JP6037652B2 - 拡散強調磁気共鳴データの生成方法、磁気共鳴システムおよびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、拡散強調磁気共鳴画像法に関し、とりわけ、拡散強調磁気共鳴データの位相誤差（フェーズエラー）を補正する方法及び磁気共鳴装置、さらにはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。

脳のマルチショット拡散強調画像法（ＤＷＩ）は、拡散エンコーディング勾配において、脳に対するＣＳＦ脈動及び心臓に関連した拍動の影響によって生じる空間依存性非線形位相誤差に影響されやすい。図１の位相画像には、典型的なショットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５に関して例示のように、これらの位相誤差が１つのショットから次のショットまでの間に実質的にどれほど変化するかが示されている。このため、補正を施さなければ、最終画像に深刻なアーティファクトを生じることになる。

各画像平面が個別のスライス選択高周波（ＲＦ）パルスによって励起される２Ｄ収集の場合、これらの２Ｄ非線形位相誤差の補正を可能にするいくつかの技法が示されている。これらの方法では、励起されたスライスの平面内における二次元の空間位相変化をマッピングする「２Ｄナビゲータ」を利用し、この情報を用いて、関連する画像化データを補正する。これらの２Ｄ法は、読み取り方向に沿う線形位相変化を補正する１Ｄ技法であった、ナビゲータ補正の元の概念を拡張したものである。

ＤＷＩのいくつかの用途では、拡散エンコーディング３Ｄ画像収集を実施可能であることが有利である。これによって、小さな病巣の可視化を改善し、ＳＰＡＣＥまたはＭＰＲＡＧＥシーケンスタイプで収集された３Ｄ解剖学的データセットとの比較を容易にする、等方性分解能を備えたデータセットの収集が実現可能になる。これらの３Ｄデータセットによって、任意の配向による２Ｄスライスのボリュームレンダリングまたは再構成といった対話式及び自動的後処理手順が可能になる。３Ｄ拡散強調データは、拡散テンソル画像法（ＤＴＩ）におけるトラクタグラフィ研究にも役立つであろう。

しかしながら、３Ｄデータ収集を実施する場合、各ショット毎に全画像化ボリュームが励起され、２Ｄの場合のように単一画像化スライスだけが励起されるのではない。これは、この場合、三次元の全てにおける空間位相変化を補正しなければならないことを意味するが、２Ｄマルチショット画像法で用いられる既存の収集及びナビゲータ補正方式を利用して行うのは不可能である。従って、本レポートの主題は、真の３Ｄ位相補正の実施に適した画像化及びナビゲータデータに関する新規の３Ｄ収集方式である。

３Ｄ ＤＷＩを実施するためのいくつかのシーケンスが提案されている。

手法の１つは、先行技術文献（非特許文献１参照）に記載のように３Ｄ ＭＰＲＡＧＥシーケンスにおいて各低フリップ角励起列の前に拡散準備モジュールを追加することである。このシーケンスではナビゲータ位相補正が施されないので、１つのエコー列から次のエコー列までの間に位相変化に影響を受けやすい。この方法は、麻酔下の動物試験でしか利用されなかったようである。

人体研究で用いられたもう１つの方法は、制限されたボリュームからのシングルショット３Ｄ収集である（非特許文献２参照）。このシーケンスでは、各ボリューム収集毎に１回の拡散準備を利用して、ショット間位相変化に問題が生じないようにする。選択されたボリュームにおける信号は、一連の小さいフリップ角による誘導エコー手法を利用して、誘導エコー列を生じさせ、そのそれぞれをＥＰＩ読み取りでサンプリングして、二次元（平面内）エンコーディングすることにより空間的にエンコーディングされる。第３の次元における空間エンコーディングは、各個別誘導エコー信号毎に異なるスライス方向の位相エンコーディング勾配を適用して行われる。シングルショット読み取りに関連した歪みやぼけの問題を回避するため、このシーケンスの適用は、関心のある小ボリュームに制限される。誘導エコー収集と低フリップ角検出パルスの組合せも、信号対雑音比（ＳＮＲ）が比較的低くなる可能性が高い。

