JP7075420B2 - 可変コントラストのスタック・オブ・スター収集を使用したｍｒイメージング - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングの分野に関する。本発明は、ＭＲ装置の検査ボリューム内に配置された対象物のＭＲイメージングの方法に関する。本発明は、また、ＭＲ装置、及びＭＲ装置で実行されるコンピュータプログラムに関する。

２次元又は３次元画像を形成するために、磁場と核スピンとの間の相互作用を利用する画像形成ＭＲ法は、今日、軟性組織のイメージングについて、多くの点で他のイメージング方法より優れているため、特に医療診断の分野で広く使用されており、このＭＲ法は、電離放射線を必要とせず、通常は侵襲的ではない。

一般にＭＲ法によれば、検査対象の患者の身体は、強力で均一な磁場Ｂ_０に配置され、同時にこの磁場の方向が、測定に関連する座標系の軸（通常はｚ軸）を規定する。磁場Ｂ_０は、規定された周波数（いわゆる、ラーモア周波数、又はＭＲ周波数）の交番電磁場（ＲＦ場）の印加により励起（スピン共鳴）され得る磁場強度に応じて、個々の核スピンに対して異なるエネルギーレベルを生成する。巨視的な観点から、個々の核スピンの分布は、適切な周波数の電磁パルス（ＲＦパルス）の印加により平衡状態から逸れ得る全体的な磁化を生成するが、このＲＦパルスの対応する磁場Ｂ_１は、磁化がz軸の周りを歳差運動するように、z軸に直交して延びる。歳差運動は、その開口角がフリップ角と呼ばれる円錐の表面を表す。フリップ角の大きさは、印加した電磁パルスの強度及び持続時間に依存する。いわゆる９０°パルスの場合に、磁化は、z軸から横断面に逸れる（フリップ角９０°）。

ＲＦパルスの終了後に、磁化は元の平衡状態に戻るよう緩和され、ｚ方向の磁化は、第１の時定数Ｔ_１（スピン格子又は縦緩和時間）で再び構築され、ｚ方向に直交する方向の磁化は、より短い第２の時定数Ｔ_２（スピン間（spin-spin）緩和時間又は横緩和時間）で緩和する。横磁化及びその変化は、磁化の変化がz軸に垂直な方向で測定されるように、ＭＲ装置の検査ボリューム内に配置され且つ向き合わせられた受信ＲＦコイルによって検出することができる。横磁化の減衰は、（同じ信号位相の規則正しい状態から全ての位相角が均一に分布する状態への移行を促進する）局所磁場の不均一性によって生じるＲＦ励起の後に起こるディフェージング（dephasing）を伴う。ディフェージングは、再収束（refocusing）ＲＦパルス（例えば、１８０°パルス）によって補償することができる。これにより、受信コイルでエコー信号（スピンエコー）が生成される。

体内の空間分解能を実現するために、３つの主軸に沿って延びる時間変化する傾斜磁場（magnetic field gradients）が均一な磁場Ｂ_０に重ね合わされ、スピン共鳴周波数の線形空間依存性をもたらす。受信コイルでピックアップされた信号には、体内の異なる位置に関連付けられ得る異なる周波数の成分が含まれている。受信コイルを介して得られた信号データは、空間周波数領域に対応しており、ｋ空間データと呼ばれる。ｋ空間データには、通常、異なる位相符号化で収集された複数のラインが含まれる。各ラインは、複数のサンプルを集めることによりデジタル化される。ｋ空間データのセットは、フーリエ変換によってＭＲ画像に変換される。

