JP2009050738A - Formation method of mri data and imaging apparatus using it - Google Patents

Formation method of mri data and imaging apparatus using it Download PDF

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Kazuhiro Honma
一弘 本間
Kenji Takenaka
健志 竹中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the formation method of data (a half Fourier transform MRI) which attempts the shortening of imaging time, accelerates processing after imaging by improving the collecting measure of data and an image reconstruction method, and enables high-speed imaging also in a MRI apparatus in which the operating characteristic of a gradient magnetic field is bad, and an imaging apparatus using it. <P>SOLUTION: The two dimensional array (a line and a row) of data is carried out in k space in which the phase of a spin, which carries out magnetic resonance by adjusting the gradient magnetic field, is encoded in two directions. The formation method of data on the occasion is that the k space is divided into two parts with the central point as a border and the even-numbered line data and the odd-numbered line data are collected for one side and the other side, respectively. The other division data turn up and interpolate the one data with symmetry (point symmetry) in the center of the k space to give all the data in the k space. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は核磁気共鳴(NMR)を原理とする撮像(イメージング)装置、特にハーフフーリエ核磁気共鳴イメージング方法およびイメージング装置に関する。
この技術は、金属および磁性材料を除く種々の材料における内部構造や物性の解析(非破壊検査)、流体の可視化、薬学や化学における化学的な構造や薬理効果、動物学、生物学、医学、生理学などにおける生体の組織構造や機能の解析、生体反応、病気の検査・診断などの計測(無侵襲検査・診断)、治療中の生体計測などに利用することができる。性能的には、従来に比して高速化し、撮像時間の短縮化(約1/2)を可能にする。
The present invention relates to an imaging apparatus based on the principle of nuclear magnetic resonance (NMR), and more particularly to a half Fourier nuclear magnetic resonance imaging method and an imaging apparatus.
This technology analyzes the internal structure and physical properties of various materials except metals and magnetic materials (nondestructive inspection), fluid visualization, chemical structure and pharmacological effects in pharmacy and chemistry, zoology, biology, medicine, It can be used for analysis of biological tissue structure and function in physiology and the like, biological reaction, measurement of disease inspection / diagnosis (non-invasive inspection / diagnosis), biological measurement during treatment, and the like. In terms of performance, the speed is increased as compared with the prior art, and the imaging time can be shortened (about 1/2).

NMRを原理とするMRI装置(Magnetic Resonance Imaging;核磁気共鳴イメージング装置)は、撮像対象の周囲に静磁場発生用のマグネットと時間的・空間的に磁場強度が可変できる傾斜磁場発生コイルを備え、静磁場発生マグネットで空間的に均一な磁場Boを形成し、これと共に傾斜磁場発生コイルで空間的に磁場の強さを制御する。MRI装置は、静磁場Bo中で傾斜磁場の強度を変えて磁気共鳴する原子核が有する磁気モーメントに由来するスピンの位相を可変して信号(エコー信号あるいはFID(自由誘導減衰)信号)を得る。   An MRI apparatus based on NMR (Magnetic Resonance Imaging) includes a magnet for generating a static magnetic field around a subject to be imaged and a gradient magnetic field generating coil capable of varying the magnetic field strength temporally and spatially. A static magnetic field generating magnet forms a spatially uniform magnetic field Bo, and at the same time, the gradient magnetic field generating coil spatially controls the strength of the magnetic field. The MRI apparatus obtains a signal (echo signal or FID (free induction decay) signal) by changing the intensity of the gradient magnetic field in the static magnetic field Bo to change the phase of the spin derived from the magnetic moment of the nuclear magnetic resonance.

これらエコー信号およびFID(自由誘導減衰)信号をMRIデータといい、以後MRIデータを単に「データ」と省略して記す。
この信号をフーリエ変換などによって再構成すると画像(MRI画像)が得られる。スピンの位相をエンコードしてk空間に分布させるためには、x,y,z方向に傾斜磁場を加えて、磁場強度を空間的に変化させる。
These echo signals and FID (free induction decay) signals are referred to as MRI data, and the MRI data is hereinafter simply abbreviated as “data”.
When this signal is reconstructed by Fourier transform or the like, an image (MRI image) is obtained. In order to encode the spin phase and distribute it in the k-space, a gradient magnetic field is applied in the x, y, and z directions to spatially change the magnetic field strength.

MRI装置においては、従来のSE(スピンエコー)法、IR(反転回復)法などの手法に加えて、撮像時間の短縮を図るための高速化技術が求められている。MRIにおける高速および超高速イメージング方法として、従来から種々の方法が提案および特許出願されている。これらには、GRE(グラジエントエコー;Gradient Recalled Echo)法、FE(フィールドエコー;Fast Field Echo)法、EPI(エコープレナーイメージング;Echo Planar Imaging)法、SPI(スパイラルスキャン;Spiral Fast Imaging)法、単励起SE(スピンエコー;Singleshot Spin Echo)法、ランダムウオーク磁気共鳴イメージング(超高速磁気共鳴イメージング装置)がある。2次元画像の撮像時間は、128×128画素を撮像する場合、数秒〜数10秒(GRE法)、0.1秒から数秒(EPIおよびSPI)、0.02〜数秒(Oneshot−SE法、ランダムウオーク法)となる。   In the MRI apparatus, in addition to the conventional methods such as the SE (spin echo) method and the IR (inversion recovery) method, there is a demand for a high-speed technique for shortening the imaging time. Various methods have been proposed and patented as high-speed and ultrahigh-speed imaging methods in MRI. These include GRE (gradient echo) method, FE (field echo) method, EPI (echo planar imaging) method, SPI (spiral scan), single fast imaging (SPI) method. There are an excitation SE (Spin Echo) method and random walk magnetic resonance imaging (ultra-fast magnetic resonance imaging apparatus). When imaging 128 × 128 pixels, the imaging time of the two-dimensional image is several seconds to several tens of seconds (GRE method), 0.1 second to several seconds (EPI and SPI), 0.02 to several seconds (Oneshot-SE method), Random walk method).

