JP2006061235A - Magnetic resonance imaging device - Google Patents

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JP2006061235A JP2004244628A JP2004244628A JP2006061235A JP 2006061235 A JP2006061235 A JP 2006061235A JP 2004244628 A JP2004244628 A JP 2004244628A JP 2004244628 A JP2004244628 A JP 2004244628A JP 2006061235 A JP2006061235 A JP 2006061235A
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秀樹 熊井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide excellent images by correcting image distortion due to static magnetic field nonuniformity in post processing by using static magnetic field nonuniformity information possessed by an MRI (magnetic resonance imaging) device. <P>SOLUTION: Phase distribution data indicating the static magnetic field nonuniformity of the MRI device are acquired beforehand and preserved, a correction value for each pixel of image data is calculated by using the echo number of measurement space data after image pickup and the information on the phase distribution data preserved beforehand, and phase correction is performed by using the correction value. For the phase correction, the measurement space data (s) (kx, ky) are first Fourier-transformed in a frequency encoding direction, a phase error due to the static magnetic field nonuniformity of one pixel position E(xp, yp) for hybrid space data s(x, ky) after Fourier transformation is phase-corrected, and then image data I(x, y) obtained by further performing Fourier transformation in a phase encoding direction are obtained. The pixel data I(xp, yp) corresponding to the pixel are extracted from the image data and the pixel of a final image is attained. It is performed for all the pixels and phase-corrected image data I'(x, y) are obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置という)に係り、特に静磁場不均一に起因するアーチファクトを補正する手段を備えたMRI装置に関する。   The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter referred to as an MRI apparatus), and more particularly to an MRI apparatus provided with means for correcting artifacts caused by static magnetic field inhomogeneity.

MRI装置は、均一な静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場を照射し、これによって生じる磁気共鳴信号(エコー信号)を用いて被検体の画像を再構成するものであり、良好な画質を得るためには静磁場が均一であることが条件となる。MRI装置の静磁場発生装置としては、永久磁石、常電導磁石或いは超電導磁石を用いたものがあるが、いずれも均一度には性能上の限界があり、このため磁石片を取り付けたり、磁場の不均一をキャンセルする補正磁場を発生させるシムコイルを組み込んだりして均一度を向上させている。シムコイルによる静磁場不均一の補正は、例えば、静磁場の不均一によってエコー信号に生じる位相回転の不均一を位相分布データ(位相マップ)として求め、それから静磁場不均一を算出し、この静磁場不均一を解消する磁場をシムコイルによって発生させるものである。シムコイルを用いた静磁場不均一の補正方法については例えば特許文献1、特許文献2に記載されている。   An MRI apparatus irradiates a subject placed in a uniform static magnetic field with a high-frequency magnetic field, and reconstructs the subject image using a magnetic resonance signal (echo signal) generated thereby. In order to obtain the above, it is necessary that the static magnetic field is uniform. There are permanent magnets, normal conducting magnets, or superconducting magnets as static magnetic field generators for MRI apparatuses. However, there is a limit in performance in terms of uniformity. The uniformity is improved by incorporating a shim coil that generates a correction magnetic field that cancels the non-uniformity. To correct the static magnetic field inhomogeneity by the shim coil, for example, the phase rotation non-uniformity generated in the echo signal due to the static magnetic field inhomogeneity is obtained as phase distribution data (phase map), and then the static magnetic field inhomogeneity is calculated. A magnetic field that eliminates inhomogeneities is generated by shim coils. For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 describe correction methods for static magnetic field inhomogeneity using shim coils.

しかしこのようなシムコイルを用いたアクティブシミングや磁石片を用いたパッシブシミングを採用した場合にも不均一を完全に取り除くことはできず、数ppm程度の不均一性は残る。そしてこのような静磁場不均一の影響は、例えばエコープレナーイメージング(EPI)などの1回の励起後に傾斜磁場パルスを反転させて複数のエコー信号を計測するイメージング方法では、無視できない画像の歪み(アーチファクト)となって表れる。これは静磁場不均一によって磁化が本来受ける位相回転以上の回転を受けるためである。図7(a)及び(b)に、一般的な静磁場不均一と、それによって生じる画像の歪みを示す。   However, even when such active shimming using a shim coil or passive shimming using a magnet piece is employed, the non-uniformity cannot be completely removed, and a non-uniformity of about several ppm remains. Such static magnetic field inhomogeneity is caused by image distortion (such as echo planar imaging (EPI)) that cannot be ignored in an imaging method in which a gradient magnetic field pulse is inverted after a single excitation to measure a plurality of echo signals. (Artifact). This is because the magnetization is subjected to rotation more than the phase rotation originally received by the magnetization due to non-uniformity of the static magnetic field. FIGS. 7A and 7B show general static magnetic field inhomogeneity and image distortion caused thereby.

