JP2013505045A - 磁気共鳴イメージングのための画像強度訂正 - Google Patents

Abstract

磁気共鳴システムは、マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと磁気共鳴受信要素とを有する磁気共鳴スキャナと、前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムをシム処理し、前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて前記磁気共鳴受信要素のコイル感度マップを取得し、前記シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと前記磁気共鳴受信要素とを用いて磁気共鳴画像を取得し、訂正された磁気共鳴画像を生成するため、前記コイル感度マップを利用して前記取得された磁気共鳴画像に対して強度レベル訂正を実行することを含むイメージング処理を実行するよう構成されるデジタルプロセッサとを有する。

Description

以下は、磁気共鳴技術、医療イメージング技術及び関連技術に関する。

Ｓｅｎｓｉｔｉｂｉｔｙ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ（ＳＥＮＳＥ）ＭＲイメージングなどのパラレル磁気共鳴（ＭＲ）イメージングは、高速及び／又は高解像度イメージングを提供するため、複数のＭＲ受信コイル（又はより一般にはＭＲ受信要素）を利用することによって提供される付加情報を利用する。本質的に、ＳＥＮＳＥなどのパラレルイメージング技術は、通常は問題として観察されるコイル不均一性を取得し、それを良好に利用する。

このため、全身用送信コイルがＭＲ励起のため利用され、ＭＲ受信要素により受信されたＭＲ信号がコイル感度マップを生成するのに利用される、シーケンスを利用してＭＲ受信コイル感度マッピングを実行することが知られている。一般性を失うことなく、ＭＲ受信要素の個数はここではＮにより示され、ＭＲ受信要素はインデックスｉによりインデックス化される（ただし、ｉ＝１，．．．，Ｎ）。ｉ番目のＭＲ受信要素の空間点（ｘ，ｙ，ｚ）におけるコイル感度はＳ_ｉ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）により示される。ここで、添え字の“Ｒｘ”は受信フィールドを示す。感度マッピングは、典型的には、送信コイルとしてクワドラチャボディコイル（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｂｏｄｙ ｃｏｉｌ；ＱＢＣ）を利用し、被検者のロード効果を説明するため、被検者がロードされることによって実行される。被検者のコントラストは、Ｃｏｎｔｒａｓｔ（ｘ，ｙ，ｚ）として示される。ＱＢＣ送信感度は、ＱＢＣが典型的にはＭＲ受信要素より有意に大きいため、ＭＲ受信要素と比較して実質的に均一になることが予想される。例えば、ＱＢＣは、視界（ＦＯＶ）を包囲する円筒型の全身用バードケージ又はｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ（ＴＥＭ）コイルであってもよく、各ＭＲ受信要素は、１又は少数のターンのローカルループコイル、各ロッド要素などであってもよい。

コイル感度マッピングでは、被検者がＮ個のＭＲ受信要素とＱＢＣとを利用してロードされることによって取得される。ＱＢＣにより取得された強度分布は、被検者のコントラストによって決定されることが予想され、すなわち、

である。ＭＲ受信要素により取得される強度分布は、被検者のコントラストとＭＲ受信要素のコイル感度とによって決定されることが予想され、すなわち、ｉ番目のＭＲ受信要素について

である。Ｉ_ｉ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）とＩ_ＱＢＣ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）の双方の強度分布がコイル感度マッピングの取得中に測定されるため、ｉ番目のＭＲ受信要素のコイル感度は、

として決定される。ＱＢＣにより取得された強度分布によって除することは、強度分布から被検者のコントラストを取り除き、コイル感度マップＳ_ｉ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）のみを残す。

ＳＥＮＳＥ及び他のパラレルイメージング技術においては有用であるが、コイル感度マップＳ_ｉ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）は、コイル不均一性について画像を訂正するため、強度レベル訂正を実行するのにより一般に有用である。ＭＲ受信要素により取得された磁気共鳴イメージングデータは、（訂正なしの）画像強度分布

を構成するよう再構成される。Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｌｅｖｅｌ Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ（ＣＬＥＡＲ）として知られる技術では、イメージング強度分布は、コイル感度により除すことによって、
すなわち、

によってより均一にされる。ＳＥＮＳＥのケースでは、この強度レベル訂正は、複数のＭＲ受信要素のそれぞれについて実行され、さらに取得したものがアンダーサンプリングされ、複数のＭＲ受信要素からの情報が、アンダーサンプリングにより生じた欠落データを補償するのに利用される。

しかしながら、実際には、ＣＬＥＡＲ訂正された画像はシグナルボイド（ｓｉｇｎａｌ ｖｏｉｄ）、ゴースト又は他の画像アーチファクトを示すことが検出されることがある。このような不具合は、より高い磁場において実行されるイメージングに対して、一般により顕著になる。被検者組織の伝導性及び空間フィールド不均一性は、より高い磁場においてより問題になる傾向があることが知られている。しかしながら、ＣＬＥＡＲ訂正は、このような不均一性を補償することが期待される。従って、ＣＬＥＡＲ訂正された画像におけるシグナルボイド、ゴースト又は他の画像アーチファクトの存在は、予期しないことであり、問題である。

