JP2004089275A - 磁気共鳴イメージング装置における位相補正方法 - Google Patents
磁気共鳴イメージング装置における位相補正方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004089275A JP2004089275A JP2002251578A JP2002251578A JP2004089275A JP 2004089275 A JP2004089275 A JP 2004089275A JP 2002251578 A JP2002251578 A JP 2002251578A JP 2002251578 A JP2002251578 A JP 2002251578A JP 2004089275 A JP2004089275 A JP 2004089275A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- magnetic field
- phase
- epi
- main measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
【課題】マルチレファレンススキャンで取得した参照データによる補正を基本として、さらに参照データと本計測シーケンスで取得したSS−EPIデータとの間の信号誤差を補正し、画質劣化が大幅に低減されたMR画像を提供する。
【解決手段】ダイナミック撮像においてSS−EPIで取得した時系列データを、マルチレファレンススキャンで取得した参照データにより位相補正する際に、時系列データの一つを基準データとして選択し、この基準データと参照データを用いて信号誤差が補正された参照データを作成する。この参照データを用いて時系列データを位相補正する。
【選択図】図1
【解決手段】ダイナミック撮像においてSS−EPIで取得した時系列データを、マルチレファレンススキャンで取得した参照データにより位相補正する際に、時系列データの一つを基準データとして選択し、この基準データと参照データを用いて信号誤差が補正された参照データを作成する。この参照データを用いて時系列データを位相補正する。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
この発明は、核磁気共鳴を利用して被検体組織や血流等を描出する磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)における信号補正方法に関し、特に高速撮像法を用いたダイナミック撮像において画像歪やストリートアーチファクトの発生が抑制され、ダイナミック撮像が適用される医療分野において信頼性の高い情報を得ることができるMRI装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年のMRI装置を用いた撮像技術として、エコープレナー法(以下、EPI)等の高速シーケンスを用いたダイナミック撮影がある。ダイナミック撮影では、EPIシーケンスを複数回繰り返し、複数の時系列データを得る。この時系列画像を解析することで、撮影中の被検体の生理的な変化を信号変化として抽出できる。さらに、このようなダイナミック撮影を利用して、脳血管中の信号変化を計測し、血流動態を観察する造影パーフュージョンイメージングのような撮像方法があり、近年、臨床診断に多く用いられている。
【0003】
これらMRI装置の撮像技術に用いられるEPI等の高速イメージングでは、RFパルス印加後に連続して複数のエコー信号を計測するため、磁場に不均一があると、それに起因して連続して計測されるエコー信号の位相回転量が異なることになり、位相エンコード方向にフーリエ変換時に画像歪が生じる。このためMRI装置には高い磁場均一性が要求される。
【0004】
MRI装置において、静磁場は永久磁石や超電導磁石等の静磁場発生手段によって形成され、高度の均一性が維持されるが、置かれた被検体の磁化率によって磁場のオフセットが変化する場合や、傾斜磁場パルスの不完全性や出力応答等の要因によって、パルスシーケンスの計算と実際の出力との間に誤差が生じる場合がある。このような場合、サンプリングの中心とエコー信号の発生位置がずれるため、サンプリングしたエコー信号を配置した計測空間上で、エコー信号のピークが計測空間の中央からずれる。EPIシーケンスでは1回のRF照射で傾斜磁場を反転しながら時系列的に複数のエコー信号を取得するため、信号の取得順が偶数番目のエコー(以下、偶数エコーという)と奇数番目のエコー(以下、奇数エコーという)とでは、エコー信号のピークがそれぞれ異なった位置となる。これらエコー信号を読み出し方向にFTすると、偶数エコーと奇数エコーとで位相の変化が逆になるため、位相エンコード方向のFT時に画像にアーチファクトが生じる。このようなアーチファクトは、一般にN/2アーチファクトと呼ばれている。
【0005】
このようにEPI等の高速シーケンスでは、静磁場の不均一や磁場のオフセットの変動、傾斜磁場パルスの不完全性などの影響を受けやすく、これら要因により画質が劣化しやすい。そこで、上述した画像歪みやN/2アーチファクトを信号処理によって除去する手法が種々提案されている。
【0006】
N/2アーチファクトを補正する手法として、例えば特開平8−215174号公報には、被検体の画像形成のための撮影(本計測)に先立って、補正用の参照データとして一組の偶数エコー・奇数エコーを取得し、これらエコーを読み出し方向にFTしたハイブリッド空間でエコー間の位相差を求め、この位相差を用いて本計測データを補正する方法が提案されている。
【0007】
また、位相エンコード傾斜磁場を加えない状態で、あらかじめ静磁場補正用の参照データを取得しておき、参照データ及び本計測データをそれぞれ読み出し方向にFTしたハイブリッド空間で、本計測データから参照データの位相を減算する補正方法もある(特開平5−68674号公報)。
【0008】
さらに、特にアーチファクトの大きいSS−EPIで効果的な補正法として、マルチレファレンススキャンと呼ばれる方法が提案されている(Xin Wan et.al、Reduction of Geometric and Intensity Distortions in Echo−Planar Imaging Using a Multi−reference Scan,Magn. Reson.Med.37:932−944)。この方法は、SS−EPIで計測する信号と同数の信号を同一位相エンコード量で取得するパルスシーケンスを位相エンコード量を変えながら繰り返すことにより、位相エンコード量及び励起から信号取得までの時間がSS−EPIで得られるデータと全く同様の参照データを取得することができる。このような参照データを元にSS−EPIの画像歪み及びN/2アーチファクトを補正する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平5−68674号公報に記載された方法は、読み出し方向の磁場不均一による画像歪みを効果的に抑制できるが、位相エンコード方向の磁場不均一は補正できないことが知られている。また、傾斜磁場オフセットが最適に調整されていない場合や、渦電流の影響がある場合、被検体の脳底部のような磁場歪の大きい領域で撮影を行った場合など、参照データのハイブリッド空間でのプロファイルが局所的に歪み、結果として補正後の画像に線状のアーチファクト(ストリークアーチファクト)と呼ばれているが発生する場合がある。
【0010】
特開平8−215174公報に記載された方法では、ストリークアーチファクトを生じることなくN/2アーチファクトを低減できるが、参照データとして一組の偶数エコー・奇数エコーしか用いていないため、RF照射からの時間の経過に伴う偶数エコー・奇数エコー間の位相差の変動や、画像歪みは補正できない。
【0011】
これに対し、マルチレファレンススキャンは、参照データとしてEPIシーケンスの全てのエコーについて位相変動を抽出できるため、EPIの画像歪みとN/2アーチファクトを根本的に改善できる。またマルチレファレンススキャンでは、参照データの取得時間が長いものの、繰り返し撮影を行うダイナミック撮影では、参照データの取得が計測開始時の1回のみで良いため有用である。
しかし、ダイナミック撮像において、磁場オフセットや中心周波数等の装置の状態が変動すると、マルチレファレンススキャンで取得した参照データと本計測のダイナミックSS−EPI撮影データにこれら変動に基く違いが生じ、その影響により精度良く補正を行えない問題がある。
【0012】
そこで本発明は、マルチレファレンススキャンで取得した参照データによる補正を基本として、さらに参照データと本計測シーケンスで取得したSS−EPIデータとの間の信号誤差を補正し、画質劣化が大幅に低減されたMR画像を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の位相補正方法は、1回の高周波磁場による被検体の励起後、極性が反転する傾斜磁場の印加により複数の位相エンコードの異なる核磁気共鳴信号を順次計測するパルスシーケンス(以下、本計測シーケンス)を繰り返し実行することにより得た複数の本計測データからなる時系列データを、1回の高周波磁場による被検体の励起後、極性が反転する傾斜磁場の印加により複数の同一位相エンコードの核磁気共鳴信号を計測するパルスシーケンス(以下、参照データ取得シーケンス)を位相エンコード量を異ならせて繰り返し実行することにより得た参照データを用いて位相補正する方法であって、