これら従来の方法では、画像処理のために時間がかかった。この問題を解決するために次にハーフフーリエ変換を用いたMRイメージング方法が提案されていた(例えば、特許文献1参照)。
特開平11−4818号公報
These conventional methods take time for image processing. In order to solve this problem, an MR imaging method using half Fourier transform has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-4818

上記従来のMRイメージング方法、イメージング装置、およびは、ハーフフーリエ変換を用いたMRイメージング方法は、その特性から下記の点が要求される。
(1)撮像の高速化:
撮像に要する時間を短縮することは、高速で変化する対象の計測および画像化を可能にする。加えて、測定対象が人間や動物の場合、身体的および精神的負担の軽減に寄与する。
(2)超高速MRI装置:
MRイメージング方法およびイメージング装置におけるデータの収集方法、画像再構成法を改良して高速化する。
(3)低性能傾斜磁場を用いた超高速MRI:
通常、超高速でMRIを実施する場合には、優れた特性(磁場の立ち上がりと立ち下がりの特性)の傾斜磁場の利用が不可欠となっている。
本発明の目的は、撮像時間の短縮化を図り、MRIデータの収集方法、画像再構成方法を改良して撮像を高速化し、傾斜磁場の動作特性が悪いMRI装置でも高速撮像を可能にする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を提供することにある。
The above-described conventional MR imaging method, imaging apparatus, and MR imaging method using half Fourier transform are required to have the following points due to their characteristics.
(1) Speeding up imaging:
Reducing the time required for imaging enables measurement and imaging of objects that change at high speed. In addition, when the measurement object is a human or animal, it contributes to the reduction of physical and mental burden.
(2) Ultra-high speed MRI system:
The MR imaging method, the data collection method in the imaging apparatus, and the image reconstruction method are improved and speeded up.
(3) Ultra-high-speed MRI using low-performance gradient magnetic field:
Usually, when performing MRI at ultra-high speed, it is indispensable to use a gradient magnetic field having excellent characteristics (characteristics of rising and falling magnetic fields).
It is an object of the present invention to shorten the imaging time, improve the MRI data collection method and image reconstruction method to speed up imaging, and enable MRI that enables high-speed imaging even with an MRI apparatus having poor gradient magnetic field operating characteristics. It is an object of the present invention to provide a data formation method and an imaging apparatus using the same.

(1)画像の再構成法(フーリエ変換の性質を利用したデータ収集軌跡と画像再構成)
直交変換の一つであるフーリエ変換の性質にエルミート対象性がある。再構成する画像の基になるデータ(エコー信号あるいはFID信号)をk空間(周波数空間)において±SW(正負の周波数に分布するスペクトル)の周波数範囲で観測する。観測されるデータは、k空間の原点(SW=0)に対して点対称の関係を持つ。このため、±SWを周波数分布とするk空間において全てのデータ(N点×N点)を収集する必要はなく、全体の1/2のデータ収集(N×N/2)、即ち、±SWに対して、+SWあるいは−SWの何れかを収集し、k空間において収集していない領域に対して、収集したデータを原点対象になるように付与することで代替えすることができる。これにより、全k空間においてデータが与えられる。この性質がエルミート対称性である。実際のMRI撮像においては、k空間の領域に対して1/2のデータ収集のみで画像(MRI画像)を再構成することができる。再構成した画像のSNR(信号対雑音比)は1/√2に減弱するが、収集するデータ量は1/2となり、これに比例して撮像時間を1/2に短縮することができる。この特徴は、現状のハーフフーリエMRIとして既に活用されている。
本発明は、このエルミート対称性を利用した従来とは異なる画像再構成法を与えるものである。従来技術では困難であったスパイラルスキャン法を含めた現状におけるフーリエ変換を利用したMRI画像再構成法に適用できる点を特色とする。特に、スパイラルスキャン法にエルミート対象性の概念を導入した初めての事例となる。同手法に対しても撮像時間を1/2に短縮することができる。
(1) Image reconstruction method (data collection trajectory and image reconstruction using properties of Fourier transform)
Hermitian property is one of the properties of Fourier transform, which is one of orthogonal transforms. Data (echo signal or FID signal) that is the basis of an image to be reconstructed is observed in a frequency range of ± SW (spectrum distributed in positive and negative frequencies) in k space (frequency space). The observed data has a point-symmetric relationship with respect to the origin of k-space (SW = 0). For this reason, it is not necessary to collect all data (N points × N points) in k-space with ± SW as the frequency distribution, and ½ of the total data collection (N × N / 2), that is, ± SW On the other hand, it can be replaced by collecting either + SW or -SW and assigning the collected data so as to be the target of origin to the area not collected in the k space. Thereby, data is given in the entire k space. This property is Hermitian symmetry. In actual MRI imaging, an image (MRI image) can be reconstructed with only 1/2 data collection for the k-space region. The SNR (signal-to-noise ratio) of the reconstructed image is attenuated to 1 / √2, but the amount of data to be collected is ½, and the imaging time can be shortened to ½ in proportion to this. This feature has already been utilized as the current half-Fourier MRI.
The present invention provides a different image reconstruction method using the Hermitian symmetry. It is characterized in that it can be applied to an existing MRI image reconstruction method using Fourier transform, including a spiral scan method, which has been difficult in the prior art. In particular, this is the first case of introducing the concept of Hermitian subjectivity into the spiral scan method. Even with this method, the imaging time can be reduced to ½.

(2)位相の補正方法
本提案手法ではk空間上で1行おき(奇数もしくは偶数)に信号を収集し、収集した信号を折り返してデータを充填する。静磁場の不均一性や傾斜磁場の非直線性により、折り返して充填したデータとの間でスピンの位相に差が生じる場合がある。この位相差が生じると再構成した画像にアーチファクト(濃淡の不整や偽像)が生じる。このため、位相差が発生した場合には、奇数番目のデータと偶数番目のデータの位相の平均値を算出してデータの位相として与えるか、何れかのデータが有する位相に合致させる処理を行う。
(2) Phase Correction Method In the proposed method, signals are collected every other row (odd or even number) in the k space, and the collected signals are folded and filled with data. Due to the non-uniformity of the static magnetic field and the non-linearity of the gradient magnetic field, there may be a difference in the spin phase between the folded and filled data. When this phase difference occurs, artifacts (shading irregularities and false images) occur in the reconstructed image. For this reason, when a phase difference occurs, an average value of the phases of the odd-numbered data and the even-numbered data is calculated and given as the data phase, or a process of matching with the phase of any data is performed. .

具体的には以下の手段を採用する。
(1)データの形成方法は、静磁場中で傾斜磁場を可変して2次元方向にエンコードして得たデータの形成方法であって、データは、k空間の中心を境界として2分割し、一方を偶数番目の行データ、他方を奇数番目の行データを収集するようにエンコードし、分割した他方のデータは前記一方のデータを前記中心で対称に折り返し補間して作成することを特徴とする
(2)上記(1)記載のデータの形成方法において、前記データの2分割は、前記k空間において正負の領域に分割することを特徴とする。
(3)上記(1)又は(2)記載のデータの形成方法は、前記データの収集方法をフーリエ変換を用いるMRI画像再構成法に適用することを特徴とする。
Specifically, the following means are adopted.
(1) The data formation method is a data formation method obtained by encoding a gradient field in a static magnetic field and encoding it in a two-dimensional direction, and the data is divided into two with the center of k-space as the boundary, One is encoded to collect even-numbered row data and the other is collected to collect odd-numbered row data, and the other divided data is generated by interpolating the one data symmetrically at the center and interpolating. (2) In the data formation method described in (1) above, the data is divided into two parts in positive and negative areas in the k space.
(3) The data formation method described in (1) or (2) is characterized in that the data collection method is applied to an MRI image reconstruction method using Fourier transform.