以下は、上述した問題点などを解決する新規かつ改良された装置及び方法を提供する。

開示される一態様によると、磁気共鳴方法は、マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムのＲＦ送信チャネルの最適化された動作パラメータを決定するため、前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムをシム処理するステップと、前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを利用して、磁気共鳴受信要素のコイル感度マップを取得するステップと、前記シム処理により決定された最適化された動作パラメータにより動作する前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと前記磁気共鳴受信要素とを利用して、磁気共鳴イメージングデータを取得するステップと、前記取得された磁気共鳴イメージングデータから磁気共鳴画像を再構成するステップとを有し、前記再構成するステップは、前記シム処理により決定された最適化された動作パラメータにより動作する前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて取得されたコイル感度マップを利用して強度レベル訂正を実行することを含む。

開示される他の態様によると、デジタルプロセッサは、マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと磁気共鳴受信要素とを有する磁気共鳴スキャナと連係して、上記記載の磁気共鳴方法を実行するよう構成される。開示される他の態様によると、記憶媒体は、マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと磁気共鳴受信要素とを有する磁気共鳴スキャナと連係して、上記記載の磁気共鳴方法を実行するため、デジタルプロセッサ上で実行可能な命令を格納する。

開示される他の態様によると、磁気共鳴システムは、マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと磁気共鳴受信要素とを有する磁気共鳴スキャナと、前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムをシム処理し、前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて前記磁気共鳴受信要素のコイル感度マップを取得し、前記シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと前記磁気共鳴受信要素とを用いて磁気共鳴画像を取得し、訂正された磁気共鳴画像を生成するため、前記コイル感度マップを利用して前記取得された磁気共鳴画像に対して強度レベル訂正を実行することを含むイメージング処理を実行するよう構成されるデジタルプロセッサとを有する。

１つの効果は、より均一なＭＲ画像の強度を提供することである。

他の効果は、低減されたアーチファクトのＭＲ画像を提供することにある。

さらなる効果は、以下の詳細な説明を参照及び理解した当業者に明らかであろう。

図１は、シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを利用するＣＬＥＡＲ訂正されたイメージングを実行するよう構成される磁気共鳴（ＭＲ）システムを図式的に示す。 図２は、図１のＭＲシステムにより適切に実現されるシム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを利用するＣＬＥＡＲ訂正されたイメージング処理を図式的に示す。

Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｌｅｖｅｌ Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ（ＣＬＥＡＲ）訂正された画像におけるシグナルボイド、ゴースト又は他の画像アーチファクトの予期しない問題となる存在がＱＢＣ（又は他の送信コイル）の空間不均一性によって生じることがここに示される。ＱＢＣの空間不均一性は、ＣＬＥＡＲ訂正された画像の再構成中に乗法的にＱＢＣ送信コイルとＱＢＣ受信コイルとの双方の感度マップの取り込みによって、二乗的にＣＬＥＡＲ訂正された画像に置換されるように示される。送信コイル感度がＭＲ受信コイル要素のものより実質的に均一性が高いことが適切に仮定されても、ＱＢＣコイルの不均一性を説明することができないため、特により高い磁場において実質的に画像アーチファクトがもたらされる。

さらに、これらの画像アーチファクトは、従来のクワドラチャドリブンなＱＢＣをマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムに置換し、ＭＲ受信要素の感度マップを取得する前にシム処理を実行することによって、効果的に抑制できることが開示される。

ＣＬＥＡＲ訂正された画像再構成は、ＱＢＣコイルの感度が明示的に考慮されることによってここで再解析される。ＱＢＣは、送信コイル感度Ｓ_ＱＢＣ ^Ｔｘ（ｘ，ｙ，ｚ）と受信コイル感度Ｓ_ＱＢＣ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）とを有する。これらのパラメータが明示的に規定されることによって、それらの強度は、送信及び受信コイルの感度と、Ｃｏｎｓｔｒａｓｔ（ｘ，ｙ，ｚ）としてここに示されるイメージング被検者のコントラストとに関して以下のように記述することができる。

これらから、以下のレシオが取得できる。

数式（５）から、従来はコイル感度Ｓ_ｉ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）であると考えられたレシオＫ_ｉ＝Ｉ_ｉ ^Ｒｘ／Ｉ_ＱＢＣ ^Ｒｘは（数式（１）を参照）、実際にはＱＢＣ受信コイル感度Ｓ_ＱＢＣ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）に対する相対的なコイル感度マップであることが理解できる。

この観察が与えられても、当業者は、外生的な項であるＳ_ＱＢＣ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）が強度レベル訂正処理中に補償されることを予期する。しかしながら、これはそのケースとはならず、実際には強度レベル訂正処理は誤差を二乗することが示される。

数式（５）により提供される洞察によると、数式（２）に提供されるようなＣＬＥＡＲアプローチを利用する画像の強度レベル訂正は、

としてより正確に記述である。ここで、Ｉ_ｉ ^{Ｉｍａｇｅ}（ｘ，ｙ，ｚ）の項は、再び、イメージングデータの取得中にｉ番目のＭＲ受信要素により取得される強度分布である。しかしながら、数式（４）から、Ｉ_ｉ ^{Ｉｍａｇｅ}（ｘ，ｙ，ｚ）は、

としてより正確に記述される。ここで、Ｉ_ｉ ^{Ｉｍａｇｅ}のＳ_ＱＢＣ ^Ｔｘとの比例関係が仮定される。この仮定は、正確な依存関係がスキャンタイプやＴ１などのファクタに副次的には依存するが、一般に良好である。

