JPH10155769A

JPH10155769A - 磁気共鳴イメージング装置及び方法

Info

Publication number: JPH10155769A
Application number: JP9325703A
Authority: JP
Inventors: Haiying Liu; リウハイイン; Francis H Bearden; エイチベアデンフランシス; Gordon D Demeester; ディーディメースターゴードン
Original assignee: Picker International Inc
Current assignee: Philips Nuclear Medicine Inc
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 1998-06-16
Also published as: US5825185A; EP0845684A1

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気共鳴イメージング法及び装置を提供す
る。【解決手段】トランスミッタ(24)及び勾配増幅器(20)
が、ラジオ周波数励起及び別のパルスを伝送し、選択さ
れた磁気ダイポールに磁気共鳴を誘導し、その磁気共鳴
を、各励起の後に、複数の選択されたエコー位置の各々
で一連のエコー(66)に集束させる。レシーバ(38)が、各
エコーをデータラインに変換する。校正データラインが
収集され、修正パラメータ(102) を生成する。データラ
インは逆フーリエ変換され(92)、補助データアレイ(94)
を生成する。相対的なエコー中心位置が計算され(96)、
基準エコーに対して真の中心の微小なシフトを示す。複
素和が相対的エコー中心位置から計算され(104) 、単位
修正ベクトルを生成するために正規化される(106) 。位
相修正されたイメージングデータラインは記憶されて(1
22) 、モニタ上のディスプレイ(134) に最終的に修正さ
れたイメージ(130) を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴イメージ
ングに関し、特に高速(fast)スピンエコーイメージング
（ＦＳＥ）に関連した特定の用途を見出し、以下に特別
な例に基づいて説明する。しかしながら、この技術は、
シングルショットＦＳＥ及び三次元ＦＳＥなどの別のＦ
ＳＥイメージングシーケンスにも応用できることを理解
されたい。さらにこの技術は、エコープラナーイメージ
ング（ＥＰＩ）、エコーボリュームイメージング（ＥＶ
Ｉ）技術、勾配及びスピンエコー（ＧＳＥ）技術などの
反復(repeated)スピンエコー、勾配エコー、又はスピン
エコーと勾配エコーを組み合わせたものを有する別のイ
メージングシーケンスに応用可能である。

【０００２】

【従来の技術】以前は、磁気共鳴イメージングの対象物
は、時間的に定常な磁場に配置されて、選択された磁気
ダイポールが優先的に磁場に整列するようにされてき
た。ラジオ周波数パルスが印加されて、優先的に整列さ
れたダイポールを共鳴させ、特性共鳴ラジオ周波数の磁
気共鳴信号を発生させる。共鳴するダイポールによるラ
ジオ周波数磁気共鳴信号は、イメージ表示に再構成する
ために読み出される。受け取られた磁気共鳴信号を強め
るために、最初の信号が共通してエコーに再集束(refoc
used) される。 180°パルスを有するラジオ周波数励起
パルスが信号をスピンエコーとして再集束する。同様
に、磁場勾配の極性を反転することが、磁場すなわち勾
配エコーを誘導する。さらに、 180°ラジオ周波数再集
束パルスを繰り返すことによって、一連のスピンエコー
が、各ラジオ周波数励起パルスの後に生成されることが
できる。同様に、磁場勾配の反転を繰り返すことによっ
て、一連の勾配エコーが、ラジオ周波数励起パルスに続
いて生成されることができる。別のオプションとして、
単一のラジオ周波数励起パルスに続いて、スピン及び勾
配エコーの混合したものが生成される。例えば、ホラン
ド(Holland) 等による米国特許第 4,833,408号を参照さ
れたい。

【０００３】二次元フーリエ変換イメージング技術にお
いて、読取勾配が、読取軸に沿って周波数符号化するた
めにエコーの読出中に用いられ、位相符号化勾配が、エ
コー間で位相符号化軸に沿った位相符号化をステップす
るため(step)に、パルス化される。データラインの相対
的な位相符号化が、ｋスペースにおける相対的な位置を
制御する。このようにして、各々のエコーがｋスペース
にデータラインを生成する。従来は、ゼロ位相符号化を
伴うデータラインが、ｋスペースの中心を横切って延び
る。位相符号化勾配パルスに関連して、 180°再集束パ
ルスが、ｋスペースの中心ラインの上方及び下方に等し
い距離にデータラインを発振(oscillate) する。従っ
て、第１の 180°再集束パルスが、ｋスペースの中心ラ
インの上方に正の位相符号化勾配パルスで符号化された
第１データラインを生成する。ｋスペースの中心ライン
上方の距離は、収集された位相符号化に比例する。第２
の 180°再集束パルスが、ｋスペースの中心ライン下方
に第２のデータラインを生成する。第１及び第２のデー
タラインは、ｋスペースの中心ラインから等距離にあ
る。位相符号化勾配パルスと 180°再集束パルスを印加
することによって、 256×256 又は 512×512 等のｋス
ペース内のデータ値のマトリックスが生成される。これ
らの値をフーリエ変換すると、従来の磁気共鳴イメージ
が生成される。