(4)ハーフフーリエ核磁気共鳴イメージング装置は、MRI画像を構成する撮像対象からのエコー信号又は自由誘導減衰信号を検出する励起・検出装置と、前記エコー信号又は自由誘導減衰信号に基づいてデータおよびデータを2次元配列したk空間を形成し、該k空間のデータをフーリエ変換してMRI画像を形成する画像再構成装置とからなるハーフフーリエ核磁気共鳴イメージング装置であって、前記画像再構成装置は、傾斜磁場を印加することにより2方向(x,y)にスピンの位相をエンコードしてk空間において2次元配列する際に、前記請求項1乃至3のいずれか1項記載のデータの形成方法を適用して前記中心点で対称に折り返し補間して作成することを特徴とする。 (4) A half Fourier nuclear magnetic resonance imaging apparatus includes an excitation / detection device that detects an echo signal or a free induction decay signal from an imaging target constituting an MRI image, data based on the echo signal or the free induction decay signal, and A half Fourier nuclear magnetic resonance imaging apparatus comprising: an image reconstruction device that forms a k-space in which data is two-dimensionally arranged, and Fourier transforms the k-space data to form an MRI image, wherein the image reconstruction device 4. The data formation according to claim 1, wherein when a gradient magnetic field is applied to encode spin phases in two directions (x, y) and two-dimensionally array in k-space. The method is characterized in that the method is applied by performing symmetrical interpolation at the center point.

(1)撮像時間の短縮(MRI撮像の高速化):
k空間における全データの半分を収集するだけでMRI画像を再構成する。撮像時間は、収集するデータ量に依存することから、本発明によれば、撮像速度を2倍(撮像時間は1/2)にすることができる。従来手法に比して、データ量1/2になることから、SN比は1/√2倍に低下する。この方法は、フーリエ変換を画像再構成の原理とする全てのMRI撮像法に適用することができる。他方、キーホール(keyhole)技術を使って特定の空間周波数成分のデータ収集を行う場合、画像の空間周波数はk空間において、原点を中心に同心円状に分布する。このため、高速化を目的としてキーホール技術を用いる場合には、ハーフフーリエスパイラルMRイメージングは有益である。
(1) Reduction of imaging time (speeding up of MRI imaging):
An MRI image is reconstructed by collecting only half of the total data in k-space. Since the imaging time depends on the amount of data to be collected, according to the present invention, the imaging speed can be doubled (imaging time is ½). Since the data amount is halved compared to the conventional method, the SN ratio is reduced to 1 / √2 times. This method can be applied to all MRI imaging methods using Fourier transformation as the principle of image reconstruction. On the other hand, when data of a specific spatial frequency component is collected using the keyhole technique, the spatial frequency of the image is distributed concentrically around the origin in the k space. For this reason, when the keyhole technique is used for the purpose of speeding up, the half Fourier spiral MR imaging is useful.

(2)磁場不均一性の補正(磁場不均一性を有するマグネットへの対応):
MRI装置において静磁場Boが時間的に変動し、あるいは空間的に磁場の強度が均一性を有さず異なると、その変動に応じて計測される信号の位相が変化する。他方、傾斜磁場の空間的な線形性や時間的な安定性が低い場合にも同様に変化する。これらの変化は、再構成される画像において画像の歪みや変形、不整な濃淡変化となって現れる。高速化するためにk空間の半領域だけのデータを収集する従来のハーフフーリエMRイメージングの場合、k空間の半分の領域のみのデータ収集に起因してこれらの変動の影響を受けやすくなる。
このように磁場の均一性や時間的な安定性が良くないMRI装置においてもフーリエ変換のエルミート対象性を活用した高速化を実現するためには、本手法のようにしてk空間の全領域に渡ってデータ収集を行うことにより、これらに起因する変化の補正を容易にする。この結果、磁場不均一性に起因する画像の歪みや不整な濃淡変化を軽減することができる。
(2) Correction of magnetic field inhomogeneity (corresponding to magnet having magnetic field inhomogeneity):
In the MRI apparatus, when the static magnetic field Bo fluctuates with time, or when the intensity of the magnetic field varies spatially without uniformity, the phase of the signal to be measured changes according to the fluctuation. On the other hand, the same applies when the spatial linearity and temporal stability of the gradient magnetic field are low. These changes appear in the reconstructed image as image distortion and deformation, and irregular shading changes. In the case of conventional half Fourier MR imaging that collects data in only a half region of k-space for speeding up, it is susceptible to these variations due to data collection in only a half region of k-space.
In order to achieve speedup using the Hermite objectivity of Fourier transform even in an MRI apparatus with poor magnetic field uniformity and temporal stability in this way, the entire k-space region can be realized using this method. By collecting data across the board, it is easy to correct changes caused by these. As a result, it is possible to reduce image distortion and irregular shading due to magnetic field inhomogeneity.

本発明を図に基づいて説明する。
図1は本発明の核磁気共鳴イメージング装置のブロック構成図を示す。
本発明の磁気共鳴イメージング装置は、NMR(核磁気共鳴)を原理とする。励起・検出コイル10の外側には、撮像対象(または測定物質)に対して両側に時間的・空間的に一定な磁場を発生するための静磁場発生マグネット11a、11bと、時間的・空間的に磁場強度を変動させる傾斜磁場発生コイル12a、12bを設ける。静磁場発生マグネット11a、11bには、静磁場発生マグネット・シムコイル電源13と磁場の強度を制御する制御装置14が接続される。傾斜磁場発生コイル12a、12bには、傾斜磁場発生コイル電源16と磁場の強度を制御する制御装置17が接続される。励起・検出コイル10には、核磁気共鳴に応じた信号を受信する受信器19と、画像を再構成する画像再構成装置20と、画像表示装置21とからなる画像処理装置が接続される。
The present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a block diagram of a nuclear magnetic resonance imaging apparatus of the present invention.
The magnetic resonance imaging apparatus of the present invention is based on NMR (nuclear magnetic resonance). Outside the excitation / detection coil 10, static magnetic field generating magnets 11a and 11b for generating a temporally and spatially constant magnetic field on both sides of the imaging target (or measurement substance), temporally and spatially Are provided with gradient magnetic field generating coils 12a and 12b for varying the magnetic field strength. The static magnetic field generating magnets 11a and 11b are connected to a static magnetic field generating magnet / shim coil power source 13 and a control device 14 for controlling the strength of the magnetic field. The gradient magnetic field generating coils 12a and 12b are connected to a gradient magnetic field generating coil power supply 16 and a controller 17 for controlling the strength of the magnetic field. Connected to the excitation / detection coil 10 is an image processing device including a receiver 19 that receives a signal corresponding to nuclear magnetic resonance, an image reconstruction device 20 that reconstructs an image, and an image display device 21.

