JP2001120514A - 位相分布測定方法および装置、位相補正方法および装置、並びに、磁気共鳴撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確な位相マップを能率良く求める位相分布
測定方法および装置、そのようにして求めた位相マップ
を用いる位相補正方法および装置、並びに、そのような
位相補正を行う磁気共鳴撮像装置を実現する。 【解決手段】 原画像の縮小画像の位相マップを求め
（９０２，９０６）、これを原画像のマトリクスサイズ
に対応する位相マップに拡大する（９１０）。拡大位相
マップを用いて画像の位相補正を行い（９１４）、位相
補正済みの画像から水・脂肪分離画像を生成する（９１
６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位相分布測定方法
および装置、位相補正方法および装置、並びに、磁気共
鳴撮像装置に関し、特に、磁気共鳴撮像した画像におけ
る位相分布を測定する方法および装置、測定した位相分
布に基づいてピクセルデータの位相を補正する方法およ
び装置、並びに、位相を補正したピクセルデータに基づ
いて水と脂肪を分離した画像を得る磁気共鳴撮像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴撮像装置では、撮像対象を収容
する空間に静磁場を形成し、静磁場空間に勾配磁場と高
周波磁場を形成し、撮像対象のスピン（ｓｐｉｎ）が発
生する磁気共鳴信号に基づいて画像を生成（再構成）す
るようになっている。脂肪の磁気共鳴信号は、ケミカル
シフト（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｈｉｆｔ）により水の磁
気共鳴信号とは周波数が異なるので、周波数の相違に基
づく位相差を利用して水と脂肪を別々に画像化すること
が行われる。

【０００３】磁気共鳴信号の位相は静磁場強度の不均一
の影響を受けるので、磁場不均一に影響されずに水と脂
肪を別々に画像化するために、静磁場不均一を表す位相
分布すなわち位相マップ（ｍａｐ）を求め、それに基づ
いて予め画像の位相補正を行うようにしている。

【０００４】位相マップは、複素数で与えられる画像デ
ータ（ｄａｔａ）の位相をピクセル（ｐｉｘｅｌ）ごと
に求めることにより得られる。ノイズ（ｎｏｉｓｅ）の
影響を受けない位相マップを得るために、位相マップの
元になる画像についてフィルタリング（ｆｉｌｔｅｒｉ
ｎｇ）が行われる。

【０００５】位相マップを形成する過程で、位相のラッ
プアラウンド（ｗｒａｐ ａｒｏｕｎｄ）の有無を検出
し、ラップアラウンドがある部分ではラップアラウンド
の補正すなわちアンラッピング（ｕｎｗｒａｐｐｉｎ
ｇ）が行われる。

【０００６】ラップアラウンドの有無は、隣り合うピク
セル同士の画像データの位相差の絶対値が２πとなるか
どうかで検出し、ラップアラウンドを検出したピクセル
については、その位相に位相差とは逆符号で２πを加算
する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】位相マップを形成する
には画像データをピクセルごとに処理しなければならな
いので、画像のマトリクスサイズ（ｍａｔｒｉｘ ｓｉ
ｚｅ）が大きくなるほど処理時間が長くなるという問題
があった。

【０００８】画像のマトリクスサイズを小さくすること
により処理時間を短縮することが可能ではあるが、ＦＯ
Ｖ（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）を同一とした場合、
１ピクセル当たりの撮像対象のボクセル（ｖｏｘｅｌ）
が大きくなるので、同一ボクセル内に位相の異なる複数
のスピンが混在するパーシャルボリューム（ｐａｒｔｉ
ａｌ ｖｏｌｕｍｅ）効果により、位相マップが不正確
になるという問題があった。

【０００９】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、正確な位相マップを能率良
く求める位相分布測定方法および装置、そのようにして
求めた位相マップを用いる位相補正方法および装置、並
びに、そのような位相補正を行う磁気共鳴撮像装置を実
現することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（１）上記の課題を解決
するための１つの観点での発明は、磁気共鳴撮像した画
像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成
し、前記縮小画像における位相分布を求め、前記求めた
位相分布を前記縮小前の画像のマトリクスサイズに対応
する位相分布に拡大することを特徴とする位相分布測定
方法である。

【００１１】この観点での発明では、原画像の縮小画像
の位相マップを求め、これを原画像のマトリクスサイズ
に対応する位相マップに拡大する。縮小画像のピクセル
は原画像のピクセルなのでパーシャルボリュームの影響
が少ない。縮小によりピクセル数が減少するので処理時
間が短縮される。

【００１２】（２）上記の課題を解決する他の観点での
発明は、前記マトリクサイズの縮小を前記画像のピクセ
ルを予め定めた個数おきに抽出することにより行うこと
を特徴とする（１）に記載の位相分布測定方法である。

【００１３】この観点での発明では、原画像のピクセル
を所定個数おきにサンプリングしたデータで縮小画像を
構成するので、原画像を適切に代表する縮小画像を得る
ことができ、原画像の位相分布を適切に代表する縮小位
相マップを得ることを可能にする。

【００１４】（３）上記の課題を解決するための他の観
点での発明は、磁気共鳴撮像した画像につきマトリクス
サイズを縮小した縮小画像を生成する縮小画像生成手段
と、前記縮小画像における位相分布を求める位相分布計
算手段と、前記求めた位相分布を前記縮小前の画像のマ
トリクスサイズに対応する位相分布に拡大する位相分布
拡大手段とを具備することを特徴とする位相分布測定装
置である。