数式（５）、（６）及び（７）を組み合わせることによって、より正確な強度分布が提供される。

ここで、空間座標（ｘ，ｙ，ｚ）は簡単化のため途中の数式では省略されている。ＱＢＣの送信及び受信強度分布が類似している、すなわち、

であることを相互主義により仮定すると、数式（８）は、

として記述できる。数式（９）は、ＣＬＥＡＲ訂正がＭＲ受信要素の不均一性を（予期されるように）取り除く（すなわち、Ｓ_ｉ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）の項を補償する）ことを示す。しかしながら、ＣＬＥＡＲ訂正はまた、二乗されたＭＲ送信コイルの不均一性（Ｓ_ＱＢＣ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ））^２を強度分布に導入する。

この二乗されたＭＲ送信コイル不均一性は、特にＲＦ起立波が送信フィールドの不均一性を低減するのに実質的な役割を担いうる、より高い磁場において問題となりうるものであり、さらに、相互主義の原理により、この不均一性はまたＱＢＣ又は他の送信コイルの受信フィールドに導入され、これら双方の項がＣＬＥＡＲ訂正された強度分布に取り込まれる。さらに、高い磁場では、ＭＲ周波数の波長は関心イメージング特徴に相当しうるか、又はそれより小さくなる可能性があり、このため、送信フィールドの不均一性は関心特徴の大きさとなりうる。

ＣＬＥＡＲ訂正の問題点が導入された二乗されたＭＲ送信コイル不均一性（Ｓ_ＱＢＣ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ））^２にあると認識すると、従来のクワドラチャドリブンＱＢＣを、（一般性を失いことなく再び）Ｔ個のＲＦ送信チャネルを有するマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと置換することが開示される（ここで、Ｔは２以上である）。コイル感度マッピング前に、マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムは、実質的に均一な送信フィールドを提供するＴ個のＲＦ送信チャネルの振幅及び位相を選択するようシム処理される。この結果、上述されたＱＢＣ感度マップＳ_ＱＢＣ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ），Ｓ_ＱＢＣ ^Ｔｘ（ｘ，ｙ，ｚ）は、シム処理により実質的により良い空間均一性を有すると予期される、シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムのシム処理された感度マップＳ_{Ｔ−ｓｈｉｍｍｅｄ} ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ），Ｓ_{Ｔ−ｓｈｉｍｍｅｄ} ^Ｔｘ（ｘ，ｙ，ｚ）に置換される。相互主義の原理が成り立ち続け、すなわち、

である。

コイル感度マップは、シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて実行される。従って、取得された強度分布は、

となる。ここで、空間座標は簡単化のため省略される。ＭＲ受信要素の実際の感度マップは送信シム処理によって変更されず、すなわち、Ｓ_ｉ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）はシム処理により影響を受けないことに留意されたい。数式（５）のレシオは、等価なシム処理されたレシオになる。

イメージングデータの取得はまた、シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて実行される。Ｉ_{ｉ−ｗｉｔｈ−ｓｈｉｍ} ^{Ｉｍａｇｅ}（ｘ，ｙ，ｚ）の項は、シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを利用して、イメージングデータ取得中にｉ番目のＭＲ受信要素により取得される強度分布を表す。数式（７）をパラレル化することによって、Ｉ_{ｉ−ｗｉｔｈ−ｓｈｉｍ} ^{Ｉｍａｇｅ}（ｘ，ｙ，ｚ）は、

としてより正確に記述される。これは、数式（６）に類似した以下のＣＬＥＡＲ訂正を導く、すなわち、

である。数式（１２）、（１３）及び（１４）を組み合わせることによって、

がもたらされる。ここで、座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、簡単化のため再び途中の式において省略される。

であるとき、数式（１５）は、

として記述できる。数式（１４）は、ＣＬＥＡＲ訂正が形式的に変更されていないが、シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて共に実行されるマッピングとイメージングデータ取得によって取得される値を利用することを示す。数式（１６）は、ＣＬＥＡＲ訂正された画像再構成が送信シム処理により導入された実質的な均一性の向上により実質的に向上することを示す。例えば、シム処理が１０のファクタにより送信フィールドの均一性を低減するのに十分である場合、ＣＬＥＡＲ訂正空間不均一性の向上は、１００のファクタである。画像におけるこの増幅された改良は、数式（１６）の二乗の結果である。

数式（９）と以降のそれからの解析は、すべてのケースに真であるとは限らないが、

であるという仮定の下で導出される。従って、数式（９）は近似である。より一般には、数式（９）のためのＳ_ＱＢＣ ^Ｔｘ（ｘ，ｙ，ｚ）はＣＬＥＡＲスキャン自体からのものであり、ＣＬＥＡＲスキャン自体をＲＦシム処理することによって取り除くことができる（一般的なケースでさえ）。コイル感度を決定するためスキャンにあるようなＳ_ＱＢＣ ^Ｔｘ（ｘ，ｙ，ｚ）の項が除される。数式（９）の実際のＳ_ＱＢＣ ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）は、コイル感度を決定するためスキャンから得られるが、上述されるように、当該コイルの要素のデータは、ＣＬＥＡＲ再構成画像をもたらすため、何れかにおいて組み合わせ可能である。

