CN103561645A - 磁共振成像装置以及翻转角决定方法 - Google Patents

磁共振成像装置以及翻转角决定方法 Download PDF

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Abstract

为了在多回波序列中使考虑了信号修正的图像的SNR最大，决定多回波摄像序列的多个再收敛高频磁场脉冲的翻转角，使用反映所取得的多个回波信号的信号修正后的图像的SNR的指标，依照预先确定的最优化法，使确定各再收敛RF脉冲的翻转角的信息变化，重复计算指标，决定图像的SNR最大的翻转角。

Description

磁共振成像装置以及翻转角决定方法
技术领域
本发明涉及一种测定来自被检测体的氢、磷等的核磁共振（以下称为“NMR”）信号来对核密度分布、迟豫时间分布等进行图像化的核磁共振成像（以下称为“MRI”）技术，特别涉及一种使用多回波摄像的VRFA（可变再调焦翻转角）的成像技术。
背景技术
MRI装置是测定构成被检测体特别是人体的组织的原子核自旋所产生的NMR信号（回波信号），二维或三维地对其头部、腹部、四肢等的形态或功能进行图像化（摄像）的装置。在摄像中，对NMR信号赋予根据倾斜磁场而不同的相位编码，并且进行频率编码，作为时间序列数据来测量。对测量到的回波信号进行二维或三维傅立叶变换，来重新构成图像。
依照预先确定的摄像序列测量回波信号。该摄像序列有各种各样，但其中，有以下的序列，在施加一次激励高频磁场（RF）脉冲后，一边改变相位编码量一边多次施加再收敛高频磁场（RF）脉冲来收集回波信号，谋求高速化。将这样的摄像称为多回波摄像，将在各再收敛RF脉冲后测量的回波信号群称为回波链。另外，将在施加一次的RF脉冲后得到的回波信号的个数称为回波链数（ETL：Echo Train Length）。
在多回波摄像中，有时改变再收敛RF脉冲的FA（翻转角：Flip Angle）。将这样的摄像序列称为VRFA多回波序列。在VRFA多回波序列中，为了达到预定的目的而决定各再收敛RF脉冲的FA。
例如，有决定FA来提高图像的分辨率的技术（例如参照专利文献1）。在专利文献1所公开的技术中，决定FA以使回波链内的各回波信号的信号强度恒定。这是因为如果各回波信号的信号强度恒定，则能够抑制信号衰减，即使使ETL变长，图像也不会模糊（分辨率提高）。这时的FA典型的是在一旦成为小的值（FAmin）后会向最后的FA平滑地增大。在此，将k空间中心的FA定义为FAcenter，将最后的FA定义为FAmax。
此外，在本说明书中，假设回波信号的信号强度忽略由于相位编码、频率编码造成的强度变化。另外，对于信号强度的值，将激励的瞬间的假想信号强度标准化为1。
但是，画质不只由分辨率决定，还由对运动的耐性、SNR（信噪比）等各种要素决定。特别是SNR，在决定画质的好坏上是主要的。在专利文献1所公开的技术中，以使信号强度恒定为目的，因此所得到的图像的SNR并不一定最优。另外，恒定的值的决定方法是任意的，并不知道在怎样的值时成为怎样的画质。
作为提高该SNR的技术，有决定FA以便提高配置在k空间中心的回波信号的信号强度的技术（例如参照非专利文献1）。这是因为一般配置在k空间的中心的回波信号决定了SNR。在非专利文献1中，决定FA以使在指定了FAmin、FAcenter、FAmax之后信号平滑地变化。这是因为通过增大FAmin能够提高图像对运动的耐性，通过提高FAcenter能够提高不考虑信号修正时的SNR。
另外，有以下的技术，即在将2种数据相加（合成）计算2种对比度的图像时，决定FA使得各数据的信号强度统一（例如参照非专利文献2）。在非专利文献2中，作为2种数据，取得CSF（脑脊液）和脑实质的信号强度的平衡不同的数据。将这些数据相加，得到T2W和FLAIR的图像。这时，决定FA使得2种数据的CSF的信号强度在k空间中心的区域中统一。通过在取得2种数据的时刻使信号强度统一，在相加时不需要进行用于统一信号强度的加权，提高了SNR。
此外，作为根据所决定的FA计算信号强度的变化的方法，已知EPG（扩展相位图）（例如参照非专利文献3）。另外，相反，作为根据信号强度的变化计算FA的方法，已知ProspectiveEPG（例如参照非专利文献4）。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：Reed F.Busse,Anja C.S.Brau,Anthony Vu,Charles R.Michelich,Ersin Bayram,Richard Kijowski,Scott B.Reeder,and Howard A.Rowley."Effects of Refocusing Flip Angle Modulation and View Ordering in3DFast Spin Echo."Magnetic Resonance in Medicine60:640649(2008)
非专利文献2：H.Lee,J-S.Seo,and J.Park."SNR-Optimized AcceleratedPhase-Sensitive Dual-Acquisition Single-Slab3D Turbo Spin Echo Imaging"Proc.Intl.Soc.Mag.Reson.Med.19:386(2011)
非专利文献3：Juergen Hennig."Multieco Imaging Sequences with LowRefocusing Flip Angles"Journal of Magnetic Resonance78:397407(1988)
非专利文献4：Juergen Hennig,Matthias Weigel,and Klaus Sheffler."Calculation of Flip Anbgles for Echo Trains With Predefined Amplitudes With theExtended Phase Graph(EPG)-Algorithm:Principles and Applications to Hyperechoand TRAPS Sequences."Magnetic Resonance in Medicine51:6880(2004)
发明内容
发明要解决的问题
一般在MRI中，以提高画质等为目的，进行各种信号修正。例如在多回波摄像中，有时修正信号的衰减（T2修正）来抑制图像的模糊。如果进行了这样的信号修正，则与回波信号强度对应地噪声提高，因此全部的回波信号的信号强度对SNR有影响。因此，在进行信号修正的情况下，在非专利文献1所公开的方法中无法进行充分的SNR的控制。
另外，在非专利文献2所公开的技术中，也只是在k空间中心的区域中统一2种图像的CSF的信号强度，一般没有考虑到回波链整体的信号强度来使SNR最大。因此，在进行信号修正的情况下，在非专利文献2所公开的方法中也无法进行SNR的控制。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种在VRFA多回波序列中使考虑到信号修正的SNR最大的技术。
解决问题的方案
本发明用于决定磁共振成像装置中的多回波摄像序列的、多个再收敛高频磁场脉冲的翻转角，使用反映所取得的多个回波信号的信号修正后的图像的SNR的指标，依照预先确定的最优化法，改变用于确定各再收敛RF脉冲的翻转角的信息，重复计算指标，决定图像的SNR最大的翻转角。
例如，使用还反映配置在k空间的中心以外的回波信号的信号强度的指标，决定VRFA多回波序列的再收敛RF脉冲的FA，使得SNR大致成为最大。根据不只是反映配置在k空间的中心的回波信号的信号强度，还反映配置在k空间的中心以外的回波信号的信号强度的指标，判别改变再收敛RF脉冲的FA时的SNR的大小。
发明效果
根据本发明，在VRFA多回波序列中，能够使考虑到信号修正的SNR最大。
附图说明
图1是第一实施方式的MRI装置的框图。
图2是用于说明FSE序列的脉冲序列的说明图。
图3（a）是第一实施方式的序列作成部的功能框图，（b）是第一实施方式的变形例的序列作成部的功能框图。
图4是第一实施方式的摄像处理的流程图。
图5（a）是用于说明第一实施方式的UI画面的说明图，（b）是用于说明第一实施方式的UI画面的变形例子的说明图。
图6是第一实施方式的FA决定处理的流程图。
图7（a）、（b）分别是通过第一实施方式的FA决定处理得到的信号强度变化形状和FA变化形状的图表。
图8（a）、（b）是用于说明第一实施方式的FA修正部的修正处理的说明图。
图9（a）、（b）是用于说明第一实施方式的FA修正部的修正处理的说明图。
图10是第一实施方式的摄像处理的变形例的流程图。
图11是第一实施方式的摄像处理的变形例的流程图。
图12是第一实施方式的摄像处理的变形例的流程图。
图13是第二实施方式的序列作成部的功能框图。
图14是第二实施方式的FA决定处理的流程图。
图15是第三实施方式的序列作成部的功能框图。
图16是第三实施方式的FA决定处理的流程图。
图17（a）、（b）分别是通过第三实施方式的FA决定处理得到的信号强度变化形状和FA变化形状的图表。
图18是第四实施方式的序列作成部的功能框图。
图19是第四实施方式的FA决定处理的流程图。
图20是第四实施方式的信号强度变化形状决定处理的流程图。
