イメージングを用いて、任意の時点まで取得されたアンダーサンプリングされたデータからの画像再構成をサポートするサンプリングパターンがデザインされる。それにより、スキャンの終了と、一貫性のあるデータのみからの再構成が可能になり、動きアーティファクトが抑制される。空間的解像度は、サンプリング密度の下限により制約され、スキャンごとに向上し、任意の息止め期間中の信号対ノイズ比及びアンダーサンプリングアーティファクトとの妥協点になる。

米国特許第４，８７８，４９９Ａ明細書 特開第２００７−０２９２５０Ａ号 米国特許第５，３６３，８４４Ａ明細書 米国特許第６，１４４，８７４Ａ明細書

Ｎａｄｉｎｅ Ｇｄａｎｉｅｃｅｔａｌ．著「ｒｏｂｕｓｔ ａｂｄｏｍｉｎａｌ ｉｍａｇｉｎｇ ｗｉｔｈｉｎ ｃｏｍｐｌｅｔｅｂｒｅａｔｈ−ｈｏｌｄｓ」（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ ｍｅｄｉｃｉｎｅ、ｖｏｌ． ７１、ｎｏ． ５、ｐａｇｅｓ １７３３−１７４２、ＩＳＳＮ０７４０−３１９４）

本発明の一目的は、磁気共鳴イメージング方法、磁気共鳴イメージングシステムをアップグレードするソフトウェアパッケージ、及びＭＲイメージングシステムであって、関心被験者の動きに基づいて効率的に画質が高くアーティファクトが少ない磁気共鳴イメージングを可能とし、特に呼吸により動くエリアにおける関心被験者のイメージングの場合に画質を高くかつアーティファクトを少なくできるものをを提供することである。

この目的は、関心被験者のエリアの磁気共鳴（ＭＲ）イメージングをする方法により実現される。該方法は、
前記関心被験者に息止め指令を発するステップと、
前記関心被験者の動き検出を行って、前記関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップと、
前記関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングを行って、前記関心被験者のエリアにおける息止め状態の検出の前に、前記関心被験者のエリアをカバーしている前記Ｋ空間サンプルのセットからＫ空間サンプルの第１のサブセットを取得するステップと、
前記関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出したとき、一解像度で前記関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングを行うステップであって、Ｋ空間サンプリングを行って前記関心被験者のエリアをカバーするＫ空間サンプルの第２のサブセットを取得することを含むステップと、
前記関心被験者のエリアをカバーするＫ空間サンプルを処理して前記関心被験者のエリアのＭＲ画像を取得するステップであって、前記Ｋ空間サンプルの第１と第２のサブセットを処理して前記関心被験者のエリアの前記ＭＲ画像を取得することを含むステップとを含み、
前記Ｋ空間サンプルの第１と第２のサブセットは共に前記一解像度で前記関心被験者のエリアカバーし、
前記関心被験者の動き検出を行って前記関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップは、Ｋ空間サンプルの前記第１の及び／又は第２のサブセットの取得中に少なくとも部分的に行われ、
前記関心被験者のエリアをカバーするＫ空間サンプルを処理して前記関心被験者のエリアのＭＲ画像を取得するステップはさらに、検出された前記関心被験者のエリアの動きに応じてＫ空間サンプルの前記第１の及び／又は前記第２のサブセットのうちのＫ空間サンプルを排除及び／又は加重するステップを含む。

この目的は、コンピュータに上記の方法を実行させる一組の命令を含む、ストレージ装置、フロッピーディスク、コンパクトディスク、ＣＤ、デジタルバーサタイルディスク、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、またはランダムアクセスメモリ、ＲＡＭなどのコンピュータ読み取り可能媒体が提供される。

この目的はさらに、コンピュータ利用可能プログラムコードであって上記の方法を実行するよう適応されたものを含むコンピュータ利用可能媒体を含むコンピュータプログラム製品により達成できる。

さらに、この目的は、上記方法によるＭＲイメージングシステムを制御する命令を含む、ＭＲイメージングシステムをアップグレードするソフトウェアパッケージにより達成できる。

さらにまた、この目的は、
ＭＲイメージングシステムの検査空間に配置された関心被験者のエリアの画像表現を提供するＭＲイメージングシステムであって、
上記の磁気共鳴イメージング方法を実行するように適応されている、ＭＲイメージングシステムにより達成される。

動きは、画質劣化と一貫性問題を生じる関心被験者の身体のＭＲＩにおける第１の問題である。これは、特に胸部の呼吸の動きを指す。息止めをしてＭＲＩスキャンを行う際に、画質を改善する技術水準のアプローチは、取得されたＫ空間データに基づいたデータ処理に基づき、アーティファクト、特にＭＲ画像が生成される関心被験者のエリア内のものは、関心被験者の動きに基づく。

関心被験者のエリアにおける関心被験者の動き検出では、Ｋ空間サンプリングにより取得されるデータの信頼性は、Ｋ空間サンプルの生成の段階ですでに改善され得る。動きの制御、特に呼吸運動の制御は、改善できる。息止め指令と動き停止を発する間の相対的関係が、関心被験者のエリアにおける動き検出により確立でされ得るからである。関心被験者の呼吸状態のフィードバック制御は、息止め指令の発行に加えて実現し得る。したがって、関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングは、モニターされた息止め状態で行え、取得されたＫ空間サンプルにより、改善された画質で、例えば低減されたアーティファクトでＭＲ画像を生成できる。データ処理、例えばアーティファクトを減らすデータ処理の必要性を低減して、ＭＲ画像が少ない計算パワーで取得できるようにし得る。さらに、関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングは、高時間効率で行える。Ｋ空間サンプリングは息止め状態を検出するとすぐに開始できるからである。それゆえ、関心被験者の息止め状態の長さを全部利用して、ＭＲ画像を取得するのに好適なＫ空間サンプルを取得できる。部分的Ｋ空間サンプルの再取得またはＭＲ画像の反復的生成を減らすことができる。上記方法では、関心被験者の動き検出を行って関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップは、関心被験者に息止め指令を発するステップの前に開始できる。方法ステップにおけるこれらの差は、息止め状態の検出には影響がない。関心被験者への息止め指令の発行は、イメージングシーケンスが開始された時、ＭＲイメージングシステムにより、またはＭＲイメージングシステムのオペレータにより、自動的に開始できる。息止め指令は、任意の好ましいコマンドであってもよく、可聴コマンド、視覚的コマンド、または触覚コマンドが含められても良い。したがって、ＭＲイメージングシステムは、息止め指令のコマンドを提供する手段、例えばラウドスピーカシステム、コマンドを示す信号ライト、読める方法でコマンドを表示するディスプレイ装置その他を含み得る。与えられた解像度は、ＭＲ画像の解像度を指す。解像度に応じて、必要とされるＫ空間サンプルの最小数は変化する。関心被験者のエリア自体の動きは最も重要であるが、関心被験者のエリアにおける進行中のまたは次回の動きの表示を与える場合、これはＭＲイメージングしだいであるが、関心被験者の他のエリアの動きも用いて、関心被験者の息止め状態を検出してもよい。このましくは、動きは関心被験者のエリアで直接検出される。Ｋ空間サンプルの再取得後、サンプルを処理して、関心被験者のエリアのＭＲ画像を取得する。２、３または４次元空間の関心被験者のエリアをＫ空間にマッピングできる。このマッピングに基づいて、Ｋ空間データを用いて、関心被験者のエリアのＭＲ画像を取得できる。Ｋ空間サンプルの全セットの生成にかかる時間は、一般的には約１２ないし１８秒であるから、息止めはこのスキャン時間に実現するのは困難であることがある。一般的な息止めの時間は、関心被験者たちが実現できるものであると、約８ないし１２秒である。したがって、息止め状態をモニターする時、貴重な時間を無駄にすることなく、Ｋ空間データ取得をすぐに開始できる。さらに、Ｋ空間データ取得は、息止め状態が実現した後にならないと開始されず、ＭＲ画像生成に対して、取得されたＫ空間サンプルの信頼性が高いようにされる。例えば、息止め指令が発せられた後に、一般的な待ち時間を加えて、Ｋ空間データ生成が始まる前に息止めが実現することを保証することにより、息止めの必要性の不要な延長を回避できる。

