JP6499774B2 - 核磁気共鳴画像法における画像ひずみを補正するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
a)MRIシステムにおける各傾斜磁場コイルについての導電経路を表すコンピュータモデルを構築することと、
b)このモデルにおいて、各傾斜磁場コイルに対する空間内の各点における予測磁場を計算することと、
c)MRIシステムにおいて、各傾斜磁場コイルに対する空間内の各点における実際の磁場を測定することと、
d)空間内の各点における予測磁場と現実の磁場とを比較することによって、このモデルの正確性を検証し、このモデルが正確でない場合には、a)〜d)を繰り返し、このモデルが正確である場合には、
e)予測磁場の線形性からの乖離に基づいて、現実空間における座標を、取得画像のひずんだ空間における座標にマッピングするためのゆがみマップを構築することと、
f)ゆがみマップを用いて取得画像のひずみについてひずみ除去を行うことと、を含む。
事実上、ひずみ除去により、画像内の物体が、元の物体空間に対して、より厳密に対応する空間へと変換されるように、取得された画像が、引き伸ばされるか、又は他の方法で変換される。例えば、補間により、図7(b)のひずんだ画像を変換して、図7(a)で示すような、球状物体Oの現実の円形断面により厳密に対応するサイズの、より円形の形状へと戻すことができる。
ここで、Mwarped(k’x,k’y)は、k空間のデータサンプルの集合を表す。この問題は、均一から不均一なサンプル位置とする、逆グリッド化問題(inverse gridding problem)、又は不均一フーリエ変換として認識することができる。そのため、例えば、k空間におけるアポディゼーション補正を行った後、逆フーリエ変換して、更に、カイザーベッセル・カーネル(Kaiser−Bessel kernel)による画像空間内の畳み込み補間を用いることにより、逆グリッド化法を用いて効率的に解くことができる。更に、ひずみ補正に対して逆グリッド化手法を用いると、k空間マトリクスのサイズ及びオーバーサンプリングファクタにより、フーリエ変換のサイズが決定されることが理解される。Beattyの方法によれば、最小のオーバーサンプリングファクタ、例えば、1.25〜1.5にて、非常に正確な結果を得ることができることが示唆されている。
上述したように、MR画像は、典型的には、取得されたマトリクスサイズよりも大きなマトリクスサイズに再構築される。例えば、320×192の取得マトリクスは、512×512の画像サイズに再構築され得る。これは、典型的には、k空間マトリクスをゼロパディングして、512×512サイズのフーリエ変換を行い、続いて、画像空間の補間によりひずみ補正を行うことで実行される。しかしながら、この操作は、サイズ400×240のフーリエ変換と、それに続く、512×512の画像マトリクスへの(例えば、カイザーベッセル・カーネルによる)補間が可能となる、1.25倍でオーバーサンプリングされたグリッドにおいてより効率的に行うことができる。400×240のマトリクスは、512×512マトリクスと比べて2.7倍以上小さいため、(特に、より大きなゼロパディングファクタについて、)計算上の、及びコンピュータメモリに関する大きな利益を得ることができる。加えて、複数の受信器チャネルが関わる再構築では、データを、400×240のマトリクス上のチャネルにわたって組み合わせることができ、512×512のマトリクスへの補間は、再構築された画像当たり一回しか必要とされないことが理解される。これにより更なる効率上の利益がもたらされる。
Claims (20)
- MRIシステムにおいて、傾斜磁場コイルの傾斜磁場プロファイルにおける非線形性により生じる取得画像のひずみを補正する方法が開示され、本方法は、
a)MRIシステムにおける各傾斜磁場コイルについての導電経路を表すコンピュータモデルを構築することと、
b)このモデルにおいて、各傾斜磁場コイルに対する空間内の各点における予測磁場を計算することと、
c)MRIシステムにおいて、各傾斜磁場コイルに対する空間内の各点における実際の磁場を測定することと、
