JP2013017811A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents

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博志 草原
Yutaka Machii
豊 待井
Yoshimori Kasai
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To calculate actual gradient magnetic field waveforms in MRI with a high precision, and to perform regridding processing with a high precision on the basis of the gradient magnetic field waveform.SOLUTION: An MRI apparatus includes a gradient magnetic field calculating unit and a regridding processing unit. The gradient magnetic field calculating unit calculates a waveform of a gradient magnetic field current supplied to a gradient magnetic field coil on the basis of conditions of an imaging sequence and calculates the gradient magnetic field waveform in a readout direction on the basis of a mutual inductance by which the gradient magnetic field coil causes the mutual induction and the waveform of the gradient magnetic field current. The regridding processing unit generates or rearranges k-space data so that a part of a nuclear magnetic resonance signal acquired during a time zone in which a time integral value of an intensity of the gradient magnetic field in the readout direction is non-linear may undergo sampling, and the time integral value up to a sampling period corresponding to each matrix element in the k-space data may equally be spaced.

Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージングに関する。   Embodiments of the invention relate to magnetic resonance imaging.

MRIは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数のRFパルスで磁気的に励起し、この励起に伴って発生するMR信号から画像を再構成する撮像法である。なお、上記MRIは磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging)の意味であり、RFパルスは高周波パルス(Radio Frequency Pulse)の意味であり、MR信号は核磁気共鳴信号(Nuclear Magnetic Resonance Signal)の意味である。   MRI is an imaging method in which a nuclear spin of a subject placed in a static magnetic field is magnetically excited with an RF pulse having a Larmor frequency, and an image is reconstructed from MR signals generated by the excitation. The MRI means magnetic resonance imaging, the RF pulse means radio frequency pulse, and the MR signal means nuclear magnetic resonance signal. .

MRIでは、空間的位置情報を得るために、互いに直交する傾斜磁場を静磁場に重畳して印加する。従って、MRI装置の傾斜磁場発生システムは、被検体が置かれる撮像空間内で傾斜磁場を印加することで、MR信号に空間的な位置情報を付加する傾斜磁場コイルを備える。   In MRI, in order to obtain spatial position information, gradient magnetic fields orthogonal to each other are applied superimposed on a static magnetic field. Therefore, the gradient magnetic field generation system of the MRI apparatus includes a gradient magnetic field coil that adds spatial position information to the MR signal by applying a gradient magnetic field in the imaging space where the subject is placed.

例えば2次元画像を再構成する場合、スライス選択方向傾斜磁場、位相エンコード方向傾斜磁場、及び、読み出し方向傾斜磁場の3つの傾斜磁場が用いられる。傾斜磁場は、通常、パルス状の波形をなしており、傾斜磁場パルスとも呼ばれる。傾斜磁場パルスの波形や振幅は、撮像条件等によって定まる撮像シーケンスのパラメータの一部として規定される。   For example, when reconstructing a two-dimensional image, three gradient magnetic fields are used: a slice selection direction gradient magnetic field, a phase encoding direction gradient magnetic field, and a readout direction gradient magnetic field. The gradient magnetic field usually has a pulse-like waveform and is also called a gradient magnetic field pulse. The waveform and amplitude of the gradient magnetic field pulse are defined as a part of imaging sequence parameters determined by imaging conditions and the like.

傾斜磁場パルスの内、読み出し方向傾斜磁場パルスは、傾斜磁場パルスの振幅によって定まる傾斜を持った磁場を読み出し方向に印加するものである。読み出し方向傾斜磁場パルスの印加中、即ち、パルスのオン期間中において、被験体から発せられるMR信号(エコー信号)がサンプリングされる。オン期間中の傾斜磁場パルスの振幅が一定であれば、読み出し方向における磁場の傾きは一定であり、読み出し方向の位置と、MR信号の周波数との線形関係が確保される。   Among the gradient magnetic field pulses, the readout direction gradient magnetic field pulse applies a magnetic field having a gradient determined by the amplitude of the gradient magnetic field pulse in the readout direction. The MR signal (echo signal) emitted from the subject is sampled during the application of the read direction gradient magnetic field pulse, that is, during the ON period of the pulse. If the amplitude of the gradient magnetic field pulse during the ON period is constant, the gradient of the magnetic field in the readout direction is constant, and a linear relationship between the position in the readout direction and the frequency of the MR signal is ensured.

高速撮像法では、短い期間に読み出し方向のサンプリングが行われる。例えば、EPI(Echo Planer Imaging:エコープラナーイメージング)と呼ばれる高速撮像法では、1回の磁気励起に対して読み出し方向傾斜磁場の向きを反転させながら、高速且つ連続的にスキャン(MR信号の収集)が行われる。   In the high-speed imaging method, sampling in the readout direction is performed in a short period. For example, in a high-speed imaging method called EPI (Echo Planer Imaging), scanning is performed at high speed and continuously while reversing the direction of the gradient magnetic field in the readout direction for one magnetic excitation (MR signal acquisition). Is done.

EPIの読み出し方向傾斜磁場のパルス波形は、他の撮像法に比べると、パルス幅が短く、パルス周期が短い。つまり、EPIの読み出し方向傾斜磁場のパルス波形の周波数成分は、他の撮像法に比べて高い。   The pulse waveform of the EPI readout direction gradient magnetic field has a shorter pulse width and shorter pulse period than other imaging methods. That is, the frequency component of the pulse waveform of the gradient magnetic field in the EPI readout direction is higher than that of other imaging methods.

他方、傾斜磁場パルスは、傾斜磁場コイルにパルス状の電流を印加することで生成される。傾斜磁場コイルに印加される電流パルスの形状は、理想的には矩形波であるが、実際には、立ち上がり領域と立ち下り領域とを有する台形波となる。この結果、傾斜磁場のパルス波形も、理想的な矩形波とはならず、立ち上がり領域と立下り領域を有する台形波となる。   On the other hand, the gradient magnetic field pulse is generated by applying a pulsed current to the gradient coil. Although the shape of the current pulse applied to the gradient coil is ideally a rectangular wave, it is actually a trapezoidal wave having a rising region and a falling region. As a result, the pulse waveform of the gradient magnetic field is not an ideal rectangular wave but a trapezoidal wave having a rising region and a falling region.

一般に、EPI等の高速撮像法では、傾斜磁場パルスのパルス幅は短く、パルス両端における立ち上り及び立ち下り領域のパルス幅全体に対する比率は高くなる。このため、パルスの平坦な領域だけでなく、立ち上り及び立ち下り領域においてもデータをサンプリングし、画像再構成用のデータとして使用する手法が提案されている。   In general, in a high-speed imaging method such as EPI, the pulse width of a gradient magnetic field pulse is short, and the ratio of the rising and falling regions at both ends of the pulse to the entire pulse width is high. For this reason, a method has been proposed in which data is sampled not only in a flat pulse region but also in the rising and falling regions and used as data for image reconstruction.

立ち上り及び立ち下り領域においてデータをサンプリングする手法は、Ramp Samplingと呼ばれる。傾斜磁場強度が平坦な領域のみをサンプリングする手法に比べると、Ramp Samplingではデータの収集期間が短縮される。   A method of sampling data in the rising and falling regions is called Ramp Sampling. Ramp Sampling shortens the data collection period compared to sampling only a region where the gradient magnetic field strength is flat.

しかし、立ち上り領域及び立ち下り領域において時間的に等間隔でサンプリングされるMR信号の生データは、傾斜磁場が変化しているときにサンプリングされるため、k空間上では等間隔にならない。そこで、サンプリングした生データを、再構成前にk空間上で等間隔となるように再配置することが望ましい。この再配列の処理は、通常、リグリッディング(regridding)と呼ばれる。   However, the raw data of the MR signal sampled at equal intervals in the rising region and the falling region is sampled when the gradient magnetic field is changed, so that it is not evenly spaced in the k space. Therefore, it is desirable to rearrange the sampled raw data so as to be equally spaced in the k space before reconstruction. This reordering process is usually called regridding.

特許文献1に記載のリグリッディング処理では、傾斜磁場パルスの波形が単純な台形波形ではなく非線形な波形であると仮定され、非線形な傾斜磁場パルスの波形が傾斜磁場電流の波形に基づいて計算される。特許文献1の手法では、この傾斜磁場パルスの波形に基づいてリグリッディング処理が実行される。   In the regridding process described in Patent Document 1, it is assumed that the waveform of the gradient magnetic field pulse is not a simple trapezoidal waveform but a nonlinear waveform, and the waveform of the nonlinear gradient magnetic field pulse is calculated based on the waveform of the gradient magnetic field current. Is done. In the method of Patent Document 1, the regridding process is executed based on the waveform of the gradient magnetic field pulse.

特開2010−172383号公報JP 2010-172383 A

特許文献1の従来技術は、傾斜磁場パルスの波形が、傾斜磁場コイルに供給される電流(以下、傾斜磁場電流という)の波形に相似するという前提に基づく。つまり、傾斜磁場電流の波形が非線形な場合、傾斜磁場パルスの波形も、その非線形な電流波形に相似な形状になるものとしている。   The prior art of Patent Document 1 is based on the premise that the waveform of a gradient magnetic field pulse is similar to the waveform of a current (hereinafter referred to as a gradient magnetic field current) supplied to a gradient magnetic field coil. That is, when the gradient magnetic field waveform is non-linear, the gradient magnetic field pulse waveform is similar to the non-linear current waveform.

そして、傾斜磁場電流を電流計で実際に測定し、測定した電流波形に相似な形状の傾斜磁場パルスに基づいて、リグリッディング処理等が実行されている。また、傾斜磁場電源に対する入力信号(制御信号)に基づいて出力電流波形をシミュレーション等で算出し、算出した出力電流波形に相似な形状の傾斜磁場パルスに基づいてリグリッディング処理等を行う技術も開示されている。   Then, the gradient magnetic field current is actually measured by an ammeter, and the regridding process or the like is executed based on the gradient magnetic field pulse having a shape similar to the measured current waveform. In addition, there is also a technology for calculating an output current waveform based on an input signal (control signal) to the gradient magnetic field power supply by simulation or the like, and performing a gridding process based on a gradient magnetic field pulse having a shape similar to the calculated output current waveform. It is disclosed.

しかし、傾斜磁場電流の波形と、この傾斜磁場電流から実際に生成される傾斜磁場の波形とは、必ずしも一致しない。   However, the waveform of the gradient magnetic field current does not necessarily match the waveform of the gradient magnetic field actually generated from this gradient magnetic field current.

このため、MRIにおいて、実際の傾斜磁場の波形を高精度で計算し、計算された傾斜磁場の波形に基づいてリグリッディング処理又はパラメータ補正処理を高精度に実行する技術が要望されていた。   For this reason, in MRI, a technique for calculating an actual gradient magnetic field waveform with high accuracy and executing the regridding processing or parameter correction processing with high accuracy based on the calculated gradient magnetic field waveform has been desired.

(1)一実施形態では、MRI装置は、撮像領域に傾斜磁場を印加し、撮像領域から収集されるMR信号をサンプリングすることで、複数のマトリクス要素で構成されるk空間データを生成し、k空間データに基づいて画像データを再構成するものである。このMRI装置は、傾斜磁場電源と、傾斜磁場算出部と、リグリッディング処理部とを備える。
傾斜磁場電源は、撮像シーケンスに従って傾斜磁場電流を傾斜磁場コイルに流すことで、撮像領域に傾斜磁場を印加する。
傾斜磁場算出部は、傾斜磁場電流の波形を撮像シーケンスの条件に基づいて算出し、傾斜磁場コイルが相互誘導を生じる相互インダクタンスと、上記傾斜磁場電流の波形とに基づいて、読み出し方向の傾斜磁場波形を算出する。
リグリッディング処理部は、MR信号において、読み出し方向の傾斜磁場の強度の時間積分値が非線形な時間帯で収集された部分がサンプリングされるように、且つ、各々のマトリクス要素に対応するサンプリング期間までの上記時間積分値が等間隔になるように、k空間データを生成又は再配列する。
(1) In one embodiment, the MRI apparatus generates k-space data composed of a plurality of matrix elements by applying a gradient magnetic field to the imaging region and sampling MR signals collected from the imaging region. The image data is reconstructed based on the k-space data. The MRI apparatus includes a gradient magnetic field power source, a gradient magnetic field calculation unit, and a regridding processing unit.
The gradient magnetic field power source applies a gradient magnetic field to the imaging region by causing a gradient magnetic field current to flow through the gradient coil according to the imaging sequence.
The gradient magnetic field calculation unit calculates the waveform of the gradient magnetic field current based on the conditions of the imaging sequence, and the gradient magnetic field in the readout direction based on the mutual inductance in which the gradient magnetic field coil causes mutual induction and the waveform of the gradient magnetic field current. Calculate the waveform.
The regridding processing unit samples a portion of the MR signal collected in a time zone in which the time integral value of the gradient magnetic field strength in the reading direction is nonlinear, and a sampling period corresponding to each matrix element The k-space data is generated or rearranged so that the time integration values up to are equally spaced.

(2)別の一実施形態では、MRI装置は、撮像領域に傾斜磁場を印加し、撮像領域から収集されるMR信号に基づいて画像データを再構成するものである。このMRI装置は、上記(1)と同様の傾斜磁場電源と、上記(1)と同様の傾斜磁場算出部と、波形補正部とを備える。
波形補正部は、傾斜磁場算出部により算出された傾斜磁場波形が、傾斜磁場波形の目標波形とは異なる場合に、傾斜磁場波形が目標波形に近づくように、撮像シーケンスの条件の一部を撮像シーケンスの実行前に補正する。
(2) In another embodiment, the MRI apparatus applies a gradient magnetic field to the imaging region and reconstructs image data based on MR signals collected from the imaging region. This MRI apparatus includes a gradient magnetic field power source similar to (1) above, a gradient magnetic field calculation unit similar to (1) above, and a waveform correction unit.
The waveform correction unit captures a part of the conditions of the imaging sequence so that the gradient magnetic field waveform approaches the target waveform when the gradient magnetic field waveform calculated by the gradient magnetic field calculation unit is different from the target waveform of the gradient magnetic field waveform. Correct before executing the sequence.

第1の実施形態におけるMRI装置の全体構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing the overall configuration of an MRI apparatus in a first embodiment. 図1のコンピュータ58の機能ブロック図。The functional block diagram of the computer 58 of FIG. 傾斜磁場発生システムの等価回路モデルの一例を示す回路図。The circuit diagram which shows an example of the equivalent circuit model of a gradient magnetic field generation system. 傾斜磁場コイルのインピーダンスZの実部Re{Z}の周波数特性の測定値を模式的に表したグラフ。The graph which represented typically the measured value of the frequency characteristic of real part Re {Z} of the impedance Z of a gradient magnetic field coil. 傾斜磁場コイルのインピーダンスZの虚部Im{Z}を角周波数ωで割ったIm{Z}/ωの周波数特性の測定値を模式的に表したグラフ。The graph which represented typically the measured value of the frequency characteristic of Im {Z} / (omega) which divided the imaginary part Im {Z} of the impedance Z of the gradient magnetic field coil by the angular frequency (omega). 従来のリグリッディング処理の概念を示す模式図。The schematic diagram which shows the concept of the conventional regridding process. 第1の実施形態における傾斜磁場の算出方法の概念を示す模式図。The schematic diagram which shows the concept of the calculation method of the gradient magnetic field in 1st Embodiment. スピンエコー系のEPIの撮像シーケンスの一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the imaging sequence of EPI of a spin echo system. 位相エンコード及び周波数エンコードのマトリクス数が256×256の場合に、k空間データに変換される前のMR信号のデータの一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the data of MR signal before converting into k space data, when the number of matrixes of phase encoding and frequency encoding is 256x256. 読み出し方向傾斜磁場が非線形な領域において、時間的に等間隔でサンプリングされたMR信号が、k空間上では非等間隔になることを示す概念図。The conceptual diagram which shows that MR signal sampled at equal intervals in time becomes a non-equal interval on k space in the area | region where the reading direction gradient magnetic field is nonlinear. 第1の実施形態におけるリグリッディング処理の第1の方法の概念を示す模式図。The schematic diagram which shows the concept of the 1st method of the regridding process in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるリグリッディング処理の第2の方法の概念を示す模式図。The schematic diagram which shows the concept of the 2nd method of the regridding process in 1st Embodiment. 第1の実施形態のMRI装置の動作の流れの一例を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an example of an operation flow of the MRI apparatus of the first embodiment. 第2の実施形態のMRI装置の動作の流れの一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the flow of operation | movement of the MRI apparatus of 2nd Embodiment. EPIにおけるスライス選択方向傾斜磁場に関するパラメータの補正方法の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the correction method of the parameter regarding the slice selection direction gradient magnetic field in EPI. EPIにおける位相エンコード方向傾斜磁場に関するパラメータの補正方法の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the correction method of the parameter regarding the phase encoding direction gradient magnetic field in EPI. 第3の実施形態のMRI装置の動作の流れの一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the flow of operation | movement of the MRI apparatus of 3rd Embodiment. 第4の実施形態のMRI装置の動作の流れの一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the flow of operation | movement of the MRI apparatus of 4th Embodiment. 傾斜磁場発生システムの等価回路モデルの別の一例を示す回路図。The circuit diagram which shows another example of the equivalent circuit model of a gradient magnetic field generation system. 傾斜磁場発生システムの等価回路モデルのさらに別の一例を示す回路図。The circuit diagram which shows another example of the equivalent circuit model of a gradient magnetic field generation system.

以下、MRI装置及びMRI方法の実施形態について、添付図面に基づいて説明する。なお、各図において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of an MRI apparatus and an MRI method will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態におけるMRI装置20の全体構成を示すブロック図である。なお、図1及び後述の図2に示すMRI装置20のハードウェア的な構成については、第1〜第4の実施形態で共通である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the MRI apparatus 20 in the first embodiment. The hardware configuration of the MRI apparatus 20 shown in FIG. 1 and FIG. 2 described later is common to the first to fourth embodiments.

図1に示すように、MRI装置20は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石22と、静磁場用磁石22の内側において軸を同じにして設けられた筒状のシムコイル24と、傾斜磁場コイル26と、RFコイル28と、制御装置30と、被検体QQが乗せられる寝台32とを備える。   As shown in FIG. 1, the MRI apparatus 20 includes a cylindrical static magnetic field magnet 22 for forming a static magnetic field, a cylindrical shim coil 24 provided with the same axis inside the static magnetic field magnet 22, A gradient magnetic field coil 26, an RF coil 28, a control device 30, and a bed 32 on which a subject QQ is placed are provided.

ここでは一例として、装置座標系の互いに直交するX軸、Y軸、Z軸を以下のように定義する。まず、静磁場用磁石22及びシムコイル24は、それらの軸方向が鉛直方向に直交するように配置されているものとし、静磁場用磁石22及びシムコイル24の軸方向をZ軸方向とする。また、鉛直方向をY軸方向とし、寝台32は、その天板の載置用の面の法線方向がY軸方向となるように配置されているものとする。   Here, as an example, the X-axis, Y-axis, and Z-axis that are orthogonal to each other in the apparatus coordinate system are defined as follows. First, the static magnetic field magnet 22 and the shim coil 24 are arranged so that their axial directions are orthogonal to the vertical direction, and the axial direction of the static magnetic field magnet 22 and the shim coil 24 is the Z-axis direction. Further, it is assumed that the vertical direction is the Y-axis direction, and the bed 32 is arranged such that the normal direction of the surface for placing the top plate is the Y-axis direction.