既知のいわゆる三次元（３Ｄ）スタック・オブ・スター（stack-of-stars）収集方式（例えば、特許文献１を参照）では、複数の空間的に非選択的な又はスラブ選択的なＲＦ励起が適用され、各ＲＦ励起が１つ又は複数のＭＲ信号（例えば、傾斜エコー信号（gradient echo signals））の収集の後に続き、各ＭＲ信号はｋ空間プロファイルを表す。ＭＲ信号は、複数の平行スライスから半径方向（radial）ｋ空間プロファイルとして収集される。スライスは、ｋ空間におけるスライス方向に沿って異なる位置に配置される。スライス方向（例えば、ｋ_ｚ方向）では、標準的なデカルト位相符号化が実行されるが、ＭＲ信号は、中心（ｋ_ｘ＝ｋ_ｙ＝０）の周りに回転する半径方向「スポーク（spokes）」に沿って各単一のスライス内で収集される。これにより、積み重ねられたディスクで構成される円筒形のｋ空間カバレッジ（スタック・オブ・スター）が得られる。技術的には、これは、スライスの面内方向に傾斜磁場を同時に生成し、それらの振幅を変調することにより実現される。ｋ空間プロファイル収集ステップの時間順序を選択するために、様々な方式を使用することができる。異なる角度位置でのｋ空間プロファイルを収集する前に、例えば、スライス方向に沿った全ての位相符号化ステップを連続して取得する（acquired）ことができる。これにより、デカルト・サンプリングの期間が短くなり、スライスのスタック内で高いデータの一貫性が確保され、スタック・オブ・スター手法の半径方向サンプリングの一般的な動きロバスト性が維持されるのが保証される。デカルト位相符号化ステップは、中心スライスからｋ空間の周辺まで（中心から外に）、又は－ｋ_{ｚ，ｍａｘ}から＋ｋ_{ｚ，ｍａｘ}までの線形順序で実行され得る。角度順序の場合に、イメージング・シーケンスでは、複数のインターリーブを用いた等間隔の角度サンプリング又はいわゆる黄金角方式のいずれかを使用することができる。等間隔方式では、角距離は、ΔΦ＝１８０°／ｎ_{ｔｏｔａｌ}に従って計算され、ここで、ｎ_{ｔｏｔａｌ}はスポークの総数である。インターリーブによりｋ空間の時間的コヒーレンスが低下するため、複数のインターリーブ（又は「回転」）を使用してスポークを収集することが有益となり得る。こうして、動きの非均一性はｋ空間に広がり、アーチファクトは減衰する。黄金角方式では、ｋ空間プロファイルの角度は毎回ΔΦ＝１１１．２５°だけ増加し、これは、１８０°に黄金比を乗算したものに相当する。従って、その後サンプリングされたスポークは、以前にサンプリングされたスポークのセット内の最大のギャップを埋めながら、常に補完情報を追加する。結果として、収集したスポークの連続的な（シーケンシャル）セットはｋ空間を略均一にカバーし、これにより、例えば、時間サブフレームの再構成が可能になり、黄金角方式がダイナミックイメージング検討に十分適したものになる。

同様に、既知のスタック・オブ・スパイラル（stack-of-spiral）収集方式では、各非選択的な又はスラブ選択的なＲＦ励起が、スパイラルｋ空間プロファイルを表す１つ又は複数のＭＲ信号の収集の後に続く。スタック・オブ・スター法と同様に、スライスは、また、ｋ空間におけるスライス方向に沿って異なる位置に配置される。標準的なデカルト位相符号化がスライス方向で実行される一方、ＭＲ信号は、ｋ空間の中心（ｋ_ｘ＝ｋ_ｙ＝０）を原点とする螺旋状の軌跡に沿った各単一のスライス内で収集される。

前述した３Ｄ半径方向スタック・オブ・スター及びスタック・オブ・スパイラル方式は、高い動きロバスト性、良性のエイリアシング（aliasing）・アーチファクト、ｋ空間中心の継続的な更新等、臨床ＭＲイメージングにいくつかの有望な利点を提供する。

３Ｄ半径方向スタック・オブ・スター及びスタック・オブ・スパイラル・イメージングは、中心のｋ空間の固有のオーバーサンプリングによる機会を提供する。

しかしながら、例えば、特にターボ・スピン・エコー・イメージングにおいて典型的な長いエコートレイン（echo train）の使用による信号変調は、放射線技師が典型的に必要とするコントラストを提供しないようなコントラスト汚染につながる。

国際公開第２０１３／１５９０４４号

上記から、長いエコートレインの使用によるコントラスト汚染に対処する改善された診断技術に対する必要性が高いことが容易に理解される。従って、本発明の目的は、再構成したＭＲ画像のコントラストの制御が強化されたスタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラル収集方式を使用したＭＲイメージングを可能にすることである。

本発明によれば、ＭＲ装置の検査ボリューム内に配置された対象物の身体のＭＲイメージングの方法が開示される。この方法は、
ａ）対象物を、ＲＦパルス及びスイッチド傾斜磁場（switched magnetic field gradients）を含むマルチエコー・イメージング・シーケンスの複数のショットに当てることによりＭＲ信号を生成するステップであって、一連のエコー信号が各ショットによって生成される、生成するステップと、
ｂ）スタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラル方式に従ってエコー信号を収集するステップであって、エコー信号は、ｋ空間におけるスライス方向に沿って異なる位置に配置された半径方向又は螺旋状ｋ空間プロファイル（Ｓ１－Ｓ１２）として収集され、異なるｋ空間スライスからのエコー信号がイメージング・シーケンスの各ショットで収集され、エコー信号は、異なる緩和時間の重み付け（weightings）を有する各ｋ空間スライスから収集される、収集するステップと、
ｃ）ｋ空間強調（weighted）画像コントラストフィルタを使用して、収集したエコー信号から所望のコントラストの少なくとも１つのＭＲ画像を再構成するステップと、を含む。