图21是第四实施方式的最小噪声放大率计算处理的流程图。
图22是第四实施方式的最终FA最小化处理的流程图。
图23是用于说明第四实施方式的UI画面的一个例子的说明图。
图24（a）、（b）分别是通过第四实施方式的FA决定处理得到的信号强度变化形状和FA变化形状的图表。
图25是第四实施方式的修正后的FA变化形状的图表。
具体实施方式
本发明的用于决定多回波摄像序列的多个再收敛高频磁场脉冲的翻转角的结构的概要如下所述。
一种磁共振成像装置，具备产生静磁场的静磁场产生系统、向配置在上述静磁场中的被检测体施加倾斜磁场的倾斜磁场产生系统、发送以预定的翻转角激励上述被检测体磁化的高频磁场脉冲的高频磁场发送系统、接收上述被检测体产生的回波信号的信号接收系统、根据上述信号接收系统接收到的回波信号重新构成图像并且依照摄像序列控制上述倾斜磁场产生系统、上述高频磁场发送系统、上述信号接收系统的动作的控制系统，
上述控制系统具备：
接受部，其从用户接受决定上述摄像序列的摄像条件；序列生成部，其依照上述接受部接受的摄像条件和脉冲序列生成上述摄像序列，上述脉冲序列是在施加1个激励高频磁场脉冲后施加多个再收敛高频磁场脉冲的序列，
上述序列生成部根据上述信号接收系统接收的多个回波信号的信号强度，决定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角以使上述图像的SNR最大。
在上述磁共振成像装置中，上述序列生成部可以使用反映上述多个回波信号的信号修正后的图像的SNR的指标，决定使该图像的SNR最大的上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角。
在上述磁共振成像装置中，例如上述序列生成部具备：翻转角决定部，其根据上述摄像条件决定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角，上述翻转角决定部可以通过依照预先确定的最优化法使确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息变化，重复计算上述指标，来决定上述翻转角。
在上述磁共振成像装置中，例如上述翻转角决定部具备：信号强度计算部，其根据确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息，分别计算通过施加与各信息对应的再收敛高频磁场脉冲而得到的回波信号的信号强度，作为上述指标，可以使用根据计算出的上述各回波信号的信号强度的倒数的平方的平均的平方根得到的噪声放大率。可以决定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角以使其噪声放大率最小。
在上述磁共振成像装置中，例如确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息是再收敛高频磁场脉冲的翻转角。
在上述磁共振成像装置中，例如确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息由比再收敛高频磁场脉冲少的数构成。
在上述磁共振成像装置中，例如确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息可以是依照预定的规则间隔抽取各再收敛高频磁场脉冲的翻转角所得到的中间值列，上述翻转角决定部具备：中间值列决定部，其使上述中间值列变化来决定使上述SNR最大的中间值列；翻转角计算部，其对上述决定的中间值进行内插，计算上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角。
在上述磁共振成像装置中，例如确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息可以是表示通过施加各再收敛高频磁场脉冲而得到的回波信号的信号强度的变化形状的函数的参数，上述翻转角决定部具备：信号强度变化形状决定部，其使上述参数变化来决定使上述SNR最大的上述参数，决定上述信号强度的变化的形状；翻转角计算部，其根据用上述参数确定的信号强度的变化的形状，计算上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角。
在上述磁共振成像装置中，例如上述函数可以是渐近地逼近指数函数的函数，上述参数可以是上述指数函数的系数以及时间常数中的至少一方。
在上述磁共振成像装置中，例如上述函数可以是二重指数函数，上述参数是构成上述二重指数函数的2个指数函数各自的系数和时间常数中的一个以上。
在上述磁共振成像装置中，上述二重指数函数也可以是从通过上述激励高频磁场脉冲激励的瞬间的虚拟的信号强度衰减的函数。
在上述磁共振成像装置中，例如可以预先确定使上述翻转角变化的范围，上述信号强度变化形状决定部使上述参数变化，以使上述翻转角收敛在上述范围内并且不饱和。
在上述磁共振成像装置中，例如作为上述指标，可以使用根据计算出的上述各回波信号的信号强度的倒数的平方的平均的平方根得到的噪声放大率，上述二重指数函数由上述信号强度的变化形状渐近地逼近的第一指数函数、表示渐近的变化的第二指数函数构成，上述参数是上述第一指数函数的时间常数，上述信号强度变化形状决定部在固定上述噪声放大率来使上述第一指数函数的时间常数变化时把最后的再收敛高频磁场脉冲的上述翻转角最小的上述第一指数函数的时间常数决定为使上述SNR为最大的上述参数。
在上述磁共振成像装置中，例如可以预先确定上述翻转角的范围，上述翻转角决定部在计算出的翻转角不存在于上述范围内的情况下，依照预先确定的规则决定翻转角。
在上述磁共振成像装置中，例如上述最优化法也可以是缩小解的范围的探索法。
在上述磁共振成像装置中，例如上述序列生成部还可以具备：翻转角修正部，其依照预先确定的规则修正由上述翻转角决定部决定的翻转角。
在上述磁共振成像装置中，例如上述翻转角修正部也可以进行修正使得由上述翻转角决定部决定的翻转角的一部分或全部收敛在预先确定的可设定范围内。
在上述磁共振成像装置中，例如上述翻转角修正部也可以在将预先确定的上述再收敛高频磁场脉冲的翻转角修正为预先确定的值后，对该翻转角以外的最小的翻转角以后的翻转角进行修正使其平滑地变化。
在上述磁共振成像装置中，例如修正为上述预先确定的值的翻转角可以是得到配置在k空间的中心的回波信号的翻转角。
在上述磁共振成像装置中，例如还可以具备：翻转角存储部，其对每个摄像条件存储作为上述再收敛高频磁场脉冲的翻转角的使上述图像的SNR最大而决定的翻转角，上述序列生成部使用与上述接受部接受的摄像条件对应地存储在上述翻转角存储部中的翻转角来作为上述翻转角。
在上述磁共振成像装置中，例如上述序列生成部也可以在上述翻转角存储部中没有存储与上述摄像条件对应的翻转角的情况下，使用与最接近的摄像条件对应地存储的翻转角作为上述翻转角。
在上述磁共振成像装置中，例如上述序列生成部也可以在上述翻转角存储部中没有存储与上述摄像条件对应的翻转角的情况下，使用对与最接近的摄像条件对应地存储的翻转角进行内插而计算出的翻转角作为上述翻转角。
在上述磁共振成像装置中，例如在上述摄像条件中包含用于确定成为摄像对象的核素的纵向迟豫时间和横向迟豫时间的信息。
另外，一种翻转角决定方法，其决定在磁共振成像装置中使用的多回波摄像序列的多个再收敛高频磁场脉冲的翻转角，该翻转角决定方法具有：使用反映在上述磁共振成像装置中取得的多个回波信号的信号修正后的图像的SNR的指标，依照预先确定的最优化法，使确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息变化，重复计算上述指标，决定上述图像的SNR成为最大的翻转角的翻转角决定步骤。
以下，详细说明各实施方式。
<<第一实施方式>>
说明应用本发明的第一实施方式。以下，在用于说明本发明的实施方式的全部图中，具有相同功能的部分赋予相同符号，省略其重复的说明。
最初，根据图1说明本实施方式的MRI装置100的概要。图1是表示本实施方式的MRI装置100的整体结构的框图。本实施方式的MRI装置100利用NMR现象得到被检测体的断层图像，具备静磁场产生系统20、倾斜磁场产生系统30、序列产生器40、高频磁场发送系统（发送系统）50、信号接收系统（接收系统）60、控制系统（序列产生器40和信号处理系统70）。
静磁场产生系统20如果是垂直磁场方式，则在被检测体10的周围的空间中在与其体轴垂直的方向上产生均匀的静磁场，如果是水平磁场方式，则在体轴方向上产生均匀的静磁场，在被检测体10的周围配置永磁体方式、常导方式或超导方式的静磁场产生源（例如磁铁）。
倾斜磁场产生系统30具备在作为MRI装置100的坐标系（静止坐标系）的X、Y、Z的3轴方向上卷绕的倾斜磁场线圈31、驱动各个倾斜磁场线圈31的倾斜磁场电源32，通过依照来自后述的序列产生器40的指令而驱动各个线圈的倾斜磁场电源32，向X、Y、Z的3轴方向施加倾斜磁场Gx、Gy、Gz。在摄像时，向与切片面（摄像断面）垂直的方向施加切片方向倾斜磁场脉冲（Gs），设定针对被检测体10的切片面，向与该切片面垂直并且相互垂直的剩余2个方向施加相位编码方向倾斜磁场脉冲（Gp）和频率编码方向倾斜磁场脉冲（Gf），对NMR信号（回波信号）编码各个方向的位置信息。