d)空間内の各点における予測磁場と現実の磁場とを比較することによって、このモデルの正確性を検証し、このモデルが正確でない場合には、a)〜d)を繰り返し、このモデルが正確である場合には、
e)予測磁場の線形性からの乖離に基づいて、現実空間における座標を、取得画像のひずんだ空間における座標にマッピングするためのゆがみマップを構築することと、
f)ゆがみマップを用いて取得画像のひずみについてひずみ除去を行うことと、を含む。 - 請求項1に記載の方法において、測定は、磁場測定器を要して行う。
- 請求項2に記載の方法において、磁場測定器は、3軸ホールプローブを備える。
- 請求項1に記載の方法において、コンピュータモデルは、各勾配磁場コイルについてワイヤパターンの空間表現を形成するように互いに結合された一組の要素を含む勾配磁場コイル電磁石の要素配列モデルである。
- 請求項1に記載の方法において、予測さ磁場は、Biot-Savart方程式またはその同等式を使用して計算される。
- 請求項5に記載の方法において、各勾配磁場コイルのゆがみマップは、Biot-Savart方程式またはその同等式からB(x,y,z)値を得て、実空間内の各x、y、z点を歪んだ空間の画像のx '、y'、z'点にマッピングする。
- 請求項6に記載の方法において、Biot-Savart方程式またはその同等式は、
また、BxはMRIシステムのX軸に沿って生成される予測磁場の主静磁場と同軸の成分を表し、ByはY軸に沿って生成される予測磁場の主静磁場と同軸の成分を表し、 BzはMRIシステムのZ軸に沿って生成される予測された磁場の主静磁場と同軸の成分を表すこと、を含む。 - 請求項1に記載の方法において、ワーピング消去は、最近隣、線形、または立方補間のうちの1つを使用して画像空間内で実行される方法。
- 請求項6に記載の方法において、x '、y'値は、均一なサンプルの位置から不均一なサンプルの位置への逆グリッディングを用いてk空間データから直接計算される。
- 請求項9に記載の方法において、逆グリッディングは、k空間でのアポダイゼーション補正を行い、その後に逆フーリエ変換を行い、次にカイザー - ベッセルカーネルによる画像空間で畳み込み補間を用いることによって行われる。
- 請求項10に記載の方法において、フーリエ変換のサイズは、k空間行列のサイズとオーバーサンプリング係数とによって決定される。
- 請求項11に記載の方法において、カイザー - ベッセルカーネルは、予め記憶され、補間の間に再サンプリングされる。
- 請求項10に記載の方法において、さらに、取得された画像の視野を、拡大または縮小することよって調整し、ワープされた空間内の画像の部分が視野境界を超えてマッピングされる場合に、実空間での画像に生じるエイリアシングアーチファクトを除去するか、または画像の解像度を向上させる事を、含む。
- 請求項13に記載の方法において、拡大するステップは、
歪みマップを使用して視野に対する歪みの予想最大量を計算するステップと、
そして計算された歪みの予想最大量を使用して、拡大された視野を作成する事、を含む。 - 請求項13に記載の方法において、調整された視野に基づいてMRIシステムのパルスシーケンスを生成するステップを含む。
- 請求項14に記載の方法において、画像は、k空間をオーバーサンプリングすることによって拡大された視界に従って取得される。
- 請求項10に記載の方法において、複数のボクセルをゆがみ付加された空間内の単一のボクセルに畳ませることから生じる画像アーチファクトを回避するために、取得された画像をより高いサンプリング密度まで増加させるステップをさらに含む方法、を含む。
- 請求項17に記載の方法において、取得された画像は、k空間をゼロ埋めることにより、より高いサンプリング密度に増加される。
- 請求項17に記載の方法において、ゼロ埋めは、畳み込みの前にk空間の外側部分にゼロを加えることを含む。
- 請求項19に記載の方法において、ギブズのリンギングアーチファクトの除去を補助するためにアポダイゼーション関数をゼロパディングされたk空間に適用することを含む。
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