また、励起・検出コイル10には、撮像する対象(または測定物質)の原子核が有する核磁気を共鳴させるために、共鳴周波数に等しい周波数を持つRF(ラジオ周波数)波をパルス状に印加するRFパルス発生器18が接続されている。励起・検出コイル10にRFパルス発生器18のRFパルスを印加すると、撮像対象が核磁気共鳴を誘起し、撮像対象の周辺に配置した検出コイルにより、検出信号(FID[自由誘導減衰]信号あるいはエコー信号)として出力される。この信号を励起・検出コイル10に接続される受信器19により収集する。その後、画像再構成装置20により画像が再構成される。
図2は本発明の原理に基づく2次元イメージングに対するk空間におけるデータ収集の軌跡を示す説明図である。図2に示すデータ収集軌跡は2次元SE(スピンエコー)法、GRE(グラジエントエコー)法、FastSE(高速スピンエコー)法など、RFパルスによる励起を複数回繰り返してk空間の全領域のデータを収集するMRI手法に適用できる。
Further, an RF (radio frequency) wave having a frequency equal to the resonance frequency is applied to the excitation / detection coil 10 in a pulsed manner in order to resonate the nuclear magnetism of the nucleus of the object (or measurement substance) to be imaged. A pulse generator 18 is connected. When the RF pulse of the RF pulse generator 18 is applied to the excitation / detection coil 10, the imaging target induces nuclear magnetic resonance, and a detection signal (FID [free induction decay] signal or Echo signal). This signal is collected by a receiver 19 connected to the excitation / detection coil 10. Thereafter, the image is reconstructed by the image reconstruction device 20.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the locus of data collection in k-space for two-dimensional imaging based on the principle of the present invention. The data collection trajectory shown in FIG. 2 is a two-dimensional SE (spin echo) method, a GRE (gradient echo) method, a FastSE (fast spin echo) method, and the like. Applicable to MRI technique to collect.

本発明における画像化の対象は2次元座標系であることから、k空間は画像の2次元空間周波分布を与える空間となる。k空間の中心は空間周波数が0、左右および上下に±ωの信号強度を示す。即ち、k空間における(+n,+m)の位置に分布する信号は周波数ω+n,+mを与え、その周波数の信号強度がこの点の値(強度)となる。
MRIは、SE法、GRE法、EPI法(後記する図7)やスパイラル法(後記する図11)などの撮像法の何れかを用いて信号(スピンエコーあるいはFID)を観測する。信号の一例を図3に示す。横軸は時間(一般には数10msecで観測)、縦軸は信号の強度を示す。MRIにける撮像法に依存して図3、図5、図8、図12、図13などの軌跡に基づいて信号を収集する。
例えば、図2に示す複数の横線の一本において図3の信号を観測する。256×256画素の2次元画像を再構成する場合には、256個の信号を観測することから、256本の軌跡をとる。観測される各々の信号に対して256点のサンプリングを行ない、得られる256×256のデータに対して2次元フーリエ変換することにより、2次元MRI画像が再構成される。
Since the object of imaging in the present invention is a two-dimensional coordinate system, the k-space is a space that gives a two-dimensional spatial frequency distribution of the image. The center of the k space has a spatial frequency of 0 and a signal intensity of ± ω on the left and right and top and bottom. That is, the signal distributed at the position of (+ n, + m) in the k space gives the frequency ω + n, + m, and the signal intensity at that frequency becomes the value (intensity) at this point.
In MRI, a signal (spin echo or FID) is observed using any one of imaging methods such as SE method, GRE method, EPI method (FIG. 7 described later) and spiral method (FIG. 11 described later). An example of the signal is shown in FIG. The horizontal axis represents time (generally observed at several tens of milliseconds), and the vertical axis represents signal intensity. Depending on the imaging method in MRI, signals are collected based on the trajectories of FIG. 3, FIG. 5, FIG. 8, FIG. 12, FIG.
For example, the signal of FIG. 3 is observed on one of a plurality of horizontal lines shown in FIG. In the case of reconstructing a 256 × 256 pixel two-dimensional image, since 256 signals are observed, 256 trajectories are taken. A two-dimensional MRI image is reconstructed by sampling 256 points for each observed signal and performing a two-dimensional Fourier transform on the obtained 256 × 256 data.

本発明の方法は、k空間における軌跡を半減して画像再構成する方法であり、軌跡を半減することから、撮像時間が半減され、高速撮像を可能にする特徴を有する。また、本発明の方法は、既に提案されているMRI撮像の殆ど(フーリエ変換を画像再構成に使うMRI撮像法の全て)に適用できる。画像再構成の一例として、k空間において図2の軌跡に基づいて収集したデータ(図3)に対する画像最再構成法(図4)を用いて説明する。
図4(a)にk空間において実際に収集するデータの軌跡を示す。再構成するMRI画像をN×N画素(N=128,256,512など)とする場合、N/2個の信号を収集する。図4(b)は図4(a)を点対称で転置した結果で、同一の座標系において単に転置しただけであることから、例えば、図4(a)中に左上にあるデータ点は、図4(b)では右下に位置する。次に、図4(a)と図4(b)を重ね合わせる処理を行う。この結果を図4(c)に示す。図4(a)はN/2×N個のデータからなり、(b)も同様にN/2×N個のデータである。相互に重複しないことから、両者を重ね合わせた(c)はN/2×N+N/2×NであることからN×N個のデータになる。
The method of the present invention is a method for reconstructing an image by halving the trajectory in the k space. Since the trajectory is halved, the imaging time is halved and high-speed imaging is possible. In addition, the method of the present invention can be applied to most of the proposed MRI imaging (all MRI imaging methods using Fourier transform for image reconstruction). As an example of image reconstruction, description will be made using an image reconstructing method (FIG. 4) for data (FIG. 3) collected based on the trajectory of FIG. 2 in k-space.
FIG. 4A shows a trajectory of data actually collected in the k space. When the MRI image to be reconstructed is N × N pixels (N = 128, 256, 512, etc.), N / 2 signals are collected. FIG. 4 (b) is a result of transposing FIG. 4 (a) with point symmetry, and is merely transposed in the same coordinate system. For example, the data point at the upper left in FIG. It is located in the lower right in FIG. Next, the process of superimposing FIG. 4A and FIG. 4B is performed. The result is shown in FIG. FIG. 4A includes N / 2 × N data, and FIG. 4B also includes N / 2 × N data. Since they do not overlap each other, (c) obtained by superimposing them is N / 2 × N + N / 2 × N, and therefore N × N data.