本発明によれば、例えば、（デカルト）スライス方向に異なって位相符号化された一連のエコー信号が生成されるマルチエコー・イメージング技術により、異なるｋ空間スライスからのエコー信号が各ショットで収集される。エコー信号の緩和時間の重み付けは、完全な信号データセットの収集中に変化し、それによって所与の各ｋ空間スライスに起因するエコー信号が、異なる緩和時間の重み付けで収集される。この実施形態では、ｋ空間スライス毎のＴＳＥコントラストの変化は、各ショットの異なるスライスで収集を開始することにより達成される。このようにして、完全な収集中に、異なるコントラストを有するエコー信号のコレクション（collection：集まり）をｋ空間の中心から収集することができる。ｋ空間スライスは、既知のｋ空間強調画像コントラスト（ＫＷＩＣ）フィルタリング技術を使用して、画像再構成のベースとなるｋ空間データを適切にフィルタリングすることにより、所望する緩和時間の重み付けのＭＲ画像を再構成することができるように、異なって位相符号化された複数の半径方向又は螺旋状ｋ空間プロファイルによってサンプリングされる（Song et al., Magn. Reson. Med., 44, 825-832, 2000を参照）。本発明に従って使用されるＫＷＩＣ技術は、画像コントラストに関する重要な情報を含むｋ空間の中心の半径方向又は螺旋状スキャンによる固有の実質的なオーバーサンプリングを活用する。こうして、ｋ空間データを適切にフィルタリングすることにより、本発明は、収集中に適用される各緩和時間の重み付け（weighting）に対する個々の緩和時間強調（weighted）ＭＲ画像の再構成を可能にする。不要な緩和時間の重み付けによる汚染は、所望の画像コントラストに対応して大幅に削減することができる。

エコー信号の緩和時間の重み付けは、イメージング・シーケンスのエコー時間の変化によって変化し得る。緩和時間の重み付けは、（反転回復）プレパルス後の遅延（例えば、反転）時間を変えることによりさらに変えることができる。

エコー信号の緩和時間の重み付けを推定するために、例えば、（定量的な）Ｔ_２マップ等の対応する緩和時間マップを、収集したエコー信号から導出することができ、これにより、導出したそれぞれのマップに従って収集したエコー信号の変化を補償することができる。このようにして、こうして補償されたエコー信号から「ぼけのない（de-blurred）」ＭＲ画像を再構成することができる（’Reducing contrast contamination in radial turbo spin echo acquisition by combining a narrow band KWIC filter with parallel imaging’ by D. Neumann et al. in Magnetic Resonance in Medicine 72 (2014) 1680-1686を参照）。

信号データの高速収集を達成するために、本発明の方法によって使用されるイメージング・シーケンスは、例えば、ターボ・スピン・エコー（ＴＳＥ）シーケンス、ターボ・フィールド・エコー（ＴＦＥ）シーケンス、又はバランスド（balanced）（ターボ）フィールド・エコーシーケンス、エコー・プラナー（planer）・イメージング（ＥＰＩ）、又はＧＲＡＳＥシーケンスであってもよい。緩和時間の重み付けは、ショットからショットへのｋ空間ラインの収集順序を変えることで変えることができる。ｋ空間におけるスライスのスタック内の所与の位置でのｋ空間プロファイルのＴ_２重み付け（強調）は、一連のエコー信号内の対応するエコー信号の位置に依存する。こうして、緩和時間の重み付けは、ショットからショットへのｋ空間ラインの収集順序を変更することで容易に変えることができる。代替的に、緩和時間の重み付けは、個々のエコー信号のエコーシフトの変化により変化し得る。フリップ角掃引（flip angle sweeps）及び／又は異なるバランシング方式も使用することができる（以下を参照）。

こうして、異なるエコー時間の個々の画像も、収集したエコー信号から再構成することができる。こうして、Ｔ_１マップ及び／又はＴ_２マップ及び／又はＴ_２ ^＊を収集したエコー信号から有利に導出することができるだけでなく、Ｂ_０マップ及び／又は水マップ及び／又は脂肪マップ及び／又は感受性マップも、既知のディクソン（Dixon）方式に従って再構成することができる。その後、これらは、Ｂ_０マップも考慮に入れて、歪みのないＭＲ画像を提供するために使用することができる。ＭＲ画像は、所望する水／脂肪／鉄の外観と合成することができる。

特定の緩和時間に起因する収集したエコー信号データは、一般的に、少なくともｋ空間の周辺でアンダーサンプリングされる。こうして、圧縮センシング（ＣＳ）を、ＭＲ画像の再構成のために、及び／又はアンダーサンプリングされた信号データからのそれぞれの緩和時間マップの導出のために有利に使用することができる。特定の緩和時間の重み付けに起因する（ＫＷＩＣでフィルタ処理された）ｋ空間プロファイルは、ｋ空間で不規則に分布することさえあり得る。ＣＳ理論は、信号データを大幅に削減する大きな可能性を有していることが既知である。ＣＳ理論では、適切な正則化アルゴリズムを適用することにより、変換領域にスパース（sparse）表現を有する信号データセットをアンダーサンプリングされた測定値から復元することができる。信号のサンプリング及び再構成の数学的枠組みとして、ＣＳは、ｋ空間サンプリング密度がナイキスト（Nyquist）基準をはるかに下回る場合であっても、信号データセットを正確に又は少なくとも高画質で再構成することができる条件を規定し、また、そのような再構成の方法も提供する。

