JP6084573B2 - マルチポイントディクソン技術を用いるｍｒ撮像 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）撮像の分野に関する。それは、ＭＲデバイスの検査ボリュームに配置される患者の体の少なくとも部分のＭＲ撮像の方法に関する。本発明は、ＭＲデバイス及びＭＲデバイス上で実行されるコンピュータプログラムにも関する。

２次元又は３次元画像を形成するために磁場及び核スピンの間の相互作用を利用する画像形成ＭＲ法は、特に医療用の診断の分野において、今日では広く使われている。なぜなら、軟組織の撮像に関して、それらが、多くの点で他の撮像法に対して優れており、電離放射線を必要とせず、及び通常侵襲的でないからである。

一般のＭＲ法によれば、検査される患者の体は、強い、一様な磁場Ｂ_０内に構成される。この方向は同時に、測定の基礎となる座標系の軸（通常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）の印加により励起されることができる（スピン共鳴）磁場強度に基づき、個別の核スピンに対する異なるエネルギー準位を生成する。巨視的な視野から言えば、磁場Ｂ_０がｚ軸に対して垂直に延在する間、個別の核スピンの分布は、適切な周波数の電磁気パルス（ＲＦパルス）の印加により平衡の状態から偏向されることができる全体の磁化を生成する。その結果、磁化は、ｚ軸の周りでの歳差運動を実行する。歳差運動は、コーンの表面を表す。コーンの開口部の角度がフリップ角と呼ばれる。フリップ角の大きさは、印加される電磁気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、スピンは、z軸から横断方向の平面（フリップ角９０°）まで偏向される。

ＲＦパルスの停止後、平衡の元の状態に戻ろうと、磁化は緩和する。ここで、ｚ方向における磁化が、第１の時定数Ｔ_１（スピン格子又は長手方向緩和時間）で再度構築され、ｚ方向に垂直な方向における磁化は、第２の時定数Ｔ_２（スピンスピン又は横断方向緩和時間）で緩和する。磁化の変動は、磁化の変動がｚ軸に対して垂直な方向において測定されるよう、ＭＲデバイスの検査ボリューム内に構成され、及び方向付けられる受信ＲＦコイルを用いて、検出されることができる。横断方向の磁化の減衰は、例えば９０°パルスの印加後、同じ位相を持つ整った状態からすべての位相角が一様に分散される（ディフェージング）状態への（局所磁場不均一性により誘導される）核スピンの遷移により、伴われる。ディフェージングは、再フォーカスパルス（例えば１８０°パルス）を用いて補償されることができる。これは、受信コイルにおいてエコー信号（スピンエコー）を生成する。

体における空間分解能を実現するために、３つの主軸に沿って延在する線形傾斜磁場が、一様な磁場Ｂ_０に重畳される。これは、スピン共鳴周波数の線形空間依存をもたらす。すると受信コイルにおいてピックアップされる信号は、体における異なる位置に関連付けられることができる異なる周波数の要素を含む。受信コイルを介して得られる信号データは、空間的周波数ドメインに対応し、ｋ空間データと呼ばれる。ｋ空間データは通常、異なる位相エンコーディングで取得される複数のラインを含む。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、フーリエ変換を用いてＭＲ画像へと変換される。

磁場強度の増加と共に、Ｂ_０不均一性によりもたらされるオフ共鳴効果が、より深刻になり、すべてのＭＲアプリケーションに影響を及ぼす。従来のＢ_０シミング法は、Ｂ_０不均一性の局所ボリューム又はグローバルボリュームのどちらかに焦点を合わせる。しかしながら、例えば周波数選択的な脂肪抑制のため撮像野（ＦＯＶ）にわたり、グローバルに制約されたＢ_０オフセットを要求するが、関心（ＲＯＩ）領域において局所的に最適なＢ_０均一性も必要とするＭＲアプリケーションが存在する。特定のＭＲアプリケーションに対する最適なシミングソリューションは、高磁場ＭＲシステムにおいて利用可能なより高次のシミングコイルを利用することにより実現されることができる。J. C. Sieroその他（ISMRM 16^th Scientific Meeting 2010 Proceedings、p. 2589）は、肝臓及び前立腺における効率的な脂肪抑制のため、３テスラのＢ_０場で使用されるコスト関数誘導シミング手法を提案した。この手法によれば、有効な脂肪抑制及び局所幾何学的な歪みの間のバランスを見つけ出すため、グローバル及び局所磁場均一性の間でトレードオフが探される。この既知の手法の欠点は、脂肪組織の分布に関するターゲット生体構造の解析が実行されない点にある。既知の手法は、関心局所領域及び残りのグローバルな撮像野の間のみを区別する。このために、すべての場合において脂肪組織を含む領域においては、最適なＢ_０均一性が実現されない。米国特許出願ＵＳ２００８／０２５８７２５号は、自動シミングを提供するため、ディクソン撮像と結合されるマルチポイントＢ_０マッピング法を示す。

上記より、改良されたＭＲ撮像技術に関する必要性が存在することが容易に認められる。結果的に、本発明の目的は、特により好適に脂肪抑制を実現することにより、画像品質を増加させることを可能にする方法を提供することである。

