JP2007267774A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気共鳴イメージング装置に係り、特に、被検体を移動させて全身を撮影する装置に関する。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus, and more particularly to an apparatus for imaging a whole body by moving a subject.
被検体が配置されるベッドを移動させて、磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)により、被検体の全身を撮像する技術が知られている(例えば、特許文献1)。 A technique is known in which a bed on which a subject is arranged is moved and a whole body of the subject is imaged by a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) (for example, Patent Document 1).
この被検体の全身を撮影する全身MRI装置には、ベッドをステップ移動させる方法と連続移動させる方法とがある。ベッドをステップ移動させる方法においては、例えば撮像面が移動方向に平行な場合に、まず、被検体の移動を停止して撮像し、移動方向の長さTの第1の画像を得る。 The whole body MRI apparatus for imaging the whole body of the subject includes a method of moving the bed stepwise and a method of continuously moving the bed. In the method of moving the bed stepwise, for example, when the imaging surface is parallel to the movement direction, first, the movement of the subject is stopped and imaged, and a first image having a length T in the movement direction is obtained.
次に、距離Tだけ移動してから再び停止して撮像し、移動方向の長さTの第2の画像を得る。これをn回繰り返し、得られた第1から第nまでのn枚の画像を継ぎ合せて、長さnTの画像を得るものである(マルチステーション撮像)。 Next, after moving by the distance T, the image is stopped and imaged again to obtain a second image having a length T in the moving direction. This is repeated n times, and the obtained n images from the first to the n-th are stitched together to obtain an image of length nT (multi-station imaging).
このマルチステーション撮像により得られた画像を、繋ぎ合わせて合成する際、装置の静磁場不均一やGC(傾斜磁場コイル)の非線形性に起因する画像歪により、良好な合成画像を得られない場合がある。 When images obtained by multi-station imaging are combined and synthesized, a good synthesized image cannot be obtained due to image distortion caused by non-uniformity of static magnetic field of the device or nonlinearity of GC (gradient magnetic field coil) There is.
そこで、繋ぎ合わせる画像の境界部分付近の画像データを破棄することにより、画像歪を最小化させるということが、上記特許文献1に記載されている。 Therefore, Patent Document 1 discloses that image distortion is minimized by discarding image data in the vicinity of a boundary portion of images to be joined.
しかしながら、上記特許文献1は、繋ぎ合わせる画像の境界部分付近の画像データを破棄するという記載のみに止まり、良好な画像を得るための具体的な技術が記載されていない。このため、境界部分付近の画像データを破棄することにより、画像歪は最小化できたとしても、必要な画像データまで、破棄されてしまう可能性がある。 However, the above-mentioned Patent Document 1 only describes that image data in the vicinity of the boundary portion of the images to be joined is discarded, and does not describe a specific technique for obtaining a good image. For this reason, even if the image distortion can be minimized by discarding the image data in the vicinity of the boundary portion, even the necessary image data may be discarded.
合成時の画像歪を除去するためには、視野(FOV)を狭くして撮像することも考えられるが、FOVを狭くすることで、上記特許文献1に記載された技術と同様に、合成を行っても間題ない部分までも除去されてしまう可能性がある。 In order to remove the image distortion at the time of composition, it is conceivable to take an image with a narrow field of view (FOV), but by narrowing the FOV, the composition can be performed in the same manner as the technique described in Patent Document 1 above. Even if it goes, there is a possibility that even an unquestionable part will be removed.
また、FOVを狭くすると、一つの画像に含めたい視野(例えば、腹部撮影時の横幅)で撮影することが困難となってしまう。 Further, if the FOV is narrowed, it becomes difficult to capture an image with a field of view (for example, a lateral width during abdominal imaging) that is desired to be included in one image.
本発明の目的は、静磁場不均一や傾斜磁場の非線形性等が存在していても、その歪を除去して、良好な画像を合成可能な磁気共鳴イメージング装置を実現することである。 An object of the present invention is to realize a magnetic resonance imaging apparatus capable of removing a distortion and synthesizing a good image even when static magnetic field inhomogeneity or gradient magnetic field non-linearity exists.
本発明の磁気共鳴イメージング装置は、画像再構成手段により再構成された画像の画像歪部分を除去する空間選択フィルタを備える。 The magnetic resonance imaging apparatus of the present invention includes a spatial selection filter that removes an image distortion portion of an image reconstructed by the image reconstruction means.
上記空間選択フィルタは、再構成された画像のうち、辺縁部の画像歪部分を除去し、他の必要な部分は残存させる形状に設定されている。 The space selection filter is set to a shape that removes the image distortion portion at the edge portion of the reconstructed image and leaves other necessary portions.