【００１５】この観点での発明では、縮小画像生成手段
と位相分布計算手段により、原画像の縮小画像の位相マ
ップを求め、これを位相分布拡大手段により原画像のマ
トリクスサイズに対応する位相マップに拡大する。縮小
画像のピクセルは原画像のピクセルなのでパーシャルボ
リュームの影響が少ない。縮小によりピクセル数が減少
するので処理時間が短縮される。

【００１６】（４）上記の課題を解決するための他の観
点での発明は、前記マトリクサイズの縮小を前記画像の
ピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより行
うマトリクスサイズ縮小手段を具備することを特徴とす
る（３）に記載の位相分布測定装置である。

【００１７】この観点での発明では、マトリクスサイズ
縮小手段で原画像のピクセルを所定個数おきにサンプリ
ングしたデータで縮小画像を構成するので、原画像を適
切に代表する縮小画像を得ることができ、原画像の位相
分布を適切に代表する縮小位相マップを得ることを可能
にする。

【００１８】（５）上記の課題を解決するための他の観
点での発明は、磁気共鳴撮像した画像につきマトリクス
サイズを縮小した縮小画像を生成し、前記縮小画像にお
ける位相分布を求め、前記求めた位相分布を前記撮像し
た画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大
し、前記拡大した位相分布を用いて画像の位相補正を行
うことを特徴とする位相補正方法である。

【００１９】この観点での発明では、原画像の縮小画像
の位相マップを求め、これを原画像のマトリクスサイズ
に対応する位相マップに拡大する。縮小画像のピクセル
は原画像のピクセルなのでパーシャルボリュームの影響
が少ない。縮小によりピクセル数が減少するので処理時
間が短縮される。拡大した位相マップを用いて画像デー
タの位相補正を行う。

【００２０】（６）上記の課題を解決する他の観点での
発明は、前記マトリクサイズの縮小を前記画像のピクセ
ルを予め定めた個数おきに抽出することにより行うこと
を特徴とする（５）に記載の位相補正定方法である。

【００２１】この観点での発明では、原画像のピクセル
を所定個数おきにサンプリングしたデータで縮小画像を
構成するので、原画像を適切に代表する縮小画像を得る
ことができ、原画像の位相分布を適切に代表する縮小位
相マップを得ることを可能にする。

【００２２】（７）上記の課題を解決するための他の観
点での発明は、磁気共鳴撮像した画像につきマトリクス
サイズを縮小した縮小画像を生成する縮小画像生成手段
と、前記縮小画像における位相分布を求める位相分布計
算手段と、前記求めた位相分布を前記撮像した画像のマ
トリクスサイズに対応する位相分布に拡大する位相分布
拡大手段と、前記拡大した位相分布を用いて画像の位相
補正を行う位相補正手段とを具備することを特徴とする
位相補正装置である。

【００２３】この観点での発明では、縮小画像生成手段
と位相分布計算手段により、原画像の縮小画像の位相マ
ップを求め、これを位相分布拡大手段により原画像のマ
トリクスサイズに対応する位相マップに拡大する。縮小
画像のピクセルは原画像のピクセルなのでパーシャルボ
リュームの影響が少ない。縮小によりピクセル数が減少
するので処理時間が短縮される。拡大した位相マップを
用いて位相補正手段で画像データの位相補正を行う。

【００２４】（８）上記の課題を解決するための他の観
点での発明は、前記マトリクサイズの縮小を前記画像の
ピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより行
うマトリクスサイズ縮小手段を具備することを特徴とす
る（７）に記載の位相補正装置である。

【００２５】この観点での発明では、マトリクスサイズ
縮小手段で原画像のピクセルを所定個数おきにサンプリ
ングしたデータで縮小画像を構成するので、原画像を適
切に代表する縮小画像を得ることができ、原画像の位相
分布を適切に代表する縮小位相マップを得ることを可能
にする。

【００２６】（９）上記の課題を解決するための他の観
点での発明は、静磁場空間中の撮像対象について磁気共
鳴を利用して画像を撮像する撮像手段と、前記撮像した
画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成
する縮小画像生成手段と、前記縮小画像における位相分
布を求める位相分布計算手段と、前記求めた位相分布を
前記撮像した画像のマトリクスサイズに対応する位相分
布に拡大する位相分布拡大手段と、前記拡大した位相分
布を用いて画像の位相補正を行う位相補正手段と、前記
位相補正した画像のピクセルデータの位相差を利用して
水画像と脂肪画像を別々に生成する画像生成手段とを具
備することを特徴とする磁気共鳴撮像装置である。

【００２７】この観点での発明では、縮小画像生成手段
と位相分布計算手段により、原画像の縮小画像の位相マ
ップを求め、これを位相分布拡大手段により原画像のマ
トリクスサイズに対応する位相マップに拡大する。縮小
画像のピクセルは原画像のピクセルなのでパーシャルボ
リュームの影響が少ない。縮小によりピクセル数が減少
するので処理時間が短縮される。拡大した位相マップを
用いて位相補正手段で画像データの位相補正を行う。位
相補正済みの画像データに基づいて画像生成手段で水と
脂肪を別々に画像化する。