このような静磁場不均一によって生じるアーチファクトを、計測後の信号を位相補正することにより除去する手法も種々提案されている。これは計測した信号に、静磁場不均一によって生じた位相回転量に相当する位相補正を行うものであり、画像形成用データの取得に先立って画像形成用データの取得時と同じような条件で取得したエコー信号(参照データ)を用いて補正用データを作成し、これによって画像形成用データを補正する。例えば、特許文献3には、補正用データとして取得した参照データについて、基準と成るデータp(i,j,kb)とその他のデータについてp(i,j,k)との差を求め位相成分及び絶対値成分の変化を算出し、この変化分を補正データとし、参照データp(i,j,k)と同じ位相エンコードi、周波数エンコードj、エコー番号kである画像形成用データq(i,j,k)を補正する。このような従来の位相補正方法では、参照データ取得のためのプリスキャンとそれを用いた補正用データの作成が必要となる。
特開2001−238866号公報 特開2000−342552号公報 特開2002−85376号公報
Various methods have been proposed for removing artifacts caused by such static magnetic field inhomogeneity by phase-correcting the signal after measurement. This is to perform phase correction corresponding to the amount of phase rotation caused by static magnetic field inhomogeneity on the measured signal, under the same conditions as when acquiring image forming data prior to acquiring image forming data. Correction data is created using the acquired echo signal (reference data), thereby correcting the image forming data. For example, in Patent Document 3, the difference between the reference data p (i, j, kb) and the other data p (i, j, k) is obtained for the reference data acquired as the correction data, and the phase component is obtained. And the change of the absolute value component, and this change is used as the correction data, and the image forming data q (i) having the same phase encoding i, frequency encoding j, and echo number k as the reference data p (i, j, k). , j, k). In such a conventional phase correction method, it is necessary to create a pre-scan for acquiring reference data and correction data using the pre-scan.
JP 2001-238866 A JP 2000-342552 A JP 2002-85376 A

本発明は、従来の位相補正方法で行なっていた撮像毎のプリスキャンを不要とし、事後的に位相補正を行なうことができ、それにより撮像時間を短縮を図ることができる位相補正方法を提供することを目的とする。また本発明は、事後的な位相補正手段を備え、良好な画像を得ることができるMRI装置を提供することを目的とする。   The present invention provides a phase correction method that eliminates the need for pre-scanning for each imaging that has been performed by the conventional phase correction method and can perform phase correction afterwards, thereby reducing the imaging time. For the purpose. It is another object of the present invention to provide an MRI apparatus that includes a post-phase correction unit and can obtain a good image.

上記課題を解決する本発明の補正方法は、画像データの静磁場不均一による画像歪みを補正する方法であって、MRI装置の静磁場不均一を表す位相分布データを取得し、保存するステップと、撮像後の計測空間データのエコー番号と前記位相分布データの情報を用いて画像データの画素毎の補正値を算出するステップと、前記補正値を用いて画素毎に位相補正された画像データを作成するステップとを含む補正方法である。   A correction method of the present invention that solves the above problem is a method of correcting image distortion due to static magnetic field inhomogeneity of image data, and acquiring and storing phase distribution data representing static magnetic field inhomogeneity of an MRI apparatus; Calculating a correction value for each pixel of the image data using the echo number of the measurement space data after imaging and the information of the phase distribution data; and image data phase-corrected for each pixel using the correction value And a creating method.

本発明の補正方法において、例えば、位相分布データは、微小時間αに静磁場不均一により生じるスピンの位相変化情報を含み、前記補正値を算出するステップは、計測空間データのエコー時間と前記微小時間αと画素毎の位相変化情報を用いて画素毎の補正値を算出する。   In the correction method of the present invention, for example, the phase distribution data includes spin phase change information caused by static magnetic field inhomogeneity at a minute time α, and the step of calculating the correction value includes an echo time of measurement space data and the minute time A correction value for each pixel is calculated using the time α and the phase change information for each pixel.

また本発明の補正方法において、例えば、前記位相補正された画像データを作成するステップは、計測空間データs(nx,ny)を周波数エンコード方向にフーリエ変換するステップ(1)、フーリエ変換後のハイブリッド空間データs(x,ny)について1つの画素位置(xp,yp)の静磁場不均一に起因する位相誤差を位相補正するステップ(2)、ハイブリッド空間データを位相エンコード方向にフーリエ変換して得た画像データI(x,y)から当該画素位置の画素データI(xp,yp)を抽出し、最終画像の画素とするステップ(3)、前記ステップ(1)〜(3)を全ての画素について実行し位相補正された画像データI'(x,y)を得るステップ(4)を含む。   In the correction method of the present invention, for example, the step of creating the phase-corrected image data includes the step (1) of performing Fourier transform on the measurement space data s (nx, ny) in the frequency encoding direction, and the hybrid after Fourier transform. Step (2) for correcting phase error caused by static magnetic field inhomogeneity at one pixel position (xp, yp) for spatial data s (x, ny), obtained by Fourier transform of hybrid spatial data in phase encoding direction The pixel data I (xp, yp) at the pixel position is extracted from the obtained image data I (x, y) and used as the final image pixel. Step (4) is performed to obtain phase-corrected image data I ′ (x, y).

