JP2000023938A - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アレイコイルを用いてイメージングを行う際
の画像の不均一度を改善する。 【解決手段】 ９０°パルスの後、１８０°パルスを４
個加え、さらにＧｒパルスの反転によって１８０°パル
ス間で２個ずつのエコー信号を得る。この各１８０°パ
ルス間での２個のエコー信号については同一振幅のＧｐ
パルスを作用させ、一方の信号Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７
はアレイコイルで、これに隣接する他方の信号Ｓ２，Ｓ
４，Ｓ６，Ｓ８はボディコイルで、それぞれ受信し、そ
のアレイコイルとボディコイルで受信した信号から得た
データよりそれぞれ画像再構成し、それらの再構成画像
を参照してアレイコイルからの画像の画素値を補正す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＮＭＲ（核磁気
共鳴）現象を利用してイメージングを行うＭＲイメージ
ング装置に関し、とくにアレイコイルを用いてイメージ
ングを行うＭＲイメージング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アレイコイルは、複数の表面コイルを、
各々のコイルが隣接するもの同士で相互結合しない程度
にオーバーラップさせて配列したもので、このアレイコ
イルを用いることにより撮像視野を実質的に広くするこ
とができる（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ ｉ
ｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，ｖｏｌ．１６，１９９０，ｐｐ
１９２−２２５）。すなわち、このアレイコイルを用い
る場合、各コイルごとにデータを得、その各コイルごと
のデータを用いて画像再構成処理を行い、各コイルごと
の画像を得る。そして、これらの画像を１つの画像に合
成することによって、実質的に広い視野の撮影画像を得
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、合成画像の感度が空間的に不均一になってしまうと
いう問題がある。これはアレイコイルを構成する各コイ
ルの感度特性を原因とするものである。各コイルの感度
はコイル中心付近が最も良好で、中心から遠ざかって周
辺にいくにしたがって感度低下するという、感度の空間
的な不均一性を有する。そのため、全コイルの各々から
の画像を合成した画像について、各コイルの端部（コイ
ルのオーバーラップ部分）において感度が低下する。

【０００４】そこで、この感度不均一を改善するための
合成画像に対する画像補正法も考えられているが、画像
から感度分布を推測し、その感度分布から補正係数を求
めるものであるため、逆にノイズ領域を持ち上げてしま
うという悪影響があり、しかも処理時間の延長によるス
ループットの低下も無視できない。

【０００５】この発明は、上記に鑑み、アレイコイルを
用いてイメージングを行う際の画像の不均一度を改善で
きる、ＭＲイメージング装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＭＲイメージング装置においては、
複数のＲＦコイルを並べたアレイコイルと、上記のアレ
イコイルの全体をカバーするような大きな単一のＲＦコ
イルにより構成されたボディコイルと、該アレイコイル
およびボディコイルを介してＲＦパルスを印加するＲＦ
送信手段と、スライス選択用傾斜磁場パルス、位相エン
コード用傾斜磁場パルスおよび読み出し用傾斜磁場パル
スを印加する傾斜磁場パルス印加手段と、アレイコイル
およびボディコイルを介してエコー信号を受信し、位相
検波した後サンプリングしてＡ／Ｄ変換してデータを得
る受信手段と、上記ＲＦ送信手段、傾斜磁場パルス印加
手段および受信手段を制御して１回の章動パルスの後に
遇数個のエコー信号を発生させる撮像シーケンスを、隣
接する２つのエコー信号については同一の位相エンコー
ド量が加わるようにしながら、かつその同一の位相エン
コード量の２つのエコー信号の一方はアレイコイルを介
して他方はボディコイルを介して受信するようにしなが
ら、実行する制御手段と、アレイコイルの各々から得ら
れたデータから画像を再構成するとともに、ボディコイ
ルから得られたデータから画像を再構成する画像再構成
手段と、各アレイコイルに対応する画像を合成して一つ
の合成画像を得るとともに、該合成画像の各位置での画
素値を、その同一位置でのボディコイルから得た画像の
画素値、および合成画像の最大画素値とボディコイルか
ら得た画像の最大画素値との比を用いて補正する画像補
正手段とが備えられていることが特徴となっている。