序列产生器40控制倾斜磁场产生系统30、发送系统50、接收系统60，使得依照预定的摄像序列重复施加高频磁场脉冲（以下称为“RF”脉冲）和倾斜磁场脉冲。序列产生器40依照来自后述的信号处理系统70具备的CPU71的控制信号而动作，向它们发送收集被检测体10的断层图像的数据所需要的各种指令。
发送系统50为了使构成被检测体10的生物体组织的原子的原子核自旋产生核磁共振，向被检测体10照射RF脉冲，具备高频振动器（合成器）52、调制器53、高频放大器54、发送侧的高频线圈（发送线圈）51。在基于来自序列产生器40的指令的定时下通过调制器53对从合成器52输出的高频脉冲进行振幅调制，通过高频放大器54对该振幅调制后的高频脉冲进行放大，提供给接近被检测体10配置的发送线圈51，由此向被检测体10照射RF脉冲。
接收系统60检测通过构成被检测体10的生物体组织的原子核自旋的核磁共振释放的回波信号（NMR信号），具备接收侧的高频线圈（接收线圈）61、信号放大器62、正交相位检波器63、A/D变换器64。通过从发送线圈51照射的电磁波而感应出的被检测体10的响应的回波信号被接近被检测体10配置的接收线圈61检测，在通过信号放大器62放大后，在基于来自序列产生器40的指令的定时下通过正交相位检波器63分割为正交的两个系统的信号，分别通过A/D变换器64变换为数字量，发送到信号处理系统70。
信号处理系统70进行各种数据处理、处理结果的显示和保存等，具备CPU71、存储装置72、外部存储装置73、显示装置74、输入装置75。例如使用来自接收系统60的数据，重新构成被检测体10的断层图像。另外，依照序列，向序列产生器40发送控制信号。重新构成出的断层图像被显示在显示装置74上，并且记录到存储装置72或外部存储装置73中。输入装置75用于由操作者输入MRI装置100的各种控制信息、由信号处理系统70进行的处理的控制信息，具备跟踪球或鼠标、以及键盘。该输入装置75接近显示装置74地配置，操作者一边看着显示装置74，一边通过输入装置75交互地控制MRI装置100的各种处理。
此外，在图1中，发送线圈51和倾斜磁场线圈31被设置得在插入被检测体10的静磁场产生系统20的静磁场空间内，如果是垂直磁场方式则与被检测体10相对，如果是水平磁场方式则围住被检测体10。另外，接收线圈61被设置得与被检测体10相对或围住被检测体10。
现在，在临床普及的MRI装置的摄像对象原子核种类是作为被检测体的主要构成物质的氢原子核（质子）。通过对与质子密度的空间分布、激励状态的迟豫时间的空间分布相关的信息进行图像化，二维或三维地拍摄人体头部、腹部、四肢等的形态或功能。
根据确定RF脉冲和倾斜磁场脉冲的施加定时的脉冲序列、指定RF脉冲和倾斜磁场脉冲的施加强度、施加定时等的参数，来决定成为信号处理系统70的CPU71向序列产生器40赋予控制信号的基础的摄像序列。预先设定脉冲序列并保存在存储装置72中。另外，根据由操作者经由输入装置75设定的摄像条件，在信号处理系统70中计算参数。
本实施方式的信号处理系统70具备：序列作成部，其根据预先保存的脉冲序列、从操作者输入的参数，作成在摄像中使用的摄像序列。通过由CPU71将预先保存在存储装置72或外部存储装置73中的程序加载到存储中并执行，来实现该序列作成部。
在详细说明本实施方式的序列作成部之前，先说明在本实施方式中使用的上述脉冲序列。在本实施方式中，作为脉冲序列，使用FSE（快速自旋回波）等多回波摄像用的脉冲序列。以下，在本实施方式中，列举使用FSE的情况为例子进行说明。此外，在本实施方式中使用的脉冲序列不限于FSE，只要是在激励脉冲（90°脉冲）后在重复时间TR的时间内施加多个再收敛（重聚焦）RF脉冲的脉冲序列即可。
在图2中表示FSE脉冲序列200的RF脉冲的施加定时、回波信号的取得定时。如本图所示那样，在施加激励RF脉冲（90°脉冲）201后，在TR期间，施加多个（在此，作为一个例子示例6个的情况）再收敛RF脉冲202（2021、2022、2023、2024、2025、2026）。然后，在施加各再收敛RF脉冲202后，测量回波信号203（2031、2032、2033、2034、2035、2036）。将得到的回波信号203的信号强度设为SS。此外，在此使用的信号强度SS如上述那样忽略因各种编码产生的强度变化。
在本实施方式中，使用使该再收敛RF脉冲202的各翻转角（FA：FA1、FA2、FA3、FA4、FA5、FA6）可变的基于VRFA的脉冲序列。
以下，在本实施方式中，设在一个激励RF脉冲201后施加N（N是自然数）个再收敛RF脉冲，将各再收敛RF脉冲表示为再收敛RF脉冲202n（n是满足1≤n≤N的自然数）。按照施加顺序附加下标的n。另外，将第n个施加的再收敛RF脉冲202n的翻转角表示为FAn。另外，将第n个施加的再收敛RF脉冲202n的翻转角FAn称为第n个FA。另外，作为第n个施加的再收敛RF脉冲202n的下一个测量的回波信号203n，将其回波编号设为n。此外，在不需要特别区别每个回波编号的情况下，称为再收敛RF脉冲202、翻转角FA、回波信号203、信号强度SS。
进而，将按顺序排列第1个～第n个的各翻转角FA的值后的列（FA值列）称为FA变化形状FAP，将按顺序排列第1个～第n个回波信号203的信号强度SS所得的列称为信号强度变化形状（SSP）。即，FA变化形状FAP由每个再收敛RF脉冲的FA构成，信号强度变化形状SSP由针对每个再收敛RF脉冲得到的每个回波信号（回波编号）的信号强度SS构成。
在本实施方式中，决定该FA变化形状（各再收敛RF脉冲202的FA值列），以便即使在进行信号修正的情况下也使所得到的图像的SNR大致为最大。
为了实现它，本实施方式的序列作成部300如图3（a）所示具备决定FA变化形状的FA决定部310。FA决定部310进行FA决定处理，即决定再收敛RF脉冲202的FA（FA变化形状）以便在给定的条件下图像的SNR大致为最大。
FA决定部310例如通过使噪声放大率NA为最小来实现SNR的最大化，噪声放大率NA由构成信号强度变化形状SSP的各回波信号的信号强度SS的倒数的平方的平均的平方根（RMS：均方根）来定义。该噪声放大率NA相当于依照信号强度SS进行信号修正的情况下的忽略了频率特性的噪声放大率。如上述那样，在进行信号修正的情况下，配置在k空间中心以外的回波信号的信号强度也对SNR产生影响。通过使用这样定义的噪声放大率NA，能够还考虑k空间中心以外的信号强度来进行SNR的评价。另外，也可以考虑后处理的滤波器等而考虑进行了其他加权的噪声放大率。
在计算使噪声放大率NA为最小的FA变化形状FAP时，使用普通的最优化法。例如预先设定使用最优化法时的FA变化形状FAP的初始值、即各再收敛RF脉冲的FA值的初始值。也可以从操作者输入初始值作为摄像条件。
作为所使用的最优化法，例如有最急下降法。例如将全部的FA值的初始值设为0度。在使用最急下降法的情况下，FA决定部310在每次使FA变化形状FAP变化时，计算噪声放大率NA对FA变化形状FAP的偏微分（在计算中是差商），从FA变化形状FAP减去将该偏微分乘以预先确定的正的整数所得的值，更新FA变化形状FAP。例如重复预定次数地进行FA变化形状FAP的更新。然后，将最终得到的FA变化形状FAP决定为目的的FA变化形状FAP来输出。此外，也可以对每个再收敛RF脉冲设定与偏微分相乘的正的整数。
接着，说明本实施方式的信号处理系统70的摄像时的处理流程。图4是本实施方式的摄像时的处理流程。
如果从操作者输入了摄像条件，则本实施方式的信号处理系统70接受它（步骤S1101）。然后，使用所接受的摄像条件，序列作成部300使决定部310决定各再收敛RF脉冲的FA（FA变化形状FAP）（FA决定处理：步骤S1102），使用所决定的各再收敛RF脉冲的FA（FA变化形状FAP）和摄像条件，作成摄像序列（步骤S1103）。
信号处理系统70使用所作成的摄像序列，向序列产生器40给出指令，执行摄像（步骤S1104）。
在此，在图5（a）中表示在步骤S1101中由操作者设定T1和T2来作为摄像条件的UI（用户接口）画面400。UI画面400具备接受摄像条件的输入的摄像条件设定区域410。摄像条件设定区域410具备接受T1的输入的T1输入栏401、接受T2的输入的T2输入栏402。该UI画面400被显示在显示装置74上，操作者经由该UI画面400，使用输入装置75设定由在MRI装置100的摄像中所需要的各种参数构成的摄像条件。
接着，说明步骤S1102的FA决定部310的FA决定处理的流程。
图6是本实施方式的FA决定处理的处理流程。在此，列举根据最急下降法求出FA变化形状FAP的情况为例子进行说明。另外，根据是否重复进行了M次（M是自然数）来进行收敛判定。
FA决定部310向针对重复次数进行计数的计数器i设定1（步骤S1201）。然后，对FA变化形状FAP设定再收敛RF脉冲的FA的初始值（步骤S1202）。例如将初始值全部设为0度。
接着，FA决定部310计算噪声放大率NA对FA变化形状FAP的偏微分（在计算中是差商）（步骤S1203）。在此，首先使用回波间隔IET（Inter EchoTime）、成为对象的原子核种类的纵向迟豫时间（T1）和横向迟豫时间（T2），根据FA变化形状FAP，通过非专利文献2所公开的EPG的方法，计算信号强度变化形状SSP。另外，使用构成信号强度变化形状SSP的各信号强度SS，计算噪声放大率NA，计算其偏微分。此外，在根据FA变化形状FAP计算信号强度变化形状SSP时，也可以直接使用布洛赫方程式。
