CN111093495A - 磁共振成像装置、奈奎斯特重影校正方法以及奈奎斯特重影校正用程序 - Google Patents

磁共振成像装置、奈奎斯特重影校正方法以及奈奎斯特重影校正用程序 Download PDF

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Abstract

能够不使用参考图像，高精度地进行奈奎斯特重影的校正。使用诊断中使用的多个图像中的至少一个，在不产生图像折叠的状态下进行了低阶的相位校正后，生成包含残留的高阶的相位误差、相位编码方向的相位误差的2D相位图。作为用于生成2D相位图的图像数据，对于将读出倾斜磁场进行了反转的一对图像用数据进行低阶的相位校正，重组各个奇数行与偶数行来计算读出倾斜磁场的正极/负极误差。在DWI拍摄的情况下，能够将b值＝0的图像用于生成2D相位图。

Description

磁共振成像装置、奈奎斯特重影校正方法以及奈奎斯特重影 校正用程序
技术领域
本发明涉及磁共振成像装置(以下，称为MRI装置)，尤其涉及在使用EPI(EchoPlaner Imaging：回波平面成像)法的MRI中，高精度地校正奈奎斯特重影(Nyquist ghost)的方法。
背景技术
EPI序列是在1次激励后一边使读出倾斜磁场的极性高速反转一边收集大量的回波信号的序列，能够在短时间内取得重建1张图像所需要的数据，因此广泛用于需要取得大量图像的扩散加权图像(DWI：Diffusion Weighted Image)等的拍摄。在EPI序列中，在使倾斜磁场高速反转时，由于硬件控制的误差、涡流等的影响，在1次收集到的回波中的奇数编号的回波(奇数回波)与偶数编号的回波(偶数回波)之间产生相位的误差。即，在k空间的偶数行与奇数行之间产生误差，当对其进行重建时，在图像的相位编码方向上偏移了FOV(Field of View：视场)一半的位置产生重影伪影(Ghost artifact)。该伪影被称为奈奎斯特重影或者N/2伪影，若与被检体图像重叠则妨碍正确的诊断。
作为降低该伪影的方法，具有对奇数回波与偶数回波之间的误差进行校正的技术。例如，具有如下的方法：在相加数量为2以上时，在第奇数次的拍摄和第偶数次的拍摄中使读出倾斜磁场的施加极性反转，并在k空间或者图像上对取得的信号进行复数相加由此来抵消误差。
另一方面，DWI拍摄是利用相位的偏移来进行图像化，该相位的偏移是在施加被称为MPG(Motion Proving Gradient)脉冲的强度高的倾斜磁场的过程中由于扩散而产生的相位的偏移，所以容易受到由于其他原因引起的相位变化的影响，当应用复数相加时产生信号丢失等画质劣化。为了避免该情况，通常DWI图像相加绝对值图像，无法得到足够的奈奎斯特重影降低效果。
作为降低奈奎斯特重影的另一方法，具有如下技术：在事先拍摄(预扫描)时，除了调整照射频率、接收增益等以外，还使不施加相位编码倾斜磁场的SE－EPI序列动作，从通过预扫描得到的数据针对每个回波信号取得误差量，修正在预扫描后进行的正式拍摄(取得诊断图像的拍摄)的数据(专利文献1)。关于由于奇数回波与偶数回波的相位误差而产生的k空间中的回波中心的偏移，其在将k空间数据在x方向进行傅立叶变换后的xky空间数据中，在读出方向的相位分布(Phase profile)中呈现为一次斜率。使用通过预先拍摄得到的相位斜率，对通过正式拍摄得到的回波信号的误差进行校正，从而降低奇数回波与偶数回波间的误差。通过该方法的相位校正(以下，称为xky校正)使大部分的奈奎斯特重影降低，但是无法校正读出方向的高阶的误差、相位编码方向的误差，所以具有重影残留的情况。
作为减少这样的残存的奈奎斯特重影的技术，提出了使用二维的相位图的相位校正方法(专利文献2)。在该方法中，使用奇数基准图像和偶数基准图像来生成校正图，使用该校正图对诊断图像进行校正，其中，奇数基准图像是从通过预先拍摄(预扫描)得到的基准数据的奇数行而得到的，偶数基准图像是从基准数据的偶数行得到的。根据该方法，不仅校正奇偶回波间的误差，还同时校正相位编码方向的误差，所以在DWI图像中也能得到良好的奈奎斯特重影降低效果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－273530号公报
专利文献2：日本特开2015－47507号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献2记载的校正方法中，为了根据在图像中不产生折叠的状态的数据生成相位图，需要取得使相位编码方向的FOV成为2倍的参考图像(基准数据)，伴随有拍摄时间延长的缺点。在DWI中，因为是通过MPG脉冲使水分子的扩散运动增强的拍摄，所以容易受到呼吸、心跳等身体活动的影响，当拍摄时间延长时所得到的图像等劣化的可能性高。另外，即使在取得时间序列的图像的功能拍摄(f－MRI)等中，当取得用于生成相位图的参照图像时与拍摄时之间的间隔变长时，由于该期间的身体活动等使得使用相位图进行的校正的可靠性降低。