【０００７】１回の章動パルスの後に遇数個のエコー信
号を発生させる撮像シーケンスが行われ、かつ隣接する
２つのエコー信号については同一の位相エンコード量が
加わる。そこで、これらの同一位相エンコード量の２つ
のエコー信号については、信号強度はほとんど同じと考
えられる。そして、これらの信号強度がほぼ同じで同一
位相エンコード量とされた２つのエコー信号が、それぞ
れ、アレイコイルとボディコイルとで受信され、そのア
レイコイルで受信された信号から得たデータより画像が
再構成されるとともに、ボディコイルで受信された信号
から得たデータより画像が再構成されるのであるから、
その２つの画像における画素値の違いは単にアレイコイ
ルとボディコイルの感度の相違を反映しているものにす
ぎないことになる。

【０００８】ところで、アレイコイルは局所的には非常
に感度が高いものの、その感度が高い箇所を空間的に離
れると急激に感度が低下するという特性を有する。他
方、ボディコイルは全体的には感度は低いが、感度の高
いところと低いところの差は少なく、感度の分布はほぼ
均一といえる。

【０００９】そのため、上記のようにして得た２つの画
像の同一位置での画素値を用いることにより、アレイコ
イルの感度不均一性を補正することが可能となる。すな
わち、各アレイコイルに対応する画像を合成して一つの
合成画像を得るとともに、該合成画像の各位置での画素
値を、その同一位置でのボディコイルから得た画像の画
素値、および合成画像の最大画素値とボディコイルから
得た画像の最大画素値との比を用いて補正することによ
って、アレイコイルにおける感度の空間的不均一性を補
正して、画像の全体にわたって感度を高めたような画像
を得ることができる。

【００１０】しかも、この補正処理は簡単なものであっ
て時間がかかることはない。また、アレイコイルからの
画像とボディコイルからの画像を撮像しているが、１回
の章動パルスの後に遇数個のエコー信号を発生させる撮
像シーケンスにおいて隣接する２つのエコー信号につい
ては同一の位相エンコード量を与えて、これらをアレイ
コイルとボディコイルとによってそれぞれ受信するよう
にしているため、撮像（データ収集）に時間がかかるこ
ともない。したがって、検査のスループットの低下の問
題も生じない。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に
かかるＭＲイメージング装置は、図１で示すように構成
されている。図１において主マグネット１１は強力な静
磁場を発生するもので、この静磁場中に図示しない被検
体が配置される。また、傾斜磁場コイル１２は、Ｘ，
Ｙ，Ｚの直交３軸方向に磁場強度が傾斜する３つの傾斜
磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを、上記静磁場に重畳するように
して発生するよう３組設けられている。被検体にはＲＦ
コイルを構成するアレイコイル１３が取り付けられる
が、他方、この被検査空間の全体を被うようなボディコ
イル１４も設けられている。

【００１２】ホストコンピュータ２１はシステム全体の
制御を行うとともに後述の係数の算出やそれに基づく画
像処理を行う。シーケンサ２２はこのホストコンピュー
タ２１の制御の下で、被検体の所望の断面での画像を再
構成するためのデータを収集するシーケンス（後に図２
を参照しながら説明する）を行うのに必要な種々の命令
を送信系、受信系および傾斜磁場発生系に送る。傾斜磁
場発生については、波形発生器１５からＧｘ、Ｇｙ、Ｇ
ｚに関する所定のパルス波形を所定のタイミングで発生
させて、傾斜磁場電源１６に送らせ、傾斜磁場コイル１
２からその波形・タイミングのＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚを発生
させる。図２のパルスシーケンスで示すスライス選択用
傾斜磁場Ｇｓ、読み出し用（周波数エンコード用）傾斜
磁場Ｇｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐは、これらＧ
ｘ、Ｇｙ、Ｇｚのいずれか１つを用い、あるいはいくつ
かずつを組み合わせて作られる。

【００１３】また、波形発生器１５は、シーケンサ２２
の制御の下でＲＦパルスの波形を所定のタイミングで発
生して振幅変調器２４に送る。この振幅変調器２４に
は、ＲＦ信号発生器２３からのＲＦ信号がキャリアとし
て送られてきており、このキャリアが波形発生器１５か
らの波形信号に応じて振幅変調される。このＲＦ信号発
生器２３は、被検体の共鳴周波数に相当する周波数のＲ
Ｆ信号を発生するようにホストコンピュータ２１によっ
てセットされている。振幅変調器２４の出力はＲＦパワ
ーアンプ２５を経てアレイコイル１３あるいはボディコ
イル１４に送られる。こうして、これらのＲＦコイル１
３、１４から送信されるＲＦ信号の波形とタイミングと
がシーケンサ２２によって定められることにより、図２
に示す９０°パルスや１８０°パルスが被検体に照射さ
れることになる。