前記複数の本計測データの一つを基準データとするステップ(1)、
前記参照データと前記基準データとの位相差に基づき、前記本計測データを補正するステップ(2)、及び
前記ステップ(2)で補正された本計測データを前記参照データで補正するステップ(3)を含むものである。
【0014】
本発明の位相補正方法によれば、本計測データから選択した基準データと、参照データ取得シーケンスで得た参照データとを用いて、本計測データを位相補正するので、参照データ取得時と本計測時とで、磁場オフセットや中心周波数など、装置の状態に変動があった場合にも、正確な補正を行うことができる。
【0015】
また本発明の位相補正方法は、上述したステップ(1)〜(3)に加えて、補正用データ取得シーケンスを実行して得られた位相エンコードゼロの補正用データを用いて、前記本計測データを補正するステップ(4)を含むものである。
このような補正ステップを加えることにより、画像歪を効果的に排除することができ、より正確な位相補正を行うことができる。
【0016】
本発明の位相補正方法において、ステップ(2)は、参照データ、基準データ及び本計測データを2次元フーリエ変換した後の画像空間データについて行う。またステップ(4)は、本計測データ及び補正用データを読み出し方向にフーリエ変換した後のハイブリッド空間データについて行う。
さらに本発明の位相補正方法において、ステップ(4)において、補正用データと参照データとの位相差に基づき本計測データを補正する。
【0017】
本発明のMRI装置は、その信号処理系が本発明による位相補正方法を行う機能を有するものであり、具体的には、被検体が置かれる空間に静磁場、傾斜磁場及び高周波磁場をそれぞれ発生する磁場発生手段と、被検体から発生する核磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記核磁気共鳴信号を信号処理し、被検体の所定の断面の画像を再構成する信号処理手段と、前記磁場発生手段及び検出手段を制御する制御手段とを備えたMRI装置において、信号処理手段は、被検体からの核磁気共鳴信号を逐次処理して複数の時系列画像を再構成するに際し、上述の位相補正方法により、核磁気共鳴信号の位相を補正した後、複数の時系列画像を再構成するものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のMRI装置について、図面を参照して詳述する。
【0019】
図9は典型的なMRI装置の構成である。このMRI装置は、被検体901が置かれる空間に静磁場を発生する磁石902と、この空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル903と、被検体に高周波磁場を発生するRFコイル904と、被検体901が発生するMR信号を検出するRFプローブ905とを備えている。被検体901はベッド912に横たわった状態で磁石が発生する静磁場空間に搬入される。
【0020】
傾斜磁場コイル903は、X、Y、Zの3方向の傾斜磁場を発生する3組の傾斜磁場コイルで構成され、傾斜磁場電源909からの信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。この傾斜磁場の与え方により、被検体901の所定の断面を選択し、また被検体から発生するNMR信号に位置情報を付与することができる。
RFコイル904はRF送信部910の信号に応じて高周波磁場(RFパルス)を発生する。RFプローブ905が検出した電磁波は、エコー信号として信号検出部906で検出され、信号処理部907で信号処理され、また計算により画像信号に変換される。画像は表示部908で表示される。
【0021】
傾斜磁場電源909、RF送信部910及び信号検出部906は、制御部911で制御される。制御のタイムチャートは一般にパルスシーケンスと呼ばれており、撮影方法に応じて各種のパルスシーケンスがある。これらパルスシーケンスは、図示しない記録装置に予め設定されている。本実施形態のMRI装置は、パルスシーケンスとして、被検体の画像を撮影するためのSS−EPIシーケンス、SS−EPIシーケンスで得たデータ(以下、本計測データ)を補正する補正用データを取得するための補正用データ取得シーケンス及び参照データ取得シーケンス等のパルスシーケンスを備えている。
【0022】
次に本発明のMRI装置における撮像方法及びデータ補正方法を説明する。以下の説明では、被検体の目的血管に造影剤を注入し、その広がりを診断する造影パーフュージョンに適用したダイナミック撮影を例に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態を示す図で、(a)は造影剤による信号変化と撮像タイミングを示す図、(b)はダイナミック撮像及び補正の手順を説明する図である。
【0023】
ダイナミック撮像では、目的とする血管を含む撮像領域をマルチスライス撮像等により決定した後、その領域についてシングルショットEPIシーケンスにより撮像(本計測)を行う(ステップ102)。本実施形態では、このような本計測に先立って、本計測データD1、D2・・・DNを補正するためのマルチレファレンスデータ(以下、参照データともいう)RTE、REPIを取得するための参照データ取得シーケンスを実行する(ステップ101)。
【0024】
本計測(ステップ102)では、図2に示すようなグラディエントエコータイプのEPIシーケンスを繰り返し実行し、被検体の複数の時系列画像用データD1、D2・・・DNを撮像する。尚、図2中、RFは高周波磁場、Gs、Gp、Gr軸はぞれぞれスライスエンコード、位相エンコード、読み出し傾斜磁場の軸、A/Dはサンプリング窓、echoはエコー信号である。
【0025】
図示するように、EPIシーケンスでは、まず、検知する磁化を含む被検体に高周波パルス201を照射すると同時にスライスを選択する傾斜磁場パルス202を印加し、画像化するスライスを選択する。次いで、位相エンコードのオフセットを与えるパルス203と読み出し傾斜磁場のオフセットを与えるパルス204を印加し、位相エンコード傾斜磁場パルス205を離散的に印加しながら反転する読み出し傾斜磁場206の各周期内で各位相エンコードのエコー信号208を期間207でサンプリングする。ここでSS−EPIの場合には、時間間隔209で画像再構成に必要な全数(M個)のエコートレインs(t,m)(t:サンプリング時間、m(1≦m≦M):エコー番号)を取得する。このようにして取得したエコーは、計測空間と呼ばれるメモリー領域に2次元的に配置される。
【0026】
図3に取得したエコーの計測空間(k空間)への配置を示す。図3(a)の301〜308は取得したM個のエコートレインであり、図3(b)は、計測空間(kx,ky)である。ここで、kxは取得したエコー信号s(t,m)の時間tに対応し、kyは位相エンコード量に対応する。SS−EPIでは、図2に示すように、エコー毎に等しい大きさの位相エンコード傾斜磁場パルス205を印加してエコーを取得するため、計測空間上の座標kyとエコートレイン番号mが対応する。従って、計測空間に配置されたs(t,m)は、s(kx,ky)で表すことができる。図3の例では、エコートレイン番号mの増加に伴い、与えた位相エンコード量を増加させた場合であり、エコーは上から順に配置される。
【0027】
ダイナミック撮影では、図2のEPIシーケンス209を複数回(N回)繰り返し、全撮影時間内でNセットの時系列データを得る。取得した時系列データをD(n,t,m)(nはダイナミック撮影の繰り返し番号であり、1≦n≦Nである。以下、同じ)とし、これを計測空間に配置したものをD(n,kx,ky)とする。
【0028】
一方、本計測に先立って実施されるステップ101で採用される参照データ取得シーケンスは、図4に示すようにEPIシーケンスと類似するシーケンスであるが、図2のSS−EPIシーケンスとは、オフセットパルス203及び位相エンコード傾斜磁場パルス205がなく、位相エンコード軸に位相エンコード傾斜磁場パルス401が有ることが異なっている。その他の条件は図2の場合と同様であり、同様の要素は同じ符号で示している。
【0029】
このような参照データ取得シーケンスでは、時間間隔209内のエコーは全て、最初に与えた位相エンコードパルス401の大きさの位相エンコードで取得される。この位相エンコードパルス401の大きさを、SS−EPIの各エコートレインmで与える位相エンコード量と対応させて変更しながら期間209の計測を繰り返し実行し、全取得時間403内でマルチレファレンスデータ列r(p,t,m)(pは位相エンコード量。以下、同じ)402を取得する。例えば、SS−EPIで取得するエコートレイン数がMの場合、期間209をM回繰り返し実行する。この時、M個のエコーでPの位相エンコード量を与える場合、−P/2≦p<P/2である。
【0030】
このようにして取得したマルチレファレンスデータ列r(p,t,m)402を2次元的に配置したものが図5である。図中、横軸はエコートレイン番号m、縦軸は位相エンコードパルス401の大きさ、即ち位相エンコード量pである。このようなマルチレファレンスデータのうち、縦軸と平行なデータ列501は、同一のエコー時間m=TEに取得したエコー信号群r(p,t,TE)であり、これらの位相エンコード量pとkyを対応させ、位相エンコード量に応じて計測空間に配置したものを参照TEデータrTE(kx,ky)とする。またマルチレファレンスデータの対角線上にあるデータ群502、即ちp+P/2=M−mのデータ群r(p,t,m)は、各信号に与えられる位相回転の条件がSS−EPIのデータと等価である。このデータ群の位相エンコード量pとkyを対応させ、位相エンコード量に応じて計測空間に配置したものを参照EPIデータrEPI(kx,ky)とする。