収集するデータ量の削減も、少なくとも１つのＭＲ画像を再構成するために並列画像再構成アルゴリズムを使用することにより、達成される。並列イメージングアルゴリズムを圧縮センシングと組み合わせて、収集するデータ量をさらに削減することができる。

さらに、純粋なプロトン密度（ＰＤ）及び／又はＴ_２及び／又はＴ_１コントラスト強調ＭＲ画像は、本発明による単一のスタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラル収集から生成することができる（Neumann et al., Magn. Reson. Med., 1680-1686を参照）。また、「混合」（ＰＤ，Ｔ_２，Ｔ_１）コントラストのＭＲ画像は、１回収集の信号データから合成することができる。

複数のショットの収集中にｋ空間の中心に異なるコントラストを有するエコー信号のｋ空間分布をさらに最適化するために、半径方向ｋ空間プロファイルの角度順序を黄金角方式に従って選択することができる。前述したように、黄金角方式では、ｋ空間プロファイルの角度は、収集から次の収集まで毎回ΔΦ＝１１１．２５°だけ増加し、これは、１８０°に黄金比を乗算したものに相当する。従って、その後にサンプリングされた半径方向ｋ空間プロファイルは、以前にサンプリングされたプロファイルのセット内の最大のギャップを埋めながら、常に補完情報を追加する。結果として、収集したプロファイルの連続的なセットはｋ空間を略均一にカバーする。

本発明によれば、異なるｋ空間スライスからのエコー信号は、イメージング・シーケンスの各ショットで収集される。好ましくは、異なる角度位置で更なるｋ空間プロファイルを収集する前に、ｋ空間プロファイルが、同じ角度位置の少なくとも２つの異なるスライスから収集される。換言すれば、スライス方向に沿った位相符号化ステップは、異なる（黄金角）位置でのｋ空間プロファイルを収集する前に、各ショットで順次取得される。これにより、（スライス方向の）デカルト・サンプリングの期間が短くなり、スライスのスタック内で高いデータの一貫性が確保され、スタック・オブ・スター方式の一般的な動きロバスト性が維持される。

本発明のさらに好ましい実施形態では、イメージング・シーケンスは、ＲＦパルスのフリップ角掃引を含み、収集した各エコー信号に起因するフリップ角は、画像再構成において考慮される。ｋ空間プロファイルの緩和重み付けは、ＴＳＥ収集で典型的に使用されるフリップ角掃引の影響を受ける可能性がある。フリップ角掃引に関する情報を、例えば対応するモデルを介して、緩和時間の重み付けの推定に組み込む必要がある。さらに、フリップ角掃引を調整して、緩和重み付けの推定の精度を向上させることもできる。例えば、ｋ空間プロファイルの総数が少ない場合に、ＴＳＥショット中の緩和時間の重み付けの数は、フリップ角掃引を使用して減らすことができる。

本発明の方法は、収集した信号データにおける動き誘発性変位及び位相誤差を推定及び補正するステップも含むことができる。例えば、個々のショットの中心ｋ空間データから再構成された低解像度のＭＲ画像を互いに比較して、患者の動きによって生じる変位及び位相誤差を補償することができる。これらの要因は、更なる処理の前に、本発明に従ってｋ空間データについて修正すべきである。これにより、本発明の方法は、信号収集中の検査対象物の動きに関してロバストになる。本発明による緩和時間の重み付けの変化は、再構成された各低解像度ＭＲ画像のコントラストも修正するので、対象物の動きの正確な決定及び補正のために特別な測定が必要になる場合がある。相互相関及び正規化された相互情報等の類似性測定方法を使用して、取得したマルチコントラストの低解像度画像を整列させることができる。

さらに別の好ましい実施形態によれば、ｋ空間プロファイルの半径方向密度（radial density）は、ｋ空間におけるスライス位置の関数として変化する可能性があり、半径方向密度は、より中心のｋ空間の位置ほどより高く、より周辺のｋ空間の位置ほどより低くなる。この実施形態では、半径方向ｋ空間サンプリング密度（すなわち、スライス毎に異なる向きの半径方向ｋ空間プロファイルの数）は、スライス毎に異なる。ｋ空間プロファイルの半径方向密度は、ｋ空間の中心（ｋ_ｚ＝０）に近いスライスほどより高くなるが、ｋ空間プロファイルの半径方向密度は、ｋ空間の中心からより離れたスライスほどより低くなる。この手法により、画像のエネルギーが支配的な中心ｋ空間でのオーバーサンプリング（つまり、ナイキスト基準で必要とされるよりも高い半径方向サンプリング密度）を提供しながら、全体のスキャン時間が最小限に抑えられる。これは、本発明によるＫＷＩＣフィルタリング技術の適用をサポートする。半径方向サンプリング密度は、周辺のｋ空間領域のより低い半径方向サンプリング密度まで徐々に低下し得る。周辺領域では、半径方向ｋ空間サンプリング密度は、ナイキストの閾値よりも低くても、画質に大きな影響を与えない。