本発明のMRI装置は、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を含み、静磁場中に置かれた被検体から核磁気共鳴信号をエコー信号として取得する撮像手段と、前記撮像手段が取得したエコー信号を信号処理し、画像データを作成する画像作成手段と、前記画像データを画像として表示する画像表示手段とを備え、前記撮像手段は、高周波磁場による1回の励起で複数のエコー信号を取得する撮像シーケンスを実行し、前記画像作成手段は、前記撮像シーケンスにより取得した計測空間データについて、そのエコー番号と予め記憶された静磁場の不均一情報を用いて前記画像データの画素毎の補正値を求め、画素毎に位相補正された画像データを作成することを特徴とする。   The MRI apparatus of the present invention includes magnetic field generating means for generating a static magnetic field, a gradient magnetic field, and a high-frequency magnetic field, and an imaging means for acquiring a nuclear magnetic resonance signal as an echo signal from a subject placed in the static magnetic field, Image processing means for processing the echo signal acquired by the image pickup means to generate image data, and image display means for displaying the image data as an image, the image pickup means being excited once by a high-frequency magnetic field. An imaging sequence for acquiring a plurality of echo signals is executed, and the image creating means uses the echo number and static magnetic field inhomogeneous information stored in advance for the measurement space data acquired by the imaging sequence. A correction value for each pixel is obtained, and image data whose phase is corrected for each pixel is created.

本発明によれば、MRI装置が静磁場不均一を補正するために予め取得した位相分布データを利用することにより、撮像時に静磁場不均一に起因する位相回転量を求めるためのプリスキャンを不要とし、事後的に取得データを位相補正することができるので、短時間で撮像を終了することができる。   According to the present invention, the MRI apparatus uses the phase distribution data acquired in advance to correct the static magnetic field inhomogeneity, thereby eliminating the need for pre-scanning for obtaining the amount of phase rotation caused by the static magnetic field inhomogeneity during imaging. Since the acquired data can be phase-corrected later, the imaging can be completed in a short time.

以下、本発明のMRI装置の実施の形態を説明する。
図1は、本発明が適用されるMRI装置の全体概要を示すブロック図である。このMRI装置は、主として、静磁場発生回路1と、傾斜磁場発生系2と、送信系3と、受信系4と、信号処理系5と、制御系(シーケンサ6及びCPU7)と、操作部8とからなる。静磁場発生回路1は、被検体9が置かれる空間に被検体の体軸方向或いは体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させるもので、図示していないが、永久磁石、常電導磁石或いは超伝導磁石からなる磁場発生手段が配置されている。傾斜磁場発生系2は、X、Y、Zの三軸方向に巻かれた3つの傾斜磁場コイル10と、各傾斜磁場コイル10をそれぞれ駆動する傾斜磁場電源12と、複数のチャンネルを有するシムコイル11と、シムコイル11の各チャンネルにそれぞれ電流を印加するシム電源13とからなり、シーケンサ6からの命令に従って傾斜磁場電源12を駆動することにより、スライス方向、位相エンコード方向及び周波数エンコード方向(読み出し方向)の傾斜磁場Gs、Gp、Gfを静磁場空間に加えることができる。またシムコイル11の電源13を駆動することにより、静磁場の不均一を補正することができる。
Hereinafter, embodiments of the MRI apparatus of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing an overall outline of an MRI apparatus to which the present invention is applied. This MRI apparatus mainly includes a static magnetic field generation circuit 1, a gradient magnetic field generation system 2, a transmission system 3, a reception system 4, a signal processing system 5, a control system (sequencer 6 and CPU 7), and an operation unit 8. It consists of. The static magnetic field generation circuit 1 generates a uniform static magnetic field in the body axis direction of the subject or in a direction perpendicular to the body axis in the space where the subject 9 is placed. A magnetic field generating means composed of a magnet or a superconducting magnet is disposed. The gradient magnetic field generation system 2 includes three gradient magnetic field coils 10 wound in three axial directions of X, Y, and Z, a gradient magnetic field power source 12 for driving each gradient magnetic field coil 10, and a shim coil 11 having a plurality of channels. And a shim power source 13 for applying a current to each channel of the shim coil 11, and by driving the gradient magnetic field power source 12 in accordance with a command from the sequencer 6, the slice direction, phase encoding direction and frequency encoding direction (reading direction) The gradient magnetic fields Gs, Gp, and Gf can be applied to the static magnetic field space. Further, by driving the power supply 13 of the shim coil 11, the non-uniformity of the static magnetic field can be corrected.

送信系3は、高周波発振器14と、変調器15と、高周波増幅器16と、送信側の高周波コイル(送信コイル)17とからなり、高周波発振器14から出力された高周波パルスをシーケンサ6から送出される高周波磁場パルスにより変調器15で変調し、高周波増幅器16で増幅した後に、送信コイル17に供給することにより、被検体9の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせて励起するようになっている。   The transmission system 3 includes a high-frequency oscillator 14, a modulator 15, a high-frequency amplifier 16, and a transmission-side high-frequency coil (transmission coil) 17, and a high-frequency pulse output from the high-frequency oscillator 14 is transmitted from the sequencer 6. After being modulated by a modulator 15 by a high-frequency magnetic field pulse, amplified by a high-frequency amplifier 16, and then supplied to a transmission coil 17, a nuclear magnetic resonance is caused in the atomic nucleus constituting the living tissue of the subject 9 to excite it. It is like that.