３Ｄ ＤＷＩにおけるナビゲータ補正のための手法の１つが、ＴＵＲＢＩＮＥ法で提案されている（非特許文献３参照）。この技法では、ＴＲの短い低フリップ角パルス列における各ＲＦ励起パルス後に、単極拡散エンコーディング勾配を適用すると生じる拡散強調定常自由歳差信号を利用する。各ＲＦパルスによって、全測定ボリュームからの磁化が励起され、ＥＰＩ読み取りを利用して、信号が二次元で空間的にエンコードされる。三次元で空間エンコーディングするために、ＥＰＩ空間エンコーディングの面が１つの励起から次の励起までの間にその中心軸の１つのまわりで回転させられる。各ＥＰＩ読み取り毎に、ｋ空間の中心を通る面がサンプリングされるので、２Ｄ位相補正データが画像化データから直接得られ、個別のナビゲータ信号が不要になる。しかしながら、ＥＰＩエンコーディングの面に対して垂直な位相変化に関する情報はない。これは、測定中にＥＣＧ信号を収集し、異なるＲＦ励起によるデータであるが、心周期の同様のポイントで収集されたデータと組み合わせることによって対処される。こうして、心周期のある特定のポイントに関するマルチショット３Ｄナビゲータ信号が生成される。さらに、脈動効果が最も顕著な早期の収縮期中に収集されたデータは、画像再構成中に拒絶され、利用されない。

２Ｄデータを利用して、３Ｄ拡散強調収集における位相誤差を補正するという着想については、ターボスピンエコー（ＴＳＥ）シーケンスに関連した説明もなされている（非特許文献４参照）。

２Ｄナビゲータで補正される読み取りセグメント化ＥＰＩ（ｒｓ−ＥＰＩ）技法については、先行技術文献に記載があり（特許文献１参照）、以下において新規の方法について述べる前に次のように簡単に概説することにする。

図２に示すように、各ショットで、ｋ_x方向の制限された範囲およびｋ_y方向の全範囲に関するＥＰＩ読み取りを利用して、２つのスピンエコーがサンプリングされる。イメージングエコーのため、読み取り方向に沿って可変デフェーズ勾配Ｇ_Rを適用し、ｋ_xに沿うｋ空間オフセットを生じさせて、画像に必要なｋ_x点の部分集合に関するｋ空間の「セグメント」が収集されるようにする。ナビゲータエコーの場合、固定デフェーズ勾配Ｇ_Rが適用されるので、この場合の読み取りセグメントは必ずｋ空間の中心に位置する。画像再構成中、ナビゲータデータを用いて、イメージングエコーによってサンプリングされた読み取りセグメントの画像領域位相補正が実施される。厳密には、画像化収集及びナビゲータ収集の両方とも、ｋ空間の連続領域をサンプリングするので、ｋ_xおよびｋ_yの両方向でナイキストサンプリング条件が満たされる。この結果、エイリアス信号が原因となる混乱を生じることなく、ナビゲータ位相補正を適用することが可能になる。

ｋ_x方向の範囲を縮小すると、ＥＰＩ読み取りにおけるエコー間の間隔をシングルショットＥＰＩの場合より大幅に短くすることが可能になり、その結果、影響されやすさによるアーティファクトが減少する。ＥＰＩエコー列長を相応して短縮すると、Ｔ₂ ^*減衰によるぼけが低減し、シングルショットＥＰＩでは不可能な高空間分解能が得られる。

米国特許第７，２０５，７６３号明細書

Ｎｕｍａｎｏ Ｔ、Ｈｏｍｍａ Ｋ、Ｈｉｒｏｓｅ Ｔ、「Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ−ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ＭＰ−ＲＡＧＥ ＭＲ ｉｍａｇｉｎｇ」、Ｍａｇｎ Ｒｅｓｏｎ Ｉｍａｇｉｎｇ、２００５年４月、第２３巻、第３号、ｐ．４６３−８ Ｊｅｏｎｇ Ｅ−Ｋ、Ｋｉｍ Ｓ−Ｅ、Ｋｈｏｌｍｏｖｓｋｉ ＥＧ、Ｐａｒｋｅｒ ＤＬ、「Ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ＤＴＩ ｏｆ ａ ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｖｏｌｕｍｅ ｕｓｉｎｇ ３Ｄ ｓｉｎｇｌｅ−ｓｈｏｔ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ−ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｅｃｈｏ−ｐｌａｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ（３Ｄ ｓｓＤＷＳＴＥＰＩ）」、Ｍａｇｎ Ｒｅｓｏｎ Ｍｅｄ、２００６年、第５６巻、ｐ．１１７３−１１８１ ＭｃＮａｂ ＪＡ、Ｇａｌｌｉｃｈａｎ Ｄ、Ｍｉｌｌｅｒ ＫＬ、「３Ｄ ｓｔｅａｄｙ−ｓｔａｔｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ−ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｉｍａｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｕｓｉｎｇ ｒａｄｉａｌｌｙ ｂａｔｃｈｅｄ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｎａｖｉｇａｔｏｒ ｅｃｈｏｅｓ（ＴＵＲＢＩＮＥ）」、Ｍａｇｎ Ｒｅｓｏｎ Ｍｅｄ、２０１０年１月、第６３巻、第１号、ｐ．２３５−４２．０ ｖｏｎ Ｍｅｎｇｅｒｓｈａｕｓｅｎ Ｍ、Ｎｏｒｒｉｓ ＤＧ、Ｄｒｉｅｓｅｌ Ｗ、「３Ｄ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｔｅｎｓｏｒ ｉｍａｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ２Ｄ ｎａｖｉｇａｔｅｄ ｔｕｒｂｏ ｓｐｉｎ ｅｃｈｏ」、ＭＡＧＭＡ、２００５年、第１８巻、第４号

