JP4960575B2 - 分解能の最大化及びエイリアシング・アーチファクトの排除を目的とした撮像域の自動最適化 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気共鳴(MR)イメージング・システムに関する。本発明は、さらに詳細には、画像分解能の最大化のため及びエイリアシング・アーチファクトの排除のために撮像域(FOV)を最適化する方法に関する。
【0002】
【発明の背景】
MRイメージング・システムは、歳差運動する核磁気モーメントから検出した無線周波数(RF)信号に基づいて撮像ボリューム内にある患者その他の対象の画像を提供する。主マグネットは撮像ボリューム全体にわたる静磁場(すなわち、B0磁場)を発生させる。同様に、MRイメージング・システム内の傾斜コイルは、空間従属の方式によって(典型的には、MR撮像/データ収集のサイクルの選択部分の間で相互に直交するx、y、zの各座標方向で)この静磁場を強めたり弱めたりするために利用される。その間に、RFコイルが、撮像ボリューム内でB0磁場と直角方向にB1磁場と呼ぶRF磁場パルスを発生させ原子核を励起させる。したがって原子核は、所与の時刻及び空間位置における磁場強度に比例する共鳴RF周波数でB0磁場と平行な軸の周りで歳差運動するように励起を受ける。横断面で歳差運動が発生すると、磁化の横断成分は何らかの外部回路(典型的には、受信器)と磁気的に結合する。これらの送信器及び受信器結合機構を両者ともRFコイルと呼ぶ。これらのRFコイルは静磁場内で歳差運動する磁気モーメントのラーモア周波数を中心とする周波数帯域で共鳴するようにチューニングしている。
【0003】
通常の実施では、指定するFOVは、典型的には、患者の寸法やある一定のプロトコルに関する妥当な推定に基づいている。指定するFOVが患者の実際の範囲より小さければ、位相エンコード方向にエイリアシングを生じることがある。指定するFOVが患者の実際の範囲より大きければ、分解能が最適に至らないことがある。最適なFOVであれば患者の寸法と正確にマッチングし、これによりエイリアシングを排除しながら分解能を最大化することができる。マルチスライス型収集では、その最適FOVがスライスごとに異なることがある。
【0004】
本明細書に提示した方法は、最適なFOVのスライス単位での決定、この最適FOVを用いたデータの収集、及び撮像域一貫のデータ組に対する画像の再構成を効率よく行わせるという課題に対処している。
【特許文献1】
特開平11−019065号公報
【0005】
【課題を解決するための手段】
本方法は3つの部分からなる。その第1は、最適なFOVの計測である。次は、この最適化したFOVを用いた画像の収集である。最後は、FOV一貫のデータ組における画像の再構成である。これらのステップの各々についてさらに詳細に検討することにする。本発明者は、本発明の方法の利用によって分解能の向上を提供でき、かつ現行の方法に存在する位相方向折り返しエイリアシングの発生数を減少させることを期待している。
【0006】
本技法は、従来式の多重スライス型イメージング以外に3D及び移動寝台式の収集に適用することもできる。3D収集では、最適FOVを1スラブあたり一度だけ計測し、そのスラブ全体をスライス単位ではなくこの単一最適化FOVを用いて収集している。多重スラブ型収集(MOTSAなど)では、各スラブは個別の最適化FOVを有する。
【0007】
アキシャルの多重スライス型移動寝台式用途において、記載した技法の単純明快な利用法では、最適FOVの計測のため、次いで再度撮像の間にスキャナを通過するように患者を移動させることが必要となる。さらに高度な利用法の1つでは、FOV計測と画像収集を組み合わせることになる。すなわち、FOV計測と画像収集を交互に配置させ、画像収集前に磁化時間が回復できるように、ことによると幾つかのスライスを前もって計測することになる。
【0008】
非アキシャルの2D及び3D移動寝台式用途では、スキャナを通過するように患者を移動させながらFOVを連続して変化させると、再グリッド処理(regridding)によって再構成が可能であるような、不均等サンプリングしたk空間が生成される。
【0009】
撮像域を決定するためにスライスまたはスラブ投影を使用することは今までになかったことである。撮像域を自動的に最適化するためにMRによって収集した任意のデータを使用することは今までになかったことである。様々な撮像域で収集した画像を合成させて単一のデータ組にするために補間を使用することは今までになかったことである。本発明の方法の上記その他の特徴は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【0010】
【発明の実施の形態】
上で示唆したように、通常の撮像実行では、その指定するFOVは患者の寸法やある一定のプロトコルに関する妥当な推測に基づいている。指定したFOVが患者の実際の範囲より小さければ、位相エンコード方向にエイリアシングを生じることがある。指定したFOVが患者の実際の範囲より大きければ、分解能が最適に至らないことがある。最適なFOVであれば患者寸法と正確にマッチングし、これによりエイリアシングを排除しながら分解能を最大化することができる。マルチスライス型収集では、その最適FOVはスライスごとに異なることがある。本明細書に提示した方法は、最適なFOVのスライス単位での決定、この最適FOVを用いたデータの収集、及びFOV一貫のデータ組に対する画像の再構成を効率よく行わせるという課題に対処している。