【0031】
従来のマルチレファレンスによる補正では、これら参照データ取得シーケンスで得た参照データ(参照TEデータ501と参照EPIデータ502)を用いて本計測シーケンスで得たデータD1、D2・・・DNを補正するものであるが、既に述べたように、参照データ取得シーケンスで取得した参照データ402と、本計測のSS−EPIで取得したデータに誤差があると、厳密な補正が行えず、補正結果から再構成した画像が劣化する。そこで本実施形態では、本計測の時系列データD1、D2・・・DNから基準データを選出し(図1、ステップ105)、この基準データと参照TEデータ及び参照EPIデータを用いて時系列データを補正する(ステップ109)。時系列データD1、D2・・・DNから選択する基準データとしては、造影剤による信号変化が表れる前に計測したデータであればよく、例えば最初に取得したデータD1を基準データとする。
【0032】
このような基準データを用いて補正用データを作成する手順(ステップ109)を図6を参照して詳細に説明する。
まず、ステップ101で取得した参照TEデータ501と参照EPIデータ502をそれぞれ2次元FTして参照TE画像RTE(x,y)と参照EPI画像REPI(x,y)とし(ステップ601、602)、これらから式(1)により、補正用の位相U(x,y)を計算し、この補正用位相UA(x,y)を用いて、参照EPI画像を補正した参照EPI画像R’EPI(x,y)を得る(ステップ603)。
【0033】
【数1】
ここで、*は複素共役、‖は信号の絶対値をそれぞれ表す(以下、同じ)。
【0034】
一方、ステップ102で取得した基準データD0及び時系列データD1〜DNについても2次元FTして基準画像データD0(x,y)、時系列画像データD(n,x,y)とし、画像空間で時系列画像データを位相補正する。この位相補正は、まず参照TEデータ501を読み出し方向にFTしてから、基準画像データD0(x,y)との間の補正用位相UB(x,y)を計算し、この補正用位相UB(x,y)を用いて、時系列画像データD(n,x,y)の各々を位相補正する(ステップ604)。
【0035】
最後に、位相補正後の参照EPI画像R’EPI(x,y)及び時系列画像データD’(n,x,y)をそれぞれ2次元逆フーリエ変換して計測空間のデータとし(ステップ605、606)、計測空間における補正を行う(ステップ607)。計測空間における補正は、従来のマルチレファレンスの補正と同様であり、具体的には、まず参照TEデータrTE(kx,ky)、参照EPIデータr’EPI(kx,ky)を用いて次式(3)によりフィルタF(kx,ky)を作成し、このフィルタを式(4)によりSS−EPIデータに乗算する。
【0036】
【数2】
【0037】
これにより補正後のSS−EPIデータD”(n,kx,ky)を得る。こうして補正されたSS−EPIデータD”(n,kx,ky)をダイナミック撮像画像として再構成する。
【0038】
本実施形態によれば、本計測データである時系列データを、まず画像空間において基準データと参照データとの位相差で位相補正した後に、計測空間において参照データで補正するようにしているので、参照データと本計測データとの間の誤差が補正され、マルチレファレンス補正をより正確に行なうことができる。
【0039】
次に本発明の第2の実施形態として、さらにハイブリッド空間データ間の位相補正を含む精度の高い位相補正を説明する。図7は、第2の実施形態による補正方法の手順を示す図である。この実施形態でも、本計測としてEPIシーケンスを基本とするダイナミック撮像を行なうステップ102及び本計測に先立ってマルチレファレンス補正を行なうための参照データを取得するステップ101は図1の実施形態と同様である。但し、この実施形態では、本計測に先立って、ハイブリッド空間データの位相補正を行なうための補正用データを取得するステップ103を含む。
【0040】
本計測102では、第1の実施形態と同様に、図2に示すようなSS−EPIシーケンスを実行し、時系列データs(n,kx,ky)704を得る。そして、これら時系列データの一つを基準データs0(kx,ky)706として選択する(ステップ705)。
【0041】
参照データを取得するステップ101では、第1の実施形態と同様に、図4に示すようなパルスシーケンスを実行する。この場合にも、パルスシーケンスにおける位相エンコードパルス401の大きさを、本計測のSS−EPIの各エコートレインmで与える位相エンコード量と対応させて変更しながら期間209の計測を繰り返し実行し、図5に示すマルチレファレンスデータ列r(p,t,m)402を取得する。
そして、マルチレファレンスデータのうち、同一のエコー時間m=TEに取得したエコー信号群r(p,t,TE)からなる参照TEデータrTE(kx,ky)701と、SS−EPIのデータと等価である参照EPIデータrEPI(kx,ky)702を得る。さらに、位相エンコード量がゼロ(p=0)のデータr(0,t,m)を収集し、参照EPI補正用データrr(kx,ky)703として使用する。
【0042】
補正用データを取得するステップ103は、参照データ取得ステップ101と本計測102との間で装置の状態(磁場オフセットや中心周波数)が経時的に変動する場合、その変動を含む磁場の不均一を補正するための補正用データを取得する。従って、このステップ103は本計測102の直前に行なうことが好ましい。
【0043】
補正用データを取得するためのパルスシーケンスを図8に示す。図示するように、このパルスシーケンスは図2に示す本計測のSS−EPIシーケンスとほぼ同じシーケンスであるが、位相エンコードを付与しないでエコー信号801を計測する。即ち、図2のパルスシーケンスとは、位相エンコードのオフセット203と傾斜磁場205がない点が異なる。従って、このパルスシーケンスで得られるエコー信号群、即ち補正用データr0(t,m)(図7のr0(kx,ky)707に相当)は、マルチレファレンスデータ列から作成した参照EPI補正用データrr(kx,ky)703と等価である。
【0044】
次にこのようにステップ101、103で取得した参照データ701〜703及び補正用データ707を用いて本計測データを位相補正する手順について説明する。
まず傾斜磁場の出力応答のずれ等に起因する読み出し方向のエコーピークずれを補正するために、ステップ103で得た補正用データr0(kx,ky)707及びステップ101で得た参照EPI補正用データrr(kx,ky)703を用いて、基準データ706を含む本計測データ704をハイブリッド空間で位相補正する(ステップ709)。
【0045】
このステップ709では、まず各データを読み出し方向にFTし、ハイブリッド空間のデータR0(x,ky)、Rr(x,ky)とする。次に、式(5)により補正用データR0(x,ky)と参照EPI補正用データRr(x,ky)との位相差c0(x,ky)を求める。さらに、この位相差c0(x,ky)を用いて、式(6)及び(6’)により基準SS−EPIデータS0(x,ky)及び本計測ダイナミックSS−EPIデータS(d,x,ky)の位相を補正し、補正後のデータ710と711を得る。
【0046】
【数3】
【0047】
このステップ709により、読み出し方向のエコーピークずれが補正されるが、データ間で静磁場のオフセットや周波数ずれがある場合、計測空間でのky方向の位置ずれが生じ、補正精度が低下する。フーリエ変換の性質から、一方の空間(計測空間)の位置ずれは、FT(又は逆FT)後の空間(実空間)の位相変化となる。そこで、この性質を利用し、データ間のky方向の位置をサブピクセル単位で精度良く合わせる画像空間での位相補正を行う。本実施形態では、画像空間として、参照データ用の補正ステップ712と、本計測データ用の補正ステップ714を行う。
【0048】
まず補正ステップ712では、入力した参照TEデータ701と参照EPIデータ702をそれぞれ2次元FTした参照TE画像RTE(x,y)と参照EPI画像REPI(x,y)から、式(1)より補正用の位相U(x,y)を計算し、式(2)により参照EPI画像REPI(x,y)を補正する。
【0049】
【数4】
【0050】
尚、式(1)、(2)ではエコー信号を偶数エコー、奇数エコーに分けずに処理したが、一般にEPIシーケンスでは、傾斜磁場の反転の影響により、偶数番目のエコーと奇数番目のエコーのエコーピーク位置が異なることがある。従って上記ステップ712は、偶数エコーのみを集めた画像と、奇数エコーのみを集めた画像を作成して補正を行うことが好ましい。
【0051】
その場合、具体的には、入力した参照TEデータ701と参照EPIデータ702をそれぞれ読み出し方向にFTした後に、偶数番目のエコー成分eTE(x,i)=rTE(x,2×i)、eEPI(x,i)=rEPI(x,2×i)と、奇数番目のエコー成分oTE(x,i)=rTE(x, 2×i+1)oEPI(x,i)=rEPI(x,2×i+1)に分割する(ここで、1≦i≦KY/2)。これらデータを位相エンコード方向に半分のマトリクスでFTし、補正用の位相を式(7)、(8)より算出する(ここで、1≦y’≦Y/2)。
【0052】