辺縁部の画像歪部分を除去し、他の必要な部分は残存させた複数の画像を合成することにより、被検体の全画像を合成する。 The entire image of the subject is synthesized by synthesizing a plurality of images in which the image distortion portion at the edge portion is removed and other necessary portions are left.
静磁場不均一や傾斜磁場の非線形性等が存在していても、FOVを犠牲にすることなく、画像歪を除去して、良好な画像を合成可能な磁気共鳴イメージング装置を実現することができる。 Even when static magnetic field inhomogeneity or gradient magnetic field non-linearity exists, a magnetic resonance imaging apparatus capable of synthesizing a good image by removing image distortion without sacrificing FOV can be realized. .
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明が適用されるMRI装置の概略構成図である。
図1において、MRI装置は、被検体101の配置領域に静磁場を発生する磁石102と、被検体配置領域に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル103と、被検体配置領域に高周波磁場を発生するRFコイル104と、被検体101が発生する核磁気共鳴信号(NNMR信号)を検出するRFコイル105とを備える。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an MRI apparatus to which the present invention is applied.
In FIG. 1, the MRI apparatus generates a high-frequency magnetic field in a subject placement region, a
傾斜磁場コイル103は、X、Y、Zの3方向の傾斜磁場コイルで構成され、傾斜磁場電源109からの信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。また、RFコイル104はRF送信部110からの信号に応じて高周波磁場を発生する。そして、RFコイル105により検出されたNNMR信号は、信号検出部106で検出され、信号処理部(画像再構成手段)107で信号処理され、計算により画像信号に変換される。信号処理部107で変換された画像信号は表示部108で表示される。
The gradient
傾斜磁場電源109、RF送信部110、信号検出部106は、制御部111で制御される。この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いる。ベッド112は被検体が横たわるためのものであり、このベッド112の移動は、ベッド駆動部113を介して制御部111で制御される。
The gradient magnetic
図2は、本発明の一実施形態における全体概略動作フローチャートである。
図2において、マルチステーション撮像を行い(ステップ202)、再構成された画像に対して、後述する空間選択フィルタ処理を行う(ステップ203)。次に、空間選択フィルタ処理された画像に対して合成処理を開始する(ステップ204)。そして、合成結果を表示する(ステップ205)。
FIG. 2 is an overall schematic operation flowchart in one embodiment of the present invention.
In FIG. 2, multi-station imaging is performed (step 202), and a spatial selection filter process described later is performed on the reconstructed image (step 203). Next, synthesis processing is started on the image subjected to the spatial selection filter processing (step 204). Then, the synthesis result is displayed (step 205).
ここで、ステップ203の空間選択フィルタ処理は、得られる画像のうち、歪が大きい部分を、除去し、歪が少ない又は無い部分を選択するための処理である。この空間選択フィルタ処理は、撮像後の画像を表示して、歪を確認した後に、ユーザーの判断で行っても良いし、ユーザー判断に依存せずに、歪の大きい部分は一律に除去するように自動的に行って画像合成しても良い。
Here, the spatial selection filter processing in
事前に決定する空間選択フィルタは、MRI装置の仕様から設定することもできる。また、ユーザーが本撮像前に事前撮像を行い、結果画像に円形や矩形を描画して空間フィルタの形状・大きさを設定することができる。 The spatial selection filter determined in advance can also be set from the specifications of the MRI apparatus. In addition, the user can perform pre-imaging before the main imaging and draw a circle or a rectangle on the result image to set the shape and size of the spatial filter.
図3は、ユーザーが本撮像前に事前撮像を行い、空間選択フィルタの形状・大きさを設定する場合の説明図である。図3の(A)は、格子ファントムを用いて、撮像され、得られた画像である。この得られた画像に対して、画像歪が大きい部分を除去するためのフィルタの形状114を設定する(図3の(B))。そして、空間選択フィルタ115の形状が設定される(図3の(C))。
FIG. 3 is an explanatory diagram in the case where the user performs pre-imaging before the main imaging and sets the shape and size of the space selection filter. FIG. 3A shows an image obtained by imaging using a lattice phantom. A
次に、MRI装置の仕様から空間選択フィルタを設定する場合について、図4を参照して説明する。
図4の(A)は、静磁場均一度から空間フィルタを設定する場合の説明図である。MRI装置毎に、例えば、静磁場中心から±1ppm内の範囲は50cmDSVや、±0.3ppm内の範囲は、40cmDSVといった仕様がある。したがって、これらのMRI装置毎に決められた静磁場強度301の仕様に基づいて、空間選択フィルタを直径50cmの円形としたり、直径40cmの円形と設定することができる。
Next, the case of setting the space selection filter based on the specifications of the MRI apparatus will be described with reference to FIG.