本发明的课题在于提供一种无需取得参照图像，使用通过取得检查对象的图像的拍摄(正式拍摄)而得到的数据，取得高精度的用于校正奈奎斯特重影的二维相位校正数据(2D相位图)的技术。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明使用通过用于取得检查对象的图像的一连串的拍摄而得到的图像用数据来生成2D相位图。2D相位图是在维持了与拍摄的FOV相同的FOV的状态下，在通过低阶的相位校正降低了图像的折叠后生成的。
即，本发明的MRI装置具备：测量部，其使用EPI法取得多个图像用数据；相位图生成部，其使用测量部测量出的多个图像用数据中的至少一个来生成相位图；以及校正部，其使用相位图生成部生成的相位图校正上述图像用数据中包含的奈奎斯特重影，上述相位图生成部使用用于生成相位图的上述图像用数据的仅读出倾斜磁场的极性不同的一对k空间数据，进行低阶的相位校正，生成将残留的二维相位误差作为校正量的2D相位图，上述校正部对于作为校正对象的图像用数据，在进行低阶的相位校正后使用上述2D相位图进行二维的相位校正。
此外，测量部取得的多个图像用数据分别是能够重建被检体的图像的数据，在本说明书中，与预先拍摄的图像用数据进行区别，也称为正式拍摄的图像用数据。
发明效果
根据本发明，相位图生成使用正式拍摄的图像用数据，所以能够不需要用于取得参照数据的预先拍摄。由此，在需要高速拍摄的DWI拍摄中，不会导致拍摄时间的延长，能够得到降低了奈奎斯特重影的扩散图像，另外，在f－MRI等连续拍摄中，能够缩短从相位图取得到相位校正的时间，能够降低身体活动等的影响。并且，根据本发明，在维持了与拍摄的FOV相同的FOV的状态下，在通过低阶的相位校正降低了图像的折叠后生成2D相位图，所以能够进行高精度的二维相位校正。
附图说明
图1是表示本发明的MRI装置的一实施方式的概要的框图。
图2是表示图1的MRI装置的结构的框图。
图3表示在本发明的MRI装置中动作的脉冲序列的一个例子。
图4表示第一实施方式的拍摄的过程。
图5表示在第一实施方式中动作的DWI脉冲序列的一个例子。
图6表示图4的各步骤的详细内容，(A)表示测量步骤，(B)表示相位图生成步骤，(C)表示校正步骤。
图7对第一实施方式的相位图生成的详细内容进行说明。
图8对第一实施方式的二维相位校正(奈奎斯特重影校正)的详细内容进行说明。
图9表示第一实施方式的变形例的相位图调整过程。
图10是第二实施方式的运算部的功能框图。
图11表示第二实施方式的相位图调整过程。
图12表示第二实施方式的相位图调整中使用的LUT的一个例子。
图13对第二实施方式的二维相位校正的详细内容进行说明。
图14是第三实施方式的运算部的功能框图。
图15表示第三实施方式的处理过程。
图16对第三实施方式的相位图变形的过程进行说明。
图17对第四实施方式的处理进行说明。
具体实施方式
＜MRI装置的实施方式＞
最初，参照图1以及图2对MRI装置的整体结构进行说明。
如图1所示，MRI装置100具备：测量部10，其收集来自被检体的核磁共振(NMR)信号，取得用于生成被检体的图像的数据；运算部20，其对于测量部10取得的数据进行校正、图像重建等运算；控制部30，其控制测量部10以及运算部20的动作；用户接口(UI)装置40，其具备用于用户输入运算部20、控制部30的动作所需要的条件、数值的输入设备和显示拍摄图像等的显示器等；以及存储部50。
测量部10具备：磁场产生部11，其产生静磁场以及倾斜磁场；RF信号产生部12，其产生高频信号，该高频信号用于对构成被检体的组织的原子核的核自旋进行激励；接收部13，其接收被检体产生的核磁共振信号；以及测量控制部14，其控制测量。具体而言，如图2所示，作为磁场产生部11，具备静磁场产生磁体102、倾斜磁场线圈103以及倾斜磁场电源109，作为RF信号产生部12，具备RF发送线圈104以及RF发送部110，作为RF接收部，具备RF接收线圈105以及信号处理部107，作为测量控制部14，具备序列发生器111，还具备将搭载被检体101的顶板移入和移出静磁场产生磁体102所形成的静磁场空间的床台106。
静磁场产生磁体102由永磁型、常导型或超导型的静磁场产生装置构成，根据产生的磁场的方向具有垂直磁场方式、水平磁场方式。若是垂直磁场方式，则在与被检体101的体轴正交的方向上产生均匀的静磁场，若是水平磁场方式，则在体轴方向上产生均匀的静磁场。
倾斜磁场线圈103是在MRI装置的实际空间坐标系(静止坐标系)的X、Y、Z的3个轴向上卷绕的线圈，各个倾斜磁场线圈与驱动它们的倾斜磁场电源109连接从而被供给电流。具体而言，各倾斜磁场线圈的倾斜磁场电源109分别按照来自序列发生器111的命令进行驱动，向各个倾斜磁场线圈供给电流。由此，在X、Y、Z的3个轴向上产生倾斜磁场Gz、Gy、Gz，通过这3个轴向的倾斜磁场的组合在任意的方向上形成倾斜磁场。例如，在二维切片平面的拍摄时，在与切片平面(拍摄截面)正交的方向上施加切片倾斜磁场脉冲(Gs)来设定针对被检体101的切片平面，在与该切片平面正交并且相互正交的其余2个方向上施加相位编码倾斜磁场脉冲(Gp)和频率编码(读出)倾斜磁场脉冲(Gf)，对NMR信号(也称为回波信号)编码各个方向的位置信息。