以下において、上述の改良を実現するのに適したシステムが提供される。

図１を参照して、磁気共鳴（ＭＲ）スキャナ１０は、静磁場（Ｂ０）を生成する主磁気や磁場勾配コイルセットなどのコンポーネント（図示せず）を収容又は保持するハウジング１２と、図示されたＭＲスキャナ１０のケースにおいて、ＭＲスキャナ１０のボア１６内にあるイメージング領域の内外に平行移動可能な被検者ベッドなどのＭＲ被検者ロードシステム１４とを有する。図示されたＭＲスキャナ１０は、Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎ．Ｖ．（オランダのＥｉｎｄｈｏｖｅｎ）から入手可能なＡｃｈｉｅｖａ^ＴＭ ＭＲスキャナである。しかしながら、実質的に任意のＭＲスキャナが利用可能である。

Ｔ個（Ｔは、２以上の整数）のＲＦ送信チャネル２０が図式的に示される図１に示されるように、複数のＲＦ送信チャネル２０を有するマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムが設けられる。複数のＲＦ送信チャネル２０は、Ｂ１送信フィールドと示されることもあるＲＦ送信フィールドを生成するため、マルチチャネル送信モードにおいて動作可能である。Ｂ１送信フィールドのＲＦ周波数は、好ましくは、磁気共鳴周波数であるか、又はその近傍である。所与の静磁場（Ｂ０）について、磁気共鳴周波数は、静磁場強度（｜Ｂ０｜）と、核磁気共鳴を受けることが意図される核の性質である磁気回転定数（γ）との積により与えられる。

マルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０は、様々に実現可能である。例えば、ある実施例では、マルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０は、ＲＦ送信チャネルの個数Ｔが２になるように、独立に駆動されるＩ及びＱポートを有する単一のバードケージタイプの静電ＲＦコイルとして実現される。他の実施例では、マルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０は、Ｔ個の独立した表面コイル、変性した全身用ＲＦコイルのＴ個の分離されたロッド又はラングなどのＴ個の独立したコイル要素のセットとして実現される。これらの実施例では、Ｔ個の独立したコイル要素は、例えば、別々に収容されたコイル要素、電気的に絶縁されるが、共通のハウジングに物理的に収容されるコイル要素（例えば、専用のＴ要素コイルアレイアセンブリなど）などとして様々に構成されてもよい。

さらに、１以上の磁気共鳴受信要素２２が設けられる。これら１以上のＭＲ受信要素２２は、単一の受信コイルと同程度の個数を有することが可能である（すなわち、Ｎ＝１）。ＳＥＮＳＥ又は他のパラレルイメージング技術を実現するため、受信要素２２の個数は２以上であるべきである（すなわち、Ｎ≧２）。また、１以上の物理的要素（例えば、１以上のシングルループ又はマルチループコイル、全身用コイルのロッド若しくはラングなど）が適切な送受信スイッチング回路を利用することによって送信チャネルと受信チャネルとの双方として機能することもまた想定される。

図１を続けて参照して、ＭＲシステムはさらに、ＭＲスキャナ１０にＭＲイメージングデータを取得させ、ＭＲ被検者ロードシステム１４を介しイメージング被検者の自動的なロード及びアンロードなどの他の機能を実行させるため、放射線技師や他のユーザがＭＲスキャナ１０とインタフェースをとることが可能なＭＲシステムコントローラユーザインタフェースモジュール２４を有する。シム処理モジュール２６は、パラメータストレージ２８に格納されるシム処理されたＲＦ送信振幅及び位相パラメータを生成するため、マルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０をシム処理する。送信シムパラメータは、コイル感度マッピングモジュール３０により実行されるＭＲ受信要素２２の感度マッピングに利用され、結果として得られるＭＲ受信要素のコイル感度マップ（数式（１２）のｉ＝１，．．．，ＮのパラメータＫ_{ｉ−ｓｈｉｍｍｅｄ}（ｘ，ｙ，ｚ）に対応する）がストレージ３２に格納される。送信シムパラメータがまた、取得されたＭＲデータストレージ３４に格納されるイメージングデータを生成するため、イメージングデータの取得のため利用される。ＭＲ画像再構成モジュール３６は、イメージメモリ３８に適切に格納される再構成された画像を生成するため、送信シム処理により取得されるＭＲ受信要素のコイル感度マップＫ_{ｉ−ｓｈｉｍｍｅｄ}（ｘ，ｙ，ｚ）を利用して（ｉ＝１，．．．，Ｎ）、画像データを再構成する。

処理モジュール２４，２６，３０，３６は、図１の図示された実施例においてコンピュータ４２のプロセッサであるデジタルプロセッサ４０により適切に実現される。デジタルプロセッサ４０は、マルチコアマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサ及び連動するグラフィカル処理ユニット（ＧＰＵ）又は数値演算コプロセッサなどのケースなど、複数のプロセッサであってもよいことが理解されるべきである。さらに、デジタルプロセッサ４０は、コンピュータの一部でない専用プロセッサとして構成されてもよい。さらに、各種処理モジュール２４，２６，３０，３６は、異なるプロセッサにより実現されてもよく、及び／又は非デジタルプロセッサコンポーネントを含むものであってもよい。例えば、再構成モジュール３６は、アナログパイプラインコンポーネントを含むものであってもよい。ＭＲシステムコントローラユーザインタフェースモジュール２４のユーザインタフェースコンポーネントは、ＭＲスキャナ構成の再構成されたイメージを表示し、又は他のユーザにより知覚可能な出力を提供するためのコンピュータ４２の図示されたディスプレイ４４などの適切なユーザインタフェースハードウェア、又はユーザ入力を受信するためのマウス、トラックボール、タッチセンシティブスクリーンなどの他のユーザ入力装置にアクセスする。各種データストレージコンポーネント２８，３２，３４，３８は、ハードディスクドライブ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのコンピュータ４２の１以上の記憶媒体４８として適切に実現される。データストレージコンポーネント２８，３２，３４，３８はまた、ネットワークにアクセス可能なＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）、外部のハードドライブ、光ディスクなどの他の記憶媒体により実現されてもよい。

