JP2007319615A - 磁気共鳴イメージング装置及びシム値設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スライス面がシステムの座標系に対して斜めになっている場合でも最適なシム値を得ることができる磁気共鳴イメージング装置及びシム値設定方法を提供する。
【解決手段】シム値算出面設定部３２１が、スライス面に直交する座標系ｘ’ｙ’ｚ’における、スライス面と直交する面Ｐ１及びＰ２と、スライス面に平行な面Ｐ３とを設定し、シム値算出部３２３が、データ取得部３２２が取得したデータを基に、この座標系におけるこのスライス面に対するシム値を取得し、座標変換部３２４が、ＭＲＩ装置１のシステムの座標系ｘｙｚに応じたシム値に変換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シム値を算出してこれを基に静磁場の均一化処理を行う磁気共鳴イメージング装置及びシム値設定方法に関する。

ＭＲＩ装置は、被検体に磁場をかけ、検出したエコー信号を基に被検体の断層画像を得る。静磁場が均一でない場合には、これに起因する位相回転が生じ、偽像や位置歪み等（アーティファクト）が発生してしまうので、正確に被検体の検査部位の内部構造を反映するために、静磁場を均一に保つ必要がある。

ＭＲＩでは、このようなアーチファクトを低減する上でシミング（静磁場均一化）が重要である。

従来は、シミングを行う際、システムの座標系（例えば座標系ｘｙｚ）に基づいた各面（例えばｘ面、ｙ面、ｚ面）上をスキャンして得られたデータを基に、シミングを行うためのパラメータであるシム値を計算していた。しかし、この方法だと、スライス面（断層画像を含む面）がシステムの座標系に対して斜めになっている場合には、得られたシム値が最適のものでなく、うまく補正を行うことができない場合があった。

本発明は、上述した不利益を解消するために、スライス面がシステムの座標系に対して斜めになっている場合でも最適なシム値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。

上述した目的を達成するために、第１の発明の磁気共鳴イメージング装置は、シミングを実行する磁気共鳴イメージング装置であって、所望の断層画像を取得するためのスライス面を少なくとも１つ設定するスライス面設定部と、前記スライス面設定部が設定したスライス面に対するシミングのためのシム値を算出し設定するシム値設定部と、を有し、前記シム値設定部は、前記スライス面と直交する座標系におけるシム値を算出し、これを基に当該磁気共鳴イメージング装置全体の座標系であるシステム座標系におけるシム値を算出する。

第２の発明のシム値設定法方法は、シミングを実行する磁気共鳴イメージング装置のシム値設定方法であって、所望の断層画像を取得するためのスライス面を少なくとも１つ設定する第１の工程と、前記第１の工程において設定された前記スライス面と直交する座標系におけるシム値を算出し、これを基に当該磁気共鳴イメージング装置全体の座標系であるシステム座標系におけるシム値を算出する第２の工程とを有する。

本発明によれば、スライス面がシステムの座標系に対して斜めになっている場合でも最適なシム値を得ることができる磁気共鳴イメージング装置及びシム値設定方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明のＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）１は、被検体にかかる静磁場の不均一性を補正するためのシミングを実行する際に、シム値を取得する対象となる部位の取り方に特徴を有する。
図１は、ＭＲＩ装置１の構成を示す構成図である。

図１に示すように、ＭＲＩ装置１は、スキャン部２と、操作コンソール部３とを有する。
なお、図１に示す座標系ｘｙｚがＭＲＩ装置１の装置全体の座標系（システム座標系）である。

スキャン部２について説明する。
スキャン部２は、図１に示すように、静磁場マグネット部２１と、勾配コイル部２２と、ＲＦコイル部２３と、テーブル部２４とを有しており、静磁場が形成された撮像空間内において、被検体ＳＵの撮影領域を励起するように被検体ＳＵに電磁波を照射し、その被検体ＳＵの撮影領域において発生する磁気共鳴信号を得るスキャンを実施する。

スキャン部２の各構成要素について、順次、説明する。

静磁場マグネット部２１は、たとえば、一対の永久磁石により構成されており、被検体ＳＵが収容される撮像空間に静磁場を形成する。ここでは、静磁場マグネット部２１は、被検体ＳＵの体軸方向に対して垂直な方向ｚに静磁場の方向が沿うように静磁場を形成する。なお、静磁場マグネット部２１は、超伝導磁石により構成されていてもよい。