制御装置30は、例えば、静磁場電源40と、シムコイル電源42と、傾斜磁場電源44と、RF送信器46と、RF受信器48と、シーケンスコントローラ56と、コンピュータ58とを含む。   The control device 30 includes, for example, a static magnetic field power supply 40, a shim coil power supply 42, a gradient magnetic field power supply 44, an RF transmitter 46, an RF receiver 48, a sequence controller 56, and a computer 58.

傾斜磁場電源44は、X軸傾斜磁場電源44xと、Y軸傾斜磁場電源44yと、Z軸傾斜磁場電源44zとで構成されている。また、コンピュータ58は、演算装置60と、入力装置62と、表示装置64と、記憶装置66とで構成されている。   The gradient magnetic field power supply 44 includes an X-axis gradient magnetic field power supply 44x, a Y-axis gradient magnetic field power supply 44y, and a Z-axis gradient magnetic field power supply 44z. The computer 58 includes an arithmetic device 60, an input device 62, a display device 64, and a storage device 66.

静磁場用磁石22は、静磁場電源40に接続され、静磁場電源40から供給された電流により撮像空間に静磁場を形成させる。   The static magnetic field magnet 22 is connected to the static magnetic field power supply 40 and forms a static magnetic field in the imaging space by the current supplied from the static magnetic field power supply 40.

上記撮像空間とは、例えば、被検体QQが置かれて、静磁場が印加されるガントリ内の空間を意味する。ガントリとは、静磁場磁石22、シムコイル24、傾斜磁場コイル26、RFコイル28を含むように、例えば円筒状に形成された構造体である。なお、図1では煩雑となるので、ガントリ内の静磁場磁石22等の構成要素を図示し、ガントリ自体は図示していない。   The imaging space means, for example, a space in the gantry where the subject QQ is placed and a static magnetic field is applied. The gantry is a structure formed, for example, in a cylindrical shape so as to include the static magnetic field magnet 22, the shim coil 24, the gradient magnetic field coil 26, and the RF coil 28. 1 is complicated, the components such as the static magnetic field magnet 22 in the gantry are illustrated, and the gantry itself is not illustrated.

シムコイル24は、シムコイル電源42に接続され、シムコイル電源42から供給される電流により、この静磁場を均一化する。   The shim coil 24 is connected to a shim coil power source 42 and makes the static magnetic field uniform by a current supplied from the shim coil power source 42.

静磁場用磁石22は、超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源40に接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。なお、静磁場電源40を設けずに、静磁場用磁石22を永久磁石で構成してもよい。   The static magnetic field magnet 22 is often composed of a superconducting coil, and is connected to the static magnetic field power source 40 and supplied with current when excited, but after being excited, it is disconnected. Is common. The static magnetic field magnet 22 may be formed of a permanent magnet without providing the static magnetic field power supply 40.

傾斜磁場コイル26は、X軸傾斜磁場コイル26xと、Y軸傾斜磁場コイル26yと、Z軸傾斜磁場コイル26zとを有し、静磁場用磁石22の内側で筒状に形成されている。X軸傾斜磁場コイル26x、Y軸傾斜磁場コイル26y、Z軸傾斜磁場コイル26zはそれぞれ、X軸傾斜磁場電源44x、Y軸傾斜磁場電源44y、Z軸傾斜磁場電源44zに接続される。   The gradient magnetic field coil 26 includes an X-axis gradient magnetic field coil 26 x, a Y-axis gradient magnetic field coil 26 y, and a Z-axis gradient magnetic field coil 26 z, and is formed in a cylindrical shape inside the static magnetic field magnet 22. The X-axis gradient magnetic field coil 26x, the Y-axis gradient magnetic field coil 26y, and the Z-axis gradient magnetic field coil 26z are connected to the X-axis gradient magnetic field power source 44x, the Y-axis gradient magnetic field power source 44y, and the Z-axis gradient magnetic field power source 44z, respectively.

X軸傾斜磁場電源44x、Y軸傾斜磁場電源44y、Z軸傾斜磁場電源44zからX軸傾斜磁場コイル26x、Y軸傾斜磁場コイル26y、Z軸傾斜磁場コイル26zにそれぞれ供給される電流により、装置座標系のX軸方向の傾斜磁場Gx、Y軸方向の傾斜磁場Gy、Z軸方向の傾斜磁場Gzが撮像領域にそれぞれ形成される。   By means of currents respectively supplied from the X axis gradient magnetic field power supply 44x, the Y axis gradient magnetic field power supply 44y, and the Z axis gradient magnetic field power supply 44z to the X axis gradient magnetic field coil 26x, the Y axis gradient magnetic field coil 26y, and the Z axis gradient magnetic field coil 26z, A gradient magnetic field Gx in the X-axis direction, a gradient magnetic field Gy in the Y-axis direction, and a gradient magnetic field Gz in the Z-axis direction of the coordinate system are formed in the imaging region, respectively.

即ち、装置座標系の3軸方向の傾斜磁場Gx、Gy、Gzを合成して、論理軸としてのスライス選択方向傾斜磁場Gss、位相エンコード方向傾斜磁場Gpe、及び、読み出し方向(周波数エンコード方向)傾斜磁場Groの各方向を任意に設定できる。スライス選択方向、位相エンコード方向、及び、読み出し方向の各傾斜磁場Gss、Gpe、Groは、静磁場に重畳される。   That is, the gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz in the three-axis directions of the apparatus coordinate system are synthesized, and the slice selection direction gradient magnetic field Gss, the phase encode direction gradient magnetic field Gpe, and the readout direction (frequency encode direction) as the logical axes. Each direction of the magnetic field Gro can be arbitrarily set. The gradient magnetic fields Gss, Gpe, and Gro in the slice selection direction, the phase encoding direction, and the readout direction are superimposed on the static magnetic field.

なお、上記「撮像領域」は、例えば、1画像又は1セットの画像の生成に用いるMR信号の収集範囲の少なくとも一部であって、画像となる領域を意味する。撮像領域は、例えば装置座標系により、撮像空間の一部として位置的且つ範囲的に規定される。MR信号の収集範囲の全てが画像となる場合、即ち、MR信号の収集範囲と撮像領域とが完全合致する場合もあるが、両者が完全合致しない場合もある。例えば、折り返しアーチファクトを防止するために、画像となる領域よりも広い範囲でMR信号を収集する場合、撮像領域は、MR信号の収集範囲の一部と言える。   The “imaging region” means, for example, a region that is an image and is at least part of an MR signal collection range used for generating one image or one set of images. The imaging area is defined in terms of position and range as a part of the imaging space, for example, by the apparatus coordinate system. When the entire MR signal collection range is an image, that is, the MR signal collection range and the imaging region may completely match, but both may not match completely. For example, when MR signals are collected in a wider range than the region to be an image in order to prevent aliasing artifacts, the imaging region can be said to be a part of the MR signal collection range.

上記「1画像」及び「1セットの画像」は、2次元画像の場合もあれば3次元画像の場合もある。「1セットの画像」とは、例えばマルチスライス撮像などのように、1のパルスシーケンス内で複数画像のMR信号が一括的に収集される場合の「複数画像」である。   The “one image” and “one set of images” may be two-dimensional images or three-dimensional images. “One set of images” refers to “multiple images” when MR signals of a plurality of images are collected in one pulse sequence, such as multi-slice imaging.

RF送信器46は、シーケンスコントローラ56から入力される制御情報に基づいて、核磁気共鳴を起こすためのラーモア周波数のRFパルス(RF電流パルス)を生成し、これを送信用のRFコイル28に送信する。RFコイル28には、ガントリに内蔵されたRFパルスの送受信用の全身用コイルや、寝台32又は被検体QQの近傍に設けられるRFパルスの受信用の局所コイルなどがある。   The RF transmitter 46 generates an RF pulse (RF current pulse) with a Larmor frequency for causing nuclear magnetic resonance based on the control information input from the sequence controller 56 and transmits this to the RF coil 28 for transmission. To do. The RF coil 28 includes a whole-body coil for transmitting and receiving RF pulses built in the gantry, and a local coil for receiving RF pulses provided in the vicinity of the bed 32 or the subject QQ.

送信用のRFコイル28は、RF送信器46からRFパルスを受けて被検体QQに送信する。受信用のRFコイル28は、被検体QQの内部の原子核スピンがRFパルスによって励起されることで発生したMR信号(高周波信号)を受信し、このMR信号は、RF受信器48により検出される。   The transmission RF coil 28 receives an RF pulse from the RF transmitter 46 and transmits it to the subject QQ. The receiving RF coil 28 receives an MR signal (high frequency signal) generated by exciting the nuclear spin inside the subject QQ by the RF pulse, and this MR signal is detected by the RF receiver 48. .

RF受信器48は、検出したMR信号に前置増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリングなどの各種の信号処理を施した後、A/D(analog to digital)変換を施すことで、デジタル化された複素データである生データを生成する。RF受信器48は、生成したMR信号の生データをシーケンスコントローラ56に入力する。   The RF receiver 48 performs various signal processing such as pre-amplification, intermediate frequency conversion, phase detection, low-frequency amplification, and filtering on the detected MR signal, and then performs A / D (analog to digital) conversion. The raw data that is the digitized complex data is generated. The RF receiver 48 inputs the generated raw data of the MR signal to the sequence controller 56.

演算装置60は、MRI装置20全体のシステム制御を行うものであり、これについては後述の図2を用いて説明する。   The arithmetic device 60 performs system control of the entire MRI apparatus 20, and will be described with reference to FIG.

シーケンスコントローラ56は、演算装置60の指令に従って、傾斜磁場電源44、RF送信器46及びRF受信器48を駆動させるために必要な制御情報を記憶する。   The sequence controller 56 stores control information necessary for driving the gradient magnetic field power supply 44, the RF transmitter 46, and the RF receiver 48 in accordance with a command from the arithmetic device 60.

ここでの制御情報とは、例えば、傾斜磁場電源44に印加すべき傾斜磁場パルス電流の強度や印加時間、印加タイミング、及び、RF送信器46が出力するRFパルスの強度や印加時間、印加タイミング等のパルスシーケンスに関する動作制御情報を記述したシーケンス情報である。   The control information here includes, for example, the intensity and application time and application timing of the gradient magnetic field pulse current to be applied to the gradient magnetic field power supply 44, and the intensity and application time and application timing of the RF pulse output from the RF transmitter 46. Is sequence information describing operation control information related to a pulse sequence such as.

シーケンスコントローラ56は、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源44、RF送信器46及びRF受信器48を駆動させることにより、X軸傾斜磁場Gx、Y軸傾斜磁場Gy、Z軸傾斜磁場Gz及びRFパルスを発生させる。また、シーケンスコントローラ56は、RF受信器48から入力されるMR信号の生データを受けて、これを演算装置60に入力する。   The sequence controller 56 drives the gradient magnetic field power supply 44, the RF transmitter 46, and the RF receiver 48 according to the stored predetermined sequence, thereby causing the X-axis gradient magnetic field Gx, the Y-axis gradient magnetic field Gy, the Z-axis gradient magnetic field Gz, and the RF. Generate a pulse. Further, the sequence controller 56 receives the raw data of the MR signal input from the RF receiver 48 and inputs this to the arithmetic device 60.

コンピュータ58の演算装置60は、上記のシーケンスコントローラ56の制御やMRI装置20全体のシステム制御の他、記憶装置66に保存されたプログラムに従って各種の機能を実現する。これら各種機能の実現は、プログラムによらず、特定の回路をMRI装置20に設けて実現してもよい。   The computing device 60 of the computer 58 realizes various functions in accordance with programs stored in the storage device 66 in addition to the control of the sequence controller 56 and the system control of the entire MRI apparatus 20. These various functions may be realized by providing a specific circuit in the MRI apparatus 20 without depending on a program.

なお、制御装置30以外の構成(ガントリ)は、通常検査室に設置され、制御装置30の構成は、検査室とは異なる部屋(例えば機械室)に設置されることが多い。しかし、本発明の実施形態は、このような配置に限定されるものではない。例えば、RF受信器48をガントリ内に配置する構成でもよい。RF受信器48をガントリ内の受信用のRFコイル28の近傍に配置し、RF受信器48内でアナログ信号からデジタル信号に変換して(さらには光信号に変換して)、機械室のシーケンスコントローラ56まで伝送してもよい。この場合、不要なノイズの混入を低減できる。   The configuration (gantry) other than the control device 30 is usually installed in an examination room, and the configuration of the control device 30 is often installed in a room (for example, a machine room) different from the examination room. However, the embodiment of the present invention is not limited to such an arrangement. For example, the RF receiver 48 may be arranged in the gantry. An RF receiver 48 is disposed in the gantry in the vicinity of the receiving RF coil 28, and an analog signal is converted into a digital signal (and further converted into an optical signal) in the RF receiver 48, and the machine room sequence is converted. The data may be transmitted to the controller 56. In this case, unnecessary noise can be reduced.

図2は、図1に示すコンピュータ58の機能ブロック図である。
図2に示すように、コンピュータ58の演算装置60は、プログラムにより、シーケンスコントローラ制御部300、撮像条件設定部302、傾斜磁場算出部306(回路定数記憶部308を含む)、定数補正部312、波形補正部316、画像再構成部90(k空間データベース92及びリグリッディング処理部320を含む)、画像データベース94、画像処理部96、表示制御部98等として機能する。
FIG. 2 is a functional block diagram of the computer 58 shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the arithmetic device 60 of the computer 58 includes a sequence controller control unit 300, an imaging condition setting unit 302, a gradient magnetic field calculation unit 306 (including a circuit constant storage unit 308), a constant correction unit 312, and a program. It functions as a waveform correction unit 316, an image reconstruction unit 90 (including a k-space database 92 and a gridding processing unit 320), an image database 94, an image processing unit 96, a display control unit 98, and the like.

撮像条件設定部302は、入力装置62からの指示情報や、算出された傾斜磁場波形に関する判定結果等に基づいて、パルス幅、パルス振幅等のパラメータの値を含む撮像シーケンスの条件を設定する。   The imaging condition setting unit 302 sets imaging sequence conditions including parameter values such as a pulse width and a pulse amplitude based on instruction information from the input device 62 and a determination result regarding the calculated gradient magnetic field waveform.

撮像条件設定部302は、入力装置62を介して入力された各種のシーケンス条件等に基づいて撮像シーケンスを設定し、シーケンスコントローラ制御部300に撮像シーケンスを入力する。   The imaging condition setting unit 302 sets an imaging sequence based on various sequence conditions input via the input device 62 and inputs the imaging sequence to the sequence controller control unit 300.

シーケンスコントローラ制御部300は、撮像条件設定部302で設定された撮像シーケンス等をシーケンスコントローラ56に入力する。   The sequence controller control unit 300 inputs the imaging sequence set by the imaging condition setting unit 302 to the sequence controller 56.

静磁場用磁石22、静磁場電源40、シムコイル24、シムコイル電源42、傾斜磁場コイル26、傾斜磁場電源44、RF送信器46、RF受信器48、シーケンスコントローラ56、シーケンスコントローラ制御部300、撮像条件設定部302等でデータ収集部が構成される。   Magnet for static magnetic field 22, static magnetic field power supply 40, shim coil 24, shim coil power supply 42, gradient magnetic field coil 26, gradient magnetic field power supply 44, RF transmitter 46, RF receiver 48, sequence controller 56, sequence controller control unit 300, imaging condition A data collection unit is configured by the setting unit 302 and the like.

このデータ収集部により、後述のプレスキャンが実行される。また、このデータ収集部により、撮像条件設定部302で設定された撮像シーケンスに従って本スキャンが実行され、これにより被検体QQからのMR信号が生データとして収集される。   A pre-scan described later is executed by the data collection unit. Further, the data collection unit executes the main scan according to the imaging sequence set by the imaging condition setting unit 302, and thereby MR signals from the subject QQ are collected as raw data.

画像再構成部90は、RF受信器48からシーケンスコントローラ56経由で入力されたMR信号の生データを、k空間データに変換し、k空間データベース92内のk空間(周波数空間)に保存する。   The image reconstruction unit 90 converts the raw data of the MR signal input from the RF receiver 48 via the sequence controller 56 into k-space data and stores it in the k-space (frequency space) in the k-space database 92.

また、画像再構成部90は、k空間データベース92からk空間データを取り込み、これにフーリエ変換を含む画像再構成処理を施すことで画像データを生成する。
画像再構成部90は、生成された画像データを画像データベース94に保存する。
Further, the image reconstruction unit 90 takes in k-space data from the k-space database 92 and performs image reconstruction processing including Fourier transform on the k-space data to generate image data.
The image reconstruction unit 90 stores the generated image data in the image database 94.

また、画像再構成部90は、リグリッディング処理を行うリグリッディング処理部320を有する。   The image reconstruction unit 90 includes a regridding processing unit 320 that performs a regridding process.

画像処理部96は、画像データベース94から必要な画像データを読み込み、これに差分処理等の画像処理やMIP処理(maximum intensity projection processing:最大値投影法)等の表示処理を施すことで、表示用画像データを生成する。画像処理部96は、生成した画像データを記憶装置66に保存する。   The image processing unit 96 reads necessary image data from the image database 94, and performs display processing such as image processing such as difference processing and MIP processing (maximum intensity projection processing) on the image database 94 for display. Generate image data. The image processing unit 96 stores the generated image data in the storage device 66.

表示制御部98は、記憶装置66に保存された表示用画像データや、各種ユーザインタフェース用の文字や画像等を表示装置64に表示するための制御を行う。   The display control unit 98 performs control for displaying the display image data stored in the storage device 66 and characters and images for various user interfaces on the display device 64.

傾斜磁場算出部306は、第1の実施形態と同様に、傾斜磁場コイル26とは別のコイル(傾斜磁場コイル26と電磁的に結合するコイル)が存在するとの仮定の下で、以下の計算処理を実行する。   Similar to the first embodiment, the gradient magnetic field calculation unit 306 performs the following calculation under the assumption that there is a coil (coil that is electromagnetically coupled to the gradient magnetic field coil 26) different from the gradient magnetic field coil 26. Execute the process.

即ち、傾斜磁場算出部306は、傾斜磁場コイル26及び上記「別のコイル」が含まれる傾斜磁場発生システムの等価回路(例えば後述の図3参照)において、傾斜磁場コイル26に流れる電流に基づいて、上記「別のコイル」に流れる電流(図3のI(t)及びI(t))を算出する。なお、以下の説明では、傾斜磁場コイル26に流れる電流(Iout(t))を「傾斜磁場電流」と称するものとする。 That is, the gradient magnetic field calculation unit 306 is based on the current flowing through the gradient magnetic field coil 26 in an equivalent circuit (for example, see FIG. 3 described later) of the gradient magnetic field generation system including the gradient magnetic field coil 26 and the “other coil”. Then, the current (I 1 (t) and I 2 (t) in FIG. 3) flowing in the “other coil” is calculated. In the following description, the current (Iout (t)) flowing through the gradient magnetic field coil 26 is referred to as “gradient magnetic field current”.

傾斜磁場算出部306は、傾斜磁場電流と、上記「別のコイル」に流れる電流とに基づいて、撮像領域に形成される傾斜磁場波形(例えば、上記X軸、Y軸、Z軸の各傾斜磁場Gx、Gy、Gzの時間変化)をさらに算出する。
傾斜磁場算出部306は、上記等価回路内の回路定数を記憶する回路定数記憶部308を有する。
The gradient magnetic field calculation unit 306 is configured to generate gradient magnetic field waveforms (for example, the X axis, Y axis, and Z axis gradients) formed in the imaging region based on the gradient magnetic field current and the current flowing in the “other coil”. (Time change of magnetic fields Gx, Gy, Gz) is further calculated.
The gradient magnetic field calculation unit 306 includes a circuit constant storage unit 308 that stores circuit constants in the equivalent circuit.