受信系4は、受信側の高周波コイル(受信コイル)18と、増幅器19と、直交位相検波器20と、A/D変換器21とからなり、照射コイル17から照射された電磁波による被検体9の応答の電磁波であるNMR信号(エコー信号)は受信コイル18で検出され、増幅器19で増幅された後、直交位相検波器20で高周波発振器14からの高周波信号を参照信号として位相検波され、シーケンサ6からの命令によるタイミングでA/D変換器21でサンプリングされ二系列のデジタルデータとして信号処理系5に送られる。   The reception system 4 includes a reception-side high-frequency coil (reception coil) 18, an amplifier 19, a quadrature detector 20, and an A / D converter 21, and a subject 9 caused by electromagnetic waves irradiated from the irradiation coil 17. The NMR signal (echo signal), which is an electromagnetic wave of the response of, is detected by the receiving coil 18, amplified by the amplifier 19, and then phase-detected by the quadrature phase detector 20 using the high-frequency signal from the high-frequency oscillator 14 as a reference signal. 6 is sampled by the A / D converter 21 at the timing according to the command from 6 and sent to the signal processing system 5 as two series of digital data.

なお図では、照射コイル17及び受信コイル18は被検体9から離れた位置に記載しているが、これらは被検体9に近接して配置される。また一つのRFコイルが照射コイル17と受信コイル18とを兼ねていてもよい。   In the figure, the irradiation coil 17 and the reception coil 18 are shown at positions away from the subject 9, but these are arranged close to the subject 9. One RF coil may serve as both the irradiation coil 17 and the receiving coil 18.

信号処理系5は、受信系4で検出したエコー信号からなる収集データを用いて画像再構成演算を行うとともに画像表示をするもので、収集データに対しフーリエ変換、補正係数計算、画像再構成計算等の処理を行うCPU7と、ROM(読み出し専用メモリ)22、RAM(随時書き込み読み出しメモリ)23、光磁気ディスク24及び磁気ディスク26などの記憶装置と、ディスプレイ25とからなる。ROM22には、例えば画像解析処理及び撮像を行うプログラムやその実行に用いられる不変のパラメータなどが記憶され、RAM23には、受信系4で受信した収集データや関心領域設定に用いる画像及び関心領域設定のためのパラメータなどが一時的に保管される。本実施形態のMRI装置では、静磁場の不均一を計測した結果である位相分布データ(位相マップ)もRAM23に格納され、この位相マップをもとに静磁場不均一を補正するシムコイル11の駆動電流が決定される。さらに位相マップを利用して、所定の撮像方法で収集したデータに対して静磁場不均一の影響を除去するための位相補正が実行される。シム電源13に供給する電流値の計算や画像の位相補正計算はCPU7が行う。光磁気ディスク24や磁気ディスク26には、CPU7で再構成された画像データが記録される。ディスプレイ25は、データ格納部(光磁気ディスク24や磁気ディスク26)から読み出した画像を表示するともに、装置に操作部8を介して指令やパラメータなどを入力する際のGUIが表示される。   The signal processing system 5 performs image reconstruction calculation using the collected data consisting of echo signals detected by the receiving system 4 and displays an image. The acquired data is subjected to Fourier transform, correction coefficient calculation, and image reconstruction calculation. And the like, a storage device such as a ROM (read-only memory) 22, a RAM (optional read / write memory) 23, a magneto-optical disk 24 and a magnetic disk 26, and a display 25. The ROM 22 stores, for example, a program for performing image analysis processing and imaging, and invariant parameters used for the execution thereof, and the RAM 23 stores collected data received by the receiving system 4 and images used for region of interest setting and region of interest setting. Parameters for such as are temporarily stored. In the MRI apparatus of this embodiment, phase distribution data (phase map) that is a result of measuring the non-uniformity of the static magnetic field is also stored in the RAM 23, and the shim coil 11 is driven to correct the static magnetic field non-uniformity based on this phase map. The current is determined. Further, using the phase map, phase correction for removing the influence of the static magnetic field inhomogeneity is performed on the data collected by a predetermined imaging method. The CPU 7 performs calculation of the current value supplied to the shim power supply 13 and calculation of phase correction of the image. Image data reconstructed by the CPU 7 is recorded on the magneto-optical disk 24 and the magnetic disk 26. The display 25 displays an image read from the data storage unit (the magneto-optical disk 24 and the magnetic disk 26), and displays a GUI for inputting commands and parameters to the apparatus via the operation unit 8.

CPU7は、上述した信号処理系5としての機能のほかに、装置全体を制御する制御部としての機能を有し、シーケンサ6に命令を送り、送信系3、傾斜磁場発生系2及び受信系4の動作を所定のパルスシーケンスに従って動作させるように制御する。パルスシーケンスは信号処理系5(ROM22)にプログラムとして記憶されており、その実行に必要な可変のパラメータは、操作部8を介してユーザーが設定できるようになっている。操作部8は、信号処理系5や制御系で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボールやマウス27、キーボード28などが備えられている。   The CPU 7 has a function as a control unit for controlling the entire apparatus in addition to the function as the signal processing system 5 described above, and sends a command to the sequencer 6 to transmit the transmission system 3, the gradient magnetic field generation system 2, and the reception system 4. Are controlled to operate according to a predetermined pulse sequence. The pulse sequence is stored as a program in the signal processing system 5 (ROM 22), and variable parameters necessary for its execution can be set by the user via the operation unit 8. The operation unit 8 is used to input control information for processing performed by the signal processing system 5 and the control system, and includes a trackball, a mouse 27, a keyboard 28, and the like.

