CN113729684A - 磁共振成像装置以及磁共振成像方法 - Google Patents

磁共振成像装置以及磁共振成像方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了磁共振成像装置以及磁共振成像方法，在MRI中，在同时生成多个参数的计算图像时，尽可能抑制空间分辨率、信噪比的下降，效率优良地缩短摄影时间。根据在多个不同的摄影条件下获取的核磁共振信号重建多个原始图像，通过多个原始图像间的计算获取计算图像。多个不同的摄影条件包含摄影序列的重复时间不同的摄影条件，在摄影时，在重复时间的长度为摄影条件时，减小相位编码数。进行图像重建，使得以小的相位编码数拍摄的图像的矩阵尺寸变得与以大的相位编码数拍摄的图像的矩阵尺寸相等。

Description

磁共振成像装置以及磁共振成像方法
技术领域
本发明涉及磁共振成像技术。特别涉及通过计算来推定被检测体参数的方法。
背景技术
在磁共振成像(以下，称为MRI)装置中，通过高频磁场脉冲对放置在静磁场空间的被检测体的组织包含的原子核自旋进行激励，由此获取从原子核自旋产生的核磁共振信号，进行图像化。这样得到的图像的信号值由静磁场强度、接收线圈的灵敏度等装置的条件以及被检测体的组织包含的原子核自旋的物理特性决定。在摄影中，通过变化使核磁共振信号产生的回波时间(TE)、重复地获取核磁共振信号时的重复时间(TR)以及高频磁场的设定强度、相位等摄影条件，从而得到强调了上述的物理特性的任一者的图像。
被检测体的物理特性包含纵向驰豫时间T1、横向驰豫时间T2、自旋密度ρ、共振频率f0、扩散系数D、高频磁场的照射强度B1分布等，被称为被检测体参数。此外，与图像相关的摄影条件以及装置的条件被称为摄影参数、装置参数。
有以下方法：根据MRI图像通过计算将上述的参数作为定量值求出。在该方法中，用不同的摄影参数拍摄多个图像(原始图像)，按每个像素通过计算求出被检测体参数、装置参数。将这样得到的被检测体参数、装置参数作为像素值的图像被称为计算图像或者映射(map)。
为了获取计算图像，需要表示摄影参数、被检测体参数、装置参数与像素值的关系的函数(信号函数)。该信号函数依赖于摄影序列。在计算图像(被检测体参数映射或者装置参数映射)的计算中，求出多个原始图像的摄影参数和相对于该像素值的信号函数的最小二乘拟合。但是，同时获取多个被检测体参数和装置参数的计算图像会使信号函数变得复杂，因此是困难的。
相对于此，作为能够同时获取多个被检测体参数和装置参数的计算图像的方法之一，有通过由数值仿真构成信号函数来推定映射的方法(专利文献1)。若使用该方法，则即使是信号函数没有解析地被求出或者即使求出也过于复杂而难以用于参数推定的脉冲序列，也能够取得计算图像。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-024926号公报
发明要解决的课题
在推定计算图像时，需要推定的参数的数目以上的原始图像。在专利文献1的方法中，例如为了计算T1、T2、ρ、B1这四个的映射，拍摄六个原始图像。该原始图像使用梯度回波(gradient echo)序列使翻转角(FA)和高频磁场脉冲的相位(θ)、重复时间(TR)这三个摄影参数变化而进行拍摄。
这样，在专利文献1记载的方法中，需要拍摄大量原始图像，因此存在整体的摄影时间变得相当长的问题。如果减少相位编码数，则原始图像的摄影时间就能够缩短。但是，若减小原始图像的相位编码数，则计算图像的空间分辨率(清晰度)、信噪比(SN比)会下降。
发明内容
本发明是鉴于上述情形而完成的，提供一种在同时生成多个参数的计算图像时，尽可能抑制空间分辨率、SN比的下降而效率优良地缩短摄影时间的技术。
用于解决课题的手段
本发明在用于获取计算图像的多个原始图像的摄影中，根据TR的长短控制相位编码数，由此缩短用于获取计算图像的整体的摄影时间。
具体地，本发明的MRI装置具备：计测部，按照摄影序列，对放置在静磁场中的被检测体施加高频磁场以及倾斜磁场，计测从所述被检测体产生的回波信号；图像重建部，根据计测出的所述回波信号得到重建图像；控制部，控制所述计测部以及所述图像重建部，使得所述计测部在多个不同的摄影条件下计测回波信号并且所述图像重建部分别使用在多个不同的摄影条件下计测出的回波信号来生成多个重建图像；以及计算图像生成部，使用所述多个重建图像以及所述计测部使用的摄影序列的信号函数，生成计算图像。所述多个不同的摄影条件包含摄影序列的重复时间不同的摄影条件，所述控制部将重复时间长的摄影的相位编码数设定得比重复时间短的摄影的相位编码数小，并控制所述计测部使得进行信号计测。
发明效果
根据本发明，仅对摄影时间更长的原始图像减小相位编码数，由此与减小摄影时间短的原始图像的相位编码数相比能够效率优良地缩短摄影时间。此外，与减小全部的原始图像的相位编码数的情况比较，能够抑制空间分辨率或者SN比的下降。