本発明の課題は、拡散強調磁気共鳴データの位相誤差を補正する拡散強調磁気共鳴データの生成方法及び磁気共鳴装置を提供することにある。

拡散強調磁気共鳴データの生成方法に関する課題は、本発明によれば、位相補正した拡散強調磁気共鳴データを生成する方法であって、
マルチショット拡散強調パルスシーケンスで磁気共鳴データ収集ユニットを操作して、位相誤差を示す拡散強調磁気共鳴データ、及び、ナビゲータデータが収集されるステップと、
前記マルチショット拡散強調パルスシーケンスにおける各ショット毎に、ｋ空間中心の固定３Ｄブロックにナビゲータデータが入力され、前記固定３Ｄブロックとは少なくとも１つの空間方向が異なるｋ空間のオフセット３Ｄブロックに前記拡散強調磁気共鳴データが入力されることによって、前記ｋ空間中心を有するｋ空間の点をそれぞれ表わす３Ｄ位置で電子メモリに前記拡散強調磁気共鳴データ及び前記ナビゲータデータが入力され、前記固定３Ｄブロックと前記オフセット３Ｄブロックのそれぞれが、ｋ空間全体の部分集合であり、さらに前記ｋ空間全体が前記拡散強調磁気共鳴データで充填されるまで、ショット間における前記オフセット３Ｄブロックの前記オフセットが変更されるステップと、
前記メモリにアクセスするコンピュータ化プロセッサにおいて、ｋ空間に入力された前記ナビゲータデータを用いて、ｋ空間に入力された前記拡散強調磁気共鳴データの前記位相誤差を補正し、それによって位相補正された拡散強調磁気共鳴データを生成し、前記位相補正された拡散強調磁気共鳴データを電子データファイルとしてさらなる処理に利用可能にするステップとが含まれることによって解決される（請求項１）。

拡散強調磁気共鳴データの生成方法に関する本発明の実施態様は、次の通りである。
・磁気共鳴データ収集ユニットを操作して、核スピンの励起と拡散準備とデータ読み取りとを含むシーケンスで前記拡散強調磁気共鳴データ及び前記ナビゲーションデータが収集されるステップが含まれる（請求項２）。
・核スピンの励起に、スライス選択９０°ＲＦパルスの放射が含まれる（請求項３）。

磁気共鳴システムに関する課題は、本発明によれば、位相補正された拡散強調磁気共鳴データを生成するための磁気共鳴システムであって、
磁気共鳴データ収集ユニットと、
マルチショット拡散強調パルスシーケンスで磁気共鳴データ収集ユニットを操作して、位相誤差を示す拡散強調磁気共鳴データ、及び、ナビゲータデータを収集するコンピュータ化制御ユニットと、
前記制御ユニットによって、前記マルチショット拡散強調パルスシーケンスにおける各ショット毎に、ｋ空間中心の固定３Ｄブロックにナビゲータデータが入力され、前記固定３Ｄブロックとは少なくとも１つの空間方向が異なるｋ空間のオフセット３Ｄブロックに前記拡散強調磁気共鳴データが入力されることによって、前記ｋ空間中心を有するｋ空間の点をそれぞれ表わす３Ｄ位置に前記拡散強調磁気共鳴データ及び前記ナビゲータデータが入力され、前記固定３Ｄブロックおよび前記オフセット３Ｄブロックのそれぞれがｋ空間全体の部分集合であり、このｋ空間全体が前記拡散強調磁気共鳴データで充填されるまで、ショット間における前記オフセット３Ｄブロックの前記オフセットが変更される電子メモリと、
前記メモリにアクセスし、ｋ空間に入力された前記ナビゲータデータを用いて、ｋ空間に入力された前記拡散強調磁気共鳴データの前記位相誤差を補正し、それによって位相補正された拡散強調磁気共鳴データを生成し、前記位相補正された拡散強調磁気共鳴データを電子データファイルとしてさらなる処理に利用可能にするコンピュータ化プロセッサとを備えることによって解決される（請求項４）。