(A) of FIG. 4 is explanatory drawing in the case of setting a spatial filter from static magnetic field uniformity. For each MRI apparatus, for example, the range within ± 1 ppm from the center of the static magnetic field is 50 cm DSV, and the range within ± 0.3 ppm is 40 cm DSV. Therefore, based on the specifications of the static
図4の(B)は、傾斜磁場コイル(GC)の線形性から空間フィルタを設定する場合の説明図である。例えば、GCの非線形が原因の位置シフトがFOVの5%までという定義を行なった場合、MRI装置の仕様データであるGCの線形性データ302から、FOV(撮像視野の一辺の長さ)の5%の線形性誤差内にあるのは、FOV”M”mmであると算出できる。これにより、空間フィルタを直径Mmmの円形フィルタと設定することができる。
(B) of FIG. 4 is explanatory drawing in the case of setting a spatial filter from the linearity of a gradient magnetic field coil (GC). For example, when the definition that the position shift due to non-linearity of GC is up to 5% of the FOV is made, 5 of the FOV (length of one side of the imaging field) is obtained from the
図4の(C)は、NMR信号を検出するRFコイルの感度分布303を利用する場合の説明図である。ただし、このRFコイルの感度分布情報は、画像位置の歪そのものを除去する目的ではなく、磁場の歪に加えて、画像合成後の画質低下の原因となるFOV周辺の輝度低下を除去する目的に使用する。
FIG. 4C is an explanatory diagram when the
各コイルの感度分布仕様から、磁場情報に基づき得られたフィルタ処理範囲に、感度が、予め定めた値(%)だけ低下している領域が含まれていれば、合成前の画像のその領域に、輝度補正を行なう。 From the sensitivity distribution specification of each coil, if the filter processing range obtained based on the magnetic field information includes a region where the sensitivity is reduced by a predetermined value (%), that region of the image before synthesis Then, brightness correction is performed.
上述のように、輝度補正を行なうことに換えて、コイルの感度分布に合わせて、最も適切な位置で被検体の撮像が行なえるように、ベッドの移動距離を調整することもできる。 As described above, instead of performing luminance correction, the moving distance of the bed can be adjusted so that the subject can be imaged at the most appropriate position according to the sensitivity distribution of the coil.
また、上述した例は、各コイルの感度分布仕様を用いる場合の例であるが、プリスキャン時に、コイルの感度分布算出用にデータを取得し、その取得したデータを用いて得た感度分布を使用することも可能である。 Moreover, although the example mentioned above is an example in the case of using the sensitivity distribution specification of each coil, at the time of pre-scan, data is acquired for sensitivity distribution calculation of the coil, and the sensitivity distribution obtained using the acquired data is obtained. It is also possible to use it.
図5は、MRI装置の仕様データを用いて、空間選択フィルタを設定し、画像を合成する場合の動作フローチャートである。 FIG. 5 is an operation flowchart in the case where the spatial selection filter is set and the image is synthesized using the specification data of the MRI apparatus.
図5のステップ304において、MRI装置の静磁場分布、傾斜磁場の線形性、RFコイルの感度分布の情報を得る。次に、ステップ305において、静磁場分布等のそれぞれの特性に応じた空間選択フィルタを作成する。そして、ステップ306において、作成した空間選択フィルタのデータを保存し、ステップ307でマルチステーション撮像を行なう。
In
続いて、ステップ308において、空間選択フィルタ処理を行なうかどうかの判断処理を行なう。このステップ308では、ユーザーがその判断を行う処理でもよいし、撮像シーケンスの情報から歪の大きく出る可能性のあるGrEシーケンスの場合は使用する、といった判断基準を設けて自動的に判断する処理でもよい。
Subsequently, in
次に、ステップ309において、空間選択フィルタ処理を行うという判断の場合、ステップ306で保存した空間選択フィルタ(静磁場不均一によるもの、傾斜磁場線形性によるもの等)のどれを使用するかを決める。この空間選択フィルタの決定は、保存した各空間選択フィルタで処理した撮像画像をユーザーに表示し、選択させてもよいし、撮像に用いたシーケンスの情報から、GrEシーケンスならこの空間選択フィルタという対応表(後述する)を事前に決定しておき、自動的に選択してもよい。
Next, if it is determined in
そして、ステップ310において、選択した空間選択フィルタを用いて、撮像画像をマスクする。次に、ステップ311において、フィルタ処理後の画像を表示し、ステップ312で画像の合成処理を開始する。そして、ステップ313において、合成処理した結果を表示する。
In
次に、シミング情報と撮像シーケンス情報とから空間選択フィルタを決定する場合について説明する。
シミングは、撮像前に磁場の不均一を測定する撮像を行い、その結果から、磁場の均一度を高めるためにシムコイルに電流を流し磁場を補正する処理である。そのシミングによる情報を用いることで、MRI装置が有する仕様レベル情報より正確な磁場の均一度を把握することができる。さらに、撮影シーケンス(プロトコル)のパラメータを用いることで、おおよその画像の歪量を計算可能である。
Next, a case where a spatial selection filter is determined from shimming information and imaging sequence information will be described.