附图说明
图1是示出应用本发明的MRI装置的整体概要的框图。
图2是本发明涉及的MR[装置的主要部分的功能框图。
图3是示出实施方式1的动作的流程。
图4的(A)是示出计测部执行的摄影序列的图，图4的(B)是示出通过图4的(A)的摄影脉冲序列获取的k空间数据的图。
图5是示出信号函数的一个例子的图。
图6是示出多个不同的摄像条件的组合的一个例子的图。
图7是说明实施方式1的相位编码控制的一个例子的图。
图8的(A)是示出在实施方式1获取的原始图像的图，图8的(B)是示出根据原始图像获取的计算图像的图。
图9是用数值说明实施方式1的效果的图。
图10是说明实施方式2的相位编码控制的一个例子的图。
图11是示出在得到计算图像的摄像中显示的GUI的一个例子的图。
图12是示出在实施方式3使用的摄影序列的一个例子的图。
图13是示出实施方式3的相位编码控制的一个例子的图。
图14是用数值说明实施方式3的效果的图。
附图标记说明
10：MRI装置，100：计测部，101：产生静磁场的磁铁，102：倾斜磁场线圈，103：被检测体，104：定序器(sequencer)，105：倾斜磁场电源，106：高频磁场产生器，107：收发线圈，108：接收器，110：输入部，120：显示器，130：存储介质，200：计算机，210：图像重建部，220：计算图像生成部，221：信号函数生成部，222：参数推定部，223：图像生成部，230：控制部。
具体实施方式
以下，对应用本发明的第1实施方式进行说明。以下，在用于说明本发明的实施方式的全部附图中，对具有相同功能的要素标注相同附图标记，并省略其重复的说明。
首先，对本实施方式的MRI装置进行说明。图1是示出本实施方式的MRI装置10的概略结构的框图。MRI装置10具备产生静磁场的磁铁101、产生倾斜磁场的倾斜磁场线圈102、定序器104、倾斜磁场电源105、高频磁场产生器106、在照射高频磁场的同时检测核磁共振信号(回波信号)的收发线圈107、接收器108。收发线圈107在图中以单个的线圈示出，但是也可以将发送线圈和接收线圈分开地具备。将这些要素总括地称为计测部100。
被检测体(例如，生物体)103载置于磁铁101产生的静磁场空间内的床(不图示)上。
MRI装置10还具备：计算机200，进行包含计测部100的装置整体的控制、使用了计测部100计测出的回波信号的运算等；输入部110，用于经由计算机200输入装置的动作所需的指令、数据；显示器(显示部)120，显示作为计算机200的运算结果的图像、用户输入用的GUI等；以及存储介质130等。
定序器104对倾斜磁场电源105和高频磁场产生器106发送命令，分别使其产生倾斜磁场以及高频磁场。高频磁场通过收发线圈107施加到被检测体103。从被检测体103产生的核磁共振信号由收发线圈107接收，由接收器108进行检波。
作为检波的基准的核磁共振频率(检波基准频率f0)由定序器104设置。被检波的信号被送到计算机200，在此，进行图像重建等信号处理。其结果显示在显示器120。根据需要，也能够将被检波的信号、测定条件存储在存储介质130。
定序器104使用预先将高频磁场、倾斜磁场、信号接收的定时、强度确定为程序的脉冲序列和按每个摄影设定的摄影条件来计算摄影序列，并进行控制使得计测部100的各要素按照该摄影序列动作。
计算机200作为对定序器104发送指令并使计测部100动作的控制部发挥功能，并且作为对计测部100获取的回波信号实施各种信号处理并得到所希望的图像的运算部发挥功能。
为了实现这些功能，如图2所示，本实施方式的计算机200具备：图像重建部210，根据计测出的回波信号得到重建图像；计算图像生成部220，使用重建图像生成计算图像；以及控制部230，进行包含计测部100的各要素、图像重建部210以及计算图像生成部220的装置整体的控制。此外，计算图像生成部220包含：信号函数生成部221，通过数值仿真生成每个摄影序列的信号函数；参数推定部222，使用每个摄影序列的信号函数和图像重建部210生成的多种重建图像(原始图像)来推定定量值；以及图像生成部223。定量值是依赖于被检测体的参数以及装置固有的参数中的至少一个参数。参数推定部222按每个像素得到一个至多个定量值。图像生成部223根据得到的定量值的分布(映射)生成被检测体的所希望的图像。
计算机200能够通过CPU或者GPU和存储器构成，上述的计算机200的功能通过计算机200的CPU将存放在存储介质130的程序加载到存储器中并执行而实现。此外，也可以通过PLC(programmable logic device，可编程逻辑器件)等硬件来实现。另外，计算图像生成部220也可以在与MRI装置10独立地设置的计算机，即能够与MRI装置10的计算机200进行数据的收发的计算机中实现。