本発明によれば、磁気共鳴システムのコンピュータ化制御及び処理システム内に格納され、プログラミング命令でエンコードされる非一時的コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
前記磁気共鳴システムに磁気共鳴データ収集ユニットとメモリとが含まれ、
前記プログラミング命令によって、前記コンピュータ化制御および処理システムが、
マルチショット拡散強調パルスシーケンスで前記磁気共鳴データ収集ユニットを操作して、位相誤差を示す拡散強調磁気共鳴データ、及び、ナビゲータデータを収集し、
前記マルチショット拡散強調パルスシーケンスにおける各ショット毎に、ｋ空間中心の固定３Ｄブロックにナビゲータデータを入力し、前記固定３Ｄブロックとは少なくとも１つの空間方向が異なるｋ空間のオフセット３Ｄブロックに前記拡散強調磁気共鳴データを入力することによって、前記ｋ空間中心を有するｋ空間の点をそれぞれ表わす３Ｄ位置で電子メモリに前記拡散強調磁気共鳴データ及び前記ナビゲータデータを入力し、前記固定３Ｄブロックおよび前記オフセット３Ｄブロックのそれぞれがｋ空間全体の部分集合であり、このｋ空間全体が前記拡散強調磁気共鳴データで充填されるまで、ショット間における前記オフセット３Ｄブロックの前記オフセットを変更し、さらに、
ｋ空間に入力された前記ナビゲータデータを用いて、ｋ空間に入力された前記拡散強調磁気共鳴データの前記位相誤差を補正して、位相補正された拡散強調磁気共鳴データを生成し、前記位相補正された拡散強調磁気共鳴データを電子データファイルとしてさらなる処理に利用可能にするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提案される（請求項５）。

本発明による方法によれば、各ショット毎に対応する画像化データの空間的に変化する位相誤差の補正に利用することが可能な真の３Ｄナビゲータデータを収集する方法が提供される。これを可能にするために、必要とされるｋ空間の全範囲の部分集合を形成する３次元（３Ｄ）ｋ空間におけるｋ空間点の連続集合のサンプリングを行う（各ショット毎に）「モザイク」サンプリング方式が用いられる。ナビゲータデータは、ｋ空間の中心の固定領域から収集される。画像化データは、３軸全てに沿ってｋ空間の中心からオフセットさせることが可能なｋ空間の領域から収集される。各ショット毎に、画像化データのオフセットを変化させて、ｋ空間全体がマルチショット収集によってサンプリングされるようにする。データ点が連続しているので、この場合も、３次元全てにおいてナイキストサンプリング条件が満たされ、エイリアス信号による問題を生じることなく３Ｄ位相補正を施すことが可能になる。

各次元におけるサンプリング領域の大きさは、一般に選択された画像分解能に必要なｋ空間の点の全範囲の大きさよりも小さい。しかしながら、走査プロトコルによっては、各ショット毎にｋ空間軸の１つまたは２つに沿ってｋ空間の完全な点集合をサンプリングすることができる場合もある。場合によっては、この手法によって画像アーティファクトを低減させるか、走査時間を速くすることができることもある。

ショット間の非線形空間位相変化を示す、２ＤマルチショットＤＷＩシーケンスで得られたナビゲータ画像を例示した図である。 ２Ｄナビゲータ補正されるｒｓ−ＥＰＩに関する既知のパルスシーケンス及びｋ空間図を例示した図である。 本発明による３Ｄモザイクセグメント化を利用して画像化データ及びナビゲータデータに関してサンプリングされるｋ空間領域を例示した概略図である。 本発明により図３に示されたように３次元（３Ｄ）ｋ空間をサンプリングするためのパルスシーケンスを例示した図である。 本発明に従って構成され動作する磁気共鳴画像診断システムの基本構成部品を例示した概略ブロック図である。