一般的なアイデアとして、息止め状態が検出される前に、サンプルの１のサブセットの取得を開始する。したがって、方法ステップの順序を、息止め状態の検出前に変更し得る。例えば、関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングを実行してＫ空間サンプルの第１のサブセットを取得するステップは、息止め指令を発する前に、間に、又は直後に行い得る。一実施形態では、Ｋ空間サンプルの第１のサブセットの取得は、息止めコマンドが発行された時に、自動的に開始される。Ｋ空間サンプルは、選択されたＫ空間取得アプローチ／ストラテジに応じて、第１と第２のサブセットにアサインされてもよい。さらに、異なる要件または品質基準、例えば、Ｋ空間データの品質基準、アプリオリに決定されたタイミング基準を確定して、Ｋ空間サンプルの第１のサブセットの取得が息止め指令の発行前の一定時間に開始できるようにしてもよい。あるいは、第１のサブセットのＫ空間サンプルの再取得は、息止め指令発行時にすぐに開始することもできる。また、息止め状態への集束を用いて、Ｋ空間サンプルの第１のサブセットの取得を開始できる。したがって、第１のＫ空間サンプルは、第２のサブセットのＫ空間サンプリングが開始された時に、すでに得られている。Ｋ空間サンプルの第１のサブセットのＫ空間サンプリングにより、息止め状態の検出前に、全エリアのＫ空間サンプリング、例えば、Ｋ空間サンプルの第１と第２のサブセットの取得を効率的な方法で行い得る。息止め状態の時間は関心被験者により維持されており、第２のサブセットのＫ空間サンプルを取得するために効率的に用いられるからである。第１のサブセットのＫ空間サンプルは、息止め状態の検出前にすでに取得できている。

Ｋ空間サンプルの取得中の動き検出により、取得されたＫ空間サンプルの動きコンプライアンスの確認が可能である。例えば、十分な動きコンプライアンスが検出されない場合、動きコンプライアンスが再度確立されるまで、取得されたＫ空間サンプルを破棄でき、またはＫ空間サンプルの取得を中断できる。動きコンプライアンスは、関心被験者のエリアの動きの状態を指し、これにより、ＭＲ画像のＭＲ画像生成に適したＫ空間サンプルの取得が、高画質かつ低アーティファクトで可能になる。動きコンプライアンスは、Ｋ空間サンプルを取得するサンプリングシーケンスに依存し得る。例えば、中心Ｋ空間サンプルは、全ＭＲ画像に影響を有し、周辺Ｋ空間サンプルの動きコンプライアンスよりも、中心Ｋ空間サンプルの動きコンプライアンスがより厳しく考慮される。したがって、動きコンプライアンスは、全動きの停止、例えば完全な息止め、または動きが制限された動き状態、例えば低速度の動きであり得る。

好ましい一実施形態では、Ｋ空間サンプリングを行って関心被験者のエリアをカバーするＫ空間サンプルの第２のサブセットを取得するステップは、検出された関心被験者のエリアの動きに基づいて、Ｋ空間サンプルの第１の及び／又は第２のサブセットからＫ空間サンプルを再取得するステップを含む。息止め状態の検出前に第１のサブセットのＫ空間サンプルについて、十分な動きコンプライアンスが検出されない場合、取得されたＫ空間サンプルを破棄できる。破棄されたＫ空間サンプルは、息止め状態の検出後に、再取得でき、またはデータ処理を行って、例えば、取得されたＫ空間サンプルから、破棄されたＫ空間サンプルを生成できる。また、第２のサブセットのＫ空間サンプルの再取得は、動きコンプライアンスに関する上記原理により適用可能である。

好ましい一実施形態では、関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングを行って一解像度で関心被験者のエリアをカバーするＫ空間サンプルのセットからＫ空間サンプルの第１のサブセットを取得するステップは、Ｋ空間サンプルの第１のサブセットの反復的Ｋ空間サンプリングを行うステップを含む。したがって、第１のサブセットのＫ空間サンプルは、息止め状態が検出されるまで、継続的に再取得される。よって、第１のサブセットのＫ空間サンプルは、息止め状態に近い関心被験者のエリアの動きで、提供される。これにより、第１のサブセットのＫ空間サンプルの再取得の品質が改善される。息止め状態に近いので動きが少ないと仮定できるからである。

好ましい一実施形態では、関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングを行ってＫ空間サンプルの第１のサブセットを取得するステップはＫ空間の周辺から始めてＫ空間サンプリングを行いＫ空間の中心までＫ空間サンプリングを伸ばすステップを含む。関心被験者のエリアの中心Ｋ空間サンプルは、一般的に、関心被験者のＭＲ画像を取得するデータ処理にとって最も重要である。特に、中心Ｋ空間サンプルは、ＭＲ画像のコントラスト特性を決定するのに重要である。それゆえ、中心Ｋ空間サンプルの取得中の動きを回避することは、グロスの動き、ぼやけ、及び信号損失、特に位相の非干渉性により生じるものの効果を回避または低減するために重要である。したがって、Ｋ空間サンプルの第１のサブセットの最も重要なＫ空間サンプルが、息止め状態の検出の直前に取得されたとき、関心被験者のエリアの動きが停止またはほぼ停止し、そのＫ空間サンプルはＭＲ画像生成のために信頼性が高いと仮定する。

好ましい一実施形態では、Ｋ空間サンプリングを行って関心被験者のエリアをカバーするＫ空間サンプルの第２のサブセットを取得するステップは、Ｋ空間サンプリングをＫ空間の中心から始めて、Ｋ空間の周辺まで伸ばすステップを含む。再び、関心被験者のエリアの中心Ｋ空間サンプルは、一般的に、関心被験者のＭＲ画像を取得するデータ処理にとって最も重要である。特に、中心Ｋ空間サンプルは、ＭＲ画像のコントラスト特性を決定するのに重要である。それゆえ、中心Ｋ空間サンプルの取得中の動きを回避することは、グロスの動き、ぼやけ、及び信号損失、特に位相の非干渉性により生じるものの効果を回避または低減するために重要である。したがって、Ｋ空間サンプルの第２のサブセットの最も重要なＫ空間サンプルが、息止め状態の検出の直後に取得されたとき、関心被験者のエリアの動きが停止または少なくともほぼ停止し、そのＫ空間サンプルはＭＲ画像生成のために信頼性が高いと仮定する。所与の解像度で関心被験者のすべてのＫ空間サンプルを取得するのに必要な時間の間、関心被験者により息止め状態が維持できない可能性もあるので、中心Ｋ空間サンプルが最初に取得され、信頼性の高い中心Ｋ空間サンプルのみが取得されるようにする。