次に上記構成におけるMRI装置の動作を参照して説明する。
本発明のMRI装置は、信号処理系5の機能として、静磁場不均一による画像歪みを補正する機能を備えており、特にシム電流を算出するために求めた位相マップをその補正計算に利用することが特徴である。位相マップは、例えば前述の特許文献1や特許文献2に開示されている公知の手法で求めたものであり、信号処理系5の記憶装置に格納されている。位相マップの求め方として知られている方法は、ファントムのような均質な被検体を用いて、変形スピンエコー型のシーケンスを実行し、スピンエコーが発生するエコー時間(2τ)からα経過した時点でエコー信号を計測し、この微小時間αに生じた静磁場の不均一を計測する。
Next, the operation of the MRI apparatus having the above configuration will be described.
The MRI apparatus of the present invention has a function of correcting image distortion due to static magnetic field inhomogeneity as a function of the signal processing system 5, and particularly uses a phase map obtained for calculating a shim current for the correction calculation. It is a feature. The phase map is obtained by, for example, a known method disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2 described above, and is stored in the storage device of the signal processing system 5. A method known as a method for obtaining a phase map is that a deformed spin echo type sequence is executed using a homogeneous object such as a phantom, and α has elapsed from the echo time (2τ) at which the spin echo occurs. The echo signal is measured by, and the inhomogeneity of the static magnetic field generated during this minute time α is measured.

即ち、図2に示すような核スピンを励起する90°パルス201を印加し、τ経過後に核スピンを反転させる180°パルス202を印加すると、180°パルス印加からτ経過後に核スピンの位相が揃う。その後は静磁場不均一に起因して位相回転し、時間α経過後に計測したエコー信号には静磁場不均一に起因する位相回転量のみが含まれることになる。この際、スライス傾斜磁場203、204と位相エンコード傾斜磁場205を用いることにより、2次元或いは3次元データとして位相マップE0(x,y)(x,yは実空間の座標を示す)を得ることができる。こうして求めた位相マップE0(x,y)は、シムコイルを駆動するシム電流を決定するのに使用される。決定されたシム電流を流しつつ、再度2次元或いは3次元データとして位相マップE(x,y)を取得する。或いは、決定された電流を流した場合の位相マップE(x,y)を最初に求めた位相マップE0(x,y)をもとに推定する。この位相マップE(x,y)は信号処理系の記憶装置に保存されると共に、撮像後に取得データの位相補正に用いられる。 That is, when a 90 ° pulse 201 that excites nuclear spins as shown in FIG. 2 is applied, and a 180 ° pulse 202 that reverses nuclear spins after τ elapses, the phase of the nuclear spins changes after τ elapses from 180 ° pulse application. It's aligned. Thereafter, the phase rotation is caused by the non-uniformity of the static magnetic field, and the echo signal measured after the elapse of time α includes only the phase rotation amount caused by the non-uniformity of the static magnetic field. At this time, by using the slice gradient magnetic fields 203 and 204 and the phase encode gradient magnetic field 205, a phase map E 0 (x, y) (x and y indicate coordinates in real space) is obtained as two-dimensional or three-dimensional data. be able to. The phase map E 0 (x, y) thus obtained is used to determine the shim current that drives the shim coil. While passing the determined shim current, the phase map E (x, y) is obtained again as two-dimensional or three-dimensional data. Alternatively, the phase map E (x, y) when the determined current is passed is estimated based on the phase map E 0 (x, y) obtained first. This phase map E (x, y) is stored in a signal processing system storage device and used for phase correction of acquired data after imaging.

データ取得後に静磁場不均一に起因する画像の歪みを補正すべき撮像シーケンスとしては、1回の励起で複数のエコー信号を連続して取得する撮像法がある。具体的には、シングルショットEPI、マルチショットEPI、GRASE(Gradient and Spin Echo Imaging)等のシーケンスを用いた撮像法がある。   As an imaging sequence for correcting image distortion caused by static magnetic field inhomogeneity after data acquisition, there is an imaging method in which a plurality of echo signals are continuously acquired by one excitation. Specifically, there is an imaging method using a sequence such as single shot EPI, multi-shot EPI, GRASE (Gradient and Spin Echo Imaging).

EPIシーケンスでは、図3に示すように、高周波磁場パルス101をスライス選択傾斜磁場102とともに印加した後、必要に応じ位相エンコード方向の傾斜磁場オフセットを与える傾斜磁場103を印加し、周波数エンコード方向の傾斜磁場104を、極性を反転させながら(106)繰り返し印加するとともに、位相エンコード傾斜磁場105をブリップ状に印加し、周波数エンコード傾斜磁場の反転毎に発生するエコー信号108をサンプリング時間内107に計測する。このEPIシーケンスは、1回の計測109で1枚の画像再構成に必要な全データを取得するシングルショットEPIでも、複数回の計測109を繰り返し全データを取得するマルチショットEPIでもよい。   In the EPI sequence, as shown in FIG. 3, after applying a high frequency magnetic field pulse 101 together with a slice selective gradient magnetic field 102, a gradient magnetic field 103 that gives a gradient magnetic field offset in the phase encode direction is applied as necessary, and a gradient in the frequency encode direction is applied. The magnetic field 104 is repeatedly applied while reversing the polarity (106), the phase encoding gradient magnetic field 105 is applied in a blip shape, and the echo signal 108 generated every inversion of the frequency encoding gradient magnetic field is measured within the sampling time 107. . This EPI sequence may be a single-shot EPI that acquires all data necessary for image reconstruction in one measurement 109 or a multi-shot EPI that acquires all data by repeating measurement 109 a plurality of times.