図５には、本発明による傾斜パルスを発生する磁気共鳴断層撮影装置が概略的に例示されている。この磁気共鳴断層撮影装置の設計は、後述する例外はあるが、従来の断層撮影装置に対応する。基本磁場磁石１が、被検者の検査領域、例えば検査すべき人体の一部において核スピンを分極または整列させるために時間的に一定の強さの磁場を発生する。磁気共鳴データ収集に必要な基本磁場の高い均一性は、検査すべき人体部分が送り込まれる球形の測定ボリュームＭ内に生成される。均一性要件を維持し、とりわけ、時間的に不変の影響を排除するために、強磁性材料で作られたシム板が適切な位置に取り付けられる。時間的に可変の影響は、シム電流供給源１５によって起動するシムコイル２によって排除される。

基本磁場磁石１の中には、３つのコイル（巻線）から構成される円筒形傾斜磁場コイルシステム３が設けられている。各コイルは、増幅器１４によって電流を供給され、直交座標系のそれぞれの方向に線形傾斜磁場を発生する。傾斜磁場システム３の第１のコイルはｘ方向に傾斜磁場Ｇ_xを発生し、第２のコイルはｙ方向に傾斜磁場Ｇ_yを発生し、第３のコイルはｚ方向に傾斜磁場Ｇ_zを発生する。各増幅器１４は、シーケンスコントローラ１８によって起動して、傾斜パルスを時間的に正確に発生するデジタルアナログ変換器を備えている。

傾斜磁場システム３内には、核を励起させ、検査すべき被検者つまり検査すべき被検者の領域の核スピンを整列させるために、高周波電力増幅器１６によって放出された高周波パルス（radio-frequency pulse ; ＲＦパルス）を交番磁場に変換する高周波アンテナ４が配置されている。歳差核スピン（すなわち、通常は１つまたは複数の高周波パルスと１つまたは複数の傾斜パルスとから構成されるパルスシーケンスによって生じる核スピンエコー信号）から生じる交番磁場はやはり高周波アンテナ４によって電圧に変換され、この電圧は増幅器７を介して高周波システム２２の高周波受信チャネル８に供給される。高周波システム２２は、さらに、核スピンを励起させるための高周波パルスを発生する送信チャネル９も備えている。それぞれの高周波パルスは、システムコンピュータ２０によってシーケンスコントローラ１８内で予め定められたパルスシーケンスに従う一連の複素数としてデジタルで表現される。この一連の複素数は、それぞれの入力１２を介して高周波システム２２のデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）に、さらに、ここから送信チャネル９に実数部及び虚数部として供給される。送信チャネル９において、パルスシーケンスが、測定ボリューム内の核スピンの共鳴周波数に相当する基本周波数を有する高周波搬送信号で変調される。

送信モードから受信モードへの切替えは送信−受信ダイプレクサ６によって行われる。高周波アンテナ４が、測定ボリュームＭ内に高周波数パルスを放射して、核スピンを励起させ、その結果生じるエコー信号をサンプリングする。収集される核磁気共鳴信号は、高周波システム２２の受信チャネル８で位相敏感に復調され、それぞれのアナログデジタル変換器で測定信号の実数部と虚数部とに変換される。このように収集された測定データから画像コンピュータ１７によって画像が再構成される。測定データ、画像データ、及び、制御プログラムの管理がシステムコンピュータ２０を介して行われる。制御プログラムに基づき、シーケンスコントローラ１８が、それぞれの所望のパルスシーケンスの発生及びｋ空間の対応するサンプリングを監視する。シーケンスコントローラ１８は、勾配の時間的に正確な切替え、規定の位相及び振幅を備えた高周波パルスの放出、磁気共鳴信号の受信を制御する。高周波システム２２及びシーケンスコントローラ１８の時間基準はシンセサイザ１９によって与えられる。核磁気共鳴画像の発生並びに核磁気共鳴画像の表現のための制御プログラムの選択は、キーボード並びに１つまたは複数のスクリーンを備えた端末２１を介して行われる。

図３には、本発明に従って図５に示すシステムを操作することにより、３Ｄモザイクセグメント化を利用して画像化データ及びナビゲータデータを得るためにサンプリングされるｋ空間領域が概略的に例示されている。各領域は、連続するｋ空間点のブロックを形成するｋ_z面集合から構成される。