【数5】
【0053】
このようにして求めた位相Uo(x,y’)、UE(x,y’)を用い、各成分の画像OEPI(x,y’)、EEPI(x,y’)を、式(9)、(10)により補正する。
【0054】
【数6】
【0055】
補正後のデータを位相エンコード方向に逆FTしてそれぞれのデータを結合した後、再度位相エンコード方向にFTして画像空間とし、式(1)、(2)と同様に位相補正して補正後の参照EPIデータR’EPI(x,y)を得る。
【0056】
本計測データの画像空間での位相補正を行うステップ714では、参照TEデータrTE(kx,ky)701を読み出し方向にFTしてから、基準SS−EPIデータS’0(x,ky)710との間の補正用位相UA(x,y)を、ステップ712と同様の方法で求める。この場合にも、好適にはステップ712と同様に、偶数エコー、奇数エコーに分割したUo(x,y’)、UE(x,y’)を求める。これら位相を用いて、ダイナミックSS−EPIの各データS’(n,x,ky)711を、式(2)、(9)、(10)に当てはめて補正し、補正後の画像S”(n,x,y)716を得る。この画像空間での位相補正により、計測空間補正時により精度の高い補正ができる。
【0057】
最後に、参照EPI画像R’EPI(x,y)715とダイナミックSS−EPI画像S”(n,x,y)716をそれぞれ2次元逆フーリエ変換して計測空間のデータとし、計測空間補正717を行う。この計測空間補正のステップ717は、図6におけるステップ607と同様であり、まず参照TEデータrTE(kx,ky)、参照EPIデータr’EPI(kx,ky)を用いてフィルタF(kx,ky)(=rTE(kx,ky)/r’EPI(kx,ky))を作成し、このフィルタをSS−EPIデータs”(n,kx,ky)に乗算する。これにより補正後のSS−EPIデータs’’’(n,kx,ky)718を得る。こうして補正したダイナミックSS−EPIデータs’’’(n,x,y)718を2次元フーリエ変換して時系列画像を得る。
【0058】
本実施形態によれば、まず、補正用データ取得シーケンス(ステップ103)で得た補正用データ707を用いてハイブリッド空間のデータ間の位相補正を行っているので、画像歪みを効果的に除去することができ、高精度の位相補正を行うことができる。
尚、時系列データから基準データを選択するステップ705を、ステップ102後に行うこととして説明したが、このステップ705は、例えばハイブリッド空間におけるデータ間位相補正709を行った後に行っても良い。
【0059】
その他、本発明は、これら実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、以上の各実施形態では、グラディエントエコー型のSS−EPIシーケンスを説明したが、マルチショットのEPIシーケンスや、スピンエコー型のシーケンスに適用することも可能である。また、マルチスライスや、3D計測等に本発明を適用することも可能である。さらに、本実施形態では、参照データ取得シーケンスと、本計測シーケンスが基本的に同じタイプのシーケンスである場合を説明したが、参照データ取得シーケンスの形状を本計測シーケンスと変えて高速化することも可能である。
【0060】
【発明の効果】
本発明のMRI装置によれば、マルチレファレンススキャン(参照データ取得シーケンス)と本計測ダイナミックSS−EPIシーケンス間でデータに誤差や変動があっても、安定に位相補正を行うことができる。その結果、パーフュージョンイメージングなどのダイナミック撮像において、画像歪みやN/2アーチファクトがなく診断能の高い高画質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位相補正手順の一実施形態を示す図
【図2】位相補正の対象である本計測データを取得するためのパルスシーケンスの一例を示す図
【図3】図2のパルスシーケンスで取得した本計測データの計測空間配列を説明する図
【図4】位相補正に用いる参照データを取得するためのパルスシーケンスの一例を示す図
【図5】図4のパルスシーケンスで取得した参照データを模式的に示す図
【図6】図1の位相補正手順をさらに詳細に示す図
【図7】本発明の位相補正手順の他の実施形態を示す図
【図8】図7の位相補正に用いる補正用データを取得するためのパルスシーケンスの一例を示す図
【図9】本発明が適用される一般的なMRI装置の全体概要を示す図
【符号の説明】
901・・・被検体、902・・・静磁場発生磁石、903・・・傾斜磁場コイル、904・・・RFコイル、905・・・RFプローブ、906・・・信号検出部、907・・・信号処理部、908・・・表示部、909・・・傾斜磁場電源、910・・・RF送信部、911・・・制御部
【発明が属する技術分野】
この発明は、核磁気共鳴を利用して被検体組織や血流等を描出する磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)における信号補正方法に関し、特に高速撮像法を用いたダイナミック撮像において画像歪やストリートアーチファクトの発生が抑制され、ダイナミック撮像が適用される医療分野において信頼性の高い情報を得ることができるMRI装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年のMRI装置を用いた撮像技術として、エコープレナー法(以下、EPI)等の高速シーケンスを用いたダイナミック撮影がある。ダイナミック撮影では、EPIシーケンスを複数回繰り返し、複数の時系列データを得る。この時系列画像を解析することで、撮影中の被検体の生理的な変化を信号変化として抽出できる。さらに、このようなダイナミック撮影を利用して、脳血管中の信号変化を計測し、血流動態を観察する造影パーフュージョンイメージングのような撮像方法があり、近年、臨床診断に多く用いられている。
【0003】
これらMRI装置の撮像技術に用いられるEPI等の高速イメージングでは、RFパルス印加後に連続して複数のエコー信号を計測するため、磁場に不均一があると、それに起因して連続して計測されるエコー信号の位相回転量が異なることになり、位相エンコード方向にフーリエ変換時に画像歪が生じる。このためMRI装置には高い磁場均一性が要求される。
【0004】
MRI装置において、静磁場は永久磁石や超電導磁石等の静磁場発生手段によって形成され、高度の均一性が維持されるが、置かれた被検体の磁化率によって磁場のオフセットが変化する場合や、傾斜磁場パルスの不完全性や出力応答等の要因によって、パルスシーケンスの計算と実際の出力との間に誤差が生じる場合がある。このような場合、サンプリングの中心とエコー信号の発生位置がずれるため、サンプリングしたエコー信号を配置した計測空間上で、エコー信号のピークが計測空間の中央からずれる。EPIシーケンスでは1回のRF照射で傾斜磁場を反転しながら時系列的に複数のエコー信号を取得するため、信号の取得順が偶数番目のエコー(以下、偶数エコーという)と奇数番目のエコー(以下、奇数エコーという)とでは、エコー信号のピークがそれぞれ異なった位置となる。これらエコー信号を読み出し方向にFTすると、偶数エコーと奇数エコーとで位相の変化が逆になるため、位相エンコード方向のFT時に画像にアーチファクトが生じる。このようなアーチファクトは、一般にN/2アーチファクトと呼ばれている。
【0005】
このようにEPI等の高速シーケンスでは、静磁場の不均一や磁場のオフセットの変動、傾斜磁場パルスの不完全性などの影響を受けやすく、これら要因により画質が劣化しやすい。そこで、上述した画像歪みやN/2アーチファクトを信号処理によって除去する手法が種々提案されている。
【0006】
N/2アーチファクトを補正する手法として、例えば特開平8−215174号公報には、被検体の画像形成のための撮影(本計測)に先立って、補正用の参照データとして一組の偶数エコー・奇数エコーを取得し、これらエコーを読み出し方向にFTしたハイブリッド空間でエコー間の位相差を求め、この位相差を用いて本計測データを補正する方法が提案されている。
【0007】
また、位相エンコード傾斜磁場を加えない状態で、あらかじめ静磁場補正用の参照データを取得しておき、参照データ及び本計測データをそれぞれ読み出し方向にFTしたハイブリッド空間で、本計測データから参照データの位相を減算する補正方法もある(特開平5−68674号公報)。
【0008】
さらに、特にアーチファクトの大きいSS−EPIで効果的な補正法として、マルチレファレンススキャンと呼ばれる方法が提案されている(Xin Wan et.al、Reduction of Geometric and Intensity Distortions in Echo−Planar Imaging Using a Multi−reference Scan,Magn. Reson.Med.37:932−944)。この方法は、SS−EPIで計測する信号と同数の信号を同一位相エンコード量で取得するパルスシーケンスを位相エンコード量を変えながら繰り返すことにより、位相エンコード量及び励起から信号取得までの時間がSS−EPIで得られるデータと全く同様の参照データを取得することができる。このような参照データを元にSS−EPIの画像歪み及びN/2アーチファクトを補正する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平5−68674号公報に記載された方法は、読み出し方向の磁場不均一による画像歪みを効果的に抑制できるが、位相エンコード方向の磁場不均一は補正できないことが知られている。また、傾斜磁場オフセットが最適に調整されていない場合や、渦電流の影響がある場合、被検体の脳底部のような磁場歪の大きい領域で撮影を行った場合など、参照データのハイブリッド空間でのプロファイルが局所的に歪み、結果として補正後の画像に線状のアーチファクト(ストリークアーチファクト)と呼ばれているが発生する場合がある。