【０００４】高速スピンエコー（ＦＳＥ）イメージング
シーケンスにおいて、任意のチップ角(tip angle) の単
一ラジオ周波数励起パルスに続いて、所定数の 180°再
集束パルスを生じ、スピンエコーを生成する。スピンエ
コーが、繰返し時間ＴＲで複数のエコー位置の各々で形
成する。データラインが、磁場勾配の方向にイメージ対
象を符号化する読取勾配によりエコーから読み取られ
る。さらに、読取勾配方向に垂直な一連の位相符号化勾
配パルスが各々のエコーの前に印加され、ｋスペースを
通るデータラインを正及び負の両方にステップさせる。
さらに、等しいが反対の極性を有する一連の位相符号化
勾配パルスが各々のエコーの後に印加され、前の位相符
号化勾配パルスの位相符号化を除く。対象のイメージ
は、エコーデータの２つの一次元フーリエ変換を用いて
得られるのが好ましい。このＦＳＥ技術は、長いＴ₂を
もつ対象物用の高速イメージング技術を提供する。

【０００５】特に、典型的なＦＳＥ取得(acquisition)
は、各々のＭＲ励起またはＴＲのショットに対して、独
立して位相符号化されたエコー行列(train) を生成す
る。全体のエコー行列は、16又はそれ以上の長さであっ
てよい。従って、ＴＲは、16のエコー位置を有する。一
般性を損なうことなく、時間ドメインにおける生データ
ラインｒ_q(t_m) が、ＦＳＥイメージング取得のｑ番目
のエコーの各々に対するディジタル値を有する。ｑは、
エコーのインデックスを意味し、この値には 1,2, ...
,Ｎ_echoがあるとする。各データ値は、時間ｔ_m＝(m/
N)Tでサンプリングされる。整数インデックスｍは、-N/
2からN/2-1 の値であり、ここでＮは、サンプリングさ
れる時間ドメインデータの長さである。Ｔは、データサ
ンプリング間隔である。Ｎ_echoは、エコー行列中のエコ
ー数である。これ以降「行」は読出方向を意味するため
に用いられ、「列」は位相符号化方向を意味するために
用いられる。

【０００６】ｑ番目のエコーのフーリエ変換されたデー
タの行は、Ｒ(x) を用いて以下のように示される。

【０００７】

【数１】

【０００８】ここで、ＦＴは、長さＮの離散フーリエ変
換（ＤＦＴ）演算を示し、ＦＯＶは、読出方向に沿った
視野(field of view) を示す。ＦＳＥシーケンス及び別
のシーケンスが、エコー間の信号における位相エラーに
感受性を有する。現在のイメージング技術は、この位相
エラー（ずれ）を小さくすることに懸命である。シーケ
ンスチューニングに用いられるこのような１つの技術
は、励起ＲＦパルスの位相を前走査取得として調節し
て、再集束パルスに対して要求される位相の関係を維持
する。イメージングの位相のずれ、すなわちイメージが
ぼんやりする状態を少なくするために、別の技術が余分
なエコーの行列を用いて、Ｔ２緩和時間を正確に評価
し、位相のずれを評価して修正する。これらの修正技術
は、すべてのエコーに対して校正データから生成される
位相修正ベクトルを利用するステップを共有する。容量
ＲＦ受信コイルが用いられるとき、このことはＦＳＥ技
術において有効である。しかしながら、これらの技術に
は、ある状況のもとで失敗を生じさせるという問題があ
る。ある通常のイメージング状態の下で、現在の修正技
術は、アルゴリズムに計算上の不安定さを導入する。例
えば、面又は多ループアレイをＲＦ受信コイルとして用
いて、優れた信号対ノイズ比を生成するとき、コイルの
空間非均一受信位相が、「ゼロ」すなわちゼロ強度を、
図１に例示される校正データの投影プロフィールに生成
することができる。校正投影プロフィールのゼロ大きさ
は、後の位相修正のために、あいまいな位相値に変換さ
れる。最終的なイメージにおいて、このあいまいな位相
が、同じ位置で位相符号化方向に沿ったラインアーティ
ファクトを結果的に生成する。

【０００９】同様に、高レベルのノイズ及び別の様々な
非理想的な要素を包含するルーチン診断用イメージング
技術が、ＲＦ位相の一様でない分布による位相のずれを
生成する可能性がある。

【００１０】

【発明の概要】本発明は、磁気共鳴イメージング装置を
提供する。磁気共鳴イメージングシステムは、検査領域
を通して時間的に定常な磁場を生成する磁石を備える。
ラジオ周波数パルスコントローラ及びトランスミッタ
が、検査領域において磁気ダイポールを励起し、操作す
る。磁気ダイポールの励起は、シーケンスの繰返し時間
ＴＲで周期的である。勾配磁場コイル及び勾配磁場コン
トローラが、検査領域にわたって垂直な方向の、位相及
び読取磁場勾配パルスを少なくとも生成する。ラジオ周
波数磁気共鳴エコーが生成される。レシーバがラジオ周
波数磁気共鳴エコーを受信し、復調して、一連のデータ
ラインを生成する。イメージプロセッサがイメージ表示
を再構成する。位相修正パラメータ生成器が、複数の位
相修正パラメータを生成する。エコー中心位置プロセッ
サが、シーケンスの繰返し時間に複数のエコー位置の各
々に対して相対的なエコー中心位置を計算する。複素計
算プロセッサが、エコー中心位置及び校正データライン
をエコー位置から受け取り、各エコー位置に対して独立
して複素位相修正パラメータを計算する。修正プロセッ
サが、イメージ表示を再構成する前に、位置的に一致す
る一つの修正ベクトルで各イメージングデータラインを
修正する。