RF发送线圈104是对被检体101照射RF脉冲的线圈，其与RF发送部110连接从而被供给高频脉冲电流。由此，引发构成被检体101的生物体组织的原子的自旋，通常是在质子引发NMR现象。具体而言，RF发送部110按照来自序列发生器111的命令进行驱动，对高频脉冲进行振幅调制，在将其放大后提供给与被检体101接近配置的RF发送线圈104，由此向被检体101照射RF脉冲。
RF接收线圈105是接收回波信号的线圈，该回波信号是由于构成被检体101的生物体组织的原子的自旋的NMR现象而释放出的回波信号，RF接收线圈105与信号处理部107连接，将接收到的回波信号发送到信号处理部107。
信号处理部107进行RF接收线圈105接收到的回波信号的检测处理。具体而言，信号处理部107按照来自序列发生器111的命令，对接收到的回波信号进行放大，通过正交相位检波分割为正交的二个系统的信号，并对二个系统的信号分别进行预定数量(例如128、256、512等)取样，对各取样信号进行A/D转换而转换为数字量。因此，作为回波信号得到由预定数量的取样数据构成的时间序列的数字数据(以下，称为k空间数据)。
序列发生器111基于预定的脉冲序列的控制数据，控制倾斜磁场电源109、RF发送部110以及信号处理部107，反复执行RF脉冲向被检体101的照射和倾斜磁场脉冲的施加、以及来自被检体101的回波信号的检测，进行控制从而收集与被检体101的拍摄区域有关的图像的重建所需要的回波数据。
在本实施方式的MRI装置中，测量控制部14(序列发生器111)基于作为预定的脉冲序列的EPI序列进行控制。如上所述，EPI序列是在施加1次RF激励脉冲后一边使读出倾斜磁场的极性反转，一边在施加各极性的读出倾斜磁场的过程中对回波信号进行取样，收集多个回波信号的序列，作为RF脉冲包含激励脉冲和反转脉冲的SE－EPI也适用于本实施方式。
图3示出SE－EPI序列的一个例子。在EPI序列中，首先，在与切片选择倾斜磁场303一起施加了激励用RF脉冲301后，将反转RF脉冲302与切片选择倾斜磁场304一起施加，激励所希望的切片。接下来，在施加了相位编码倾斜磁场305后，连续施加尖峰状的相位编码倾斜磁场306和使极性反转的读出倾斜磁场307，在施加进行反转的读出倾斜磁场307的过程中收集回波信号308。若是单次激发EPI，则通过1次激励来测量图像重建所需数量的全部回波信号。
将这样的脉冲序列与回波时间(TE)、反复时间(TR)、FOV(Field of View：视场)等拍摄条件一起，例如经由UI装置40向测量控制部14进行设定。
运算部20进行测量部10收集到的k空间数据的图像重建、校正等运算，将作为此处的处理结果的被检体101的图像显示在UI装置40的显示部41，或者记录在内部存储部51或外部存储部52等存储部50中，或者经由网络IF(接口)60转送给外部装置。
控制部30进行测量控制部14、运算部20、UI部40等整个装置的控制。在图2所示的实施方式中，具备CPU31和存储器32的计算机300实现运算部20以及控制部30的功能。运算和控制的程序既可以预先存储在存储装置，也能够从外部取得并由CPU上传并执行。此外，运算部20的部分功能也可通过ASIC(Application Speciric Integrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field Programable Gate Array：现场可编程门阵列)等硬件实现。
关于本实施方式的MRI装置的特点，作为运算部20的功能，具备用于对通过EPI序列得到的图像的奈奎斯特重影进行校正的校正部，具体而言，如图1所示，具备图像生成部21、校正部23以及相位图生成部25，其中，图像生成部21对于测量部10收集到的k空间数据实施傅立叶变换来重建图像，或使用重建图像生成合成图像、计算图像等，校正部23对图像进行相位校正等校正，相位图生成部25生成校正部23的相位校正所需要的校正用数据，在此生成2D相位图。虽然图1中未示出，但运算部20有时具备以下功能：使用图像生成部生成的图像来计算表示被检体的特性的各种量等。
接下来，考虑上述运算部20的结构，对MRI装置的动作，主要是二维相位校正的处理的实施方式进行说明。
＜＜第一实施方式＞＞
在本实施方式中，作为通过EPI法取得多个图像数据的拍摄，进行DWI拍摄。另外，在DWI拍摄中使用不施加MPG脉冲的拍摄(b值＝零)的图像数据来生成2D相位图，并使用该2D相位图进行b值＝零以外的DWI图像的奈奎斯特重影校正。
首先，对本实施方式的DWI拍摄的过程进行说明。
如图4所示，本实施方式的DWI拍摄由测量步骤S41、相位图生成步骤S42、步骤S43以及步骤S44构成，在测量步骤S41中，在多个方向上分别使MPG脉冲的强度不同，收集图像生成用信号，在相位图生成步骤S42中，使用测量后的图像用数据中的不施加MPG脉冲而取得的图像用数据，在步骤S43中，使用在步骤S42中生成的相位图来校正在步骤S41中取得的图像用数据，在步骤S44中，使用校正后的图像用数据生成扩散加权图像(扩散示踪图像)、将外观扩散系数ADC(Apparent Diffusion Coefficient)作为像素值的ADC图等。以下，将扩散示踪图像、ADC图等统称为扩散图像或DWI图像。此外，在以往的DWI拍摄中，在收集图像生成用信号的测量步骤S41之前，进行预扫描来收集在奈奎斯特重影校正中使用的参考图像用信号。关于该参考图像，需要通过相对于应该取得的图像使相位编码方向的FOV成为2倍的脉冲序列来得到，但在本实施方式中，使用在测量步骤S41取得的图像用数据生成相位图，所以不需要且不进行这样的预扫描。