本発明によれば、ＭＲデバイスの検査ボリュームに配置される患者の体の少なくとも部分のＭＲ撮像の方法が、開示される。この方法は、
第１の画像分解能でマルチポイントディクソン技術を用いて較正信号データセットが取得されるよう制御される、ＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場を含む較正シーケンスに対して上記体の部分を従属させるステップと、
上記較正信号データセットから較正パラメータを得るステップと、
上記得られた較正パラメータに基づき、上記ＭＲデバイスを制御するステップと、
診断信号データセットが上記第１の画像分解能より高い第２の画像分解能で取得されるよう制御される、ＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場を含む撮像シーケンスに対して上記体の部分を従属させるステップと、
上記診断信号データセットから診断ＭＲ画像を再構成するステップとを有する。

本発明によれば、本発明の方法は、
上記較正信号データセットから少なくとも１つの水画像及び少なくとも１つの脂肪画像を再構成するステップと、
上記少なくとも１つの水画像及び上記少なくとも１つの脂肪画像に基づき、水領域及び脂肪領域を特定するステップと、
上記水領域及び／又は上記脂肪領域において上記Ｂ_０均一性を最大化するシム設定を決定するステップとを有する。

それ自体は既知のマルチポイントディクソン技術によれば、脂肪及び水スピンの間のスペクトル差が、水含有組織から放射するＭＲ信号及び脂肪組織から放射するＭＲ信号を分離するために、利用される。マルチポイントディクソンにおいて、ｋ空間の複数の取得が、異なるエコー時間で繰り返される。最も簡単なディクソン技術である２点ディクソンは、２つの完全なｋ空間データセットを取得する。この場合、第２の取得における脂肪磁化は、個別のエコー時間での第１の取得に対して位相を異にする。別々の及び異なる水及び脂肪画像は、複素ＭＲ信号データセットの簡単な加算又は減算により得られる。しかしながら、オリジナルの２ポイントディクソン技術では、Ｂ_０磁場の不均一性がより大きくなるとき失敗する。これは、グローバルシミング・アルゴリズムが局所磁場変動を完全に補償することができないような高Ｂ_０場での多くの臨床応用の場合にあてはまる。３点ディクソン又は４点ディクソンといったより高次のディクソン技術が、これらの磁場不均一性に関する修正のために開発された。一般に、Ｂ_０磁場マップ、水画像及び脂肪画像は、マルチポイントディクソンシーケンスを用いて得られる。

本発明によれば、マルチポイントディクソンシーケンスは、実際の診断画像の取得の前の低分解能較正スキャンの間に適用される。利点は、マルチポイントディクソンを用いるＢ_０マッピングが非常に高速で、例えば較正パラメータとしてシム設定を得るのに利用されることができるＢ_０マップに加えて、撮像野内の水及び脂肪分布に関する有益な情報を提供する点にある。

低分解能ＭＲ画像、即ち本発明の意味に含まれる第１の画像分解能で取得される画像は、１０〜１０００ｍｍ^３という大きなボクセルボリュームが原因で、診断目的には使用可能でない画像である。高解像度ＭＲ画像、即ち本発明の意味に含まれる第２の画像分解能で取得されるＭＲ画像は、個別の診断質問に答えるために用いられる。診断ＭＲ画像のボクセルボリュームは、１０ｍｍ^３以下である。ボクセルボリュームにおける差のため、較正信号データセットは、診断信号データセットより非常に高速に取得されることができる。

最近、パラレル取得と呼ばれる、ＭＲ取得を加速する技術が開発された。このカテゴリにおける方法は、ＳＥＮＳＥ（Pruessmannその他による「SENSE: Sensitivity Encoding for Fast MRI」、Magnetic Resonance in Medicine 1999、42 (5)、1952-1962）及びＳＭＡＳＨ（Sodicksonその他による「Simultaneous acquisition of spatial harmonics (SMASH): Fast imaging with radio frequency coil arrays」、Magnetic Resonance in Medicine 1997、38、591- 603）である。ＳＥＮＳＥ及びＳＭＡＳＨは、複数のＲＦ受信コイルから並列に得られるアンダーサンプリングされたｋ空間データ取得を用いる。これらの方法では、最終的に再構成されたＭＲ画像においてアンダーサンプリングアーチファクト（エイリアシング）を抑制する態様で、複数のコイルからの（複素）信号データが、複素加重で結合される。この種の複素アレイ結合は時々、空間フィルタリングと呼ばれ、ｋ空間ドメイン（ＳＭＡＳＨのような）において又は画像ドメイン（ＳＥＮＳＥのような）において、又はこのハイブリッドの方法で実行される結合を含む。ＳＥＮＳＥ又はＳＭＡＳＨにおいて、高い精度を持つコイルの適切な加重又は感度を知ることは、重要である。コイル感度、即ち信号検出に使用されるアレイＲＦコイルの空間感度プロファイルを得るため、実際の画像取得の前に及び／又はその後に、通常較正プレスキャンが実行される。参照スキャンとも呼ばれるプレスキャンにおいて、ＭＲ信号は通常、最終的な診断ＭＲ画像に必要とされる分解能より明らかに低い分解能で取得される。低分解能参照スキャンは、アレイＲＦコイル及び参照コイルを介する信号取得をインタリーブすることを含む。参照コイルは通常、ボリュームコイルであり、例えばＭＲ装置の直角位相体コイルである。低分解能ＭＲ画像は、アレイＲＦコイルを介して及びボリュームＲＦコイルを介して受信されるＭＲ信号から再構成される。コイル感度、即ちアレイＲＦコイルの空間感度プロファイルは、アレイコイル画像をボリュームコイル画像で割ることにより計算される。