MRIにおける画像再構成法にはフーリエ変換が多用されることから、それらの画像再構成法の全てにこの処理が適用できる。この転置を可能にするのは、フーリエ変換の周波数分布の対称性で、その原理はフーリエ変換が有する特性として既知である。
本発明の方法は、k空間の全領域に分布するデータを収集し、かつ、撮像時間を半減することが特徴となる。k空間の全領域でデータ収集することから、マグネットで作られる静磁場Boの強度が空間的に不均一なMRI装置であっても不均一に起因する観測信号の位相変化が補正できる特徴を有する。また、スパイラルスキャン法への適用も可能にする。反面、欠点としてはデータ収集量が半分であることから、再構成したMRI画像のS/N比は、理論上1/√2倍に低下する。この際に、図4(a)の軌跡データと図4(b)の軌跡データの間に位相差がある場合には、位相の補正を行う。画像は図4(c)の軌跡データをフーリエ変換することにより得られる。なお、Oは原点(以降の図においても同様)を表す。
Since Fourier transformation is frequently used for image reconstruction methods in MRI, this processing can be applied to all of these image reconstruction methods. This transposition is made possible by the symmetry of the frequency distribution of the Fourier transform, the principle of which is known as a characteristic of the Fourier transform.
The method of the present invention is characterized by collecting data distributed over the entire area of k-space and halving the imaging time. Since data is collected in the entire area of k-space, the phase change of the observation signal caused by the non-uniformity can be corrected even with an MRI apparatus in which the intensity of the static magnetic field Bo created by the magnet is spatially non-uniform. . Also, it can be applied to the spiral scan method. On the other hand, since the data collection amount is half as a disadvantage, the S / N ratio of the reconstructed MRI image is theoretically reduced to 1 / √2 times. At this time, if there is a phase difference between the trajectory data of FIG. 4A and the trajectory data of FIG. 4B, the phase is corrected. The image is obtained by Fourier transforming the trajectory data shown in FIG. O represents the origin (the same applies to the following drawings).

具体的には、
(1)傾斜磁場を印加することにより2方向(x,y)にスピンの位相をエンコードしてk空間において2次元配列する。その際、k空間を、その中心を境界として2分割し、一方を偶数番目の行配列データ、他方を奇数番目の行配列データを収集する。分割した他方のデータは前記一方のデータをk空間の中心点で対称(点対称)に折り返し補間してk空間におけるデータとすることを特徴とする。
(2)上記(1)記載のデータの形成方法は、前記データの2分割は、前記k空間において正負の位相領域に分割することを特徴とする。
(3)前記データの収集方法を従来のSE法、GRE法、FastSE法、EPI法、スパイラルスキャン手法などのフーリエ変換を用いた全てのMRI画像再構成法(磁気共鳴イメージング)に適用することを特徴とする。
In particular,
(1) By applying a gradient magnetic field, spin phases are encoded in two directions (x, y), and two-dimensionally arranged in k-space. At that time, the k-space is divided into two with the center as a boundary, one of which is even-numbered row array data and the other of which is odd-numbered row array data. The other divided data is characterized in that the one data is interpolated symmetrically (point symmetry) at the center point of k-space to obtain data in k-space.
(2) The data formation method according to (1) is characterized in that the data is divided into two divided into positive and negative phase regions in the k space.
(3) Applying the data collection method to all MRI image reconstruction methods (magnetic resonance imaging) using Fourier transform such as conventional SE method, GRE method, FastSE method, EPI method, spiral scan method, etc. Features.

(4)ハーフフーリエ核磁気共鳴イメージング装置は、MR画像信号となる撮像対象からのエコー信号又は自由誘導減衰信号を検出する励起・検出装置と、前記エコー信号又は自由誘導減衰信号に基づいてデータを2次元配列したk空間を形成し、該k空間のデータをフーリエ変換してMRI画像を形成する画像再構成装置とからなる核磁気共鳴イメージング装置であって、前記画像再構成装置は、傾斜磁場によりxとy方向にエンコードして2次元k空間を形成する際に、前記請求項1乃至3のいずれか1項記載のデータの形成方法を適用して前記中心点で対称に折り返し補間して作成することを特徴とする。 (4) A half-Fourier nuclear magnetic resonance imaging apparatus is an excitation / detection device that detects an echo signal or a free induction attenuation signal from an imaging target that is an MR image signal, and data based on the echo signal or the free induction attenuation signal. A nuclear magnetic resonance imaging apparatus comprising an image reconstruction device that forms a two-dimensionally arranged k-space and Fourier transforms the k-space data to form an MRI image, wherein the image reconstruction device includes a gradient magnetic field When the data is encoded in the x and y directions to form a two-dimensional k-space, the data forming method according to any one of claims 1 to 3 is applied to perform symmetrical interpolation at the center point. It is characterized by creating.

図5は本発明の原理に基づく2次元EPI(エコープレーナ)法のためのデータの収集軌跡を示す説明図である。図中の実線で示す領域を左上(あるいは右下から逆向きでも可能である)から線に添って軌跡を描くように線上のデータ点列を収集する。従来のEPI法は、破線の領域も含めた軌跡を取っていた。本発明のデータ収集方法に基づくと収集データは実線の部分(k空間における半分の領域は偶数番目の行データを、他の半分の領域は奇数番目の軌跡をとる)のみで良く、収集するデータ量は従来のすべて収集するものに比べ1/2の処理時間ですみ、この結果、撮像時間が1/2に短縮される。
図6は図5で与えたEPI法において、k空間における未収集のデータ(画像再構成するために必要なデータ)を本発明の原理に基づいて充填する充填方法を示す説明図である。図4と同様に、画像の半分の未収集のデータ点は原点0を基点に点対称の位置にある既収集データをそのまま反転して充填する。画像(a)と画像(b)をそれぞれ前記のようにして形成する。その後、充填処理した画像(a)と画像(b)を合成し、画像(c)を得る。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a data collection trajectory for a two-dimensional EPI (echo planar) method based on the principle of the present invention. A data point sequence on the line is collected so that the region shown by the solid line in the figure is drawn along the line from the upper left (or from the lower right can be reversed). The conventional EPI method has taken a locus including a broken line region. According to the data collection method of the present invention, the collected data need only be a solid line portion (half area in k-space takes even-numbered row data, and the other half area takes odd-numbered trajectory). The amount of processing is ½ the processing time of all the conventional collections. As a result, the imaging time is reduced to ½.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a filling method for filling uncollected data in k-space (data necessary for image reconstruction) based on the principle of the present invention in the EPI method given in FIG. As in FIG. 4, the uncollected data points in the half of the image are filled by inverting the already collected data at the point-symmetrical positions with respect to the origin 0 as it is. Image (a) and image (b) are formed as described above. Thereafter, the filled image (a) and image (b) are synthesized to obtain an image (c).