在以上的结构中，本实施方式的MRI装置根据在多个不同的摄影条件下获取的核磁共振信号重建多个原始图像，并使用这多个原始图像和在原始图像的摄影中使用的摄影序列的信号函数来获取计算图像。此时，多个不同的摄影条件包含摄影序列的重复时间不同的摄影条件，并根据重复时间的长度变更相位编码数。此外，在原始图像的图像重建中，进行重建使得以小的相位编码数进行拍摄的图像的矩阵尺寸变得与以大的相位编码数进行拍摄的图像的矩阵尺寸相等。
以下，对获取计算图像的摄影方法的实施方式进行说明。
<实施方式1>
本实施方式使获取多个原始图像的摄影中的重复时间的长度长的摄影的相位编码数比重复时间短的摄影的相位编码数少。关于相位编码的减少方法，使在k空间中配置的计测数据中的k空间的高频的数据的计测比低频的数据的计测少，并对k空间数据的未计测相位编码部分补充零，进行图像重建。
以下，参照图3对本实施方式中的直到计算图像生成为止的过程进行说明。
首先，通过数值仿真求出为了得到计算图像所需的信号函数(S301)。信号函数按每个摄像序列决定。在本实施方式中，对摄影序列为2D的RF损毁(RF-spoiled)GE序列的情况进行说明。
将RF损毁GE序列示于图4的(A)。图中，RF、Gs、Gp、Gr分别表示高频磁场、切片倾斜磁场、相位编码倾斜磁场、渎出(read-out)倾斜磁场(以下，相同)。在RF损毁GE序列中，首先，施加切片倾斜磁场脉冲41，并且照射高频磁场(RF)脉冲42，激励对象物体内的某切片的磁化。接下来，在施加切片聚相(slice rephase)倾斜磁场脉冲43和用于对磁化的相位附加相位编码方向上的位置信息的相位编码倾斜磁场脉冲44、去相位(dephase)用读出倾斜磁场45后，一边施加用于附加读出方向上的位置信息的读出倾斜磁场脉冲46，一边计测磁共振信号(回波)47。于是，最后施加去相位用相位编码倾斜磁场脉冲48。
一边在使相位编码倾斜磁场脉冲44、48的强度(相位编码量kp)变化的同时使RF脉冲42的相位的增量值各变化117度(第n个RF脉冲的相位是θ(n)＝θ(n-1)+117n)，一边以重复时间TR重复这样的序列，并计测用于重建一张图像所需的数目的回波信号。图中，在附图标记后标注的“-1”、“-2”意味着重复。
通过这样的摄影序列得到的图像的像素值依赖于作为被检测体参数的纵向驰豫时间T1、横向驰豫时间T2、自旋密度ρ、RF照射强度B1，并且根据摄影参数而变化。能够在RF损毁GE中进行变更的摄影参数是FA(翻转角)、TR(重复时间)、TE(回波时间)、θ(RF相位增量值)。在它们之中，RF相位增量值通常固定为117度，使得可得到与作为高速摄影法之一的FLASH(注册商标)同等的T2依赖性少的图像对比度，但是若使该θ变化，则图像对比度的T2依赖性大幅变化。因此，在本实施方式中，将θ也设为能够进行变更的摄影参数。
若将上述被检测体参数和摄影参数作为变量，则RF损毁GE的信号函数fs可表示为如下。
[数式1]
I＝fs(ρ，T1，T2，B1，FA，TR，TE，θ，Sc)＝ρScf(T1，T2，B1×FA，θ，TR，TE) (1)
在此，Sc是装置参数的接收线圈灵敏度。B1由于在摄影时成为FA的系数，所以使其为与FA的乘积的形式。此外，ρ和Sc相对于信号强度作为比例系数而发挥作用，因此将其拿出到函数的外侧。由此，fs能够改写为使用了信号函数f的右边的数式。
在数值仿真(S301)中，针对被检测体参数的T1、T2的任意的值使上述的摄影参数FA、TR、θ网罗性地变化，通过数值仿真作成信号，通过插补作成信号函数。设置各个参数的值，使得包含实际的摄影中使用的摄影参数的范围和被检测体的T1、T2的范围。使摄影对象的自旋密度ρ和B1、Sc固定(例如1)。将进行变化的摄影参数和被检测体参数的数值例示于以下。
TR 4个[ms]：10、20、30、40
FA 10个[度]：5、10、15、20、25、30、35、40、50、60
θ 17个[度]：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、22
T2 17个[s]：0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.07、0.1、0.14、0.19、0.27、0.38、0.53、0.74、1.0、1.4、2.0、2.8
T1 15个[s]：0.05、0.07、0.1、0.14、0.19、0.27、0.38、0.53、0.74、1.0、1.5、2.0、2.8、4.0、5.6
信号函数生成部221构成上述的摄影参数与被检测体参数的全部的组合(在上述例中成为173400个组合)的摄影参数集合31，计算各自的信号值。
