JP2015019813A - 磁気共鳴イメージング装置及び補正用b1マップを計算する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明が適用されるMRI装置の全体概要を示す図である。
図1に示すMRI装置は、図示しない静磁場発生磁石を備えた静磁場発生部2と、静磁場発生磁石が発生する静磁場に磁場勾配を与える傾斜磁場発生部3と、静磁場発生部2が発生する静磁場空間内に置かれた被検体1にRFパルスを送信するRF送信部5と、被検体1から発生する磁気共鳴信号(エコー信号)を受信するRF受信部6と、傾斜磁場発生部3、RF送信部5及びRF受信部6の動作を制御するシーケンサ4と、RF受信部6が受信した磁気共鳴信号に対し所定の信号処理を行うとともに被検体1の画像を形成する信号処理部7と、上述した各部を制御する制御部8と、操作者が装置の動作に必要な指令やデータを入力するための入力部9と、を備えている。
本実施形態のMRI装置の動作フローを図3に示す。図3に示すように、動作は大きく分けて、被検体の画像(補正前)201を得るステップS210と、受信感度補正ステップS220と、送信感度補正ステップS230とからなる。ステップS210は、本計測を行うステップS211と、本計測で計測した受信RF信号を用いて画像再構成するステップS212とを含む。受信感度補正ステップS220は、感度画像202を取得する計測を行うステップS221、ステップS221で計測した受信RF信号を用いて感度画像を得るステップS222、感度画像から受信感度補正係数202を計算するステップS223、受信感度補正係数202のサイズを補正前画像に合わせるステップS224、及び受信感度補正係数202を適用して受信感度補正を行うステップS225を含んでいる。
ステップS220とステップS230は、どちらが先でもよく、また本計測ステップS210は、ステップS220の最後の補正ステップS224及びステップS230のステップS233の前に行われていればよい。
<本計測ステップS210>
本計測は、所定の撮像条件(撮像パラメータ、撮像断面、スライス数など)で計測の目的に応じた撮像シーケンスを実行することにより行う(S211)。本計測の撮像シーケンスにおけるRFシミングパラメータ(RFの振幅、位相)は後のステップS230の計算で使用するためにメモリに記憶される。撮像シーケンスの実行により得たエコー信号は、フーリエ変換等の演算により画像再構成され、補正前画像としてメモリに記憶される(S212)。
受信感度補正は、例えばMagmetic Resonance of Medicine 53(2005),p666などに記載された公知の手法を用いて行う。まず本計測で用いるRF受信用コイルと同じRF受信用コイルを用いて感度画像202を計測する(S221)。感度画像の計測は、本計測と同じ断面について本計測よりも低空間分解能で行う。
<<ステップS231、S232>>
まずRF送信コイルの各チャンネルについて、B1マップ計測のためのパルスシーケンスを実行する(S231)。B1マップ計測は、公知の手法を用いることができる。例えば、任意のフリップ角のRFパルスを用いて撮像した画像と、その2倍のフリップ角のRFパルスとを用いて撮像した画像との演算によりB1を計測するDouble Angle法(DAM)、プリパルス印加直後に取得した画像と、プリパルスを印加せずに取得した画像の比をとることでB1分布を計算する手法、同じフリップ角のRFパルスで、TRの異なる一組のパルスシーケンスを用いて画像データを得、これら画像データの信号の比とTRの比を用いて、2次元B1分布を算出する手法(Actual Flip Angle 法:AFI)などを採用することができる。
次に、各送信チャンネルの2次元B1マップに対し、多項式による3次元フィッティングを適用することで、各スライス間のデータを埋めるとともにB1マップを被検体の外側まで外挿して、3次元B1マップを作成する。3次元B1マップ計算S233の詳細を図4を参照して説明する。
本処理では、各送信チャンネルの複素B1マップを3次元に外挿するため、はじめに外挿領域としてX×Y×Z×2(実部・虚部)×[送信チャンネル数]のメモリ領域を確保する(S301)。このとき、X、Y、Zの各サイズは、複素B1マップのFOV、マトリクス数および外挿する体積から決定する。例えば、B1マップがXY面においてFOV:500mm、64×64マトリクス、外挿する体積を500×500×500mm3と設定した場合、Z方向を1マトリクスあたり10mmと設定すれば、外挿領域は64×64×50×2マトリクスとなる。Z方向の1マトリクスは、補正精度を保つ点から、X/Y方向のマトリクスと同程度の分解能とするのが好ましい。なお外挿する体積は、装置の有効視野をカバーする必要がある。