【００１１】本発明の別の態様が、磁気共鳴イメージン
グ法を提供する。磁気共鳴は、誘導される磁気ダイポー
ルにおいて励起され、各々の共鳴励起の後に複数の予め
選択されたエコー位置のそれぞれで複数のエコーを形成
する。このエコーは、読取勾配の存在化で読取軸に沿っ
て読み出され、出力イメージ表示に再構成するための一
連のデータラインを形成する。少なくとも１つの校正デ
ータラインは、複数の予め選択されたエコー位置のそれ
ぞれから受け取られる。校正データラインの相対的なピ
ーク位置が、各エコー位置に対して定められる。複素修
正ベクトルが、対応する相対的なピーク位置とピークで
定められた複素位相に対する校正データラインに従っ
て、各エコー位置に関して計算される。各イメージデー
タラインは、対応する修正ベクトルを用いて修正され
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図２及び３を参照すると、磁気共
鳴イメージングシステム１０が、超電導又は抵抗性磁石
１４を制御する主磁場コントロール１２を備え、実質的
に均一で時間的に定常な磁場が検査領域１６内でｚ軸に
沿って生成される。磁気共鳴エコー手段が、一連のラジ
オ周波数（ＲＦ）及び磁場勾配パルスを印加し、磁気ス
ピンを反転又は励起し、磁気共鳴を誘導し、磁気共鳴を
再集束し、磁気共鳴を空間的に操作し、また別に磁気共
鳴を符号化し、スピンを飽和して、磁気共鳴イメージン
グ及びスペクトルシーケンスを生成する。特に、勾配パ
ルス増幅器２０が、電流パルスを、全身の勾配コイル２
２の選択された１つ又は対に与え、検査領域のｘ、ｙ及
びｚ軸に沿って磁場勾配を生成する。ディジタルラジオ
周波数トランスミッタ２４は、ラジオ周波数パルス又は
パルスパケットを、全身のＲＦコイル２６に伝送し、Ｒ
Ｆパルスを検査領域に伝送する。典型的なラジオ周波数
パルスは、互いに一緒にとられる短い期間のすぐに前後
しているパルスセグメントのパケットからなり、与えら
れる勾配は、選択された磁気共鳴操作を実現する。ＲＦ
パルスは、スピンを飽和し、共鳴を励起し、磁化を反転
し、共鳴を再集束し、又は検査領域の選択された部位の
共鳴を操作するために用いられる。共鳴信号は、全身の
ＲＦコイル２６によってピックアップされる。

【００１３】対象の制限された領域のイメージを生成す
るために、ローカルコイルが、選択された領域の近くに
配置される。例えば、挿入可能なヘッドコイル３０が、
ボアの同一の中心で取り囲んでいる選択された脳領域に
挿入される。挿入可能なヘッドコイル３０が、勾配増幅
器２０から電流パルスを受け取るローカル勾配コイル３
２を含み、ヘッドコイル３０内の検査領域にｘ、ｙ及び
ｚ軸に沿った磁場勾配を形成する。ローカルラジオ周波
数コイル３４は、磁気共鳴を励起し、患者の頭から出る
磁気共鳴信号を受け取るために用いられる。ローカルコ
イルは、面または多ループアレイである。代わりに、受
信専用のローカルラジオ周波数コイルが、体のコイルＲ
Ｆ伝送により誘導される共鳴信号を受け取るために用い
られることができる。ＲＦスクリーン３６が、ＲＦヘッ
ドコイルからのＲＦ信号が勾配コイル及び回りの構造に
渦電流を誘導するのを阻止する。ラジオ周波数信号が、
全身のＲＦコイル２６、ローカルＲＦコイル３４又は別
の特別なＲＦコイルによりピックアップされ、レシーバ
３８により復調される。