【００２８】（１０）上記の課題を解決するための他の
観点での発明は、前記マトリクサイズの縮小を前記画像
のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより
行うマトリクスサイズ縮小手段を具備することを特徴と
する（９）に記載の磁気共鳴撮像装置である。

【００２９】この観点での発明では、マトリクスサイズ
縮小手段で原画像のピクセルを所定個数おきにサンプリ
ングしたデータで縮小画像を構成するので、原画像を適
切に代表する縮小画像を得ることができ、原画像の位相
分布を適切に代表する縮小位相マップを得ることを可能
にする。

【００３０】（１１）上記の課題を解決するための他の
観点での発明は、静磁場空間中の撮像対象について磁気
共鳴を利用して画像を撮像し、前記撮像した画像につき
マトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成し、前記縮
小画像における位相分布を求め、前記求めた位相分布を
前記撮像した画像のマトリクスサイズに対応する位相分
布に拡大し、前記拡大した位相分布を用いて画像の位相
補正を行い、前記位相補正した画像のピクセルデータの
位相差を利用して水画像と脂肪画像を別々に生成するこ
とを特徴とする磁気共鳴撮像方法である。

【００３１】この観点での発明では、原画像の縮小画像
の位相マップを求め、これを原画像のマトリクスサイズ
に対応する位相マップに拡大する。縮小画像のピクセル
は原画像のピクセルなのでパーシャルボリュームの影響
が少ない。縮小によりピクセル数が減少するので処理時
間が短縮される。拡大した位相マップを用いて画像デー
タの位相補正を行う。位相補正済みの画像データに基づ
いて水と脂肪を別々に画像化する。

【００３２】（１２）上記の課題を解決するための他の
観点での発明は、前記マトリクサイズの縮小を前記画像
のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより
行うことを特徴とする（１１）に記載の磁気共鳴撮像方
法である。

【００３３】この観点での発明では、原画像のピクセル
を所定個数おきにサンプリングしたデータで縮小画像を
構成するので、原画像を適切に代表する縮小画像を得る
ことができ、原画像の位相分布を適切に代表する縮小位
相マップを得ることを可能にする。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮像装置の
ブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実
施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明
の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の
動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例
が示される。

【００３５】図１に示すように、本装置はマグネットシ
ステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）１００を有す
る。マグネットシステム１００は主磁場コイル（ｃｏｉ
ｌ）部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦ（ｒａｄ
ｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル部１０８を有する。
これら各コイル部は概ね円筒状の外形を有し、互いに同
軸的に配置されている。マグネットシステム１００の内
部空間に、撮像対象３００がクレードル（ｃｒａｄｌ
ｅ）５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入
および搬出される。撮像対象３００は、本発明における
撮像対象の実施の形態の一例である。

【００３６】主磁場コイル部１０２はマグネットシステ
ム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向
は概ね撮像対象３００の体軸の方向に平行である。すな
わちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０
２は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超
伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成しても
良いのはもちろんである。

【００３７】勾配コイル部１０６は静磁場強度に勾配を
持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場
は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、リードアウト
（ｒｅａｄ ｏｕｔ）勾配磁場およびフェーズエンコー
ド（ｐｈａｓｅ ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種であ
り、これら３種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部１
０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。

【００３８】ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に撮像対
象３００の体内のスピンを励起するための高周波磁場を
形成する。以下、高周波磁場を形成することをＲＦ励起
信号の送信という。ＲＦコイル部１０８は、また、励起
されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号を受
信する。ＲＦコイル部１０８は図示しない送信用のコイ
ルおよび受信用のコイルを有する。送信用のコイルおよ
び受信用のコイルは、同じコイルを兼用するかあるいは
それぞれ専用のコイルを用いる。

【００３９】勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０
が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１
０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆
動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾
配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有
する。

【００４０】ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０
が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１
０８に駆動信号を与えてＲＦ励起信号を送信し、撮像対
象３００の体内のスピンを励起する。

【００４１】ＲＦコイル部１０８には、また、データ収
集部１５０が接続されている。データ収集部１５０はＲ
Ｆコイル部１０８が受信した受信信号を取り込み、それ
をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）とし
て収集する。

【００４２】勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およ
びデータ収集部１５０には制御部１６０が接続されてい
る。制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収
集部１５０をそれぞれ制御する。

【００４３】データ収集部１５０の出力側はデータ処理
部１７０に接続されている。データ処理部１７０は、デ
ータ収集部１５０から取り込んだデータを図示しないメ
モリ（ｍｅｍｏｒｙ）に記憶する。メモリ内にはデータ
空間が形成される。データ空間は２次元フーリエ（Ｆｏ
ｕｒｉｅｒ）空間を構成する。データ処理部１７０は、
これら２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フーリエ
変換して撮像対象３００の画像を再構成する。

【００４４】データ処理部１７０は制御部１６０に接続
されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位
にあってそれを統括する。データ処理部１７０には、表
示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示
部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成
画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、操
作者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処
理部１７０に入力する。

【００４５】図２に、磁気共鳴撮像装置のブロック図を
示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装
置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の
一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法
に関する実施の形態の一例が示される。

【００４６】図２に示す装置は、図１に示した装置とは
異なるマグネットシステム１００’を有する。マグネッ
トシステム１００’以外は図１に示した装置と同様な構
成になっており、同様な部分に同一の符号を付して説明
を省略する。