在数值仿真S301中，将在格点上配置了自旋的被检测体模型和摄影序列、摄影参数、装置参数作为输入，求解作为磁共振现象的基本方程式的布洛赫(Bloch)的式子，输出磁共振信号。将被检测体模型作为自旋的空间分布(γ、M0、T1、T2)进行赋予。在此，γ是磁旋比，M0是热平衡磁化(自旋密度)。通过对磁共振信号进行图像重建，能够得到所赋予的条件下的图像。
另外，布洛赫(Rloch)的式子是一阶线性常微分方程式，用下式表示。
[数式2]
Figure BDA0002965952800000081
H＝B0+Gxx+Gyy+Gzz+2πΔf0/γ
在此，(x、y、z)表示三维的正交坐标系，z与静磁场(强度为B0)的方向相等。此外，(Mx、My、Mz)是下标方向上的核磁化的大小，Gx、Gy、Gz分别是下标方向上的倾斜磁场强度，H1是高频磁场强度(与B1相同)，Δf0是旋转坐标系的频率。
信号函数生成部221根据通过上述的计算机仿真得到的信号值，通过插补生成信号函数fs(32)。插补能够使用一次到三次左右的线性插补、样条(Spline)插补。
将如上述那样作成的信号函数的强度的一部分示于图5。在此，对于T1＝900ms、T2＝100ms、θ＝5度的情况，将横轴和纵轴分别显示为FA、TR。另外，关于信号函数，只要作成并保存一次，则不需要在每次计算图像摄影时作成，而能够反复使用。
另一方面，计测部100使用计算出信号函数的摄影序列(RF损毁GE序列)进行多个原始图像的摄像。此时，计测部100在多个不同的摄影条件(摄影参数)下进行回波信号的计测，按每个摄影条件得到计测数据34(S302)。摄影参数例如使用重复时间(TR)、回波时间(TE)、高频磁场的设定强度(翻转角(Flip Angle：FA))、高频磁场的相位(θ)等与在信号函数的生成中使用的摄像参数相同的参数。通过例如误差传播法等方法预先作成它们之中任意一个以上的参数的值不同的多个摄像条件的组合(参数集合)33。设参数集合的数目为比计算定量值时的未知数的数目多的数目。控制部230将作成的摄影参数集合设置在定序器104，并进行基于计测部100的摄影。
将参数集合33的一个例子示于图6。在图示的例子中，由于作为未知数的参数(T1、T2、B1、a)的数目为四个，所以摄影参数集合包含比其多的六组，各组至少一个摄影参数的值相互不同。在该例子中，六组摄影参数集合包含分别FA为10度和30度，θ为2度、6度、20度、21度，TR为10ms、15ms、40ms(其中，在图6中以秒为单位示出)的组合。图中，P栏是参数集合的摄影编号。
计测部100以上述的摄影参数集合分别进行摄影，并收集计测数据34。在此，计测数据(k空间)的矩阵尺寸由相位编码数和采样数决定，通常，为了通过傅里叶变换进行图像重建，采用128×128、256×256、514×514等2的幂。在本实施方式中，进行如下控制，即，对多个参数集合中的重复时间TR最长的摄影，使相位编码数为比图像的相位编码方向上的矩阵尺寸小的值，除此以外的摄影设为基本的矩阵尺寸。
作为一个例子，对将原始图像的矩阵尺寸设为读出方向256、相位编码方向256的情况进行说明。在图6所示的例子中，P1和P3的TR均为40ms(0.04秒)，成为最长，因此使P1和P3的相位编码数比256小而使原始图像的清晰度(分辨率)下降。将该情形示于图7。在图7中，将相位编码数减少1/4而设为196。为了使清晰度下降，不进行k空间的相位编码方向上(kp方向)的上下端(图中用斜线表示的高频部分)的回波的计测。在P2以及P4至P6的摄影中，相位编码数保持为256。通过这样的相位编码数的控制，在P1、P3的摄影中，得到k空间的高频部分缺损的计测数据34D。
接着，图像重建部210对计测数据34、34D进行图像重建(S303)，得到原始图像35。此时，为了使全部的原始图像的矩阵尺寸相等，对于P1和P3的计测数据，用零充填kp方向上的高频部分而使kp方向上的尺寸为256。然后，通过傅里叶变换FFT得到从P1至P6的原始图像。将这样得到的原始图像示于图8的(A)。P1和P3的原始图像稍微下降了清晰度，但是可得到相同矩阵尺寸的图像。
接着，使用上述的六个原始图像35和信号函数32，参数推定部222推定被检测体参数和装置参数(S304)。具体地，针对将数式(1)变形后的数式(3)的函数f拟合每个像素的信号值I，由此进行被检测体参数(T1、T2、B1)以及ρ与装置参数Sc的乘积即a(a＝ρSc)36的推定。
[数式3]
I＝af(T1，T2，θ，B1×FA，TR) (3)
a＝ρSc
函数拟合例如能够通过以下式表示的最小二乘法来进行。
[数式4]
χ2＝＝∑FA，Δθ，TR{I(FA，Δθ，TR)-af(T1，T2，θ，B1×FA，TR)}＝min (4)
