JP2011024926A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、信号関数が解析的に求められていない撮影シーケンスにおいても、数値シミュレーションによってその関係を求めることにより、被検体パラメータや装置パラメータの推定を行う。また、得られた被検体パラメータあるいは装置パラメータに、任意の撮影シーケンスと撮影パラメータを用いて数値シミュレーションすることにより、画像を作成する。
【選択図】 図3
Description
(数式1)
(数式2)
例えば、SEを用いて被検体パラメータのT2を求める場合には以下のようにする。TRがT1より十分に長いSEでTEを20 msと40 msとして、それぞれ画像A、Bの2枚の画像を撮影する。ピクセルごとに画像Aの値と画像Bの値を数式2に最小二乗法などを用いてフィッティングし、T2を求める。
静磁場の中に置かれた被検体に高周波磁場および傾斜磁場を印加して、前記被検体から発生する磁気共鳴信号を検出する撮影手段と、前記撮影手段で検出した磁気共鳴信号を処理する演算手段と、前記撮影手段および前記演算手段を制御する制御手段とを備える磁気共鳴イメージング装置であって、
撮影手段は異なる撮影パラメータで複数の画像を撮影し、
演算手段は前記複数の画像から被検体パラメータあるいは装置パラメータを推定し、
演算手段は前記推定した被検体パラメータあるいは装置パラメータ、撮影シーケンス、撮影パラメータを入力とする数値シミュレーションによって画像を作成する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を提供する。
また、診断に最適な画像コントラストを得るための撮影シーケンスや撮影パラメータを撮影時ではなく診断時に選択することができるため、撮影スループットの向上と診断能の向上が期待できる。
以下、本発明を適用する第一の実施形態について説明する。以下、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
被検体(例えば、生体)103はマグネット101の発生する静磁場空間内の寝台(テーブル)に載置される。また、シーケンサ104は、傾斜磁場電源105と高周波磁場発生器106に命令を送り、それぞれ傾斜磁場および高周波磁場を発生させる。高周波磁場は、送受信コイル107を通じて被検体103に印加される。被検体103から発生した核磁気共鳴信号は送受信コイル107によって受波され、受信器108で検波が行われる。検波の基準とする核磁気共鳴周波数(検波基準周波数f0)は、シーケンサ104によりセットされる。検波された信号は、計算機109に送られ、ここで画像再構成などの信号処理が行われる。その結果は、ディスプレイ110に表示される。必要に応じて、記憶媒体111に検波された信号や測定条件を記憶させることもできる。
まず、数値シミュレーションによって信号関数602を作成しておく601。RF-spoiled GRASSで変更可能な撮影パラメータは, FA (フリップ角), TR (繰り返し時間)、TE(エコー時間)、θ (RF位相増分値)である. このうち, RF位相増分値は, 高速撮影法の一つであるFLASHと同等のT2依存性の少ない画像コントラストが得られるように一般に117度に固定されている。このθを変化させると、画像コントラストのT2依存性が大きく変化する。
RF-SPOILED GRASSの信号関数fsは以下のように表される。
(数式3)
Blochの式は1階線形常微分方程式であり、次式で表される。
(数式4)
(数式5)
まず、信号関数を構築するために用いる画像を数値シミュレーションを用いて作成する。被検体モデルは, 図4に示すように, T1, T2に分布をもたせたスピン密度とケミカルシフトはともに均一(ρ = 1、Cs = 0 ppm)のモデルである。T1, T2の分布範囲はそれぞれおおよそヒトと同等の50--3000 ms と30--1500 msとする。分布範囲が広いため, 位置に対する変化を指数関数的にして小さいT1, T2に対する変化率を小さくする。これにより、信号の精度低下を抑えられる。また, 均一なスピン密度分布にはHanning窓をかける。これにより、トランケーションアーチファクトを抑制することができる。計算精度を十分確保するために、リードアウト方向に256個/pixel (FAが10度以下の場合は800個/pixel)、位相エンコード方向に4個/pixelのスピンを配置する。これよりもスピン数が少ないと計算精度が不足して、実機では実際には見られない縞状のアーチファクトが発生する。
FA 1, 3, 5, 10, 15, 30, 40, 50, 60度