定数補正部312は、後述するプレスキャンによって評価用画像を取得する。評価用画像にアーチファクトがある場合、定数補正部312は、そのアーチファクトが低減されるよう等価回路の回路定数を補正する。   The constant correction unit 312 acquires an evaluation image by a prescan described later. When there is an artifact in the evaluation image, the constant correction unit 312 corrects the circuit constant of the equivalent circuit so that the artifact is reduced.

なお、第1の実施形態ではリグリッディング処理に焦点をおいて説明するため、回路定数の補正については触れない。このため、定数補正部312の具体的な機能(回路定数の補正)については、次の第2の実施形態で述べる。   Since the first embodiment will be described with a focus on the regridding process, correction of circuit constants will not be described. For this reason, a specific function (correction of circuit constants) of the constant correction unit 312 will be described in the second embodiment below.

波形補正部316は、傾斜磁場算出部306で算出された傾斜磁場波形が、傾斜磁場波形の設定値とは異なる場合に、撮像シーケンスのパラメータを補正することで、傾斜磁場波形を目標波形に近づける。   When the gradient magnetic field waveform calculated by the gradient magnetic field calculation unit 306 is different from the setting value of the gradient magnetic field waveform, the waveform correction unit 316 corrects the imaging sequence parameter to bring the gradient magnetic field waveform closer to the target waveform. .

なお、第1の実施形態ではリグリッディング処理に焦点をおいて説明するため、撮像シーケンスのパラメータの補正については触れない。このため、波形補正部316の具体的な機能(傾斜磁場波形を目標波形に近づける処理)については、後述の第3の実施形態で述べる。   Since the first embodiment will be described focusing on the gridding process, the correction of imaging sequence parameters will not be described. Therefore, a specific function of the waveform correction unit 316 (processing for bringing the gradient magnetic field waveform close to the target waveform) will be described in a third embodiment to be described later.

入力装置62は、例えばキーボードやマウス等の入力デバイスであり、撮像シーケンスの条件や画像処理条件を設定する機能をユーザに提供する。表示装置64は、例えば液晶パネル等から構成されるディスプレイ装置である。入力装置62と表示装置64とで、ユーザインタフェースを構成する。   The input device 62 is, for example, an input device such as a keyboard and a mouse, and provides a user with a function for setting imaging sequence conditions and image processing conditions. The display device 64 is a display device composed of, for example, a liquid crystal panel. The input device 62 and the display device 64 constitute a user interface.

画像再構成部90は、内部にk空間データベース92を有する。画像再構成部90は、k空間データベース92に形成されたk空間において、シーケンスコントローラ56から入力されるMR信号の生データを、k空間データとして配列する。画像再構成部90は、k空間データに2次元フーリエ変換などを含む画像再構成処理を施して、被検体QQの各スライスの画像データを生成する。画像再構成部90は、生成した画像データを画像データベース94に保存する。   The image reconstruction unit 90 has a k-space database 92 therein. The image reconstruction unit 90 arranges raw data of MR signals input from the sequence controller 56 as k-space data in the k-space formed in the k-space database 92. The image reconstruction unit 90 performs image reconstruction processing including two-dimensional Fourier transform on k-space data to generate image data of each slice of the subject QQ. The image reconstruction unit 90 stores the generated image data in the image database 94.

画像処理部96は、画像データベース94から画像データを取り込み、これに所定の画像処理を施し、画像処理後の画像データを表示用画像データとして記憶装置66に記憶させる。   The image processing unit 96 takes in image data from the image database 94, performs predetermined image processing on the image data, and stores the image data after image processing in the storage device 66 as display image data.

記憶装置66は、上記の表示用画像データに対し、その表示用画像データの生成に用いた撮像シーケンスの条件や被検体QQの情報(患者情報)等を付帯情報として付属させて記憶する。   The storage device 66 stores the display image data, with the imaging sequence conditions used to generate the display image data, information on the subject QQ (patient information), and the like attached thereto as incidental information.

表示制御部98は、MPU86の制御に従って、撮像シーケンスの条件の設定用画面や、撮像により生成された画像データが示す画像を表示装置64に表示させる。   The display control unit 98 causes the display device 64 to display an imaging sequence condition setting screen and an image indicated by image data generated by imaging under the control of the MPU 86.

図3は、傾斜磁場波形の算出において用いられる傾斜磁場発生システムの等価回路モデルの一例を示す回路図である。ここでの傾斜磁場発生システムとは、図1の傾斜磁場電源44、傾斜磁場コイル26、シーケンスコントローラ56のように、傾斜磁場発生に関わる構成要素全体を指す。   FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of an equivalent circuit model of the gradient magnetic field generation system used in the calculation of the gradient magnetic field waveform. The gradient magnetic field generation system here refers to the entire components related to gradient magnetic field generation, such as the gradient magnetic field power supply 44, the gradient magnetic field coil 26, and the sequence controller 56 in FIG.

実際のMRI装置20の傾斜磁場発生システムは、図3に示す構成とは異なるが、傾斜磁場算出部306は、X軸傾斜磁場Gxの発生に係る傾斜磁場発生システムが図3の回路構成であるものと仮定して、傾斜磁場波形を計算する。   Although the actual gradient magnetic field generation system of the MRI apparatus 20 is different from the configuration shown in FIG. 3, the gradient magnetic field calculation unit 306 has the circuit configuration of FIG. 3 for the gradient magnetic field generation system related to generation of the X-axis gradient magnetic field Gx. Assuming that the gradient magnetic field waveform is calculated.

図3に示すように、等価回路モデル140xは、1次側として、X軸傾斜磁場電源44xと、X軸傾斜磁場コイル26xの抵抗成分に相当する抵抗26xRと、X軸傾斜磁場コイル26xのインダクタンス成分に相当するコイル26xLとを直列に接続した構成である。   As shown in FIG. 3, the equivalent circuit model 140x includes, as a primary side, an X-axis gradient magnetic field power supply 44x, a resistor 26xR corresponding to a resistance component of the X-axis gradient magnetic field coil 26x, and an inductance of the X-axis gradient magnetic field coil 26x. The coil 26xL corresponding to the component is connected in series.

また、等価回路モデル140xは、抵抗141R及びコイル141Lの直列回路を第1の2次側回路として有する。さらに、等価回路モデル140xは、抵抗142R及びコイル142Lの直列回路を第2の2次側回路として有する。コイル26xLと、コイル141Lとが互いに電磁的に結合している。また、コイル26xLと、コイル142Lとが互いに電磁的に結合している。   The equivalent circuit model 140x has a series circuit of a resistor 141R and a coil 141L as a first secondary circuit. Further, the equivalent circuit model 140x includes a series circuit of a resistor 142R and a coil 142L as a second secondary circuit. The coil 26xL and the coil 141L are electromagnetically coupled to each other. Further, the coil 26xL and the coil 142L are electromagnetically coupled to each other.

以下、上記構成の等価回路モデル140xとした意味について説明する。周波数が高くなると、X、Y、Z軸傾斜磁場コイル26x、26y、26zの各インピーダンスは、1つの抵抗成分及び1つのインダクタンス成分の和で表される簡単なモデルのように単純増加するわけではない。   The meaning of the equivalent circuit model 140x having the above configuration will be described below. As the frequency increases, the impedances of the X, Y, and Z axis gradient magnetic field coils 26x, 26y, and 26z do not simply increase as in a simple model expressed by the sum of one resistance component and one inductance component. Absent.

例えば、実際には、高周波電流が導体を流れる時、電流密度が導体の表面で高く、表面から離れると低くなる。即ち、表皮効果により、周波数が高くなるほど電流が表面へ集中するので、導体の交流抵抗は高くなる。この表皮効果等を考慮すると、多項式で表される傾斜磁場発生システムのインピーダンスにおいて、X軸傾斜磁場コイル26xの抵抗26xRの抵抗値が含まれる項も、周波数に依存して変化することが望ましい。   For example, in practice, when a high frequency current flows through a conductor, the current density is high on the surface of the conductor and decreases as it moves away from the surface. That is, due to the skin effect, the higher the frequency, the more the current is concentrated on the surface, so the AC resistance of the conductor becomes higher. In consideration of the skin effect and the like, it is desirable that the term including the resistance value of the resistor 26xR of the X-axis gradient magnetic field coil 26x in the impedance of the gradient magnetic field generation system expressed by a polynomial also varies depending on the frequency.

従って、例えば、抵抗26xRの抵抗値にも角周波数ωが乗じられるような等価回路モデル、即ち、インピーダンスの虚部のみならず実部にも周波数依存性が反映された等価回路モデルで考えることが望ましい。   Therefore, for example, an equivalent circuit model in which the resistance value of the resistor 26xR is multiplied by the angular frequency ω, that is, an equivalent circuit model in which the frequency dependence is reflected not only in the imaginary part but also in the real part of the impedance can be considered. desirable.

また、実際には、X、Y、Z軸傾斜磁場コイル26x、26y、26zにパルス電流を供給すると渦電流が発生し、渦電流による磁場が各傾斜磁場Gx、Gy、Gzに加わって傾斜磁場分布の歪みが生じる。渦電流で発生する磁場を考慮すると、相互インダクタンスも含まれた等価回路モデルで考えることが望ましい。   In practice, when a pulse current is supplied to the X, Y, and Z-axis gradient magnetic field coils 26x, 26y, and 26z, an eddy current is generated, and the magnetic field due to the eddy current is added to each of the gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz, and the gradient magnetic field is generated. Distribution distortion occurs. Considering the magnetic field generated by the eddy current, it is desirable to consider an equivalent circuit model including mutual inductance.

また、図には示していないが、実際の傾斜磁場発生システムには、所定周波数以上の高周波電流を遮断するチョークコイルが含まれる場合がある。そうすると、1つのみならず、複数の相互インダクタンスが含まれた等価回路モデルで考えることが望ましい。   Although not shown in the figure, an actual gradient magnetic field generation system may include a choke coil that cuts off a high-frequency current of a predetermined frequency or higher. In this case, it is desirable to consider an equivalent circuit model including a plurality of mutual inductances instead of only one.

図3に示す等価回路モデル140xは、以上を考慮した等価回路モデルの一例であり、等価回路モデルは、図3の構成に限定されるものではない。例えば、等価回路中における、傾斜磁場コイル26とは別のコイルの数は、2に限定されるものではなく、1でもよいし3以上でもよい。   The equivalent circuit model 140x shown in FIG. 3 is an example of an equivalent circuit model considering the above, and the equivalent circuit model is not limited to the configuration of FIG. For example, the number of coils other than the gradient coil 26 in the equivalent circuit is not limited to 2, and may be 1 or 3 or more.

また、上記の通り、抵抗141R及びコイル141Lの直列回路、及び、抵抗142R及びコイル142Lの直列回路は、渦電流で発生する磁場や表皮効果などに含まれた相互インダクタンス成分や抵抗などに相当し、実際に存在する成分である。   Further, as described above, the series circuit of the resistor 141R and the coil 141L and the series circuit of the resistor 142R and the coil 142L correspond to mutual inductance components and resistances included in the magnetic field generated by the eddy current and the skin effect. It is a component that actually exists.

本明細書では便宜上、抵抗141R及びコイル141Lの直列回路を、傾斜磁場コイル26とは別のコイルである「仮想コイル」として捉える。このため、本明細書では便宜上、抵抗141Rの抵抗値を仮想コイルの抵抗成分として捉え、コイル141Lの自己インダクタンス値を仮想コイルの自己インダクタンス値として捉える。   In this specification, for convenience, a series circuit of the resistor 141R and the coil 141L is regarded as a “virtual coil” that is a coil different from the gradient magnetic field coil 26. For this reason, in this specification, for convenience, the resistance value of the resistor 141R is regarded as the resistance component of the virtual coil, and the self-inductance value of the coil 141L is regarded as the self-inductance value of the virtual coil.

しかし、抵抗141R及びコイル141Lの直列回路は実在しない成分ではなく、実際に存在する相互インダクタンス成分等を等価回路において表したものである。上記解釈は、図3における抵抗142R及びコイル142Lの直列回路についても同様である。   However, the series circuit of the resistor 141R and the coil 141L is not a component that does not actually exist, but represents a mutual inductance component that actually exists in an equivalent circuit. The above interpretation also applies to the series circuit of the resistor 142R and the coil 142L in FIG.

以下、傾斜磁場算出部306による傾斜磁場波形の計算方法について説明する。
図3において、抵抗26xR、141R、142Rの各抵抗値をそれぞれ、Rload、R、Rとする。また、コイル26xL、141L、142Lの自己インダクタンス値をそれぞれLload、L、Lとする。さらに、コイル26xLと、コイル141Lとの相互インダクタンス値をMとする。また、コイル26xLと、コイル142Lとの相互インダクタンス値をMとする。
Hereinafter, a method of calculating the gradient magnetic field waveform by the gradient magnetic field calculation unit 306 will be described.
In FIG. 3, resistance values of resistors 26xR, 141R, and 142R are Rload, R 1 , and R 2 , respectively. The self-inductance values of the coils 26xL, 141L, and 142L are Lload, L 1 , and L 2 , respectively. Further, a coil 26XL, the mutual inductance of the coil 141L and M 1. Further, to the coil 26XL, the mutual inductance of the coil 142L and M 2.

また、1次側回路において図3の矢印方向に流れる電流値をIout(t)とする。また、第1の2次側回路において図3の矢印方向に流れる電流値をI(t)とする。また、第2の2次側回路において図3の矢印方向に流れる電流値をI(t)とする。また、コイル26xLの両端の電圧値を図3の矢印方向を正方向としてVout(t)とする。 Further, the current value flowing in the direction of the arrow in FIG. 3 in the primary circuit is Iout (t). Further, the current value flowing in the direction of the arrow in FIG. 3 in the first secondary circuit is I 1 (t). Further, the current value flowing in the direction of the arrow in FIG. 3 in the second secondary circuit is I 2 (t). Further, the voltage value at both ends of the coil 26xL is set to Vout (t) with the arrow direction in FIG. 3 as the positive direction.

これらの符号に含まれる(t)は、時間tの関数という意味であり、以下の説明で用いる他の符号についても同様である。このとき、1次側、2次側についてそれぞれ、以下の(1)式、(2)式、(3)式が成り立つ。   (T) included in these codes means a function of time t, and the same applies to other codes used in the following description. At this time, the following expressions (1), (2), and (3) are established for the primary side and the secondary side, respectively.

Figure 2013017811
Figure 2013017811

(1)〜(3)式において、Mは以下の(4)式で表され、Mは以下の(5)式で表される。 In the formulas (1) to (3), M 1 is represented by the following formula (4), and M 2 is represented by the following formula (5).

Figure 2013017811
Figure 2013017811

(4)式におけるKはコイル26xLとコイル141Lとの結合係数であり、(5)式におけるKはコイル26xLとコイル142Lとの結合係数である。ここで、虚数の単位をjで表す。即ち、jの二乗は−1である。 (4) K 1 in the formula is a coupling coefficient between coils 26xL and the coil 141L, a coupling coefficient between the K 2 coil 26xL the coil 142L in (5). Here, the unit of the imaginary number is represented by j. That is, the square of j is -1.

交流の場合、時間微分d/dtをj×ωに置き換えることで(2)式を変形すれば以下の(6)式が得られ、(3)式を変形すれば以下の(7)式が得られる。   In the case of alternating current, the following equation (6) can be obtained by changing the equation (2) by replacing the time derivative d / dt with j × ω, and the following equation (7) can be obtained by modifying the equation (3). can get.

Figure 2013017811
Figure 2013017811

等価回路モデル140xにおいて、X軸傾斜磁場電源44xから見たX軸傾斜磁場コイル26xのインピーダンスをZとする。(1)式の両辺をIout(t)で割って、さらに時間微分d/dtをj×ωに置き換え、(6)式及び(7)式を(1)式に代入することで、インピーダンスZは以下の(8)式で表される。   In the equivalent circuit model 140x, Z represents the impedance of the X-axis gradient magnetic field coil 26x viewed from the X-axis gradient magnetic field power supply 44x. By dividing both sides of equation (1) by Iout (t), replacing time differentiation d / dt with j × ω, and substituting equations (6) and (7) into equation (1), impedance Z Is represented by the following equation (8).

Figure 2013017811
Figure 2013017811

(8)式により、X軸傾斜磁場電源44xから見たインピーダンスZの実部Re{Z}及び虚部Im{Z}はそれぞれ、以下の(9)式及び(10)式で表される。   From the equation (8), the real part Re {Z} and the imaginary part Im {Z} of the impedance Z viewed from the X-axis gradient magnetic field power supply 44x are expressed by the following equations (9) and (10), respectively.

Figure 2013017811
Figure 2013017811

なお、(9)式及び(10)式における回路定数A、B、C、Dはそれぞれ、以下の(11)式、(12)式、(13)式、(14)式で表される。   The circuit constants A, B, C, and D in the expressions (9) and (10) are expressed by the following expressions (11), (12), (13), and (14), respectively.

Figure 2013017811
Figure 2013017811

図4は、X軸傾斜磁場コイル26xのインピーダンスZの実部Re{Z}の周波数特性の測定値を模式的に表したグラフである。図4において、横軸は周波数を示し、縦軸はインピーダンスZの実部Re{Z}を示す。   FIG. 4 is a graph schematically showing measured values of the frequency characteristics of the real part Re {Z} of the impedance Z of the X-axis gradient magnetic field coil 26x. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates the real part Re {Z} of the impedance Z.

図5は、X軸傾斜磁場コイル26xのインピーダンスZの虚部Im{Z}をωで除したIm{Z}/ωの周波数特性の測定値を模式的に表したグラフである。図5において、横軸は周波数を示し、縦軸はIm{Z}/ωを示す。   FIG. 5 is a graph schematically showing measured values of frequency characteristics of Im {Z} / ω obtained by dividing the imaginary part Im {Z} of the impedance Z of the X-axis gradient magnetic field coil 26x by ω. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates Im {Z} / ω.

(9)式等における抵抗値Rloadは、例えば、X軸傾斜磁場コイル26xに直流電流を流した場合のX軸傾斜磁場コイル26xの両端の電圧を測定することで、予め決定され、回路定数記憶部308に予め記憶される。ここで、測定には、例えばLCRメータを用いればよい(LCRのLはInductance、CはCapacitance、RはResistanceを指す)。   For example, the resistance value Rload in the equation (9) is determined in advance by measuring the voltage across the X-axis gradient magnetic field coil 26x when a direct current is passed through the X-axis gradient magnetic field coil 26x, and stored as a circuit constant. Stored in the unit 308 in advance. Here, for the measurement, for example, an LCR meter may be used (LCR of LCR is Inductance, C is Capacitance, and R is Resistance).

また、(10)式等における自己インダクタンス値Lloadは、例えば直流電流をX軸傾斜磁場コイル26xに流した場合にX軸傾斜磁場コイル26xが発生する磁束を測定することで、計算により算出できる。   Further, the self-inductance value Lload in the equation (10) can be calculated by measuring the magnetic flux generated by the X-axis gradient magnetic field coil 26x when a direct current is passed through the X-axis gradient magnetic field coil 26x, for example.