本発明の１つの側面は、パラレル撮像において、即ちアレイＲＦコイルの空間感度プロファイルを決定するため、参照データセットとして較正信号データセットを用いることである。

パラレルＭＲ撮像におけるワークフローを改良するため、較正スキャンの範囲を拡大することが、本発明の重要なアイデアである。好ましい実施形態によれば、本発明の方法は、
上記較正信号データセットから再構成された少なくとも１つの低分解能ＭＲ画像に基づき、スキャン計画、患者生体構造識別及び／又は自動化された患者再配置を実行するステップと、
上記較正信号データセットから再構成された少なくとも１つの低分解能ＭＲ画像へと体モデルの適合を実行するステップとのうち少なくとも１つを有する。

較正信号データセットから再構成される３次元低分解能ＭＲ画像は、粗いスキャン計画のために用いられることができる。このため、低分解能ＭＲ画像が、例えば、関心領域を選択することができるＭＲデバイスのオペレータに対して示されることができる。更に、ＭＲ装置の検査ボリュームにおける患者の正確な配置が、較正信号データセットから再構成される低分解能ＭＲ画像に基づき、自動的にチェックされることができる。単一のアレイＲＦコイル又はアレイＲＦコイルの利用可能なセットからのサブセットの選択さえ、較正データに基づき実行されることができる。前述したように、較正スキャンに関してマルチポイントディクソン技術を使用することは、水及び脂肪領域を分離することを可能にする。これにより、補完的な情報が供給される。これに基づき、例えば、体モデル適合の信頼性が改善されることができる。これにより、例えば、ＭＲ撮像における自動器官検出が可能にされる。患者生体構造識別及び体モデル適合と組み合わせた水及び脂肪の分離は、適切なポスト処理アルゴリズムを用いて、医師及び診断にとって興味深い器官質量、器官体積、脂肪負荷等の数字を決定することを可能にする。本発明の方法を用いて得られるデータは、例えば検査ボリュームに含まれる患者及び患者の手足の望ましくない配置を除外するといった、安全上の理由からも興味深い。前述したように、マルチポイントディクソン技術は、Ｂ_０マップを提供する。これは、画像ベースのＢ_０シミングに関してだけでなく、個別の検査の後続のスキャンにおけるＭＲ共鳴周波数の予測に関しても用いられることができる。効率的なマルチポイントディクソン技術が更に、全体の検査ボリュームにおける渦電流性能を推定することを可能にする。この情報は、個別の検査の後続のスキャンにおける画像品質を改善するために用いられることができる（印刷に先立って電子的に公表されたEggersその他による「Dual-echo Dixon Imaging with Flexible Choice of Echo Times」、Magnetic Resonance in Medicine、2010参照）。

様々なＭＲＩアプリケーションにおいて、検査される対象物の動きが、画像品質に悪影響を与える可能性がある。画像の再構成に充分なＭＲデータの取得には、有限の時間期間がかかる。その有限取得時間の間に撮像される対象物の運動は通常、再構成されたＭＲ画像における運動アーチファクトを生じさせる。従来のＭＲＩ手法では、取得時間は、ＭＲ画像の所与の分解能が特定されるとき、非常に小さな程度しか減らされることができない。医療用のＭＲＩの場合、運動アーチファクトは、患者の運動からだけではなく、例えば心臓サイクル、呼吸サイクル及び他の生理的処理から生じることができる。動的なＭＲＩスキャンにおいて、データ取得の間の検査される対象物の運動は、異なる種類のぼやけ、配置ミス及び変形アーチファクトをもたらす。いわゆるナビゲータ技術といった予想的な運動修正技術は、撮像パラメータをあらかじめ調整することにより、運動に関する問題を解決するために開発された。これは、撮像ボリュームにおけるＦＯＶ等の位置及び方向を規定する。これによりナビゲータ技術において、ＭＲ信号データセットは、局所化され及び制限されたボリューム（ナビゲータボリューム）から、例えば、検査される患者の隔膜と交差する鉛筆形状のボリュームから取得される。隔膜の位置が、取得されたＭＲ信号データセットから再構成されることができ、運動検出及びＦＯＶの修正に関してリアルタイムに用いられることができるという態様で、ナビゲータボリュームは配置される。ナビゲータ技術は主に、心臓及び腹部検査における呼吸運動の効果を最小化するために用いられる。本発明の方法は有利には、較正信号データからの較正パラメータとしてナビゲータボリュームの配置パラメータを自動的に得るために用いられることができる。例えば、較正信号データセットから再構成される低分解能ＭＲ画像において検出される運動する器官又は別の生体構造の領域に、ナビゲータボリュームを自動的に配置することが可能である。