【００１４】被検体から発生したＮＭＲ信号はアレイコ
イル１３あるいはボディコイル１４で受信され、プリア
ンプ２６を経て位相検波器２７に送られる。位相検波器
２７には、送信ＲＦパルスのキャリアとなっているＲＦ
信号が、ＲＦ信号発生器２３から送られてきており、こ
の信号が参照信号として用いられて位相検波が行われ
る。Ａ／Ｄ変換器２８は、シーケンサ２２によってタイ
ミングや周波数などが制御されたサンプリングパルス発
生器２９からのサンプリングパルスに応じて、位相検波
器２７からの検波信号をサンプリングし、デジタルデー
タに変換する。このデジタルデータはホストコンピュー
タ２１に取り込まれ、画像再構成装置３３によってフー
リエ変換処理される。これによって再構成された画像は
ディスプレイ装置３２によって表示される。指示器３１
は、オペレータ等がホストコンピュータ２１に必要な指
示を与えるためのキーボードやマウスなどである。

【００１５】このようなＭＲイメージング装置におい
て、ホストコンピュータ２１およびシーケンサ２２の制
御の下に、図２に示すようなパルスシーケンスが行なわ
れる。まず、９０°パルス（章動パルス）を印加した
後、複数個（ここでは４個）の１８０゜パルス（リフォ
ーカスパルス）を加えるとともに、これらのＲＦパルス
の各々と同時にスライス選択用の傾斜磁場Ｇｓのパルス
を加える。そして、読み出し（および周波数エンコー
ド）用の傾斜磁場Ｇｒのパルスを加えて、スピンエコー
の信号Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７を発生させるとともに、
Ｇｒパルスの反転によりエコー信号Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、
Ｓ８を発生させる。

【００１６】これらの信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ
５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８の各々の発生直前に位相エンコー
ド用の傾斜磁場Ｇｐのパルスをそれぞれ加えて所定の一
方向の位置情報に関して位相エンコードを施す。このＧ
ｐパルスは、１８０°パルスの直後に印加した後、２つ
の信号が生じた後でつぎの１８０°パルスの直前に反対
極性で同量だけ加えて位相を戻すようにしている。すな
わち、１８０°パルスの間において発生する２つの信号
につき、同一の位相エンコード量となるようにしてい
る。

【００１７】この場合、１ＴＲ（１繰り返し時間）で４
つの位相エンコード量の信号がそれぞれ２つずつ得られ
る。１ＴＲ内での位相エンコード量の順序はたとえば図
３の（ａ），（ｂ）に示すように、位相エンコード量が
正側と負側の絶対値の大きい方から小さい方という順序
としている。そのため、位相方向（上下方向）の中央に
配置されるデータは信号Ｓ７およびＳ８からのものとな
っているなど、Ｋスペースの同じ位置に配置されるデー
タは隣接した信号からのデータとなっている。なお、図
３の（ａ），（ｂ）は各信号からの生データが配置され
るＫスペースを示し、図の上下方向が位相エンコード量
を、左右方向がデータ並び方向（１つの信号から時間的
に順次得た多数のデータの並び方向）をそれぞれ示し、
上下方向の中央が位相エンコード量ゼロとなっている。

【００１８】奇数番目の信号Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７に
ついてはアレイコイル１３で受信した信号を取り込み、
偶数番目の信号Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８についてはボデ
ィコイル１４で受信した信号を取り込む。この信号切り
換えはたとえばプリアンプ２６で行う。なお、ＲＦ送信
についてはボディコイル１４を用いることが望ましい。
そして、アレイコイル１３を介して受信した信号Ｓ１、
Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７から得たデータを図３の（ａ）のよう
に配置して画像を再構成するとともに、ボディコイル１
４を介して受信した信号Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８から得
たデータを図３の（ｂ）のように配置して画像を再構成
する。アレイコイル１３は複数の表面コイルを並べたも
のであり、そのコイルの各々で受信した信号から得たデ
ータからそれぞれ画像が再構成される。つまり、図３の
（ａ）のようなＫスペースがアレイコイル１３を構成す
る表面コイルの数だけ形成され、これらからそれぞれ画
像が再構成される。これらの画像を合成して、１つの合
成画像を得る。この合成画像は、ボディコイル１４から
の画像と同じような視野をカバーするようなものとな
る。