以下，对各步骤的详细内容进行说明。
[测量步骤S41]
在测量步骤S41中，在测量控制部14的控制下，测量部10执行例如将图3所示的SE－EPI序列作为基础的DWI序列。图5示出DWI序列的一个例子。在图5中，由相同的附图标记表示与图3相同的要素，并省略说明。如图5所示，在DWI序列中，在反转RF脉冲302的前后施加强度大的MPG脉冲311、312。在图5中，示出了在切片倾斜磁场Gs的轴施加了MPG脉冲的情况，但在DWI中，通常，使施加MPG脉冲的轴(方向)不同来进行多次的拍摄。另外，对于各方向使MPG脉冲的强度(b值)变化来反复进行拍摄。强度的变化还包括b值＝0即图3所示的不施加MPG脉冲的情况，b值＝0的拍摄在各方向上共通，进行1次即可。
图6(A)示出测量步骤S41的一个例子。在图6(A)所示的过程中，表示了以下执行脉冲序列的例子：除1次b值＝0的拍摄(S411)以外，在AP方向(前后方向)、RL方向(左右方向)、以及HF(体轴向)方向这3个方向上施加MPG脉冲(S412～S414)。作为一个例子示出了MPG脉冲为b值＝1000的情况，但既可以是除此以外的b值，也可以通过多个b值进行拍摄。另外，各拍摄的相加次数是任意的，但在b值＝0的拍摄(S411)中，为了在下一个步骤生成相位图，进行使读出倾斜磁场的施加极性反转的两次拍摄。此外，关于使施加极性反转的方法，除了使读出倾斜磁场本身反转的方法以外，还能够使图3的相位编码倾斜磁场305的面积增减1个或奇数个尖峰306。
[相位图生成步骤S42]
如图6(B)所示，在相位图生成步骤S42中，相位图生成部25在对于成为实际空间之前的数据进行了低阶的相位校正后(S421)，使用成为实际空间后的数据来生成表示高阶的相位误差等残留的相位误差的相位图(2D相位图)(S425)。例如，对于通过测量步骤S41的b值＝0的拍摄而得到的一对测量数据(使读出倾斜磁场的施加极性反转的测量数据的对)使用低阶的相位校正，对于k空间(kxky空间)数据或者将其在读出方向上进行傅立叶变换后的xky空间数据进行低阶的相位校正(S421)，然后进行奇数行和偶数行的重组，将正极施加读出倾斜磁场而收集到的回波与负极施加读出倾斜磁场而收集到的回波进行分离(S422)。低阶的相位校正可以包括在xky空间中对奇数回波与偶数回波之间的误差(一次斜率)进行校正的处理(xky校正)，由此能够提高在此之后计算的相位图的精度。
通过对低阶校正后的一对实际空间数据、正极图像和负极图像进行复数除法(S423、S424)来取得相位图。此时，能够进行用于去除被检体区域以外的相位信息的掩膜处理、平滑化处理等(S425)。
使用图7进一步对步骤S42的具体例进行说明。
首先，在测量步骤S41(S411)中，将b值＝0且使读出倾斜磁场极性反转而拍摄到的b0数据(+)701、b0数据(－)702分别在读出方向进行傅立叶变换，获得xky空间数据(S71)。对于这些xky空间数据进行xky校正(S72)。如上所述，xky校正是对在xky空间的读出方向出现的相位分布的斜率进行校正的处理(低阶的校正)，也可以使用预先取得的xky校正用数据720进行校正。此外，根据需要在每个回波的误差大等情况下应用xky校正即可，也可省略。
接下来，对于xky校正后的数据进行奇数行和偶数行的重组(S73、图6的S422)。具体而言，使用b0数据(+)的xky空间数据的奇数行和b0数据(－)的xky空间数据的偶数行生成一个xky空间数据，使用b0数据(+)的xky空间数据的偶数行和b0数据(－)的xky空间数据的奇数行生成另一个xky空间数据。此外，在省略xky校正的情况下，进行kxky空间数据即b0数据(+)701的奇数/偶数行与b0数据(－)702的奇数/偶数行的重组。
其后，将xky空间数据在相位编码方向进行傅立叶变换，或者，在省略xky校正的情况下对k空间数据进行二维傅立叶变换(S74)，得到对低阶的相位误差进行校正后的正极和负极的图像711、712。接下来，通过对正极图像711和负极图像712进行复数除法(S75)，得到表示正极与负极的误差的相位图。相位图是从不包含低阶的相位误差的图像生成，所以表示高阶的相位误差。
在通过复数除法得到的相位图中，不需要被检体区域以外的相位信息，所以进行排除被检体区域以外的信息的掩膜处理(S76)。关于掩膜处理，例如通过从正极的绝对值图像使用辨别分析法等计算阈值来进行二值化等的一般方法生成掩膜，对复数除法后的相位图乘以掩膜即可。另外，也可以使相位平滑化，以便降低噪声、局部错误(掩膜的失败等)的影响。平滑化能够采用应用中位数、汉明(Hamming)滤波器等的一般方法，但是为了抑制掩膜边界的急剧的相位变化而希望使用自适应型的低通滤波器、多项式近似。通过这些处理生成表示偶奇回波间的误差(高阶的误差)的2D相位图715。
[校正步骤S43]
在本步骤中，校正部23使用在上述步骤S42由相位图生成部25生成的2D相位图715，校正通过DWI拍摄取得的图像用数据。