EPG的详细如非专利文献2所公开的那样，但概要如下。在EPG中，分为各散相水平下的纵向磁化成分和横向磁化成分来考虑回波信号203的状态。在此，散相水平表示由于再收敛RF脉冲间的倾斜磁场等，磁化扩散何种程度。如果再收敛RF脉冲是完全的180°脉冲，磁化完全重聚焦，则由于相同的倾斜磁场，散相水平每次反转而倒回，但如果不是完全的180°，则出现没有倒回的成分，留有散相水平发展了1阶段的状态。当施加多个再收敛RF脉冲时，散相水平积累或抵消，前进到n阶段或倒回到0阶段。
产生回波信号是在散相水平倒回0阶段时。因此，通过保存过去的全部散相水平，能够求出散相水平恢复为0阶段的定时。可以只用整数简单地考虑FSE，使得各再收敛RF脉冲之间的倾斜磁场取得平衡，散相水平重叠而成为n阶段。即，根据回波信号203n-1的状态、FAn、T1、T2、IET决定回波信号203n的状态。能够利用它，逐次求出回波信号203的状态（信号强度）。
如果得到偏微分，则FA决定部310使用得到的偏微分，更新FA变化形状FAP（步骤S1204）。在此，如上述那样，从更新前的FA变化形状FAP减去将偏微分乘以预定的正的整数所得的值，得到更新后的FA变化形状FAP。
然后，判别是否重复进行了M次处理（步骤S1205），如果重复了，则将该时刻的FA变化形状FAP决定为处理结果（步骤S1208），结束处理。
另一方面，如果在步骤S1205中不满M次，则将i加1（步骤S1206），返回到步骤S1203。
此外，为了简单根据重复次数来进行收敛判定，但收敛判定并不限于此。例如，也可以在噪声放大率NA的偏微分足够小的情况下判定为已收敛。在该情况下，预先确定判定所使用的阈值，在偏微分的值成为阈值以下的情况下，判定为已收敛。
另外，在FA决定处理中使用的最优化法并不限于最急下降法。例如也可以整体地使FA变化形状FAP变化，对每个FA变化形状FAP计算噪声放大率NA，将得到计算出的噪声放大率NA中的最小的NA的FA变化形状FAP作为处理结果。
另外，0度到180度以外的FA具有与从0度到180度相同的效果，因此在最优化法中可以把使FA变化的范围限制为从0度到180度。另外，也可以限制得更窄。如果提高使FA变化的范围的下限值则对运动耐性变强。如果降低使FA变化的范围的上限值，则能够抑制再收敛RF脉冲的功率。这些上限值和下限值既可以预先由MRI装置100保存，也可以由操作者输入。
图7（a）和图7（b）分别表示作为通过上述方法进行探索的结果所得到的使噪声放大率NA成为最小的信号强度变化形状SSP511和FA变化形状FAP512的一个例子。在此，设为回波链数ETL为80，回波间隔IET为0.0073秒，对象的T1为1秒，对象的T2为0.1秒。另外，构成信号强度变化形状SSP的各回波信号的信号强度SS如上述那样是将激励瞬间的假想信号强度标准化为1的值。另外，在2个图表中，纵向轴是信号强度和FA（deg），横向轴是回波编号。
如以上说明的那样，根据本实施方式，导入能够评价考虑到信号修正的SNR的噪声放大率NA，使用最优化法决定使其最小的FA变化形状。因此，根据本实施方式，即使是进行信号修正等，配置在k空间的中心以外的回波信号对SNR产生影响的多回波摄像，也能够决定得到最大的SNR的FA变化形状。
另外，根据本实施方式，根据由这样决定的FA变化形状所确定的FA施加各再收敛RF脉冲，进行多回波摄像。因此，根据本实施方式，操作者只要输入摄像条件，就能够在多回波摄像中得到考虑到信号修正的SNR最大的图像。
此外，在本实施方式中，序列作成部300直接使用由FA决定部310决定的FA变化形状FAP来生成摄像序列，但并不限于此。
也可以构成为与FA的范围的限制等对应地修正由FA决定部310决定的FA变化形状FAP。
图3（b）表示该情况下的序列作成部300的功能框图。如本图所示那样，序列作成部300除了FA决定部310以外，还具备FA修正部311。
FA修正部311依照预先确定的规则，修正由FA决定部310决定的FA变化形状。以下，使用附图说明具体的修正方法。
首先，列举限制FA的范围，由FA修正部311进行修正以使根据FA变化形状FAP确定的各再收敛RF脉冲的FA收敛在该范围内的情况为例子进行说明。
此外，在上述实施方式中，作为变形例子说明应用FA的范围的限制作为FA决定部310中的限制条件的例子，但也可以组合该变形例子和FA变化形状决定后的修正。进而，也可以通过FA决定部310只限制上限值，来修正只得到下限值的FA变化形状FAP等。
以下，作为一个例子，说明以下情况，即已经由FA决定部310对上限值进行了限制，由FA修正部311对得到的FA变化形状FAP进行修正使其收敛在下限值FAL。图8（a）是用于说明该修正方法的一个例子的说明图。在此，将FA的上限值设为FAH，将FA的下限值设为FAL。
在该情况下，FA修正部311如本图所示那样，以上限值FAH为中心对修正前的FA变化形状FAP601进行比例缩放，收敛为到下限值FAL为止的之间，成为修正后的FA变化形状FAP`602。在此，以上限值FAL为中心的比例缩放是指将构成修正前的FA变化形状FAP601的各FA值变换为将与上限值的差（FA-FAH）乘以（FAL-FAH）/（Famin-FAH）的结果与上限值FAH相加所得的值。
序列作成部300使用FA修正部311进行了修正后的FA变化形状FAP`，作成摄像序列。
此外，使FA收敛在预定的范围内的修正方法也可以是以下这样的修正，即如图8（b）所示，从第一FA到最小的FA（FAmin：设为第m）为止，通过上述同样的比例缩放使其收敛到下限值FAL内，对于以后的FA，将下限值以下的值的FA全部设为下限值FAL。在此，用图表603表示修正后的FA变化形状FAP`。
接着，列举FA修正部311修正预定的FA使其成为预定的值的情况为例子进行说明。在该情况下，对其他FA进行修正使其从最小的FA到最大的FA平滑地变化。图9（a）是用于说明该修正方法的一个例子的说明图。在此，将得到配置在k空间的中心附近的回波信号的FA设为修正为上述预定的值的FA。将得到配置在k空间的中心附近的回波信号的FA设为第n的FA，将修正后的预定的值设为FA1。其中，修正前的FA变化形状FAP内的最小FA即FAmin为第m，n>m。用图表601表示修正前的FA变化形状FAP，用图表604表示修正后的FA变化形状FAP`。
在该情况下，例如在第m～第n的FA提前（在时间方向上移动）以使成为FA1的第p个脉冲大致成为第n个后，以第n个FA为中心在FA值方向上进行比例缩放，使得与第m个FA平滑地连接。第m个以后的FA与上述同样地，以上限值FAH为中心在FA值方向上进行比例缩放，与第n个FA平滑地连接。
此外，如图9（b）所示，FA修正部311也可以在FA变化形状FAP的修正中，针对稳定化脉冲部分的FA，排除上限值FAH以下这样的限制。
此外，稳定化脉冲是为了使回波信号强度稳定而施加的脉冲，由从回波链的开头开始的预定个数的回波信号构成。在该情况下，从最初到FAmin（第m个）的FA以180度为中心通过上述方法在FA值方向上进行比例缩放，对于FAmin以后的FA，将下限以下的FA修正为下限值FAL。用图表605表示修正后的FA变化形状FAP`。
另外，在上述实施方式中，在每次设定摄像条件时决定FA，但并不限于此。也可以构成为预先对T1、T2、ETL、IET这样的在FA决定处理中需要的每个参数计算FA变化形状FAP，将计算结果作为FA变化形状数据库存储在存储装置72或外部存储装置73中。
在该情况下，序列作成部300也可以不具备FA决定部310。即，序列作成部300当设定了摄像条件时，从FA变化形状数据库中抽出与之对应的FA变化形状FAP，使用它作成摄像序列。
在图10中表示该情况下的摄像处理的流程。在此，与图4相同的处理附加相同的符号。如本图所示那样，当从操作者输入了摄像条件时，信号处理系统70接受它（步骤S1101）。然后，序列作成部300从FA变化形状数据库中抽出与接受的摄像条件对应的FA变化形状FAP（步骤S1112）。然后，序列作成部300使用抽出的FA变化形状FAP、摄像条件，作成摄像序列（步骤S1113）。信号处理系统70使用作成的摄像序列，向序列产生器40给出指令，执行摄像（步骤S1104）。
此外，也可以构成为在步骤S1112中在FA变化形状数据库中没有与接受的摄像条件对应的FA变化形状FAP的情况下，选择与接受的摄像条件最接近的FA变化形状FAP，或者还可以进行内插。
此外，在该情况下，也可以构成为在步骤S1112后，修正所抽出的FA变化形状。
另外，在上述实施方式中，构成为由操作者直接输入T1、T2作为摄像条件，但操作者指定的信息并不限于此。只要是能够确定T1、T2的信息即可。例如也可以构成为代替T1、T2而由操作者设定对象组织。在该情况下，将每个组织的T1、T2值保存在存储装置72或外部存储装置73中。如果指定了对象组织，则序列作成部300从存储装置72等中抽出与之对应的T1、T2值，使用它决定FA变化形状FAP，作成摄像序列。
在该情况下，如图5（b）所示，UI画面400在摄像条件设定区域410中具备对象组织输入栏403，来取代T1输入栏401和T2输入栏402。