【００１４】シーケンス制御回路４０が、勾配パルス制
御器２０及びトランスミッタ２４を制御し、複数の複合
エコーシーケンス、例えばエコープラナーイメージン
グ、エコーボリュームイメージング、勾配及びスピンエ
コーイメージング、高速スピンエコーイメージング等を
生成する。選択されたシーケンスに関して、各々のＲＦ
励起パルスの後に、レシーバ３８が、素早く連続して複
数のデータラインを受け取る。レシーバ３８はディジタ
ルレシーバであり、又は示されるように、各々のデータ
ラインをディジタルフォーマットに変換するアナログ−
ディジタル変換器４２を伴う。図４を参照すると、イメ
ージングＦＳＥシーケンス５０が、ラジオ周波数励起パ
ルス５２で始まる。このパルスは、バイポーラスライス
選択勾配パルス５４と同時に印加され、例えば選択され
たスライス内で、選択されたチップ角だけ磁化を傾け
る。その後、読取勾配準備パルス５６が印加される。 1
80°反転パルス５８が、スライス選択勾配パルス６０と
ともに印加される。正の位相符号化勾配パルス６２が、
ｋスペースのｎ個のセグメントの最初の１つにステップ
する。読取勾配パルス６４が印加される。反転パルス
が、読取勾配パルス６４中に磁化をスピンエコーに再同
調(rephases)させる。スピンエコーは、位相符号化勾配
パルス６２によりセットされた位相で位相符号化され
る。その後、負の位相符号化勾配パルス６８が印加され
て、位相符号化を取り除き、ｋスペースの原点に戻す。
第２の反転パルス７０が印加され、第２のスピンエコー
を生成する。例示された実施例においては全部で４つの
反転パルス７０が印加され、図５に例示されるｋスペー
スの４つのトラバースに対応する４つのスピンエコー６
６を生成する。正の位相符号化勾配パルス６２は、各ス
ピンエコーの前に印加され、ｋスペースのｎの領域の中
の続くスピンエコーからデータラインをステップする。
負の位相符号化勾配パルス６８は、各々の再集束の前に
位相符号化をキャンセルする。より一般的なケースで
は、ｎ個の反転パルスが印加され、ｎ個のスピンエコー
を生成する。図４及び５は、ｎ＝４の実施例を例示する
ものである。

【００１５】イメージングＦＳＥシーケンスに対応する
校正ＦＳＥシーケンスは、位相符号化パルス６２、６８
がゼロに設定されて、各エコーがｋスペースの原点をト
ラバースすることを除けば、イメージングシーケンスと
同一である。イメージングＦＳＥシーケンスにおいて、
校正シーケンスに関する全ての別のパラメータ設定が、
イメージングシーケンスに対して同一である。各校正の
繰返しにおいて、最初の位相符号化勾配パルスが、ゼロ
位相符号化原点の近くの少ない位相符号化値の各々にス
テップされる。校正シーケンスが、異なる位相符号化勾
配パルスを有する各時間に繰り返される。好ましい実施
例においては、校正データライン取得がまず行われ、そ
れからイメージング取得が行われる。しかしながら、別
の順番も考えられる。イメージング取得がまず実行され
て、それから校正取得が行われてもよい。さらに、校正
取得が、イメージング取得の途中で行われてもよい。校
正及びイメージング取得は、互いに時間的に近くで実行
され、取得間に患者が動く可能性を最小にする。

【００１６】図２及び３を再び参照すると、ディジタル
データラインが、校正データラインとイメージデータラ
インにソータ４４により分けられる。校正データライン
は、好ましくは、ブラックマン、ハニング、ハミング又
はガウスフィルタのようなローパス又は平滑フィルタ８
０を通過する。このフィルタは、エコーの投影中心のあ
たりを中心とする。校正データラインは、このフィルタ
により平滑化され、後のデータ処理におけるノイズレベ
ルを下げる。一次元フーリエ変換プロセッサ８２が、エ
コーｒ_q(t) の行方向において一次元フーリエ変換ＦＴ
｛ｒ_q(t) ｝を実行する。

【００１７】

【数２】

【００１８】変換された校正データラインＲ_q(x_n)
が、校正データラインメモリ８４にロードされる。二次
元の単一スライスＦＳＥ取得に対して、位相修正パラメ
ータ生成器８６が、ゼロ次及び一次の両方の位相修正に
対して一組のパラメータを生成する。このパラメータ
は、エコー行列又は繰返し時間ＴＲの各々のエコー位置
に対して校正データから定められる。特に、エコー行列
からの第１エコーが基準エコーとして選択され、その複
素共役が得られ、基準エコーメモリ８８に記憶される。
いかなるエコーが選択されてもよいが、一般に初期のエ
コーが、より優れた信号対ノイズ比を有する。補助(aux
iliary) データアレイｓ_q(t_m) が、エコー行列の各エ
コー位置に対する時間ドメイン中に構成される。まず、
掛け算回路９０が、ピクセル毎の各エコー位置に対応す
る各々のフーリエ変換されたデータラインＲ_q(x_n)
と、基準エコーＲ^* _ref(x_n) の複素共役を掛ける。そ
れから逆フーリエ変換プロセッサ９２が、逆フーリエ変
換を実行する。すなわち、

【００１９】

【数３】

【００２０】ＦＴ^-1が逆フーリエ変換を示す。これは、
エコー信号を大きくし、鋭い対称的なピークを生成す
る。補助データアレイｓ_q(t_m) が、補助データアレイ
メモリ９４に記憶される。次に、エコー中心プロセッサ
９６が、一次モーメント（重力）の点において時間軸に
沿った補助データアレイｓ_q(t_m) の中心を計算する。