図7は図5の収集軌跡の形成を可能にするパルス系列を示す波形図である。図7の横軸は時間TR、RFはラジオ周波数の90°RFパルスによる励起信号、Gsはスライス選択用の傾斜磁場、Gpは共鳴するスピンの位相エンコード用の傾斜磁場、Grは周波数エンコード用の傾斜磁場を与える。各々は、図示の時刻において個別に印加される。この結果、図中の両端矢印で示す時刻に信号が観測される。観測される信号はk空間に存在することから、傾斜磁場GpおよびGrの強度に依存してスピンの位相が変化する。GpとGrはユークリット空間において直交する2方向と合致させることにより、GpとGrの2軸に基づくスピンの2次元分布が得られる。スピンの位相は、傾斜磁場(GpおよびGr)の強度に比例する。従って、傾斜磁場を空間的に直線(線形)とすることで、k空間におけるスピンの位相は、線形の位相分布を示すことになる。このため、k空間において収集した観測信号をフーリエ変換することにより、画像(MRI画像)が得られることになる。   FIG. 7 is a waveform diagram showing a pulse sequence that enables formation of the collection trajectory of FIG. The horizontal axis of FIG. 7 is time TR, RF is an excitation signal by a radio frequency 90 ° RF pulse, Gs is a gradient magnetic field for slice selection, Gp is a gradient magnetic field for phase encoding of resonating spins, and Gr is for frequency encoding. Give a gradient magnetic field. Each is applied individually at the time shown. As a result, a signal is observed at the time indicated by the double-ended arrows in the figure. Since the observed signal exists in the k space, the spin phase changes depending on the strengths of the gradient magnetic fields Gp and Gr. By matching Gp and Gr with two orthogonal directions in the Euclidean space, a two-dimensional distribution of spins based on the two axes of Gp and Gr is obtained. The phase of the spin is proportional to the strength of the gradient magnetic fields (Gp and Gr). Therefore, by making the gradient magnetic field spatially linear (linear), the spin phase in the k-space shows a linear phase distribution. For this reason, an image (MRI image) is obtained by Fourier-transforming the observation signal collected in the k space.

図8はk空間を渦巻き状に収集軌跡をとる従来のスパイラルスキャン(SPI:Spiral MR Imaging)法を示す説明図である。k空間の中心から外側に、あるいは外側から中心に渦巻き状に軌跡を描き、軌跡上の点をデータとして収集する。
図9は図8で与えたスパイラルスキャン法において、k空間における未収集のデータ(画像再構成するために必要なデータ)を本発明の原理に基づいて充填する充填方法を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a conventional spiral scan (SPI: Spiral MR Imaging) method in which a k-space is collected in a spiral shape. A trajectory is drawn spirally from the center of k-space to the outside or from the outside to the center, and points on the trajectory are collected as data.
FIG. 9 is an explanatory view showing a filling method for filling uncollected data in k-space (data necessary for image reconstruction) based on the principle of the present invention in the spiral scan method given in FIG.

これは、図2に対する図4、図5に対する図6と同様に、図9(a)の収集したデータを図9(b)に示すように点対称で転置し、図9(a)と図9(b)のデータを合成することにより、図9(c)に示すようにデータの充填を行う。
図10は図9(c)に示された処理結果であり、k空間における収集データの分布を示す説明図である。実線は図9(a)の収集したデータの軌跡、点線は図9(b)の充填した軌跡であり、図10の実線の軌跡と点線の軌跡を合成した軌跡が本発明で求めるk空間における最終的なデータ収集の軌跡である。図中の線上のデータ点が収集されたことになる。
Like FIG. 4 for FIG. 2 and FIG. 6 for FIG. 5, the data collected in FIG. 9A is transposed point-symmetrically as shown in FIG. 9B, and FIG. 9A and FIG. By combining the data of 9 (b), data is filled as shown in FIG. 9 (c).
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the distribution of collected data in the k space, which is the processing result shown in FIG. 9C. The solid line is the locus of the collected data in FIG. 9A, the dotted line is the filled locus in FIG. 9B, and the locus obtained by combining the solid locus and the dotted locus in FIG. This is the final data collection trajectory. Data points on the line in the figure have been collected.

図11は図8〜図10に示すスパイラル状に軌跡をとる撮像方法を可能にするパルスシーケンスを示す波形図である。これは、図7と同様に、共鳴のためのRF波(90°パルス)を、また、傾斜磁場(Gs、G、G)を図示の時系列で印加することにより矢印で示す時間範囲において信号が観測される。Gsはスライス断面の位置を決定するための傾斜磁場、GとGはk空間において図8に示す軌跡を取るために印加する傾斜磁場である。図はFID(自由誘導減衰)信号を観測して画像再構成する撮像法を示すが、図の90゜RFパルスの後にTE(エコー時間)の1/2の時間後に180゜RFパルスを印加すればエコー信号の観測を可能とし、90゜と180゜の間にMPG(傾斜磁場、Motion Probing Gradients)を印加することにより拡散強調イメージング(物質中の拡散や還流などによる磁気共鳴元素の変位)を可能にする。また、図は、図8におけるk空間の中心から外側に向かって軌跡を描く撮像方であるが、前述のように、外側から内側に軌跡を描かせる場合には、図中の傾斜磁場(G、G)の時間変化を逆にする。即ち、図中の経時的な変化において最初を大きく、徐々に減衰させる。信号は図示と同じ期間に観測される。 FIG. 11 is a waveform diagram showing a pulse sequence that enables the imaging method that takes a spiral locus shown in FIGS. As in FIG. 7, this is a time range indicated by an arrow by applying an RF wave for resonance (90 ° pulse) and a gradient magnetic field (Gs, G 1 , G 2 ) in the time series shown in the figure. A signal is observed at. Gs is a gradient magnetic field for determining the position of the slice cross section, and G 1 and G 2 are gradient magnetic fields applied to take the locus shown in FIG. 8 in the k space. The figure shows an imaging method that reconstructs an image by observing an FID (free induction decay) signal. After the 90 ° RF pulse in the figure, a 180 ° RF pulse is applied after half the TE (echo time). Echo signals can be observed, and diffusion-weighted imaging (displacement of magnetic resonance elements due to diffusion or reflux in materials) can be performed by applying MPG (Motion Probing Gradients) between 90 ° and 180 °. enable. Further, the figure shows an imaging method for drawing a locus from the center of the k space in FIG. 8 toward the outside. However, as described above, when the locus is drawn from the outside to the inside, the gradient magnetic field (G 1 , G 2 ) over time. In other words, the initial value is greatly increased and gradually attenuated in the change over time in the figure. The signal is observed during the same period as shown.

