JP2013202245A - 磁気共鳴イメージング装置及び計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 所定のパルスシーケンスを用いて、撮像領域から同一エンコードのエコー信号をN(Nは自然数)回計測する加算計測の制御を行う際に、N回計測の内の少なくとも1回において、所定の方向に撮像領域を画像のサブピクセルサイズ分シフトさせてエコー信号の計測を行い、サブピクセルシフトさせた計測を含むN回計測で計測されたエコー信号を用いて、各回毎に再構成されたN個の画像に基づいて、所定の方向の空間分解能を向上させた高分解能画像を取得する。
【選択図】 図2
Description
最初に、本実施例1の概要について説明する。
N(Nは2以上の自然数)回の加算計測において、被検体の同じ撮像領域からエコー信号を受信するが、同一エンコードのi(iは自然数で、1≦i≦N)回目のエコー信号の受信の際に、撮像領域が周波数エンコード方向に1ピクセルサイズの(i-1)/N(つまりサブピクセルサイズ)だけシフトするように、受信周波数をずらす。この受信周波数をずらすことは、受信バンド幅をシフトすることによって実現する。その結果、実質的に、i回目の計測が、周波数エンコード方向に1ピクセルサイズの(i-1)/Nだけシフトした撮像領域からのエコー信号の計測に相当することになる。つまり、1〜N回目の計測が、それぞれ、周波数エンコード方向に少しずつシフトした撮像領域を計測することになるので、これらの計測により得られるエコーデータを用いることによって、画像の周波数エンコード方向における空間分解能を向上させることが可能になる。
このようにして、各エンコードでi回目の計測により取得されたエコーデータをi回目のk空間に充填することにより、N個のk空間データが取得される。
ここで、INT(a)は、aを超えない最大整数を取得する関数である。つまり、加算計測で得られる各回の画像データを周波数エンコード方向にサブピクセルサイズずつシフトさせて、高空間分解能画像のピクセル毎に加算平均して該ピクセルの値を求める。このようにして作成された画像は、周波数エンコード方向のマトリックスサイズがN倍になりピクセルサイズが1/Nになっていることから、周波数エンコード方向の空間分解能が擬似的に1/Nに向上されたものとなる。
・・・
Ihr(2n-2)=[I1(n-1)+I2(n-1)]/2
Ihr(2n-1)=[I1(n)+I2(n-1)]/2
Ihr(2n )=[I1(n)+I2(n)]/2
Ihr(2n+1)=[I1(n+1)+I2(n)]/2
Ihr(2n+2)=[I1(n+1)+I2(n+1)]/2
・・・
とする。つまり、加算1回目の画像I1に対して、加算2回目の画像I2を周波数エンコード方向に1/2ピクセルサイズ分シフトさせて、高空間分解能画像Ihrのピクセル毎に加算平均して該ピクセルの値を求める。この図2の例では、周波数エンコード方向のマトリックスサイズが2倍になっていることから、周波数エンコード方向のピクセルサイズが1/2になって、周波数エンコード方向の空間分解能が擬似的に1/2に向上されたものとなる。
次に、上述した本実施例1の概要に基づく計測方法を実現するための各機能を図3に示す機能ブロック図に基づいて説明する。本実施例1の機能は、撮像条件設定部301と、サブピクセルシフト部302と、画像再構成部303と、画像加算処理部304と、画像圧縮部305と、を有してなる。なお、画像圧縮部305は無くても良い。
次に、上記各機能部が連携して行なう本実施例1の処理フローを図4に示すフローチャートに基づいて説明する。本処理フローは、予めプログラムとして内部記憶装置115に記憶されており、演算処理部114が内部記憶装置115からそのプログラムを読み込んで実行することにより実施される。以下、各処理ステップの処理内容を詳細に説明する。
ステップ404で、計測制御部111は、i回目の計測において、エコー信号の受信の際の受信バンド幅をステップ402で算出された量だけシフトさせて、エコー信号の計測を行う。そして、計測したエコー信号のデータ(エコーデータ)を画像再構成部303に通知する。画像再構成部303は、通知されたエコーデータをi回目の計測に該当するk空間に充填する。