これまで説明した本発明の方法は、検査ボリューム内に均一な定常磁場Ｂ_０を生成するための少なくとも１つの主磁石コイル、検査ボリューム内の異なる空間方向にスイッチド傾斜磁場を生成するための複数の傾斜磁場コイル（gradient coil）、検査ボリューム内でＲＦパルスを生成する及び／又は検査ボリューム内に位置付けされた患者の身体からＭＲ信号を受信するための少なくとも１つの身体ＲＦコイル、時間的に連続するＲＦパルス及びスイッチド傾斜磁場を制御するための制御ユニット、及び受信したＭＲ信号からＭＲ画像を再構成するための再構成ユニットを含むＭＲ装置によって実施することができる。本発明の方法は、ＭＲ装置の再構成ユニット及び／又は制御ユニットの対応するプログラミングによって実施することができる。

本発明の方法は、現在臨床的に使用されている殆どのＭＲ装置で有利に実施することができる。この目的のために、本発明の上述した方法ステップを実行するようにＭＲ装置が制御されるコンピュータプログラムを利用するだけでよい。コンピュータプログラムは、ＭＲ装置の制御ユニットにインストールするべくダウンロードされるように、データキャリア上に存在するか、データネットワーク内に存在することができる。

同封の図面は、本発明の好ましい実施形態を開示している。ただし、図面は、本発明の制限の規定としてではなく、例示のみを目的としてデザインされていることを理解されたい。
本発明の方法を実施するためのＭＲ装置を示す図である。 本発明のスタック・オブ・スター収集方式を概略的に示す図である。 本発明のスタック・オブ・スター収集方式の更なる実施形態を概略的に示す図である。 本発明によるコントラスト決定の手順を示すブロック図である。

図１を参照すると、ＭＲ装置１がブロック図として示されている。この装置は、実質的に均一で時間的に一定の主磁場Ｂ_０が検査ボリュームを通してｚ軸に沿って形成されるように、超伝導又は抵抗性主磁石コイル２を含む。この装置は、（１次、２次、及び適用可能な場合に３次の）シミング（shimming：磁場均一度調整）コイル２’のセットをさらに含み、このセットの個々のシミングコイル２’を流れる電流は、検査ボリューム内のＢ_０偏差を最小化する目的で制御可能である。

磁気共鳴生成及び操作システムは、一連のＲＦパルス及びスイッチド（switched：スイッチ切替式）傾斜磁場を適用して、核磁気スピンを反転又は励起させ、磁気共鳴を誘導し、磁気共鳴を再収束させ、磁気共鳴を操作し、磁気共鳴を空間的に及び他の方法で符号化し、スピンを飽和させ、ＭＲイメージングの実行等する。

より具体的には、傾斜増幅器３は、検査ボリュームのｘ、ｙ及びｚ軸に沿って全身傾斜磁場コイル４，５，６の選択されたコイルに電流パルス又は波形を印加する。デジタルＲＦ周波数送信機７は、ＲＦパルス又はパルスパケットを、送信／受信スイッチ８を介して身体ＲＦコイル９に送信して、ＲＦパルスを検査ボリューム内に送信する。典型的なＭＲイメージング・シーケンスは、印加した傾斜磁場とともに核磁気共鳴信号の選択された操作を達成する短い持続時間のＲＦパルスセグメントのパケットで構成される。ＲＦパルスは、飽和させ、共鳴を励起させ、磁化を反転し、共鳴を再収束させ、又は共鳴を操作し、検査ボリュームに位置付けされた身体１０の一部を選択するために使用される。ＭＲ信号は、身体ＲＦコイル９によってもピックアップされる。

身体１０の限られた領域のＭＲ画像を生成するため、又は並列イメージングによるスキャンを加速させるために、ローカルアレイＲＦコイル１１，１２，１３のセットが、イメージングのために選択された領域に隣接して配置される。アレイコイル１１，１２，１３を使用して、身体－コイルＲＦ送信によって誘導されたＭＲ信号を受信することができる。

結果として生じるＭＲ信号は、身体ＲＦコイル９及び／又はアレイＲＦコイル１１，１２，１３によってピックアップされ、好ましくは前置増幅器（図示せず）を含む受信機１４によって復調される。受信機１４は、送信／受信スイッチ８を介してＲＦコイル９，１１，１２，１３に接続される。