好ましい一実施形態では、Ｋ空間サンプリングを行い、関心被験者のエリアをカバーするＫ空間サンプルの第２のサブセットを取得するステップは、関心被験者のエリアの動き検出を行うステップと、関心被験者のエリアにおける動きの検出時に、息止め状態が再び検出されるまで、Ｋ空間サンプルを破棄するステップとを含む。このステップは、十分な数のＫ空間サンプルが生成され、取得されたＫ空間サンプルからＭＲ画像が取得されるまで、繰り返され得る。サンプルシーケンスは、関心被験者のエリアの動きの検出時に任意のポイントで停止でき、Ｋ空間サンプルが関心被験者のエリアの動きの検出時に破棄されたサンプルシーケンスの同じステップで継続できる。したがって、たとえ関心被験者が全エリアのＫ空間サンプルを提供するのに必要な時間だけ動き停止を維持できなくても、動き停止の検出に基づいて中断されたＫ空間サンプリングは、関心被験者のエリアの全Ｋ空間をカバーするサンプルのセットを提供できる。サンプルは、動きがＭＲ画像中にアーティファクトを生じることなしに提供できる。動きのない好ましいＫ空間サンプルのみを画像生成に用いることができるからである。特に息止めの場合、前の息止めに対して良い一貫性を示すほぼ同じ位置の胸部のデータのみを受け入れ、Ｋ空間サンプリングの中断が、低画質の画像生成とならないようにする。この方法により、動きを止められない、すなわち必要なＫ空間サンプルの取得に十分な時間だけ息止め状態を維持できない関心被験者たちのＭＲ画像生成も可能になる。このましくは、動きの検出時、他の息止め指令を関心被験者に発行する。

好ましい一実施形態では、関心被験者の動き検出を行って関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップは、呼吸ナビゲータ信号をモニターするステップを含む。呼吸ナビゲータ信号は、１Ｄ、２Ｄ、または３Ｄ画像の画像ベースの取得を指す。１Ｄ呼吸ナビゲータ信号は、「ペンシルビーム」とも呼ばれ、関心被験者のエリアにおける関心被験者の１Ｄプロファイルを取得する。呼吸ナビゲータ信号を用いて、身長方向の関心被験者の横隔膜をモニターし、その横隔膜の動きによる呼吸運動を特定する。呼吸ナビゲータ信号が安定している時は、関心被験者が呼吸を止めた、すなわち息止めを行ったものと仮定する。呼吸ナビゲータ信号に基づく動き検出は、追加的ハードウェアが必要ナノので、ハードウェア修正の必要無しに、既存のＭＲイメージングシステムに容易に実装できる。呼吸ナビゲータ信号は、適応的イメージング方法を用いる一般的なＭＲイメージングシステムによりモニターできる。

好ましい一実施形態では、関心被験者の動き検出を行い関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップは、少なくとも１つのＫ空間ナビゲータを確定するステップと、少なくとも１つのＫ空間ナビゲータのリアルタイムモニタリングを行うことにより、関心被験者のエリアにおける関心被験者の動き検出を行うステップとを含む。Ｋ空間ナビゲータ手法の一例は、非類似性マトリックスを用いてＫ空間データの一貫性をチェックするいわゆるオービタルナビゲータ（Ｏ−ＮＡＶ）である。これにより、関心被験者のリアルタイム動き検出の実行が可能になる。Ｋ空間ナビゲータは、ＭＲ画像のＫ空間サンプルの取得に加えて行われる、インターリービングＫ空間データ取得ステップとして実装してもよい。Ｋ空間ナビゲータは、等距離でインターリーブされ、一連の複数のＫ空間取得はスピンエコーまたはグラジエントエコー測定値（ｒｅａｄｏｏｕｔｓ）またはショット（ｓｈｏｔｓ）のセグメントにグループ分けされる。それにもかかわらず、画像及びＫ空間ナビゲータは、非等距離でインターリーブされることもできる。インターリーブされたＫ空間データ取得の周波数は、条件が違えば異なっても良い。例えば、動き停止コマンドを発した後、Ｋ空間ナビゲータのモニタリングを増やして、いつ息止め状態に到達したか精密に検出できるようにすれば有用である。一方、息止め状態が検出された後は、動き検出頻度を減らすこともできる。あるいは、Ｋ空間ナビゲータデータは、サンプルが反復的に生成されているとき、ＭＲ画像生成に用いられる固有の（ｉｎｈｅｒｅｎｔ）イメージングデータにすなわち、ＭＲ画像のＫ空間サンプルに対応する。これは、息止め状態が検出されるまでＫ空間サンプルの第１のサブセットが繰り返し取得されるとき、息止め状態の検出の前にＫ空間サンプルの第１のサブセットの取得を指してもよい。一般的に、複数のＫ空間ナビゲータが、動き検出のために実装される。このましくは、円形Ｋ空間ナビゲータが用いられる。円形Ｋ空間ナビゲータは、Ｋ空間の中心の周りに円形に配置されてもよい。Ｋ空間ナビゲータに基づく動き検出の実装は、追加的ハードウェアが必要ナノので、ハードウェア修正の必要無しに、既存のＭＲイメージングシステムに容易に実装できる。Ｋ空間ナビゲータを用いて、適応されたイメージング方法を用いる一般的なＭＲイメージングシステムにより関心被験者の動きをモニターできる。

好ましい一実施形態では、関心被験者の動き検出を行って関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップは、Ｋ空間サンプルの第１のサブセットのＫ空間サンプルを繰り返し処理して、関心被験者のエリアの画像を取得するステップと、取得された画像から関心被験者の動き検出を行うステップとを含む。画像における動きの検出の既知の手法を用いることができる。Ｋ空間サンプルの繰り返し処理は、Ｋ空間サンプルが繰り返し取得されることを示唆する。動き検出のこの実装は、高速画像処理を要する。Ｋ空間サンプルに基づく画像生成に典型的な時間は約５０ｍｓだからである。Ｋ空間サンプリングに基づく画像に基づく動き検出の実装は、追加的ハードウェアが必要ナノので、ハードウェア修正の必要無しに、既存のＭＲイメージングシステムに容易に実装できる。Ｋ空間サンプリングに基づく画像を用いて、適応されたイメージング方法を用いる一般的なＭＲイメージングシステムにより関心被験者の動きをモニターできる。取得された画像に基づく動き検出を同様に適用して、Ｋ空間サンプルの第２のサブセットのＫ空間サンプリングを行うことができる。