Shimming is a process of correcting the magnetic field by applying an image to measure non-uniformity of the magnetic field before imaging, and using the result to pass a current through the shim coil to increase the uniformity of the magnetic field. By using the information obtained by the shimming, it is possible to grasp the magnetic field uniformity more accurately than the specification level information of the MRI apparatus. Furthermore, an approximate image distortion amount can be calculated by using the parameters of the imaging sequence (protocol).
例えば、シミングデータにより、位置xの周波数のずれ量がわかるので、撮像パラメータのバンド幅とサンプル数の情報とを使って、位置xが何ピクセルずれるかを算出できる。そのずれ量を閾値にして空間選択フィルタを決定する。 For example, since the shift amount of the frequency at the position x is known from the shimming data, it is possible to calculate how many pixels the position x is shifted using the bandwidth of the imaging parameter and the information on the number of samples. The spatial selection filter is determined using the deviation amount as a threshold value.
図6は、シミング情報と撮像シーケンス情報とから空間選択フィルタを決定する場合の動作フローチャートである。図6のステップ401において、上述したように、シミングデータを取得する撮像を行ない、ステップ402で撮像プロトコルを設定する。
FIG. 6 is an operation flowchart for determining a spatial selection filter from shimming information and imaging sequence information. In
次に、ステップ403において、シミングデータ及び撮像パラメータから計算によって画像の歪量を算出し、歪を除去できる空間選択フィルタを決定する。続いて、ステップ404でマルチステーション撮像を行い、ステップ405において、ステップ403で決めた空間選択フィルタにより撮像画像をフィルタ処理する。
Next, in
そして、ステップ406において、得られた画像を表示し、確認する。表示することなく、そのまま画像合成処理(ステップ407)を開始してもよい。ステップ408で合成画像を表示する。
In
シミングデータを用いることで、より詳細な歪みの情報を得ることが出来る。そのデータを空間選択フィルタにのみ適応するのではなく、歪み量がX%の部分は空間選択フィルタで除去し、小さい歪み量の部分は、その歪み情報を合成処理のアルゴリズムに渡して、歪み補正のための情報として用いることも可能である。 By using shimming data, more detailed distortion information can be obtained. Rather than applying the data only to the spatial selection filter, the portion with the distortion amount of X% is removed by the spatial selection filter, and the portion with the small distortion amount is passed to the synthesis processing algorithm for distortion correction. It can also be used as information for
ここで、上述した種々の空間選択フィルタのうち、撮像シーケンスに最適なものを選択するための対応表の一例を図7に示す。図7において、静磁場不均一の影響を受けやすいGrEシーケンスの場合は、静磁場不均一情報とGC線形性情報とを合わせて算出した空間選択フィルタ1を選択する。 Here, FIG. 7 shows an example of a correspondence table for selecting an optimum one for the imaging sequence among the various spatial selection filters described above. In FIG. 7, in the case of a GrE sequence that is easily affected by the static magnetic field inhomogeneity, the spatial selection filter 1 calculated by combining the static magnetic field inhomogeneous information and the GC linearity information is selected.
また、GrEシーケンスよりも静磁場不均一の影響を受けにくいSE/FSEシーケンスの場合は、静磁場不均一情報のみから算出した空間選択フィルタ2を選択する。 In the case of an SE / FSE sequence that is less susceptible to static magnetic field inhomogeneity than the GrE sequence, the spatial selection filter 2 calculated from only static magnetic field inhomogeneous information is selected.
さらに、より静磁場不均一の影響を受けやすいEPIシーケンスの場合は、撮像直前に得たシミングデータから算出した空間選択フィルタ3を選択する。 Furthermore, in the case of an EPI sequence that is more susceptible to static magnetic field inhomogeneity, the spatial selection filter 3 calculated from shimming data obtained immediately before imaging is selected.