如图6(C)所示，校正步骤S43包括：对于通过测量步骤的S412～S414(图4(A))取得的DWI拍摄数据进行低阶的相位校正的步骤S431；重组奇数行和偶数行的步骤S432；通过傅立叶变换取得奇数行图像以及偶数行图像的步骤S433；对奇数行图像以及偶数行图像使用在上述步骤S42得到的相位图715进行2D相位校正的步骤S434；将相位校正后的奇数行图像和偶数行图像进行复数相加的步骤S435；以及求出绝对值取得校正后的图像的步骤S436。
使用图8对本步骤的具体例进一步说明。
首先，对于通过DWI拍摄S412～S414取得的DWI图像用数据801进行低阶的相位校正(S431)。具体而言，将DWI图像用数据801在读出方向进行傅立叶变换，使其成为xky空间数据(S81)。对于该xky空间数据，使用xky相位校正数据720应用xky相位校正(S82)。xky相位校正数据720与相位图生成步骤S42的xky相位校正中使用的数据相同，能够使用通过预先拍摄取得的数据。在这种情况下，在每个回波的误差小的情况下，也不需要xky相位校正。
接下来，将DWI图像用数据801的奇数行与偶数行分离(S83)。在分离奇数行时，偶数行用零填充，在分离偶数行时奇数行用零填充即可。对各个数据应用相位编码方向的傅立叶变换，生成奇数行图像811和偶数行图像812(S84)。在分离奇数行和偶数行而生成的图像811、812中，低阶的奇/偶间误差已被降低，但是读出方向的高阶误差、相位编码方向的误差残留。
对于这样的残留有高阶误差的奇数行图像811和偶数行图像812，使用在步骤S42计算出的2D相位图715来校正二维的相位误差(S85)。在使用2D相位图715的二维相位校正中，如图8所示，在将2D相位图715在相位编码方向位移了1/2后，应用于奇数行图像811和偶数行图像812。在此，需要根据2D相位图715是将图7中的使读出反转的数据701、702中的哪一个数据作为基准的相位差分图，使相位校正中的运算相反。例如，在为以奇数行为基准的表示相位差的相位差分图时，对于奇数行图像811进行除法处理，以减去相位图的相位校正值，对于偶数行图像812进行乘法处理，以加上相位图的相位校正值。
对二维相位校正后的奇数行图像811和偶数行图像812进行复数相加(S86)，并进行绝对值化(S87)，得到还将高阶的相位误差进行了相位校正后的图像815。
上述的校正步骤S43的处理应用于通过测量步骤的S412～S413得到的全部的图像数据。另外，在相加数量为2以上时，优选在对每个拍摄图像应用了二维相位校正处理后，将绝对值图像进行相加。
[扩散图像生成步骤S44]
图像生成部21使用在MPG脉冲的每个施加方向得到的校正后图像和用于生成相位图的b值＝0的图像，生成扩散示踪图像、ADC图等扩散图像。这些扩散图像的生成方法与公知的方法相同，省略详细说明，但在扩散示踪图像的情况下，例如将AP方向、RL方向以及HF方向的校正后图像合成，生成表示扩散强度的图像。另外，关于ADC图，使用b值＝0的图像，根据与b值相对的信号值(对数)的斜率，针对每个像素计算外观扩散系数(ADC)，得到将ADC的值作为像素值的图像即ADC图。
在此，关于b值＝0的图像，能够使用相位图生成所使用的一对图像用数据(图7、701、702)，与其他的DWI图像用数据同样地应用xky相位校正，然后直接进行复数相加，由此生成b值＝0的图像。或者，也可以将生成相位图时生成的正极图像711与负极图像712的绝对值图像进行相加来生成b值＝0的图像。
如以上说明的那样，根据本实施方式，校正图像用数据的低阶的相位误差来生成并使用二维相位校正用相位图，所以能够进行高阶并且精度好的相位校正。另外，根据本实施方式，使用在DWI拍摄中为了生成扩散图像而取得的b值＝0的图像用数据来生成用于进行二维相位校正的2D相位图，所以不需要追加的参考拍摄，能够得到降低了奈奎斯特重影的DWI图像。
＜＜第一实施方式的变形例＞＞
在第一实施方式中，对在DWI拍摄中使用b值为零的图像用数据生成相位图，对其他b值的图像进行校正的情况进行了说明，对于生成了2D相位图的b值为零的图像也可以使用相同的2D相位图进行校正(也称为自我校正)。此时，b值＝0的图像既可以通过与其他b值的图像相同的流程(图8的过程)进行校正，也可以利用在生成相位图的过程中取得的图像(图7的图像711、712)。
一般来说，在图像包含局部误差的情况下，通过复数相加而细微地产生阴影、畸变。因此，在将一对b值＝0的图像复数相加来用于生成扩散图像时，有可能产生阴影等。但是，如本变形例那样，通过将二维相位校正应用于生成了校正用相位图的图像本身从而降低了误差，所以能够得到不仅降低了奈奎斯特重影，还降低了局部阴影、畸变的图像。
并且，在将不施加MPG脉冲的拍摄(b值＝0的拍摄)重复相加数量2以上的情况下，可以在每次拍摄生成相位图，进行自我校正。另外，通过将每次拍摄生成的相位图进行比较，能够鉴定突然产生的错误部位(局部)。此时，通过将错误部位置换成正常的图，能够防止由于相位校正引起的画质劣化。图9示出了此时的过程(S91～S96)的一个例子。