此外，在有多个对象组织的情况下，也可以采用摄像对象的全部组织的T1和T2各自的平均值。另外，也可以使用每个组织的T1、T2，对每个组织计算上述FA变化形状FAP，对每个组织的FA变化形状FAP进行平均，设为最终的FA变化形状FAP。在计算平均时，也可以根据摄像对象内部的组织的分布、比例进行加权。
图11表示使用各个T1和T2计算每个组织的FA变化形状FAP、然后取得平均时的处理流程。在此，列举组织有K种（K是自然数）的第一实施方式的情况为例子进行说明。
如果从操作者输入了摄像条件，则本实施方式的信号处理系统70接受它（步骤S1101）。
然后，使用所接受的摄像条件，序列作成部300使FA决定部310决定各再收敛RF脉冲的FA。这时，在本变形例子中，FA决定部310对输入的每个T1和T2进行FA决定处理，计算各自的FA变化形状（步骤S1121、S1102、S1122、S1123）。
然后，序列作成部300计算每个T1、T2的FA变化形状的平均，将它设为FA变化形状（步骤S1124）。
然后，序列作成部300使用计算出的各再收敛RF脉冲的FA（FA变化形状）、摄像条件，作成摄像序列（步骤S1103）。信号处理系统70使用作成的摄像序列，向序列产生器40给出指令，执行摄像（步骤S1104）。
另外，也可以通过预扫描来求出T1、T2。在图12中表示该情况下的摄像处理的流程。本处理基本上与第一实施方式的摄像处理相同，但如果接受了摄像条件，则信号处理系统70进行预扫描（步骤S1131），决定T1、T2（步骤S1132），转移到FA决定处理S1102。
此外，在图11和图12所示的变形例子中，还可以从预先保存在存储装置72等中的数据库中，抽出与T1和T2对应的FA变化形状，来代替FA决定处理。
<<第二实施方式>>
接着，说明应用本发明的第二实施方式。在第一实施方式中，使全部再收敛RF脉冲的FA在可能的范围内变化，探索使SNR最大（使噪声放大率NA最小）的FA变化形状。即，探索的参数（探索参数）个数是在一次TR期间施加的全部再收敛RF脉冲数（回波数）N。例如，也可以把与FA之间能够相互变换的信号强度SS作为探索参数，在该情况下，探索参数个数为N。在本实施方式中，使该探索参数个数比N少。
本实施方式的MRI装置100、序列作成部300的结构基本上与第一实施方式相同。另外，本实施方式的信号处理系统70的摄像处理的流程也与第一实施方式相同。因此，省略对它们的说明。以下，主要着眼于与第一实施方式不同的结构来说明本实施方式。
在本实施方式中，如上述那样准备回波数N以下的L个（L<N的自然数）探索参数（总称为CTRL），使用它决定使SNR最大化的FA变化形状FAP。此外，使用EPG、ProspectiveEPG等，能够与信号强度和FA相互进行变换。因此，探索参数既可以表示FA，也可以表示信号强度。此外，ProspectiveEPG与EPG相反，是根据信号强度变化形状SSP计算FA变化形状FAP的技术。
在ProspectiveEPG中，通过从信号强度变化形状SSP的开头顺序地求出实现信号强度SS的FA，计算FA变化形状FAP。在该过程中也可能不存在能够实现信号强度SS那样的FA、或不存在于设定的范围内。将这样的状态称为FA已饱和。
在FA饱和的情况下，通过依照预先确定的规则决定FA，来计算FA变化形状FAP。例如，进行将饱和以后的FA全部设为预先确定的上限值FAH等的处理。
本实施方式的FA决定部320如图13所示那样，具备决定使SNR最大化的探索参数CTRL的参数决定部321、根据探索参数CTRL计算各FA值（FA变化形状FAP）的FA计算部322。
以下，列举具体例子说明本实施方式的FA决定处理。在此，使用隔1个抽取构成FA变化形状FAP的N个各FA值所得的FA值列作为探索参数CTRL。将探索参数CTRL的个数设为L（L=N/2：N是偶数，L=（N+1）/2：N是奇数）。
FA计算部322根据探索参数CTRL计算FA变化形状FAP。例如，在探索参数CTRL是间隔抽取构成FA变化形状FAP的N个FA值而作成的情况下，使用线性内插等方法计算FA变化形状FAP。
参数决定部321使用FA计算部322将探索参数CTRL变换为FA变化形状FAP，通过与第一实施方式相同的探索方法，决定SNR最大、即噪声放大率NA最小的探索参数CTRL。
在图14中表示本实施方式的FA决定处理的流程。在本实施方式中，也与第一实施方式同样地，说明使用最急下降法重复M次进行值的更新的情况。
首先，参数决定部321向针对重复次数进行计数的计数器i设定1（步骤S2101）。然后，对探索参数CTRL设定初始值（步骤S2102）。与第一实施方式同样地，例如将初始值全部设为0度。另外，参数决定部321使用FA计算部322，根据所得到的探索参数CTRL，作成FA变化形状FAP（步骤S2103）。
接着，参数决定部321计算噪声放大率NA对探索参数CTRL的偏微分（在计算中为差商）（步骤S2104）。在此，与第一实施方式同样地，使用IET、T1、T2，根据在步骤S2103中计算出的FA变化形状FAP，通过EPG等计算信号强度变化形状SSP。然后，使用计算出的信号强度变化形状SSP，计算噪声放大率NA及其偏微分。
然后，通过与第一实施方式相同的方法更新探索参数CTRL（步骤S2105）。即，从更新前的探索参数CTRL的各值减去将在步骤S2104中得到的偏微分的值乘以预先确定的正的整数所得的值，得到更新后的探索参数CTRL。
然后，参数决定部321判别是否重复进行了M次处理（步骤S2106），如果不满M次，则将计数器i加1（步骤S2107），返回到步骤S2103。
另一方面，在步骤S2106中重复进行了M次的情况下，参数决定部321将该时刻的探索参数CTRL决定为使SNR最大的探索参数CTRL（步骤S2108）。然后，FA决定部320使FA计算部322根据在步骤S2108中决定的探索参数CTRL计算FA变化形状（步骤S2109），结束处理。
此外，在本实施方式中，探索噪声放大率NA的最小值的方法也不限于此。例如也可以与第一实施方式同样地，不通过最急下降法，而是整体地将根据得到对变化的每个探索参数CTRL计算出的噪声放大率NA中的最小的NA的探索参数CTRL求出的FA变化形状FAP作为处理结果。
另外，也根据重复次数来进行收敛判定，但并不限于此。例如，也可以与第一实施方式同样地，根据噪声放大率NA的偏微分的值来判定。
如以上说明的那样，根据本实施方式，与第一实施方式同样地，在进行信号修正等，配置在k空间的中心以外的回波信号对SNR产生影响的情况下，也能够在多回波摄像中决定使SNR最大的FA变化形状，使用该FA变化形状进行摄像，因此能够得到考虑了信号修正的SNR大的图像。
另外，本实施方式与第一实施方式相比，探索所用的参数少。因此，与第一实施方式相比，能够通过少的计算时间实现最优的SNR。
此外，降低参数个数的方法并不限于上述方法。例如，作为探索参数，既可以使用表示FA变化形状FAP的曲线的近似式的系数，也可以使用定义表示信号强度变化形状SSP的曲线的公式的系数。如果使用EPG、ProspectiveEPG等，则能够对信号强度和FA相互变换，因此探索参数既可以表示FA，也可以表示信号强度。
另外，在本实施方式中，也可以与第一实施方式同样地，预先确定在最优化法中使FA变化的范围来进行限制。另外，也可以具备修正由FA决定部320决定的FA变化形状FAP的FA修正部311。
另外，还可以将预先作成的FA变化形状FAP保存在存储装置72等中，在摄像中从其中抽出。
并且，还可以设定摄像对象组织来代替T1、T2。另外，在摄像对象组织有多种的情况下，也可以使用T1、T2值的平均值计算FA变化形状，还可以对每个T1、T2值计算FA变化形状，计算FA变化形状的平均。另外，也可以通过预扫描得到T1、T2。
另外，在本实施方式中，在步骤S2103中，根据探索参数CTRL计算FA变化形状FAP、信号强度变化形状SSP，使用信号强度变化形状SSP计算噪声放大率NA的偏微分，但并不限于该方法。例如，在如上述实施方式那样间隔抽取FA变化形状来作成的情况下，也可以不计算没有间隔抽取的FA变化形状而更新探索参数CTRL。即，只根据作为探索参数CTRL被抽出的FA值列计算间隔抽取出的信号强度值列。另外，根据该信号强度值列计算噪声放大率NA及其偏微分。更新探索参数CTRL。
<<第三实施方式>>
接着，说明应用本发明的第三实施方式。在上述各实施方式中，作为具体例子，控制直接与FA变化形状有关的参数使噪声放大率最小化。
在本实施方式中，使信号强度变化形状变化，决定使噪声放大率最小化的信号强度变化形状，将实现该信号强度变化形状的FA变化形状作为在摄像中使用的FA变化形状。即，作为第二实施方式的探索参数，使用确定信号强度变化形状的信息。
本实施方式的MRI装置100、序列作成部300具有与第二实施方式基本相同的结构。另外，本实施方式的信号处理系统70的摄像处理的流程也与第二实施方式相同。因此，在此省略它们的说明。以下，主要着眼于与第二实施方式不同的结构来说明本实施方式。
在本实施方式中，如上述那样，作为探索参数，使用确定信号强度变化形状SSP的信息。使该探索参数变化，决定使SNR最大化的信号强度变化形状SSP，根据所决定的信号强度变化形状SSP决定FA变化形状FAP。为了实现它，本实施方式的FA决定部330如图15所示，具备决定用于确定使SNR最大化的信号强度变化形状SSP的信息的信号强度变化形状决定部331、根据确定作为探索参数的信号强度变化形状SSP的信息计算FA变化形状FAP的FA计算部332。