図４には、本発明に従って、図３に示すように３次元（３Ｄ）ｋ空間をサンプリングするために利用可能なパルスシーケンスが示されている。このようなパルスシーケンスは、図５のシーケンスコントローラ１８またはシステムコンピュータ２０によって発生させることが可能である。このシーケンスは、１回の読み取り中に３方向全てにおいて空間エンコーディングを適用することが可能なシングルショットエコーボリュームイメージング法（ＥＶＩ）（Ｍａｎｓｆｉｅｌｄ Ｐ、Ｈｏｗｓｅｍａｎ ＡＭ、Ｏｒｄｉｄｇｅ ＲＪ、「Ｖｏｌｕｍａｒ ｉｍａｇｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ＮＭＲ ｓｐｉｎ ｅｃｈｏｅｓ：ｅｃｈｏ−ｖｏｌｕｍａｒ ｉｍａｇｉｎｇ（ＥＶＩ）ａｔ ０．１Ｔ」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｅ．１９８９年、第２２巻、ｐ．２３４；Ｍａｎｓｆｉｅｌｄ Ｐ、Ｈａｒｖｅｙ ＰＲ、Ｓｔｅｈｌｉｎｇ ＭＫ、「Ｅｃｈｏ−ｖｏｌｕｍａｒ ｉｍａｇｉｎｇ」、ＭＡＧＭＡ、１９９４年、第２巻、ｐ．２９１−２９４）に基づくものである。ｒｓ−ＥＰＩの場合と同様、急速に切り替えられる読み取り勾配を利用して、ｋ_x点の部分集合をサンプリングし、プリフェーズ勾配を利用して、イメージングエコーのための可変ｋ_xオフセット及びナビゲータエコーのための固定ｋ_xオフセットを生じさせる。

ｙ方向に沿う空間エンコーディングのために、急変する位相エンコーディング勾配が用いられるが、２次元（２Ｄ）ｒｓ−ＥＰＩシーケンス（図２）とは異なり、ｋ_y点の部分集合だけしかサンプリングされない。プリフェーズ勾配を利用して、イメージングエコーの開始時の可変ｋ_yオフセット及びナビゲータエコーの開始時の固定ｋ_yオフセットを生じさせる。このｋ_y空間エンコーディングモジュールは、画像化読み取りとナビゲータ読み取りとの両方において数回にわたって繰り返される。各適用後、ｙ方向に沿ってもう１つの勾配を適用して、初期ｋ_yオフセットに戻し、スライスエンコーディング（ｚ）方向に沿って急変勾配を適用して、次のｋ_z面にナビゲートする。ｚ方向に沿ってプリフェーズ勾配を利用して、それぞれイメージングエコー及びナビゲータエコーのための可変及び固定ｋ_zオフセットを生じさせる。

各ショットのデータ収集後、まず３Ｄ逆フーリエ変換を用いて、画像化データとナビゲータデータの両方を画像（または実）空間に変換することによって、３Ｄナビゲータ位相補正を画像領域で施すことが可能である。次に、複素数画像化データＩ（ｘ，ｙ，ｚ）が複素数ナビゲータデータＮ（ｘ，ｙ，ｚ）のバージョンにピクセル毎に掛け合わせられて、全てのピクセルの大きさが１に正規化され、補正された複素数ピクセル値Ｉ_corの集合が生じる。

留意すべきは、画像化データとナビゲータデータとの間における１８０°のリフォーカシングパルスの存在が、補正を施す際にナビゲータデータの共役複素数を用いる必要がないことを表わしている点である。

補正の実施後、３Ｄ順フーリエ変換を用いて、補正された画像化データＩ_cor（ｘ，ｙ，ｚ）がｋ空間に逆変換され、異なるショットによるデータが複素数データ点の３Ｄ配列にて適切なｋ空間座標に記憶される。必要な全てのデータ点が補正され記憶されると、全記憶データセットに３Ｄ逆フーリエ変換を施して、最終的な３Ｄ画像データセットが生成される。

２Ｄナビゲータ補正ｒｓ−ＥＰＩにおいて前述のように、読み取りセグメントのエッジで追加「オーバラップ」データ点を収集することによって、読み取りセグメント間の境界面における不整合に起因するアーティファクトを最小限に抑えることが可能である。同様に、３Ｄモザイクセグメント化の場合、３方向全てにおいてｋ空間のサンプリング領域のエッジで追加データ点を収集するのが有利であることである。この場合、追加データ点は、ナビゲータ位相補正中に用いられ、その後補正データを記憶すると、廃棄される。