【００４７】マグネットシステム１００’は主磁場マグ
ネット部１０２’、勾配コイル部１０６’およびＲＦコ
イル部１０８’を有する。これら主磁場マグネット部１
０２’および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互い
に対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円
盤状の外形を有し中心軸を共有して配置されている。マ
グネットシステム１００’の内部空間に、撮像対象３０
０がクレードル５００に搭載されて図示しない搬送手段
により搬入および搬出される。

【００４８】主磁場マグネット部１０２’はマグネット
システム１００’の内部空間に静磁場を形成する。静磁
場の方向は概ね撮像対象３００の体軸方向と直交する。
すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネッ
ト部１０２’は例えば永久磁石等を用いて構成される。
なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電
磁石等を用いて構成しても良いのはもちろんである。

【００４９】勾配コイル部１０６’は静磁場強度に勾配
を持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場
は、スライス勾配磁場、リードアウト勾配磁場およびフ
ェーズエンコード勾配磁場の３種であり、これら３種類
の勾配磁場に対応して勾配コイル部１０６’は図示しな
い３系統の勾配コイルを有する。

【００５０】ＲＦコイル部１０８’は静磁場空間に撮像
対象３００の体内のスピンを励起するためのＲＦ励起信
号を送信する。ＲＦコイル部１０８’は、また、励起さ
れたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。ＲＦコイ
ル部１０８’は図示しない送信用のコイルおよび受信用
のコイルを有する。送信用のコイルおよび受信用のコイ
ルは、同じコイルを兼用するかあるいはそれぞれ専用の
コイルを用いる。

【００５１】図３に、磁気共鳴撮像に用いるパルスシー
ケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示
す。このパルスシーケンスは、スピンエコー（ＳＥ：Ｓ
ｐｉｎＥｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。

【００５２】すなわち、（１）はＳＥ法におけるＲＦ励
起用の９０°パルスおよび１８０°パルスのシーケンス
であり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じ
くそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇ
ｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびスピンエコーＭ
Ｒのシーケンスである。なお、９０°パルスおよび１８
０°パルスはそれぞれ中心信号で代表する。パルスシー
ケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。

【００５３】同図に示すように、９０°パルスによりス
ピンの９０°励起が行われる。このときスライス勾配Ｇ
ｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行わ
れる。９０°励起から所定の時間後に、１８０°パルス
による１８０°励起すなわちスピン反転が行われる。こ
のときもスライス勾配Ｇｓが印加され、同じスライスに
ついての選択的反転が行われる。

【００５４】９０°励起とスピン反転の間の期間に、リ
ードアウト勾配Ｇｒおよびフェーズエンコード勾配Ｇｐ
が印加される。リードアウト勾配Ｇｒによりスピンのデ
ィフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）が行われる。フェーズエ
ンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが
行われる。

【００５５】スピン反転後、リードアウト勾配Ｇｒでス
ピンをリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）してスピンエコー
ＭＲを発生させる。スピンエコーＭＲはデータ収集部１
５０によりビューデータ（ｖｉｅｗ ｄａｔａ）として
収集される。このようなパルスシーケンスが周期ＴＲ
（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）で６４〜５１２回
繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾
配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行
う。これによって、６４〜５１２ビューのビューデータ
が得られる。

【００５６】スピンエコーＭＲは、エコー中心に関して
対称的な波形を持つＲＦ信号となる。中心エコーは９０
°励起からＴＥ（ｅｃｈｏ ｔｉｍｅ）後に生じる。時
間ＴＥを適切に選ぶことにより、水のエコーと脂肪のエ
コーの位相差をπ／２とすることができる。位相差をπ
／２にするＴＥは静磁場強度が０．２Ｔの場合で２τ＋
８．６ｍｓまたは２τ−８．６ｍｓ程度である。なお、
τは９０°励起から１８０°励起までの時間間隔であ
る。この程度のＴＥで得られるスピンエコーは十分な信
号強度を有する。なお、水のエコーと脂肪のエコーの位
相差をπ／２としないときは、このようなＴＥの設定を
する必要はない。

【００５７】磁気共鳴撮像用パルスシーケンスの他の例
を図４に示す。このパルスシーケンスは、グラディエン
トエコー（ＧＲＥ：Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｅｃｈｏ）法の
パルスシーケンスである。

【００５８】すなわち、（１）はＧＲＥ法におけるＲＦ
励起用のα°パルスのシーケンスであり、（２）、
（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スラ
イス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコ
ード勾配ＧｐおよびスピンエコーＭＲのシーケンスであ
る。なお、α°パルスは中心信号で代表する。パルスシ
ーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。

【００５９】同図に示すように、α°パルスによりスピ
ンのα°励起が行われる。αは９０以下である。このと
きスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについて
の選択励起が行われる。

【００６０】α°励起後、フェーズエンコード勾配Ｇｐ
によりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、
リードアウト勾配Ｇｒにより先ずスピンをディフェーズ
し、次いでスピンをリフェーズして、グラディエントエ
コーＭＲを発生させる。グラディエントエコーＭＲはデ
ータ収集部１５０によりビューデータとして収集され
る。このようなパルスシーケンスが周期ＴＲで６４〜５
１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコ
ード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコード
を行う。これによって、６４〜５１２ビューのビューデ
ータが得られる。