ホストコンピュータ１５は、シミングコイル２’並びに傾斜パルス増幅器３及び送信機７を制御して、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、傾斜及びスピン・エコー・イメージング、高速スピン・エコー・イメージング等の複数のＭＲイメージング・シーケンスのいずれかを生成する。選択されたシーケンスについて、受信機１４は、各ＲＦ励起パルスに続いて、単一又は複数のＭＲデータラインを迅速に連続して受信する。データ収集システム１６は、受信信号のアナログ－デジタル変換を実行し、各ＭＲデータラインを更なる処理に適したデジタル形式に変換する。最新のＭＲ装置では、データ収集システム１６は、生画像データの収集に特化した別個のコンピュータである。

最終的に、デジタル生画像データは、フーリエ変換、又はＳＥＮＳＥやＧＲＡＰＰＡ等の他の適切な再構成アルゴリズムを適用する再構成プロセッサ１７によって画像表現に再構成される。ＭＲ画像は、患者を通る平面スライス、平行な平面スライスのアレイ、三次元ボリューム等を表し得る。次に、画像は画像メモリに保存され、そこで、画像表現のスライス、投影、又は他の部分を、視覚化のために（例えば、結果として得られるＭＲ画像の人間が読める状態のディスプレイを提供する）ビデオモニタ１８を介して適切なフォーマットに変換するためにアクセス可能にされる。

ホストコンピュータ１５は、本明細書において上記及び以下で説明する本発明の方法を実行するようにプログラムされる。

図２は、エコー信号がＴＳＥイメージング・シーケンスを使用して収集される、本発明によるスタック・オブ・スター・イメージングのｋ空間サンプリングを示している。空間的に非選択的な又はスラブ選択的なＲＦ励起を含む複数のショットのそれぞれにおいて、一連のエコー信号が収集され、各エコー信号はｋ空間プロファイルを表す。エコー信号は、複数の平行ｋ空間スライス２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７（図２ａの実施形態では７個）から半径方向ｋ空間プロファイルとして収集される。スライスは、スライス方向ｋ_ｚに沿って異なる位置に配置される。ｋ_ｚ方向では、デカルト位相符号化が実行されるが、エコー信号は、中心（ｋ_ｘ＝ｋ_ｙ＝０）の周りに回転する半径方向「スポーク」Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８に沿った各単一のスライス内で収集される。これにより、積み重ねられたディスクで構成される円筒形のｋ空間カバレッジが得られる。図示の実施形態では、異なる角度位置でのｋ空間プロファイルが収集される前に、スライス方向ｋ_ｚに沿った位相符号化ステップが順次取得される。スポークＳ１～Ｓ８の角度順序には、上述した黄金角方式が採用される。スポークの角度は、毎回ΔΦ＝１１１．２５°だけ増加する。異なるショットは、負のｋ_ｚ方向を指す矢印で示される。スライス方向に沿った位相符号化ステップの連続的な取得は、異なる黄金角位置でｋ空間プロファイルをサンプリングする前に実行され、これは、高いデータの一貫性及び一般的な動きロバスト性を確保するために不可欠である。本発明は、ｋ空間スポークＳ１～Ｓ８の収集中にＴＳＥコントラスト又はＴＳＥ次数の変化を示唆する。ＴＳＥコントラストの変化は、例えば、非対称ＴＳＥ技術で一般的に使用されているＴＳＥエコーシフトによって実現することができる。ＴＳＥコントラスト又はＴＳＥ次数の変化により、各ｋ空間スライス２１～２７で異なるＴＳＥコントラストのコレクションを収集することができる。個々の緩和時間の重み付き（weighted：強調）ＭＲ画像は、例えばＫＷＩＣフィルタリングと組み合わせた反復ＳＥＮＳＥ，ＣＳを使用することにより再構成することができる。ＫＷＩＣ技術は、画像コントラストに関する重要な情報を含む中心のｋ空間領域からの所望のＴ_２強調を有するこれらｋ空間スポークＳ１～Ｓ８のみのセクションを選択する。ｋ空間データのこのフィルタリングにより、所望の緩和時間コントラストを有するＭＲ画像の再構成が可能になる。不要な緩和時間の重み付けによる汚染は、周辺のｋ空間領域に限定されるため、最終的なＭＲ画像では大幅に低減される。個々のコントラストの再構成を使用して、緩和減衰（Ｔ_２）を推定し、対応するＴ_２マップを導出することができる。Ｔ_２マップは、例えば、異なるＴ_２強調ＭＲ画像の信号減衰のピクセル単位（pixel-wise）の決定によって収集することができる。推定された緩和減衰を使用して、ＴＳＥデータを「ぼけのない状態にする」ことができる。単一のスタック・オブ・スター収集から純粋なＰＤ及びＴ_２強調ＭＲ画像を再構成することができる。ユーザの好みに基づいた混合コントラスト（Ｔ_２，ＰＤ）も合成することができる。