信号强度变化形状决定部331用预定的函数表示信号强度变化形状SSP，决定作为探索参数的函数的参数（系数等）使得噪声放大率NA最小。这时，与第一实施方式、第二实施方式同样地，使用最急下降法等最优化法决定该函数的参数。
在调查了若干种情况后可知，信号强度变化形状SSP的一部分或全部是渐近地逼近指数函数的形状时，噪声放大率NA大致为最小。在本实施方式中，作为信号强度SS（t）的函数，使用以下的公式（1）表示的二重指数函数。
在此，设施加激励RF脉冲201时为t=0。另外，设为Ts＝IET/log(2)。时间常数T12的指数函数是渐近地逼近的目标的指数函数，时间常数Ts的指数函数是表示渐近的变化的指数函数。将渐近地逼近的目标的指数函数的系数设为S0（S0是小于1的正的数），将表示渐近的变化的指数函数的系数设为（1-S0）使S（0）=1。
此外，如果设取得第n回波信号的时刻为tn，则用以下的公式（2）表示时刻tn的回波信号的信号强度值SS（tn）。
Figure BDA0000419964070000231
实际的信号强度变化形状SSP由作为其离散值的N个时刻tn的信号强度值SS（tn）构成。
因此，在本实施方式中作为探索参数使用的是用公式（1）和（2）表示的二重指数函数的系数S0和时间常数T12。此外，用探索参数（S0，T12）表示的信号强度变化形状SSP也可以是FA饱和而无法实现的形状。在计算噪声放大率NA时，通过ProspectiveEPG来计算FA变化形状FAP，计算所实现的信号强度变化形状SSP，计算噪声放大率NA。或者，也可以施加不很大地偏离可实现的信号强度变化形状SSP的限制，直接根据由探索参数（S0，T12）表示的信号强度变化形状SSP计算噪声放大率NA。所施加的限制例如是除最后的FA以外不饱和等。
FA计算部332根据信号强度变化形状SSP计算FA变化形状FAP。在本实施方式中，使用ProspectiveEPG的方法进行计算。
在图16中表示本实施方式的FA决定部330的FA决定处理的流程。在本实施方式中，也与第一实施方式同样地，说明使用最紧下降法重复进行M次值的更新。
首先，信号强度变化形状决定部331向针对重复次数进行计数的计数器i进行初始化（步骤S3101）。然后，对作为探索参数的系数S0和时间常数T12设定初始值（步骤S3102）。与第一实施方式、第二实施方式同样地，预先确定初始值。
使用通过系数S0和时间常数T12确定的信号强度变化形状SSP，计算噪声放大率NA对该探索参数（S0，T12）的偏微分（在计算中是差商）（步骤S3103）。然后，通过与第一实施方式相同的方法，更新探索参数（S0，T12）（步骤S3104）。在此，从更新前的探索参数（S0，T12）减去将在步骤S3103中得到的偏微分的值乘以预先确定的正的整数所得的值，得到更新后的探索参数（S0，T12）。
然后，信号强度变化形状决定部331判别是否进行了M次处理（步骤S3105），如果不满M次，将计数器i加1（步骤S3106），返回到步骤S3103。
另一方面，在步骤S3105中结束了M次处理的情况下，信号强度变化形状决定部331将该时刻的探索参数（S0，T12）决定为使SNR最大的探索参数（S0，T12）（步骤S3107）。然后，FA决定部330使FA计算部332根据在步骤S3107中决定的探索参数（S0，T12）所确定的信号强度变化形状SSP，使用ProspectiveEPG等方法计算FA变化形状（步骤S3108），结束处理。
如以上说明的那样，根据本实施方式，与第一实施方式同样地，导入能够评价考虑了信号修正的SNR的噪声放大率NA，使用最优化法决定使其最小的FA变化形状。因此，即使在进行信号修正等，配置在k空间的中心以外的回波信号对SNR产生影响的情况下，也能够决定使SNR为最大的FA变化形状。另外，使用该FA变化形状进行摄像，因此能够得到考虑了信号修正的SNR高的图像。
另外，本实施方式使用通过函数表示信号强度变化形状时的系数作为探索参数。因此，与第一实施方式相比，探索所用的参数个数少，因此与第一实施方式相比，能够以少的计算时间实现最优的SNR。
此外，在本实施方式中，将用公式（1）和（3）表示的二重指数函数的系数S0和时间常数T12作为探索参数，但并不限于此。使用系数S0、时间常数T12、时间常数Ts中的一个以上作为探索参数即可。
此外，表示信号强度变化形状SSP的函数不限于公式（1）、公式（2）。渐近地逼近指数函数即可，例如可以使用公式（3）等。
Figure BDA0000419964070000241
另外，在本实施方式中，探索噪声放大率NA的最小值的方法并不限于此。例如也可以与第一实施方式同样地，不是最紧下降法，而是整体地将根据得到对变化的每个探索参数（S0，T12）计算出的噪声放大率NA中的最小的NA的探索参数（S0，T12）求出的FA变化形状FAP作为处理结果。
另外，也根据重复次数来进行收敛判定，但并不限于此。例如，也可以与第一实施方式同样地，根据噪声放大率NA的偏微分的值来进行判定。
另外，在本实施方式中，也可以与第一实施方式同样地，预先确定在最优化法中使FA变化的范围来进行限制。FA计算部332在FA饱和的情况下，依照预先确定的规则使FA变化，计算FA变化形状FAP。例如，在信号强度SS过大而不存在FA时，将FA设为预先确定的上限值FAH，在信号强度SS过小而不存在FA时，将FA设为预先确定的下限值FAL。
另外，也可以具备修正由FA决定部320决定的FA变化形状FAP的FA修正部311。
另外，也可以构成为将通过本实施方式的方法预先作成的FA变化形状FAP保存在存储装置72等中，在摄像时从其中抽出。
例如也可以设定摄像对象组织来代替T1、T2。另外，在摄像对象组织有多种的情况下，也可以使用T1、T2值的平均值计算FA变化形状，还可以对每个T1、T2值计算FA变化形状，计算FA变化形状的平均。另外，也可以通过预扫描得到T1、T2。
在图17（a）和图17（b）中分别用曲线表示通过本实施方式的方法决定的信号强度变化形状531和FA变化形状532。在此，设为ETL为80，IET为0.0073秒，对象的T1为1秒，对象的T2为0.1秒。另外，用公式（1）所示的二重指数函数近似信号强度变化形状。进而，将FA的最大值设为180度，在FA饱和时使FA最大。
在这些图中，将ETL、IET、T1、T2设为相同条件，用点分别表示通过第一实施方式的方法求出的信号强度变化形状和FA变化形状。如这些图所示那样，两者大致一致。因此，可知用二重指数函数表现SNR最大时的信号强度变化。
<<第四实施方式>>
接着，说明应用本发明的第四实施方式。本实施方式基本与第三实施方式相同，用函数表示信号强度的变化，使其系数变化，由此决定使噪声放大率最小的FA变化形状。但是，在本实施方式中，不允许FA的饱和，由此简化噪声放大率NA的最小化步骤从而提高速度。
本实施方式的MRI装置100、序列作成部300的结构基本与第三实施方式相同。另外，本实施方式的信号处理系统70的摄像处理的流程也与第三实施方式相同。因此，在此省略说明。以下，主要着眼于与第三实施方式不同的结构来说明本实施方式。
本实施方式的序列作成部300的FA决定部340如图18所示，具备信号强度变化形状决定部341和FA计算部342。在本实施方式中，如上述那样，噪声放大率NA的最小化步骤与第三实施方式不同。因此，信号强度变化形状决定部341的使噪声放大率NA最小的信号强度变化形状决定处理不同。
本实施方式的信号强度变化形状决定部341进行信号强度变化形状决定处理，即在所设定的范围内对时间常数T12和系数S0进行调整，决定使噪声放大率NA最小的系数S0和时间常数T2。
此外，本实施方式的FA计算部342与第三实施方式同样地，根据信号强度变化形状SSP计算FA变化形状FAP。在本实施方式中，使用ProspectiveEPG的方法进行计算。即，本实施方式的FA决定部340如图19所示，由信号强度变化形状决定部341决定使SNR最大（使噪声放大率NA最小）的信号强度变化形状SSP（步骤S4101），由FA计算部342根据该信号强度变化形状SSP计算FA变化形状FAP（步骤S4102）。
接着，说明本实施方式的信号强度变化形状决定部341的信号强度变化形状决定处理。本实施方式的信号强度变化形状决定部341的信号强度变化形状决定处理的概要如下。
交替地将时间常数T12和系数S0看作为变量而使其变化。首先，固定时间常数T12，将系数S0作为变量而使其变化，使噪声放大率NA最小。具体地说，在不引起饱和的范围内使S0最大。然后，将噪声放大率NA固定为其最小值，将时间常数T12作为变量而使其变化，得到用于得到回波链的最后的回波信号的FA（最后的FA）最小的时间常数T12。通过该处理产生即使增大系数S0也不饱和的余裕，因此能够进行下一个噪声放大率NA的最小化（系数S0的最大化）。重复预定次数进行以上的处理，得到最终的时间常数T12和系数S0。
在使系数S0最大的计算和使最后的FA最小的计算中使用普通的最优化法即可，但在此在使系数S0最大的计算中使用二分法，在使最后的FA最小的计算中使用黄金分割法。它们都通过缩小探索范围的方法，简便地保证了收敛性。此外，预先存储初始探索区间。或者从操作者设定为摄像参数。
以下，说明本实施方式的信号强度变化形状决定部341的信号强度变化形状决定处理的流程。图20是该信号强度变化形状决定处理的处理流程。在此，重复M次。