好ましい一実施形態では、関心被験者の動き検出を行って関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップは、Ｋ空間サンプルの第１のサブセットに基づいてＫ空間サンプルの生成を行うステップと、生成された前記サンプルと、Ｋ空間内の対応する取得されたサンプルとの一貫性を評価するステップとを含む。Ｋ空間の生成は、例えばＣＯＣＯＡアプローチ（Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ（ＣＯＣＯＡ） ｆｏｒ Ｍｏｔｉｏｎ Ｇｈｏｓｔ Ａｒｔｉｆａｃｔｓ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）などの既知の手法に基づいて行われ得る。この手法は、Ｋ空間データの後処理を行って、すでに取得したＫ空間サンプルに基づいてアーティファクトを低減するのに現在用いられている。それにもかかわらず、Ｋ空間サンプルの全量を取得する前に、Ｋ空間生成を用いて、関心被験者が動いているか否か推定することができる。このましくは、Ｋ空間カーネルエリアからのサンプルを、Ｋ空間サンプルの生成に用いる。取得されたＫ空間サンプルに基づいて、隣接Ｋ空間サンプルを推定できる。生成されたＫ空間サンプルを含む後続のＫ空間サンプル間の偏差が閾値より大きいとき、これは動きのインジケータである、すなわち、関心被験者はまだ動くのをやめておらず、特に呼吸を止めていない。Ｋ空間生成に基づく動き検出の実装は、追加的ハードウェアが必要ナノので、ハードウェア修正の必要無しに、既存のＭＲイメージングシステムに容易に実装できる。Ｋ空間生成からのデータを用いて、適応されたイメージング方法を用いる一般的なＭＲイメージングシステムにより関心被験者の動きをモニターできる。さらに、Ｋ空間生成を実行しても、既存のＭＲイメージングシステムへの影響は非常に小さい。それにもかかわらず、この実装には高速データ処理が必要である。このアプローチは、取得されたＫ空間サンプルを置き換えるとの利点もある。動き停止の質は、一般的には息止め状態の最初の４秒間に高くなるので、その後に取得されるＫ空間サンプルは、一般的にそれ以前のＫ空間サンプルよりも安定である。ＣＯＣＯＡを用いて、以前に取得されたＫ空間サンプルのためにＫ空間サンプルを生成できる。生成されたＫ空間サンプルは、取得されたＫ空間サンプルと比較される。比較時、先に取得されたＫ空間サンプルは、生成または再取得されたデータにより置き換えられてもよい。

好ましい一実施形態では、本方法は、関心被験者のエリアにおける関心被験者の動きをモニターする動き検出装置を設ける追加ステップを含み、関心被験者の動き検出を行って関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップは、動き検出装置を用いて息止め検出を行うステップを含む。対応するＭＲイメージングシステムは、関心被験者のエリアにおける関心被験者の動きをモニターする動き検出装置を含み、ＭＲイメージングシステムは、動き検出装置を用いて関心被験者のエリアにおける関心被験者の動き検出を行うように適応されている。異なる種類の動き検出装置を用いても良い。動き検出装置の使用は、具体的な関心被験者のエリアに依存し得る。一般的に、例えばカメラに基づく光学的動き検出装置を含む、異なる種類の動き検出装置が好ましい。動き検出装置は、このましくはＭＲイメージングシステムの制御部に接続され、動き検出装置を用いて行われる動き検出に基づいてＫ空間サンプリングを制御できるようになっている。動き検出装置は、例えば、ＭＲイメージングシステムの制御部に接続された任意種類のセンサを用いて実装できる。動きを検出する信号処理は、例えば、そのセンサからのセンサ入力に基づいて制御部により行われる。動き検出装置を用いた動き検出の実装は、既存のＭＲイメージングシステムにおいて容易に実装され得る。動き検出に要する追加的計算パワーは非常に少ないからである。したがって、動き検出装置は、一般的なＭＲイメージングシステムであって、その動き検出装置に基づく動き検出に適応したイメージング方法を用いるものと共に容易に利用することができる。動き検出装置は、可視またはＴＨｚ周波数帯域の光センサ、または画像生成に用いられる超音波装置を含んでいてもよい。さらに好ましくは、動き検出装置は、ビデオ生成をして、生成されたビデオ信号に基づいて動き検出を行うように適応されていてもよい。動き検出装置の利用の一利点は、それが取得と干渉せず、余分なスキャン時間を必要としないことである。

好ましい一実施形態では、関心被験者のエリアにおける関心被験者の動きをモニターする動き検出装置を設けるステップは、呼吸ベルトを設けるステップを含み、関心被験者のエリアにおける関心被験者の動き検出を行うステップは、呼吸ベルトを用いて動き検出を行うステップを含む。呼吸ベルトは、特に、呼吸検出に適している。呼吸ベルトは、関心被験者の胸部に直接巻いて、関心被験者の呼吸と息止めを検出する信頼できる信号を提供することができる。呼吸ベルトは、このましくは空気式呼吸ベルトであり、ＭＲ環境で容易に利用することができるものである。空気式動き検出は、磁場及び／又はＲＦ場に敏感なコンポーネント無しで設けることができる。

好ましい一実施形態では、関心被験者の動き検出を行って関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップは、関心被験者のエリアにおける動きをモニターして、息止め状態への集束を検出するステップを含む。息止め状態への集束（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）、例えば動きがほぼ停止した状態は、Ｋ空間サンプルの第１の及び／又は第２のサブセットのＫ空間サンプルの取得が開始できる表示を提供できる。動きの停止は、予想できる方法で生じ、一般的には短時間で生じると思われるからである。息止め状態への動き集束は、例えば、現時点における動きの速さを推定することにより、実現できる。この動き集束を用いて、取得、またはＫ空間サンプルの再取得、または最初のスキャンフェーズにおける周辺Ｋ空間サンプルのサンプリングを最適化できる。さらに、中心Ｋ空間サンプルの取得または再取得は、動きが息止め状態に集束する場合にのみ行い得る。速度は、動きをモニターする頻度の、考慮中の動き状態差分を比較することにより得られる。このましくは、第１のサブセットのＫ空間サンプルは、例えば、息止め状態の検出前の１と１．５秒タイミング基準内であれば受け入れられる。したがって、Ｋ空間サンプルの第２のサブセットは、画像再構成に対して適当なサンプルで生成できる。息止め状態の前の動きは、すでに減少しており、画像生成への影響は小さいからである。

好ましい一実施形態では、関心被験者のエリアにおける動きをモニターして息止め状態への集束を検出するステップは、関心被験者のエリアの動きの速さをモニターするステップを含み、関心被験者のエリアにおける息止め状態の検出をするステップは、関心被験者のエリアにおける動きの速さが誤差も含め０に近くなることの検出として、息止め状態を検出するステップを含む。これにより、息止め状態の表示として速さ自体を用いることができる。息止めが完全でなくても息止め状態の検出をできるようにするため、誤差は必要である。息止めをしているときであっても、関心被験者は何らかの動きを維持しているからである。速度は、動きをモニターする頻度の、考慮中の動き状態差分を比較することにより得られる。

好ましい一実施形態では、本方法は、関心被験者の息止め状態の動き検出及び／又は集束に応じて、関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングを実行するサンプリングストラテジに適応する追加的ステップとを有する。よって、Ｋ空間サンプルは、画像生成の意味で最も適当な時に、高画質及び低アーティファクトで取得できる。一例として、ＭＲ画質に大きな影響がある領域のＫ空間サンプルは、息止め状態で取得され、他のサンプルは、息止め状態が満たされていない時に取得できる。さらに、動き集束情報を用いて、いつ息止め状態でＫ空間サンプルを取得できるか事前に推定して、息止め状態の予見を可能にする。これにより、サンプリングストラテジの事前適応ができ、Ｋ空間サンプルの取得を効率的な方法で行えるようになる。このましくは、Ｋ空間サンプリングストラテジのリアルタイム適応を、現在の動き状態、又は息止め状態へ向けた動きの集束に基づいて行う。サンプリングストラテジの適応は、Ｋ空間サンプルの全セット、及びＫ空間サンプルの第１と第２のサブセットを指す。サンプリングストラテジの適応は、Ｋ空間サンプルの第１の及び／又は第２のサブセットが中心Ｋ空間サンプル及び周辺Ｋ空間サンプルを含む時に、役に立ち、中心Ｋ空間サンプルが最も好ましい動き条件において取得でき、すなわち中心Ｋ空間サンプルが息止め状態で取得され、息止め状態が例えば十分長い時間達成されなくても、周辺Ｋ空間サンプルがこのましくは息止め状態で必要とされる。