以上までが、本実施例1の処理フローの説明である。
本実施例1の効果を示すために、N=2とした場合のエコーデータ(Rawデータ)のプロファイル(空間周波数特性)の比較結果を図5に示す。図5(a)は、ステップ404で得られる加算i回目のエコーデータのプロファイルを示し、図5(c)は、ステップ408で得られた周波数エンコード方向に高空間分解能の画像を周波数エンコード方向に逆フーリエ変換して、エコーデータに戻したプロファイルを示す。比較のために、周波数エンコード方向のマトリックスサイズ(サンプリング数)を2倍にして取得したエコーデータのプロファイルを図5(b)に示す。共に、縦軸は信号強度、横軸は周波数エンコード数を示している。
コンボリューション処理前601<コンボリューション処理後602<サンプリング数2倍603
の関係となることが理解される。
最初に、本実施例2の概要について説明する。
上記のようにB0磁場を発生させて位相オフセットを付与する様子を図6に模式的に示す。図6に示すように、1回目の計測の中心周波数603に対して、i回目の計測では(3)式に基づいてB0磁場を変化させてエコー信号に位相オフセット606を付与する。その結果、位相エンコード傾斜磁場の印加プロファイルは、1回目の計測における601、602が、i回目の計測において、それぞれ604、605となる。
次に、上述した本実施例2の概要に基づく計測方法を実現するための各機能を図3に示す機能ブロック図に基づいて説明する。本実施例2の機能は、前述の実施例1の機能と同じであるが、サブピクセルシフト部302と、画像加算処理部304と、画像圧縮部305の処理内容が異なる。なお、本実施例2においても画像圧縮部305は無くても良い。以下、異なる機能のみ説明し、同じ機能説明は省略する。
次に、上記各機能部が連携して行なう本実施例2の処理フローを説明する。本実施例2の処理フローは、前述の実施例1の図4の処理フローと同じであるが、ステップ401、402、404、408、409の処理内容が異なる。以下、異なる処理内容のみ説明し、同じ処理内容の説明は省略する。以下、本実施例2の処理ステップであることを明確にするために、ステップ番号に「_2」を付けて説明する。
ステップ404_2で、計測制御部111は、i回目の計測において、エコー信号に位相エンコードを付与する際にステップ402_2で算出されたB0電流値をB0コイルに供給して、該エコー信号に位相オフセットを付与して計測を行う。そして、計測したエコー信号のデータ(エコーデータ)を画像再構成部303に通知する。画像再構成部303は、通知されたエコーデータをi回目の計測に該当するk空間に充填する。
ステップ406_2で、前述の実施例1のステップ406と同じ処理を行う。
ステップ407_2で、前述の実施例1のステップ407と同じ処理を行う。
ステップ408_2で、画像加算処理部304は、ステップ407_2で得られた1〜N回目の画像データを用いて、(2)式を位相エンコード方向に適用して、位相エンコード方向に高空間分解能の画像を得る。このようにして生成された画像は、位相エンコード方向のマトリックスサイズがN倍になっており、位相エンコード方向のピクセルサイズが1/Nになって空間分解能が擬似的に1/Nに向上されたものとなる。なお、画像圧縮部305が無い場合は、画像加算処理部304が生成した高空間分解能画像を表示・操作部118に表示させる。
以上までが、本実施例2の処理フローの説明である。
最初に、本実施例3の概要について説明する。
i回目のエコー信号の計測において、エコー信号に位相エンコードを付与する際に、前述の実施例2で説明したように、(3)式に基づいて、B0磁場を発生させてエコー信号に位相オフセットを付与する。そして、該位相エンコードと位相オフセットが付与されたエコー信号を受信する際に、前述の実施例1で説明したように、(1)式に基づいて、受信バンド幅をシフトさせる。
つまり、加算計測で得られる各回の画像データを、位相エンコード方向と周波数エンコード方向にそれぞれサブピクセルサイズずつシフトさせて、高空間分解能画像のピクセル毎に加算平均して該ピクセルの値を求める。