首先，信号强度变化形状决定部341决定使系数S0和时间常数T12变化的范围（步骤S4201）。系数S0的范围例如为0～1。时间常数T12的范围例如为对象的T1至T1的10倍等。向针对处理次数进行计数的计数器i进行初始化（i=1）（步骤S4202）。另外，将时间常数T12设为最大值T12max（步骤S4203）。
另外，将时间常数T12固定，将系数S0作为变量，在翻转角FA不饱和的范围内进行噪声放大率的最小化（步骤S4204），得到最小的噪声放大率NAmin。将本处理称为最小噪声放大率计算处理，将在后面说明其详细。
接着，将噪声放大率NA固定为NAmin，将时间常数T12作为变量，对最后的FA（FAfin）进行最小化（步骤S4205）。将本处理称为最终FA最小化处理，将在后面说明其详细。这时，噪声放大率NA被固定，因此系数S0也随着时间常数T12的变化而变化。另外，得到实现它的时间常数T12min和系数S0min`，将其作为时间常数T12、系数S0（步骤S4206）。
判别是否重复预先确定的次数进行了以上的处理（步骤S4207），在没有重复的情况下，将i加1（步骤S4208），返回到步骤S4204，重复进行处理。另一方面，在重复进行了预先确定的次数的情况下，将该时刻的时间常数T12和系数S0决定为计算结果（步骤S4209），结束处理。
接着，说明上述步骤S4204中的将系数S0作为变量而使噪声放大率NA最小的最小噪声放大率计算处理。
图21是最小噪声放大率计算处理的处理流程。在此，列举使用二分法重复M次的情况为例子进行说明。将使用二分法时的系数S0的下限和上限分别设为S01、S02。噪声放大率NA与系数S0相关地单调减少，因此求出FA不饱和的最大的系数S0。
如本图所示，信号强度变化形状决定部341对次数计数器i进行初始化（步骤S4301），将预先确定的初始值设定为系数S0（步骤S4302）。
在此，作为系数S0的初始值，设定（S01+S02）/2。
接着，信号强度变化形状决定部341根据使用了系数S0的信号强度变化形状SSP计算FA变化形状FAP（步骤S4303）。然后，判别计算出的FA变化形状FAP是否饱和（步骤S4304）。在没有饱和的情况下，将下限S01更新为当前的系数S0（S01=S0：步骤S4305）。另一方面，在饱和的情况下，将上限S02更新为当前的系数S0（S02=S0：步骤S4306）。在根据是否饱和更新了下限S01和上限S02中的任意一方后，使用更新后的下限S01和上限S02将系数S0更新为（S01+S02）/2（步骤S4307）。
然后，信号强度变化形状决定部341判别是否进行了M次处理（步骤S4308）。在没有进行的情况下，将计数器i加1（步骤S4309），转移到步骤S4303。
另一方面，在步骤S4308中判别为重复了M次的情况下，信号强度变化形状决定部341将该时刻的下限S01设为系数S0，决定信号强度变化形状SSP（步骤S4310）。然后，使用它计算噪声放大率NA，将其结果决定为最小噪声放大率NAmin（步骤S4311），结束处理。
此外，在最小噪声放大率计算处理中，得到不饱和的最大的系数S0即可，因此上述那样的二分法的效率好。但是，也可以不使用二分法，例如也可以整体求出与M个系数S0对应的噪声放大率NA，与系数S0对应地进行存储，将得到M个噪声放大率中的FA不饱和的最小的噪声放大率NA的系数S0及其噪声放大率NA作为计算结果。
接着，说明上述步骤S4205中的最终FA最小化处理。在最终FA最小化处理中，使时间常数T12在接受的范围内变化，决定FAfin最小的时间常数T12。在调查了若干种情况后，可知FAfin在固定了噪声放大率NA时相对于时间常数T12是单峰性的。因此，在此列举使用黄金分割法的处理为例进行说明，黄金分割法通过以一定的比例缩小探索区间来简单地保证收敛性。图22是本实施方式的最终FA最小化处理的处理流程。此外，分别将使用黄金分割法时的探索时间常数T12的区间（探索区间）的下限和上限设为T12sup和T12inf。
信号强度变化形状决定部341对次数计数器i进行初始化（步骤S4401），为了缩小探索范围，将探索区间[T12sup，T12inf]内的2点（T12A和T12B：（T12A<T12B））决定为T12（T12A和T12B）的初始值（步骤S4402）。在此，由于使用黄金分割法，所以T12A和T12B分别为根据黄金分割比（1：（1+√5）/2、（1+√5）/2：1）对探索区间[T12sup，T12inf]进行内分的点。
然后，计算将时间常数T12设为T12A和T12B时的满足使噪声放大率NA固定的条件的系数S0（分别为S0A和S0B）（步骤S4403）。另外，根据将时间常数和系数分别设为T12A和S0A、以及T12B和S0B的情况下的信号强度变化形状SSP，使用ProspectiveEPG，计算实现该信号强度变化形状SSP的FA变化形状FAP（FAPA和FAPB）（步骤S4404）。
判别计算出的2个FA变化形状（FAPA和FAPB）是否饱和（步骤S4405）。如果在2个FA变化形状（FAPA和FAPB）中不引起饱和，则分别求出FAfin（FAfinA和FAfinB）（步骤S4406）。然后，依照黄金分割法，依照FAfinA和FAfinB的大小缩小探索区间，更新探索区间（步骤S4407）。即，在FAfinA<FAfinB的情况下，将时间常数T12的探索区间设为[T12sup，T12B]，在FAfinA>FAfinB的情况下，设为[T12A，T12inf]。
但是，为了对应不饱和这样的条件，在此如下这样对黄金分割法进行扩展。
在步骤S4405中2个FA变化形状（FAPA和FAPB）的至少一方引起饱和的情况下，缩小探索区间直到计算出引起饱和的FA变化形状的时间常数T12为止，更新探索区间（步骤S4408）。即，如果只由于FAPA引起饱和，则将探索区间缩小为半开区间（T12A，T12inf]，如果只由于FAPB引起饱和，则将探索区间缩小为半开区间[T12sup，T12B）。在FAPA和FAPB的双方引起饱和的情况下，缩小为包含半开区间[T12sup，T12B）和（T12A，T12inf]中的在此前的计算中没有饱和的T12（还包含T12max）的探索区间。在包含双方的情况下，可以选择任意一个，在本实施方式中，假设选择[T12sup，T12B）。此外，在重复进行时，T12sup、T12inf重新设定为探索区间的下限、上限。
信号强度变化形状决定部341在更新探索区间后，判别是否结束了M次处理（步骤S4409）。在没有结束处理的情况下，将i加1（步骤S4410），转移到步骤S4403。
另一方面，在步骤S4409中结束了M次处理的情况下，将根据该时刻的T12sup、T12A、T12B、T21inf得到的FAfin中的FAfin最小的T12决定为计算结果（步骤S4411），结束处理。
此外，在最终FA最小化处理中，也可以与时间常数T12对应地存储在每次更新时间常数T12时计算出的FAfin，将得到M个FAfin中的最小的FAfin的时间常数T12和系数S0作为计算结果。
另外，重复次数也不限于M次，例如也可以在每次计算FAfin时与上次得到的FAfin进行比较，在值不变化的情况下，将该时刻的时间常数T12和系数S0作为计算结果。
如以上说明的那样，根据本实施方式，通过使表示信号强度变化形状的函数的参数变化来决定使噪声放大率最小的信号强度变化形状，计算实现它的FA变化形状。因此，与第一实施方式同样，根据使考虑了信号修正的SNR大致为最大的FA变化形状进行摄像，因此即使在进行信号修正等的情况下，也能够得到SNR良好的图像。
并且，根据本实施方式，通过使表示信号强度变化形状的函数的参数变化，来决定使噪声放大率最小的信号强度变化形状。因此，变化的变量少，因此能够更高速地得到结果。
在本实施方式中，与第三实施方式同样，表示信号强度变化形状的函数不限于公式（1）、公式（2），也可以使用公式（3）。
另外，在使用任意一个函数的情况下，探索哪个参数都是自由的，例如与系数S0、时间常数T12同样地，也可以将Ts作为用于使噪声放大率NA最小的探索参数。
另外，也可以不将时间常数T12作为探索的对象。在使用固定的时间常数T12的情况下，对于时间常数T12，也可以由操作者与其他摄像条件同样地使用TI画面400进行设定，还可以预先由MRI装置100保存在内部。
在图23中表示操作者经由UI画面400进行设定时的设定画面的一个例子。如本图所示那样，UI画面在其摄像条件设定区域410中具备T12输入栏404。
此外，在不将时间常数T12作为探索的对象的情况下，不进行信号强度变化形状决定处理的最终FA最小化处理。
在图24（a）和图24（b）中分别表示通过本实施方式的方法决定的信号强度变化形状541和FA变化形状542。在此，设ETL为80，IET为0.0073秒，对象的T1为1秒，对象的T2为0.1秒。另外，将FA的上限设为0度，将下限设为180度。如本图所示，在SNR大致成为最大时中断处理，因此有时到上限为止用不完FA。在此，使用上述公式（2）作为表示信号强度变化形状的函数。
另外，在本实施方式中，也可以与第一实施方式同样地，具备修正由FA决定部340决定的FA变化形状FAP的FA修正部。另外，也可以将预先作成的FA变化形状FAP保存在存储装置72等中，在摄像时从其中抽出。