【００６１】グラディエントエコーＭＲは、エコー中心
に関して対称的な波形を持つＲＦ信号となる。中心エコ
ーはα°励起からＴＥ後に生じる。時間ＴＥを適切に選
ぶことにより、水のエコーと脂肪のエコーの位相差をπ
／２とすることができる。位相差をπ／２にするＴＥは
静磁場強度が０．２Ｔの場合で８．６ｍｓ程度である。
この程度のＴＥで得られるグラディエントエコーは十分
な信号強度を有する。なお、水のエコーと脂肪のエコー
の位相差をπ／２としないときは、このようなＴＥの設
定をする必要はない。

【００６２】図３または図４のパルスシーケンスによっ
て得られたビューデータが、データ処理部１７０のメモ
リに収集される。なお、パルスシーケンスはＳＥ法また
はＧＲＥ法に限るものではなく、例えばファーストスピ
ンエコー（ＦＳＥ：ＦａｓｔＳｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法や
エコープラナーイメージング（ＥＰＩ：ＥｃｈｏＰｌａ
ｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）等、他の適宜の技法のもので
あって良いのはいうまでもない。

【００６３】データ処理部１７０は、ビューデータを２
次元逆フーリエ変換して撮像対象３００の断層像を再構
成する。再構成した画像はメモリに記憶する。ここまで
の本装置の構成および機能は、本発明における撮像手段
の実施の形態の一例である。

【００６４】データ処理部１７０は、再構成した画像か
ら、水分を画像化した像および脂肪分を画像化した像を
それぞれ生成する。以下、水分を画像化した像を水像、
脂肪分を画像化した像を脂肪像という。

【００６５】水像および脂肪像を生成するに当たり、デ
ータ処理部１７０は、静磁場の強度分布に相当する位相
分布すなわち位相マップを求める。なお、位相マップは
水・脂肪分離撮像のためばかりでなく、通常の撮像にお
ける位相補正のために求めるようにしても良いのはいう
までもない。

【００６６】データ処理部１７０は、本発明の位相分布
測定装置の実施の形態の一例である。データ処理部１７
０の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の
一例が示される。データ処理部１７０の動作によって、
本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。

【００６７】データ処理部１７０は、また、位相マップ
を用いて、磁場不均一の影響を除去する位相補正を行
う。データ処理部１７０は、本発明の位相補正装置の実
施の形態の一例である。データ処理部１７０の構成によ
って、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示され
る。データ処理部１７０の動作によって、本発明の方法
に関する実施の形態の一例が示される。

【００６８】水像と脂肪像を分離して生成する観点から
見たデータ処理部１７０のブロック図を図５に示す。同
図の各ブロックの機能は、例えばコンピュータプログラ
ム（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｐｒｏｇｒａｍ）等により実現
される。以下同様である。

【００６９】同図に示すように、データ処理部１７０は
縮小画像形成部７０２を有する。縮小画像形成部７０２
には、前段の画像再構成部７００から再構成画像が入力
される。再構成画像としては、例えば標準ファントム
（ｐｈａｎｔｏｍ）を撮像して得た像等が用いられる。
なお、標準ファントムは水成分だけを含むものである。
再構成画像のピクセルデータ（ｐｉｘｅｌ ｄａｔａ）
は複素数で与えられる。すなわち、ピクセルデータは実
数成分と虚数成分を有する。以下、実数成分および虚数
成分をそれぞれリアルパート（ｒｅａｌ ｐａｒｔ）お
よびイマジナリパート（ｉｍａｇｉｎａｒｙ ｐａｒ
ｔ）という。

【００７０】縮小画像形成部７０２は入力画像を縮小し
た画像を形成する。具体的には、入力画像が例えば図６
の（ａ）に示すようなものである場合、斜線で示すよう
に、入力画像のピクセルデータを例えば４ｘ４マトリク
ス単位で１つずつ抽出し、それら抽出したピクセルデー
タにより（ｂ）に示すような画像を形成する。縮小画像
形成部７０２は、本発明における縮小画像生成手段の実
施の形態の一例である。

【００７１】（ｂ）に示した画像は、原画像を１／１６
に縮小した画像となる。原画像のマトリクスサイズが例
えば２５６ｘ２５６である場合、縮小画像のマトリクス
サイズは６４ｘ６４になる。これによって、縮小画像の
ピクセル数は原画像の１／１６に削減される。なお、ピ
クセルデータを抽出する単位は４ｘ４マトリクスに限る
ものではなく、縮小率に応じて適宜に設定して良い。

【００７２】縮小画像についてフィルタリング部７０４
がフィルタリングを行う。フィルタリング部７０４は、
本発明におけるフィルタリング手段の実施の形態の一例
である。フィルタリングは例えばローパスフィルタリン
グ（ｌｏｗ−ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）であり、
これによってピクセルデータに含まれるノイズが除去さ
れる。ピクセル数が１／１６に減少したことにより、フ
ィルタリングの所要時間も原画像をフィルタリングする
場合の１／１６程度に減少する。

【００７３】フィルタリング後の縮小画像につき、位相
マップ形成部７０６で位相マップを形成する。位相マッ
プ形成部７０６は、ピクセルごとに複素数データの位相
すなわちリアルパートとイマジナリパートのアークタン
ジェント（ａｒｃ ｔａｎｇｅｎｔ）を求め、この位相
をピクセル値とする画像すなわち位相マップを形成す
る。位相マップ形成部７０６は、本発明における位相分
布計算手段の実施の形態の一例である。