【００１９】この合成画像とボディコイル１４からの画
像の、同一の位置（ｘ，ｙ）での画素値をＡ（ｘ，ｙ）
およびＢ（ｘ，ｙ）とする。また、Ａ（ｘ，ｙ）の最大
値をＡ（ｍａｘ）、Ｂ（ｘ，ｙ）の最大値をＢ（ｍａ
ｘ）とする。このとき、係数ｃ（ｘ，ｙ）をつぎのよう
に求める。 ｃ(x,y)＝｛Ａ（ｍａｘ）・Ｂ（ｘ，ｙ）｝／｛Ａ
（ｘ，ｙ）・Ｂ（ｍａｘ）｝ そして、Ａ（ｘ，ｙ）に対して係数ｃ（ｘ，ｙ）を乗じ
ることにより合成画像の画素値を補正する。これによ
り、感度分布が比較的均一なボディコイル１４からの画
像に基づいてアレイコイル１３からの合成画像の感度不
均一を補正し、感度むらのない画像を得ることができ
る。

【００２０】すなわち、図３の（ａ）、（ｂ）からも分
かる通り、２つのＫスペースの対応する位置に配置され
る信号は隣接するもの同士であって、エコー時間差が最
短となっている。そのため、これら同一位置に配置され
る信号の強度はほとんど同じであるといってよい。そこ
で、これらのＫスペースから再構成された合成画像とボ
ディコイル画像の、各々の画素値の相違は、アレイコイ
ル１３とボディコイル１４との感度の差に対応するもの
にすぎないことになる。そのため、上記のような処理に
よってアレイコイル１３における感度の空間的不均一を
補正することが可能となる。

【００２１】なお、上記は発明の一つの実施形態に関す
るものであり、１ＴＲ内での発生エコー数は８に限らな
いし、Ｋスペースへの配置も、対応する位置に配置され
る信号は隣接するもの同士であるなら、図３の（ａ），
（ｂ）に示したものに限らない。その他、この発明の趣
旨を逸脱しない範囲で種々に変更可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のＭＲイ
メージング装置によれば、アレイコイルを用いてイメー
ジングを行う際の画像の不均一度を改善でき、かつ、補
正処理に時間がかかることがなく、しかも撮像（データ
収集）に時間がかかることもないため、検査のスループ
ットの低下の問題も生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態にかかるＭＲイメージン
グ装置を示すブロック図。

【図２】同実施形態におけるパルスシーケンスを示すタ
イムチャート。

【図３】同実施形態におけるＫスペースを示す図。

【符号の説明】

１１ 静磁場発生用主マグネット １２ 傾斜磁場コイル １３ アレイコイル １４ ボディコイル １５ 波形発生器 １６ 傾斜磁場電源 ２１ ホストコンピュータ ２２ シーケンサ ２３ ＲＦ信号発生器 ２４ 振幅変調器 ２５ ＲＦパワーアンプ ２６ プリアンプ ２７ 位相検波器 ２８ Ａ／Ｄ変換器 ２９ サンプリングパルス発生器 ３１ 指示器 ３２ ディスプレイ装置 ３３ 画像再構成装置 Ｓ１〜Ｓ８ エコー信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のＲＦコイルを並べたアレイコイル
   と、上記のアレイコイルの全体をカバーするような大き
   な単一のＲＦコイルにより構成されたボディコイルと、
   該アレイコイルおよびボディコイルを介してＲＦパルス
   を印加するＲＦ送信手段と、スライス選択用傾斜磁場パ
   ルス、位相エンコード用傾斜磁場パルスおよび読み出し
   用傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場パルス印加手段
   と、アレイコイルおよびボディコイルを介してエコー信
   号を受信し、位相検波した後サンプリングしてＡ／Ｄ変
   換してデータを得る受信手段と、上記ＲＦ送信手段、傾
   斜磁場パルス印加手段および受信手段を制御して１回の
   章動パルスの後に遇数個のエコー信号を発生させる撮像
   シーケンスを、隣接する２つのエコー信号については同
   一の位相エンコード量が加わるようにしながら、かつそ
   の同一の位相エンコード量の２つのエコー信号の一方は
   アレイコイルを介して他方はボディコイルを介して受信
   するようにしながら、実行する制御手段と、アレイコイ
   ルの各々から得られたデータから画像を再構成するとと
   もに、ボディコイルから得られたデータから画像を再構
   成する画像再構成手段と、各アレイコイルに対応する画
   像を合成して一つの合成画像を得るとともに、該合成画
   像の各位置での画素値を、その同一位置でのボディコイ
   ルから得た画像の画素値、および合成画像の最大画素値
   とボディコイルから得た画像の最大画素値との比を用い
   て補正する画像補正手段とを備えることを特徴とするＭ
   Ｒイメージング装置。