２Ｄナビゲータに関して前述のナビゲータ位相補正に対する代替手法（Ｍｉｌｌｅｒ ＫＬ、Ｐａｕｌｙ ＪＰ、「Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｐｈａｓｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｎａｖｉｇａｔｅｄ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｉｍａｇｉｎｇ」、Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｍｅｄ．、２００３年、第５０巻、ｐ．３４３−３５３；Ｍｉｌｌｅｒ Ｋ、Ｐａｕｌｙ ＪＭ、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｄｙｎａｍｉｃ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｐｈａｓｅ ｅｒｒｏｒｓ ｆｒｏｍ ＭＲＩ ｄａｔａ」、米国特許第６８５３１９１ Ｂ１号明細書（２００５年））は、ｋ空間における直接デコンボリューション（deconvolution）として補正を施すことである。これによって、補正を施すためにデータを画像領域に変換する必要がなくなり、２Ｄの場合には、処理時間が大幅に短縮されることが分かった。３Ｄモザイクセグメント化シーケンスを用いて収集されたデータに関する３Ｄデコンボリューションにこの考えを敷衍すると、３Ｄナビゲータ補正及び画像再構成全体の速度を大幅に速めることができる。

ｚ方向に沿う空間エンコーディングは相対的に遅いため、この方向は空間歪み及び影響されやすさによるアーティファクトに対して最も敏感になる。この問題を最小限に抑えるため、ｋ_yおよびｋ_zの両方向に沿ってパラレルイメージング法（ＧＲＡＰＰＡのような）を用いることで、サンプリングされるｋ空間点の数を減らすことが可能であり、その結果、ｋ_z面の収集間の時間も短縮される。画像化データセットとナビゲータデータセットの両方とも、同様にしてアンダーサンプリングされ、両方の場合とも、さらにＧＲＡＰＰＡを用いて、データが再構成されることになる。

全走査時間を短縮するために、３次元（３Ｄ）ｋ空間の１つの側面におけるデータの一部を省略し、部分フーリエ法を用いてそのデータを再構成することが可能である。この手法は、２次元（２Ｄ）ｒｓ−ＥＰＩにおけるショット数の減少に有効であることが既に確認されている。

２次元（２Ｄ）ｒｓ−ＥＰＩにおける画質を改善することが分かっているもう１つの技法は、ナビゲータ位相補正手順によって除去できない極度の位相誤差が存在する場合に、再収集方式を利用して、測定データを置換することである。この方法の場合、このような位相誤差で損なわれたデータセットは、高レベルの高空間周波数位相誤差に対応するｋ空間の大きい信号分布幅によって識別される。同様の再収集手順は、新規のモザイクセグメント化３Ｄシーケンスにも利用可能である。この場合、ｋ空間の３軸全てに沿う信号分布幅を考慮することが必要になるであろう。

当業者によって修正及び変更が提案される可能性があるが、合理的にかつきちんと当該技術に対する寄与範囲内にある全ての変更及び修正を本書を根拠とする特許内で具現化することは発明者の意図するところである。

１ 基本磁場磁石
２ シムコイル
３ 傾斜磁場システム
４ 高周波アンテナ
６ 送信−受信ダイプレクサ
７ 増幅器
８ 高周波受信チャネル
９ 送信チャネル
１４ 増幅器
１５ シムコイル電流供給源
１６ 高周波電力増幅器
１７ 画像コンピュータ
１８ シーケンスコントローラ
１９ シンセサイザ
２０ システムコンピュータ
２２ 高周波システム

Claims (5)