【００７４】縮小画像のマトリクスサイズは小さいもの
の、ピクセルデータはマトリクスサイズが大きいしたが
ってボクセルサイズが小さい画像のものであるから、パ
ーシャルボリュームの影響が小さくなっている。このた
め、パーシャルボリュームの影響が少ない位相マップを
得ることができる。また、ピクセル数が１／１６に減少
したことにより、位相マップの形成に要する時間は、原
画像から求める場合の１／１６程度に減少する。

【００７５】位相マップの模式図を図７の（ａ）に示
す。同図は、位相マップの１次元プロファイル（ｐｒｏ
ｆｉｌｅ）である。位相マップの１次元プロファイル
（以下、単に位相マップという）は、静磁場が均一な場
合は、同図の一点鎖線で示すように、位相０に相当する
水平な直線になるべきであるが、例えば静磁場がリニア
（ｌｉｎｅａｒ）に変化するような不均一性を持つとす
ると、それに対応した傾斜で位相が変化する位相マップ
となる。

【００７６】撮像空間での静磁場強度は予めシミング
（ｓｈｉｍｍｉｎｇ）が行われているにより、局所的に
急激に変化することはなく概ね滑らかに変化するので、
マトリクスサイズが小さい位相マップでも磁場不均一を
正しく表すことができる。

【００７７】位相マップには、±πの範囲を逸脱した位
相が±πの範囲内に折り返すいわゆるラップアラウンド
が生じる。このような位相マップにつき位相アンラッピ
ング（ｕｎｗｒａｐｐｉｎｇ）部７０８で位相アンラッ
ピングを行う。位相アンラッピング部７０８は、本発明
における位相アンラッピング手段の実施の形態の一例で
ある。

【００７８】位相アンラッピング部７０８は、図７の
（ａ）に示すようにラップアラウンドすなわち２πの位
相差が生じている部分で、位相差とは逆符号で２πを加
算し、位相マップを（ｂ）のようにラップアラウンドの
ないものにする。ピクセル数が１／１６に減少したこと
により、処理時間は原画像と同じマトリクスサイズの位
相マップの場合の１／１６程度に減少する。

【００７９】アンラッピングされた位相マップにつき、
位相マップ拡大部７１０により原画像のマトリクスサイ
ズと同じマトリクスサイズを持つ位相マップに拡大す
る。位相マップ拡大部７１０は、本発明における位相分
布拡大手段の実施の形態の一例である。

【００８０】位相マップ拡大部７１０は、補間演算によ
り縮小位相マップ（ｂ）から拡大位相マップ（ｃ）を生
成する。補間演算としては直線補間（１次補間）が計算
が単純な点で好ましい。なお、直線補間に限るものでは
なく、高次補間やスプライン（ｓｐｌｉｎｅ）補間を用
いても良いのはいうまでもない。これらは精度の高い補
間を行う点で好ましい。

【００８１】また、位相マップの拡大は、フーリエ空間
を経由して行うようにしても良い。これを図８によって
説明する。同図の（ａ）に示すように、マトリクスサイ
ズが例えば６４ｘ６４の実空間の位相マップがあるとす
ると、先ずそれを２次元フーリエ変換して、同図の
（ｂ）に示すように、フーリエ空間でのマトリクスサイ
ズが６４ｘ６４の位相マップとする。

【００８２】次に、フーリエ空間で位相マップを含む２
５６ｘ２５６のマトリクスを設定し、位相マップの外側
を全て０データで埋める。次に、このようなフーリエ空
間のデータを２次元逆フーリエ変換する。これによっ
て、同図の（ｃ）に示すように、マトリクスサイズが２
５６ｘ２５６の実空間の位相マップ、すなわち、原画像
と同じマトリクスサイズに拡大した位相マップを得る。
この方法は、マトリクスの拡大を円滑に行う点で好まし
い。

【００８３】上記のような位相マップの拡大処理を含め
ても、最終的な位相マップを得るまでの所要時間は、従
来のように原画像から直接求める場合よりも大幅に短縮
することができる。拡大位相マップは、静磁場の強度分
布すなわち静磁場不均一を原画像のピクセル対応で表
す。位相マップは位相マップメモリ７１２に記憶され
る。

【００８４】位相マップメモリ７１２に記憶された位相
マップは、位相補正部７１４において再構成画像の位相
補正に利用される。位相補正部７１４は、画像再構成部
７００から位相補正すべき再構成画像を入力し、そのピ
クセルデータの位相を位相マップにおける対応するピク
セルの位相によって補正する。位相補正部７１４は、本
発明における位相補正手段の実施の形態の一例である。

【００８５】位相を補正した複素画像は水・脂肪分離部
７１６に入力される。水・脂肪分離部７１６は、本発明
における画像生成手段の実施の形態の一例である。水・
脂肪分離部７１６は、位相補正済みの複素画像のリアル
パートを用いて水像を生成し、イマジナリパートを用い
て脂肪像を生成する。これによって、正確な水像および
脂肪像を得ることができる。生成した水像は水像メモリ
７１８に記憶し、脂肪像は脂肪像メモリ７２０に記憶す
る。

【００８６】位相マップを求めるための元画像として撮
像対象３００を撮像したものを用いる場合は、上記のパ
ルスシーケンスにより、水像と脂肪像はπ／２の位相差
を持つので、位相マップは脂肪像に相当するところでは
静磁場不均一よる位相にπ／２を加えた位相を持つ。