好ましい一実施形態では、関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングを実行するステップは、分散サンプリング方式でＫ空間サンプリングを行うステップを含み、取得されたＫ空間サンプルを処理するステップは、分散サンプリングスキームに基づいて取得されたＫ空間サンプルに基づいてＫ空間中の穴を再構成するステップを含む。このましくは、サンプリング方式はポアソンディスクサンプリング方式である。Ｋ空間におけるＫ空間サンプルの分布により、少ないＫ空間サンプルで信頼できるＭＲ画像生成を可能にする。さらに、Ｋ空間サンプルの再構成は、例えば圧縮センシングアルゴリズムにより容易に行い得る。この状況では、反復的センスアルゴリズムを用いることもできる。

本技術分野の当業者には言うまでもないが、本発明の態様は、システム、方法、またはコンピュータプログラム製品として実施され得る。したがって、本発明の態様は、完全にハードウェアによる実施形態、（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）完全にソフトウェアによる実施形態、またはソフトウェアとハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形式を取り得る。これらはすべてここでは概して「回路」、「モジュール」または「システム」と呼ぶ。さらに、本発明の態様は、コンピュータ読み取り可能プログラムコードが記録された一以上のコンピュータ読み取り可能媒体に化体されたコンピュータプログラムの形式を取っても良い。

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、又は他のデバイスに、フローチャート及び／又はブロック図のブロックに指定された機能／動作を実装する命令を含む、コンピュータ読み取り可能媒体に記憶された命令が製品となるように機能するように指示できるコンピュータ読み取り可能媒体に記憶されてもよい。

コンピュータプログラム命令は、コンピュータ、その他のプログラマブルデータ処理装置、又はその他のデバイスにロードされ、一連の動作ステップがそのコンピュータ、その他のプログラマブルデータ処理装置、又はその他のデバイスで実行され、コンピュータ実装プロセスとなり、コンピュータまたはその他のプログラマブルデータ処理装置上で実行された命令がフローチャート及び／又はブロック図のブロックに指定された機能／動作を実装するプロセスを提供するようにする。

本発明の上記その他の態様を、以下に説明する実施形態を参照して明らかにし、説明する。しかし、かかる実施形態は必ずしも本発明の全範囲を表すものではなく、それゆえ特許請求の範囲を参照して、本発明の範囲を解釈する。

図中、
呼吸ベルトを含む、本発明の好ましい実施形態による磁気共鳴イメージングシステムの一般的なセットアップを示す図である。 好ましい実施形態による、磁気共鳴画像生成の方法を示す図である。 １回、２回、及び３回の繰り返し後のサンプリングポイントの密度と対応サンプリングパターンとを示す図である。 ５回、１０回、及び１５回の繰り返し後のサンプリングポイントの密度と対応サンプリングパターンとを示す図である。 図３及び図４によるサンプリングポイントの密度と、タイミンググラフ及び呼吸グラフを示す図である。

図１は、ＭＲスキャナー１１２を有する磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステム１１０の一実施形態の一部を示す模式図である。ＭＲイメージングシステム１１０は、静磁場を発生するように設けられた主磁石１１４を含む。主磁石１１４は中心ボア（ｃｅｎｔｒａｌｂｏｒｅ）を有する。これは、その中に配置される通常は患者である関心被験者１２０の中心軸１１８の周りに検査空間１１６を提供する。詳しくは図示していないが、主磁石１１４は、２セットのコイル、１セットの内側コイル及び１セットの外側コイルを有し、これらはそれぞれ主磁石１１４の内側部分と外側部分とに円筒状に構成され、主磁石１１４のｚ軸に沿って離間されている。さらに、ＭＲイメージングシステム１１０は、静磁場に重畳されるグラジエント磁場を発生するために設けられたグラジエント磁場コイル系１２２を含む。主磁石１２２は、本技術分野では既知にように、主磁石１１４のボア内に同心状に構成されている。
さらに、ＭＲイメージングシステム１１０は、チューブ状のボディを有する全身コイルとしてデザインされた無線周波数（ＲＦ）アンテナ装置１４０を含む。ＲＦ送信フェーズ中に検査空間１１６にＲＦ磁場を印加して、関心被験者１２０の核を励起するＲＦアンテナ装置１４０が設けられる。ＲＦアンテナ装置１４０は、ＲＦ受信フェーズ中に、励起された核からＭＲ信号を受信するためにも設けられる。ＭＲイメージングシステム１１０の動作状態では、ＲＦ送信フェーズとＲＦ受信フェーズは連続して行われる。ＲＦアンテナ装置１４０は、主磁石１１４のボア内に同心状に構成される。本技術分野では既知であるように、円筒形金属ＲＦスクリーン１２４が、主磁石１２２とＲＦアンテナ装置１４０との間に同心状に構成される。

さらに、ＭＲイメージングシステム１１０は、本技術分野では周知であるように、取得されたＭＲ信号からを再構成するために設けられたＭＲ画像再構成部１３０と、ＭＲスキャナー１１２の機能を制御するために設けられた、モニター部１２８を有するＭＲイメージングシステム制御部１２６とを含む。制御ライン１３２はＭＲイメージングシステム制御部１２６とＲＦ送信部１３４との間にインストールされ、ＲＦ送信フェーズ中にＲＦスイッチ部１３６を介してＲＦアンテナ装置１４０にＭＲ無線周波数のＲＦパワーを供給（ｆｅｅｄ）するように設けられている。次いで、ＲＦスイッチ部１３６は、ＭＲイメージングシステム制御部１２６によっても制御され、他の制御ライン１３８が、ＭＲイメージングシステム制御部１２６とＲＦスイッチ部１３６との間にインストールされ、その目的を果たす。ＲＦ受信フェーズ中、ＲＦスイッチ部１３６は、前置増幅後、ＭＲ信号をＲＦアンテナ装置１４０からＭＲ画像再構成部１３０に送る。

ここで、図２を参照して、関心被験者１２０のエリア１４４のＭＲイメージングをする方法を、説明する実施形態によるＭＲイメージングシステム１１０を参照して説明する。本方法はステップＳ１００において始まり、関心被験者１２０がＭＲイメージングシステム１１０の検査空間１１６に配置される。本実施形態における関心被験者１２０のエリア１４４は、関心被験者１２０の胸部である。さらに、呼吸を止める息止め指令が、音響コマンドすなわち発話コマンドとして、ＭＲイメージングシステム１１０のオペレータから関心被験者１２０に発せられる。別の一実施形態では、例えば制御部１２６上で実行されている制御ＳＷが、ラウドスピーカによる音響シーケンスの再生として、関心被験者１２０に息止め指令を発しても良い。