勾配コイル部２２は、静磁場が形成された撮像空間に勾配磁場を形成し、ＲＦコイル部２３が受信する磁気共鳴信号に空間位置情報を付加する。ここでは、勾配コイル部２２は、ｘ方向とｙ方向とｚ方向との３系統からなり、撮像条件に応じて、周波数エンコード方向と位相エンコード方向とスライス選択方向とのそれぞれに勾配磁場を形成する。具体的には、勾配コイル部２２は、被検体ＳＵのスライス選択方向に勾配磁場を印加し、ＲＦコイル部２３がＲＦパルスを送信することによって励起させる被検体ＳＵのスライスを選択する。また、勾配コイル部２２は、被検体ＳＵの位相エンコード方向に勾配磁場を印加し、ＲＦパルスにより励起されたスライスからの磁気共鳴信号を位相エンコードする。そして、勾配コイル部２２は、被検体ＳＵの周波数エンコード方向に勾配磁場を印加し、ＲＦパルスにより励起されたスライスからの磁気共鳴信号を周波数エンコードする。

このＭＲＩ装置１では、静磁場内の撮影領域の磁場均一化を１次シミングにより行う方式を採用しており、その１次シミングをｘ、ｙ、ｚ軸方向の勾配コイルを調節して行うようになっている。
ただし、本発明はこれには限定されず、静磁場マグネット部２１にシミング専用のシムコイルを設け、このシムコイルに磁場均一化を行わせるように構成してもよい。

ＲＦコイル部２３は、図１に示すように、被検体ＳＵの撮像領域を囲むように配置される。ＲＦコイル部２３は、静磁場マグネット部２１によって静磁場が形成される撮像空間内において、電磁波であるＲＦパルスを被検体ＳＵに送信して高周波磁場を形成し、被検体ＳＵの撮像領域におけるプロトンのスピンを励起する。そして、ＲＦコイル部２３は、その励起された被検体ＳＵ内のプロトンから発生する電磁波を磁気共鳴信号（ＭＲ信号）として受信する。

テーブル部２４は、被検体ＳＵを載置する台を有する。テーブル部２４は、操作コンソール部３からの制御信号に基づいて、撮像空間の内部と外部との間を移動する。

次に、操作コンソール部３について説明する。
操作コンソール部３は、図１に示すように、スライス面設定部３１と、シム値設定部３２と、画像生成部３３と、操作部３４と、表示部３５と、記憶部３６とを有する。

操作コンソール部３の各構成要素について、順次、説明する。

スライス面設定部３１は、後述する操作部３４を介した操作等に基づいて、被検体ＳＵに対して取得した断層画像を含むスライス面を設定する。ここで、スライス面設定部３１が設定するスライス面は複数であってもよい。

シム値設定部３２は、設定したスライス面に応じたシミングを行うためのパラメータ（シム値）を設定する。ここで、シミングとは、均一な静磁場の中に被検体ＳＵを入れたために乱れた静磁場の撮影領域を均一に補正する処理である。
シム値設定部３２は、スライス面設定部３１が設定したスライス面に応じてシム値を算出するためのデータをとる面を設定するシム値算出面設定部３２１と、シム値算出面設定部３２１が設定した面に対してシム値を算出するシム値算出部３２３と、座標変換部３２４を有する。

シム値算出面設定部３２１は、図２に示すように、スライス面に対して直交する座標系ｘ’ｙ’ｚ’を設定する。
以下では、シム値算出面設定部３２１が、スライス面が座標系ｘ’ｙ’ｚ’のｚ’ｘ’面に平行になるように座標系を設定した場合について説明する。これは一例であり、本発明はこれには限定されず、シム値算出面設定部３２１が設定する座標系は、スライス面と直交する座標系であればよい。例えばスライス面がｘ’ｙ’面と平行になるような座標系を設定しても良い。

図２は、スライス面と、シム値算出面設定部３２１が設定する座標系ｘ’ｙ’ｚ’との関係を示す図である。
次に、シム値算出面設定部３２１は、図３に示すように、スライス面に直交する面Ｐ１、Ｐ２を設定する。
図３は、Ｐ１及びＰ２の設定の仕方の一例を示す図である。
面Ｐ１は例えば、座標系ｘ’ｙ’ｚ’におけるｘ’ｙ’面に平行な面であり、面Ｐ２は座標系ｘ’ｙ’ｚ’におけるｙ’ｚ’面に平行な面である。
１つのスライス面に直交する座標系は複数考えられるが、シム値算出面設定部３２１が設定する座標系はそのいずれでも良い。また、スライス面に直交する面は複数考えられるが、１及びＰ２はそのいずれでも良いし、複数のＰ１及びＰ２を設定しても良い。本実施形態では一例として図３に示すようにＰ１及びＰ２を設定した場合について説明する。