また、各種処理モジュール２４，２６，３０，３６は、シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを利用してＣＬＥＡＲ訂正されたイメージングを含む、ここに開示される処理を実行するため、コンピュータ４２の図示されたプロセッサ４０又は他のプロセッサにより実行可能な命令を格納する記憶媒体により実現可能である。このような命令を格納する記憶媒体は、例えば、ハードディスクドライブ、他の磁気記憶媒体、光ディスク又は他の光記憶媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、他の電子記憶媒体などであってもよい。

図２を参照して、図１のＭＲシステムにより適切に実現される、シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを利用するコンスタントレベル訂正されたイメージング処理が、図式的に示される。送信フィールドシム処理を実行するため、処理６０，６２，６４，６６の系列が、マルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０のＴ個の送信チャネルについて（コンプレックス）Ｂ１マップ７０のセットを取得するため実行される。このため、処理６０において、マッピング対象のＲＦ送信チャネルが選択される。セットアップ処理６２において、選択されたＲＦ送信チャネルの振幅は１．０（又はより一般には、あるリファレンス振幅若しくはリファレンスパワーレベル）に設定され、選択されたＲＦ送信チャネルの相対位相は０°（又はより一般には、あるリファレンス位相）に設定される。また、セットアップ処理６２において、他のすべての（すなわち、残りの（Ｔ−１）個の）ＲＦ送信チャネルは、例えば、それらの振幅を０．０に設定することによってオフされる。

処理６４において、選択されたＲＦ送信チャネル以外のすべてのＲＦ送信チャネルについて、振幅スケールが０．０に設定され、パワーレベルが０に設定される。処理６４において、選択されたＲＦ送信チャネルについてＢ１マップが取得される。ループ又は繰り返し処理６６は、（コンプレックス）Ｂ１マップセット７０を生成するため、マルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０の各ＲＦ送信チャネルを選択及びマッピングするため、処理６０，６２，６４を繰り返す。

Ｂ１マッピング処理６４に適したアプローチでは、関心スライス又はボリュームの（好ましくは、ロードされたイメージング被検者の内部又は同期した）２次元又は３次元Ｂ１マップが取得される。Ｂ１マッピングは、所定のターゲットＢ１振幅又はパワー（リファレンス振幅１．０など）のＲＦパルスを適切に利用してもよい。振幅又はパワーは、固定的なものとすることが可能であり、典型的には低いパワーレベルであり、任意的には、従来のＲＦドライブスケール決定から導出される。Ｂ１マップは、コンプレックスＢ１値（すなわち、位相情報を含むＢ１値）をマッピングし、ターゲット又は名目的Ｂ１値に対する実際のＢ１値又は相対Ｂ１値を表すものであってもよい。所与のＲＦ送信チャネルのＢ１マップは、当該ＲＦ送信チャネルの実際の送信感度を表す。

処理６０，６２，６４，６６のＢ１マッピングアプローチでは、各ＲＦ送信チャネルのＢ１マップは、Ｂ１マッピングシーケンスにおいて当該チャネルのみを作動することによって取得される。しかしながら、他のＢ１マッピングアプローチが、Ｂ１マップセット７０を生成するのに利用可能である。例えば、各Ｂ１マッピングの取得において、１つを除くすべてのチャネルが起動され、Ｂ１マッピング取得が複数回繰り返され（ＲＦ送信チャネル２０の個数Ｔに等しい）、異なるチャネルは各回において起動されない、１つを除くすべてのマッピングアプローチが利用可能である。１つを除くすべてのアプローチでは、各送信チャネルの相対位相は、初期的には方形励起に対して固定され、以降のＢ１マップ取得は異なるチャネル振幅をゼロに設定してもよい。固定的な関係を用いて異なるＲＦ送信チャネルグループが起動され、独立したＲＦ送信チャネルと同じ数のＢ１マップが取得されるまで、Ｂ１マップが取得される毎に当該関係が置換される、このアプローチに対する変形がまた適している。Ｂ１マッピングデータをＴ個の送信チャネルのＢ１マップセット７０に変換するため、物理チャネルが仮想チャネル（要素の組み合わせから構成された）にマッピングされる。

図２を参照し続けて、複数のＲＦ送信チャネル２０のＢ１マップセット７０が取得されると、計算処理７２において、最適化された振幅及び位相パラメータが、マルチチャネルＲＦ送信フィールドをシム処理するため、取得されたＢ１マップ７０を用いてマルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０の複数のＲＦ送信チャネルについて計算される。すなわち、関心スライス又はボリュームにおける分散計数などの適切な均一性メトリックによって測定されるように、マルチチャネルＲＦ送信フィールドが実質的に均一となるように、最適化された振幅及び位相パラメータが計算される。