図３に示された実施形態では、ｋ空間サンプリングもスタック・オブ・スター方式に従って実行される。下向きの矢印は、使用されたマルチエコー・イメージング・シーケンスの後続のショットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを示す。半径方向ｋ空間プロファイルは、５つの平行ｋ空間スライス２１～２５から収集される。スライス方向ｋ_ｚに沿った位相符号化ステップは、異なる角度位置でのｋ空間プロファイルを収集する前に順次取得される。この実施形態では、ｋ空間スライス毎のＴＳＥコントラストの変化は、各ショットの異なるスライスで収集を開始することにより達成される。ショットＡはスライス２１で収集を開始し、次にスライス２２～２５に順次進み、最後に、ショットＡの最後のエコーで、異なる角度位置にある更なるｋ空間スポークがスライス２１から収集される。ショットＢは、スライス２２で開始し、スライス２３～２５及び２１～２３を周期的に収集する。この方式は、更なるショットＣ及びＤを通じて継続される。ＴＳＥコントラストのこの変化は、各ｋ空間スライス２１～２５で異なるＴＳＥコントラストのコレクションの収集を実現し、それによって個々に緩和時間で重み付けされたＭＲ画像を再構成することができる。

図４は、本発明の方法を概略的に示している。ステップ３１で異なる緩和時間の重み付けを使用したイメージング・シーケンスの複数のショットで完全なｋ空間データを収集した後に、ステップ３２で適切な類似性尺度を使用して単一のショットデータからの低解像度画像を再構成することにより、動きを推定及び補正する。次に、対応する異なるコントラストを有する個々のＭＲ画像３３ａ～３３ｅが再構成され、ステップ３４で、収集された信号の緩和重み付けを推定するために、得られたコントラスト重み付けがコントラストモデルにフィッティングされる。次に、収集したエコー信号は、最終的なＭＲ画像内のぼけたアーチファクトを低減するために、ステップ３５でコントラストモデルに従って補償される。次に、ステップ３９で、純粋なコントラスト画像（Ｔ_２強調ＭＲ画像及びプロトン密度強調ＭＲ画像）が、補償されたＭＲ信号データから再構成される。ステップ３６で、フィッティング手順の結果として、コントラストマップ（Ｔ_２マップ）がさらに得られる。ステップ３７で、所望のコントラストに関するユーザの好みが入力される。これに基づいて、ステップ３８で、対応して合成され組み合わされたコントラストを有するＭＲ画像が、エコー信号から再構成される。

Claims (16)