【0010】
特開平8−215174公報に記載された方法では、ストリークアーチファクトを生じることなくN/2アーチファクトを低減できるが、参照データとして一組の偶数エコー・奇数エコーしか用いていないため、RF照射からの時間の経過に伴う偶数エコー・奇数エコー間の位相差の変動や、画像歪みは補正できない。
【0011】
これに対し、マルチレファレンススキャンは、参照データとしてEPIシーケンスの全てのエコーについて位相変動を抽出できるため、EPIの画像歪みとN/2アーチファクトを根本的に改善できる。またマルチレファレンススキャンでは、参照データの取得時間が長いものの、繰り返し撮影を行うダイナミック撮影では、参照データの取得が計測開始時の1回のみで良いため有用である。
しかし、ダイナミック撮像において、磁場オフセットや中心周波数等の装置の状態が変動すると、マルチレファレンススキャンで取得した参照データと本計測のダイナミックSS−EPI撮影データにこれら変動に基く違いが生じ、その影響により精度良く補正を行えない問題がある。
【0012】
そこで本発明は、マルチレファレンススキャンで取得した参照データによる補正を基本として、さらに参照データと本計測シーケンスで取得したSS−EPIデータとの間の信号誤差を補正し、画質劣化が大幅に低減されたMR画像を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の位相補正方法は、1回の高周波磁場による被検体の励起後、極性が反転する傾斜磁場の印加により複数の位相エンコードの異なる核磁気共鳴信号を順次計測するパルスシーケンス(以下、本計測シーケンス)を繰り返し実行することにより得た複数の本計測データからなる時系列データを、1回の高周波磁場による被検体の励起後、極性が反転する傾斜磁場の印加により複数の同一位相エンコードの核磁気共鳴信号を計測するパルスシーケンス(以下、参照データ取得シーケンス)を位相エンコード量を異ならせて繰り返し実行することにより得た参照データを用いて位相補正する方法であって、
前記複数の本計測データの一つを基準データとするステップ(1)、
前記参照データと前記基準データとの位相差に基づき、前記本計測データを補正するステップ(2)、及び
前記ステップ(2)で補正された本計測データを前記参照データで補正するステップ(3)を含むものである。
【0014】
本発明の位相補正方法によれば、本計測データから選択した基準データと、参照データ取得シーケンスで得た参照データとを用いて、本計測データを位相補正するので、参照データ取得時と本計測時とで、磁場オフセットや中心周波数など、装置の状態に変動があった場合にも、正確な補正を行うことができる。
【0015】
また本発明の位相補正方法は、上述したステップ(1)〜(3)に加えて、補正用データ取得シーケンスを実行して得られた位相エンコードゼロの補正用データを用いて、前記本計測データを補正するステップ(4)を含むものである。
このような補正ステップを加えることにより、画像歪を効果的に排除することができ、より正確な位相補正を行うことができる。
【0016】
本発明の位相補正方法において、ステップ(2)は、参照データ、基準データ及び本計測データを2次元フーリエ変換した後の画像空間データについて行う。またステップ(4)は、本計測データ及び補正用データを読み出し方向にフーリエ変換した後のハイブリッド空間データについて行う。
さらに本発明の位相補正方法において、ステップ(4)において、補正用データと参照データとの位相差に基づき本計測データを補正する。
【0017】
本発明のMRI装置は、その信号処理系が本発明による位相補正方法を行う機能を有するものであり、具体的には、被検体が置かれる空間に静磁場、傾斜磁場及び高周波磁場をそれぞれ発生する磁場発生手段と、被検体から発生する核磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記核磁気共鳴信号を信号処理し、被検体の所定の断面の画像を再構成する信号処理手段と、前記磁場発生手段及び検出手段を制御する制御手段とを備えたMRI装置において、信号処理手段は、被検体からの核磁気共鳴信号を逐次処理して複数の時系列画像を再構成するに際し、上述の位相補正方法により、核磁気共鳴信号の位相を補正した後、複数の時系列画像を再構成するものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のMRI装置について、図面を参照して詳述する。
【0019】
図9は典型的なMRI装置の構成である。このMRI装置は、被検体901が置かれる空間に静磁場を発生する磁石902と、この空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル903と、被検体に高周波磁場を発生するRFコイル904と、被検体901が発生するMR信号を検出するRFプローブ905とを備えている。被検体901はベッド912に横たわった状態で磁石が発生する静磁場空間に搬入される。
【0020】
傾斜磁場コイル903は、X、Y、Zの3方向の傾斜磁場を発生する3組の傾斜磁場コイルで構成され、傾斜磁場電源909からの信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。この傾斜磁場の与え方により、被検体901の所定の断面を選択し、また被検体から発生するNMR信号に位置情報を付与することができる。
RFコイル904はRF送信部910の信号に応じて高周波磁場(RFパルス)を発生する。RFプローブ905が検出した電磁波は、エコー信号として信号検出部906で検出され、信号処理部907で信号処理され、また計算により画像信号に変換される。画像は表示部908で表示される。
【0021】
傾斜磁場電源909、RF送信部910及び信号検出部906は、制御部911で制御される。制御のタイムチャートは一般にパルスシーケンスと呼ばれており、撮影方法に応じて各種のパルスシーケンスがある。これらパルスシーケンスは、図示しない記録装置に予め設定されている。本実施形態のMRI装置は、パルスシーケンスとして、被検体の画像を撮影するためのSS−EPIシーケンス、SS−EPIシーケンスで得たデータ(以下、本計測データ)を補正する補正用データを取得するための補正用データ取得シーケンス及び参照データ取得シーケンス等のパルスシーケンスを備えている。
【0022】
次に本発明のMRI装置における撮像方法及びデータ補正方法を説明する。以下の説明では、被検体の目的血管に造影剤を注入し、その広がりを診断する造影パーフュージョンに適用したダイナミック撮影を例に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態を示す図で、(a)は造影剤による信号変化と撮像タイミングを示す図、(b)はダイナミック撮像及び補正の手順を説明する図である。
【0023】
ダイナミック撮像では、目的とする血管を含む撮像領域をマルチスライス撮像等により決定した後、その領域についてシングルショットEPIシーケンスにより撮像(本計測)を行う(ステップ102)。本実施形態では、このような本計測に先立って、本計測データD1、D2・・・DNを補正するためのマルチレファレンスデータ(以下、参照データともいう)RTE、REPIを取得するための参照データ取得シーケンスを実行する(ステップ101)。
【0024】
本計測(ステップ102)では、図2に示すようなグラディエントエコータイプのEPIシーケンスを繰り返し実行し、被検体の複数の時系列画像用データD1、D2・・・DNを撮像する。尚、図2中、RFは高周波磁場、Gs、Gp、Gr軸はぞれぞれスライスエンコード、位相エンコード、読み出し傾斜磁場の軸、A/Dはサンプリング窓、echoはエコー信号である。
【0025】
図示するように、EPIシーケンスでは、まず、検知する磁化を含む被検体に高周波パルス201を照射すると同時にスライスを選択する傾斜磁場パルス202を印加し、画像化するスライスを選択する。次いで、位相エンコードのオフセットを与えるパルス203と読み出し傾斜磁場のオフセットを与えるパルス204を印加し、位相エンコード傾斜磁場パルス205を離散的に印加しながら反転する読み出し傾斜磁場206の各周期内で各位相エンコードのエコー信号208を期間207でサンプリングする。ここでSS−EPIの場合には、時間間隔209で画像再構成に必要な全数(M個)のエコートレインs(t,m)(t:サンプリング時間、m(1≦m≦M):エコー番号)を取得する。このようにして取得したエコーは、計測空間と呼ばれるメモリー領域に2次元的に配置される。
【0026】
図3に取得したエコーの計測空間(k空間)への配置を示す。図3(a)の301〜308は取得したM個のエコートレインであり、図3(b)は、計測空間(kx,ky)である。ここで、kxは取得したエコー信号s(t,m)の時間tに対応し、kyは位相エンコード量に対応する。SS−EPIでは、図2に示すように、エコー毎に等しい大きさの位相エンコード傾斜磁場パルス205を印加してエコーを取得するため、計測空間上の座標kyとエコートレイン番号mが対応する。従って、計測空間に配置されたs(t,m)は、s(kx,ky)で表すことができる。図3の例では、エコートレイン番号mの増加に伴い、与えた位相エンコード量を増加させた場合であり、エコーは上から順に配置される。