以上に説明したような空間選択フィルタを用いて処理した画像を合成処理する場合の表示画面108の一例を図8に示す。
An example of the
図8の(A)は、空間選択フィルタ1〜3のうちのいずれを選択するかの画面表示であり、空間選択フィルタ1、2、3の選択ボタンと、空間選択フィルタによる処理前の撮像画像(画像辺縁部の歪による高輝度部分500が存在する)が表示されている。そして、この選択画面で空間選択フィルタ3を選択したとすると、図8の(B)に示すように、空間選択フィルタ3による処理前の撮像画像と、空間選択フィルタ3による処理後の画像(高輝度部分500が除去されている)と、このフィルタ処理後の画像を合成した結果画像とが表示画面に表示される。この図8の(B)に示すように、辺縁部の歪による高輝度部分のみが除去され、必要な部分は残存している良好な合成画像を得ることができる。
FIG. 8A is a screen display as to which of the space selection filters 1 to 3 is to be selected. The selection buttons of the space selection filters 1, 2, and 3, and the captured image before processing by the space selection filter (There is a high-
ここで、空間選択フィルタの実行範囲について、図9を参照して説明する。
磁場の不均一は、磁場の中心位置に対して測定されるので、空間選択フィルタ115はFOV(WはFOVの幅)の中心ではなく、図9の(A)に示すように、磁場の中心にあわせてかける。
Here, the execution range of the space selection filter will be described with reference to FIG.
Since the inhomogeneity of the magnetic field is measured with respect to the center position of the magnetic field, the
図9の(B)に示すように、オフセンタFOVで撮像された画像に対しては、画像中心からずれた位置に空間選択フィルタがかけられることになる。 As shown in FIG. 9B, a spatial selection filter is applied to a position shifted from the image center with respect to an image captured by the off-center FOV.
図10は、本発明による空間選択フィルタによる処理を行わずに、合成した画像の例を示す図である。図10の(A)は、全身位置決め画面501を示している。マルチステーション画像合成のためにはステーション間にオーバーラップ部分が必要であるため、全身位置決め画面にてステーションの関係を見ながら位置決めする。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a synthesized image without performing processing by the spatial selection filter according to the present invention. FIG. 10A shows a whole
位置決め完了後、スタートボタン502を押すと、撮像が開始され、撮像終了後、図10の(B)に示すように、撮像された画像503が表示される。503は画像周縁部の歪みによる高輝度部分500が存在する画像の例を示している。
When the
このように、画像の辺縁部の歪みによる高輝度部分500が存在する場合は、このまま合成処理を施すと、高輝度部分500が合成画像504上に残ってしまい、画質低下をもたらす。
As described above, when the
これに対して、本発明による空間選択フィルタを用いて画像処理した場合は、図8の(B)に示したように、必要な画像部分を除去することなく、また、FOVを狭くすることなく、画像辺縁部の歪みによる高輝度部分500が除去された良好な合成画像を得ることができる。
On the other hand, when image processing is performed using the spatial selection filter according to the present invention, as shown in FIG. 8B, the necessary image portion is not removed and the FOV is not narrowed. Thus, it is possible to obtain a good composite image from which the
なお、上述した例は、複数の画像の合成処理を行う全身撮像画像に本発明を適用した場合の例であるが、単一画像のみ得る場合であっても、本発明は適用可能である。 In addition, although the example mentioned above is an example at the time of applying this invention to the whole body captured image which synthesize | combines a some image, this invention is applicable even when it is a case where only a single image is obtained.
101 被検体
102 静磁場磁石
103 傾斜磁場コイル
104 RFコイル
105 RFプローブ
106 信号検出部
107 信号処理部
108 表示部
109 傾斜磁場電源
110 RF送信部
111 制御部
112 ベッド
113 ベッド駆動部
115 空間選択フィルタ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
上記画像再構成手段により再構成された画像の画像歪部分を除去する空間選択フィルタを備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 A static magnetic field generating means, a gradient magnetic field generating means, a high frequency signal transmitting / receiving means, a bed in which the subject is arranged, and an image is reconstructed based on a nuclear magnetic resonance signal from the subject received by the high frequency transmitting / receiving means. Image reconstruction means, display means for displaying the reconstructed image, static magnetic field generation means, gradient magnetic field generation means, bed, high frequency magnetic field pulse transmission means, high frequency reception means for receiving the nuclear magnetic resonance signal, image In a magnetic resonance imaging apparatus comprising control means for controlling the operation of reconstruction means and display means,
A magnetic resonance imaging apparatus comprising: a spatial selection filter that removes an image distortion portion of an image reconstructed by the image reconstruction means.
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