是否为正常的图的判断(S93)既可以通过后述的第二实施方式的方法(不正确部位的检测)进行，也可以使用除此以外的方法。另外，在没有应该置换的正常的图的情况下，可以使用通过第二实施方式的方法调整校正量后的调整后相位图。
＜＜第二实施方式＞＞
本实施方式的特点为检测在第一实施方式中相位图生成部取得的相位图的不正确部位，生成对不正确部位进行了校正的调整后相位图。
若能够充分降低在相位图生成中使用的图像(在第一实施方式中b值＝0的图像，以下称为相位图用图像)的奈奎斯特重影，则生成的相位图恰当地表现偶奇回波间的误差。另一方面，在拍摄时发生面内倾斜时等由于硬件控制而产生了大的误差的条件下，存在无法完全校正偶奇回波间的误差，相位图用图像中残留奈奎斯特重影等伪影的情况。在该状态下生成的相位图未恰当地表现偶奇回波间的误差，若将其应用于DWI图像则引起信号丢失等画质劣化。因此，在本实施方式中，通过从相位图检测不正确的部位，对相位校正量进行调整，从而降低DWI图像的信号丢失等画质劣化。
图10示出本实施方式的运算部20的结构。在图10中，通过与图1所示的要素相同的附图标记进行表示，并省略重复的说明。如图10所示，本实施方式的运算部20具备对相位图生成部25生成的2D相位图的不正确部位进行校正的相位图调整部27。运算部20中的2D相位图生成以及使用调整后相位图的相位校正的过程与第一实施方式相同，所以以下以不同点为中心对本实施方式进行说明。
图11示出本实施方式的相位图调整部27进行的处理过程。在图中，如虚线包围所示，相位图调整部27进行以下的处理：使用生成的2D相位图(图7：715)生成表示信号强度变化的图(信号强度变化图)的处理S1101；基于信号强度变化图的信号强度变化决定校正量调整值，生成校正量调整图的处理S1102。
以下，参照图11对各处理进行具体说明。
在信号强度变化图生成处理S1101中，首先，从相位图生成部25生成的相位图715以及将该相位图715在相位编码方向位移1/2后的相位图716(S111)，分别生成绝对值为1的复数数据715A、715B(Exp(iθ))。对这些复数数据进行复数相加(S112)，并在取绝对值后除以2(S113、S114)，得到信号强度变化图717。该信号强度变化图717示出应用了二维相位校正处理时的信号值的变化量。在图11的信号强度变化图717中，中央的圆表示被检体部分，上限的半圆表示重影的部分。
通常，重影量(由于重影产生的信号值的变化量)为图像的信号值的一半左右，所以在被检体与重影重叠的部分(图717的中央圆和上下半圆重叠的部分)通过二维相位校正处理使得信号值成为一半以下的情况稀少。因此，期待信号强度变化图717的数值(变化后的信号强度相对于原始信号强度的比例：信号强度变化率)分布在0.5～1.0的范围。换句话说，期待的数值偏离上述范围的部位的强度变化不正确的可能性极高。例如，在变化率为0.1这样的部位信号值消失，在被拍摄体重叠的部分信号值消失是明显的错误。对于这样的错误部位无法期待正确的校正。
因此，在生成校正量调整图的处理S1102中，对于信号强度变化图717的数值偏离预定范围(例如0.5～1.0，或者)的部位(不正确部位)，根据预先设定的信号值与调整值的关系来决定用于调整2D相位图715上的对应部位的校正值的调整值。图12示出用于表示信号强度变化率与校正量调整值的关系的图表的一个例子。该图表是根据数值越偏离预定范围，错误的概率越高这样的知识，并且考虑了统计学上为错误的概率而生成的LUT(Look－Up Table：查询表)的一个例子，对于信号强度变化率，描绘了与相位图的校正量相乘的调整值。
接下来，将信号强度变化图717置换为校正量调整值(S115)，通过掩膜处理抽出被检体区域(S116)，得到校正量调整图719。若将信号强度变化图中的该位置的强度变化率设为0.5，则根据LUT其校正量调整量大约为0.8。校正量调整图719与2D相位图715一起被用于DWI图像的二维相位校正。
本实施方式中的DWI图像的二维相位校正的方法与第一实施方式的方法大体相同，但如图13中由虚线包围所示，在使用2D相位图715进行二维相位校正之前，追加了使用上述校正量调整图719调整2D相位图715的校正量的处理。即，使用对2D相位图715乘以校正量调整图719(S1103)而得到的(调整后相位图)，对进行了xky校正和低阶相位校正后的DWI图像数据(奇数行图像以及偶数行图像)进行二维相位校正，并进行复数相加和取绝对值来得到校正图像。
根据本实施方式，检测相位图生成部25生成的2D相位图的错误部位(不正确部位)，对其值进行置换后进行二维相位校正，由此能够降低由于相位图生成时的错误引起的信号损失，进行更高精度的相位校正。由此，当在诊断所使用的b值＝0的图像中产生了伪影的情况下，也能够得到降低了信号丢失等画质劣化的DWI图像。
此外，在上述说明中，作为相位图调整部27的功能，说明了从检测不正确部位直至生成校正量调整值图的处理，当然，作为相位图调整部27的功能，也可以直至进行到对相位图715乘以校正量调整值图来生成调整后相位图的处理为止。该情况下，关于图13所示的校正部23的处理，除了将相位图715置换为调整后相位图以外与图8所示的处理相同。
另外，在本实施方式中也能够采用与第一实施方式相同的变形例。
＜＜第三实施方式＞＞