上述した本実施例3の概要に基づく計測方法を実現するための各機能は、前述の実施例1と実施例2で説明した各機能が、それぞれ行う処理を順次実施すればよい。以下、異なる機能のみ説明し、同じ機能説明は省略する。
また、上述した本実施例3の各機能が連携して行う実施例3の処理フローも、前述の実施例1と実施例2で説明した処理フローにおける同じステップ番号の処理を順次行えば良い。以下、異なる処理内容のみ説明し、同じ処理内容の説明は省略するが、本実施例3の処理ステップであることを明確にするために、ステップ番号に「_3」を付けて説明する。
ステップ402_3で、前述の実施例1のステップ402と前述の実施例2のステップ402_2と同じ処理を行う。
ステップ403_3で、前述の実施例1のステップ403と同じ処理を行う。
ステップ406_3で、前述の実施例1のステップ406と同じ処理を行う。
ステップ407_3で、前述の実施例1のステップ407と同じ処理を行う。
ステップ408_3で、画像加算処理部304は、ステップ407_3で得られた1〜N回目の画像データを用いて、(4)式を位相エンコード方向と周波数エンコード方向に適用して、位相エンコード方向と周波数エンコード方向に高空間分解能の画像を得る。このようにして生成された画像は、位相エンコード方向と周波数エンコード方向のマトリックスサイズがそれぞれN倍になっており、位相エンコード方向と周波数エンコード方向のピクセルサイズがそれぞれ1/Nになり、空間分解能がそれぞれ擬似的に1/Nに向上されたものとなる。なお、画像圧縮部305が無い場合は、画像加算処理部304が生成した高空間分解能画像を表示・操作部118に表示させる。
以上までが、本実施例3の処理フローの説明である。
最初に、本実施例4の概要について説明する。
最初のM回の加算計測の内のi(1≦i≦M)回目のエコー信号の計測時に、前述の実施例1で説明したように、(1)式に基づいて、受信バンド幅をシフトさせて撮像を行う。次のN-1回の加算計測の内のM+j(1≦j≦N-1)回目のエコー信号の計測時に、述の実施例2で説明したように、(3)式に基づいて、B0磁場を発生させてエコー信号に位相オフセットを付与する。
つまり、加算計測で得られる各回の画像データの内、最初のM個の画像データを周波数エンコード方向にサブピクセルサイズずつシフトさせ、次のN−1個の画像データを位相エンコード方向にサブピクセルサイズずつシフトさせて、高空間分解能画像のピクセル毎に加算平均して該ピクセルの値を求める。
上述した本実施例4の概要に基づく計測方法を実現するための各機能は、前述の実施例1と実施例2で説明した各機能が、それぞれ行う処理を順次実施すればよい。以下、異なる機能のみ説明し、同じ機能説明は省略する。
また、各機能が連携して行う実施例4の処理フローも、前述の実施例1と実施例2で説明した処理フローにおける同じステップ番号の処理を順次行えば良い。以下、異なる処理内容のみ説明し、同じ処理内容の説明は省略するが、本実施例4の処理ステップであることを明確にするために、ステップ番号に「_4」を付けて説明する。
ステップ402_4で、前述の実施例1のステップ402と前述の実施例2のステップ402_2と同じ処理を行う。
ステップ403_4で、前述の実施例1のステップ403と同じ処理を行う。
ステップ406_4で、前述の実施例1のステップ406と同じ処理を行う。
ステップ407_4で、前述の実施例1のステップ407と同じ処理を行う。
ステップ408_4で、画像加算処理部304は、ステップ407_4で得られた1〜M+N-1回目の画像データを用いて、(5)式を位相エンコード方向と周波数エンコード方向に適用して、位相エンコード方向と周波数エンコード方向に高空間分解能の画像を得る。このようにして生成された画像は、周波数エンコード方向においては、マトリックスサイズがM倍になってピクセルサイズが1/Mになり空間分解能が擬似的に1/Mに向上されたものとなる。また、位相エンコード方向においては、マトリックスサイズがN倍になってピクセルサイズが1/Nになり空間分解能が擬似的に1/Nに向上されたものとなる。なお、画像圧縮部305が無い場合は、画像加算処理部304が生成した高空間分解能画像を表示・操作部118に表示させる。