1. 磁気共鳴（ＭＲ）装置の検査ボリューム内に位置付けされた対象物のＭＲイメージングの方法であって、当該方法は、
   ａ）前記対象物を、ＲＦパルス及びスイッチド傾斜磁場を含むマルチエコー・イメージング・シーケンスの複数のショットに当てることによりＭＲ信号を生成するステップであって、一連のエコー信号が各ショットにより生成される、生成するステップと、
   ｂ）スタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラル方式に従って前記エコー信号を収集するステップであって、前記エコー信号は、ｋ空間におけるスライス方向に沿って異なる位置に配置された半径方向又は螺旋状ｋ空間プロファイルとして収集され、異なるｋ空間スライスからのエコー信号が前記イメージング・シーケンスの各ショットで収集され、各ショットの異なるスライスで前記収集が開始され、前記エコー信号の緩和時間の重み付けは完全な信号データセットの収集中に変化し、それによって所与の各ｋ空間スライスに起因する前記エコー信号は異なる緩和時間の重み付けで収集され、前記エコー信号は、異なる緩和時間の重み付けを有する各ｋ空間スライスから収集され、前記エコー信号の緩和時間の前記重み付けは、前記マルチエコー・イメージング・シーケンスのエコー時間の変化によって変化する、収集するステップと、
   ｃ）ｋ空間強調画像コントラストフィルタ（ＫＷＩＣ）を使用して、前記収集したエコー信号から所望のコントラストの少なくとも１つのＭＲ画像を再構成するステップと、を含む
   方法。
2. 前記収集したエコー信号から緩和時間マップが導出され、前記収集したエコー信号は、前記導出した緩和時間マップに従って変化が補償される、請求項１に記載の方法。
3. 前記イメージング・シーケンスは、ターボ・スピン・エコー（ＴＳＥ）シーケンス、ターボ・フィールド・エコー（ＴＦＥ）又はバランスド（ターボ）フィールド・エコーシーケンス、エコー・プラナー・イメージング（ＥＰＩ）シーケンス、又はＧＲＡＳＥシーケンスである、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記緩和時間の重み付けは、ショットからショットへの前記スライス方向における前記ｋ空間プロファイルの収集順序の変化によって変化する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記緩和時間の重み付けは、前記エコー信号のエコーシフトの変化によって変化する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. ディクソン再構成アルゴリズムを使用して、前記収集したエコー信号に対する水及び脂肪による寄与を分離する、請求項５に記載の方法。
7. Ｔ_１マップ及び／又はＴ_２マップ及び／又はＴ_２ ^＊マップ及び／又はＢ_０マップ及び／又は水マップ及び／又は脂肪マップ及び／又は感受性マップが、前記収集したエコー信号から導出される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 少なくともＴ_２強調ＭＲ画像及び／又は少なくともＴ_１強調ＭＲ画像及び／又は少なくともプロトン密度強調ＭＲ画像が、前記収集したエコー信号から再構成される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. Ｔ_２強調、プロトン密度強調、及び／又はＴ_１強調コントラストを組み合わせた少なくともＭＲ画像が、前記収集したエコー信号から合成される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記ＭＲイメージング・シーケンスには、前記ＲＦパルスのフリップ角掃引が含まれ、前記収集した各エコー信号に起因する前記フリップ角は、前記少なくとも１つのＭＲ画像の再構成において考慮される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. 中心ｋ空間から収集したエコー信号から再構成された低解像度ＭＲ画像が、患者の動きによって生じる変位及び位相誤差を補償するために互いに比較される、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 類似性測定方法を使用して、複数の前記低解像度ＭＲ画像を整列させる、請求項１１に記載の方法。
13. 前記ｋ空間プロファイルの半径方向密度は、ｋ空間における前記スライスの位置の関数として変化し、前記半径方向密度は、より中心のｋ空間の位置ほどより高く、より周辺のｋ空間の位置ほど低くなる、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 検査ボリューム内に均一な定常磁場Ｂ_０を生成するための少なくとも１つの主磁石コイル、前記検査ボリューム内の異なる空間方向にスイッチド傾斜磁場を生成するための複数の傾斜磁場コイル、前記検査ボリューム内でＲＦパルスを生成する及び／又は検査ボリューム内に位置付けされた対象物から磁気共鳴（ＭＲ）信号を受信するための少なくとも１つのＲＦコイル、時間的に連続するＲＦパルス及びスイッチド傾斜磁場を制御するための制御ユニット、及び前記受信したＭＲ信号からＭＲ画像を再構成するための再構成ユニットを含むＭＲ装置であって、当該ＭＲ装置は、
    ａ）前記対象物を、ＲＦパルス及びスイッチド傾斜磁場を含むマルチエコー・イメージング・シーケンスの複数のショットに当てることによりＭＲ信号を生成することであって、一連のエコー信号は各ショットにより生成される、生成すること、
    ｂ）スタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラル方式に従って前記エコー信号を収集することであって、前記エコー信号は、ｋ空間におけるスライス方向に沿って異なる位置に配置された半径方向又は螺旋状ｋ空間プロファイルとして収集され、異なるｋ空間スライスからのエコー信号が前記イメージング・シーケンスの各ショットで収集され、各ショットの異なるスライスで前記収集が開始され、前記エコー信号の緩和時間の重み付けは完全な信号データセットの収集中に変化し、それによって所与の各ｋ空間スライスに起因する前記エコー信号は異なる緩和時間の重み付けで収集され、前記エコー信号は、異なる緩和時間の重み付けを有する各ｋ空間スライスから収集され、前記エコー信号の緩和時間の前記重み付けは、前記マルチエコー・イメージング・シーケンスのエコー時間の変化によって変化する、収集すること、及び
    ｃ）ｋ空間強調画像コントラストフィルタ（ＫＷＩＣ）を使用して、前記収集したエコー信号から所望のコントラストの少なくとも１つのＭＲ画像を再構成すること、を実行するように構成される、
    ＭＲ装置。
15. 非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記憶された実行可能命令を含むコンピュータプログラムであって、該プログラムが磁気共鳴（ＭＲ）装置で実行されたときに、該ＭＲ装置に、
    ａ）ＲＦパルス及びスイッチド傾斜磁場を含むマルチエコー・イメージング・シーケンスの複数のショットを生成すること、
    ｂ）スタック・オブ・スター又はスタック・オブ・スパイラル方式に従ってエコー信号を収集することであって、前記エコー信号は、ｋ空間におけるスライス方向に沿って異なる位置に配置された半径方向又は螺旋状ｋ空間プロファイルとして収集され、異なるｋ空間スライスからのエコー信号が前記イメージング・シーケンスの各ショットで収集され、各ショットの異なるスライスで前記収集が開始され、前記エコー信号の緩和時間の重み付けは完全な信号データセットの収集中に変化し、それによって所与の各ｋ空間スライスに起因する前記エコー信号は異なる緩和時間の重み付けで収集され、前記エコー信号は、異なる緩和時間の重み付けを有する各ｋ空間スライスから収集され、前記エコー信号の緩和時間の前記重み付けは、前記マルチエコー・イメージング・シーケンスのエコー時間の変化によって変化する、収集すること、及び
    ｃ）ｋ空間強調画像コントラストフィルタを使用して、前記収集したエコー信号から所望のコントラストの少なくとも１つのＭＲ画像を再構成すること、を含む段階を行わせる、
    コンピュータプログラム。
16. 前記類似性測定方法は、相互相関及び／又は正規化された相互情報から構成されるグループから選択される、請求項１２に記載の方法。

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