次に、シム値算出面設定部３２１は、図４に示すように、スライス面に平行な面Ｐ３を設定する。スライス面に平行な面は複数考えられるが、Ｐ３はそのいずれでも良いし、複数のＰ３を設定しても良い。本実施形態では一例として図４に示すようにＰ３を設定した場合について説明する。
図４は、Ｐ３の設定の仕方の一例を示す図である。

データ取得部３２２は、シム値算出面設定部３２１が設定した面に対してシム値を算出するためのデータを得るための制御信号をスキャン部２に送信し、データを取得する。シミングは、シム値算出面設定部３２１が設定した面Ｐ１〜Ｐ３で実行される。

シム値算出部３２３は、データ取得部３２２が面Ｐ１〜Ｐ３から得たデータを基に、シム値を算出する。
ここで、シム値算出部３２３は、データ取得部３２２が面Ｐ１〜Ｐ３から得たデータを基に算出したシム値に重み付け処理を行い、より詳細にシミングを行うことができるようにする。
以下、図５を参照しながら、シム値算出部３２３が行う重み付け処理について詳しく説明する。

図５は、シム値算出部３２３が行う重み付け処理について説明するための図である。
図５（ａ）は、スライス面設定部３１が設定したスライス面に対してデータ取得部３２２が取得したデータを基に作成されたオリジナルの画像である。
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すオリジナル画像を所定のしきい値でフィルタリングして得たマスク画像である。所定のしきい値はここでは限定しない。得たい画像や検査部位によって任意に変えることができる。
図５（ｃ）は、図５（ａ）に示すオリジナル画像と図５（ｂ）に示すマスク画像との論理積をとることによって得られた重み付け画像である。
ここで、シム値算出部３２３は、図５（ａ）に示すオリジナル画像と少し時間をずらして取得したオリジナル画像と、時間をずらして取得したオリジナル画像にフィルタリング処理を行って得たマスク画像との論理積をとり、重み付け画像を更に作成する。
最後に、シム値算出部３２３は、時間をずらして取得した２つの重み付け画像の位相差をとって位相画像図５（ｄ）を作成する。

ここで、シミング用のデータを採取できる領域（以下信号領域：図５（ａ）に示す白い部分）が図５に示すように複数に分かれてしまう（図５においては図５（ｄ）に示すａとｂの２箇所）場合には、それぞれの信号領域に対して面積比による重み付け処理を行う。
具体的には、図５（ｄ）で得た位相画像において、信号領域ａが図５（ｄ）に示す位相画像全体に対してｘ％の面積を有し、領域ｂが図５（ｄ）に示す位相画像全体に対してｙ％の面積を有していた場合に、
（領域ａを基に得たシム値）×ｘ／１００＋（領域ｂを基に得たシム値）×ｙ／１００
を算出し、これを図５（ａ）に示す画像の領域に対するシム値とする。
これにより、シム値算出部３２３は、シム値を算出するための信号領域を自動的に検出し、これにより最適なシム値を得ることができる。
なお、ここでシム値算出部３２３がシム値の算出を行う対象となる領域の設定方法について説明したが、本発明ではシム値算出部３２３がシム値の算出を行う方法については限定しないので、設定した領域からどのようにシム値を算出するかについては説明を省略する。シム値算出部３２３は、既存の技術を利用して設定した領域からシム値を算出する。

ここで、上記のようにしてシム値算出部３２３が算出したシム値は、シム値算出面設定部３２１が設定した、スライス面に直交する座標系における値であり、（ｓｈｉｍ＿ｘ’，ｓｈｉｍ＿ｙ’，ｓｈｉｍ＿ｚ’）のように表される。このため、ＭＲＩ装置１が実際にシミングを行う際にはＭＲＩ装置１のシステムの座標系におけるシム値を用いなければならないので、シム値算出部３２３が算出したシム値をシステムの座標系における値に変換する必要がある。
座標変換部３２４は、上述した理由によって、シム値算出部３２３が算出したｘ’ｙ’ｚ’座標系におけるシム値（ｓｈｉｍ＿ｘ’，ｓｈｉｍ＿ｙ’，ｓｈｉｍ＿ｚ’）を、ＭＲＩ装置１のシステムの座標系であるｘｙｚ座標系におけるシム値（ｓｈｉｍ＿ｘ，ｓｈｉｍ＿ｙ，ｓｈｉｍ＿ｚ）に変換する。
変換方法は、例えば図６に示すように、ｘ’ｙ’ｚ’座標系からｘｙｚ座標系へ変換するテンソルＲを利用して変換する方法がある。この変換方法については本発明では限定しない。