TR 10, 15, 20, 25, 30 ms
その他の撮影パラメータは、θは117度、TEは5 msのそれぞれ一定とし、画素数 は64x64、 RF Prepは500とする。ここで, RF Prepは、信号計測の前に、信号を計測せずに撮影シーケンスを実行する繰り返し回数であり、スピンをほぼ定常状態にするために必要である。RF-SPOILED GRASSでは、この値を変化させると画像コントラストも変化するため、信号関数作成時とパラメータ推定のための画像撮影時で同じ値にしておく必要がある.また,この値が小さいとT1の長い場合にアーチファクトが発生する. 上記の被検体モデルでは500とすればアーチファクトが発生しない。
上述のようにして作成した信号関数(図10)
この信号関数を用いて被検体パラメータと装置パラメータを推定する。ここでは、T1とT2が既知のファントムを用いて画像を撮影した場合の推定結果を示す。ファントムは, 図6aに示すように濃度の異なる5種類の塩化ニッケル水溶液である。それぞれのT1, T2値を図6bに示す。
FA 15, 25, 35, 45度
TR 10, 20, 30 ms
θ 117度, TE 5 ms, 画素数 128x128, RF Prep 500
この画像を用いて関数フィッティングによりファントムのT1とB1とaの推定を行う。この場合、フィッティング関数は数5より(図11−1)
となり、関数フィッティグは, 以下の式(図11−2)で表される相対誤差の最小二乗法により行う。
ここで, χは信号関数とファントムのピクセル値の残差の総和、IはFA、TRにおけるピクセル値である。
Claims (8)
- 静磁場の中に置かれた被検体に高周波磁場および傾斜磁場を印加して、前記被検体から発生する磁気共鳴信号を検出する撮影手段と、前記撮影手段で検出した磁気共鳴信号を処理する演算手段と、前記撮影手段および前記演算手段を制御する制御手段とを備える磁気共鳴イメージング装置であって、
前記撮影手段は異なる撮影パラメータで複数の画像を撮影し、
前記演算手段は前記複数の画像から被検体パラメータあるいは装置パラメータを信号関数に対する関数フィッティングによって推定し、
前記信号関数は、撮影シーケンス、前記撮影パラメータ、前記装置パラメータおよび前記被検体パラメータが与えられたときに信号を返す関数であり、
前記演算手段は前記推定した被検体パラメータあるいは装置パラメータと、前記撮影シーケンスと前記撮影パラメータのうちの一部が異なるパラメータに対する画像を生成する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 前記演算手段は前記推定した被検体パラメータあるいは装置パラメータ、前記撮影シーケンス、前記撮影パラメータのうちの一部が異なるパラメータを入力とする数値シミュレーションによって画像を生成する
ことを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記演算手段は前記推定した被検体パラメータあるいは装置パラメータ、撮影シーケンス、前記撮影パラメータのうちの一部が異なるパラメータに対する信号関数の値を信号として画像を生成する
ことを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記信号関数は、数値シミュレーションによって求められた複数の画像の信号値から、補間によって求められ、
前記数値シミュレーションは、前記撮影パラメータ、前記装置パラメータおよび被検体パラメータを入力とし、前記磁気共鳴信号を出力する
ことを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記数値シミュレーションは、ブロッホの方程式を解く
ことを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記撮影パラメータは、繰り返し時間、高周波磁場の強度、高周波磁場の位相のいずれか一つを含む
ことを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記装置パラメータは、磁場強度、照射コイル感度、受信コイル感度のいずれか一つを含む
ことを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記被検体パラメータは、縦緩和時間、横緩和時間、スピン密度、共鳴周波数、拡散係数のいずれか一つを含む
ことを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。
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