1. 位相補正した拡散強調磁気共鳴データを生成する方法であって、
   マルチショット拡散強調パルスシーケンスで磁気共鳴データ収集ユニットを操作して、位相誤差を示す拡散強調磁気共鳴データ、及び、ナビゲータデータが収集されるステップと、
   前記マルチショット拡散強調パルスシーケンスにおける各ショット毎に、ｋ空間中心の固定３Ｄブロックにナビゲータデータが入力され、前記固定３Ｄブロックとは少なくとも１つの空間方向が異なるｋ空間のオフセット３Ｄブロックに前記拡散強調磁気共鳴データが入力されることによって、前記ｋ空間中心を有するｋ空間の点をそれぞれ表わす３Ｄ位置で電子メモリに前記拡散強調磁気共鳴データ及び前記ナビゲータデータが入力され、前記固定３Ｄブロックおよび前記オフセット３Ｄブロックのそれぞれがｋ空間全体の部分集合であり、さらに前記ｋ空間全体が前記拡散強調磁気共鳴データで充填されるまで、ショット間における前記オフセット３Ｄブロックのオフセットが変更されるステップと、
   前記メモリにアクセスするコンピュータ化プロセッサにおいて、ｋ空間に入力された前記ナビゲータデータを用いて、ｋ空間に入力された前記拡散強調磁気共鳴データの前記位相誤差を補正して、位相補正された拡散強調磁気共鳴データを生成し、前記位相補正された拡散強調磁気共鳴データを電子データファイルとしてさらなる処理に利用可能にするステップと
   を含む拡散強調磁気共鳴データの生成方法。
2. 前記磁気共鳴データ収集ユニットを操作して、核スピンの励起と拡散準備とデータ読み取りとを含むシーケンスで前記拡散強調磁気共鳴データ及び前記ナビゲータデータが収集されるステップが含まれる請求項１に記載の方法。
3. 前記核スピンの励起に、スライス選択９０°ＲＦパルスの放射が含まれる請求項２に記載の方法。
4. 位相補正された拡散強調磁気共鳴データを生成するための磁気共鳴システムであって、
   磁気共鳴データ収集ユニットと、
   マルチショット拡散強調パルスシーケンスで磁気共鳴データ収集ユニットを操作して、
   位相誤差を示す拡散強調磁気共鳴データ、及び、ナビゲータデータを収集するコンピュータ化制御ユニットと、
   この制御ユニットによって、前記マルチショット拡散強調パルスシーケンスにおける各ショット毎に、ｋ空間中心の固定３Ｄブロックにナビゲータデータが入力され、前記固定３Ｄブロックとは少なくとも１つの空間方向が異なるｋ空間のオフセット３Ｄブロックに前記拡散強調磁気共鳴データが入力されることによって、前記ｋ空間中心を有するｋ空間の点をそれぞれ表わす３Ｄ位置に前記拡散強調磁気共鳴データ及び前記ナビゲータデータが入力され、前記固定３Ｄブロックおよび前記オフセット３Ｄブロックのそれぞれがｋ空間全体の部分集合であり、このｋ空間全体が前記拡散強調磁気共鳴データで充填されるまで、ショット間における前記オフセット３Ｄブロックのオフセットが変更される電子メモリと、
   このメモリにアクセスし、ｋ空間に入力された前記ナビゲータデータを用いて、ｋ空間に入力された前記拡散強調磁気共鳴データの前記位相誤差を補正して、位相補正された拡散強調磁気共鳴データを生成し、前記位相補正された拡散強調磁気共鳴データを電子データファイルとしてさらなる処理に利用可能にするコンピュータ化プロセッサと
   を備える磁気共鳴システム。
5. 磁気共鳴システムのコンピュータ化制御及び処理システム内に格納され、プログラミング命令でエンコードされる非一時的コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
   前記磁気共鳴システムに磁気共鳴データ収集ユニットとメモリとが含まれ、
   前記プログラミング命令によって、前記コンピュータ化制御および処理システムが、
   マルチショット拡散強調パルスシーケンスで前記磁気共鳴データ収集ユニットを操作して、位相誤差を示す拡散強調磁気共鳴データ、及び、ナビゲータデータを収集し、
   前記マルチショット拡散強調パルスシーケンスにおける各ショット毎に、ｋ空間中心の固定３Ｄブロックにナビゲータデータを入力し、前記固定３Ｄブロックとは少なくとも１つの空間方向が異なるｋ空間のオフセット３Ｄブロックに前記拡散強調磁気共鳴データを入力することによって、前記ｋ空間中心を有するｋ空間の点をそれぞれ表わす３Ｄ位置で電子メモリに前記拡散強調磁気共鳴データ及び前記ナビゲータデータを入力し、前記固定３Ｄブロックおよび前記オフセット３Ｄブロックのそれぞれがｋ空間全体の部分集合であり、このｋ空間全体が前記拡散強調磁気共鳴データで充填されるまで、ショット間における前記オフセット３Ｄブロックのオフセットを変更し、さらに、
   ｋ空間に入力された前記ナビゲータデータを用いて、ｋ空間に入力された前記拡散強調磁気共鳴データの前記位相誤差を補正して、位相補正された拡散強調磁気共鳴データを生成し、前記位相補正された拡散強調磁気共鳴データを電子データファイルとしてさらなる処理に利用可能にする
   コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
   

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