本発明の更に別の実施形態によれば、ＭＲ周波数（Ｆ_０）は、較正信号データセットからの較正パラメータとして自動的に得られることができ、例えばＭＲデバイスの周波数生成器を得られた周波数値にセットすることにより、ＭＲデバイスは、これに従って制御されることができる。Ｂ_０マップがマルチポイントディクソン技術を用いて取得される較正信号データから得られることができるので、特定された領域から診断画像を取得するための正確なＭＲ周波数は、直接的な態様で得られることができる。較正信号データセットから再構成される低分解能ＭＲ画像に基づき、特定の器官、例えば、肝臓を自動的に特定することが可能である。例えば、器官に含まれる最適なボックス形状のボリュームを規定することにより、正確なＭＲ周波数を決定することが可能である。これにより、ＭＲ周波数の堅牢及び正確な決定が可能である。こうして、広く自動化された態様で個別の器官からの最適な診断ＭＲ画像の取得が、容易にされる。

本発明の方法は更に、マルチチャンネル送信システムを含むＭＲデバイスと組み合わせて用いられることができる。この場合、２つ又はこれ以上の別々の送信ＲＦアンテナが、検査ボリュームにおけるＲＦパルスを生成するために用いられる。送信ＲＦアンテナは、異なる空間感度プロファイルを持つ。較正シーケンスは、例えばブロッホ―ジーガード・シフト効果を引き起こすために追加的なＲＦパルスを導入することにより、ターゲット化された態様で適合されることができる。その結果、送信磁場（Ｂ_１）の強度が、較正信号データセットの取得されたＭＲ信号の位相へとエンコードされる。これに基づき、対応する送信磁場Ｂ_１の振幅が推定されることができる。こうして、較正信号データセットからの較正パラメータとして送信ＲＦアンテナの空間送信感度プロファイルを得るために、本発明が適用可能であることは明らかである。

要約すると、本発明によるマルチポイントディクソンを含む較正シーケンスは有利には、
（画像ベースのシミングのための）Ｂ_０磁場マッピング、
受信マッピング（アレイＲＦコイルの受信感度の決定）、
送信マッピング（アレイＲＦコイルの送信感度の決定）、
粗いスキャン・ジオメトリ計画、
自動化された患者の位置決め及び再配置、
特定の安全上の問題に関する自動チェック（検査ボリュームにおける患者の配置）、
患者の特定のパラメータ（器官質量、体積等）の決定、及び
システムパラメータ（例えばアレイＲＦコイル選択）の自動設定を可能にする。

本発明によるこの「多目的」較正スキャンは、診断ＭＲ画像を取得するワークフローを明らかに単純化し、改良し及び加速させる。

較正信号データセットがマルチポイントディクソン技術を用いて本発明に基づき取得されるので、水マップ、脂肪マップ及びＢ_０マップは、較正データから再構成されることができる。これらのマップは、水領域及び脂肪領域を得るため、水画像及び脂肪画像の（好ましくは自動的な）セグメント化のために用いられる。水領域及び脂肪領域は、それぞれ主に水及び脂肪組織を含む撮像野における領域である。これに基づき、水領域又は脂肪領域においてＢ_０均一性を最大化する（即ち、Ｂ_０ずれを最小化する）シム設定を決定することが可能である。水領域及び脂肪領域の両方において適切なＢ_０均一性を提供する妥協点が見つけ出される態様で、シム設定を決定することも可能である。

本発明の方法の更に別の好ましい実施形態によれば、上記シム設定が、上記水領域及び上記脂肪領域におけるＢ_０ずれに基づきコスト関数を最適化することにより計算される。最小化アルゴリズムは、適切に設定されたコスト関数を最小化するために用いられることができる。そこでは、このアルゴリズムは水領域におけるＢ_０のずれを最小化する。一方同時に、ＭＲ共鳴周波数から所与のオフセットされた値、例えば１６０Ｈｚ以上外れる脂肪領域に含まれるボクセル数を最小化する。重み付け係数が、コスト関数において水領域及び脂肪領域を異なる態様で重み付けするために適用されることができる。脂肪領域における脂肪信号が、最終的な診断画像（それは、周波数選択的脂肪飽和を用いることにより取得される）において十分に抑制されるよう、一方水領域におけるＢ_０均一性が、良い品質の診断画像を供給するのに十分均一であるよう、重み付け係数が選択されることができる。最小化アルゴリズムから生じるパラメータは、ＭＲデバイスのシムコイルを励磁するシム設定へと直接変換されることができる。

これまでに説明された本発明の方法は、ＭＲデバイスを用いて実行されることができる。このデバイスは、検査ボリュームに含まれる一様な、安定した磁場Ｂ_０を生成する少なくとも１つの主磁石コイルと、上記検査ボリュームにおける異なる空間方向において切り替えられた傾斜磁場を生成する複数のグラジエントコイルと、上記検査ボリュームにおけるＲＦパルスを生成する、及び／又は上記検査ボリュームに配置される患者の体からのＭＲ信号を受信する少なくとも１つの体ＲＦコイルと、時間連続的なＲＦパルス及び切り替えられた傾斜磁場を制御する制御ユニットと、再構成ユニットと、視覚化ユニットとを含む。本発明の方法は、ＭＲデバイスの再構成ユニット、視覚化ユニット及び／又は制御ユニットの対応するプログラムにより実現される。