式中、χ是信号函数的像素值和模型(phantom)的像素值的残差的总和，I是给定的摄影参数(FA、θ、TR)中的像素值。
图像生成部223使用这样得到的参数(T1、T2、B1、a)的像素值生成作为各自的分布的计算图像(S305)。计算图像生成部220根据需要，将生成的计算图像显示在显示器120(S306)，此外，存放在存储介质130。另外，图像生成部223也可以不作成四个参数全部的计算图像，例如生成用户经由输入装置110指定的所希望的一个至多个计算图像。
将根据六个原始图像(图8的(A))生成的各参数的计算图像(B1图像、质子密度图像、T1图像以及T2图像)示于图8的(B)。如图所示，由于仅使六个原始图像中的1/3的两个图像的清晰度下降，所以计算图像的清晰度几乎不下降。即，若使全部的原始图像的清晰度为3/4，则计算图像的清晰度也下降到3/4，但是在本例子中，由于仅使1/3的原始图像的清晰度为3/4，所以成为11/12(＝(3/4+3/4+1+1+1+1)/6)的清晰度，清晰度的下降相当大地被抑制。
另一方面，关于摄影时间的缩短，在本实施方式中，不是简单地减少相位编码数，而是仅对TR长的摄影进行减少，由此能够有效率地进行摄影时间的缩短。将基于本实施方式的摄影时间缩短的效果示于图9。图9是示出针对以图6所示的六个摄影参数集合进行摄影P1～P6的例子比较了本实施方式的方法(B)与未减少相位编码数的情况(A)以及减少了全部摄影的相位编码数的情况(C)的结果的图。各原始图像的摄影时间是TR×相位编码数。
如图所示，未减少相位编码数的情况(A)的合计的摄影时间是32秒。相对于此，使P1和P3的相位编码数为3/4的情况(B)是26.88秒，使从P1至P6的全部原始图像的相位编码数为3/4的情况(C)是24秒，与(A)比较，分别缩短16％、25％。但是，在(B)和(C)中，若比较每一个原始图像的摄影时间的降低率，则在(B)中，由于使两个原始图像的相位编码数减少而能够在整体上缩短了16％，所以每一个原始图像的降低率为8％，相对于此，在(C)中成为4.2％(25÷6)，可知，本实施方式的时间缩短效率更优异。而且，在(C)中，由于减少了全部的原始图像的相位编码数，所以清晰度也同样地下降。因此，在本实施方式中，通过仅使TR长的摄影的相位编码数减少，能够效率优良地谋求摄影时间的缩短。
如以上说明的那样，根据本实施方式，在获取多个摄影条件不同的原始图像时，减小TR长的原始图像摄影的相位编码数，由此能够一边尽可能抑制计算图像的清晰度的下降，一边效率优良地缩短摄影时间。
<实施方式1的变形例>
另外，在实施方式1中，在多个摄影参数集合中的TR长的两个摄影参数集合的摄影P1、P3中进行了减少相位编码数的控制，但是在存在多个TR长的摄影参数集合的情况下，优选将减小相位编码数的摄影的数目抑制到最大原始图像数(用于生成计算图像的图像数)的大致一半。通过将减小相位编码数的原始图像的数目抑制到全部原始图像数目的一半，能够抑制得到的计算图像的清晰度、SN比的下降。
在该情况下，在摄影参数集合中最长的TR的摄影参数集合为原始图像数的一半以上的情况下，根据原始图像的SN比，决定减小相位编码数的摄影参数集合的优先顺序为宜。具体地，使SN比小的原始图像的SN比维持或变得更大。这是因为，通常，在SN比大的原始图像中，SN比足够，即使稍微下降，对计算图像的影响也小。
关于SN比与相位编码数的关系，通常，若减小相位编码数而减小清晰度，则SN比变大。例如，在使相位编码数为r倍而使清晰度变化的情况下，关于SN比，由于像素尺寸成为1/r倍，所以SN比也成为1/r倍。此外，与回波信号的计测次数成比例的相加效果成为r倍，由此SN比成为
Figure BDA0002965952800000121
倍。因而，若两者合起来，则SN比成为
Figure BDA0002965952800000124
倍。如实施方式1那样，在减小相位编码数而减小清晰度的情况下，由于r＜1，所以SN比的变化为
Figure BDA0002965952800000125
(>1)，若减小相位编码数，则SN比变大。
因此，在存在多个最长的TR的图像，并减少高频的计测(减小清晰度)而减小相位编码数的情况下，从SN比小的原始图像开始优先减小为宜。
另外，关于原始图像的SN比，通常，如果TR相同，则FA小且RF相位增量值远离0度或者180度的一方的SN比变小。因此，在该情况下，使FA小且RF相位增量值远离0度或者180度的摄像参数集合优先。此外，关于哪个摄影参数集合的SN比大，也可以通过对信号函数赋予摄影参数集合和被检测体的T1、T2值并比较信号值来决定。
这样，不仅考虑TR的长度，而且还考虑按每个摄影参数得到的图像的SN比，来减少相位编码数，由此能够得到SN比良好的计算图像。
<实施方式2>