以上までが、本実施例4の処理フローの説明である。
Claims (8)
- 所定のパルスシーケンスを用いて、撮像領域から同一エンコードのエコー信号をN(Nは2以上の自然数)回計測する加算計測の制御を行う計測制御部と、
前記加算計測されたエコー信号を用いて画像を再構成する画像再構成部と、
を備えた磁気共鳴イメージング装置であって、
前記N回計測の内の少なくとも1回において、所定の方向に前記撮像領域を前記画像のサブピクセルサイズだけシフト(以下、サブピクセルシフト)させるための該シフト量を求めるサブピクセルシフト部と、
前記サブピクセルシフトさせた計測を含む前記N回計測で計測されたエコー信号を用いて前記画像再構成部により各回毎に再構成されたN個の画像に基づいて、前記所定の方向の空間分解能を向上させた高分解能画像を取得する画像加算処理部と、
を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記所定の方向は、周波数エンコード方向であり、
前記サブピクセルシフト部は、前記周波数エンコード方向に前記撮像領域を前記サブピクセルシフトさせるための前記エコー信号の受信バンド幅のシフト量を求める
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記所定の方向は、位相エンコード方向であり、
前記サブピクセルシフト部は、前記位相エンコード方向に前記撮像領域を前記サブピクセルシフトさせるためのB0磁場及びB0コイルに供給する電流量を求める
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記所定の方向は、位相エンコード方向と周波数エンコード方向であり、
前記サブピクセルシフト部は、前記周波数エンコード方向に前記撮像領域を前記サブピクセルシフトさせるための前記エコー信号の受信バンド幅のシフト量と、前記位相エンコード方向に前記撮像領域を前記サブピクセルシフトさせるためのB0磁場及びB0コイルに供給するB0電流量と、を求める
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項4記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記計測制御部は、前記N回計測の内の一部の回数で前記受信バンド幅をシフトさせる計測を行い、前記N回計測の内の他の一部の回数で前記B0コイルに電流を供給して前記B0磁場を発生させる計測を行う
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記画像加算処理部は、前記N個の画像データを、前記所定方向に前記サブピクセルシフトさせて、前記高分解能画像のピクセル毎に加算平均して該ピクセルの値を求めることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
- 所定のパルスシーケンスを用いて、撮像領域から同一エンコードのエコー信号をN(Nは自然数)回計測する加算計測の制御を行う計測ステップと、
前記加算計測されたエコー信号を用いて画像を再構成する画像再構成ステップと、
を備えた磁気共鳴イメージング装置における計測方法であって、
前記N回計測の内の少なくとも1回において、所定の方向に前記撮像領域を前記画像のサブピクセルサイズだけシフト(以下、サブピクセルシフト)させるための該シフト量を求めるテップと、
前記サブピクセルシフトさせた計測を含む前記N回計測で計測されたエコー信号を用いて各回毎に再構成されたN個の画像に基づいて、前記所定の方向の空間分解能を向上させた高分解能画像を取得するステップと、
を備えたことを特徴とする計測方法。
- 請求項7に記載の計測方法において、
前記画像加算処理は、前記加算計測で得られる各回の画像データを、前記所定方向に前記サブピクセルシフトさせて、前記高分解能画像のピクセル毎に加算平均して該ピクセルの値を求めることを特徴とする計測方法。
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