本発明の方法は有利には、現在臨床に用いられるほとんどのＭＲデバイスにおいて実行されることができる。このためには、本発明の上記の説明された方法ステップをＭＲデバイスが実行するよう、ＭＲデバイスが制御されるコンピュータプログラムを単に利用する必要があるだけである。コンピュータプログラムは、データ担体に存在するか、又は、ＭＲデバイスの制御ユニットにインストールのためダウンロードされるようデータネットワークに存在することができる。

本発明の方法を実施するＭＲデバイスを示す図である。 本発明による較正信号データから再構成される低分解能ＭＲ画像を示す図である。 本発明による較正信号データから再構成されるＭＲ画像における水及び脂肪領域を示す図である。

図面は、本発明の好ましい実施形態を開示する。しかしながら、この図面は、説明のためだけに設計され、本発明の範囲を規定するものではない点を理解されたい。

図１を参照すると、ＭＲデバイス１が表示される。このデバイスは、超伝導又は抵抗主磁石コイル２を有する。その結果、実質的に一様な、時間的に一定の主磁場Ｂ_０、検査ボリュームを通りｚ軸に沿って作成される。デバイスは更に、（第１、第２、及び該当する場合第３次の）シムコイル２'のセットを有する。この場合、セット２'の個別のシムコイルを通る電流は、検査ボリュームにおけるＢ_０ずれ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、核磁気スピンを反転又は励起させるため、磁気共鳴を誘導するため、磁気共鳴を再フォーカスするため、磁気共鳴を操作するため、空間的に及び他の態様で磁気共鳴をエンコードするため、スピンを飽和させるため、その他ＭＲ撮像を実行するのに必要なことのため、ＲＦパルス及び切り替えられた傾斜磁場のシリーズを適用する。

より詳細には、グラジエントパルス増幅器３は、検査ボリュームのｘ、ｙ及びｚ軸に沿って全身グラジエントコイル４、５及び６の選択された１つに対して、電流パルスを適用する。デジタルＲＦ周波数送信機７は、検査ボリュームにＲＦパルスを送信する体ＲＦコイル９に対して、送信／受信スイッチ８を介して、ＲＦパルス又はパルスパケットを送信する。典型的なＭＲ撮像シーケンスは、互いにまとめられる短い持続時間のＲＦパルスセグメントのパケットから作られ、任意の印加傾斜磁場は、核磁気共鳴の選択された操作を実現する。ＲＦパルスは、共鳴を飽和させ、励起させ、磁化を反転させ、共鳴を再フォーカスし、又は共鳴を操作するため、及び、検査ボリュームに配置される体１０の部分を選択するために用いられる。ＭＲ信号は、体ＲＦコイル９によってもピックアップされる。

パラレル撮像を用いて体１０の限られた領域のＭＲ画像を生成するため、局所アレイＲＦコイルのセット１１、１２、１３が、撮像のために選択される領域に対して連続して配置される。アレイコイル１１、１２、１３は、体コイルＲＦ通信により誘導されるＭＲ信号を受信するために用いられることができる。

結果として生じるＭＲ信号は、体ＲＦコイル９により及び／又はアレイＲＦコイル１１、１２、１３によりピックアップされ、好ましくはプリアンプ（図示省略）を含む受信機１４により復調される。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及び１３に接続される。

ホストコンピュータ１５は、シムコイル２'だけでなく、例えばエコープラナ撮像（ＥＰＩ）、エコーボリューム撮像、グラジエント及びスピンエコー撮像、高速スピンエコー撮像等の複数のＭＲ撮像シーケンスのいずれかを生成するため、グラジエントパルス増幅器３及び送信機７を制御する。選択されたシーケンスに対して、受信機１４は、各ＲＦ励起パルスに追従して高速連続的態様で、シングル又は複数のＭＲデータラインを受信する。データ取得システム１６は、受信された信号のアナログデジタル変換を実行し、更なる処理に適したデジタルフォーマットへと各ＭＲデータラインを変換する。現代のＭＲデバイスにおいて、データ取得システム１６は、raw画像データの取得に特化された別々のコンピュータである。

究極的に、デジタルraw画像データは、フーリエ変換又はＳＥＮＳＥ又はＳＭＡＳＨといった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により、画像表現へと再構成される。ＭＲ画像は、患者を通るプラナスライス、パラレルプラナスライスのアレイ、３次元ボリューム等を表すことができる。画像は、画像メモリに格納される。スライス、投影又は画像表現の他の部分を、視覚化のための適切なフォーマットへと変換するため、例えば結果として生じるＭＲ画像の人読み出し可能な表示を提供するビデオモニタ１８を介して、画像はアクセスされることができる。