ステップＳ１１０において、ＭＲイメージングシステム１１０は、関心被験者１２０の胸部１４４をカバーするＫ空間１５４サンプルの第１のサブセットの反復的Ｋ空間１５４サンプリングの実行を開始する。Ｋ空間１５４サンプルの第１のサブセットは主に周辺Ｋ空間１５４サンプルを含む。さらに、Ｋ空間１５４サンプルの第１のサブセットのＫ空間１５４サンプリングは、Ｋ空間１５４の周辺１５２で開始され、Ｋ空間１５４の中心１５０までＫ空間１５４サンプリングが伸ばされる。第１のサブセットのＫ空間１５４サンプルは、選択されたＫ空間１５４取得アプローチ／ストラテジに応じた解像度で、関心被験者１２０の胸部１４４をカバーするＫ空間１５４サンプルから選択される。この解像度は、ＭＲ画像の解像度を指す。解像度に応じて、必要とされるＫ空間１５４サンプルの最小数は変化する。別の一実施形態では、Ｋ空間１５４サンプルの第１のサブセットの取得は、息止め指令が発せられる前からすでに開始されている。

ステップＳ１２０において、ＭＲイメージングシステム１１０は、関心被験者１２０の胸部１４４の動き検出を行う。ステップＳ１２０の動き検出の詳細は、後で説明する。別の一実施形態では、動き検出を行うステップＳ１２０は、関心被験者１２０に息止め指令を発するステップＳ１００の前に開始される。

ステップＳ１３０において、ＭＲイメージングシステム１１０は息止め状態をチェックする。したがって、ＭＲイメージングシステム１１０関心被験者１２０が呼吸を止め、安定した息止めが確立されたか確認する。息止め状態への集束を検出すると、動き検出が実施される。息止め状態への集束（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）は、息止め状態の前に何時息止め状態が始まったか時間に関する情報を提供し、現時点における関心被験者１２０の胸部１４４の動き速度を用いてモニターされる。速度は、動きをモニターする頻度の、考慮中の運き状態差分を比較することにより得られる。したがって、息止め状態への集束は、関心被験者１２０の胸部１４４における動きの速度に基づいて検出され、それにより速度が０に近いことは息止め状態を示す。動きが検出された場合、方法はステップＳ１１０に戻り、Ｋ空間１５４サンプルの第１のサブセットのＫ空間１５４サンプルが繰り返し取得され、直近のＫ空間１５４サンプルが前のＫ空間１５４サンプルを置き換える。そうでなければ、本方法はステップＳ１４０に続く。別の一実施形態では、動き収束（ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）を用いて、Ｋ空間１５４サンプルの第１のサブセットの取得または再取得を適応させる。

ステップＳ１４０において、ＭＲイメージングシステム１１０は、Ｋ空間１５４サンプルの第１のサブセットからＫ空間１５４サンプルの第２のサブセットに、Ｋ空間１５４サンプルの取得を切り替え、関心被験者１２０の胸部１４４のＫ空間１５４サンプリングを完了している。したがって、Ｋ空間１５４サンプルの第２のサブセットは、まだＫ空間１５４サンプルの第１のサブセットの一部ではない、与えられた解像度、で関心被験者１２０の胸部１４４をカバーするＫ空間１５４サンプルを含む。Ｋ空間１５４サンプルの第２のサブセットの取得は、息止め状態の検出時にすぐに開始され、第１の中心Ｋ空間１５４サンプルが取得され、Ｋ空間１５４サンプルの第２のサブセットのＫ空間１５４サンプリングが周辺Ｋ空間１５４サンプルまで伸ばされる。こうして、の関心被験者１２０胸部１４４に関する全Ｋ空間１５４がカバーされる。

Ｋ空間１５４サンプルの第２のサブセットのＫ空間１５４サンプルの取得が行われている間に、ステップＳ１５０において、動き検出が行われる。後で詳しく説明するように、ステップＳ１２０において適用可能な原理は、ステップＳ１５０にも適用される。別の一実施形態では、関心被験者１２０の胸部１４４のＫ空間１５４サンプリングを行うサンプリングストラテジは、息止め状態の動き検出及び／又は集束に応じて、適応される。したがって、息止め状態が安定的に達成されると、中心Ｋ空間１５４サンプルが取得され、一方、他の場合には、周辺Ｋ空間１５４サンプルがその後のステップＳ１４０において取得される。

ステップＳ１６０において、ＭＲイメージングシステム１１０は、Ｋ空間１５４サンプリングがＭＲ画像生成のために十分なＫ空間１５４サンプルを提供したか確認し、すなわち、Ｋ空間１５４サンプルの第１と第２のサブセットの所得されたＫ空間１５４サンプルが、与えられた解像度のＭＲ画像生成にとって十分か確認する。これは、関心被験者１２０の胸部１４４の検出された動きに基づいて破棄されたＫ空間１５４サンプルが再取得されたか確認することを含む。後のステップＳ１８０と比較されたい。したがって、Ｋ空間１５４サンプリングが終わると、本方法は、ステップＳ１９０におけるＭＲ画像生成に続く。そうでなければ、本方法はステップＳ１４０に続く。あるいはステップＳ１６０は、図２の異なるポイントで行え、例えば動き検出ステップＳ１５０の前、またはステップＳ１７０の後に行える。これは後で説明する。

ステップＳ１７０において、ＭＲイメージングシステム１１０は、関心被験者１２０が呼吸を止めて息止め状態が達成されたか、確認する。動きまたは不十分な動きコンプライアンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）が検出されると、本方法は、ステップＳ１８０において、最近のＫ空間１５４サンプルを破棄し、前のサンプリングステップによるＫ空間１５４サンプルの第２のサブセットのＫ空間１５４サンプルを取得するステップＳ１４０に続く。これは、破棄されたＫ空間１５４サンプルを置き換える有効なＫ空間１５４サンプルを取得するためである。したがって、サンプルシーケンスは、関心被験者１２０の胸部１４４の動きの任意の検出時点で停止され、息止め状態の検出のサンプルシーケンスの同じステップに続く。Ｋ空間１５４サンプルの取得中の動き検出により、取得されたＫ空間１５４サンプルの動きコンプライアンスの確認ができる。動きコンプライアンス（動きコンプライアンス）は、関心被験者のエリアの動きの状態を指す。これにより、ＭＲ画像のＭＲ画像生成に適したＫ空間１５４サンプルの取得を可能とする。そうでなければ、本方法は、胸部１４４のさらなるＫ空間１５４サンプルを取得するため、ステップＳ１４０に進み、Ｋ空間１５４サンプリングする。

ステップＳ１９０において、ＭＲイメージングシステム１１０は、Ｋ空間１５４サンプルの第１と第２のサブセットのＫ空間１５４サンプルを処理して、関心被験者１２０の胸部１４４のＭＲ画像を取得する。Ｋ空間１５４データは、異なる位相エンコーディングステップで取得され、これは分散サンプリングスキーム（この実施形態ではポアソンディスクサンプリングスキームである）により多数のサンプルを収集することにより、デジタイズされたものである。Ｋ空間１５４サンプルの第１と第２のサブセットは共に、与えられた解像度で関心被験者１２０の胸部１４４をカバーする。Ｋ空間１５４サンプルの第１と第２のサブセットを含むＫ空間１５４サンプルのセットは、処理され、例えばフーリエ変換により、ＭＲ画像に変換される。このステップでは、Ｋ空間１５４サンプルは、Ｋ空間１５４サンプルが取得された時に、関心被験者１２０の胸部１４４の検出された動きに応じて、拒絶及び／又は加重される。よって、Ｋ空間１５４サンプルの、関心被験者１２０の胸部１４４のＭＲ画像へのマッピングが行われ、関心被験者１２０の胸部１４４のＭＲ画像を取得する。さらに、分散サンプリングスキームに基づいて、取得されたＫ空間１５４サンプルに基づいたＫ空間１５４の穴（ｈｏｌｅｓ）の再構成が、圧縮センシングアルゴリズムにより行われる。