例示的なシム処理では、初期的な振幅及び相対位相が、マルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０の各ＲＦ送信チャネルについて選択される。初期的な振幅及び位相は、Ｂ１送信フィールドの均一性を繰り返し向上させるため、繰り返し調整されるべきであり、従って、最終的な最適化された値に近い初期値を有することが繰り返しの計算時間を低減するが、初期値は一般には重要でない。ある実施例では、振幅スケール＝１．０及び相対位相＝０°が、すべてのＲＦ送信チャネルの初期値として利用される。あるいは、事前情報が利用可能である場合、それは初期値を設定するのに利用可能である。例えば、以前の同様の被検者（例えば、体重、体の大きさなどが類似するなど）について決定された最適化された振幅及び位相が、初期値として利用されてもよい。Ｂ１マップ７０は、これらの初期的な振幅及び位相値に基づき調整される。これは、コンプレクスＢ１値と初期的な振幅スケール値とを乗算し、Ｂ１位相を初期的な相対位相値だけシフトすることによって、ピクセル単位で実行可能である。このように調整されたＢ１マップは、その後に振幅及び相対位相値を用いてマルチチャネル送信モードにおいてマルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０を作動することによって取得されるＢ１マップを生成するため合成される。この合成されたＢ１マップは、例えば、分散係数などの性能指数などを用いて、空間均一性に関して評価される。

均一性が不良であると評価された場合（例えば、計算された分散が許容される最大分散閾値より大きいなど）、振幅及び相対位相は、例えば、様々な振幅及び位相パラメータに対して分散の偏微分を計算し、勾配降下改善ステップを利用することによって、性能指数を向上させる試みにおいて調整される。調整された振幅及び位相は、空間均一性が再び評価される調整されたＢ１マップを計算するのに利用され、当該処理は、良好な送信フィールド均一性を提供するため、マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを適切にシム処理する最適化された振幅及び位相が特定されるまで繰り返される。

上述した繰り返しのシム処理は定時的な具体例であり、処理７２について他のシム処理が利用されてもよい。一般に、最小の分散係数（又は他の均一性最適化基準により測定されるような）の個々のＢ１マップ７０を合成するため最適な相対振幅及び位相パラメータを決定する何れかの適合方法が利用されてもよい。合成されたＢ１マップの均一性をテストしながら、順次繰り返される位相及び振幅係数に関する力づくのアプローチがまた想定される。

シム処理６０，６２，６４，６６，７２が、図１のシムモジュール２６により実行され、結果として得られる最適化された送信チャネル振幅及び位相がメモリ２８に格納される。マルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０が、これらの最適化された送信チャネル振幅及び位相を用いて起動されると、それは、シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０として実行され、それの送信及び受信感度マップはそれぞれ、Ｓ_{Ｔ−ｓｈｉｍｍｅｄ} ^Ｔｘ（ｘ，ｙ，ｚ）及びＳ_{Ｔ−ｓｈｉｍｍｅｄ} ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）である。ここで、添え字の“Ｔ−ｓｈｉｍｍｅｄ”は、シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを示す。

以降のＭＲ受信要素の感度マッピング処理７４が、その後に実行される。これは、数式（１０）及び（１１）の強度分布の取得を伴い、すなわち、Ｎ個のＭＲ受信要素２２の強度分布Ｉ_{ｉ−ｗｉｔｈ−ｓｈｉｍ} ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）と、シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０を用いて取得された強度分布Ｉ_{Ｔ−ｓｈｉｍｍｅｄ} ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）とを取得する。これらの取得は、ＭＲ励起位相についてシム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０を利用する。シム処理されたコイル感度Ｋ_{ｉ−ｓｈｉｍｍｅｄ}（ｘ，ｙ，ｚ）は、これらの強度分布に元ぢき数式（１２）に従って計算される。ＭＲ受信要素の感度マッピング処理７４は、図１のコイル感度マッピングモジュール３０により実行され、結果として得られるシム処理されたコイル感度度Ｋ_{ｉ−ｓｈｉｍｍｅｄ}（ｘ，ｙ，ｚ）は、メモリ３２に格納される。

ＲＦ送信チャネルＢ１のマッピングに関して、ＭＲ受信要素の感度マッピング処理７４は、励起位相のためシム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０を利用して、各Ｂ１マッピング取得において、１つを除くすべての受信チャネルが利用され、Ｂ１マッピングが複数回繰り返され（ＲＦ受信チャネル２２の個数Ｎに等しい）、各回で異なるチャネルが未使用にされる１つを除くすべてのマッピングアプローチなどの他のＢ１マッピングアプローチを利用してもよい。Ｂ１マッピングデータをＮ個のＭＲ受信チャネル２２のＢ１マップセットに変換するため、物理チャネルがバーチャルチャネルにマッピングされる（要素の組み合わせから構成される）。

図２の実施例では、ＭＲ受信要素のコイル感度マッピング処理７４が、シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０を用いて実行される。これは改善された結果を提供すると予想されるが、（送信システムシム処理６０，６２，６４，６６，７２を実行する前にＭＲ受信要素のコイル感度マッピング処理を実行するなどによって）シム処理なしにマルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０を用いてＭＲ受信要素のコイル感度マッピング処理を実行することもまた想定される。