本発明の方法の第１の実際的な実施形態は、以下のように表される。主磁石コイル２のアイソセンターに患者１０を配置した後、３次元ＳＥＮＳＥ参照スキャンとして、較正シーケンスが開始される。較正スキャンは、時間においてシーケンシャルに実行される複数の信号平均を用い、高速フィールドエコー（ＦＦＥ）シーケンスを用いて、体ＲＦコイル９及びアレイＲＦコイル１１、１２、１３を介する信号取得をインタリーブする従来の態様において設計される。このシーケンスは、１つの励起ＲＦパルス後２つ又は３つのグラジエントエコーを生成するマルチエコーのグラジエントエコーシーケンスへと修正される。これにより、化学シフトエンコーディングが容易にされる。全体の較正スキャンが２、３秒内に実行されることができるよう、較正シーケンスは、低い画像分解能で適用される。取得された較正信号データは、それ自体は既知のマルチポイントディクソン技術に基づかれる水／脂肪分離ステップを含む対応する低分解能画像へと、すぐ再構成されることができる。結果として生じる画像は、図２に示される。図２は、本発明による水／脂肪分解されたＳＥＮＳＥ較正スキャン後に再構成された画像を示す。再構成された較正画像は、水画像２０、脂肪画像２１及びＢ_０マップ２３を含む。完全な較正データのサブセットだけが、図２に示される。実際的な実施形態において、６４スライスは、８ｘ８ｘ１２ｍｍ^３のボクセルボリュームで取得される。３点ディクソン技術が適用される。反復時間は、３．５ｍｓである。較正信号データセットから再構成される低分解能画像が、画像処理へと移される。一方、較正信号データの次の３次元ブロックが、信号対ノイズ比を改良する又は異なる運動状態を取得するために取得される。画像処理の間、好ましくは、体ＲＦコイル９を介して取得される較正画像データが、患者配置情報を得るために適切な体モデルを用いて解析される。この解析は、検査ボリュームにおける患者１０の正確な配置を検証するために用いられることができる。患者１０の位置が正確でない場合、対応するｚ変位は、自動的に決定されることができ、最適位置に患者１０を移動するために用いられることができる。従来のモータ駆動の患者支持部（図示省略）が、この目的のために用いられることができる。新しい位置に達した後、３次元較正シーケンスが再開されることができる。患者１０が、正確な位置にあるとき、低分解能画像は、新しく取得された較正信号データセットから再び再構成される。個別の低分解能画像は、この次の診断スキャンを粗く計画するために用いられる。このため、適切な体及び器官モデルが用いられることができる。この場合、ディクソン技術を用いて得られる水及び脂肪画像により反射される補完的な情報から利益が得られる。異なる生体構造は、自動的に特定されることができ、それらの個別の位置が、決定されることができる。追加的な情報（器官質量、器官体積、脂肪負荷等）が抽出されることができる。診断スキャンのパラメータ（スタック／スライス方向、ナビゲータ等）も、決定された器官位置に基づき自動的に決定されることができる。更に、信号対ノイズ比を最大化し、及び個別の診断作業に関して必要とされるアレイＲＦコイルの数を最小化するために用いられるアレイＲＦコイルを自動的に決めることが可能である。

別の実際的な実施形態によれば、前述したのと類似する３次元ＳＥＮＳＥ較正スキャンが、デュアルチャネル送信システム（図示省略）を有するＭＲデバイスと組み合わせて用いられる。２つの別々の送信ＲＦアンテナが、検査ボリュームにおけるＲＦパルスを生成するために用いられる。送信ＲＦアンテナは、異なる空間感度プロファイルを持つ。較正スキャンの間、複数の平均が用いられる。各平均の取得された信号データは、別々に評価される。第１の平均は、上述したように患者１０の初期の足頭位置を制御するために用いられる。以下の較正スキャンの間、ブロッホジーガード・シフト効果を引き起こすため、追加的なＲＦパルスを導入することにより、較正シーケンスはわずかに修正される。これらは、取得されたＭＲ信号の位相へとエンコードされる送信磁場（Ｂ_１）の強度を生じさせる。以前の較正スキャンの間に取得された較正信号の信号位相と比べることにより、対応する送信磁場Ｂ_１の振幅が推定されることができる。従って、システムの２つの送信チャネルに接続される送信ＲＦコイルの送信感度が決定されることができる。

まとめると、本発明の上記の実際的な実施形態は、局所Ｂ_０均一性を測定することを可能にする。なぜなら、マルチポイントディクソンシーケンスが、Ｂ_０マップを自動的に供給するからである。これは、それに従ってシミングするのに用いられることができる。更に、従来のＳＥＮＳＥ撮像においてと同様、アレイＲＦコイルの空間感度プロファイルが決定されることができる。更に、用いられた送信ＲＦコイルの送信感度が、決定されることができるだけでなく、更なる予備的情報（例えば、患者の配置、器官の検出）が、短い時間内の単一の較正スキャンを用いて得られることができる。

本発明の更に別の実際的な実施形態によれば、ここでも、Ｂ_０マップ、水画像及び脂肪画像が、低画像分解能での較正シーケンスを用いて取得される。水を含んでいる領域、脂肪組織を含んでいる領域及び水及び脂肪の両方を含む領域を特定するため、マルチポイントディクソン技術により供給されるＢ_０マップ、水マップ及び脂肪マップに基づき、自動的なセグメント化が実行される。図３は、セグメント化の結果を示す。水領域は、参照番号３１により示される。セグメント３２は、皮下脂肪を表す。領域３３は、水及び内部脂肪の組合せを含む領域を表す。このセグメント化に基づき、用いられたＭＲデバイス１のシムコイル２'に関するシム設定が、領域３１及び３２におけるＢ_０ずれに基づきコスト関数を最適化することにより計算される。周波数選択飽和を用いて「脂肪セグメント」３２が最適に抑制されるよう、１６０Ｈｚより大きな周波数オフセットを持つセグメント３１におけるボクセル数が最小化される必要があると仮定される。これは非対称基準である点に留意されたい。なぜなら、大きな負周波数オフセットは、関連しないからである。「水セグメント」３１に対して、±１２０Ｈｚの周波数オフセット間隔の外側のピクセル数が最小化される場合、シミングが充分であるとみなされる。両方の基準は、コスト関数を形成するために合計される。コスト関数は、適切なアルゴリズムを用いて最小化される。結果として生じるパラメータは、それに従ってシム設定を得るために用いられる。