【0011】
この方法の3つの部分は次のステップである。
【0012】
1.最適なFOVの決定
2.最適化したFOVを用いた画像の収集
3.FOV一貫のデータ組における画像の再構成
【0013】
第1ステップに関して、これまでに収集した画像の手動または自動による解析など、最適な撮像域を決定できる方法は多数存在する。しかし、好ましい実施形態では、単純かつ高速の投影事前スキャン法を使用することになる。この投影事前スキャンは、論理軸でx軸及びy軸方向の投影12、14を収集するために各スライス(後で画像収集の間にこれらを収集する)を励起すること(10)からなる。これを達成するためのパルスシーケンスを、Gx、Gy及びGzがそれぞれx、y及びz方向の磁場傾斜波形20、22、24を表している図1に示している。
【0014】
この投影撮像域は、患者の最大可能範囲を収容していなければならない。この投影の分解能要件は低いため、この投影撮像域は50cmなどのある大きな量に設定すべきである。後続の撮像に関する磁化を乱さないようにするため微小先端角の励起(例えば、10度)を使用することが可能である。
【0015】
各エコーをフーリエ変換すると、2次元スライス50に対して各1つの1次元投影40、42、44、46が生成される。各投影に境界決定アルゴリズムを動作させると、図2に示すように、与えられた寸法方向での対象30、32、34の範囲、並びに各スライス50内の対象の中心が決定される。この情報は(extentx60,extenty62,centerx64,centery66)と図示しており、画像データ収集で使用するために伝達される。
【0016】
第2ステップでは、投影事前スキャンデータから得られた情報を利用するために各スライス50ごとに多数のパラメータを変更することが必要となる。先ず、対象30、32、34の中心がFOV中心に配置されるように復調周波数及び位相エンコード位相ロール(phase−encode phase−roll)が調整される。次に、所望のFOV50を生成させるように周波数及び位相エンコード傾斜パルスの振幅と面積がスケール調整される。
【0017】
位相エンコードの数(並びに、1エコーあたりの収集サンプル数)はスライスすべてにわたって一定のままであると仮定する。この場合には、画素サイズがFOVと共に変化し、このためFOVを大きくするに従って分解能が低下する。この技法の拡張の1つは、位相エンコードの数(並びに、ことによると1エコーあたりの収集サンプル数)をFOVに比例して増加させることである。これによりすべてのスライスにおいて分解能(画素サイズ)が一定に維持されることになる。
【0018】
この方法を単純明快な方法で実現するには、その好ましい実施形態は、オペレータが最小可能なFOV、並びに1エコーあたりの位相エンコード数及びサンプル数の一定値を指示するような実施形態である。傾斜波形20、22、24はこの最小FOVに基づいて計算されるが、この最小FOVより大きな範囲をもつ対象30、32、34に対応するために、その振幅はスライス単位で縮小させている。傾斜波形振幅を縮小させる量は次式となる。
【0019】
Gx_scale=min_FOVx/extentx
Gy_scale=min_FOVy/extenty
【0020】
対象が周波数エンコード方向で所望の撮像域を越える領域に及んでいるようなサジタル断面やコロナル断面など幾つかの場合では、撮像域の最適化を位相エンコード方向でしか実施できない可能性がある。
【0021】
一貫したFOVの画像を再構成する第3ステップに関しては、周波数及び位相エンコード傾斜の振幅をスケール調整している1つの結果として、フーリエ再構成した画像がそのFOVに当てはまるように「押しつぶされ(squished)」て表示されることになる。これはまさに希望の通りではあるが、これらの画像は次いで、正しいサイズ及び比率になるように復元させる必要がある。この処理は補間によって達成することがある。各スライスごとの隅の点が既知であるので、この補間は、傾斜非線形性による幾何学的歪みの補正(GradWarp)の前に、あるいは好ましくはこの補正と組み合わせて実行することがある。補間処理で分解能を損失しないようにするために、当初のフーリエ再構成をゼロ埋め込みした拡張マトリックス(512zip)上で実行することが推奨される。
【0022】
本技法はさらに、従来式の多重スライス型イメージング以外に、3D及び移動寝台式の収集にも利用することができる。3D収集では、1スラブあたり1つの投影対だけを計測し、スライス単位ではなく単一の最適化FOVを用いてスラブ全体を収集している。多重スラブ型の収集(例えば、MOTSA)では、各スラブは個別の最適化FOVを有することになる。
【0023】