【００２１】

【数４】

【００２２】δ_qは、基準エコーに対してエコーｑの真
の中心の微小なシフトを示す。これは、エコーの重心位
置の優れた評価を提供し、すなわち基準エコーに対する
相対的なエコーの中心を提供する。相対的なエコーの中
心を計算する際に、エコー中心のあたりのデータポイン
トを強調するローパスフィルタ９８が、時間ドメインデ
ータに適用され、ノイズの影響を抑える。よくチューニ
ングされたＦＳＥ取得シーケンスに対して、このシフト
は非常に小さく、すなわち僅かなサンプルポイントであ
るべきである。フィルタ処理され、計算された、補助デ
ータアレイｓ_q(t_m) の中心を表示するデータが、エコ
ー中心メモリ１００に記憶される。さらに、補助データ
アレイｓ_q(t_m) の中心を表示するデータが、位相修正
パラメータメモリ１０２に記憶される。

【００２３】複素計算プロセッサ１０４が、全てのエコ
ー投影に対して空間ドメインにおいて複素和(complex s
um) を計算する。

【００２４】

【数５】

【００２５】パラメータα_qは、読取方向に沿った基準
エコーに対して、エコーｑの空間一次位相ずれを示す。
その数値は、以下のように与えられる。

【００２６】

【数６】

【００２７】最適なピークシフト評価δを用いて、前に
定められた複素和が以下のように書かれる。

【００２８】

【数７】

【００２９】単位複素ベクトルプロセッサ１０６が、前
の加算により生じた複素値を正規化し、単位複素ベクト
ルを得る。

【００３０】

【数８】

【００３１】ここで^*は、複素共役を示す。これは、各
々のエコー位置に対して行われる。エコー位置の各々に
対する単位複素ベクトルが、位相修正パラメータメモリ
１０２に記憶される。従って、位相修正パラメータメモ
リが、全てのエコー位置に対して補助データアレイｓ_q
(t_m) の中心を表示するデータだけでなく、単位複素ベ
クトルを含む。位相修正パラメータｃ_q及びδ_qのこの
集合は、ＴＲ又はエコー行列の全てのエコー位置ｑ＝
１,...Ｎ_echoに対して生成される。これらの位相修正パ
ラメータは、イメージングデータの位相修正に用いるた
めに保存する。この位相修正パラメータは、別の形態で
保存されることができる。好ましい実施例において、位
相修正パラメータが、投影スペースにおいて単位複素ベ
クトルアレイｕ_qの集合として記憶される。

【００３２】

【数９】

【００３３】アレイ中の各ベクトルは、エコー行列内の
対応エコーに対応する。当然のことながら、位相修正デ
ータが、別の形態で保存されることができる。マルチス
ライス取得において、校正データが全てのスライス位置
に対して得られ、全てのスライス及びエコーが、その自
身の位相修正パラメータを有するようになる。この位相
修正パラメータが、従ってエコー数及びスライス位置の
両方に依存する。図２及び３を参照すると、イメージ処
理を実行するために、ソータ４４からの各データライン
が、好ましくはブラックマン、ハニング、ハミング又は
ガウスフィルタなどのローパス又は平滑フィルタ１０８
を通過する。前と同じように時間ドメインデータに対す
る表示を用いて、各ショット(shot)の各々のエコーｑ＝
１,..., Ｎ_echoに対して全てのイメージングデータ行ｒ
_q(t _m,s) が生成される。ショットは、一回の繰返し時
間ＴＲ、又は励起パルスで始まりエコー行列に続く部分
的な実験(partial experiment)である。値ｔ_mは、(m/
N)Tに等しい。インデックスｑは、エコーインデックス
を示す。整数インデックスｍは、-N/2からN/2-1 までで
ある。値Ｎは、サンプリングされた時間ドメインデータ
の長さである。Ｔは、データサンプリング時間であり、
ｓは、ショットインデックスである。Ｎ_echoは、エコー
行列中のエコーの数である。

【００３４】一次元フーリエ変換プロセッサ１１０が、
行方向にフィルタからのデータｒ_q(t,s) の一次元フー
リエ変換ＦＴを実行する。

【００３５】

【数１０】

【００３６】ラベラ１１２が、エコー及びスライスイン
デックスに従って各データラインを分類する。分類され
たデータラインは、メモリ１１４に記憶される。位相修
正プロセッサ１１６が、各エコーｑ＝1,...,Ｎ_echoの各
々のデータラインを、位相修正パラメータメモリ１０２
からの空間ドメインベクトルにおける対応する修正を用
いて位相修正する。すなわち、

【００３７】

【数１１】

【００３８】上書き文字^cは、修正されたデータライン
を意味し、Ｒは、位相符号化されたイメージングデータ
を意味し、ｑは、エコーナンバーのインデックスであ
る。この実施例において、修正は、エコーナンバーのイ
ンデックスのみに依存し、ショットナンバーのインデッ
クスには依存しない。各データラインが位相修正された
後、強度修正プロセッサ１１８が、エコー対エコーの強
度を正規化又は標準化する。各々の反転の後、各エコー
の強度が先行するエコーよりも小さくなる。このことを
補償するために、大きさ修正(magnitude correction)回
路１２０が、一連の各エコーに対して適切な大きさ修正
を定め、強度修正プロセッサが、各データラインの大き
さを対応して調節する。この実施例において、この大き
さは調節されて、１に等しくする。