第一实施方式以及第二实施方式中生成的相位图以及校正量调整图根据拍摄条件和被检体而变化，但其特性本身为大体相同的趋势。在本实施方式的特点为利用这一情况，使用体模等预先取得并保持相位图，并将该信息用作参考。此外，该参考与在拍摄时取得的以往的参考图像不同，在安装装置时等与实际拍摄不同的场景取得。
图14示出本实施方式的运算部20的结构。在图14中，通过与图1所示的要素相同的附图标记来表示，并省略重复的说明。如图14所示，本实施方式的运算部20具备相位图变形部29，该相位图变形部29将相位图生成部25生成的相位图(称为正式拍摄相位图)与预先储存在存储部50的相位图(称为安装时相位图)进行比较，与正式拍摄相位图相符地使安装时相位图变形，生成变形后相位图。
关于安装时相位图，例如使用安装MRI装置时等的体模在多个拍摄条件下进行EPI拍摄，使用得到的图像，例如通过与在第一实施方式中说明的方法相同的方法或者使FOV成为2倍来取得数据的现有方法生成二维相位校正用相位图，并将其储存在存储部50。
以下，参照图15所示的流程对本实施方式的运算部20的动作进行说明。运算部20的处理除了相位图变形部29生成变形后相位图(S153、S154)、以及校正部25在二维相位校正中使用变形后相位图(S155)以外与第一实施方式相同。以与第一实施方式不同的点为中心进行说明。
相位图生成部25根据通过正式拍摄得到的图像用数据，采用与第一实施方式相同的方法生成2D相位图(正式拍摄相位图)(S151，S152)。例如，得到图16(a)所示的2D相位图1601。在图中，用读出方向的谱线轮廓表示相位图，但2D相位图是还包含相位编码方向的二维图。在该例子中，在由虚线包围的部分1602产生局部错误。
相位图变形部29从该2D相位图1601通过多项式近似等计算读出方向以及相位编码方向各自的一次斜率和相位变化量(S153－1)。另一方面，从存储部50读出根据使用体模等拍摄到的图像用数据而生成的相位图(安装时相位图)中的，在与正式拍摄相同的拍摄条件下取得的相位图1603(图16(b))，使用在步骤S153－1求出的一次斜率和相位变化量使该安装时相位图1603变形(S153－2)。关于变形，对安装时数据的相位在读出方向、相位编码方向各方向上相加一次斜率或乘以恒定值等即可。由此，得到变形后的相位图1605(图16(c))(S153、S154)。
校正部25使用这样得到的变形后相位图1605进行通过正式拍摄得到的图像(既可以包含生成相位图1601所使用的图像也可以不包含)的二维相位校正。该处理与图8所示的第一实施方式的校正处理相同。变形后相位图1605不包含在正式拍摄时混入的局部错误(1602)，所以通过在二维相位校正中使用该变形后相位图，降低了最终得到的图像的画质劣化。
此外，在图16所示的处理中，根据正式拍摄的2D相位图1601求出斜率以及相位变化量，与其相符地使安装时相位图1603变形，但是也可以一边使安装时相位图1603中的一次斜率和相位的变化量逐次变形一边与正式拍摄相位图1601比较，将两者间的误差最小的变化量作为最佳的变化量。
根据本实施方式，与通过正式拍摄得到的2D相位图相符地使预先在每个拍摄条件下取得的安装时相位图变形来应用于二维相位校正，由此能够提高校正的精度。另外，根据本实施方式，通过将变形后的安装时数据与正式拍摄相位图进行比较，可知正式拍摄相位图的不正确部位及其程度，所以也能够与第二实施方式同样地生成并使用校正量调整图，由此，能够进一步降低由于二维相位校正导致的画质劣化。
＜＜第四实施方式＞＞
在第一实施方式中，对进行DWI拍摄的情况进行了说明，但本发明的特点为根据拍摄被检体而得到的图像用数据生成奈奎斯特重影校正所使用的相位图，不局限于DWI拍摄，若是取得被检体的时间序列图像的功能拍摄(f－MRI)等使EPI序列反复动作的拍摄，则能够全部应用。此时，如图17所示，例如根据时间序列图像A1、A2···中的最初取得的图像A1生成2D相位图，校正以后的图像数据即可。另外，也可以如在第一实施方式的变形例(图9)中说明的那样，在1个或多个拍摄中的每个拍摄生成2D相位图，通过比较这些2D相位图来进行2D相位图的错误检测、基于正常的相位图的置换等。
以上对本发明的MRI装置以及奈奎斯特校正的各实施方式和变形例进行了说明，但省略在这些实施方式中说明的部分处理，或者追加公知的处理也包含在本发明中。
附图标记说明
10···测量部，14···测量控制部，20···运算部，21···图像生成部，25···相位图生成部，23···校正部，27···相位图调整部，29···相位图变形部，30···控制部，40···用户接口部，50···存储部。

Claims (15)

1.一种磁共振成像装置，其特征在于，具备：
测量部，其使用EPI法取得多个图像用数据；
相位图生成部，其使用上述测量部测量出的多个图像用数据中的至少一个来生成相位图；以及
校正部，其使用上述相位图生成部生成的相位图来校正上述图像用数据中包含的奈奎斯特重影，
上述相位图生成部使用用于生成相位图的上述图像用数据的仅读出倾斜磁场的极性不同的一对k空间数据，进行低阶的相位校正，生成将残留的二维相位误差作为校正量的二维相位图，