【0027】
ダイナミック撮影では、図2のEPIシーケンス209を複数回(N回)繰り返し、全撮影時間内でNセットの時系列データを得る。取得した時系列データをD(n,t,m)(nはダイナミック撮影の繰り返し番号であり、1≦n≦Nである。以下、同じ)とし、これを計測空間に配置したものをD(n,kx,ky)とする。
【0028】
一方、本計測に先立って実施されるステップ101で採用される参照データ取得シーケンスは、図4に示すようにEPIシーケンスと類似するシーケンスであるが、図2のSS−EPIシーケンスとは、オフセットパルス203及び位相エンコード傾斜磁場パルス205がなく、位相エンコード軸に位相エンコード傾斜磁場パルス401が有ることが異なっている。その他の条件は図2の場合と同様であり、同様の要素は同じ符号で示している。
【0029】
このような参照データ取得シーケンスでは、時間間隔209内のエコーは全て、最初に与えた位相エンコードパルス401の大きさの位相エンコードで取得される。この位相エンコードパルス401の大きさを、SS−EPIの各エコートレインmで与える位相エンコード量と対応させて変更しながら期間209の計測を繰り返し実行し、全取得時間403内でマルチレファレンスデータ列r(p,t,m)(pは位相エンコード量。以下、同じ)402を取得する。例えば、SS−EPIで取得するエコートレイン数がMの場合、期間209をM回繰り返し実行する。この時、M個のエコーでPの位相エンコード量を与える場合、−P/2≦p<P/2である。
【0030】
このようにして取得したマルチレファレンスデータ列r(p,t,m)402を2次元的に配置したものが図5である。図中、横軸はエコートレイン番号m、縦軸は位相エンコードパルス401の大きさ、即ち位相エンコード量pである。このようなマルチレファレンスデータのうち、縦軸と平行なデータ列501は、同一のエコー時間m=TEに取得したエコー信号群r(p,t,TE)であり、これらの位相エンコード量pとkyを対応させ、位相エンコード量に応じて計測空間に配置したものを参照TEデータrTE(kx,ky)とする。またマルチレファレンスデータの対角線上にあるデータ群502、即ちp+P/2=M−mのデータ群r(p,t,m)は、各信号に与えられる位相回転の条件がSS−EPIのデータと等価である。このデータ群の位相エンコード量pとkyを対応させ、位相エンコード量に応じて計測空間に配置したものを参照EPIデータrEPI(kx,ky)とする。
【0031】
従来のマルチレファレンスによる補正では、これら参照データ取得シーケンスで得た参照データ(参照TEデータ501と参照EPIデータ502)を用いて本計測シーケンスで得たデータD1、D2・・・DNを補正するものであるが、既に述べたように、参照データ取得シーケンスで取得した参照データ402と、本計測のSS−EPIで取得したデータに誤差があると、厳密な補正が行えず、補正結果から再構成した画像が劣化する。そこで本実施形態では、本計測の時系列データD1、D2・・・DNから基準データを選出し(図1、ステップ105)、この基準データと参照TEデータ及び参照EPIデータを用いて時系列データを補正する(ステップ109)。時系列データD1、D2・・・DNから選択する基準データとしては、造影剤による信号変化が表れる前に計測したデータであればよく、例えば最初に取得したデータD1を基準データとする。
【0032】
このような基準データを用いて補正用データを作成する手順(ステップ109)を図6を参照して詳細に説明する。
まず、ステップ101で取得した参照TEデータ501と参照EPIデータ502をそれぞれ2次元FTして参照TE画像RTE(x,y)と参照EPI画像REPI(x,y)とし(ステップ601、602)、これらから式(1)により、補正用の位相U(x,y)を計算し、この補正用位相UA(x,y)を用いて、参照EPI画像を補正した参照EPI画像R’EPI(x,y)を得る(ステップ603)。
【0033】
【数1】
ここで、*は複素共役、‖は信号の絶対値をそれぞれ表す(以下、同じ)。
【0034】
一方、ステップ102で取得した基準データD0及び時系列データD1〜DNについても2次元FTして基準画像データD0(x,y)、時系列画像データD(n,x,y)とし、画像空間で時系列画像データを位相補正する。この位相補正は、まず参照TEデータ501を読み出し方向にFTしてから、基準画像データD0(x,y)との間の補正用位相UB(x,y)を計算し、この補正用位相UB(x,y)を用いて、時系列画像データD(n,x,y)の各々を位相補正する(ステップ604)。
【0035】
最後に、位相補正後の参照EPI画像R’EPI(x,y)及び時系列画像データD’(n,x,y)をそれぞれ2次元逆フーリエ変換して計測空間のデータとし(ステップ605、606)、計測空間における補正を行う(ステップ607)。計測空間における補正は、従来のマルチレファレンスの補正と同様であり、具体的には、まず参照TEデータrTE(kx,ky)、参照EPIデータr’EPI(kx,ky)を用いて次式(3)によりフィルタF(kx,ky)を作成し、このフィルタを式(4)によりSS−EPIデータに乗算する。
【0036】
【数2】
【0037】
これにより補正後のSS−EPIデータD”(n,kx,ky)を得る。こうして補正されたSS−EPIデータD”(n,kx,ky)をダイナミック撮像画像として再構成する。
【0038】
本実施形態によれば、本計測データである時系列データを、まず画像空間において基準データと参照データとの位相差で位相補正した後に、計測空間において参照データで補正するようにしているので、参照データと本計測データとの間の誤差が補正され、マルチレファレンス補正をより正確に行なうことができる。
【0039】
次に本発明の第2の実施形態として、さらにハイブリッド空間データ間の位相補正を含む精度の高い位相補正を説明する。図7は、第2の実施形態による補正方法の手順を示す図である。この実施形態でも、本計測としてEPIシーケンスを基本とするダイナミック撮像を行なうステップ102及び本計測に先立ってマルチレファレンス補正を行なうための参照データを取得するステップ101は図1の実施形態と同様である。但し、この実施形態では、本計測に先立って、ハイブリッド空間データの位相補正を行なうための補正用データを取得するステップ103を含む。
【0040】
本計測102では、第1の実施形態と同様に、図2に示すようなSS−EPIシーケンスを実行し、時系列データs(n,kx,ky)704を得る。そして、これら時系列データの一つを基準データs0(kx,ky)706として選択する(ステップ705)。
【0041】
参照データを取得するステップ101では、第1の実施形態と同様に、図4に示すようなパルスシーケンスを実行する。この場合にも、パルスシーケンスにおける位相エンコードパルス401の大きさを、本計測のSS−EPIの各エコートレインmで与える位相エンコード量と対応させて変更しながら期間209の計測を繰り返し実行し、図5に示すマルチレファレンスデータ列r(p,t,m)402を取得する。
そして、マルチレファレンスデータのうち、同一のエコー時間m=TEに取得したエコー信号群r(p,t,TE)からなる参照TEデータrTE(kx,ky)701と、SS−EPIのデータと等価である参照EPIデータrEPI(kx,ky)702を得る。さらに、位相エンコード量がゼロ(p=0)のデータr(0,t,m)を収集し、参照EPI補正用データrr(kx,ky)703として使用する。
【0042】
補正用データを取得するステップ103は、参照データ取得ステップ101と本計測102との間で装置の状態(磁場オフセットや中心周波数)が経時的に変動する場合、その変動を含む磁場の不均一を補正するための補正用データを取得する。従って、このステップ103は本計測102の直前に行なうことが好ましい。
【0043】
補正用データを取得するためのパルスシーケンスを図8に示す。図示するように、このパルスシーケンスは図2に示す本計測のSS−EPIシーケンスとほぼ同じシーケンスであるが、位相エンコードを付与しないでエコー信号801を計測する。即ち、図2のパルスシーケンスとは、位相エンコードのオフセット203と傾斜磁場205がない点が異なる。従って、このパルスシーケンスで得られるエコー信号群、即ち補正用データr0(t,m)(図7のr0(kx,ky)707に相当)は、マルチレファレンスデータ列から作成した参照EPI補正用データrr(kx,ky)703と等価である。
【0044】
次にこのようにステップ101、103で取得した参照データ701〜703及び補正用データ707を用いて本計測データを位相補正する手順について説明する。
まず傾斜磁場の出力応答のずれ等に起因する読み出し方向のエコーピークずれを補正するために、ステップ103で得た補正用データr0(kx,ky)707及びステップ101で得た参照EPI補正用データrr(kx,ky)703を用いて、基準データ706を含む本計測データ704をハイブリッド空間で位相補正する(ステップ709)。
【0045】