このようなパルスシーケンスの実行によって取得されたデータは、一方の座標軸を位相エンコード量ky(エコー番号)、他方の座標軸を周波数エンコード数kxとする計測空間データとして記憶装置に保存され、以下に述べる位相補正を行った後、画像再構成される。   Data acquired by executing such a pulse sequence is stored in a storage device as measurement space data in which one coordinate axis is a phase encode amount ky (echo number) and the other coordinate axis is a frequency encode number kx, which will be described below. After phase correction, the image is reconstructed.

図4に位相補正を含む画像再構成の手順を、図5に取得データと最終的に位相補正された画像データとの関係を示す。まず上述のデータ計測(ステップ402)で得られたk空間データを周波数エンコード方向にフーリエ変換し、ハイブリッド空間データs(x,ny)(xは周波数エンコード方向の位置、nyはエコー番号で、ny=1,2,3,・・・,p)を作成する(ステップ403)。一方、予め記憶装置に保存された静磁場不均一マップ(位相マップE(x,y))(401)用いて補正値を算出する(ステップ404)。補正値を算出する手順は次のとおりである。   FIG. 4 shows an image reconstruction procedure including phase correction, and FIG. 5 shows the relationship between acquired data and finally phase-corrected image data. First, the k-space data obtained in the above data measurement (step 402) is Fourier-transformed in the frequency encoding direction, and hybrid space data s (x, ny) (x is the position in the frequency encoding direction, ny is the echo number, ny = 1, 2, 3, ..., p) is created (step 403). On the other hand, a correction value is calculated using a static magnetic field inhomogeneity map (phase map E (x, y)) (401) previously stored in the storage device (step 404). The procedure for calculating the correction value is as follows.

まず撮像により得られたエコー信号s(nx,ny)は、静磁場不均一をB(x,y)とすると、次式(1)で表すことができる。
ここで(nx,ny)は計測空間上の位置、(x,y)は実空間上の位置であり、ρ(x,y)はプロトン密度、ωは共鳴周波数、Gxは周波数エンコード傾斜磁場の印加強度、Gyは位相エンコード傾斜磁場の印加強度、Δtはデータサンプル時間、Δτは位相エンコード傾斜磁場パルスの印加時間である。この式(1)はさらに、次式(2)で表すことができる。
First, the echo signal s (nx, ny) obtained by imaging can be expressed by the following equation (1), where B (x, y) is the static magnetic field inhomogeneity.
Where (nx, ny) is the position in the measurement space, (x, y) is the position in the real space, ρ (x, y) is the proton density, ω is the resonance frequency, and Gx is the frequency encoding gradient magnetic field. The application intensity, Gy is the application intensity of the phase encoding gradient magnetic field, Δt is the data sample time, and Δτ is the application time of the phase encoding gradient magnetic field pulse. This formula (1) can be further expressed by the following formula (2).

一般的にB(x,y)≪GxであるためΔx≒0とみなすことができ、図3に示したパルスシーケンスにおける各エコー信号108の収集タイミング(te1, te2, te3, ・・・,tep)における静磁場不均一の位相情報は、それぞれ次式となる。
即ち静磁場不均一による位相変化は、エコー信号を計測空間に配列した場合、位相エンコード方向への位相傾斜となる。
In general, since B (x, y) << Gx, it can be considered that Δx≈0, and the collection timing (te1, te2, te3,..., Tep of each echo signal 108 in the pulse sequence shown in FIG. The phase information of the static magnetic field inhomogeneity in) is expressed by the following equations.
That is, the phase change due to non-uniform static magnetic field becomes a phase gradient in the phase encoding direction when echo signals are arranged in the measurement space.

一方、信号処理部が静磁場不均一データとして有する位相マップE(x,y)は、静磁場不均一をB(x,y)としたとき,式(4)で表すことができる。従って各エコー信号の補正値θ(ny)は、式(5)となる。
ここでtenyはエコー信号のエコー時間であり、αは位相マップを求める際のエコー時間(2τ)からのずれ時間であるから(図2のα)、E(x,y)が分かればθ(ny)を算出することができる。
On the other hand, the phase map E (x, y) that the signal processing unit has as static magnetic field inhomogeneous data can be expressed by Expression (4), where B (x, y) is the static magnetic field inhomogeneity. Accordingly, the correction value θ (ny) of each echo signal is expressed by equation (5).
Here, t eny is the echo time of the echo signal, and α is the deviation time from the echo time (2τ) when obtaining the phase map (α in FIG. 2), so if E (x, y) is known, θ (ny) can be calculated.

従って所定の画素位置(xp,yp)における静磁場不均一による位相誤差を補正するための補正値は、上式(5)より、次式(6)から求められる。
Therefore, the correction value for correcting the phase error due to the static magnetic field inhomogeneity at the predetermined pixel position (x p , y p ) is obtained from the following equation (6) from the above equation (5).

この補正値θ(ny)を用いて周波数エンコード方向にフーリエ変換した後のデータs(x,ny)に対し次式(7)により位相誤差を補正する(ステップ405)。
Using this correction value θ (ny), the phase error is corrected by the following equation (7) for the data s (x, ny) after Fourier transform in the frequency encoding direction (step 405).