此外，将ETL、IET、T1、T2的条件直接设为FA的下限为30度、FA的上限为180度，在进行图9（b）所示的修正的情况下，图24（b）所示的FA变化形状FAP542成为图25所示的FA变化形状543。
进而，在本实施方式中，也可以代替T1、T2而设定摄像对象组织。另外，在摄像对象组织有多种的情况下，也可以使用T1、T2值的平均值计算FA变化形状，还可以对每个T1、T2值计算FA变化形状，计算FA变化形状的平均。另外，也可以通过预扫描得到T1、T2。
根据以上的各实施方式，除了上述效果以外，在最大分辨率下实现最大SNR是清楚的，因此通过修正所得到的FA，容易考虑分辨率和SNR之间的折中。
此外，在上述实施方式中，说明了MRI装置100具备序列作成部300的情况，但并不限于此。序列作成部300也可以构筑在能够与MRI装置100进行数据的收发的与MRI装置100独立的信息处理装置上。
附图标记说明
10：被检测体；100：MRI装置；20：静磁场产生系统；30：倾斜磁场产生系统；31：倾斜磁场线圈；32：倾斜磁场电源；40：序列产生器；50：发送系统；51：发送线圈；52：合成器；53：调制器；54：高频放大器；60：接收系统；61：接收线圈；62：信号放大器；63：正交相位检波器；64：A/D变换器；70：信号处理系统；71：CPU；72：存储装置；73：外部存储装置；74：显示装置；75：输入装置；200：FSE脉冲序列；201：激励RF脉冲；202：再收敛RF脉冲；203：回波信号；300：序列作成部；310：FA决定部；311：FA修正部；320：FA决定部；321：参数决定部；322：FA计算部；330：FA决定部；331：信号强度变化形状决定部；332：FA计算部；340：FA决定部；341：信号强度变化形状决定部；342：FA计算部；400：UI画面；401：T1输入栏；402：T2输入栏；403：对象组织输入栏；404：T12输入栏；410：摄像条件设定区域；511：信号强度变化形状；512：FA变化形状；531：信号强度变化形状；532：FA变化形状；541：信号强度变化形状；542：FA变化形状；543：FA变化形状；601：修正前FA变化形状；603：修正后FA变化形状；604：修正后FA变化形状；605：修正后FA变化形状。

Claims (17)

1.一种磁共振成像装置，具备产生静磁场的静磁场产生系统、向配置在上述静磁场中的被检测体施加倾斜磁场的倾斜磁场产生系统、发送以预定的翻转角激励上述被检测体磁化的高频磁场脉冲的高频磁场发送系统、接收上述被检测体产生的回波信号的信号接收系统、根据上述信号接收系统接收到的回波信号重新构成图像并且依照摄像序列控制上述倾斜磁场产生系统、上述高频磁场发送系统、上述信号接收系统的动作的控制系统，
上述磁共振成像装置的特征在于，
上述控制系统具备：
接受部，其从用户接受决定上述摄像序列的摄像条件；
序列生成部，其依照上述接受部接受的摄像条件和脉冲序列生成上述摄像序列，
上述脉冲序列是在施加1个激励高频磁场脉冲后施加多个再收敛高频磁场脉冲的序列，
上述序列生成部根据上述信号接收系统接收的多个回波信号的信号强度，决定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角以使上述图像的SNR最大。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
上述序列生成部使用反映上述多个回波信号的信号修正后的图像的SNR的指标，决定使该图像的SNR最大的上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角。
3.根据权利要求2所述的磁共振成像装置，其特征在于，
上述序列生成部具备：翻转角决定部，其根据上述摄像条件决定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角，
上述翻转角决定部通过依照预先确定的最优化法使确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息变化，重复计算上述指标，来决定上述翻转角。
4.根据权利要求3所述的磁共振成像装置，其特征在于，
上述翻转角决定部具备：信号强度计算部，其根据确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息，分别计算通过施加与各信息对应的再收敛高频磁场脉冲而得到的回波信号的信号强度，
作为上述指标，使用根据计算出的上述各回波信号的信号强度的倒数的平方的平均的平方根得到的噪声放大率，
决定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角以使上述噪声放大率最小。
5.根据权利要求3所述的磁共振成像装置，其特征在于，
确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息是上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角。
6.根据权利要求3所述的磁共振成像装置，其特征在于，
确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息由比上述各再收敛高频磁场脉冲数少的数构成。
7.根据权利要求3所述的磁共振成像装置，其特征在于，
确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息是依照预定的规则间隔抽取上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角所得到的中间值列，
上述翻转角决定部具备：
中间值列决定部，其使上述中间值列变化来决定使上述SNR最大的中间值列；
翻转角计算部，其对上述决定的中间值进行内插，计算上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角。
8.根据权利要求3所述的磁共振成像装置，其特征在于，
确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息是表示通过施加上述各再收敛高频磁场脉冲而得到的回波信号的信号强度的变化形状的函数的参数，
上述翻转角决定部具备：信号强度变化形状决定部，其使上述参数变化来决定使上述SNR最大的上述参数，决定上述信号强度的变化的形状；
翻转角计算部，其根据用上述参数确定的信号强度的变化的形状，计算上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角。
9.根据权利要求8所述的磁共振成像装置，其特征在于，
上述函数是渐近地逼近指数函数的函数，
上述参数是上述指数函数的系数以及时间常数中的至少一方。
10.根据权利要求8所述的磁共振成像装置，其特征在于，
上述函数是二重指数函数，
上述参数是构成上述二重指数函数的2个指数函数各自的系数和时间常数中的一个以上。
11.根据权利要求8所述的磁共振成像装置，其特征在于，
预先确定使上述翻转角变化的范围，
上述信号强度变化形状决定部使上述参数变化，以使上述翻转角收敛在上述范围内并且不饱和。
12.根据权利要求10所述的磁共振成像装置，其特征在于，
作为上述指标，使用根据计算出的上述各回波信号的信号强度的倒数的平方的平均的平方根得到的噪声放大率，
上述二重指数函数由上述信号强度的变化形状渐近地逼近的第一指数函数、表示渐近的变化的第二指数函数构成，
上述参数是上述第一指数函数的时间常数，
上述信号强度变化形状决定部在固定上述噪声放大率来使上述第一指数函数的时间常数变化时把最后的再收敛高频磁场脉冲的上述翻转角最小的上述第一指数函数的时间常数决定为使上述SNR为最大的上述参数。
13.根据权利要求8所述的磁共振成像装置，其特征在于，
预先确定上述翻转角的范围，
上述翻转角决定部在计算出的翻转角不存在于上述范围内的情况下，依照预先确定的规则决定翻转角。
14.根据权利要求3～13的任意一项所述的磁共振成像装置，其特征在于，
上述序列生成部还具备：翻转角修正部，其依照预先确定的规则修正由上述翻转角决定部决定的翻转角。
15.根据权利要求1或2所述的磁共振成像装置，其特征在于，
还具备：翻转角存储部，其对每个摄像条件存储作为上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的使上述图像的SNR最大而决定的翻转角，
上述序列生成部使用与上述接受部接受的摄像条件对应地存储在上述翻转角存储部中的翻转角来作为上述翻转角。
16.根据权利要求1～13的任意一项所述的磁共振成像装置，其特征在于，
在上述摄像条件中包含用于确定成为摄像对象的核素的纵向迟豫时间和横向迟豫时间的信息。
17.一种翻转角决定方法，其决定在磁共振成像装置中使用的多回波摄像序列的多个再收敛高频磁场脉冲的翻转角，
该翻转角决定方法的特征在于，具有：
使用反映在上述磁共振成像装置中取得的多个回波信号的信号修正后的图像的SNR的指标，
依照预先确定的最优化法，使确定上述各再收敛高频磁场脉冲的翻转角的信息变化，重复计算上述指标，决定上述图像的SNR成为最大的翻转角的翻转角决定步骤。
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