或いは、自己インダクタンス値Lloadは、等価回路モデル140xにおいて2次側の影響を受けない低周波数(例えば1〜10ヘルツ)において、LCRメータで測定することで決定してもよい。   Alternatively, the self-inductance value Lload may be determined by measuring with an LCR meter at a low frequency (for example, 1 to 10 hertz) that is not affected by the secondary side in the equivalent circuit model 140x.

或いは、自己インダクタンス値Lloadは、X軸傾斜磁場コイル26xの形状(コイルの巻き方)、材質等に基づいて理論値を計算し、これを用いてもよい。
このように予め決定した自己インダクタンス値Lloadは、回路定数記憶部308に予め記憶される。
Alternatively, as the self-inductance value Lload, a theoretical value may be calculated based on the shape (coil winding), material, and the like of the X-axis gradient magnetic field coil 26x and used.
The self-inductance value Lload determined in advance in this way is stored in advance in the circuit constant storage unit 308.

抵抗値Rload、自己インダクタンス値Lloadが上記のように定まれば、(4)式の結合係数Kと、(5)式の結合係数Kと、時定数τ=L/Rと、時定数τ=L/Rとは、例えば以下のようなフィッティングにより決定できる。 If the resistance value Rload and the self-inductance value Lload are determined as described above, the coupling coefficient K 1 in the equation (4), the coupling coefficient K 2 in the equation (5), and the time constant τ 1 = L 1 / R 1 The time constant τ 2 = L 2 / R 2 can be determined by the following fitting, for example.

具体的には、(9)式で表されるインピーダンスZの実部Re{Z}の周波数特性と、X軸傾斜磁場コイル26xのインピーダンスの実部の周波数特性の測定値とをフィッティングさせる。
また、(10)式で表されるインピーダンスZの虚部Im{Z}を角周波数ωで除したIm{Z}/ωの周波数特性と、X軸傾斜磁場コイル26xのインピーダンスの虚部を角周波数ωで割った値の周波数特性の測定値とをフィッティングさせる。
Specifically, the frequency characteristic of the real part Re {Z} of the impedance Z expressed by the equation (9) and the measured value of the frequency characteristic of the real part of the impedance of the X-axis gradient magnetic field coil 26x are fitted.
Further, the frequency characteristic of Im {Z} / ω obtained by dividing the imaginary part Im {Z} of the impedance Z represented by the equation (10) by the angular frequency ω, and the imaginary part of the impedance of the X-axis gradient magnetic field coil 26x The measured value of the frequency characteristic divided by the frequency ω is fitted.

なお、上記のフィッティングにおいて、実部Re{Z}と、虚部を角周波数ωで割ったIm{Z}/ωとを用いたが、(9)式及び(10)式の和であるインピーダンスZ(の振幅と位相)の計算値及び測定値をフィッティングに用いてもよい。   In the above fitting, the real part Re {Z} and Im {Z} / ω obtained by dividing the imaginary part by the angular frequency ω are used, but the impedance is the sum of the expressions (9) and (10). The calculated value and measured value of Z (amplitude and phase thereof) may be used for fitting.

或いは、インピーダンスZの実部Re{Z}と虚部Im{Z}の位相差の計算値及び測定値をフィッティングに用いてもよい。
結合係数K及び結合係数Kと、時定数τ及び時定数τが定まれば、(4)式及び(5)式によって相互インダクタンスM、Mが定まり、(11)〜(14)式によって回路定数A、B、C、Dが定まる。
Alternatively, the calculated value and the measured value of the phase difference between the real part Re {Z} and the imaginary part Im {Z} of the impedance Z may be used for fitting.
If the coupling coefficient K 1 and the coupling coefficient K 2 , the time constant τ 1 and the time constant τ 2 are determined, the mutual inductances M 1 and M 2 are determined by the expressions (4) and (5), and (11) to (11) The circuit constants A, B, C, and D are determined by the equation (14).

以上のように求めた各回路定数Rload、Lload、A、B、C、Dは、回路定数記憶部308内に予め記憶されている。これにより、任意の周波数におけるインピーダンスZの実部Re{Z}及び虚部Im{Z}を(9)式及び(10)式によって算出できる。   The circuit constants Rload, Lload, A, B, C, and D obtained as described above are stored in advance in the circuit constant storage unit 308. Thereby, the real part Re {Z} and the imaginary part Im {Z} of the impedance Z at an arbitrary frequency can be calculated by the equations (9) and (10).

ここで、図3において、メインコイルであるコイル26xLの電流感度をα、コイル141Lの電流感度をβ、コイル142Lの電流感度をγとする。上記の電流感度は、コイルに電流を流すことで発生する傾斜磁場強度(テスラ/メートル)を、当該コイルに流す電流値(アンペア)で割った定数である。この場合、渦電流などの磁場を足し合わせたX軸傾斜磁場波形Gx(t)は、次式のような合算磁場波形として算出できる。   Here, in FIG. 3, the current sensitivity of the coil 26xL which is the main coil is α, the current sensitivity of the coil 141L is β, and the current sensitivity of the coil 142L is γ. The current sensitivity is a constant obtained by dividing the gradient magnetic field strength (Tesla / meter) generated by passing a current through the coil by the current value (ampere) passed through the coil. In this case, the X-axis gradient magnetic field waveform Gx (t) obtained by adding magnetic fields such as eddy currents can be calculated as a combined magnetic field waveform as shown in the following equation.

Gx(t)=α×Iout(t)+β×I(t)+γ×I(t) …(15) Gx (t) = α × Iout (t) + β × I 1 (t) + γ × I 2 (t) (15)

(15)式の右辺の第2項及び第3項は、コイル141L、142Lが発生する磁場波形(仮想磁場波形)の一例である。   The second and third terms on the right side of equation (15) are examples of magnetic field waveforms (virtual magnetic field waveforms) generated by the coils 141L and 142L.

前述のように、X軸傾斜磁場コイル26xに流れる出力電流Iout(t)は、撮像シーケンスの条件で決まる。従って、(2)式及び(3)式において電流I(t)の初期値と、電流I(t)の初期値とを決めれば、(15)式において2次側のコイル141Lに流れる電流I(t)、及び、コイル142Lに流れる電流I(t)を、(6)式、(7)式及び各回路定数に基づいて決定できる。電流I(t)の初期値と、電流I(t)の初期値は、例えば、前の撮像シーケンスの実行から十分な時間が経過していると仮定すれば、双方ともゼロとすることができる。 As described above, the output current Iout (t) flowing through the X-axis gradient magnetic field coil 26x is determined by the conditions of the imaging sequence. Therefore, if the initial value of the current I 1 (t) and the initial value of the current I 2 (t) are determined in the expressions (2) and (3), the current flows in the secondary coil 141L in the expression (15). The current I 1 (t) and the current I 2 (t) flowing through the coil 142L can be determined based on the equations (6), (7) and each circuit constant. The initial value of the current I 1 (t) and the initial value of the current I 2 (t) are both set to zero, for example, assuming that a sufficient time has elapsed since the previous imaging sequence was executed. Can do.

そうすると、(15)式において未知数はなくなり、X軸傾斜磁場波形Gx(t)を算出できる。また、Y軸傾斜磁場波形Gy(t)、Z軸傾斜磁場波形Gz(t)についても、上記図3と同様の回路モデル及び上記(1)〜(15)式に基づいて算出可能である。
前述のように、スライス選択方向、位相エンコード方向、及び、読み出し方向の各傾斜磁場Gss、Gpe、Groは、X軸、Y軸、Z軸傾斜磁場Gx、Gy、Gz(の合成)により形成される。従って、上記のようにしてX軸傾斜磁場波形Gx(t)、Y軸傾斜磁場波形Gy(t)、Z軸傾斜磁場波形Gz(t)が算出できれば、スライス選択方向、位相エンコード方向、及び、読み出し方向の各傾斜磁場Gss、Gpe、Groの波形も算出できる。
Then, there is no unknown in equation (15), and the X-axis gradient magnetic field waveform Gx (t) can be calculated. Further, the Y-axis gradient magnetic field waveform Gy (t) and the Z-axis gradient magnetic field waveform Gz (t) can also be calculated based on the circuit model similar to FIG. 3 and the above equations (1) to (15).
As described above, the gradient magnetic fields Gss, Gpe, and Gro in the slice selection direction, the phase encoding direction, and the readout direction are formed by X-axis, Y-axis, and Z-axis gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz (combination). The Therefore, if the X-axis gradient magnetic field waveform Gx (t), the Y-axis gradient magnetic field waveform Gy (t), and the Z-axis gradient magnetic field waveform Gz (t) can be calculated as described above, the slice selection direction, the phase encoding direction, and The waveforms of the gradient magnetic fields Gss, Gpe, and Gro in the readout direction can also be calculated.

第1の実施形態では一例として、(15)式で示されるX軸傾斜磁場波形Gx(t)に基づいて、受信サンプリングの間隔を変更することで、再構成のリグリッディング処理の精度を向上する。以下、より具体的に説明する。
前述したように、傾斜磁場は、傾斜磁場コイル26にパルス状の電流を印加することで生成される。傾斜磁場コイル26に印加される電流パルスの形状は、理想的には矩形波であるが、実際には、立ち上がり領域と立ち下り領域とを有する台形波となる。この結果、傾斜磁場自体のパルス波形も、理想的な矩形波とはならず、立ち上がり領域と立下り領域とを有する台形波となる。
In the first embodiment, as an example, the accuracy of regridding processing for reconstruction is improved by changing the interval of reception sampling based on the X-axis gradient magnetic field waveform Gx (t) expressed by equation (15). To do. More specific description will be given below.
As described above, the gradient magnetic field is generated by applying a pulsed current to the gradient magnetic field coil 26. Although the shape of the current pulse applied to the gradient magnetic field coil 26 is ideally a rectangular wave, it is actually a trapezoidal wave having a rising region and a falling region. As a result, the pulse waveform of the gradient magnetic field itself is not an ideal rectangular wave but a trapezoidal wave having a rising region and a falling region.

一方、EPI等の高速撮像法では、パルスの平坦な領域だけではなく、立ち上り及び立ち下り領域においてもデータがサンプリング(Ramp Sampling)、画像再構成用のデータとして使用される。これにより、データの収集期間のさらなる短縮が図られる。   On the other hand, in a high-speed imaging method such as EPI, data is used as sampling (Ramp Sampling) and image reconstruction data not only in a flat pulse area but also in a rising and falling area. Thereby, the data collection period can be further shortened.

立ち上り及び立ち下り領域において時間的に等間隔でサンプリングされるMR信号は、傾斜磁場が変化しているときにサンプリングされるため、k空間上では等間隔とはならない。そこで、サンプリングされたMR信号が、k空間上で等間隔となるように画像再構成前に再配列することが望まれる。この再配列処理がリグリッディング(regridding)処理である。   MR signals sampled at regular intervals in the rising and falling regions are sampled when the gradient magnetic field is changing, and therefore are not equally spaced in the k space. Therefore, it is desired that the sampled MR signals be rearranged before image reconstruction so that they are equally spaced in the k space. This rearrangement process is a regridding process.

図6は、従来のリグリッディング処理の概念を示す模式図である。図6において、各横軸は、経過時間tを示す。ここでは一例として、装置座標系のX軸が読出し方向に合致するものとし、傾斜磁場コイル26xに供給される傾斜磁場電流をIout(t)とする(次の図7の説明も同様)。   FIG. 6 is a schematic diagram showing the concept of conventional regridding processing. In FIG. 6, each horizontal axis indicates the elapsed time t. Here, as an example, it is assumed that the X axis of the apparatus coordinate system coincides with the reading direction, and the gradient magnetic field current supplied to the gradient magnetic field coil 26x is Iout (t) (the same applies to the description of the next FIG. 7).

図6の左上、左下はそれぞれ、傾斜磁場電流Iout(t)の波形の一例を示し、その縦軸は傾斜磁場電流Iout(t)の大きさを示す。図6の右上、右下はそれぞれ、読み出し方向傾斜磁場Groの波形の一例を示し、その縦軸は磁場強度を示す。   Each of the upper left and lower left of FIG. 6 shows an example of the waveform of the gradient magnetic field current Iout (t), and the vertical axis thereof shows the magnitude of the gradient magnetic field current Iout (t). Each of the upper right and lower right of FIG. 6 shows an example of the waveform of the readout direction gradient magnetic field Gro, and the vertical axis thereof shows the magnetic field strength.

従来技術では、読み出し方向傾斜磁場Groの波形が傾斜磁場電流Iout(t)の波形に相似するとの前提の下で、傾斜磁場波形が推定されていた。即ち、従来技術では、図6の左上の傾斜磁場電流Iout(t)からは図6の右上に示す読み出し方向傾斜磁場Groの波形が得られると推定されていた。同様に、従来技術では、図6の左下の傾斜磁場電流Iout(t)からは図6の右下に示す読み出し方向傾斜磁場Groの波形が得られると推定されていた。   In the prior art, the gradient magnetic field waveform was estimated on the assumption that the waveform of the readout direction gradient magnetic field Gro is similar to the waveform of the gradient magnetic field current Iout (t). That is, in the prior art, it has been estimated that the waveform of the readout direction gradient magnetic field Gro shown in the upper right of FIG. 6 can be obtained from the gradient magnetic field current Iout (t) in the upper left of FIG. Similarly, in the prior art, it has been estimated that the waveform of the readout direction gradient magnetic field Gro shown in the lower right of FIG. 6 can be obtained from the lower left gradient magnetic field current Iout (t) of FIG.

このように従来技術では、不正確に推定された傾斜磁場波形に基づいてリグリッディング処理が行われていた。   As described above, in the prior art, the regridding process is performed based on the inaccurately estimated gradient magnetic field waveform.

傾斜磁場電流の波形は、図6の右上のように台形状のものもあれば、図6の右下段のように非線形成分が含まれるものもある。いずれの場合でも、従来技術では、傾斜磁場波形が傾斜磁場電流の波形に相似であるとの前提で、リグリッディング処理が実行されていた。   The gradient magnetic field current waveform may be trapezoidal as shown in the upper right of FIG. 6 or may contain a nonlinear component as shown in the lower right of FIG. In any case, in the prior art, the regridding process is executed on the assumption that the gradient magnetic field waveform is similar to the waveform of the gradient magnetic field current.

しかし、傾斜磁場電流の波形と、この傾斜磁場電流から実際に生成される傾斜磁場波形とは、必ずしも一致しない。特に、EPI等の高速撮像法で用いられる傾斜磁場のように、周波数成分が高い波形では、傾斜磁場電流の波形と傾斜磁場の波形との乖離が大きくなり、傾斜磁場の立ち上がりや立ち下がりの波形の不一致が顕著になる。   However, the waveform of the gradient magnetic field current does not necessarily match the gradient magnetic field waveform actually generated from this gradient magnetic field current. In particular, in a waveform with a high frequency component, such as a gradient magnetic field used in high-speed imaging methods such as EPI, the divergence between the gradient magnetic field current waveform and the gradient magnetic field waveform increases, and the gradient magnetic field rises and falls. The discrepancy becomes significant.

第1の実施形態のMRI装置20では、この問題に対処するため、実際に発生する傾斜磁場波形を、傾斜磁場コイル26とは「別のコイル」が複数存在するとの前提の下で、正確に算出する。   In the MRI apparatus 20 of the first embodiment, in order to cope with this problem, an actually generated gradient magnetic field waveform is accurately obtained under the assumption that there are a plurality of “different coils” from the gradient coil 26. calculate.

図7は、第1の実施形態における傾斜磁場波形の算出方法の概念を示す模式図である。図7の左上、左下、右下、右上、の順に処理が進められる。図7の左上は、傾斜磁場電流Iout(t)の波形の一例を図6と同様に示す。図7の右下は、「別のコイル」である図3のコイル141L、142Lをそれぞれ流れる電流I(t),I(t)の波形の一例を示す模式図である。図7の右上は、算出される読み出し方向傾斜磁場Groの波形の一例を示す模式図である。 FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a concept of a gradient magnetic field waveform calculation method according to the first embodiment. Processing proceeds in the order of upper left, lower left, lower right, and upper right in FIG. The upper left of FIG. 7 shows an example of the waveform of the gradient magnetic field current Iout (t) in the same manner as FIG. The lower right of FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of waveforms of currents I 1 (t) and I 2 (t) flowing through the coils 141L and 142L of FIG. The upper right of FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a waveform of the calculated readout direction gradient magnetic field Gro.

第1の実施形態では、傾斜磁場コイル26及び「別のコイル141L、142L」が含まれる等価回路に傾斜磁場電流Iout(t)が入力された場合に、「別のコイル141L、142L」それぞれに流れる電流I(t),I(t)が算出される(図7の右下)。 In the first embodiment, when the gradient magnetic field current Iout (t) is input to an equivalent circuit including the gradient coil 26 and “another coil 141L, 142L”, the “another coil 141L, 142L” The flowing currents I 1 (t) and I 2 (t) are calculated (lower right in FIG. 7).

そして、傾斜磁場電流Iout(t)と、算出された電流I(t),I(t)とに基づいて、実際に発生する読み出し方向傾斜磁場Groの波形が高精度で算出される(図7の右上)。さらに、このように高精度で算出された傾斜磁場波形に基づいてリグリッディング処理が実行される。 Based on the gradient magnetic field current Iout (t) and the calculated currents I 1 (t) and I 2 (t), the waveform of the actually generated readout direction gradient magnetic field Gro is calculated with high accuracy ( (Upper right of FIG. 7). Further, the regridding process is executed based on the gradient magnetic field waveform calculated with high accuracy in this way.

第1の実施形態で説明した(9)式等における抵抗値Rloadは、前述のように測定可能であり、測定された抵抗値Rloadは、回路定数記憶部308に予め記憶される。また、第1の実施形態と同様にして予め決定された自己インダクタンス値Lloadは、回路定数記憶部308に予め記憶される。   The resistance value Rload in the equation (9) described in the first embodiment can be measured as described above, and the measured resistance value Rload is stored in the circuit constant storage unit 308 in advance. Further, the self-inductance value Lload determined in advance similarly to the first embodiment is stored in advance in the circuit constant storage unit 308.

抵抗値Rload、自己インダクタンス値Lloadが定まれば、(4)式の結合係数Kと、(5)式の結合係数Kと、時定数τ=L/Rと、時定数τ=L/Rとは、第1の実施形態と同様に決定できる。これにより、第1の実施形態と同様にして相互インダクタンスM、Mが定まり、(11)〜(14)式によって回路定数A、B、C、Dが定まる。 If the resistance value Rload and the self-inductance value Lload are determined, the coupling coefficient K 1 in the equation (4), the coupling coefficient K 2 in the equation (5), the time constant τ 1 = L 1 / R 1, and the time constant τ 2 = a L 2 / R 2, can be determined as in the first embodiment. Thereby, the mutual inductances M 1 and M 2 are determined in the same manner as in the first embodiment, and the circuit constants A, B, C, and D are determined by the equations (11) to (14).

第1の実施形態では一例として、スピンエコー系のEPIにおいて傾斜磁場の波形が計算され、傾斜磁場波形に基づいてリグリッディング処理が実行される例について説明する。   In the first embodiment, as an example, an example in which a gradient magnetic field waveform is calculated in a spin echo EPI and a regridding process is executed based on the gradient magnetic field waveform will be described.