【００３９】データラインが順に収集されないために、
ソートプロセッサ１２２が、ビュー(view)及びエコー／
ショットインデックスの間で予め設計されたマッピング
機能に従って、ビューインデックスによりデータライン
をソートし、イメージ面ビュー(q,s) を生成する。この
イメージ面は、イメージ面メモリ１２４に記憶される。
フィルタ１２６が、第１の一次元フーリエ変換プロセッ
サ１１０により行われる一次元フーリエ変換の方向に垂
直な方向（すなわち、位相符号化すなわち列方向）に、
イメージ面メモリからデータ列を検索し、フィルタ処理
する。第２の一次元フーリエ変換プロセッサ１２８が、
それから列すなわち位相符号化方向に沿った一次元にデ
ータを変換する。最終的に修正されたイメージは、イメ
ージメモリ１３０に記憶される。ビデオプロセッサ１３
２が、修正されたイメージを、ビデオモニタ１３４のデ
ィスプレイ又は別の人間読取可能な出力ディスプレイ装
置に対して適切なフォーマットに変換する。

【００４０】イメージデータラインが、ｋスペースを通
る別の軌跡で収集されてもよい。図４及び５を参照する
と、例えば、位相符号化勾配６２が、ｋスペースの上方
のデータライン１５０で、すなわち、この実施例におい
てはｋスペースの 256のラインの最初のラインで、第１
の位相符号化ステップを設定するように指示される。位
相符号化勾配が、ｋスペース内で次第に低くなってい
き、それぞれがｋスペースの33番目、65番目、及び97番
目のラインにそれぞれ相当するデータライン１５２、１
５４及び１５６で、続く位相符号化ステップを設定す
る。続いて繰り返す際に、位相符号化勾配が、ｋスペー
ス内でインタリーブされた段階的に小さくなっていくデ
ータラインの集合で位相符号化ステップを設定し、ｋス
ペース１５８の上半分を完全に満たす。ｋスペース１６
０の下側の半分を満たすために、位相符号化勾配パルス
６２及び６８が、続く繰返し時間に反転される。代わり
に、ｋスペースの下側の半分に対するデータラインが、
ｋスペースの上側の半分のデータと複素共役関係をもっ
て生成されてもよい。

【００４１】別の実施例において、ｋスペースにおいて
重なっているセグメントが、イメージ再構成のために収
集され利用される。重なっている全てのデータが、イメ
ージ形成のために結合されすなわち統合される。結果的
に生成されるｋスペース中の非均一なサンプリング密度
が補償される。マルチスライス取得において、上述され
た単一スライス技術が、マルチスライス校正データを有
する多スライスに対して適用され、全てのスライス位置
に対して修正されたイメージデータを得る。本発明の別
の実施例においては、校正中に、エコーの中心が以下の
ように評価される。

【００４２】

【数１２】

【００４３】これは、前の実施例における式（３）とは
異なっており、分子と分母が二乗され、さらにエコーを
強め、鋭くする。実際に、１よりも大きい指数が、この
効果を実現するために用いられることができる。本発明
の別の実施例において、反復法が用いられ、以下の式に
示されるように、エコー中心のより正確な決定値に、連
続的に近づいていく。

【００４４】

【数１３】

【００４５】ここで、ｉは、０から始まり１ずつ増えて
いく繰返しインデックスを示し、２つの核関数(kernel
function) ker¹、ker²が、データ取得中に定義されて計
算される。

【００４６】

【数１４】

【００４７】この反復は、適切な収束値に近づくまで繰
り返される。本発明の別の実施例は、続く修正の変更に
ある。補助データアレイｓ_q(t_m)が、複素掛け算を行
い、それから逆フーリエ変換を行うことによって、全て
のエコーに対して時間ドメインで校正される。

【００４８】

【数１５】

【００４９】ここでＦＴ^-1は、逆フーリエ変換を示す。
それから、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）が、ｓ_q(t_m)
に対して行われる。それから先に(forward) フーリエ変
換されて、投影スペースに戻される。

【００５０】

【数１６】

【００５１】ここで、ｆ_LPF(t) はＬＰＦの関数を意味
する。各エコーに対する修正ベクトルは、以下の単位複
素アレイによって与えられる。

【００５２】

【数１７】

【００５３】別の実施例においては、最適手順が、様々
な次元のパラメータ集合｛α_p,p=0,1,2,...｝に対し
て、まず２つの複素エコーデータベクトルの複素掛け算
を行うことによって各エコーに対して行われる。コスト
関数｜Ｆ( ｛α_p｝) ｜が以下のように定義される。

【００５４】

【数１８】

【００５５】ここで、｛α_p,p=0,1,2,...｝は、読出方
向に沿った様々な次元のエラーに対するパラメータの集
合を示す。それから、ゼロ次の位相のずれに対する単位
複素値は、以下のように得られる。