アキシャルの多重スライス型移動寝台式用途において、記載した技法の単純明快な利用法では、投影事前スキャンの間、次いで再度撮像の間にスキャナを通過するように患者を移動させることが必要となる。さらに高度な利用法の1つでは、事前スキャンと収集を組み合わせることになる。すなわち、投影事前スキャンを画像収集と交互配置させ、画像収集前に磁化時間が回復できるように、ことによると前もって幾つかのスライスを事前スキャンすることになる。
【0024】
非アキシャルの2D及び3D移動寝台式用途では、スキャナを通過するように患者を移動させながらFOVを連続して変化させると、再グリッド処理によって再構成が可能であるような、不均等サンプリングしたk空間が生成される。
【0025】
撮像域を決定するためにスライスまたはスラブ投影を使用することは今までになかったことである。撮像域を自動的に最適化するためにMRによって収集した任意のデータを使用することは今までになかったことである。様々な撮像域で収集した画像を合成させて単一のデータ組にするために補間を使用することは今までになかったことである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法により起動させるパルスシーケンスのグラフである。
【図2】本発明の方法による投影プロフィール及び境界の決定を表した模式図である。
【符号の説明】
10 励起
12 x軸方向投影
14 y軸方向投影
20 磁場傾斜波形
22 磁場傾斜波形
24 磁場傾斜波形
30 対象
32 対象
34 対象
40 1次元投影
42 1次元投影
44 1次元投影
46 1次元投影
50 撮像域、2次元スライス
60 extentx
62 extenty
64 centerx
66 centery
Claims (10)
- 画像ボリューム内の撮像域(50)を特定の対象の正確な大きさと合致させるために、前記撮像域(50)を最適化するためのMR装置の制御方法であって、
a)画像取得時に収集されるべき前記画像ボリュームの各スライスを予備励起するステップと、
b)MRセンサを駆動して各スライスのX軸とY軸に沿った投影データを収集するステップと、
c)各スライスの1次元投影を生成して各スライスにおいて前記X軸の方向と前記Y軸の方向における前記対象の範囲を決定するステップと、
d)周波数及び位相エンコード傾斜パルスの振幅及び面積を、最適な撮像域(50)を生成させるように各スライスにおいて決定された前記範囲に基づいて前記X軸の方向と前記Y軸の方向においてスケール調整するステップと、
e)スケール調整された振幅及び面積の周波数及び位相エンコード傾斜パルスを使用し、前記MRセンサを付勢して最適化された撮像域により前記X軸の方向又は前記Y軸の方向に各スライスで異なる比率で押しつぶされた画像を検出するステップと、
f)前記スライス毎に検出された押しつぶされた画像を前記ステップd)のスケール調整に応じて復元することにより、前記最適化された撮像域について統一されたデータ組に画像を再構成するステップ、
とを具備することにより、
画像分解能を最大化しかつエイリアシング・アーチファクトを排除していることを特徴とするMR装置の制御方法。 - 微小先端角励起を利用していることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ステップbにおいて、各エコーのフーリエ変換を利用して2次元スライス(50)の1次元投影(40、42、44、46)を生成させている請求項2に記載の方法。
- ステップcにおいて、与えられた寸法方向での対象(30、32、34)の範囲、及び各スライス(50)における対象の中心を決定するために各投影に対して境界決定アルゴリズムを動作させている請求項3に記載の方法。
- 前記決定される投影データは、画像データ収集で使用するために伝達される情報であるようなextentx(60)、extenty(62)、centerx(64)及びcentery(66)である、請求項4に記載の方法。
- 前記投影データを収集するステップc)は、対象(30、32、34)の中心を撮像域(50)の中心に位置させるように復調周波数及び位相エンコード位相ロールを調整する請求項5に記載の方法。
- 前記投影データを収集するステップc)は、周波数及び位相エンコード傾斜パルスの振幅及び面積が所望の撮像域(50)を生成させるようにスケール調整されている、請求項5に記載の方法。
- ステップc)において、前記最適撮影域(50)としてスライス間で最小な撮像域(50)が指示される場合に、1エコーあたりの位相エンコード及びサンプルに対して一定の数が割り当てられる、請求項7に記載の方法。
- ステップc)において、前記最適撮影域(50)としてスライス間で最小な撮像域(50)が指示される場合に、画像再構成後に一定した分解能(画素寸法)を維持するために1エコーあたりの位相エンコード及び/またはサンプルの数を前記最適撮影域(50)に比例させる、請求項7に記載の方法。
- 工程dにおいて、傾斜波形(20、22、24)が、前記決定された最小撮像域(50)に基づいて計算され、次いでその振幅をスライス単位で縮小させる、請求項8または9に記載の方法。
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