続いて補正後のデータs'(x,ky)を位相エンコード方向にフーリエ変換する(ステップ406)。これにより画素位置(xp,yp)における静磁場不均一を補正した画像I(x,y)が作成できる。次いで画像I(x,y)上の画素I(xp,yp)を抽出し、最終的に出力する画像I'(x,y)の画素とする(ステップ407)。上記補正値算出404、位相補正処理405、位相エンコード方向のフーリエ変換406及び画素抽出407の各ステップを注目する画素を変更して(ステップ408)、画像上の全画素に対して実行する。最終的に静磁場不均一による画像歪みを補正した画像I'(x,y)を得ることができる。補正後の画像は記憶装置に保存されると共に表示部に表示される(ステップ409)。 Subsequently, the corrected data s ′ (x, ky) is Fourier transformed in the phase encoding direction (step 406). As a result, an image I (x, y) in which the static magnetic field inhomogeneity is corrected at the pixel position (x p , y p ) can be created. Next, a pixel I (x p , y p ) on the image I (x, y) is extracted and set as a pixel of the image I ′ (x, y) to be finally output (step 407). The correction value calculation 404, the phase correction process 405, the Fourier transform 406 in the phase encoding direction, and the pixel extraction 407 are changed for each pixel of interest (step 408) and executed for all the pixels on the image. Finally, it is possible to obtain an image I ′ (x, y) in which the image distortion due to the static magnetic field inhomogeneity is corrected. The corrected image is stored in the storage device and displayed on the display unit (step 409).

このように本実施形態のMRI装置によれば、シム電流算出のために既に装置が有している位相マップを用いて静磁場不均一を補正する位相補正値を算出するので、撮像毎に位相情報を得るためのプリスキャンを行なう必要がなく、時間を延長せずに撮像を行なうことができ、しかも静磁場不均一による画像歪みが補正された良好な画像を得ることができる。   As described above, according to the MRI apparatus of this embodiment, the phase correction value for correcting the static magnetic field inhomogeneity is calculated using the phase map that the apparatus already has for calculating the shim current. There is no need to perform pre-scanning to obtain information, imaging can be performed without extending the time, and a good image in which image distortion due to static magnetic field inhomogeneity is corrected can be obtained.

なお以上説明した実施形態では、式(6)において補正値θを算出するために
を算出することとしたが、この計算に用いるエコー時間teny(te1,te2,te3,・・・tep)は実効的エコー時間、エコー取得間隔、エコー信号数によって決まり一定値で増加する。従ってこれらパラメータを用いて算出することも可能である。
In the embodiment described above, in order to calculate the correction value θ in the equation (6),
The echo time t eny (t e1 , t e2 , t e3 , ... t ep ) used in this calculation is determined by the effective echo time, the echo acquisition interval, and the number of echo signals, and is a constant value. To increase. Therefore, it is also possible to calculate using these parameters.

また補正値θを式(6)の代わりに次式(8)を用いて算出することも可能である。既に述べたように、静磁場不均一による位相変化は、エコー信号を計測空間に配列した場合、図6に示すような位相エンコード方向への位相傾斜となる。従って手入力される値をInとすると式(8)によりθ(ny)を算出することができる。
It is also possible to calculate the correction value θ using the following equation (8) instead of the equation (6). As already described, the phase change due to the static magnetic field inhomogeneity becomes a phase gradient in the phase encoding direction as shown in FIG. 6 when the echo signals are arranged in the measurement space. Therefore, if the manually input value is In, θ (ny) can be calculated by Equation (8).

以上、本発明の一実施形態として、MRI装置の信号処理系において、取得したデータについて位相マップを用いて位相補正する方法を説明したが、本発明の位相補正は、MRI装置に備えられた信号処理系のみならず、独立した画像処理装置として実行することも可能である。例えば、画像データを遠隔地に転送して表示する場合において、画像データと付随してMRI装置の静磁場不均一情報を転送し、画像処理の一環として位相補正を行なうことも可能である。   As described above, the method for correcting the phase of the acquired data using the phase map in the signal processing system of the MRI apparatus has been described as an embodiment of the present invention. The phase correction of the present invention is a signal provided in the MRI apparatus. It can be executed not only as a processing system but also as an independent image processing apparatus. For example, when image data is transferred to a remote place and displayed, the static magnetic field inhomogeneity information of the MRI apparatus can be transferred along with the image data, and phase correction can be performed as part of image processing.

本発明によれば、MRI装置が保有する静磁場不均一情報を用いて後処理にて静磁場不均一に起因する画像歪みを補正することができ、撮像時間に影響を与えることなく画像歪みのない良好な画像を得ることができる。   According to the present invention, image distortion caused by static magnetic field inhomogeneity can be corrected by post-processing using static magnetic field inhomogeneity information held by the MRI apparatus, and image distortion can be corrected without affecting imaging time. No good image can be obtained.