Claims (10)

1. ＭＲデバイスの検査ボリュームに配置される患者の体の少なくとも部分の磁気共鳴撮像の方法において、
   第１の画像分解能でマルチポイントディクソン技術を用いて較正信号データセットが取得されるよう制御される、ＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場を含む較正シーケンスに対して前記体の部分を従属させるステップと、
   前記較正信号データセットから、シム設定を含む較正パラメータを得るステップと、
   前記得られたシム設定に基づき、前記ＭＲデバイスのシムコイルを通る電流を制御することを含む、前記得られた較正パラメータに基づき、前記ＭＲデバイスを制御するステップと、
   前記較正信号データセットから少なくとも１つの水画像及び少なくとも１つの脂肪画像をセグメント化した画像として再構成するステップと、
   前記セグメント化した画像の前記少なくとも１つの水画像及び前記少なくとも１つの脂肪画像に基づき、水領域及び脂肪領域を特定するステップと、
   前記セグメント化した画像の前記水領域若しくは前記脂肪領域の少なくとも１つにおいてＢ_０均一性を最大化する前記シム設定を決定し、又は前記水領域及び前記脂肪領域の両方において適切なＢ _０ 均一性を提供する妥協点が見つけ出される態様で、前記シム設定を決定するステップと、
   撮像シーケンスを適用している間、前記決定されたシム設定に基づき、前記ＭＲデバイスの前記シムコイルを通る前記電流を制御するステップと、
   前記決定されたシム設定に基づき、前記電流を流している間、前記撮像シーケンスに対して前記体の部分を従属させるステップであり、前記撮像シーケンスは、診断信号データセットが前記第１の画像分解能より高い第２の画像分解能で取得されるよう制御される、ＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場を含む、前記撮像シーケンスに対して前記体の部分を従属させるステップと、
   前記診断信号データセットから診断ＭＲ画像を再構成するステップとを有する、方法。
2. 前記較正信号データセット及び前記診断信号データセットが、前記ＭＲデバイスの複数のアレイＲＦコイルを介して並列に受信されるＭＲ信号を含み、前記アレイＲＦコイルは、異なる空間感度プロファイルを持つ、請求項１に記載の方法。
3. 前記較正信号データセットは追加的に、前記ＭＲデバイスの体ＲＦコイルを介して受信されるＭＲ信号を含み、前記アレイＲＦコイルの空間感度プロファイルは、前記較正信号データセットから較正パラメータとして得られ、及び前記診断ＭＲ画像が、前記診断信号データセット及び前記アレイＲＦコイルの空間感度プロファイルの組合せから再構成される、請求項２に記載の方法。
4. 前記較正信号データセットから再構成される少なくとも１つの低分解能ＭＲ画像に基づき、スキャン計画、患者生体構造識別及び自動化された患者再配置の少なくとも１つを実行するステップと、
   前記第１の画像分解能を持つ及び前記較正信号データセットから再構成された少なくとも１つの低分解能ＭＲ画像へと体モデルの適合を実行するステップとのうち少なくとも１つを有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 検査ボリュームに含まれる一様な、安定した磁場Ｂ_０を生成する少なくとも１つの主磁石コイルと、
   前記検査ボリュームにおける異なる空間方向において切り替えられた傾斜磁場を生成する複数のグラジエントコイルと、
   前記検査ボリュームにおけるＲＦパルスを生成する、及び前記検査ボリュームに配置される患者の体からのＭＲ信号を受信することの少なくとも一方を行うための少なくとも１つの体ＲＦコイルと、
   時間連続的なＲＦパルス及び切り替えられた傾斜磁場を制御する制御ユニットと、
   再構成ユニットと、
   視覚化ユニットと、
   以下のステップを行うように構成される制御ユニットとを有し、
   前記以下のステップは、
   第１の画像分解能でマルチポイントディクソン技術を用いて較正信号データセットが取得されるよう制御される、ＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場を含む較正シーケンスに対して前記体の部分を従属させるステップと、
   前記較正信号データセットから較正パラメータを得るステップと、
   前記得られた較正パラメータに基づき、前記ＭＲデバイスを制御するステップと、
   診断信号データセットが前記第１の画像分解能より高い第２の画像分解能で取得されるよう制御される、ＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場を含む撮像シーケンスに対して前記体の部分を従属させるステップと、
   前記診断信号データセットから診断ＭＲ画像を再構成するステップと、
   前記較正信号データセットから較正パラメータとしてシム設定を得るためのシミングを行うステップであり、前記ＭＲデバイスのシムコイルを通る電流は、前記得られたシム設定に基づき制御される、ステップと、
   前記較正信号データセットから少なくとも１つの水画像及び少なくとも１つの脂肪画像を再構成するステップと、
   前記少なくとも１つの水画像及び前記少なくとも１つの脂肪画像に基づき、水領域及び脂肪領域を特定するステップと、
   前記水領域及び前記脂肪領域の少なくとも１つにおいて前記Ｂ_０均一性を最大化するシム設定を決定し、又は前記水領域及び前記脂肪領域の両方において適切なＢ _０ 均一性を提供する妥協点が見つけ出される態様で、前記シム設定を決定するステップとを有する、ＭＲデバイス。