在实施方式1中，在包含长的TR的摄影参数集合的摄影中使清晰度下降而减小了相位编码，但是在本实施方式中，采用并行摄影来减小相位编码。
在本实施方式中，计算图像生成部220的结构也与图2所示的结构相同，生成计算图像的处理的流程与图3所示的流程相同。以下，适当参照图3以与实施方式1不同的点为中心对本实施方式的处理进行说明。在本实施方式中，也以计测部100使用图6所示的六个摄影参数集合P1～P6来进行六个摄影的情况为例进行说明。
并行摄影是通过均等地间隔剔除kp方向上的回波来减小相位编码数，并缩短摄影时间的摄影方法。在图像重建时，通过利用了接收线圈灵敏度的并行重建来去除因间隔剔除回波而产生的图像的卷褶。
在本实施方式中，设定多个摄影参数集合，其中，若长的TR的参数集合(在图6的例子中为P1、P3)被确定，则在该摄影参数集合的摄影中，计测部100控制相位编码倾斜磁场，进行均等地间隔剔除了k空间数据的计测。除此以外的摄影以通常的相位编码数即与原始图像的矩阵尺寸匹配的相位编码数进行计测。
减少相位编码数的比例由并行摄影的倍速率决定。图10示出使倍速率为2的情况下的计测数据。如图所示，由于使TR长的P1和P3的并行摄影的倍速率为两倍，所以它们的计测数据34P的kp方向上的尺寸成为1/2。
接下来，图像重建部210分别对由六个摄影得到的计测数据进行重建，获取原始图像。此时，对于对相位编码进行了间隔剔除的计测数据(图10的34P)，使用接收线圈的灵敏度分布，进行SENSE法、SMASH法、SMASH的改良法等并行重建(PI)，由此得到没有卷褶且矩阵尺寸与通过其他摄影得到的图像相等的图像。另外，接收线圈的灵敏度分布也可以通过使用了模型等的预备计测来预先获取，也能够根据计测数据获取。在后者的情况下，也可以不对包含k空间的中央的一部分的区域间隔剔除相位编码而进行计测。对除此以外的计测数据34实施傅里叶变换FFT。
使用这样得到的六个原始图像35，与实施方式1相同地推定被检测体参数36(S304)，生成计算图像(S305)。
通过并行摄影得到的图像与不是并行摄影的通常的图像比较，清晰度不变。但是，由于回波计测数变少，所以SN比与倍速率的平方根成反比例地下降。例如，在使倍速率为2的情况下，SN比成为
Figure BDA0002965952800000131
因此，关于计算图像的SN比，也由于六个原始图像中两个原始图像的SN比成为
Figure BDA0002965952800000132
所以若与不进行并行摄影的情况比较，则在计算图像中SN比也稍微下降。但是，与实施方式1中的清晰度的下降以及摄影时间缩短效果相同，若与使从P1至P6的全部的原始图像的倍速率为2的情况相比，则相对于SN比的下降，摄影时间缩短的效率变得优异。
因此，根据本实施方式，减小TR长的原始图像的相位编码数而增大倍速率，由此能够一边尽可能抑制计算图像的SN比的下降，一边效率优良地缩短摄影时间。
<实施方式2的变形例>
在本实施方式中，也存在在多个摄影参数集合中包含多个TR比其他长的摄影参数集合的情况。在该情况下，与实施方式1同样地，优选使减少相位编码数的摄影为原始图像数的一半。由此，能够抑制计算图像中的过度的SN比的下降。
此外，在存在多个TR最长的摄影参数集合的情况下，在本实施方式中，也根据原始图像的SN比，决定减小相位编码数的摄影参数集合的优先顺序(使得SN比小的图像的SN比维持或变大)。但是，在实施方式1中，使清晰度下降而减少相位编码数，因此设为从因清晰度的下降而SN比提高的原始图像，即SN比小的原始图像开始优先减小相位编码数，但是如上述的那样，在并行摄影中，图像的SN比与倍速率的平方根成比例地下降，因此在通过并行摄影来减小相位编码数的本实施方式中，从成为SN比更大的原始图像的摄影参数集合开始优先选择为宜。具体地，使FA大且RF相位增量值靠近0度或者180度的摄像参数集合优先。
这样，在存在多个使相位编码数减少的摄影参数的候补的情况下，不仅考虑TR的长度，而且还考虑按每个摄影参数得到的图像的SN比而决定优先顺序，由此能够得到SN比良好的计算图像。特别是通过根据相位编码数的降低方法来决定减少相位编码数的摄影的优先度，从而能够抑制SN比的劣化。
<显示的实施方式>
以上，对相位编码数的减少方法不同的两个实施方式和其变形例进行了说明，但是也可以使用户能够选择执行其中的任一方法或者条件等。将能够使得用户选择的显示器120的显示例示于图11。
在该显示例中，例如，若设定了计算图像的摄影，则在显示器120显示用于选择计算图像的种类、选择画质的优先度的GUI1100。在左侧的画面1101例如也可以显示摄影参数集合，并根据需要接受用户所进行的变更。此外，在右侧的画面显示对用户想要得到的计算图像进行选择的下拉菜单式的按钮1102和根据所希望的计算图像而选择应该优先的画质(清晰度和SN比)的按钮1103。在用户用按钮1103选择“清晰度”，且对摄像开始按钮“ON”进行操作的情况下，计测部100以实施方式2的方法进行计测。在选择了“SN比”的情况下，以实施方式1的方法进行计测。