【００５６】

【数１９】

【００５７】ここで、｛α⁰ _p,p=0,1,2,...｝は、最大
化手続による最適パラメータの集合である。位相修正
が、イメージングデータに対して適用される。

【００５８】

【数２０】

【００５９】本発明の実施例は、勾配スピンエコー（Ｇ
ＳＥ）及びエコープラナーイメージング（ＥＰＩ）シー
ケンスなどの高次の位相エラーを有するイメージングシ
ーケンスに関して非常に有用である。ＧＳＥ及びＥＰＩ
シーケンスは、勾配及びスピンエコーを混合して利用す
るために、高次の位相エラーを特に生じやすい。前述し
た実施例は、別の自由なパラメータ集合を導入すること
によってさらに改善されて、異なるエコーが収集される
ときに、読出勾配の大きさを表すことができる。このこ
とは、渦電流又は非理想的な勾配増幅器の結果として、
エコーからエコーに可能なイメージサイズの変更に対し
てさらに修正を加えられるようにする。本発明の別の実
施例においては、一連の複合の擬似エコー(pseudo-ech
o) ＦＳＥイメージング技術が、予め定められたエコー
−ビューマッピング機構(echo-view mapping scheme)を
組み込んだ上述した位相修正技術を用いて設計される。
エコー−ビューマッピング機構は非常に一般的である。
校正データは、単一の又は複合の基準エコーを用いるこ
とができる。任意のスライスに関する全てのビュー（又
はエコー）データの中で、ビュー（エコー）のある部分
が、別の擬似エコー時間に対応する異なるイメージ間で
共有されることができる。

【００６０】本発明の別の実施例においては、この技術
は、シーケンスチューニングに用いられることができ
る。励起ＲＦパルスの位相は、前走査取得として調節さ
れることができ、再集束パルスに対して所望の位相の関
係を維持する。本発明の別の実施例においては、校正デ
ータが、動きの修正のために用いられることができる。
本発明の別の実施例においては、校正データ及びイメー
ジングデータの両方が、台形の形状の振動性(oscillato
ry) の読出勾配の立ち上がり及び立ち下がりのランプで
得られる。図６を参照すると、別に駆動される平衡シー
ケンスも考えられる。例示された勾配スピンエコー（Ｇ
ＳＥ）シーケンスにおいて、図４の実施例と同様の要素
は、最後にダッシュ（’）をつけた同じ符号で示されて
いる。例えば、α°励起パルス５２’の後に、 180°反
転パルス５８’が続く。生成されるエコー６６_s’の１
つがスピンエコーであり、残りが勾配エコー６６’とな
るように、読取勾配パルス１７０、１７２のタイミング
が、 180°再集束パルス及び励起パルスに対して調節さ
れる。１つ以上の付加的な 180°パルスが印加され、共
鳴を続くスピンエコーに再集束する。

【００６１】図７を参照すると、図４及び６の実施例と
同様の要素は、最後に二つのダッシュ（''）を付けら
れ、スラブ(slab)選択勾配１８０が、共鳴励起パルス５
２''と同時にスライス選択軸に与えられ、励起をスラブ
に制限する。位相符号化勾配パルス又はブリップ１８２
がそれからスライス選択軸に与えられ、その方向に沿っ
て位相をステップする。このボリュームイメージング技
術においては、ｋスペースが、三次元矩形プリズムとし
て考えられることができる。ブリップ１８２は、次の位
相符号化軸（スライス）に沿ってｋスペースを通じてス
テップする。従って、上述した好ましい実施例は、磁気
共鳴高速スピンエコー走査校正及び再構成の方法及び装
置に関する。好適な実施例の１つの利点は、改善された
位相修正が行われることである。別の利点は、位相符号
化方向におけるラインアーティファクトが小さくされ又
は除去されることである。別の利点は、付加的なハード
ウェア及びハードウェアの変更が必要ないことである。
別の利点は、特に空間分解能の改善や、ギブズリンギン
グ及びひずみを低減することの観点から、イメージ質が
改善されることである。別の利点は、この技術が走査時
間をかなり増やすものではないことである。別の利点
は、この技術が、高レベルのノイズ、及びＲＦ受信位相
の非均一なひずみの存在下で、より剛健で信頼性の高い
位相修正を提供することである。

【００６２】本発明は、好適な実施例に関連して説明さ
れてきた。前述した詳細な説明を読んで理解した後に、
第三者が本発明の修正及び変更を行うことができること
は明らかである。本発明は、特許請求の範囲に記載した
事項及びそれに均等なものの範囲内である限り、このよ
うな全ての修正及び変更を含むものとして解釈されなけ
ればならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】面または多ループアレイをＲＦ受信コイルとし
て用いるときの、読出方向の投影プロフィールの強度の
グラフである。

【図２】本発明による磁気共鳴イメージングシステムの
ブロック図の一部である。

【図３】本発明による磁気共鳴イメージングシステムの
ブロック図の、図２のブロック図以外の部分である。

【図４】好適な高速スピンエコーイメージングシーケン
スのある繰返しの例である。

【図５】ｋスペースを満たす例である。

【図６】好適な勾配スピンエコー（ＧＳＥ）イメージン
グシーケンスの例である。

【図７】好適なエコーボリュームイメージング（ＥＶ
Ｉ）シーケンスの例である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者フランシスエイチベアデンアメリカ合衆国オハイオ州 44087 ツインズバーグセレーンコート 9975 (72)発明者ゴードンディーディメースターアメリカ合衆国オハイオ州 44092 ウィックリッフデニスドライヴ 1613