図8は、スピンエコー系のEPIの撮像シーケンスの一例を示す模式図である。
図8では、上から順に、RFパルス、スライス選択方向傾斜磁場Gss、位相エンコード方向傾斜磁場Gpe、読み出し方向傾斜磁場Gro、及び、被検体QQからのMR信号(エコー信号)の波形の一例を示す。なお、各横軸は、経過時間tを示す。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a spin echo EPI imaging sequence.
FIG. 8 shows an example of waveforms of an RF pulse, a slice selection direction gradient magnetic field Gss, a phase encoding direction gradient magnetic field Gpe, a readout direction gradient magnetic field Gro, and an MR signal (echo signal) from the subject QQ in order from the top. . Each horizontal axis indicates the elapsed time t.

EPIは、1回の核磁気励起に対して傾斜磁場を高速で連続的に反転させ、連続的にMR信号を生じさせ、これらMR信号を収集するものである。より詳細には、EPIでは、例えば90°励起パルスの印加後、xy平面内の磁化が横緩和(T2緩和)により減衰して消滅する前に、位相エンコードのステップに合わせて読み出し方向傾斜磁場Groが高速で反転される。これにより、連続的なグラジエントエコーを発生させ、画像再構成に用いられるMR信号が収集される。   EPI continuously inverts a gradient magnetic field at a high speed for one nuclear magnetic excitation, continuously generates MR signals, and collects these MR signals. More specifically, in EPI, for example, after application of a 90 ° excitation pulse, before the magnetization in the xy plane is attenuated by lateral relaxation (T2 relaxation) and disappears, the readout gradient magnetic field Gro is adjusted in accordance with the phase encoding step. Is reversed at high speed. Thereby, continuous gradient echoes are generated, and MR signals used for image reconstruction are collected.

EPIには、SE(spin echo) EPIや、FE(field echo) EPIや、FFE(Fast FE) EPI等がある。   The EPI includes SE (spin echo) EPI, FE (field echo) EPI, FFE (Fast FE) EPI, and the like.

SE EPIは、図8に示すようにスピンエコー法を用いる手法であり、90°励起パルス及び180°励起パルスの後に発生するMR信号を収集する手法である。
FE EPIは、90°励起パルスの印加後に発生するMR信号を収集する手法である。FFE EPIは、高速FE法(Fast FE)法を用いる手法である
SE EPI is a technique using a spin echo method as shown in FIG. 8, and is a technique for collecting MR signals generated after a 90 ° excitation pulse and a 180 ° excitation pulse.
FE EPI is a technique for collecting MR signals generated after application of a 90 ° excitation pulse. FFE EPI is a technique that uses the fast FE method.

また、複数回に亘る励起パルスを印加して得られるエコートレインのデータを合わせて1枚分の画像データを作成するEPIは、マルチショットEPIと呼ばれる。反対に、1回の励起パルスの印加で得られるエコートレインのデータのみで画像を再構成するEPIは、シングルショット(SS: single shot) EPIと呼ばれる。   Further, EPI that creates image data for one sheet by combining echo train data obtained by applying excitation pulses over a plurality of times is called multi-shot EPI. On the other hand, EPI that reconstructs an image only with echo train data obtained by applying a single excitation pulse is called single shot (SS) EPI.

次に、リグリッディング処理の対象となるk空間データの構成例について説明する。
図9は、位相エンコード及び周波数エンコードのマトリクス要素数が256×256の場合に、k空間データに変換される直前のMR信号のデータの一例を示す模式図である。図9において、TRは繰り返し時間であり、横方向のTsはサンプリング時間(Sampling Time)であり、縦方向は位相エンコードステップ(Phase Encode Step)である。
Next, a configuration example of k-space data to be subjected to the gridling process will be described.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of MR signal data immediately before being converted into k-space data when the number of matrix elements for phase encoding and frequency encoding is 256 × 256. In FIG. 9, TR is a repetition time, Ts in the horizontal direction is a sampling time, and the vertical direction is a phase encoding step (Phase Encode Step).

この場合、原則的には、位相エンコードを256回変えて収集された256ラインのMR信号は、搬送周波数の余弦関数又は正弦関数がそれぞれ差し引かれた後、図9のように位相エンコードステップ毎に並べられる。
ここで、図9の横方向である各MR信号のサンプリング時間Tsを256で等間隔に割ったΔTs毎に、MR信号の強度を各マトリクス要素のマトリクス値にする。
In this case, in principle, 256 lines of MR signals collected by changing the phase encoding 256 times are subtracted from the cosine function or sine function of the carrier frequency, respectively, and thereafter, for each phase encoding step as shown in FIG. Are lined up.
Here, for each ΔTs obtained by dividing the sampling time Ts of each MR signal in the horizontal direction of FIG. 9 by 256 at equal intervals, the intensity of the MR signal is set to a matrix value of each matrix element.

これにより、実数部分(上記余弦関数が差し引かれた方)と、虚数部分(上記正弦関数が差し引かれた方)のそれぞれについて、256行256列のマトリクスデータが求まる。これら2つのマトリクスデータをそれぞれk空間データとする。   As a result, 256 rows and 256 columns of matrix data are obtained for each of the real part (the one from which the cosine function is subtracted) and the imaginary part (the one from which the sine function is subtracted). These two matrix data are respectively referred to as k-space data.

但し、例えばシングルショットのEPI(エコープラナーイメージング:echo planar imaging)では、実効エコー時間まで5ライン分しか収集できなければ、収集数は(256/2)+5=133ラインとなる。この場合、収集されなかった123ラインは、k空間上では例えばデータとしてゼロが入る。   However, for example, in single shot EPI (echo planar imaging), if only 5 lines can be collected until the effective echo time, the number of collections is (256/2) + 5 = 133 lines. In this case, 123 lines that have not been collected contain, for example, zero as data in the k space.

ここで、読み出し方向傾斜磁場Groの印加の下で等間隔又は非等間隔にサンプリングされたMR信号は、k空間上では、読み出し方向傾斜磁場Groを時間軸方向に積分した量、即ち、読み出し方向傾斜磁場Groの0次モーメントに対応する。   Here, the MR signals sampled at equal intervals or non-equal intervals under the application of the read direction gradient magnetic field Gro are the amounts obtained by integrating the read direction gradient magnetic field Gro in the time axis direction on the k space, that is, the read direction. This corresponds to the zeroth moment of the gradient magnetic field Gro.

傾斜磁場が平坦な領域では、0次モーメントは直線状に変化する。しかし、傾斜磁場が平坦ではない領域(立ち上り及び立ち下り領域等)の0次モーメントは、非線形となる。EPI等の高速撮像法では、撮像時間のさらなる短縮を図るため、傾斜磁場が平坦ではない領域(立ち上り及び立ち下り領域等)においてサンプリング(Ramp Sampling)されたMR信号のデータも、画像再構成に用いられる。   In the region where the gradient magnetic field is flat, the zero-order moment changes linearly. However, the zero-order moment in a region where the gradient magnetic field is not flat (such as a rising region and a falling region) is nonlinear. In high-speed imaging methods such as EPI, MR signal data sampled (Ramp Sampling) in regions where the gradient magnetic field is not flat (such as rising and falling regions) is also used for image reconstruction in order to further reduce the imaging time. Used.

画像再構成は、サンプリングされたデータがk空間上で線形な領域にあることを前提としている。このため、非線形なサンプリングデータを、k空間上で線形となるように変換或いは補正することが望まれる。   Image reconstruction assumes that the sampled data is in a linear region on k-space. For this reason, it is desired to convert or correct the non-linear sampling data so as to be linear in the k space.

図10は、読み出し方向傾斜磁場Groが非線形な領域において等時間間隔でサンプリングされたMR信号が、k空間上では非等間隔になることを示す概念図である。
図10の上段は、図7の右上と同じであり、第1の実施形態の手法により正確に算出された読み出し方向傾斜磁場Groの波形の一例を示す。即ち、図10の上段において、横軸は、読み出し方向傾斜磁場Groのパルスの印加開始時刻からの経過時間tを示し、縦軸は読み出し方向傾斜磁場Groの磁場強度を示す。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing that MR signals sampled at equal time intervals in a region where the readout direction gradient magnetic field Gro is nonlinear are non-equal in the k space.
The upper part of FIG. 10 is the same as the upper right part of FIG. 7 and shows an example of the waveform of the read direction gradient magnetic field Gro accurately calculated by the method of the first embodiment. That is, in the upper part of FIG. 10, the horizontal axis indicates the elapsed time t from the application start time of the pulse of the readout direction gradient magnetic field Gro, and the vertical axis indicates the magnetic field strength of the readout direction gradient magnetic field Gro.

図10の中段は、図10の上段の読み出し方向傾斜磁場Groの磁場強度の絶対値を時間積分したものである。積分期間の始期は、共通して、読み出し方向傾斜磁場Groのパルスの印加開始時刻である。従って、図10の中段において、横軸は積分期間の終期時刻を示し、縦軸は、読み出し方向傾斜磁場Groの磁場強度の絶対値の時間積分値、即ち、0次モーメントを示す。   The middle part of FIG. 10 is obtained by time-integrating the absolute value of the magnetic field strength of the readout direction gradient magnetic field Gro in the upper part of FIG. The start of the integration period is in common the application start time of the pulse of the readout direction gradient magnetic field Gro. Therefore, in the middle part of FIG. 10, the horizontal axis indicates the end time of the integration period, and the vertical axis indicates the time integral value of the absolute value of the magnetic field strength of the reading direction gradient magnetic field Gro, that is, the zeroth-order moment.

図10の下段は、等間隔でサンプリングされる場合における、1つの位相エンコードステップ分のMR信号(即ち、1ラインのMR信号)に対する各サンプリング期間の模式図である。図10の下段において、横軸は、上段と同様に、読み出し方向傾斜磁場Groのパルスの印加開始時刻からの経過時間tを示し、縦軸は、MR信号の強度を示す。この例では、周波数エンコードステップ数が256の例を示し、256のサンプリング期間SP1、SP2、SP3、SP4、・・・SP256が設定される。即ち、1ラインのMR信号は、図10の縦方向の一点鎖線で示すように、256のサンプリング期間SP1〜SP256に等間隔に分割される。   The lower part of FIG. 10 is a schematic diagram of each sampling period for one phase encoding step MR signal (that is, one line MR signal) when sampling is performed at equal intervals. In the lower part of FIG. 10, the horizontal axis indicates the elapsed time t from the application start time of the pulse of the read direction gradient magnetic field Gro, and the vertical axis indicates the intensity of the MR signal, as in the upper part. In this example, the number of frequency encoding steps is 256, and 256 sampling periods SP1, SP2, SP3, SP4,... SP256 are set. That is, one line of MR signals is divided at equal intervals into 256 sampling periods SP1 to SP256, as indicated by a one-dot chain line in the vertical direction of FIG.

ここで、「傾斜磁場が平坦ではない領域」は、傾斜磁場の0次モーメントが非線形な領域を意味し、「傾斜磁場が平坦な領域」は、傾斜磁場の0次モーメントが線形な領域を意味する。   Here, “region where the gradient magnetic field is not flat” means a region where the zero-order moment of the gradient magnetic field is nonlinear, and “region where the gradient magnetic field is flat” means a region where the zero-order moment of the gradient magnetic field is linear. To do.

従って、図10の上段、中段、下段から分かるように、読み出し方向傾斜磁場Groが平坦な領域及び平坦ではない領域を含めて、MR信号が時間的に等間隔でサンプリングされる場合、生成されるk空間データは、k空間上では非等間隔になる。   Therefore, as can be seen from the upper, middle, and lower stages of FIG. 10, the read direction gradient magnetic field Gro is generated when the MR signal is sampled at equal intervals in time including the flat area and the non-flat area. k-space data is non-uniformly spaced in k-space.

読み出し方向傾斜磁場Groの印加の下でサンプリングされたMR信号は、k空間上では、読み出し方向傾斜磁場Groの0次モーメントに対応するところ、この0次モーメントは、図10の中段の横方向の一点鎖線で示すように、非等間隔となるからである。   The MR signal sampled under the application of the readout direction gradient magnetic field Gro corresponds to the 0th order moment of the readout direction gradient magnetic field Gro in the k space. This is because, as shown by the alternate long and short dash line, the intervals are not equal.

なお、以下の説明では、単に「0次モーメント」と言った場合、読み出し方向傾斜磁場Groの0次モーメントを指すものとする。   In the following description, the simple term “0th moment” refers to the 0th moment of the read direction gradient magnetic field Gro.

図11は、第1の実施形態におけるリグリッディング処理の第1の方法の概念を示す模式図である。図11の上段は図10の上段と同じである。図11の下段は、非等間隔でサンプリングされる場合における、1つの位相エンコードステップ分のMR信号に対する各サンプリング期間の模式図である。   FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the concept of the first method of the regridding process in the first embodiment. The upper part of FIG. 11 is the same as the upper part of FIG. The lower part of FIG. 11 is a schematic diagram of each sampling period for MR signals for one phase encoding step when sampling is performed at non-uniform intervals.

第1の方法では、1ラインのMR信号は、図11の縦方向の一点鎖線で示すように、256のサンプリング期間SP1’、SP2’、SP3’〜SP256’に非等間隔で分割される。   In the first method, one line of MR signals is divided into 256 sampling periods SP 1 ′, SP 2 ′, SP 3 ′ to SP 256 ′ at non-equal intervals, as indicated by a one-dot chain line in the vertical direction in FIG.

上記の非等間隔なサンプリング期間SP1’〜SP256’の定め方を示すのが、図11の中段である。図11の中段は、図10と同様の0次モーメントを示すが、図中の横方向の一点鎖線のみ異なる。即ち、0次モーメントが等間隔で上昇していくように、横方向の一点鎖線が引かれている。各々の横方向の一点鎖線と、0次モーメントを示す太線との各交点を通るように、縦方向の一点鎖線が引かれている。   The middle stage of FIG. 11 shows how to determine the sampling intervals SP1 'to SP256' at non-uniform intervals. The middle stage of FIG. 11 shows the 0th-order moment similar to that of FIG. That is, a one-dot chain line in the horizontal direction is drawn so that the zeroth moment increases at equal intervals. A one-dot chain line in the vertical direction is drawn so as to pass through each intersection point of each one-dot chain line in the horizontal direction and a thick line indicating the zeroth-order moment.

第1の方法では、各サンプリング期間SP1’〜SP256’の各代表時刻を積分期間の終期とする読み出し方向傾斜磁場Groのパルス強度の各時間積分値が互いに等間隔となるように、各サンプリング期間SP1’〜SP256’は定められる。上記の「時間積分値」における積分期間の始期は例えば、共通に、読み出し方向傾斜磁場Groのパルスの印加開始時刻である。また、上記「代表時刻」とは、例えば、各サンプリング期間SP1’〜SP256’の終了時刻でもよいし、中心時刻でもよい。   In the first method, each sampling period is set such that each time integration value of the pulse intensity of the reading direction gradient magnetic field Gro having the representative time of each sampling period SP1 ′ to SP256 ′ as the end of the integration period is equally spaced from each other. SP1 ′ to SP256 ′ are defined. The start of the integration period in the above “time integration value” is, for example, the application start time of the pulse of the readout direction gradient magnetic field Gro in common. Further, the “representative time” may be, for example, the end time of each of the sampling periods SP1 ′ to SP256 ′ or the center time.

第1の方法では、上記のように定められたサンプリング期間に従って、MR信号が時間的に非等間隔でサンプリングされることで、k空間データが生成される。このようにして生成されるk空間データの各マトリクス要素は、k空間で等間隔に配置される。上記「k空間で等間隔に配置される」とは、各々のサンプリング期間に対応する各々の0次モーメントの値が、図11の中段の横方向の一点鎖線で示すように、等間隔に並ぶことを意味する。   In the first method, k-space data is generated by sampling MR signals at non-uniform intervals in time according to the sampling period determined as described above. The matrix elements of the k-space data generated in this way are arranged at equal intervals in the k-space. The phrase “arranged at equal intervals in the k space” means that the values of the zero-order moments corresponding to the respective sampling periods are arranged at equal intervals as indicated by the one-dot chain line in the horizontal direction in the middle of FIG. Means that.

換言すれば、第1の方法では、MR信号における、各サンプリング期間に対応する部分の収集時刻(受信時刻)での各0次モーメントが等間隔になるように、MR信号が非等時間間隔でサンプリングされる。   In other words, in the first method, the MR signals are arranged at non-equal time intervals so that the zero-order moments at the collection times (reception times) of the portions corresponding to the respective sampling periods in the MR signal are equally spaced. Sampled.

第1の実施形態では前述のように等価回路に基づいて傾斜磁場波形を高精度で算出できるため、図11の第1の方法の非等間隔なサンプリングタイミングも、高精度で決定可能である。   In the first embodiment, since the gradient magnetic field waveform can be calculated with high accuracy based on the equivalent circuit as described above, the non-uniform sampling timing of the first method in FIG. 11 can be determined with high accuracy.

図12は、第1の実施形態におけるリグリッディング処理の第2の方法の概念を示す模式図である。
図12の上段は、図10の下段のように時間的に等間隔でサンプリングされることで生成されるk空間データの1ライン(1行)分の各マトリクス要素のマトリクス値ME1、ME2、ME3、ME4、・・・ME256を示す。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the concept of the second method of the gridding process in the first embodiment.
The upper part of FIG. 12 shows matrix values ME1, ME2, and ME3 of matrix elements for one line (one row) of k-space data generated by sampling at equal intervals in time as in the lower part of FIG. , ME4,... ME256.

ここでは一例として、周波数エンコードステップ数を256で考えるので、1ライン(1行)分のマトリクス要素数も256である。各マトリクス値ME1、ME2、ME3、・・・ME256は、その上に示すMR信号における各サンプリング期間SP1、SP2、SP3、・・・SP256にそれぞれ対応する。   Here, as an example, since the number of frequency encoding steps is considered to be 256, the number of matrix elements for one line (one row) is also 256. Each matrix value ME1, ME2, ME3,... ME256 corresponds to each sampling period SP1, SP2, SP3,.

第2の方法では、図12の上段のように、時間的に等間隔でMR信号をサンプリングすることで、一旦k空間データが生成される。この後、k空間データは、以下のように再配列(変換)され、新たなk空間データとなる。   In the second method, as shown in the upper part of FIG. 12, the k-space data is once generated by sampling MR signals at regular intervals in time. Thereafter, the k-space data is rearranged (converted) as follows to become new k-space data.

即ち、k空間データの各マトリクス要素に対応するサンプリング期間の各代表時刻までの読み出し方向傾斜磁場Groのパルス強度の各時間積分値が等間隔となるように、再配列される。再配列に際しては補間等の処理を用いればよく、上記「代表時刻」は、第1の方法と同様である。   That is, rearrangement is performed so that the time integral values of the pulse intensities of the read direction gradient magnetic field Gro up to the representative time of the sampling period corresponding to each matrix element of the k-space data are equally spaced. For the rearrangement, a process such as interpolation may be used, and the “representative time” is the same as in the first method.

図12の中段は、再配列後のk空間データの各マトリクス値ME1’、ME2’、ME3’、・・・ME256’を上側に示し、下側に元のMR信号(図12の上段と同じ)を示す。これらマトリクス値ME1’〜ME256’は、元のMR信号における各サンプリング期間SP1’〜SP256’(図11と同じ)の各信号強度からそれぞれ生成されたはずの値である。   The middle part of FIG. 12 shows the matrix values ME1 ′, ME2 ′, ME3 ′,... ME256 ′ of the k-space data after rearrangement on the upper side, and the original MR signal on the lower side (the same as the upper part of FIG. 12). ). These matrix values ME1 'to ME256' are values that should have been generated from the signal intensities of the respective sampling periods SP1 'to SP256' (same as in FIG. 11) in the original MR signal.