另外，虽然在图11中未示出，但是也可以确认在画面1101显示的摄影参数集合，接受用户所进行的减小相位编码数的参数集合的选择。进而，在画面1101也可以使通过仿真作成的画质不同的图像显示使得用户能够参照，或者也可以使原始图像、生成的计算图像显示。此外，能够进行使2D摄影或3D摄影的选择画面显示等各种变更、追加。
<实施方式3>
实施方式1、实施方式2获取了二维的计算图像，但是在本实施方式中，获取三维的计算图像。在本实施方式中，计算图像生成部220的结构以及计算图像生成的过程也与实施方式1、实施方式2相同，但是在本实施方式中，不同的是，计测部100使用包含两个方向上的相位编码的三维的脉冲序列以及针对被赋予相位编码的两个方向分别进行减少相位编码数的控制。
将本实施方式的计测部100执行的三维的脉冲序列的一个例子示于图12。该脉冲序列与图4所示的脉冲序列同样，是RF损毁GE序列，但是在切片方向上也追加相位编码脉冲。即，首先，施加切片倾斜磁场脉冲41，并且照射高频磁场(RF)脉冲42，激励对象物体内的某切片的磁化。接下来，在施加切片聚相兼切片方向上的相位编码脉冲49和相位编码倾斜磁场脉冲44、去相位用读出倾斜磁场脉冲45后，一边施加用于附加读出方向上的位置信息的读出倾斜磁场脉冲46，一边计测磁共振信号(回波)47。然后，最后，施加去相位脉冲410和48。
一边使相位编码倾斜磁场脉冲49和44的强度(相位编码量ks、kp)变化，一边以重复时间TR重复以上的过程，计测得到图像所需的回波。各回波配置在三维的k空间(kr-kp-ks空间)上，通过三维傅里叶逆变换重建图像。
以下，对获取本实施方式的计算图像的过程进行说明。在本实施方式中，计算图像获取过程也与图3所示的流程相同，参照图3，以不同的点为中心进行说明。
首先，通过数值仿真计算用于摄影的三维脉冲序列的信号函数32(S301)。
接着，使用使摄影参数FA、TR、θ的参数值的组合不同的多个摄影参数集合33，计测多个原始图像用的计测数据34(S302)。作为一个例子，在本实施方式中，也设摄影参数集合33为图6所示的六组摄影参数集合。
在计测数据34时，在TR长的摄影参数集合的摄影P1、P3中，使kp方向和ks方向上的相位编码数比其他参数集合的摄影的相位编码数小而使原始图像的清晰度下降。即，在减少相位编码的摄影中，对k空间的kp方向以及ks方向不进行减少了相位编码的量的高频的数据的计测。使减少相位编码数的比例为原来的矩阵尺寸的一半。
例如，在使原始图像的矩阵尺寸为读出方向：256、相位编码方向：120、切片方向：40时，在不包含长的TR的摄影参数集合的摄影P2、P4～P6中，使kp方向以及ks方向上的相位编码数与图像的矩阵尺寸匹配，而分别设定为120、40。然后，在TR长的摄影P1、P3中，将kp方向以及ks方向上的相位编码数分别减少1/4，而设为90、30。将该情形示于图13。
接着，对计测数据34进行图像重建(S303)，得到原始图像35。此时，接着，为了使原始图像的矩阵尺寸相等，如图13中用斜线示出的那样，用零充填P1和P3的计测数据34P的kp、ks方向上的高频部分并使各自的尺寸为120、40之后，通过傅里叶变换FFT得到从P1至P6的原始图像。
使用这样得到的从P1至P6的原始图像35和在步骤S301中作成的摄影序列的信号函数32，与实施方式1同样地对每个像素进行被检测体参数等(T1、T2、B1、a(＝ρSc))的推定(S304)，推定计算图像(S305)。在推定中使用的原始图像中的P1和P3的原始图像由于不计测高频数据而清晰度稍微下降，但是计算图像的清晰度与减小了全部的原始图像的相位编码数的情况相比并没有下降。这与实施方式相同。另一方面，若比较摄影时间，则如图14所示，每一个原始图像的摄影时间降低率成为大约两倍。即能够抑制清晰度的下降，并有效地谋求摄影时间的降低。
另外，在本实施方式中，还在摄影参数集合中存在多个最长的TR的参数集合的情况下，考虑图像的SN比而决定优先顺序，对优先顺序高的一个至多个摄影参数集合，进行减少相位编码数的控制。此外，减小相位编码数的图像数优选为在计算图像中使用的原始图像总数的一半。
<实施方式3的变形例>
在实施方式3中，在三维摄影时，分别对两个方向上的相位编码进行了减小TR长的摄影的相位编码数的控制，但是也可以仅在一个方向上，例如仅在相位编码数多的方向(kp方向)上减少相位编码数。此外，也可以使减少相位编码数的比例在两个方向上不同。例如，也可以使相位编码数多的方向上的减少比例比相位编码数少的方向多。