図３と図４は、例として、１、２、３、５、１０及び１５回反復後のサンプリングポイントの密度と、対応するサンプリングパターンとを示す。これは、Ｋ空間１５４サンプルの第２のサブセットのＫ空間１５４サンプルの取得が、中心Ｋ空間１５４サンプルから周辺Ｋ空間１５４サンプルまで伸びるとき、ステップＳ１４０において行われる。

図５は、さらに各グラフにより示されたタイミングと呼吸とを示す。図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、サンプリングポイントの密度を示す。図３Ａ’、３Ｂ’、３Ｃ’、４Ａ’、４Ｂ’及び４Ｃ’は、Ｋ空間１５４中のサンプリングパターンを示す。サンプリングされたポイントの密度の分布は、２つの条件の結果である。空間的解像度は時間とともに増加し、サンプリング密度は周辺Ｋ空間１５４に向けて単調に減少する。最大空間的解像度はオペレータにより確定される。Ｋ空間１５４の中心１５０に近い最大サンプリング密度と、Ｋ空間１５４の周辺１５２に向かう減衰率との両方は、取得の間に適応され、一方、平均減衰係数は成功裏に減少する。サンプリングパターンを生成するため、上記の通り、ポアソンディスクを用いる。ポアソンディスクサンプリングは、隣接するサンプルは所定距離未満になってはならないとの付加的制約を有するサンプルのランダム分布である。上記により、息止め指令を発すると、呼吸が止まり息止め状態が実現される。その時、中心Ｋ空間１５４サンプルが最初に取得され、呼気が始まる時、すなわち息止め状態が終わる時に向けて、周辺Ｋ空間１５４サンプルは後で含められる。図から分かるように、サンプリング密度は、Ｋ空間１５４のエッジでゼロに下がる。複数のＫ空間１５４サンプルのランダムな疑似ランダム選択が周辺Ｋ空間１５４にあると、Ｋ空間１５４の周辺１５２のほぼローカルな一様なサブサンプリングとなる。

以下、本発明の異なる実施形態による、動き検出のステップＳ１２０を詳細に説明する。第１の実施形態では、ステップＳ１２０において、呼吸ナビゲータ信号がモニターされる。呼吸ナビゲータ信号は、この実施形態における１Ｄ画像の画像ベースの取得を指す。１Ｄ呼吸ナビゲータ信号は「ペンシルビーム」とも呼ばれる。呼吸ナビゲータ信号は、身長方向の関心被験者１２０の横隔膜をモニターし、その横隔膜の動きによる呼吸運動を特定する。呼吸ナビゲータ信号が安定している時は、関心被験者１２０が呼吸を止めた、すなわち息止めを行ったものと仮定する。呼吸ナビゲータ信号は、ハードウェア修正無しに、ＭＲイメージングシステム１１０によりモニターされる。

第２の実施形態では、ステップＳ１２０において複数のＫ空間１５４ナビゲータが規定される。関心被験者１２０の胸部１４４における動き検出は、Ｋ空間１５４ナビゲータデータのモニタリングにより行われる。この実施形態におけるＫ空間１５４ナビゲータは、Ｋ空間１５４の中心１５０の周りに円周上に配置される。Ｋ空間１５４ナビゲータは、Ｋ空間１５４サンプルの第１のサブセットのＫ空間１５４サンプルの取得とインターリーブされ、この実施形態においては、オービタルナビゲータ（Ｏ−ＮＡＶ）と非類似行列を用いて、収集されたデータのＫ空間１５４一貫性をチェックする。Ｋ空間１５４ナビゲータは、インターリーブＫ空間１５４データ取得ステップとして実装され、Ｋ空間１５４サンプルの第１のサブセットのＫ空間１５４サンプルの取得に加えて行われる。Ｋ空間１５４ナビゲータは、一連の複数のＫ空間１５４取得、すなわち複数のＫ空間１５４サンプルの取得と等距離にインターリーブされる。これらは、スピンエコー（ＴＳＥ）またはグラジエントエコー（ＴＦＥ）読み出しまたはショットのセグメントにグループ化される。Ｋ空間１５４ナビゲータは、ハードウェア修正無しに、ＭＲイメージングシステム１１０によりモニターされる。

第３の実施形態では、ステップＳ１２０において、動き検出は、Ｋ空間１５４サンプルの第１のサブセットのＫ空間１５４を繰り返し処理し、サンプル 関心被験者１２０の胸部１４４の画像を取得することを含む。胸部１４４の動き検出は、取得された画像により行われる。画像における動きの検出の既知の手法を用いることができる。取得された画像に基づく動き検出は、ハードウェア修正無しに、ＭＲイメージングシステム１１０により行われる。

第４の実施形態では、ステップＳ１２０において、関心被験者１２０の胸部１４４の動き検出は、Ｋ空間１５４サンプルの第１のサブセットと、生成されたサンプルの評価一貫性と、Ｋ空間１５４内の対応する取得されたサンプルとに基づいて、Ｋ空間１５４サンプルの生成により行われる。Ｋ空間１５４の生成は、ＣＯＣＯＡアプローチ（Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ（ＣＯＣＯＡ） ｆｏｒ Ｍｏｔｉｏｎ Ｇｈｏｓｔ Ａｒｔｉｆａｃｔｓ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）に基づき行われる。この実施形態における、Ｋ空間１５４サンプルの生成のためＫ空間１５４カーネルエリアからのサンプルが用いられる。取得されたＫ空間１５４サンプルに基づいて、隣接するＫ空間１５４サンプルが推定される。生成されたＫ空間１５４サンプルを含む後続のＫ空間１５４サンプル間の偏差が閾値より大きいとき、これは動きすなわち関心被験者１２０が呼吸していることのインジケータである。Ｋ空間１５４生成に基づく動き検出は、ハードウェア修正無しに、ＭＲイメージングシステム１１０により行われる。

上記の第１ないし第４の実施形態の場合、ステップＳ１５０において、適宜動き検出が行われる。例えばＫ空間１５４サンプルの（取得された）異なるサブセットによる差は、適宜処理される。

第５の実施形態では、胸部１４４における関心被験者の動き１２０をモニターする動き検出装置としてが呼吸ベルト１４２設けられる。呼吸ベルト１４２は、空気圧式呼吸ベルトであり、関心被験者１２０の胸部１４４の周りに取り付けられ、関心被験者１２０の胸部１４４の動きを示す圧力信号を提供する。呼吸ベルト１４２は、ＭＲイメージングシステム１１０の制御部１２６に接続され、制御部１２６は、呼吸ベルト１４２を用いて行われる動き検出を用いてＭＲ画像生成の方法を実行するように適応される。したがって、ステップＳ１２０において、動き検出は動き検出装置１４２を用いて行われる。

一実施形態では、ＭＲイメージングシステムの制御部１２６に上記の方法を実行させる一組の命令を含む、ストレージ装置、フロッピーディスク、コンパクトディスク、ＣＤ、デジタルバーサタイルディスク、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、またはランダムアクセスメモリ、ＲＡＭなどのコンピュータ読み取り可能媒体が提供される。