【００８７】このような位相マップで位相補正を行う
と、水像と脂肪像の位相差までも補正してしまい、水・
脂肪分離画像を得ることができなくなる。そこで、撮像
対象３００を撮像した画像から位相マップを求める場合
は次のような処理を行う。

【００８８】図９に、水像と脂肪像がπ／２の位相差を
持つ画像から位相マップを求める観点でのデータ処理部
１７０のブロック図を示す。同図に示すように、データ
処理部１７０はパワー（ｐｏｗｅｒ）画像形成部９０２
および位相分布計算部９０４を有する。パワー画像形成
部９０２および位相分布計算部９０４には、再構成画像
が入力される。

【００８９】パワー画像形成部９０２は、ピクセルごと
の複素数データのパワーを求め、このパワーをピクセル
値とする画像すなわちパワー画像を形成する。位相分布
計算部９０４は、再構成画像の位相分布を求める。位相
分布の模式図を図１０の（ａ）に示す。同図は、断層像
が脂肪像とその周囲を囲む水像からなる場合の、位相分
布の１次元プロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）である。

【００９０】位相分布の１次元プロファイル（以下、単
に位相分布という）は、静磁場が均一であるとすると、
水像の位相が０になることにより、同図の一点鎖線で示
すような図形になるべきであるが、例えば静磁場がリニ
ア（ｌｉｎｅａｒ）に傾斜す不均一性を持つとすると、
実線で示すような位相分布となる。

【００９１】位相分布は位相４倍部９０６に入力され
る。位相４倍部９０６は位相分布における各位相をを４
倍する。これにより、図１０の（ｂ）に示すような位相
分布が得られる。同図に示すように、４倍したことによ
り水と脂肪の位相差が２πになり両者は同相となる。な
お、位相分布にはラップアラウンドが生じる。また、そ
れに加えて、水と脂肪の境界部分では位相の不連続ない
し急変が生じる。

【００９２】このような位相分布が複素画像形成部９０
８に入力される。複素画像形成部９０８にはパワー画像
形成部９０２からパワー画像も入力される。複素画像形
成部９０８は、位相分布とパワー画像に基づいて複素画
像を形成する。

【００９３】複素画像のリアルパートは、パワー画像デ
ータのコサイン（ｃｏｓｉｎｅ）として求められる。複
素画像のイマジナリパートは、パワー画像データのサイ
ン（ｓｉｎｅ）として求められる。なお、コサインおよ
びサインの演算に用いる角度は位相角度である。

【００９４】複素画像はローパスフィルタ部９１０を通
して位相分布計算部９１２に入力される。位相分布計算
部９１２は、ローパスフィルタリングされた複素画像か
ら位相分布を形成する。ローパスフィルタリングによ
り、位相分布は、図１１の（ａ）に示すような位相の不
連続ないし急変部分が、例えば（ｂ）に示すように連続
化ないし急変緩和されたものとなる。

【００９５】このような位相分布が位相アンラッピング
部９１４に入力される。アンラッピング部９１４は、図
１２の（ａ）に示すようにラップアラウンドしている位
相を（ｂ）のようにアンラッピングする。

【００９６】アンラッピングされた位相分布は位相１／
４倍部９１６に入力される。位相１／４倍部９１６は入
力位相を１／４倍する。これにより、図１２の（ｃ）に
示すような位相分布が得られる。この位相分布は、撮像
対象３００が水だけからなる場合の位相分布に相当す
る。したがって、この位相分布は静磁場の強度分布すな
わち静磁場不均一を表すものとなる。このような処理
を、図５に示した位相マップ形成部７０６での処理に置
き換えることにより、脂肪像に影響されない位相マップ
を得ることができる。

【００９７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、正確な位相マップを能率良く求める位相分布測定
方法および装置、そのようにして求めた位相マップを用
いる位相補正方法および装置、並びに、そのような位相
補正を行う磁気共鳴撮像装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図３】図１または図２に示した装置が実行するパルス
シーケンスの一例を示す図である。