6. 前記磁場Ｂ_０の均一性を最適化する複数のシムコイルを更に有する請求項５に記載の、ＭＲデバイス。
7. 前記体から前記ＭＲ信号を並列に受信するアレイＲＦコイルのセットを更に有し、前記アレイＲＦコイルが、異なる空間感度プロファイルを持ち、前記制御ユニットは更に、前記較正信号データセットから較正パラメータとして前記アレイＲＦコイルの空間感度プロファイルを得て、前記診断信号データセット及び前記アレイＲＦコイルの空間感度プロファイルの組合せから、前記診断ＭＲ画像を再構成するよう構成される、請求項５又は６に記載のＭＲデバイス。
8. 処理ユニットにより実行されるとき、以下のステップを行うための前記処理ユニットを構成するコンピュータ命令を具現化する非一時的なコンピュータ読取可能媒体において、以下のステップは、
   第１の画像分解能でマルチポイントディクソン技術を用いて較正信号データセットが取得されるよう、ＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場を含む較正シーケンスを生成するステップと、
   前記較正信号データセットから較正パラメータを得るステップと、
   前記得られた較正パラメータに基づき、前記ＭＲデバイスを制御するステップと、
   診断信号データセットが前記第１の画像分解能より高い第２の画像分解能で取得されるよう、ＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場を含む撮像シーケンスを生成するステップと、
   前記較正信号データセットから較正パラメータとしてシム設定を得るステップであって、前記ＭＲデバイスのシムコイルを通る電流が、前記得られたシム設定に基づき制御される、ステップと、
   前記較正信号データセットから少なくとも１つの水画像及び少なくとも１つの脂肪画像を再構成するステップと、
   前記少なくとも１つの水画像及び前記少なくとも１つの脂肪画像に基づき、水領域及び脂肪領域を特定するステップと、
   前記水領域及び前記脂肪領域の少なくとも１つにおいて前記Ｂ_０均一性を最大化するシム設定を決定し、又は前記水領域及び前記脂肪領域の両方において適切なＢ _０ 均一性を提供する妥協点が見つけ出される態様で、前記シム設定を決定するステップとを有する、非一時的なコンピュータ読取可能媒体。
9. 前記較正信号から前記第１の画像分解能を持つ低分解能画像を構成するステップと、
   患者配置情報を得るために前記低分解能画像を解析するステップと、
   前記患者配置情報に基づき、前記検査ボリュームにおける患者の配置を決定するステップと、
   前記決定された患者の配置が望ましい位置とは異なるとき、前記患者を前記検査ボリュームにおける望ましい位置に移すステップとを更に有する、請求項１に記載の方法。
10. ＭＲデバイスの検査ボリュームに配置される患者の体の少なくとも部分の磁気共鳴撮像の方法において、
    第１の画像分解能でマルチポイントディクソン技術を用いて較正信号データセットが取得されるよう制御される、ＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場を含む較正シーケンスに対して前記体の部分を従属させるステップと、
    前記較正信号データセットから、シム設定を含む較正パラメータを得るステップと、
    前記得られたシム設定に基づき、前記ＭＲデバイスのシムコイルを通る電流を制御することを含む、前記得られた較正パラメータに基づき、前記ＭＲデバイスを制御するステップと、
    前記較正信号データセットから少なくとも１つの水画像及び少なくとも１つの脂肪画像をセグメント化した画像として再構成するステップと、
    前記セグメント化した画像の前記少なくとも１つの水画像及び前記少なくとも１つの脂肪画像に基づき、水領域及び脂肪領域を特定するステップと、
    前記セグメント化した画像の前記水領域及び前記脂肪領域の少なくとも１つにおいてＢ _０ 均一性を最大化する前記シム設定を決定するステップと、
    撮像シーケンスを適用している間、前記決定されたシム設定に基づき、前記ＭＲデバイスの前記シムコイルを通る前記電流を制御するステップと、
    前記決定されたシム設定に基づき、前記電流を流している間、前記撮像シーケンスに対して前記体の部分を従属させるステップであり、前記撮像シーケンスは、診断信号データセットが前記第１の画像分解能より高い第２の画像分解能で取得されるよう制御される、ＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場を含む、前記撮像シーケンスに対して前記体の部分を従属させるステップと、
    前記診断信号データセットから診断ＭＲ画像を再構成するステップとを有する、方法において
    前記較正信号データセットから再構成される前記セグメント化した画像は、前記水領域及び前記脂肪領域におけるＢ_０ずれに基づきコスト関数を最適化するステップにより、シミングコイルのシム設定を計算するのに使用され、前記コスト関数を最適化するステップは、
    １６０Ｈｚより大きな周波数オフセットを持つ前記脂肪領域におけるボクセル数を最小化することにより、前記脂肪領域を抑制するステップと、
    ±１２０Ｈｚの周波数オフセット間隔の外側の前記水領域のピクセル数が最小化されるまで、前記決定したシム設定を調整するステップとを有する、方法。

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