図12の下段は、図11の中段と同じ0次モーメントを示す。図12の下段の縦軸である0次モーメントを等間隔で分割する横方向の一点鎖線に示すように、再配列後のk空間データの各マトリクス要素に対応する0次モーメントは、等間隔となる。   The lower part of FIG. 12 shows the same 0th-order moment as the middle part of FIG. As shown by the one-dot chain line in the horizontal direction that divides the zeroth-order moment, which is the vertical axis of the lower stage of FIG. 12, at equal intervals, the zeroth-order moment corresponding to each matrix element of the k-space data after rearrangement is Become.

即ち、第2の方法では、MR信号における、各マトリクス要素に対応する部分の各収集時刻(受信時刻)での各0次モーメントが等間隔になるように、k空間データは再配列される。第1の実施形態では前述のように等価回路に基づいて傾斜磁場波形を高精度で算出できるため、図12の第2の方法では、高精度で均一な間隔となるようにk空間データを再配列可能である。   That is, in the second method, the k-space data is rearranged so that the zero-order moments at the respective collection times (reception times) of the portions corresponding to the matrix elements in the MR signal are equally spaced. In the first embodiment, as described above, the gradient magnetic field waveform can be calculated with high accuracy based on the equivalent circuit. Therefore, in the second method of FIG. 12, k-space data is regenerated so as to obtain a uniform interval with high accuracy. Arrangeable.

図13は、第1の実施形態のMRI装置20の動作の流れの一例を示すフローチャートである。以下、前述の各図を適宜参照しながら、図13に示すフローチャートのステップ番号に従って、MRI装置20の動作を説明する。   FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of an operation flow of the MRI apparatus 20 according to the first embodiment. Hereinafter, the operation of the MRI apparatus 20 will be described according to the step numbers of the flowchart shown in FIG.

[ステップS21]前述の方法により、等価回路(例えば図3参照)における回路定数が決定される。即ち、傾斜磁場電源44から見た傾斜磁場コイル26のインピーダンスが測定され、測定値や(9)式、(10)式等に基づいて、回路定数が算出される。この後、ステップS22に進む。   [Step S21] The circuit constants in the equivalent circuit (see, for example, FIG. 3) are determined by the method described above. That is, the impedance of the gradient magnetic field coil 26 as viewed from the gradient magnetic field power supply 44 is measured, and circuit constants are calculated based on the measured values and the equations (9) and (10). Thereafter, the process proceeds to step S22.

[ステップS22]ステップS21で決定された回路定数が、回路定数記憶部308に保存される。なお、ステップS21、S22の処理の実行の時期については、本スキャンの実行前であればよく、特に限定されるものではない。   [Step S22] The circuit constant determined in step S21 is stored in the circuit constant storage unit 308. Note that the timing of executing the processes of steps S21 and S22 is not particularly limited as long as it is before the execution of the main scan.

例えば、MRI装置20の製品出荷前に工場等で実施してもよい。また、製品を病院等に据え付けたときに、その場(オンサイト)で実施してもよい。工場等の周囲環境と設置場所の周囲環境が大きく異なる場合、オンサイトでの実施が有効である。また、設置場所の周囲環境が何らかの原因で変わった場合、運用開始後においても適宜のタイミングで、或いは、定期的にステップS21、S22の処理が実行されるようにしてもよい。   For example, it may be performed in a factory or the like before the product of the MRI apparatus 20 is shipped. Further, when the product is installed in a hospital or the like, it may be performed on-site. On-site implementation is effective when the surrounding environment of the factory and the surrounding environment of the installation site are significantly different. Further, when the surrounding environment of the installation place changes for some reason, the processes of steps S21 and S22 may be executed at an appropriate timing or periodically after the operation is started.

この後、ステップS23に進む。ステップS23〜ステップS29は、本スキャンが実行される場合の処理である。   Thereafter, the process proceeds to step S23. Steps S23 to S29 are processes when the main scan is executed.

[ステップS23]傾斜磁場算出部306は、回路定数記憶部308に保存してある等価回路の各回路定数を読み出す。この後、ステップS24に進む。   [Step S23] The gradient magnetic field calculation unit 306 reads each circuit constant of the equivalent circuit stored in the circuit constant storage unit 308. Thereafter, the process proceeds to step S24.

[ステップS24]撮像条件設定部302は、ユーザが入力装置62に対して入力した撮像シーケンスの条件に関わる各種情報に基づいて、本スキャンの撮像シーケンスを設定する。シーケンスコントローラ制御部300は、撮像条件設定部302で設定された撮像シーケンスをシーケンスコントローラ56に入力する。この後、ステップS25に進む。   [Step S24] The imaging condition setting unit 302 sets the imaging sequence of the main scan based on various types of information related to the imaging sequence conditions input by the user to the input device 62. The sequence controller control unit 300 inputs the imaging sequence set by the imaging condition setting unit 302 to the sequence controller 56. Thereafter, the process proceeds to step S25.

[ステップS25]傾斜磁場算出部306は、ステップS24で設定された撮像シーケンス、及び、ステップS23で読み出された等価回路の回路定数に基づいて、傾斜磁場波形を算出する。撮像シーケンスが設定されると、その中の傾斜磁場(パルス列)の諸元も定まり、傾斜磁場コイル26に流すべき傾斜磁場電流Iout(t)の波形も定まる。傾斜磁場算出部306は、この傾斜磁場電流の波形と、等価回路の回路定数とに基づいて、傾斜磁場波形を算出する。   [Step S25] The gradient magnetic field calculation unit 306 calculates a gradient magnetic field waveform based on the imaging sequence set in step S24 and the circuit constants of the equivalent circuit read in step S23. When the imaging sequence is set, the specifications of the gradient magnetic field (pulse train) in the imaging sequence are determined, and the waveform of the gradient magnetic field current Iout (t) to be passed through the gradient coil 26 is also determined. The gradient magnetic field calculation unit 306 calculates the gradient magnetic field waveform based on the waveform of the gradient magnetic field current and the circuit constant of the equivalent circuit.

傾斜磁場波形の算出は、スライス選択方向傾斜磁場Gss、位相エンコード方向傾斜磁場Gpe、及び、読み出し方向傾斜磁場Groの3つに対して全て行ってもよい。第1の実施形態では、少なくとも読み出し方向傾斜磁場Groの波形が算出される。   The gradient magnetic field waveform may be calculated for all three of the slice selection direction gradient magnetic field Gss, the phase encoding direction gradient magnetic field Gpe, and the readout direction gradient magnetic field Gro. In the first embodiment, at least the waveform of the readout direction gradient magnetic field Gro is calculated.

より詳細には、例えば図3の等価回路で考える場合、渦電流などの磁場を足し合わせたX軸傾斜磁場波形Gx(t)は、(15)式による合算磁場波形として算出できる。   More specifically, for example, when considering the equivalent circuit of FIG. 3, the X-axis gradient magnetic field waveform Gx (t) obtained by adding magnetic fields such as eddy currents can be calculated as a combined magnetic field waveform according to the equation (15).

ここでは一例として、装置座標系のX軸と、読み出し方向とが合致すると仮定すれば、(15)式の左辺Gx(t)が読み出し方向傾斜磁場Gro(t)となる。即ち、(15)式で読み出し方向傾斜磁場Gro(t)を算出できる。   Here, as an example, if it is assumed that the X axis of the apparatus coordinate system matches the readout direction, the left side Gx (t) of equation (15) becomes the readout direction gradient magnetic field Gro (t). That is, the readout direction gradient magnetic field Gro (t) can be calculated by the equation (15).

前述のように、X軸傾斜磁場コイル26xに流れる傾斜磁場電流Iout(t)は撮像シーケンスの条件で決まる。一方、前述の(2)式、(3)式の回路定数R、L、M、R、L、Mは、既に回路定数記憶部308に保存されている。従って、(2)式及び(3)式の微分方程式において電流I(t)の初期値と、電流I(t)の初期値とを決めれば、電流I(t)、及び電流I(t)の時間変化(波形)を決定できる。 As described above, the gradient magnetic field current Iout (t) flowing through the X-axis gradient magnetic field coil 26x is determined by the conditions of the imaging sequence. On the other hand, the circuit constants R 1 , L 1 , M 1 , R 2 , L 2 , and M 2 in the expressions (2) and (3) are already stored in the circuit constant storage unit 308. Therefore, if the initial value of the current I 1 (t) and the initial value of the current I 2 (t) are determined in the differential equations of the expressions (2) and (3), the current I 1 (t) and the current I 2 (t) time change (waveform) can be determined.

電流I(t)及び電流I(t)の初期値は、例えば、前の撮像シーケンスの実行から十分な時間が経過していると仮定すれば、双方ともゼロとすることができる。そうすると、(15)式において未知数はなくなり、読み出し方向傾斜磁場Gro(t)を算出できる。前述の図7の右上に示す傾斜磁場波形は、上記のようにして算出された読み出し方向傾斜磁場波形Gro(t)の一例である。このようにして、少なくとも読み出し方向傾斜磁場Groを含む傾斜磁場波形が算出された後、ステップS26に進む。 The initial values of the current I 1 (t) and the current I 2 (t) can both be zero, for example, assuming that sufficient time has passed since the previous imaging sequence was executed. Then, there is no unknown in equation (15), and the readout direction gradient magnetic field Gro (t) can be calculated. The gradient magnetic field waveform shown in the upper right of FIG. 7 is an example of the readout direction gradient magnetic field waveform Gro (t) calculated as described above. Thus, after the gradient magnetic field waveform including at least the readout direction gradient magnetic field Gro is calculated, the process proceeds to step S26.

[ステップS26]ステップS24で設定された本スキャンの撮像シーケンスに従って本スキャンが実行され、これによりMR信号が収集される。   [Step S26] The main scan is executed in accordance with the imaging sequence of the main scan set in step S24, whereby MR signals are collected.

より具体的には、寝台32の天板上に被検体Pが載置され、静磁場電源40により励磁された静磁場磁石22によって撮像空間に静磁場が形成される。また、シムコイル電源42からシムコイル24に電流が供給されて、撮像空間に形成された静磁場が均一化される。   More specifically, the subject P is placed on the top plate of the bed 32, and a static magnetic field is formed in the imaging space by the static magnetic field magnet 22 excited by the static magnetic field power supply 40. Further, a current is supplied from the shim coil power source 42 to the shim coil 24, and the static magnetic field formed in the imaging space is made uniform.

そして、入力装置62に撮像開始指示が入力されると、撮像シーケンスが演算装置60からシーケンスコントローラ56に入力される。シーケンスコントローラ56は、入力された撮像シーケンスに従って傾斜磁場電源44、RF送信器46及びRF受信器48を駆動させることで、被検体QQの撮像部位が含まれる撮像領域に傾斜磁場を形成させると共に、送信用のRFコイル28からRFパルスを発生させる。   When an imaging start instruction is input to the input device 62, an imaging sequence is input from the arithmetic device 60 to the sequence controller 56. The sequence controller 56 drives the gradient magnetic field power supply 44, the RF transmitter 46, and the RF receiver 48 according to the input imaging sequence, thereby forming a gradient magnetic field in the imaging region including the imaging part of the subject QQ. An RF pulse is generated from the RF coil 28 for transmission.

このため、被検体QQの内部の核磁気共鳴により生じたMR信号が受信用のRFコイル28により受信されて、RF受信器48により検出される。RF受信器48は、検出したMR信号に所定の信号処理を施した後、これをA/D変換することで、デジタル化したMR信号である生データを生成する。RF受信器48は、MR信号の生データをシーケンスコントローラ56に入力する。シーケンスコントローラ56は、MR信号の生データを画像再構成部90に入力する。この後、ステップS27に進む。   Therefore, an MR signal generated by nuclear magnetic resonance inside the subject QQ is received by the receiving RF coil 28 and detected by the RF receiver 48. The RF receiver 48 performs predetermined signal processing on the detected MR signal, and A / D converts this to generate raw data that is a digitized MR signal. The RF receiver 48 inputs the raw data of the MR signal to the sequence controller 56. The sequence controller 56 inputs the raw data of the MR signal to the image reconstruction unit 90. Thereafter, the process proceeds to step S27.

[ステップS27]リグリッディング処理部320は、ステップS25で算出された読み出し方向傾斜磁場Gro(t)と、ステップS26で収集されたMR信号とに基づいて、リッディング処理を実行する。ここでのリグリッディング処理の手法については、説明済みである。即ち、図11の第1の方法に基づいてk空間データが生成されるか、又は、時間的に等間隔なサンプリングで一旦生成されたk空間データが図12の第2の方法に従って再配列される。   [Step S27] The regridding processing unit 320 performs a redding process based on the readout direction gradient magnetic field Gro (t) calculated in step S25 and the MR signal collected in step S26. The method of the gridding process here has already been described. That is, k-space data is generated based on the first method of FIG. 11, or k-space data once generated by sampling at equal intervals in time is rearranged according to the second method of FIG. The

リグリッディング処理が施されたk空間データは、k空間データベース92に保存される。この後、ステップS28に進む。   The k-space data subjected to the regridding process is stored in the k-space database 92. Thereafter, the process proceeds to step S28.

[ステップS28]画像再構成部90は、リグリッディング処理後のk空間データに画像再構成処理を施すことで、画像データを生成し、生成した画像データを画像データベース94に保存する。この後、ステップS29に進む。   [Step S <b> 28] The image reconstruction unit 90 performs image reconstruction processing on the k-space data after the regridding processing to generate image data, and stores the generated image data in the image database 94. Thereafter, the process proceeds to step S29.

[ステップS29]撮像が継続されない場合、画像処理部96は、画像データベース94から画像データを取り込み、これに所定の画像処理を施すことで2次元の表示用画像データを生成し、この表示用画像データを記憶装置66に保存する。この後、表示装置64に本スキャンの撮像画像が表示される。
一方、撮像が継続される場合、演算装置60は、ステップS23に処理を戻す。
以上が第1の実施形態の動作説明である。
[Step S29] When the imaging is not continued, the image processing unit 96 takes in the image data from the image database 94, performs predetermined image processing on the image data, generates two-dimensional display image data, and displays the display image. Data is stored in the storage device 66. Thereafter, the captured image of the main scan is displayed on the display device 64.
On the other hand, when imaging is continued, the arithmetic device 60 returns the process to step S23.
The above is the description of the operation of the first embodiment.

このように第1の実施形態のMRI装置20では、表皮効果や渦電流などが考慮された実際の傾斜磁場発生システムに近い等価回路モデル140xに基づいて、傾斜磁場波形を正確に算出できる。さらに、第1の実施形態では、所望の撮像シーケンスに対して、大きな計算負荷を費やすことなく、同じ手法で傾斜磁場波形を算出できる。このように正確に算出された傾斜磁場波形に基づいてリグリッディング処理が実行されるので、リグリッディング処理の精度を向上できる。   As described above, the MRI apparatus 20 according to the first embodiment can accurately calculate the gradient magnetic field waveform based on the equivalent circuit model 140x close to the actual gradient magnetic field generation system in which the skin effect, eddy current, and the like are taken into consideration. Furthermore, in the first embodiment, the gradient magnetic field waveform can be calculated by the same method without spending a large calculation load on a desired imaging sequence. Since the regridding process is executed based on the gradient magnetic field waveform calculated accurately in this way, the accuracy of the regridding process can be improved.

EPIのパルスシーケンスでは、傾斜磁場の立ち上り及び立ち下り領域の微妙な波形変動がリグリッディング処理の上で非常に重要となる。第1の実施形態では、EPIの撮像シーケンスが僅かに変更された場合でも、その変更が反映された傾斜磁場波形を直ちに算出できるため、撮像シーケンスの変更に伴う調整処理時間を削減できる。   In the EPI pulse sequence, a slight waveform fluctuation in the rising and falling regions of the gradient magnetic field is very important in the regridding process. In the first embodiment, even when the EPI imaging sequence is slightly changed, the gradient magnetic field waveform reflecting the change can be immediately calculated, so that the adjustment processing time associated with the imaging sequence change can be reduced.

(第2の実施形態)
第2の実施形態は、第1の実施形態の変形例である。
図14は、第2の実施形態のMRI装置20の動作を示すフローチャートである。第1の実施形態との相違点は、等価回路の回路定数を検証するプレスキャン(ステップS44〜S49に対応)が追加されている点である。以下、図14に示すステップ番号に従って、第2の実施形態のMRI装置20の動作を説明する。
(Second Embodiment)
The second embodiment is a modification of the first embodiment.
FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the MRI apparatus 20 of the second embodiment. The difference from the first embodiment is that a pre-scan (corresponding to steps S44 to S49) for verifying the circuit constants of the equivalent circuit is added. Hereinafter, the operation of the MRI apparatus 20 of the second embodiment will be described according to the step numbers shown in FIG.

[ステップS41〜S43]第1の実施形態のステップS21〜S23の処理と同様である。この後、ステップS44に進む。   [Steps S41 to S43] The processing is the same as the processing in steps S21 to S23 of the first embodiment. Thereafter, the process proceeds to step S44.

[ステップS44〜S48]ステップS44〜S48では、プレスキャンの一環として評価用画像の画像データが生成される。ステップS44〜S48の各処理内容は、第1の実施形態の本スキャンのステップS24〜S28とそれぞれ同じであり、違いは、生成された画像データが評価用画像として用いられる点である。この後、ステップS49に進む。   [Steps S44 to S48] In steps S44 to S48, image data of an evaluation image is generated as part of the pre-scan. Each processing content of steps S44 to S48 is the same as that of steps S24 to S28 of the main scan of the first embodiment, and the difference is that the generated image data is used as an evaluation image. Thereafter, the process proceeds to step S49.

[ステップS49]定数補正部312は、例えばアーチファクトの有無やアーチファクトの大きさなどにより、評価用画像の画質を評価する。   [Step S49] The constant correction unit 312 evaluates the image quality of the evaluation image based on, for example, the presence / absence of an artifact and the size of the artifact.

特に、EPIでは、位相エンコード間の変動に起因する「N/2アーチファクト」が発生し易い。等価回路の各回路定数が適正範囲内ではない場合、位相エンコード間にまたがる比較的長周期の傾斜磁場変動が反映された傾斜磁場波形の算出結果は、不正確となる。   In particular, in EPI, “N / 2 artifacts” due to variations between phase encodings are likely to occur. When the circuit constants of the equivalent circuit are not within the appropriate range, the calculation result of the gradient magnetic field waveform reflecting the relatively long period gradient magnetic field fluctuation that extends between the phase encodings is inaccurate.

この場合、リグリッディング処理による補正も不正確となるため、「N/2アーチファクト」の発生要因となりうる。また、温度変化等の周囲環境の変化があった場合にも、等価回路の回路定数が決定されたときの傾斜磁場コイル26のインピーダンスが変化しうる。   In this case, correction by the regridding process is also inaccurate, which may cause “N / 2 artifact”. In addition, even when there is a change in the surrounding environment such as a temperature change, the impedance of the gradient coil 26 when the circuit constant of the equivalent circuit is determined can change.

そこで、ステップS49において定数補正部312は、ステップS48で自動生成された評価用画像の画像データに対して、アーチファクトの程度などを反映した画質を、例えば数値的な評価指標で自動算出する。ここでの評価指標は、例えば、「N/2アーチファクト」の大きさの程度を示すものでもよい。   Therefore, in step S49, the constant correction unit 312 automatically calculates the image quality reflecting the degree of artifact, for example, with a numerical evaluation index for the image data of the evaluation image automatically generated in step S48. The evaluation index here may indicate, for example, the degree of “N / 2 artifact”.