図12は本発明の撮像法の応用の一例を示す説明図である。図12は、本発明にキーホール法を併用した高速撮像で、経時的に変化する対象を超高速で撮像できる。図12(a)は、最初のデータ収集時の軌跡を示し、従来のスパイラルスキャン法を用いて全領域のデータを収集する。図12(b)は、2回目以降のデータ収集軌跡を示し、特定の周波数領域のみを収集する。図12(c)は、本発明に基づく画像再構成のためのデータ収集軌跡を示し、本発明に基づいて図12(b)のデータを転置してデータを充填する。図12(d)は、キーホール法を適用したデータ収集軌跡を示し、図12(c)の結果において欠落する領域(図では中心部)のデータを図12(a)の収集データを充填してk空間における最終的なデータを得る。この後、フーリエ変換により画像(MRI画像)を再構成する。図12(b)のデータ収集のみで図12(a)と同等の画像を再構成する。k空間において変化する特定の領域(図12(b))のみを本発明で示す手法でデータ収集する。データ収集時間は収集するデータ量に比例することから、撮像時間は収集データの削減量に依存して変化する。機能MRI(Functional MRI)に見られる脳機能の撮像、心臓や四肢の動作などが適用事例になる。   FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of application of the imaging method of the present invention. FIG. 12 is a high-speed imaging that uses the keyhole method together with the present invention, and an object that changes over time can be imaged at an ultra-high speed. FIG. 12A shows a trajectory at the time of initial data collection, and collects data for the entire region using a conventional spiral scan method. FIG. 12B shows the data collection trajectory for the second and subsequent times, and collects only a specific frequency region. FIG. 12C shows a data collection trajectory for image reconstruction based on the present invention, and the data of FIG. 12B is transposed and filled with data based on the present invention. FIG. 12D shows a data collection trajectory to which the keyhole method is applied, and the data of the region (center part in the figure) that is missing in the result of FIG. 12C is filled with the collected data of FIG. To obtain the final data in k-space. Thereafter, an image (MRI image) is reconstructed by Fourier transform. An image equivalent to that in FIG. 12A is reconstructed only by collecting data in FIG. Only a specific region (FIG. 12B) that changes in the k-space is collected by the method shown in the present invention. Since the data collection time is proportional to the amount of data to be collected, the imaging time varies depending on the reduction amount of the collected data. Examples of applications include imaging of brain functions found in functional MRI (Functional MRI), movement of the heart and extremities.

図13は本発明で与える撮像法の他の応用例を示す説明図である。図13では、対象が変化を示す周波数分布に応じてk空間における軌跡を変化させることができ、対象が存在する実空間において一様に変化する場合は図13(a)のように、横方向の変化を示す場合は図13(b)のように、斜め方向に変化する場合には図13(c)のように収集軌跡を変化させることを可能にする。具体的には、図11に示す傾斜磁場印加信号GとGを、k空間において図13(a)〜(c)のうちの任意の軌跡を取るように変化させる。 FIG. 13 is an explanatory view showing another application example of the imaging method given in the present invention. In FIG. 13, the trajectory in the k space can be changed according to the frequency distribution in which the object changes, and when the object changes uniformly in the real space where the object exists, as shown in FIG. As shown in FIG. 13 (b), the collection trajectory can be changed as shown in FIG. 13 (c). Specifically, the gradient magnetic field application signals G 1 and G 2 shown in FIG. 11 are changed so as to take an arbitrary locus in FIGS. 13A to 13C in the k space.

図14は本発明の実施例を示す説明図である。同図はEPI手法に本発明の概念を導入したもので、図7のパルスシーケンスに基づいて、図5のデータ収集を行い、図6のデータ処理を行って再構成した画像である。図中、図14(a)は、従来のEPI法に基づいて画像(2次元画像、128×128画素、撮像時間約100msec)を再構成した結果である。これに対して、図14(b)は、撮像時間の短縮を目的とした従来のハーフフーリエEPI法(k空間における半分強[半分+3程度]の領域のみをデータ収集)の結果で、撮像時間は約1/2に短縮される。図14(c)は、本発明に基づくハーフフーリエEPI法を適用した画像である。本方法は従来手法より短い1/2の時間で撮像を完了する。また、k空間の全領域のデータを収集することから静磁場などの時・空間的な不均一性に強く(k空間において全データを収集する従来のEPI法(a)と同等)、撮像時間が短縮される。
(従来技術との差異)
FIG. 14 is an explanatory view showing an embodiment of the present invention. This figure is an image obtained by introducing the concept of the present invention to the EPI method, and reconstructing the data collected in FIG. 5 based on the pulse sequence in FIG. 7 and the data processing in FIG. FIG. 14A shows the result of reconstructing an image (two-dimensional image, 128 × 128 pixels, imaging time of about 100 msec) based on the conventional EPI method. On the other hand, FIG. 14B shows the result of the conventional half-Fourier EPI method (collecting only data of a little over half [about half +3] in the k space) for the purpose of shortening the imaging time. Is reduced to about ½. FIG. 14C is an image to which the half Fourier EPI method based on the present invention is applied. This method completes imaging in a half time shorter than the conventional method. In addition, since data of the entire area of k-space is collected, it is highly resistant to temporal and spatial inhomogeneities such as a static magnetic field (equivalent to the conventional EPI method (a) for collecting all data in k-space), and imaging time Is shortened.
(Difference from conventional technology)

図15は、ハーフフーリエメージングにおけるEPIのパルス系列を説明する説明図である。従来のEPI法は、RFパルスを用いてスピンを励起した後に、画像化する2次元面に対して、図15(a)に示すように傾斜磁場を可変させた。EPI法においては、フーリエ変換におけるエルミート対象性を利用したハーフフーリエメージングがあり、これをEPI法に適用することも可能である。その際のk空間におけるデータ収集の軌跡を図15(b)に示す。MRIにおけるハーフフーリエ技術の目的には撮像の高速化にある。k空間の半分強の領域のみをデータを収集し、これを他の領域に充填することで画像再構成を可能とした。この方法の問題点は、半分の領域のみの収集であることから、収集されるデータの位相を補正することが困難であり、磁場の不均一性に弱い点を指摘することができる。本発明(c)は、これらの問題点を克服した特徴を有する。
図16は図15に示すパルス系列に対するk空間における軌跡を示す説明図である。各々、(a)フルエンコード法、(b)ハーフエンコード法、(c)提案するエンコード法で、データ収集のための軌跡は図示の通りである。
図17はスパイラルスキャン法における傾斜磁場の印加方法を示す説明図である。k空間において螺旋状のデータ収集軌跡を描かせるために、傾斜磁場は図示の正弦波をとる。
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining an EPI pulse sequence in half Fourier imaging. In the conventional EPI method, after exciting spins using RF pulses, the gradient magnetic field is varied as shown in FIG. 15A with respect to the two-dimensional surface to be imaged. In the EPI method, there is half-Fourier merging using Hermite objectivity in Fourier transform, which can also be applied to the EPI method. The locus of data collection in k space at that time is shown in FIG. The purpose of the half Fourier technique in MRI is to increase the imaging speed. Data was collected only in an area of a little over half of the k-space, and the image was reconstructed by filling it with other areas. The problem with this method is that only half of the region is collected, so it is difficult to correct the phase of the collected data, and it can be pointed out that the method is vulnerable to magnetic field inhomogeneities. The present invention (c) has characteristics that overcome these problems.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a locus in the k space for the pulse sequence shown in FIG. In each of (a) full encoding method, (b) half encoding method, and (c) proposed encoding method, the trajectory for data collection is as shown in the figure.
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a gradient magnetic field application method in the spiral scan method. In order to draw a spiral data collection trajectory in k-space, the gradient magnetic field takes the illustrated sine wave.