进而，在实施方式3中，不计测k空间的高频数据而减少了相位编码数，但是也能够使用均等地间隔剔除计测数据的三维并行摄影来减小相位编码数。在该情况下，图像重建部210对通过并行摄影得到的数据进行并行重建，并得到与其他摄影的图像相同矩阵尺寸的图像。
以上，对本发明的MRI装置以及方法的实施方式进行了说明，但是在实施方式中说明的参数的种类、数值是一个例子，本发明并不限定于此。此外，计算图像只要是可根据使摄影条件不同而计测的多个原始图像得到的图像即可，还包含能够对计算图像进一步实施计算而求出的二次计算图像。

Claims (15)

1.一种磁共振成像装置，其特征在于，具备：
计测部，按照摄影序列，对放置在静磁场中的被检测体施加高频磁场以及倾斜磁场，计测从所述被检测体产生的回波信号；
图像重建部，根据计测出的所述回波信号得到重建图像；
控制部，控制所述计测部以及所述图像重建部，使得所述计测部在多个不同的摄影条件下计测回波信号并且所述图像重建部分别使用在多个不同的摄影条件下计测出的回波信号来生成多个重建图像；以及
计算图像生成部，使用所述多个重建图像和所述计测部使用的摄影序列的信号函数，生成计算图像，
所述多个不同的摄影条件包含摄影序列的重复时间不同的摄影条件，所述控制部将重复时间长的摄影的相位编码数设定得比重复时间短的摄影的相位编码数小，并控制所述计测部。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
所述图像重建部进行重建，使得以小的相位编码数拍摄的图像的矩阵尺寸变得与以大的相位编码数拍摄的图像的矩阵尺寸相等。
3.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
所述控制部使由相位编码决定的k空间的数据中的高频的数据的计测比低频的数据的计测少，由此减小所述重复时间长的摄影的相位编码数。
4.根据权利要求3所述的磁共振成像装置，其特征在于，
所述图像重建部对未计测相位编码部分补充零而重建在所述相位编码数小的摄影中得到的k空间数据。
5.根据权利要求4所述的磁共振成像装置，其特征在于，
所述控制部在所述多个摄影条件中包含多个重复时间相等且长的摄影条件的情况下，优先减小成为信噪比更小的图像的摄影的相位编码数。
6.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
所述控制部通过对由相位编码决定的k空间的数据进行间隔剔除，减小所述重复时间长的摄影的相位编码数。
7.根据权利要求6所述的磁共振成像装置，其特征在于，
所述图像重建部对间隔剔除相位编码而获取的k空间数据进行并行成像运算来重建图像。
8.根据权利要求6所述的磁共振成像装置，其特征在于，
所述控制部在所述多个摄影条件中包含多个重复时间相等且长的摄影条件的情况下，优先减小成为信噪比更大的图像的摄影的相位编码数。
9.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
所述摄影序列是包含两个轴方向上的相位编码的三维脉冲序列，
所述控制部对所述两个轴方向上的相位编码的至少一者，在重复时间长的摄影中进行减少相位编码数的控制。
10.根据权利要求9所述的磁共振成像装置，其特征在于，
所述控制部通过不计测k空间的高频数据或间隔剔除k空间的数据中的任一个来减少相位编码数。
11.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
使以小的相位编码数获取的图像的数目为用于所述计算图像的生成的图像的总数的一半以下。
12.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
重复时间长的摄影中的相位编码数为重复时间短的摄影的相位编码数的1/2以上。
13.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，
所述磁共振成像装置还具备：显示部，显示使用户选择所述计算图像的种类以及画质的至少一者的画面。
14.一种磁共振成像方法，根据在多个不同的摄影条件下获取的核磁共振信号重建多个原始图像，通过所述多个原始图像间的计算来获取计算图像，所述磁共振成像方法的特征在于，
所述多个不同的摄影条件包含摄影序列的重复时间不同的摄影条件，根据重复时间的长度，变更相位编码数，
进行所述原始图像的重建，使得以小的相位编码数拍摄的图像的矩阵尺寸变得与以大的相位编码数拍摄的图像的矩阵尺寸相等。
15.根据权利要求14所述的磁共振成像方法，其特征在于，
所述多个不同的摄影条件包含摄影序列的重复时间相等且长的多个摄影条件，
根据重复时间的长度以及图像的信噪比，控制图像的相位编码数。
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