定数補正部312は、評価指標が所定の閾値に満たない場合、ステップS50に処理を移行させる。それ以外の場合、ステップS51に進む。なお、評価指標が所定の閾値に満たない場合とは、アーチファクトが所定レベル以上であり、評価用画像の画質が十分に良好ではないことを意味する。なお、評価用画像の画質の良否の判定は、人が目視で行い、判定結果が入力装置62に対して入力される構成としてもよい。   When the evaluation index is less than the predetermined threshold, the constant correction unit 312 shifts the process to step S50. Otherwise, the process proceeds to step S51. Note that the case where the evaluation index is less than the predetermined threshold means that the artifact is equal to or higher than the predetermined level, and the image quality of the evaluation image is not sufficiently good. It should be noted that the quality of the evaluation image may be determined visually by a person, and the determination result may be input to the input device 62.

[ステップS50]定数補正部312は、等価回路の回路定数を更新する処理を行ってから、ステップS44に処理を戻す。   [Step S50] The constant correction unit 312 performs a process of updating the circuit constant of the equivalent circuit, and then returns the process to step S44.

具体的には例えば、定数補正部312は、回路定数記憶部308に保存されている図3の回路定数Rの値を大きく更新し、再度ステップS44に処理を戻す。これにより、評価用画像が再度生成され、その画質の評価指標がステップS49で再算出される。 Specifically, for example, constant compensation unit 312, the value of circuit constants R 1 of Figure 3 stored in the circuit constant storage unit 308 greatly updated, the process returns to step S44 again. Thereby, the evaluation image is generated again, and the evaluation index of the image quality is recalculated in step S49.

評価指標が前回算出値よりも悪くなった場合、定数補正部312は、回路定数記憶部308に保存されている回路定数Rの値を小さく再更新し、再度ステップS44に処理を戻す。反対に、評価指標が向上した場合、定数補正部312は、回路定数Rの値をそのままにして、回路定数記憶部308に保存されているLなどの他の回路定数の値を大きく再更新し、再度ステップS44に処理を戻す。 If the evaluation index becomes worse than the previously calculated value, constant compensation unit 312 re-update reduce the value of the circuit constants R 1 stored in the circuit constant storage unit 308, the process returns to step S44 again. On the other hand, when the evaluation index is improved, the constant correction unit 312 keeps the value of the circuit constant R 1 as it is, and greatly increases the value of other circuit constants such as L 1 stored in the circuit constant storage unit 308. Update and return to step S44 again.

このように、回路定数のパラメータ毎に、画質を向上するためには値を大きくした方がよいのか、小さくした方がよいのかが、実際に回路定数の値が変更されて評価用画像が再生成されて、判定される。評価用画像の画質の評価指標が所定の閾値に達するまで、このようなプレスキャンが繰り返される。   Thus, for each parameter of the circuit constant, whether the value should be increased or decreased in order to improve the image quality, the circuit constant value is actually changed and the evaluation image is reproduced. Is determined. Such a pre-scan is repeated until the evaluation index of the image quality of the evaluation image reaches a predetermined threshold value.

上記の画質の向上は、アーチファクトの低減を含む。換言すれば、定数補正部312による回路定数の更新によって、アーチファクトが所定レベル以下に低減されるまで、プレスキャンが繰り返される。なお、以上の処理は回路定数の更新方法の一例にすぎず、他の計算方法により回路定数を更新してもよい。   The improvement in image quality includes a reduction in artifacts. In other words, the pre-scan is repeated until the artifact is reduced to a predetermined level or less by updating the circuit constant by the constant correction unit 312. The above processing is merely an example of a circuit constant update method, and the circuit constant may be updated by another calculation method.

[ステップS51]最新の回路定数、即ち、プレスキャンによってアーチファクトが所定レベル以下と判定された回路定数に基づいて、本スキャンのMR信号の収集及びリグリッディング処理が実行される。処理内容は、第1の実施形態のステップS23〜S28と同様である。以上が第2の実施形態の動作説明である。   [Step S51] Based on the latest circuit constant, that is, the circuit constant for which the artifact is determined to be equal to or lower than a predetermined level by the pre-scan, the MR signal acquisition and the regridding process of the main scan are executed. The processing content is the same as steps S23 to S28 of the first embodiment. The above is the description of the operation of the second embodiment.

このように、第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、第2の実施形態では、プレスキャンによってアーチファクトが所定レベル以下と判定された回路定数に基づいて、本スキャンが実行される。従って、画質が良好な画像を確実に取得できる。   Thus, also in 2nd Embodiment, the effect similar to 1st Embodiment is acquired. Furthermore, in the second embodiment, the main scan is executed based on the circuit constants for which the artifact is determined to be equal to or lower than the predetermined level by the prescan. Therefore, it is possible to reliably acquire an image with good image quality.

(第3の実施形態)
第3の実施形態は、第1の実施形態とは、算出された傾斜磁場波形の利用形態が異なる。第1の実施形態では、算出した傾斜磁場波形に基づいて、リグリッディング処理が行われる。一方、第3の実施形態では、算出した傾斜磁場波形に基づいて、パルスシーケンス中の傾斜磁場に関するパラメータ補正処理が行われる。以下、図15及び図16を用いて、パラメータ補正処理について説明する。
(Third embodiment)
The third embodiment is different from the first embodiment in the use form of the calculated gradient magnetic field waveform. In the first embodiment, the regridding process is performed based on the calculated gradient magnetic field waveform. On the other hand, in the third embodiment, parameter correction processing related to the gradient magnetic field in the pulse sequence is performed based on the calculated gradient magnetic field waveform. Hereinafter, the parameter correction process will be described with reference to FIGS. 15 and 16.

図15は、EPIにおけるスライス選択方向傾斜磁場Gssに関するパラメータの補正方法の一例を示す模式図である。図15において、各横軸は経過時間tを示し、各縦軸は、スライス選択方向傾斜磁場Gssの強度を示す。図15の左上、右上、左下、右下の各波形図の順に、スライス選択方向傾斜磁場Gssの波形が設定、計算、再設定される。   FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an example of a parameter correction method for the slice selection direction gradient magnetic field Gss in EPI. In FIG. 15, each horizontal axis represents the elapsed time t, and each vertical axis represents the intensity of the slice selection direction gradient magnetic field Gss. The waveform of the slice selection direction gradient magnetic field Gss is set, calculated, and reset in the order of the waveform diagrams in the upper left, upper right, lower left, and lower right of FIG.

図15の左上に示すように、通常のスライス選択方向傾斜磁場Gssでは、正側のパルスの直後に、リフェージングローブ(rephrasing lobe)と呼ばれる負側のパルスが印加される。   As shown in the upper left of FIG. 15, in a normal slice selection direction gradient magnetic field Gss, a negative pulse called a rephasing lobe is applied immediately after a positive pulse.

このリフェージングローブのパラメータ(例えば印加開始タイミングや、印加終了タイミングや、磁場強度など)の当初の値は、(後述の図17のステップS64での処理として)以下のように設定される。   The initial values of parameters of this rephasing lobe (for example, application start timing, application end timing, magnetic field strength, etc.) are set as follows (as processing in step S64 in FIG. 17 described later).

即ち、正側のパルス及びリフェージングローブがそれぞれ完全な台形波と仮定された上で、正側のパルスの半分の面積(S)と、その直後に印加されるリフェージングローブの面積(S)とが等しくなるように設定される。ここでの「面積」とは、例えば、磁場強度の絶対値の時間積分値を意味する。 That is, assuming that the positive-side pulse and the rephasing lobe are each a perfect trapezoidal wave, the area of the half of the positive-side pulse (S A ) and the area of the rephasing lobe applied immediately thereafter (S A ) B ) is set to be equal. Here, “area” means, for example, the time integral value of the absolute value of the magnetic field strength.

波形補正部316は、上記のように設定されたスライス選択方向傾斜磁場Gssの各パラメータの値と、前述した等価回路や(1)式〜(15)式に基づいて、スライス選択方向傾斜磁場Gssの実際の波形を算出する。   The waveform correction unit 316 determines the slice selection direction gradient magnetic field Gss based on the values of the parameters of the slice selection direction gradient magnetic field Gss set as described above and the above-described equivalent circuit and equations (1) to (15). Calculate the actual waveform.

算出されたスライス選択方向傾斜磁場Gssの実際の波形は、例えば図15の右上のようになる。算出された傾斜磁場波形において、正側のパルスの半分の面積(S’)と、リフェージングローブの面積(S’)とが異なる場合(例えばS’>S’の場合)、波形補正部316は、リフェージングローブのパラメータの値を補正する。 The actual waveform of the calculated slice selection direction gradient magnetic field Gss is, for example, as shown in the upper right of FIG. In the calculated gradient magnetic field waveform, when the half-side area (S ′ A ) of the positive pulse and the area of the rephasing lobe (S ′ B ) are different (for example, when S ′ A > S ′ B ), The waveform correction unit 316 corrects the parameter value of the rephasing lobe.

波形補正部316は、例えば図15の左下に示すように、S’=S’となるように、リフェージングローブの幅を拡張する。そして、波形補正部316は、この補正されたパラメータと、前述した等価回路や(1)式〜(15)式に基づいて、スライス選択方向傾斜磁場Gssの波形を再度算出する。 For example, as shown in the lower left of FIG. 15, the waveform correction unit 316 extends the width of the rephasing lobe so that S ′ A = S ′ B. Then, the waveform correction unit 316 recalculates the waveform of the slice selection direction gradient magnetic field Gss based on the corrected parameter and the above-described equivalent circuit and equations (1) to (15).

波形補正部316は、S’=S’(図15の右下)となるまで、リフェージングローブの幅などのパラメータの補正と、スライス選択方向傾斜磁場Gssの波形の算出とを繰り返す。 The waveform correction unit 316 repeats correction of parameters such as the width of the rephasing lobe and calculation of the waveform of the slice selection direction gradient magnetic field Gss until S ′ A = S ′ B (lower right in FIG. 15).

図16は、EPIにおける位相エンコード方向傾斜磁場Gpeに関するパラメータの補正方法の一例を示す模式図である。図16において、各横軸は経過時間tを示す。図16の左上、右上、左下、右下の各波形図セットにおいて、上側の波形図の縦軸は読み出し方向傾斜磁場Groの磁場強度を示し、下側の波形図の縦軸は位相エンコード方向傾斜磁場Gpeの磁場強度を示す。
図16の左上、右上、左下、右下の各波形図の順に、位相エンコード方向傾斜磁場Gpeの波形が設定、計算、再設定される。
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example of a parameter correction method for the phase encoding direction gradient magnetic field Gpe in EPI. In FIG. 16, each horizontal axis indicates the elapsed time t. In the upper left, upper right, lower left, and lower right waveform diagram sets in FIG. 16, the vertical axis of the upper waveform diagram indicates the magnetic field strength of the readout direction gradient magnetic field Gro, and the vertical axis of the lower waveform diagram indicates the phase encoding direction gradient. The magnetic field strength of the magnetic field Gpe is shown.
The waveform of the phase encoding direction gradient magnetic field Gpe is set, calculated, and reset in the order of the waveform diagrams of the upper left, upper right, lower left, and lower right in FIG.

まず、読み出し方向傾斜磁場Groの波形が台形であるとの仮定の下、位相エンコード方向傾斜磁場Gpeの後端側(後端部)と、読み出し方向傾斜磁場Groの前端側(前端部)とが時間的に重ならないように、EPIのパルスシーケンスのパラメータの当初の値が設定される(図16の左上参照)。これは、後述の図17のステップS64での処理である。   First, on the assumption that the waveform of the readout direction gradient magnetic field Gro is a trapezoid, the rear end side (rear end portion) of the phase encode direction gradient magnetic field Gpe and the front end side (front end portion) of the readout direction gradient magnetic field Gro The initial values of the EPI pulse sequence parameters are set so as not to overlap in time (see the upper left of FIG. 16). This is a process in step S64 of FIG.

ここでの時間的に重なるとは、例えば、位相エンコード方向の傾斜磁場パルスと、読み出し方向の傾斜磁場パルスとの双方が印加されているタイミングが存在する、という意味である。   Here, “overlapping in time” means, for example, that there is a timing at which both the gradient magnetic field pulse in the phase encoding direction and the gradient magnetic field pulse in the readout direction are applied.

波形補正部316は、このようなパラメータの設定値と、前述した等価回路や(1)式〜(15)式に基づいて、位相エンコード方向傾斜磁場Gpeと、読み出し方向傾斜磁場Groとを算出する。算出された傾斜磁場波形は、例えば、図16の右上のようになる。   The waveform correction unit 316 calculates the phase encode direction gradient magnetic field Gpe and the read direction gradient magnetic field Gro based on the set values of such parameters and the above-described equivalent circuits and the equations (1) to (15). . The calculated gradient magnetic field waveform is, for example, as shown in the upper right of FIG.

算出された位相エンコード方向傾斜磁場Gpeのパルスの後端側と、読み出し方向傾斜磁場Groのパルスの前端側とが時間的に重なる場合、波形補正部316は、位相エンコード方向傾斜磁場Gpeの設定値を補正する。   When the calculated rear end side of the pulse of the phase encoding direction gradient magnetic field Gpe and the front end side of the pulse of the readout direction gradient magnetic field Gro overlap in time, the waveform correction unit 316 sets the setting value of the phase encoding direction gradient magnetic field Gpe. Correct.

具体的には例えば、波形補正部316は、位相エンコード方向傾斜磁場Gpeのパルス幅の値を短くすると共に、位相エンコードのステップ幅が変わらないように位相エンコード方向傾斜磁場Gpeの振幅(磁場強度)の値を大きくする(図16の左下参照)。   Specifically, for example, the waveform correction unit 316 shortens the pulse width value of the phase encoding direction gradient magnetic field Gpe, and the amplitude (magnetic field strength) of the phase encoding direction gradient magnetic field Gpe so that the step width of the phase encoding does not change. Is increased (see the lower left in FIG. 16).

波形補正部316は、上記のように補正されたEPIのパルスシーケンスのパラメータと、前述した等価回路や(1)式〜(15)式に基づいて、位相エンコード方向傾斜磁場Gpeと、読み出し方向傾斜磁場Groとを再度算出する。   The waveform correction unit 316 performs the phase encoding direction gradient magnetic field Gpe and the readout direction gradient based on the parameters of the EPI pulse sequence corrected as described above, the above-described equivalent circuit, and the equations (1) to (15). The magnetic field Gro is calculated again.

波形補正部316は、位相エンコード方向傾斜磁場Gpeのパルスの後端側と、読み出し方向傾斜磁場Groのパルスの前端側とが時間的に重ならなくなるまで、上記のようなパラメータの値の補正と、等価回路に基づく実際の傾斜磁場波形の計算とを繰り返す。   The waveform correction unit 316 corrects the parameter values as described above until the rear end side of the pulse of the phase encoding direction gradient magnetic field Gpe and the front end side of the pulse of the readout direction gradient magnetic field Gro do not overlap in time. The calculation of the actual gradient magnetic field waveform based on the equivalent circuit is repeated.

図17は、第3の実施形態に係るMRI装置20の動作の一例を示すフローチャートである。以下、前述の図15、図16を適宜参照しながら、図17に示すステップ番号に従って、第3の実施形態のMRI装置20の動作を説明する。   FIG. 17 is a flowchart showing an example of the operation of the MRI apparatus 20 according to the third embodiment. Hereinafter, the operation of the MRI apparatus 20 according to the third embodiment will be described according to the step numbers shown in FIG. 17 with reference to FIGS. 15 and 16 as appropriate.

[ステップS61〜S64]第1の実施形態のステップS21〜ステップS24の処理と同様である。この後、ステップS65に進む。   [Steps S61 to S64] The processing is the same as the processing in steps S21 to S24 in the first embodiment. Thereafter, the process proceeds to step S65.

[ステップS65]ステップS65〜S67において、波形補正部316は、パラメータ補正処理を実行する。このステップS65では、波形補正部316は、EPIのパラメータの値と、前述した等価回路や(1)式〜(15)式に基づいて、前述のように傾斜磁場波形を算出する(図15の右上又は右下、図16の右上又は右下参照)。この後、ステップS66に進む。   [Step S65] In steps S65 to S67, the waveform correction unit 316 executes parameter correction processing. In this step S65, the waveform correction unit 316 calculates the gradient magnetic field waveform as described above based on the EPI parameter value and the above-described equivalent circuit and equations (1) to (15) (FIG. 15). Upper right or lower right, see upper right or lower right in FIG. 16). Thereafter, the process proceeds to step S66.

[ステップS66]ステップS65で算出された傾斜磁場波形が目標波形に十分合致するか否かを、波形補正部316は判定する。   [Step S66] The waveform correction unit 316 determines whether or not the gradient magnetic field waveform calculated in step S65 sufficiently matches the target waveform.

上記「目標波形に十分合致する」とは、例えば図15で説明したように、スライス選択方向傾斜磁場Gssにおける、正側のパルスの半分の面積と、リフェージングローブの面積とがほぼ等しいことである。また、上記「目標波形に十分合致する」とは、例えば図16で説明したように、位相エンコード方向傾斜磁場Gpeのパルスの後端側と、読み出し方向傾斜磁場Groのパルスの前端側とが時間的に重ならないことである。   The above “sufficiently matches the target waveform” means that, for example, as described with reference to FIG. 15, in the slice selection direction gradient magnetic field Gss, the half area of the positive pulse and the area of the rephasing lobe are substantially equal. is there. Further, “sufficiently matches the target waveform” means that, as described with reference to FIG. 16 for example, the rear end side of the pulse of the phase encode direction gradient magnetic field Gpe and the front end side of the pulse of the read direction gradient magnetic field Gro It does not overlap.

「目標波形に十分合致する」と判定された場合、ステップS68に進み、そうではない場合、ステップS67に進む。   If it is determined that “the target waveform sufficiently matches”, the process proceeds to step S68, and if not, the process proceeds to step S67.

[ステップS67]波形補正部316は、パラメータの設定値を補正する。具体的には例えば、スライス選択方向傾斜磁場Gssにおける、正側のパルスの半分の面積と、リフェージングローブの面積とが十分合致しない場合、波形補正部316は、両者が合致するようにリフェージングローブの幅を拡張する。この詳細は、図15を用いて前述した通りである。   [Step S67] The waveform correction unit 316 corrects the parameter setting value. Specifically, for example, in the slice selection direction gradient magnetic field Gss, when the area of the half of the positive pulse and the area of the rephasing lobe do not sufficiently match, the waveform correction unit 316 performs the rephasing so that both match. Extend the lobe width. The details are as described above with reference to FIG.

位相エンコード方向傾斜磁場Gpeのパルスの後端側と、読み出し方向傾斜磁場Groのパルスの前端側とが時間的に重なる場合、波形補正部316は、両者が重ならないように、位相エンコード方向傾斜磁場Gpeのパルス幅や、振幅(磁場強度)を補正する。この詳細は、図16を用いて前述した通りである。   When the rear end side of the pulse of the phase encoding direction gradient magnetic field Gpe and the front end side of the pulse of the readout direction gradient magnetic field Gro overlap temporally, the waveform correction unit 316 prevents the phase encoding direction gradient magnetic field from overlapping. The pulse width and amplitude (magnetic field strength) of Gpe are corrected. The details are as described above with reference to FIG.