このステップ709では、まず各データを読み出し方向にFTし、ハイブリッド空間のデータR0(x,ky)、Rr(x,ky)とする。次に、式(5)により補正用データR0(x,ky)と参照EPI補正用データRr(x,ky)との位相差c0(x,ky)を求める。さらに、この位相差c0(x,ky)を用いて、式(6)及び(6’)により基準SS−EPIデータS0(x,ky)及び本計測ダイナミックSS−EPIデータS(d,x,ky)の位相を補正し、補正後のデータ710と711を得る。
【0046】
【数3】
【0047】
このステップ709により、読み出し方向のエコーピークずれが補正されるが、データ間で静磁場のオフセットや周波数ずれがある場合、計測空間でのky方向の位置ずれが生じ、補正精度が低下する。フーリエ変換の性質から、一方の空間(計測空間)の位置ずれは、FT(又は逆FT)後の空間(実空間)の位相変化となる。そこで、この性質を利用し、データ間のky方向の位置をサブピクセル単位で精度良く合わせる画像空間での位相補正を行う。本実施形態では、画像空間として、参照データ用の補正ステップ712と、本計測データ用の補正ステップ714を行う。
【0048】
まず補正ステップ712では、入力した参照TEデータ701と参照EPIデータ702をそれぞれ2次元FTした参照TE画像RTE(x,y)と参照EPI画像REPI(x,y)から、式(1)より補正用の位相U(x,y)を計算し、式(2)により参照EPI画像REPI(x,y)を補正する。
【0049】
【数4】
【0050】
尚、式(1)、(2)ではエコー信号を偶数エコー、奇数エコーに分けずに処理したが、一般にEPIシーケンスでは、傾斜磁場の反転の影響により、偶数番目のエコーと奇数番目のエコーのエコーピーク位置が異なることがある。従って上記ステップ712は、偶数エコーのみを集めた画像と、奇数エコーのみを集めた画像を作成して補正を行うことが好ましい。
【0051】
その場合、具体的には、入力した参照TEデータ701と参照EPIデータ702をそれぞれ読み出し方向にFTした後に、偶数番目のエコー成分eTE(x,i)=rTE(x,2×i)、eEPI(x,i)=rEPI(x,2×i)と、奇数番目のエコー成分oTE(x,i)=rTE(x, 2×i+1)oEPI(x,i)=rEPI(x,2×i+1)に分割する(ここで、1≦i≦KY/2)。これらデータを位相エンコード方向に半分のマトリクスでFTし、補正用の位相を式(7)、(8)より算出する(ここで、1≦y’≦Y/2)。
【0052】
【数5】
【0053】
このようにして求めた位相Uo(x,y’)、UE(x,y’)を用い、各成分の画像OEPI(x,y’)、EEPI(x,y’)を、式(9)、(10)により補正する。
【0054】
【数6】
【0055】
補正後のデータを位相エンコード方向に逆FTしてそれぞれのデータを結合した後、再度位相エンコード方向にFTして画像空間とし、式(1)、(2)と同様に位相補正して補正後の参照EPIデータR’EPI(x,y)を得る。
【0056】
本計測データの画像空間での位相補正を行うステップ714では、参照TEデータrTE(kx,ky)701を読み出し方向にFTしてから、基準SS−EPIデータS’0(x,ky)710との間の補正用位相UA(x,y)を、ステップ712と同様の方法で求める。この場合にも、好適にはステップ712と同様に、偶数エコー、奇数エコーに分割したUo(x,y’)、UE(x,y’)を求める。これら位相を用いて、ダイナミックSS−EPIの各データS’(n,x,ky)711を、式(2)、(9)、(10)に当てはめて補正し、補正後の画像S”(n,x,y)716を得る。この画像空間での位相補正により、計測空間補正時により精度の高い補正ができる。
【0057】
最後に、参照EPI画像R’EPI(x,y)715とダイナミックSS−EPI画像S”(n,x,y)716をそれぞれ2次元逆フーリエ変換して計測空間のデータとし、計測空間補正717を行う。この計測空間補正のステップ717は、図6におけるステップ607と同様であり、まず参照TEデータrTE(kx,ky)、参照EPIデータr’EPI(kx,ky)を用いてフィルタF(kx,ky)(=rTE(kx,ky)/r’EPI(kx,ky))を作成し、このフィルタをSS−EPIデータs”(n,kx,ky)に乗算する。これにより補正後のSS−EPIデータs’’’(n,kx,ky)718を得る。こうして補正したダイナミックSS−EPIデータs’’’(n,x,y)718を2次元フーリエ変換して時系列画像を得る。
【0058】
本実施形態によれば、まず、補正用データ取得シーケンス(ステップ103)で得た補正用データ707を用いてハイブリッド空間のデータ間の位相補正を行っているので、画像歪みを効果的に除去することができ、高精度の位相補正を行うことができる。
尚、時系列データから基準データを選択するステップ705を、ステップ102後に行うこととして説明したが、このステップ705は、例えばハイブリッド空間におけるデータ間位相補正709を行った後に行っても良い。
【0059】
その他、本発明は、これら実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、以上の各実施形態では、グラディエントエコー型のSS−EPIシーケンスを説明したが、マルチショットのEPIシーケンスや、スピンエコー型のシーケンスに適用することも可能である。また、マルチスライスや、3D計測等に本発明を適用することも可能である。さらに、本実施形態では、参照データ取得シーケンスと、本計測シーケンスが基本的に同じタイプのシーケンスである場合を説明したが、参照データ取得シーケンスの形状を本計測シーケンスと変えて高速化することも可能である。
【0060】
【発明の効果】
本発明のMRI装置によれば、マルチレファレンススキャン(参照データ取得シーケンス)と本計測ダイナミックSS−EPIシーケンス間でデータに誤差や変動があっても、安定に位相補正を行うことができる。その結果、パーフュージョンイメージングなどのダイナミック撮像において、画像歪みやN/2アーチファクトがなく診断能の高い高画質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位相補正手順の一実施形態を示す図
【図2】位相補正の対象である本計測データを取得するためのパルスシーケンスの一例を示す図
【図3】図2のパルスシーケンスで取得した本計測データの計測空間配列を説明する図
【図4】位相補正に用いる参照データを取得するためのパルスシーケンスの一例を示す図
【図5】図4のパルスシーケンスで取得した参照データを模式的に示す図
【図6】図1の位相補正手順をさらに詳細に示す図
【図7】本発明の位相補正手順の他の実施形態を示す図
【図8】図7の位相補正に用いる補正用データを取得するためのパルスシーケンスの一例を示す図
【図9】本発明が適用される一般的なMRI装置の全体概要を示す図
【符号の説明】
901・・・被検体、902・・・静磁場発生磁石、903・・・傾斜磁場コイル、904・・・RFコイル、905・・・RFプローブ、906・・・信号検出部、907・・・信号処理部、908・・・表示部、909・・・傾斜磁場電源、910・・・RF送信部、911・・・制御部
Claims (6)
- 1回の高周波磁場による被検体の励起後、極性が反転する傾斜磁場の印加により複数の位相エンコードの異なる核磁気共鳴信号を順次計測するパルスシーケンス(本計測シーケンス)を繰り返し実行することにより得た複数の本計測データからなる時系列データを、1回の高周波磁場による被検体の励起後、極性が反転する傾斜磁場の印加により複数の同一位相エンコードの核磁気共鳴信号を計測するパルスシーケンス(参照データ取得シーケンス)を位相エンコード量を異ならせて繰り返し実行することにより得た参照データを用いて位相補正する方法であって、
前記複数の本計測データの一つを基準データとするステップ(1)、
前記参照データと前記基準データとの位相差に基づき、前記本計測データを補正するステップ(2)、及び
前記ステップ(2)で補正された本計測データを前記参照データで補正するステップ(3)を含むことを特徴とする位相補正方法。 - 請求項1記載の位相補正方法であって、さらに1回の高周波磁場による被検体の励起後、極性が反転する傾斜磁場の印加により位相エンコード量ゼロの複数の核磁気共鳴信号を計測するパルスシーケンス(補正用データ取得シーケンス)を実行して得られた補正用データを用いて、前記本計測データを補正するステップ(4)を含むことを特徴とする位相補正方法。
- 請求項1又は2に記載の位相補正方法であって、前記ステップ(2)は、前記参照データ、基準データ及び本計測データを2次元フーリエ変換した後の画像空間データについて行うことを特徴とする位相補正方法。
- 請求項2又は3に記載の位相補正方法であって、前記ステップ(4)は、前記本計測データ及び前記補正用データを読み出し方向にフーリエ変換した後のハイブリッド空間データについて行うことを特徴とする位相補正方法。
- 請求項2ないし4に記載の位相補正方法であって、前記ステップ(4)は、前記補正用データと前記参照データとの位相差に基づき前記本計測データを補正することを特徴とする位相補正方法。