上述校正部对于作为校正对象的图像用数据，在进行低阶的相位校正后使用上述二维相位图对奈奎斯特重影进行校正。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
上述相位图生成部使用一对图像数据生成上述二维相位图，该一对图像数据分别重建了将仅上述读出倾斜磁场的极性不同的一对k空间数据的一方的奇数行与另一方的偶数行进行了组合的k空间数据、以及将上述一对k空间数据的一方的偶数行与另一方的奇数行进行了组合的k空间数据。
3.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
上述校正部将用于生成上述二维相位图的图像用数据作为是上述校正对象的图像用数据进行校正。
4.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
上述磁共振成像装置还具备相位图调整部，该相位图调整部检测上述二维相位图中包含的不正确部位，并调整该不正确部位的校正值，
上述校正部使用调整后的二维相位图进行上述图像用数据的校正。
5.根据权利要求4所述的磁共振成像装置，其特征在于，
上述相位图调整部使用调整前的上述二维相位图生成表示信号强度的变化的强度变化图，根据预先设定的信号强度变化与校正值调整量的关系，决定上述不正确部位的校正值调整量。
6.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
上述测量部测量的多个图像用数据是MPG脉冲的b值不同的DWI图像用数据，
上述相位图生成部使用b值为零的图像用数据生成上述二维相位图。
7.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
上述测量部多次进行使读出倾斜磁场的极性不同的一组图像用数据的测量，
上述相位图生成部针对上述一组图像用数据的每个测量，使用该一组图像用数据生成上述二维相位图。
8.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
上述测量部测量的多个图像用数据是时间上连续取得的时间序列的图像用数据，
上述相位图生成部使用上述时间序列的图像用数据中的最初取得的图像用数据生成上述二维相位图。
9.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，还具备：
存储部，其存储在多个不同的拍摄条件下预先取得的表示基于EPI法测量时的相位误差的二维相位图；以及
相位图变形部，其使用上述相位图生成部生成的二维相位图的相位信息对上述存储部中存储的二维相位图中的至少一个进行变形，
上述校正部使用上述相位图变形部生成的变形后的相位图，进行上述图像用数据的校正。
10.一种奈奎斯特重影校正方法，其校正使用EPI法拍摄到的多个图像的奈奎斯特重影，其特征在于，
对于上述多个图像中的至少一个图像，取得仅读出倾斜磁场的极性不同的一对k空间数据，
进行该一对k空间数据的奇数行与偶数行的重组，从组合了一方的奇数行和另一方的偶数行的k空间数据以及组合了上述一对k空间数据中的一方的偶数行和另一方的奇数行的k空间数据生成进行了低阶的相位校正的一对图像数据，
生成将相位差作为像素值的二维相位图，该相位差是对该一对图像数据进行复数除法而计算出的相位差，
使用上述二维相位图来校正上述多个图像。
11.根据权利要求10所述的奈奎斯特重影校正方法，其特征在于，
对于将上述一对k空间数据分别在读出方向上进行傅立叶变换而得到的一对xky空间数据分别进行上述低阶的相位校正，
在上述一对xky空间数据中，在进行了奇数行与偶数行的重组后，将重组后的xky空间数据在相位编码方向上进行傅立叶变换，生成上述一对图像数据。
12.根据权利要求10所述的奈奎斯特重影校正方法，其特征在于，
在对上述一对图像数据进行复数除法后，实施掩膜处理以及平滑化中的至少一方，生成上述二维相位图。
13.根据权利要求10所述的奈奎斯特重影校正方法，其特征在于，
对于作为校正对象的图像的k空间数据，将奇数行与偶数行分离，生成奇数行图像和偶数行图像，
对于上述奇数行图像以及偶数行图像，进行使用了上述二维相位图的二维相位校正，
将二维相位校正后的奇数行图像以及偶数行图像进行复数相加，得到校正后的图像。
14.根据权利要求13所述的奈奎斯特重影校正方法，其特征在于，
上述二维相位校正将上述二维相位图在相位编码方向上位移1/2，对于上述奇数行图像以及上述偶数行图像中的一方除以该位移后的相位图，对另一方乘以该位移后的相位图。
15.一种奈奎斯特重影校正用程序，其特征在于，使计算机执行以下步骤：
使用由磁共振成像装置测量出的多个图像用数据中的至少一个生成二维相位图的步骤；以及
使用所生成的二维相位图，校正上述图像用数据中包含的奈奎斯特重影的步骤，
生成上述二维相位图的步骤包含以下步骤：使用用于生成相位图的上述图像用数据的仅读出倾斜磁场的极性不同的一对k空间数据来进行低阶的相位校正，生成将残留的相位误差作为校正量的相位图，
进行上述校正的步骤包含以下步骤：对于作为校正对象的图像用数据，在进行低阶的相位校正后，使用上述二维相位图进行二维相位校正。
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