シム値設定部３２は、座標変換部３２４が変換したシステムの座標系におけるシム値（ｓｈｉｍ＿ｘ，ｓｈｉｍ＿ｙ，ｓｈｉｍ＿ｚ）を基に、シミングを実行する。シミングを実行する方法については、本発明では限定しない。

画像生成部３３は、スライス面設定部３１が設定したスライス面に対してシム値設定部３２がシミングを行った後、スキャンを行う制御信号をスキャン部２に送信し、ＲＦコイル部２３からのＭＲ信号を基に、ＭＲ画像を生成する。

操作部３４は、キーボードやポインティングデバイスなどの操作デバイスにより構成されている。操作部３４は、オペレータによって操作データが入力され、その操作データを各部に出力する。

表示部３５は、ＣＲＴなどの表示デバイスにより構成されており、表示画面に画像を表示する。たとえば、表示部３５は、オペレータによって操作部３４に操作データが入力される入力項目についての画像を表示画面に複数表示する。また、表示部３５は、被検体ＳＵからの磁気共鳴信号に基づいて生成される被検体ＳＵのスライス画像についてのデータを画像生成部３３から受け、表示画面にそのスライス画像を表示する。
記憶部３６は、メモリにより構成されており、各種データを記憶している。記憶部３６は、その記憶されたデータが必要に応じてアクセスされる。

次に、本実施形態のＭＲＩ装置１のシム値算出時の動作について説明する。
図７は、ＭＲＩ装置１のシム値算出時の動作例について説明するためのフローチャートである。
ステップＳＴ１：
操作部３４を介した操作等に応じて、スライス面設定部３１がスライス面を設定する。
ステップＳＴ２：
シム値算出面設定部３２１が、ステップＳＴ１においてスライス面設定部３１が設定したスライス面に直交する座標系ｘ’ｙ’ｚ’を設定する。

ステップＳＴ３：
シム値算出面設定部３２１は、ステップＳＴ２において設定した座標系ｘ’ｙ’ｚ’における、スライス面と直交する面Ｐ１及びＰ２と、スライス面に平行な面Ｐ３とを設定する。
ステップＳＴ４：
データ取得部３２２は、ステップＳＴ３において設定された面Ｐ１〜Ｐ３におけるデータを取得する。

ステップＳＴ５：
シム値算出部３２３は、ステップＳＴ４において取得されたデータを基に、この座標系におけるこのスライス面に対するシム値（ｓｈｉｍ＿ｘ’，ｓｈｉｍ＿ｙ’，ｓｈｉｍ＿ｚ’）を取得する。
ステップＳＴ６：
シム値算出部３２３は、信号領域の面積を基にステップＳＴ５において算出したシム値の重み付け処理を行う。

ステップＳＴ７：
座標変換部３２４が、ステップＳＴ６において重み付け処理されたシム値（ｓｈｉｍ＿ｘ’，ｓｈｉｍ＿ｙ’，ｓｈｉｍ＿ｚ’）を、ＭＲＩ装置１のシステムの座標系ｘｙｚに応じたシム値（ｓｈｉｍ＿ｘ，ｓｈｉｍ＿ｙ，ｓｈｉｍ＿ｚ）に変換する。
以上説明したように、本実施形態のＭＲＩ装置１によれば、システムの座標系によらない、設定したスライス面に直行する座標系においてデータを取得し、シム値算出部３２３がシム値を算出するので、そのスライス面に最適なシム値を算出することができる。
また、シム値算出部３２３は、スライス面に直行する座標系においてスライス面に直行する２平面と、スライス面に平行な１平面に対して得たデータを基にシム値を算出するので、より詳細なシム値を算出することができる。
また、シム値算出部３２３が、信号領域の面積による重み付けを行ったシム値を算出するので、より詳細なシム値を算出することができる。

本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、本発明の実施に際しては、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

上述した各実施形態では、シム値算出面設定部３２１が設定した、１つのスライス面に直行する面Ｐ１、Ｐ２と、スライス面に平行な面Ｐ３とを基にデータを取得しシム値を算出しているが、本発明はこれには限定されない。Ｐ１〜Ｐ３のうち１枚のみを基にデータを取得しシム値を算出してもよいし、複数のスライス面に対して直行する複数の面及び、複数のスライス面に平行な面全てからデータを取得してシム値を算出するようにしてもよい。