本発明が適用されるMRI装置の全体概要を示す図The figure which shows the whole outline | summary of the MRI apparatus with which this invention is applied. 静磁場不均一を表す位相マップを得るためのパルスシーケンスの一例を示す図The figure which shows an example of the pulse sequence for obtaining the phase map showing the static magnetic field inhomogeneity 本発明のMRI装置が実行する撮像シーケンスの一例を示す図The figure which shows an example of the imaging sequence which the MRI apparatus of this invention performs 本発明のMRI装置における位相補正処理の手順を示す図The figure which shows the procedure of the phase correction process in the MRI apparatus of this invention 取得データと位相補正された画像データとの関係を示す図Diagram showing the relationship between acquired data and phase-corrected image data 本発明の位相補正の別の実施形態を説明する図The figure explaining another embodiment of the phase correction of this invention 静磁場不均一とそれによる画像歪みを示す図Figure showing static magnetic field inhomogeneity and resulting image distortion

符号の説明Explanation of symbols

1・・・静磁場発生回路、2・・・傾斜磁場発生系、3・・・送信系、4・・・受信系、5・・・信号処理系、7・・・CPU(制御部)、8・・・操作部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Static magnetic field generation circuit, 2 ... Gradient magnetic field generation system, 3 ... Transmission system, 4 ... Reception system, 5 ... Signal processing system, 7 ... CPU (control part), 8: Operation unit.

Claims (4)

磁気共鳴イメージング装置で撮像した画像データの静磁場不均一による画像歪みを補正する方法であって、
前記磁気共鳴イメージング装置の静磁場不均一を表す位相分布データを取得し、保存するステップと、
撮像後の計測空間データのエコー番号と前記位相分布データの情報を用いて画像データの画素毎の補正値を算出するステップと、
前記補正値を用いて画素毎に位相補正された画像データを作成するステップとを含む補正方法。
A method for correcting image distortion caused by non-uniform static magnetic field of image data captured by a magnetic resonance imaging apparatus,
Obtaining and storing phase distribution data representing static magnetic field inhomogeneities of the magnetic resonance imaging apparatus;
Calculating a correction value for each pixel of the image data using the echo number of the measurement space data after imaging and the information of the phase distribution data;
Creating a phase-corrected image data for each pixel using the correction value.
前記位相分布データは、微小時間αに静磁場不均一により生じるスピンの位相変化情報を含み、前記補正値を算出するステップは、計測空間データのエコー時間と前記微小時間αと画素毎の位相変化情報を用いて画素毎の補正値を算出することを特徴とする請求項1記載の補正方法。   The phase distribution data includes spin phase change information caused by static magnetic field inhomogeneity at a minute time α, and the step of calculating the correction value includes an echo time of measurement space data, the minute time α, and a phase change for each pixel. The correction method according to claim 1, wherein a correction value for each pixel is calculated using information. 前記位相補正された画像データを作成するステップは、計測空間データs(nx,ny)を周波数エンコード方向にフーリエ変換するステップ(1)、フーリエ変換後のハイブリッド空間データs(x,ny)について1つの画素位置(xp,yp)の静磁場不均一に起因する位相誤差を位相補正するステップ(2)、ハイブリッド空間データを位相エンコード方向にフーリエ変換して得た画像データI(x,y)から当該画素位置の画素データI(xp,yp)を抽出し、最終画像の画素とするステップ(3)、前記ステップ(1)〜(3)を全ての画素について実行し位相補正された画像データI'(x,y)を得るステップ(4)を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の補正方法。   The step of creating the phase-corrected image data includes a step (1) of Fourier transforming the measurement space data s (nx, ny) in the frequency encoding direction, and 1 for the hybrid space data s (x, ny) after the Fourier transform. Step (2) for correcting phase error due to static magnetic field inhomogeneity at two pixel positions (xp, yp), from image data I (x, y) obtained by Fourier transform of hybrid space data in phase encoding direction The pixel data I (xp, yp) at the pixel position is extracted and used as a pixel of the final image (3), and the steps (1) to (3) are executed for all the pixels, and the phase-corrected image data I 3. The correction method according to claim 1, further comprising a step (4) of obtaining '(x, y). 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を含み、静磁場中に置かれた被検体から核磁気共鳴信号をエコー信号として取得する撮像手段と、前記撮像手段が取得したエコー信号を信号処理し、画像データを作成する画像作成手段と、前記画像データを画像として表示する画像表示手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記撮像手段は、高周波磁場による1回の励起で複数のエコー信号を取得する撮像シーケンスを実行し、
前記画像作成手段は、前記撮像シーケンスにより取得した計測空間データについて、そのエコー番号と予め記憶された静磁場の不均一情報を用いて前記画像データの画素毎の補正値を求め、画素毎に位相補正された画像データを作成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
An imaging unit including a magnetic field generating unit configured to generate a static magnetic field, a gradient magnetic field, and a high-frequency magnetic field, and acquiring a nuclear magnetic resonance signal as an echo signal from a subject placed in the static magnetic field; and an echo signal acquired by the imaging unit In a magnetic resonance imaging apparatus comprising: an image creating means for performing signal processing and creating image data; and an image display means for displaying the image data as an image.
The imaging means executes an imaging sequence for acquiring a plurality of echo signals by one excitation by a high-frequency magnetic field,
The image creation means obtains a correction value for each pixel of the image data using the echo number and static magnetic field inhomogeneous information stored in advance for the measurement space data acquired by the imaging sequence, and calculates the phase for each pixel. A magnetic resonance imaging apparatus characterized by creating corrected image data.
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