【図４】図１または図２に示した装置が実行するパルス
シーケンスの一例を示す図である。

【図５】図１または図２に示した装置におけるデータ処
理部のブロック図である。

【図６】図５に示したデータ処理部の機能を説明する図
である。

【図７】図５に示したデータ処理部の機能を説明する図
である。

【図８】図５に示したデータ処理部の機能を説明する図
である。

【図９】図１または図２に示した装置におけるデータ処
理部のブロック図である。

【図１０】図９に示したデータ処理部の機能を説明する
図である。

【図１１】図９に示したデータ処理部の機能を説明する
図である。

【図１２】図９に示したデータ処理部の機能を説明する
図である。

【符号の説明】

１００，１００’ マグネットシステム １０２ 主磁場コイル部 １０２’ 主磁場マグネット部 １０６，１０６’ 勾配コイル部 １０８，１０８’ ＲＦコイル部 １３０ 勾配駆動部 １４０ ＲＦ駆動部 １５０ データ収集部 １６０ 制御部 １７０ データ処理部 １８０ 表示部 １９０ 操作部 ３００ 撮像対象 ５００ クレードル ７００ 画像再構成部 ９０２ 縮小画像形成部 ９０４ フィルタリング部 ９０６ 位相マップ形成部 ９０８ 位相アンラッピング部 ９１０ 位相拡大部 ９１２ 位相マップメモリ ９１４ 位相補正部 ９１６ 水・脂肪分離部 ７１８ 水像メモリ ７２０ 脂肪像メモリ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気共鳴撮像した画像につきマトリクス
   サイズを縮小した縮小画像を生成し、 前記縮小画像における位相分布を求め、 前記求めた位相分布を前記縮小前の画像のマトリクスサ
   イズに対応する位相分布に拡大する、ことを特徴とする
   位相分布測定方法。
2. 【請求項２】 前記縮小画像についてフィルタリングを
   行う、ことを特徴とする請求項１に記載の位相分布測定
   方法。
3. 【請求項３】 前記求めた位相分布について位相アンラ
   ッピングを行う、ことを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載の位相分布測定方法。
4. 【請求項４】 前記マトリクサイズの縮小を前記画像の
   ピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより行
   う、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちの
   いずれか１つに記載の位相分布測定方法。
5. 【請求項５】 磁気共鳴撮像した画像につきマトリクス
   サイズを縮小した縮小画像を生成する縮小画像生成手段
   と、 前記縮小画像における位相分布を求める位相分布計算手
   段と、 前記求めた位相分布を前記縮小前の画像のマトリクスサ
   イズに対応する位相分布に拡大する位相分布拡大手段
   と、を具備することを特徴とする位相分布測定装置。
6. 【請求項６】 前記縮小画像についてフィルタリングを
   行うフィルタリング手段、を具備することを特徴とする
   請求項５に記載の位相分布測定装置。
7. 【請求項７】 前記求めた位相分布について位相アンラ
   ッピングを行う位相アンラッピング手段、を具備するこ
   とを特徴とする請求項５または請求項６に記載の位相分
   布測定装置。
8. 【請求項８】 前記マトリクサイズの縮小を前記画像の
   ピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより行
   うマトリクスサイズ縮小手段、を具備することを特徴と
   する請求項５ないし請求項７のうちのいずれか１つに記
   載の位相分布測定装置。
9. 【請求項９】 磁気共鳴撮像した画像につきマトリクス
   サイズを縮小した縮小画像を生成し、 前記縮小画像における位相分布を求め、 前記求めた位相分布を前記撮像した画像のマトリクスサ
   イズに対応する位相分布に拡大し、 前記拡大した位相分布を用いて画像の位相補正を行う、
   ことを特徴とする位相補正方法。
10. 【請求項１０】 前記縮小画像についてフィルタリング
    を行う、ことを特徴とする請求項９に記載の位相補正方
    法。
11. 【請求項１１】 前記求めた位相分布について位相アン
    ラッピングを行う、ことを特徴とする請求項９または請
    求項１０に記載の位相補正方法。
12. 【請求項１２】 前記マトリクサイズの縮小を前記画像
    のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより
    行う、ことを特徴とする請求項９ないし請求項１１のう
    ちのいずれか１つに記載の位相補正方法。
13. 【請求項１３】 磁気共鳴撮像した画像につきマトリク
    スサイズを縮小した縮小画像を生成する縮小画像生成手
    段と、 前記縮小画像における位相分布を求める位相分布計算手
    段と、 前記求めた位相分布を前記撮像した画像のマトリクスサ
    イズに対応する位相分布に拡大する位相分布拡大手段
    と、 前記拡大した位相分布を用いて画像の位相補正を行う位
    相補正手段と、を具備することを特徴とする位相補正装
    置。
14. 【請求項１４】 前記縮小画像についてフィルタリング
    を行うフィルタリング手段、を具備することを特徴とす
    る請求項１３に記載の位相補正装置。
15. 【請求項１５】 前記求めた位相分布について位相アン
    ラッピングを行う位相アンラッピング手段、を具備する
    ことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の
    位相補正装置。
16. 【請求項１６】 前記マトリクサイズの縮小を前記画像
    のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより
    行うマトリクスサイズ縮小手段、を具備することを特徴
    とする請求項１３ないし請求項１５のうちのいずれか１
    つに記載の位相補正装置。
17. 【請求項１７】 静磁場空間中の撮像対象について磁気
    共鳴を利用して画像を撮像する撮像手段と、 前記撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮
    小画像を生成する縮小画像生成手段と、 前記縮小画像における位相分布を求める位相分布計算手
    段と、 前記求めた位相分布を前記撮像した画像のマトリクスサ
    イズに対応する位相分布に拡大する位相分布拡大手段
    と、 前記拡大した位相分布を用いて画像の位相補正を行う位
    相補正手段と、 前記位相補正した画像のピクセルデータの位相差を利用
    して水画像と脂肪画像を別々に生成する画像生成手段
    と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
18. 【請求項１８】 前記縮小画像についてフィルタリング
    を行うフィルタリング手段、を具備することを特徴とす
    る請求項１７に記載の磁気共鳴撮像装置。
19. 【請求項１９】 前記求めた位相分布について位相アン
    ラッピングを行う位相アンラッピング手段、を具備する
    ことを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の
    磁気共鳴撮像装置。
20. 【請求項２０】 前記マトリクサイズの縮小を前記画像
    のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより
    行うマトリクスサイズ縮小手段、を具備することを特徴
    とする請求項１７ないし請求項１９のうちのいずれか１
    つに記載の磁気共鳴撮像装置。