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】時間的に定常な磁場を検査領域（１６）
に生成する磁石（１４）と、検査領域内で、繰返し時間ＴＲで周期的に磁気ダイポー
ルを励起して操作する、ラジオ周波数パルスコントロー
ラ及びトランスミッタ（２４）と、ラジオ周波数磁気共鳴エコーが生成されるように、検査
領域を横切って直交する方向に、少なくとも位相及び読
取磁場勾配パルスを生成する、勾配磁場コイル（２２）
及び勾配磁場コントローラ（２０）と、ラジオ周波数磁気共鳴エコーを受信して復調し、一連の
データラインを生成するレシーバ（２６）と、データラインからイメージ表示を再構成するイメージプ
ロセッサ（１３２）とを備える磁気共鳴イメージングシ
ステム（１０）であって、複数の位相修正ベクトルを生成する位相修正パラメータ
生成器（８６）が設けられ、該位相修正パラメータ生成器が、シーケンスの繰返し時間で複数のエコー位置の各々に対
して相対的なエコー中心位置を計算するエコー中心位置
プロセッサ（９６）と、エコー中心位置と校正データラインをエコー位置から受
け取り、エコー位置の各々に対して独立して複素位相修
正ベクトルを計算する複素計算プロセッサ（１０４）
と、イメージ表示を再構成する前に、位置的に対応する修正
ベクトルの１つで各イメージングデータラインを修正す
る修正プロセッサ（１１６）、とを備えることを特徴と
する磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項２】前記位相修正パラメータ生成器が、ピク
セル毎にフーリエ変換された基準エコーデータライン
と、エコー位置の１つに対応する複素共役校正データラ
インとを掛ける掛け算回路（９０）を備えることを特徴
とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージングシステ
ム。
【請求項３】前記位相修正パラメータ生成器が、掛け
算回路からデータラインを受け取り、各エコー位置に対
応するデータラインを処理して、全てのエコー位置に対
して時間ドメインで補助データラインを生成する、一次
元逆フーリエ変換プロセッサ（９２）を備えることを特
徴とする請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング
システム。
【請求項４】前記位相修正パラメータ生成器が、複素
計算プロセッサからの複素修正ベクトルを正規化して、
エコー位置の各々に対して単位複素ベクトルを生成する
正規化回路（１０６）を備えることを特徴とする請求項
１ないし３のいずれかに記載の磁気共鳴イメージングシ
ステム。
【請求項５】各エコー位置に対して、適切な大きさの
修正を決定する大きさ修正回路（１２０）と、適切な大きさの修正に従って、各イメージデータライン
の大きさを正規化する強度修正プロセッサ（１１８）、とを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
かに記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項６】磁気共鳴が、誘導された磁気ダイポール
において励起され、各々の共鳴励起に続いて予め選択さ
れた複数のエコー位置の各々で複数のエコーを形成し、
このエコーは、読取勾配の存在下で読取軸に沿って読み
出され、一連のデータラインを形成して出力イメージ表
示を再構成する磁気共鳴イメージング法であって、予め選択された複数のエコー位置の各々から少なくとも
１つの校正データラインを受け取り、各エコー位置に対して、校正データラインの相対的なピ
ーク位置を定め、対応する相対的なピーク位置に対する校正データライン
と、そのピークで定められた複素位相に従って、各エコ
ー位置に対して複素修正ベクトルを計算し、対応する修正ベクトルを用いて、各イメージデータライ
ンを修正するステップを有する磁気共鳴イメージング
法。
【請求項７】校正データラインピークの相対的なピー
ク位置を定めるステップが、基準データラインを選択し、ピクセル毎に基準データラインの複素共役と、予め選択
されたエコー位置の各々に対応する校正データラインと
を掛け合わせ、各データラインを一次元的に逆フーリエ変換し、予め選
択されたエコー位置の各々に対して、複数の補助データ
アレイを時間ドメインに生成するステップを有すること
を特徴とする請求項６に記載の磁気共鳴イメージング
法。
【請求項８】校正データラインピークの相対的なピー
ク位置を定めるステップが、相対的エコーピークシフトを補助データアレイの重心と
して計算し、ゼロ次の位相差を計算する、ステップを有することを特
徴とする請求項６又は７に記載の磁気共鳴イメージング
法。
【請求項９】イメージ面を形成するために修正された
イメージングデータラインをソートし、第１フーリエ変換器に垂直な方向でイメージ面を一次元
的にフーリエ変換する、ステップを有することを特徴と
する請求項６ないし８のいずれかに記載の磁気共鳴イメ
ージング法。
【請求項１０】修正ベクトルを正規化し、予め選択さ
れたエコー位置の各々に対して単位修正ベクトルを生成
するステップを有することを特徴とする請求項６ないし
９のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング法。