このようなパラメータ補正処理により、傾斜磁場波形は、目標波形に近づけられる。以上のパラメータ補正処理の後、ステップS65に戻る。   By such parameter correction processing, the gradient magnetic field waveform is brought close to the target waveform. After the parameter correction process described above, the process returns to step S65.

[ステップS68]このステップS68に到達する場合、パルスシーケンスの各パラメータの値は、目標波形に十分合致するように当初設定されているか、補正されている。MRI装置20は、第1の実施形態のステップS11と同様にして、本スキャンの撮像シーケンスを実行し、収集されたMR信号のデータをk空間データに変換して保存する。この後、ステップS69に進む。   [Step S68] When this step S68 is reached, the value of each parameter of the pulse sequence is initially set or corrected so as to sufficiently match the target waveform. The MRI apparatus 20 executes the main scan imaging sequence in the same manner as in step S11 of the first embodiment, and converts the collected MR signal data into k-space data and stores it. Thereafter, the process proceeds to step S69.

[ステップS69]第1の実施形態のステップS11と同様にして、k空間データに対して画像再構成処理が施されて、表示用画像データが生成されて記憶装置66に保存される。この後、表示用画像データを記憶装置66から表示制御部98に転送され、表示装置64に本スキャンの撮像画像が表示される。
以上が第3の実施形態のMRI装置20の動作説明である。
[Step S69] As in step S11 of the first embodiment, image reconstruction processing is performed on the k-space data, and display image data is generated and stored in the storage device 66. Thereafter, the display image data is transferred from the storage device 66 to the display control unit 98, and a captured image of the main scan is displayed on the display device 64.
The above is the description of the operation of the MRI apparatus 20 of the third embodiment.

このように第3の実施形態では、本スキャンの実行前に、第1の実施形態と同様の等価回路に基づいて、現在設定されているパラメータにより実際に発生する傾斜磁場波形が高精度で算出される。そして、位相エンコード方向傾斜磁場Gpeの後端側と、読み出し方向傾斜磁場Groの前端側とが時間的に重なるなど、算出された傾斜磁場波形が目標波形に十分合致しない場合、本スキャンの実行前にパラメータの値が補正される。従って、実際に発生する傾斜磁場波形を目標波形に十分合致させることができるため、画質を向上できる。   As described above, in the third embodiment, the gradient magnetic field waveform actually generated with the currently set parameters is calculated with high accuracy on the basis of the same equivalent circuit as in the first embodiment before the main scan is executed. Is done. If the calculated gradient magnetic field waveform does not sufficiently match the target waveform, such as when the rear end side of the phase encoding direction gradient magnetic field Gpe overlaps the front end side of the readout direction gradient magnetic field Gro in terms of time, before the execution of the main scan. The parameter value is corrected. Therefore, the gradient magnetic field waveform actually generated can be sufficiently matched with the target waveform, so that the image quality can be improved.

(第4の実施形態)
第4の実施形態のMRI装置20は、第1の実施形態のリグリッディング処理と、第3の実施形態のパラメータ補正処理とを実行するものである。
(Fourth embodiment)
The MRI apparatus 20 according to the fourth embodiment executes the regridding process according to the first embodiment and the parameter correction process according to the third embodiment.

図18は、第4の実施形態に係るMRI装置20の動作を示すフローチャートである。以下、図18に示すステップ番号に従って、第4の実施形態のMRI装置20の動作を説明する。   FIG. 18 is a flowchart showing the operation of the MRI apparatus 20 according to the fourth embodiment. The operation of the MRI apparatus 20 according to the fourth embodiment will be described below according to the step numbers shown in FIG.

[ステップS81〜S88]第3の実施形態のステップS61〜ステップS68の処理と同様である。この後、ステップS89に進む。   [Steps S81 to S88] The processing is the same as that of Steps S61 to S68 of the third embodiment. Thereafter, the process proceeds to step S89.

[ステップS89、S90]第1の実施形態のステップS27、S28の処理とそれぞれ同様である。   [Steps S89 and S90] Steps S27 and S28 are the same as those in the first embodiment.

このように第4の実施形態では、第1の実施形態と同様の等価回路に基づいて傾斜磁場波形が正確に算出される。そして、この傾斜磁場波形に基づいて第3の実施形態のパラメータ補正処理が実行され(ステップS87)、本スキャンの実行後に第1の実施形態のリグリッディング処理が実行される(ステップS89)。この結果、第1の実施形態の効果と、第3の実施形態の効果の双方が得られる。   As described above, in the fourth embodiment, the gradient magnetic field waveform is accurately calculated based on an equivalent circuit similar to that in the first embodiment. Then, the parameter correction process of the third embodiment is executed based on this gradient magnetic field waveform (step S87), and the regridding process of the first embodiment is executed after execution of the main scan (step S89). As a result, both the effects of the first embodiment and the effects of the third embodiment are obtained.

以上説明したように、第1〜第4の実施形態のMRI装置20によれば、実際の傾斜磁場波形を高精度で算出できるので、算出された傾斜磁場波形に基づいてリグリッディング処理やパラメータ補正処理を高精度で実行できる。   As described above, according to the MRI apparatus 20 of the first to fourth embodiments, the actual gradient magnetic field waveform can be calculated with high accuracy, and therefore the regridding process and parameters are calculated based on the calculated gradient magnetic field waveform. The correction process can be executed with high accuracy.

(実施形態の補足事項)
[1]上記の各実施形態では、図3に示す傾斜磁場発生システムの等価回路モデルに基づいて傾斜磁場波形を算出する例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。
(Supplementary items of the embodiment)
[1] In each of the above embodiments, the example in which the gradient magnetic field waveform is calculated based on the equivalent circuit model of the gradient magnetic field generation system shown in FIG. 3 has been described. The embodiment of the present invention is not limited to such an aspect.

図19は、傾斜磁場発生システムの等価回路モデルの別の一例を示す回路図である。図19に示す等価回路モデル140x’は、第3の2次側回路を図3の等価回路モデル140xに追加した構成である。第3の2次側回路は、コンデンサ143Cと、コイル143Lと、抵抗143Rとを直列に接続した構成である。コイル143Lは、コイル26xLと電磁的に結合している。   FIG. 19 is a circuit diagram showing another example of an equivalent circuit model of the gradient magnetic field generation system. An equivalent circuit model 140x ′ shown in FIG. 19 has a configuration in which a third secondary circuit is added to the equivalent circuit model 140x of FIG. The third secondary circuit has a configuration in which a capacitor 143C, a coil 143L, and a resistor 143R are connected in series. The coil 143L is electromagnetically coupled to the coil 26xL.

コンデンサ143Cの容量値をC、コイル143Lの自己インダクタンス値をL、抵抗143Rの抵抗値をR、第3の2次側回路内で図の矢印方向に流れる電流値をI(t)、コイル143L−コイル26xL間の相互インダクタンス値をMとする。このとき、以下の(16)式、(17)式、(18)式、(19)式が成り立つので、これら(16)式〜(19)式に基づいて上記実施形態と同様に傾斜磁場波形を算出してもよい。 The capacitance value of the capacitor 143C is C 3 , the self-inductance value of the coil 143L is L 3 , the resistance value of the resistor 143R is R 3 , and the current value flowing in the direction of the arrow in the third secondary circuit is I 3 (t ), the mutual inductance between the coils 143L- coil 26xL and M 3. At this time, since the following equations (16), (17), (18), and (19) are established, the gradient magnetic field waveform is based on these equations (16) to (19) as in the above embodiment. May be calculated.

Figure 2013017811
Figure 2013017811

図20は、傾斜磁場発生システムの等価回路モデルのさらに別の一例を示す回路図である。図20の等価回路モデル140x”は、第3の2次側回路のコンデンサ143C、コイル143L、抵抗143Rの接続を並列接続に変更した点を除き、上記等価回路モデル140x’と同様である。   FIG. 20 is a circuit diagram showing still another example of an equivalent circuit model of the gradient magnetic field generation system. The equivalent circuit model 140x ″ of FIG. 20 is the same as the equivalent circuit model 140x ′ except that the connection of the capacitor 143C, the coil 143L, and the resistor 143R of the third secondary circuit is changed to a parallel connection.

この場合、第3の2次側回路においてコイル143Lを図の矢印方向に流れる電流値をI(t)とし、同方向にコンデンサ143Cを流れる電流値をI31(t)とし、同方向に抵抗143Rを流れる電流値をI32(t)とする。これにより、I(t)は、I31(t)と、I32(t)との和になる。そうすると、以下の(20)式、(21)式、(22)式、(23)式、(24)式、(25)式が成り立つので、これら(20)式〜(25)式に基づいて上記実施形態と同様に傾斜磁場波形を算出してもよい。 In this case, in the third secondary circuit, the current value flowing through the coil 143L in the direction of the arrow in the figure is I 3 (t), the current value flowing through the capacitor 143C in the same direction is I 31 (t), and in the same direction A current value flowing through the resistor 143R is defined as I 32 (t). As a result, I 3 (t) is the sum of I 31 (t) and I 32 (t). Then, since the following formulas (20), (21), (22), (23), (24), and (25) are established, based on these formulas (20) to (25) A gradient magnetic field waveform may be calculated as in the above embodiment.

Figure 2013017811
Figure 2013017811

[2]本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   [2] Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

20 MRI装置
26 傾斜磁場コイル
30 制御装置
56 シーケンスコントローラ
58 コンピュータ
60 演算装置
90 画像再構成部
306 傾斜磁場算出部
312 定数補正部
316 波形補正部
320 リグリッディング処理部
20 MRI device 26 Gradient magnetic field coil 30 Control device 56 Sequence controller 58 Computer 60 Arithmetic device 90 Image reconstruction unit 306 Gradient magnetic field calculation unit 312 Constant correction unit 316 Waveform correction unit 320 Regriding processing unit

Claims (12)

撮像領域に傾斜磁場を印加し、前記撮像領域から収集される核磁気共鳴信号をサンプリングすることで、複数のマトリクス要素で構成されるk空間データを生成し、前記k空間データに基づいて画像データを再構成する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記撮像シーケンスに従って傾斜磁場電流を前記傾斜磁場コイルに流すことで、前記撮像領域に前記傾斜磁場を印加する傾斜磁場電源と、
前記傾斜磁場電流の波形を前記撮像シーケンスの条件に基づいて算出し、前記傾斜磁場コイルが相互誘導を生じる相互インダクタンスと、前記傾斜磁場電流の波形とに基づいて、読み出し方向の傾斜磁場波形を算出する傾斜磁場算出部と、
前記核磁気共鳴信号において、前記読み出し方向の傾斜磁場の強度の時間積分値が非線形な時間帯で収集された部分がサンプリングされるように、且つ、各々の前記マトリクス要素に対応するサンプリング期間までの前記時間積分値が等間隔になるように、前記k空間データを生成又は再配列するリグリッディング処理部と
を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
By applying a gradient magnetic field to the imaging region and sampling nuclear magnetic resonance signals collected from the imaging region, k-space data composed of a plurality of matrix elements is generated, and image data is based on the k-space data. A magnetic resonance imaging apparatus for reconstructing
A gradient magnetic field power source for applying the gradient magnetic field to the imaging region by flowing a gradient magnetic field current to the gradient coil according to the imaging sequence;
The gradient magnetic field waveform is calculated based on the conditions of the imaging sequence, and the gradient magnetic field waveform in the readout direction is calculated based on the mutual inductance in which the gradient coil generates mutual induction and the gradient magnetic field waveform. A gradient magnetic field calculating unit to
In the nuclear magnetic resonance signal, a portion where the time integral value of the gradient magnetic field strength in the readout direction is collected in a non-linear time zone is sampled, and up to the sampling period corresponding to each of the matrix elements. A magnetic resonance imaging apparatus comprising: a gridding processing unit that generates or rearranges the k-space data so that the time integration values are equally spaced.
前記リグリッディング処理部は、前記核磁気共鳴信号に対する各々のサンプリング期間の各代表時刻を積分期間の終期とする前記時間積分値が互いに等間隔になるように、非等間隔なサンプリング期間を定めてサンプリングすることで、前記k空間データを生成する
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
The regridding processing unit determines non-uniform sampling periods so that the time integration values having the representative time of each sampling period for the nuclear magnetic resonance signal as the end of the integration period are equally spaced from each other. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the k-space data is generated by performing sampling.
前記リグリッディング処理部は、前記核磁気共鳴信号を時間的に等間隔でサンプリングすることで前記k空間データを生成後、生成した前記k空間データの各マトリクス要素に対応するサンプリング期間の各代表時刻を積分期間の終期とする前記時間積分値が互いに等間隔となるように、前記k空間データを再配列する
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
The regridding processing unit generates the k-space data by sampling the nuclear magnetic resonance signal at regular intervals in time, and then represents each representative of the sampling period corresponding to each matrix element of the generated k-space data. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the k-space data is rearranged so that the time integration values having time as the end of the integration period are equally spaced from each other.
前記傾斜磁場算出部は、前記傾斜磁場コイルとは別のコイル、前記傾斜磁場コイル及び前記傾斜磁場電源が含まれる傾斜磁場発生システムの等価回路における、前記別のコイル−前記傾斜磁場コイル間の相互インダクタンス、前記傾斜磁場コイルの自己インダクタンス値及び抵抗値、前記別のコイルの自己インダクタンス値及び抵抗値を回路定数として予め記憶し、前記傾斜磁場電流の波形、前記等価回路及び前記回路定数に基づいて前記傾斜磁場波形を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
The gradient magnetic field calculation unit includes a coil different from the gradient magnetic field coil, a gradient magnetic field coil, and an equivalent circuit of a gradient magnetic field generation system including the gradient magnetic field power supply. Inductance, self-inductance value and resistance value of the gradient magnetic field coil, self-inductance value and resistance value of the other coil are stored in advance as circuit constants, and based on the waveform of the gradient magnetic field current, the equivalent circuit, and the circuit constants The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the gradient magnetic field waveform is calculated.
前記傾斜磁場算出部は、複数の前記別のコイルが含まれる前記等価回路に基づいて前記傾斜磁場波形を算出する
ことを特徴とする請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 4, wherein the gradient magnetic field calculation unit calculates the gradient magnetic field waveform based on the equivalent circuit including a plurality of the other coils.
前記回路定数は、前記傾斜磁場コイルのインピーダンスの周波数特性の実測値に基づいて予め決定された定数である
ことを特徴とする請求項5に記載の磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 5, wherein the circuit constant is a constant determined in advance based on an actual measurement value of an impedance frequency characteristic of the gradient magnetic field coil.
本スキャンの実行前のプレスキャンにおいて、前記回路定数を補正する定数補正部をさらに備え、
前記リグリッディング処理部は、前記プレスキャンで収集された前記核磁気共鳴信号に対して、前記時間積分値が等間隔になるように、前記プレスキャンのk空間データを生成又は再配列し、
前記定数補正部は、前記プレスキャンのk空間データに基づいて再構成される評価用画像に対して、アーチファクトの程度が反映された評価指標を算出し、前記評価指標に基づいて前記回路定数を補正する
ことを特徴とする請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置。
In the pre-scan before execution of the main scan, further comprising a constant correction unit for correcting the circuit constant,
The regridding processing unit generates or rearranges the k-space data of the prescan so that the time integration values are equally spaced with respect to the nuclear magnetic resonance signals collected in the prescan,
The constant correction unit calculates an evaluation index reflecting the degree of artifact for an evaluation image reconstructed based on the k-space data of the pre-scan, and calculates the circuit constant based on the evaluation index. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 4, wherein correction is performed.
前記撮像シーケンスは、エコープラナーイメージングの撮像シーケンスであり、
前記アーチファクトは、N/2アーチファクトである
ことを特徴とする請求項7に記載の磁気共鳴イメージング装置。
The imaging sequence is an imaging sequence of echo planar imaging,
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 7, wherein the artifact is an N / 2 artifact.
前記傾斜磁場算出部により算出された前記傾斜磁場波形が、前記傾斜磁場波形の目標波形とは異なる場合、前記撮像シーケンスの実行前に、前記撮像シーケンスの条件を補正する波形補正部をさらに備える
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
When the gradient magnetic field waveform calculated by the gradient magnetic field calculation unit is different from the target waveform of the gradient magnetic field waveform, the waveform correction unit further includes a waveform correction unit that corrects the conditions of the imaging sequence before the execution of the imaging sequence. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
前記撮像シーケンスは、エコープラナーイメージングの撮像シーケンスであり、
前記傾斜磁場算出部は、前記相互インダクタンスと、前記傾斜磁場電流の波形とに基づいて、位相エンコード方向の傾斜磁場波形をさらに算出し、
前記傾斜磁場算出部により算出された前記位相エンコード方向の傾斜磁場波形の後端側と、前記読み出し方向の傾斜磁場波形の前端側とが時間的に重なる場合、前記波形補正部は、前記後端側と前記前端側とが重ならないように、前記位相エンコード方向の傾斜磁場のパルス幅を短くすると共に強度を大きくする
ことを特徴とする請求項9に記載の磁気共鳴イメージング装置。
The imaging sequence is an imaging sequence of echo planar imaging,
The gradient magnetic field calculation unit further calculates a gradient magnetic field waveform in the phase encoding direction based on the mutual inductance and the waveform of the gradient magnetic field current,
When the rear end side of the gradient magnetic field waveform in the phase encoding direction calculated by the gradient magnetic field calculation unit and the front end side of the gradient magnetic field waveform in the readout direction overlap with each other in time, the waveform correction unit includes the rear end The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 9, wherein the pulse width of the gradient magnetic field in the phase encoding direction is shortened and the intensity is increased so that the side and the front end side do not overlap.
前記撮像シーケンスは、エコープラナーイメージングの撮像シーケンスである
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging sequence is an imaging sequence of echo planar imaging.
撮像領域に傾斜磁場を印加し、前記撮像領域から収集される核磁気共鳴信号に基づいて画像データを再構成する磁気共鳴イメージング装置であって、
撮像シーケンスに従って傾斜磁場電流を傾斜磁場コイルに流すことで、前記撮像領域に前記傾斜磁場を印加する傾斜磁場電源と、
前記傾斜磁場電流の波形を前記撮像シーケンスの条件に基づいて算出し、前記傾斜磁場コイルが相互誘導を生じる相互インダクタンスと、前記傾斜磁場電流の波形とに基づいて、読み出し方向の傾斜磁場波形を算出する傾斜磁場算出部と、
前記傾斜磁場算出部により算出された前記傾斜磁場波形が、前記傾斜磁場波形の目標波形とは異なる場合に、前記傾斜磁場波形が前記目標波形に近づくように、前記撮像シーケンスの条件の一部を前記撮像シーケンスの実行前に補正する波形補正部と
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 magnetic resonance imaging apparatus that applies a gradient magnetic field to an imaging region and reconstructs image data based on nuclear magnetic resonance signals collected from the imaging region,
A gradient magnetic field power source for applying the gradient magnetic field to the imaging region by flowing a gradient magnetic field current through the gradient coil according to an imaging sequence;
The gradient magnetic field waveform is calculated based on the conditions of the imaging sequence, and the gradient magnetic field waveform in the readout direction is calculated based on the mutual inductance in which the gradient coil generates mutual induction and the gradient magnetic field waveform. A gradient magnetic field calculating unit to
When the gradient magnetic field waveform calculated by the gradient magnetic field calculation unit is different from the target waveform of the gradient magnetic field waveform, a part of the conditions of the imaging sequence is set so that the gradient magnetic field waveform approaches the target waveform. A magnetic resonance imaging apparatus comprising: a waveform correction unit configured to perform correction before execution of the imaging sequence.
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