図１及び２を参照し続けて、その後に、イメージングデータ取得処理７６が実行される。シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステム２０が、再びＭＲ励起のため利用される。ＭＲスキャナ１０の磁場勾配コイル（図示せず）は、磁気共鳴を空間的に制限し、及び／又は空間的に符号化し、又は操作するため、磁気共鳴励起の前に、最中に及び／又は後に作動され、磁気共鳴は、ＭＲ受信要素２２を介し受信され、取得ＭＲデータストレージ３４に格納される。画像再構成処理７８では、取得されたＭＲデータは、数式（１３）に与えられるように、強度分布Ｉ_{ｉ−ｗｉｔｈ−ｓｈｉｍ} ^{Ｉｍａｇｅ}（ｘ，ｙ，ｚ）を生成するため、（例えば、取得されるデータがデカルトｋ空間サンプルとして空間符号化される場合、フーリエ変換再構成アルゴリズムを利用して）適切に再構成され、例えば、数式（１４）などに与えられるように、再構成ＭＲ画像ストレージ３８に格納されるＣＬＥＡＲ訂正された画像Ｉ_{ｉ−ｗｉｔｈ−ｓｈｉｍ} ^{ＣＬＥＡＲ}（ｘ，ｙ，ｚ）を生成するため、ＣＬＥＡＲ訂正が適用される。画像再構成処理７８はまた、任意的には、ＳＥＮＳＥアンフォールディング（ｕｎｆｏｌｄｉｎｇ）などの他の再構成処理を実行してもよい。ＭＲ画像ストレージ３８に格納されることに加えて、結果として得られる画像はまた、任意的には、ユーザインタフェースコンポーネント２４の制御の下でディスプレイ４４上に表示されてもよく、又は病院ネットワークやインターネットを介し通信され、利用されてもよい。

本出願は、１以上の好適な実施例を説明した。上述した詳細な説明を参照及び理解した者には改良及び変形が相当するであろう。本出願は、添付した請求項又はその均等の範囲内にある限り、このようなすべての改良及び変形を含むものとして解釈されることが意図される。

Claims (22)

1. マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムのＲＦ送信チャネルの最適化された動作パラメータを決定するため、前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムをシム処理するステップと、
   前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを利用して、磁気共鳴受信要素のコイル感度マップを取得するステップと、
   前記シム処理により決定された最適化された動作パラメータにより動作する前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと前記磁気共鳴受信要素とを利用して、磁気共鳴イメージングデータを取得するステップと、
   前記取得された磁気共鳴イメージングデータから磁気共鳴画像を再構成するステップと、
   を有する磁気共鳴方法であって、
   前記再構成するステップは、前記シム処理により決定された最適化された動作パラメータにより動作する前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて取得されたコイル感度マップを利用してコンスタントレベル訂正を実行することを含む磁気共鳴方法。
2. 前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを利用して、磁気共鳴受信要素のコイル感度マップを取得するステップは、前記シム処理により決定された最適化された動作パラメータにより動作する前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて、磁気共鳴受信要素のコイル感度マップを取得することを含む、請求項１記載の磁気共鳴方法。
3. 前記シム処理するステップは、
   前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムのＲＦ送信チャネルのＢ１マップを取得するステップと、
   前記取得されたＢ１マップに基づき、各ＲＦ送信チャネルについて最適された振幅パラメータと最適化された相対位相とを含む前記最適化された動作パラメータを選択するステップと、
   を有する、請求項１又は２記載の磁気共鳴方法。
4. 前記シム処理するステップは、
   前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムの各ＲＦ送信チャネルのＢ１マップを取得するステップと、
   前記最適化された振幅パラメータと最適化された相対位相パラメータとが均一性基準を充足するように、各ＲＦ送信チャネルについて最適化された振幅パラメータと最適化された相対位相パラメータとを含む前記最適化された動作パラメータを選択するステップと、
   を有する、請求項１又は２記載の磁気共鳴方法。
5. 前記均一性基準は、計算された分散計数が許容される最大分散閾値以下であることを含む、請求項４記載の磁気共鳴方法。
6. 前記コイル感度マップを取得するステップは、
   前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いてイメージング被検者において磁気共鳴を励起するステップと、
   前記励起に応答して、（ｉ）前記磁気共鳴受信要素を用いた強度分布と、（ｉｉ）前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いた強度分布とを取得するステップと、
   前記磁気共鳴受信要素を用いて取得された強度分布と、前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて取得された強度分布とのレシオとして前記コイル感度マップを計算するステップと、
   を有する、請求項１乃至５何れか一項記載の磁気共鳴方法。
7. 前記再構成するステップは、
   未訂正の画像強度分布を生成するため、前記取得された磁気共鳴イメージングデータを再構成するステップと、
   前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて取得されたコイル感度マップに基づき、前記未訂正の画像強度分布の強度を訂正するステップと、
   を有する、請求項１乃至６何れか一項記載の磁気共鳴方法。
8. 前記訂正するステップは、前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて取得されたコイル感度マップによって前記未訂正の画像強度分布を除すことを含む、請求項７記載の磁気共鳴方法。
9. 前記訂正するステップは、前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて取得されたコイル感度マップに基づき、前記未訂正の画像強度分布に対してＣＬＥＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｌｅｖｅｌ Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ）訂正を実行することを含む、請求項７記載の磁気共鳴方法。
10. 複数の磁気共鳴受信要素が備えられ、
    前記コイル感度マップを取得するステップは、前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて取得された磁気共鳴データを利用して、前記複数の磁気共鳴受信要素のそれぞれに対応するコイル感度マップを生成することを含み、
    前記磁気共鳴イメージングデータを取得するステップは、前記シム処理により決定された最適化された動作パラメータにより動作する前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて、前記複数の磁気共鳴受信要素に対応する複数の磁気共鳴イメージングデータセットを取得することを含む、請求項１乃至９何れか一項記載の磁気共鳴方法。
11. 前記再構成するステップは、
    前記取得された複数の磁気共鳴イメージングデータセットに対応する複数の磁気共鳴画像を再構成するステップであって、前記対応する磁気共鳴受信要素のコイル感度マップを用いて各磁気共鳴画像のコンスタントレベル訂正を実行することを含む、前記再構成するステップと、
    最終的な画像を生成するため、前記複数の磁気共鳴画像を合成するステップと、
    を有する、請求項１０記載の磁気共鳴方法。
12. 前記合成するステップは、前記取得された複数の磁気共鳴イメージングデータセットに対応する前記複数の磁気共鳴画像のＳＥＮＳＥアンフォールディングを実行することを含む、請求項１０記載の磁気共鳴方法。
13. 磁気共鳴スキャナにイメージング被検者をロードし、前記シム処理を実行し、コイル感度マップを取得し、前記ロードされたイメージング被検者により実行される磁気共鳴イメージングデータを取得するステップをさらに有する、請求項１乃至１２何れか一項記載の磁気共鳴方法。
14. 前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと前記磁気共鳴受信要素とを有する磁気共鳴スキャナと連係して、請求項１乃至１３何れか一項記載の磁気共鳴方法を実行するよう構成されるデジタルプロセッサ。
15. 前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと前記磁気共鳴受信要素とを有する磁気共鳴スキャナと連係して、請求項１乃至１３何れか一項記載の磁気共鳴方法を実行するため、デジタルプロセッサ上で実行可能な命令を格納する記憶媒体。
16. マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと磁気共鳴受信要素とを有する磁気共鳴スキャナと、
    前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムをシム処理し、前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて前記磁気共鳴受信要素のコイル感度マップを取得し、前記シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと前記磁気共鳴受信要素とを用いて磁気共鳴画像を取得し、訂正された磁気共鳴画像を生成するため、前記コイル感度マップを利用して前記取得された磁気共鳴画像に対して強度レベル訂正を実行することを含むイメージング処理を実行するよう構成されるデジタルプロセッサと、
    を有する磁気共鳴システム。
17. 前記コイル感度マップの取得は、前記シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いたシム処理後、前記磁気共鳴受信要素のコイル感度マップを取得することを含む、請求項１６記載の磁気共鳴システム。
18. 前記強度レベル訂正の実行は、
    