したがって、コンピュータ利用可能プログラムコードであって上記の方法を実行するよう適応されたものを含むコンピュータ利用可能媒体を含むコンピュータプログラム製品が提供される。

さらに別の一実施形態では、ＭＲイメージングシステム１１０を更新するソフトウェアパッケージであって、ＭＲイメージングシステム１０を制御して上記方法を実行する命令を含むものが提供される。

本発明を、図面と上記の説明に詳しく示し説明したが、かかる例示と説明は例であり限定ではなく、本発明は開示した実施形態には限定されない。請求項に記載した発明を実施する際、図面、本開示、及び添付した特許請求の範囲を研究して、開示した実施形態のその他のバリエーションを、当業者は理解して実施することができるであろう。 請求項において、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は他の要素やステップを排除するものではなく、「１つの（「ａ」又は「ａｎ」）」という表現は複数ある場合を排除するものではない。相異なる従属クレームに手段が記載されているからといって、その手段を組み合わせて有利に使用することができないということではない。請求項に含まれる参照符号は、その請求項の範囲を限定するものと解してはならない。

１１０ 磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステム
１１２ 磁気共鳴（ＭＲ）スキャナー
１１４ 主磁石
１１６ ＲＦ検査空間
１１８ 中心軸
１２０ 関心被験者
１２２ グラジエント磁場コイルシステム
１２４ ＲＦスクリーン
１２６ ＭＲイメージングシステム制御部
１２８ モニター部
１３０ ＭＲ画像再構成部
１３２ 制御ライン
１３４ ＲＦ送信部
１３６ ＲＦスイッチ部
１３８ 制御ライン
１４０ 無線周波数（ＲＦ）アンテナ装置
１４２ 呼吸ベルト、動き検出装置
１４４ 胸部、関心被験者のエリア
１５０ 中心Ｋ空間
１５２ 外部Ｋ空間、周辺Ｋ空間
１５４ Ｋ空間

Claims (13)

1. 関心被験者のエリアの磁気共鳴（ＭＲ）イメージングをする方法であって、
   前記関心被験者に息止め指令を発するステップと、
   前記関心被験者の動き検出を行って、前記関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップと、
   前記関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングを行って、前記関心被験者のエリアにおける息止め状態の検出の前に、前記関心被験者のエリアをカバーしている前記Ｋ空間サンプルのセットからＫ空間サンプルの第１のサブセットを取得するステップと、
   前記関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出したとき、一解像度で前記関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングを行うステップであって、Ｋ空間サンプリングを行って前記関心被験者のエリアをカバーするＫ空間サンプルの第２のサブセットを取得することを含むステップと、
   前記関心被験者のエリアをカバーするＫ空間サンプルを処理して前記関心被験者のエリアのＭＲ画像を取得するステップであって、前記Ｋ空間サンプルの第１と第２のサブセットを処理して前記関心被験者のエリアの前記ＭＲ画像を取得することを含むステップとを含み、
   前記Ｋ空間サンプルの第１と第２のサブセットは共に前記一解像度で前記関心被験者のエリアカバーし、
   前記関心被験者の動き検出を行って前記関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップは、Ｋ空間サンプルの前記第１の及び／又は第２のサブセットの取得中に少なくとも部分的に行われ、
   前記関心被験者のエリアをカバーするＫ空間サンプルを処理して前記関心被験者のエリアのＭＲ画像を取得するステップはさらに、検出された前記関心被験者のエリアの動きに応じてＫ空間サンプルの前記第１の及び／又は前記第２のサブセットのうちのＫ空間サンプルを排除及び／又は加重するステップを含む、
   磁気共鳴イメージング方法。
2. Ｋ空間サンプリングを行って、前記関心被験者のエリアをカバーするＫ空間サンプルの第２のサブセットを取得するステップは、検出された前記関心被験者のエリアの動きに応じてＫ空間サンプルの前記第１の及び／又は前記第２のサブセットからＫ空間サンプルを再取得するステップを含む、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング方法。
3. 前記関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングを行って一解像度で前記関心被験者のエリアをカバーする前記Ｋ空間サンプルのセットからＫ空間サンプルの前記第１のサブセットを取得するステップは、Ｋ空間サンプルの前記第１のサブセットの反復的Ｋ空間サンプリングを行うステップを含む、
   請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージング方法。
4. 前記関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングを行ってＫ空間サンプルの第１のサブセットを取得するステップは前記Ｋ空間の周辺から始めてＫ空間サンプリングを行い前記Ｋ空間の中心までＫ空間サンプリングを伸ばすステップを含む、。
   請求項１ないし３いずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング方法。
5. Ｋ空間サンプリングを行って前記関心被験者のエリアをカバーするＫ空間サンプルの第２のサブセットを取得するステップは、Ｋ空間サンプリングを前記Ｋ空間の中心から始めて、前記Ｋ空間の周辺まで伸ばすステップを含む、
   請求項１ないし４いずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング方法。
6. 前記関心被験者の動き検出を行って前記関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップは、
   Ｋ空間サンプルの前記第１のサブセットに基づいてＫ空間サンプルの生成を行うステップと、
   生成された前記サンプルと、前記Ｋ空間内の対応する取得されたサンプルとの一貫性を評価するステップとを含む、
   請求項１ないし５いずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング方法。
7. 前記関心被験者のエリアにおける前記関心被験者の動きをモニターする動き検出装置を提供するステップをさらに含み、
   前記関心被験者の動き検出を行って前記関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップは、前記動き検出装置を用いて息止め検出を行うステップを含む、。
   請求項１ないし６いずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング方法。
8. 前記関心被験者の動き検出を行って前記関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップは、前記関心被験者のエリアにおける動きをモニターして前記息止め状態への集束（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）を検出するステップを含む、。
   請求項１ないし７いずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング方法。
9. 関心被験者のエリアにおける動きをモニターして前記息止め状態への集束を検出するステップは、前記関心被験者のエリアにおける運動の速さをモニターするステップを含み、
   前記関心被験者のエリアにおける息止め状態を検出するステップは、前記関心被験者のエリアにおける動きの速さが誤差範囲で０に近いことを検出するステップを含む、。
   請求項８に記載の磁気共鳴イメージング方法。
10. 前記関心被験者の前記息止め状態の前記動き検出及び／又は集束に応じて、前記関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングを実行するサンプリングストラテジに適応するステップとを有する、
    請求項１ないし９いずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング方法。
11. 前記関心被験者のエリアのＫ空間サンプリングを実行するステップは、分散サンプリングスキームでＫ空間サンプリングを実行するステップを含み、
    取得された前記Ｋ空間サンプルを処理するステップは、分散サンプリングスキームに基づいて取得された前記Ｋ空間サンプルに基づいて前記Ｋ空間中の穴を再構成するステップを含む、
    請求項１ないし１０いずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング方法。
12. ＭＲイメージングシステムをアップグレードするソフトウェアパッケージであって、請求項１ないし１１の方法のうち何れか一項に記載の方法により、前記ＭＲイメージングシステムを制御する命令を含む、ソフトウェアパッケージ。
13. ＭＲイメージングシステムの検査空間に配置された関心被験者のエリアの画像表現を提供するＭＲイメージングシステムであって、
    前記ＭＲイメージングシステムは、請求項１乃至１２いずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング方法を実行するように適応されている、ＭＲイメージングシステム。

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