この技術は、金属および磁性材料を除く種々の材料における内部構造や物性の解析(非破壊検査)、流体の可視化、薬学や化学における化学的な構造や薬理効果、動物学、生物学、医学、生理学などにおける生体の組織構造や機能の解析、生体反応、病気の検査・診断などの計測(無侵襲検査)、などに利用することができる。   This technology analyzes the internal structure and physical properties of various materials except metals and magnetic materials (nondestructive inspection), fluid visualization, chemical structure and pharmacological effects in pharmacy and chemistry, zoology, biology, medicine, It can be used for analysis of tissue structure and function of a living body in physiology and the like, biological reaction, measurement of disease inspection / diagnosis (non-invasive inspection), and the like.

本発明の核磁気共鳴イメージング装置のブロック構成図を示す。1 shows a block configuration diagram of a nuclear magnetic resonance imaging apparatus of the present invention. FIG. 発明の原理に基づく2次元イメージングに対するk空間におけるデータ収集の軌跡を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the locus | trajectory of the data collection in k space with respect to the two-dimensional imaging based on the principle of invention. MRIで観測された信号の波形図を示す。The waveform figure of the signal observed by MRI is shown. 図2の軌跡に対するデータの充填方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the filling method of the data with respect to the locus | trajectory of FIG. 本発明の原理に基づく2次元EPI(エコープレーナ)法のためのデータの収集軌跡を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the collection locus | trajectory of the data for the two-dimensional EPI (echo planar) method based on the principle of this invention. 図5で与えたEPI法において、k空間における未収集のデータ(画像再構成するために必要なデータ)を本発明の原理に基づいて充填する充填方法を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a filling method for filling uncollected data (data necessary for image reconstruction) in k space based on the principle of the present invention in the EPI method given in FIG. 5. 図5の収集軌跡の形成を可能にするパルス系列を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing a pulse sequence that enables formation of the collection trajectory of FIG. 5. k空間を渦巻き状に収集軌跡をとる従来のスパイラルスキャン(SPI:Spiral MR Imaging)法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the conventional spiral scan (SPI: Spiral MR Imaging) method which takes a collection locus | trajectory spirally in k space. 図8で与えたスパイラルスキャン法において、k空間における未収集のデータ(画像再構成するために必要なデータ)を本発明の原理に基づいて充填する充填方法を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a filling method for filling uncollected data (data necessary for image reconstruction) in k space based on the principle of the present invention in the spiral scan method given in FIG. 8. 図9(c)で与えられるk空間における収集軌跡を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the collection locus | trajectory in k space given by FIG.9 (c). 図8〜図10に示すスパイラル状に軌跡をとる撮像方法を可能にするパルスシーケンスを示す波形図である。FIG. 11 is a waveform diagram showing a pulse sequence that enables the imaging method that takes a spiral locus shown in FIGS. 8 to 10. 本発明の撮像法の応用の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the application of the imaging method of this invention. 本発明で与える撮像法の他の応用例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other application example of the imaging method given by this invention. 本発明の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the Example of this invention. EPI法に対するパルス系列を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the pulse series with respect to an EPI method. EPI法におけるk空間における軌跡を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the locus | trajectory in k space in an EPI method. スパイラルスキャン法における傾斜磁場の印加方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the application method of the gradient magnetic field in a spiral scan method.

符号の説明Explanation of symbols

10 励起・検出コイル
11a、11b 静磁場発生マグネット
12a、12b 傾斜磁場発生コイル
13 静磁場マグネット・シムコイル電源
14、17 制御装置
16 傾斜磁場発生コイル電源
18 RFパルス発生器
19 受信器
20 画像再構成装置
21 画像表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Excitation / detection coil 11a, 11b Static magnetic field generation magnet 12a, 12b Gradient magnetic field generation coil 13 Static magnetic field magnet shim coil power supply 14, 17 Control device 16 Gradient magnetic field generation coil power supply 18 RF pulse generator 19 Receiver 20 Image reconstruction apparatus 21 Image display device

Claims (4)

k空間におけるデータ収集の軌跡を静磁場中で傾斜磁場を可変して2次元方向にエンコードしてMRIデータを得る2次元の行列で構成されるMRIデータの形成方法であって、k空間をその中心をとおる螺旋状にデータを収集するようにエンコードしたことを特徴とするMRIデータの形成方法。 A method of forming MRI data composed of a two-dimensional matrix that obtains MRI data by varying a gradient magnetic field in a static magnetic field and encoding it in a two-dimensional direction in a static magnetic field. A method for forming MRI data, wherein the data is encoded so as to be collected in a spiral shape around the center. 前記螺旋状に収集したデータを、原点を基点に未収集で点対称の位置にそのまま反転して充填することを特徴とする請求項1記載のMRIデータの形成方法。 2. The method of forming MRI data according to claim 1, wherein the spirally collected data is filled by being inverted to a point-symmetrical position that is not collected from the origin. 前記MRIデータの形成方法をフーリエ変換を用いるMRI画像再構成法に適用することを特徴とする請求項1又は2記載のMRI画像再構成法。 3. The MRI image reconstruction method according to claim 1, wherein the MRI data formation method is applied to an MRI image reconstruction method using Fourier transform. MRI画像を構成する撮像対象からのエコー信号又は自由誘導減衰信号を検出する励起・検出装置と、前記エコー信号又は自由誘導減衰信号に基づいてMRIデータおよび前記MRIデータを2次元配列したk空間を形成し、該k空間のMRIデータをフーリエ変換してMRI画像を形成する画像再構成装置とからなるハーフフーリエ核磁気共鳴イメージング装置であって、
前記画像再構成装置は、傾斜磁場を印加することにより2方向にスピンの位相をエンコードしてMRIデータをk空間において2次元配列する際に、前記請求項1乃至3のいずれか1項記載のMRI画像再構成法を適用したことを特徴とするハーフフーリエ核磁気共鳴イメージング装置。
An excitation / detection device for detecting an echo signal or a free induction decay signal from an imaging target constituting an MRI image, and a k-space in which MRI data and the MRI data are two-dimensionally arranged based on the echo signal or the free induction decay signal A half Fourier nuclear magnetic resonance imaging apparatus comprising: an image reconstruction apparatus that forms and forms an MRI image by Fourier transforming the MRI data in the k space;
4. The image reconstruction device according to claim 1, wherein the image reconstruction device encodes a spin phase in two directions by applying a gradient magnetic field and two-dimensionally arranges MRI data in k space. 5. A half Fourier nuclear magnetic resonance imaging apparatus to which an MRI image reconstruction method is applied.
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