    

    を計算することを含み、Ｉ_{ｉ−ｗｉｔｈ−ｓｈｉｍ} ^{Ｉｍａｇｅ}（ｘ，ｙ，ｚ）は、前記シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムと前記磁気共鳴受信要素とを用いて取得された磁気共鳴画像を示し、Ｋ_{ｉ−ｓｈｉｍｍｅｄ}（ｘ，ｙ，ｚ）は、前記シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて取得された磁気共鳴受信要素のコイル感度マップを示し、Ｉ_{ｉ−ｗｉｔｈ−ｓｈｉｍ} ^{ＣＬＥＡＲ}（ｘ，ｙ，ｚ）は、前記訂正された磁気共鳴画像を示す、請求項１７記載の磁気共鳴システム。
19. 前記コイル感度マップの取得は、
    前記シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いて磁気共鳴を励起し、
    前記励起に応答して、前記磁気共鳴受信要素を用いた強度分布Ｉ_{ｉ−ｗｉｔｈ−ｓｈｉｍ} ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）と、前記シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムを用いた強度分布Ｉ_{Ｔ−ｓｈｉｍｍｅｄ} ^Ｒｘ（ｘ，ｙ，ｚ）とを取得し、
    前記コイル感度マップ
    

    

    を計算する、ことを含む、請求項１７又は１８記載の磁気共鳴システム。
20. 前記シム処理は、
    前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムの各ＲＦ送信チャネルのＢ１マップを取得し、
    決定される振幅パラメータと位相パラメータとにより調整される前記取得されたＢ１マップの合成が均一性の性能指数により測定される実質的に均一のＢ１送信フィールドを生成するように、前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムのＲＦ送信チャネルについて最適化された振幅パラメータと位相パラメータとを決定し、
    前記最適化された振幅パラメータと位相パラメータとを用いて実行される前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムとして、前記シム処理されたマルチチャネル送信コイル又はコイルシステムが規定される、ことを含む、請求項１６乃至１９何れか一項記載の磁気共鳴システム。
21. 前記均一性の性能指数は、分散係数の性能指数である、請求項２０記載の磁気共鳴システム。
22. 前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムの各ＲＦ送信チャネルのＢ１マップの取得は、
    各ＲＦ送信チャネルのＢ１マップを、前記ＲＦ送信チャネルのみが動作するＢ１マッピングを用いて取得することと、
    １つを除くすべての処理を用いてＢ１マッピングデータを取得し、前記取得されたＢ１マッピングデータを前記マルチチャネル送信コイル又はコイルシステムのＲＦ送信チャネルにマッピングすることと、
    の１つを含む、請求項２０又は２１記載の磁気共鳴システム。

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