- 被検体が置かれる空間に静磁場、傾斜磁場及び高周波磁場をそれぞれ発生する磁場発生手段と、被検体から発生する核磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記核磁気共鳴信号を信号処理し、被検体の所定の断面の画像を再構成する信号処理手段と、前記磁場発生手段及び検出手段を制御する制御手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記信号処理手段は、被検体からの核磁気共鳴信号を逐次処理して複数の時系列画像を再構成するに際し、請求項1ないし5のいずれか1項記載の位相補正方法により、前記核磁気共鳴信号の位相補正を行った後、複数の時系列画像を再構成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002251578A JP2004089275A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 磁気共鳴イメージング装置における位相補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002251578A JP2004089275A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 磁気共鳴イメージング装置における位相補正方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004089275A true JP2004089275A (ja) | 2004-03-25 |
Family
ID=32058130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002251578A Pending JP2004089275A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 磁気共鳴イメージング装置における位相補正方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004089275A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007190120A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | National Institute Of Information & Communication Technology | 磁気共鳴映像法における画像処理プログラム及び画像処理装置 |
JP2009160051A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
JP2009273530A (ja) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Hitachi Medical Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
US7877129B2 (en) | 2001-09-13 | 2011-01-25 | Hitachi Medical Corporation | Magnetic resonance imaging apparatus and RF reception coil apparatus |
JP2015047507A (ja) * | 2013-09-04 | 2015-03-16 | 株式会社東芝 | 磁気共鳴イメージング装置 |
JP2016514529A (ja) * | 2013-03-29 | 2016-05-23 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | ゴーストアーチファクトを低減可能な磁気共鳴イメージングシステム及びその作動方法 |
US9939505B2 (en) | 2011-10-13 | 2018-04-10 | Toshiba Medical Systems Corporation | Magnetic resonance imaging apparatus and magnetic resonance imaging method |
-
2002
- 2002-08-29 JP JP2002251578A patent/JP2004089275A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7877129B2 (en) | 2001-09-13 | 2011-01-25 | Hitachi Medical Corporation | Magnetic resonance imaging apparatus and RF reception coil apparatus |
JP2007190120A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | National Institute Of Information & Communication Technology | 磁気共鳴映像法における画像処理プログラム及び画像処理装置 |
JP2009160051A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
JP2009273530A (ja) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Hitachi Medical Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
US9939505B2 (en) | 2011-10-13 | 2018-04-10 | Toshiba Medical Systems Corporation | Magnetic resonance imaging apparatus and magnetic resonance imaging method |
JP2016514529A (ja) * | 2013-03-29 | 2016-05-23 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | ゴーストアーチファクトを低減可能な磁気共鳴イメージングシステム及びその作動方法 |
JP2015047507A (ja) * | 2013-09-04 | 2015-03-16 | 株式会社東芝 | 磁気共鳴イメージング装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3544782B2 (ja) | 磁気共鳴診断装置 | |
US5928146A (en) | Inspection apparatus using nuclear magnetic resonance | |
JP4871399B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
JP4197059B2 (ja) | 核磁気共鳴イメージング装置 | |
JP2018519909A (ja) | 動き検出を用いるmr撮像 | |
JPH11113878A (ja) | 磁気共鳴イメージング方法 | |
JP3973733B2 (ja) | 核磁気共鳴撮影装置 | |
JP5607235B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
JP4122452B2 (ja) | 磁気共鳴撮像装置 | |
JP5536358B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置及び感度補正方法 | |
JP4138258B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
WO2000072753A1 (fr) | Procede et dispositif d'imagerie par resonance magnetique | |
JP4330247B2 (ja) | 核磁気共鳴イメージング装置 | |
JP4390328B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
JP2004089275A (ja) | 磁気共鳴イメージング装置における位相補正方法 | |
JP2002085376A (ja) | 核磁気共鳴イメージング装置および方法 | |
JP4040745B2 (ja) | Mr装置 | |
JP4863893B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
JP2009050738A (ja) | Mriデータの形成方法およびそれを用いたイメージング装置 | |
JP4678916B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
JP3573570B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
CN113544527A (zh) | 具有失真校正的epi mr成像 | |
WO2001024695A1 (fr) | Imageur rmn et procede | |
JP3612656B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
JP4068114B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 |