図１は、ＭＲＩ装置１の構成を示す構成図である。 図２は、シム値算出面設定部３２１が設定するスライス面に対して直交した座標系ｘ’ｙ’ｚ’を示す図である。 図３は、Ｐ１及びＰ２の設定の仕方の一例を示す図である。 図４は、Ｐ３の設定の仕方の一例を示す図である。 図５は、シム値算出部３２３が行う重み付け処理について説明するための図である。 図６は、座標変換部３２４が実行する座標変換の概念図である。 図７は、ＭＲＩ装置１のシム値算出時の動作例について説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…ＭＲＩ装置、２…スキャン部、２１…静磁場マグネット部、２２…勾配コイル部、２３…コイル部、２４…テーブル部、３…操作コンソール部、３１…スライス面設定部、３２…シム値設定部、３２１…シム値算出面設定部、３２２…データ取得部、３２３…シム値算出部、３２４…座標変換部、３３…画像生成部、３４…操作部、３５…表示部、３６…記憶部

Claims (8)

1. シミングを実行する磁気共鳴イメージング装置であって、
   所望の断層画像を取得するためのスライス面を少なくとも１つ設定するスライス面設定部と、
   前記スライス面設定部が設定したスライス面に対するシミングのためのシム値を算出し設定するシム値設定部と、
   を有し、
   前記シム値設定部は、前記スライス面と直交する座標系におけるシム値を算出し、これを基に当該磁気共鳴イメージング装置全体の座標系であるシステム座標系におけるシム値を算出する
   磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記シム値設定部は、
   前記スライス面と直交する座標系を設定し、当該座標系において前記スライス面と直交する面と前記スライス面に平行な面のうち少なくとも１つの面をシム値を算出するためのデータを取得する面として設定するシム値取得面設定部と、
   前記シム値取得面設定部が設定した面からシム値を算出するためのデータを取得するデータ取得部と、
   前記データ取得部が取得したデータを基に、前記シム値取得面設定部が設定した座標系におけるシム値を算出するシム値算出部と、
   前記シム値取得面設定部が設定した座標系から前記システムの座標系への変換方法を有し、前記シム値算出部が算出した前記シム値取得面設定部が設定した座標系におけるシム値を前記システムの座標系におけるシム値に変換する座標変換部と
   を有する請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記座標変換部は、前記シム値取得面設定部が設定した座標系から前記システムの座標系へ変換する回転テンソルによって前記シム値算出部が算出したシム値を変換する
   請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記シム値取得面設定部は、前記スライス面に直交する座標系における前記スライス面と直交する２面と前記スライス面に平行な１面とをシム値を算出するためのデータを取得するためのデータを取得する面として設定する
   請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記シム値取得面設定部は、前記スライス面に直交する座標系における前記スライス面と直交する複数の面と前記スライス面に平行な複数の面との全ての面をシム値を算出するためのデータを取得するためのデータを取得する面として設定する
   請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記シム値算出部は、前記シム値取得面設定部が設定した面内の、データ取得部がデータを取得した信号領域の面積に応じて算出するシム値に重み付けを行う
   請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. シミングを実行する磁気共鳴イメージング装置のシム値設定方法であって、
   所望の断層画像を取得するためのスライス面を少なくとも１つ設定する第１の工程と、
   前記第１の工程において設定された前記スライス面と直交する座標系におけるシム値を算出し、これを基に当該磁気共鳴イメージング装置全体の座標系であるシステム座標系におけるシム値を算出する第２の工程と
   を有する
   シム値設定方法。
8. 前記第２の工程は、
   前記第１の工程において設定された前記スライス面と直交する座標系を設定し、当該座標系において前記スライス面と直交する面と前記スライス面に平行な面のうち少なくとも１つの面をシム値を算出するためのデータを取得する面として設定する第３の工程と、
   前記前記第３の工程において設定された面からシム値を算出するためのデータを取得する第４の工程と、
   前記第４の工程において取得されたデータを基に、前記シム値取得面設定部が設定した座標系におけるシム値を算出する第５の工程と、
   前記前記第５の工程において設定された座標系におけるシム値を前記システムの座標系におけるシム値に変換する第６の工程と
   を有する請求項７に記載のシム値設定方法。
   

Images