次に、各送信チャンネルの複素B1マップを外挿領域内の正しい位置に配置する(S302)。例えば、図5(a)に示すように、Z方向の外挿領域が50マトリクス、外挿する長さが−250〜250mm、複素B1マップのZ座標がZ=−250、−200、−150、・・・、200[mm]のとき、Z方向のメモリ位置k=0、5、10、・・・、45に複素B1マップを配置する。複素B1マップが配置されない外挿領域のメモリ位置が次のフィッティング処理によって外挿される。なお図5は、一つのチャンネルの実部又は虚部の一方のデータのみを示している。
次に、フィッティング処理に先立ち、複素B1マップの位相補正を実施する(S303)。フィッティング処理の前にB1マップの位相補正処理を行うことにより、フィッティング精度をより高めることができる。
次に、フィッティングのためのマスクを作成する(S304)。フィッティングのためのマスクとは、被検体領域と、被検体以外の領域とを区別し、ノイズが多い被検体以外の領域はフィッティングに使用しないようにするものである。具体的には、信号値が所定の閾値以上の領域をマスク内領域とし、マスク内領域を用いてフィッティング処理を行い、その他の領域の値を外挿する。閾値は、例えば、前述した基準分布の絶対値から、最大値の例えば10%などとし、マスクを作成する。なお閾値は、判別分析法など別の方式で決めてもよい。
[3次元多項式フィッティングS305、S306]
得られた3次元のB1マップデータのうち、マスク内の領域(所定の閾値よりも値が高い領域)については、フィッティング結果を用いるのではなく、実際の値を用いるようにメモリを上書きして更新する(S307)。
上述したS304〜S307の処理を、すべてのチャンネルの実部及び虚部のB1マップについて行う(S308)。4チャンネルのRF送信コイルについて、上述したフィッティングを行った結果であるB1マップを図6に示す。図6の(a)は、ステップS231で計測した各チャンネルのB1マップ(絶対値)601であり、(b)及び(c)は、B1マップ601をチャンネルごとにフィッティングし、フィッティング後のマスク内の領域を実際の値で更新したB1マップの絶対値602及び位相値603である。図6(a)のB1マップから、送信チャンネルの配置による分布の変化があることがわかる。これをチャンネルごとにフィッティングした場合には、(b)、(c)に示されるように、分布が正しく再現でき、また実部と虚部のフィッティングを行っているため位相も正しく再現できた。
図3に戻り、B1マップ作成ステップS234を説明する。まず、上記フィッティングステップで得た3次元のB1マップから、補正前画像201の計測位置に対応する2次元B1マップを切り出し、補正前画像201のFOVおよびスライス数に一致した、各送信チャンネルの複素B1マップを作成する。次に、この各送信チャンネルの複素B1マップをRFシミングパラメータで複素合成し、補正用B1マップを作成する。合成処理(S234)の詳細を、図7を参照して説明する。
ステップS231で計測したB1マップは、B1マップ計測の際のRFシムパラメータを前提とするものであり、本計測の画像201を補正するためには、本計測時のRFシムパラメータで計測されたものに変換する必要がある。そこでまず、B1マップ計測時(S231)に使用したパラメータと、本計測(S211)で使用したパラメータの振幅比Anおよび位相差Φnを式(6)のように定義する(S701)。
次に、式(6)で定義した振幅比Anおよび位相差Φnを各チャンネルB1マップ(3次元B1マップから切り出したもの)に乗算し、全チャンネルについて加算し、各チャンネルB1マップを合成する(S702〜S704)。
チャンネル合成後の補正用B1マップ(絶対値)を用いて、本計測画像201を補正する(図3、S235〜S237)。このステップの詳細を、図8を参照して詳述する。
はじめに、式(9)を用いて、補正用B1マップと設定FA値から実効FA分布を作成する(S801)。補正用B1マップは、上記ステップS234で式(8)により計算した「AbsSyn(r)」である。設定FA値とは、本計測においてシーケンサ4(図1)がRF送信部5に与えたRF送信コイル14aのフリップ角である。
次に、式(9)で計算した実効FA分布と、本計測の撮像パルスシーケンスによって決まる信号強度式を用いて、信号強度分布を計算する(S802)。信号強度式は、例えば、GrE(グラディエントエコー)系シーケンスでは式(10)、SE(スピンエコー)系シーケンスでは式(11)を用いることができる。
この補正係数Coefを補正前画像201と同じサイズまで補間拡大し(S236)、受信感度補正を適用した画像に乗算する(S237)。補正係数のサイズの拡大は、受信感度補正の補正係数のサイズの拡大と同じである。
本実施形態は、第一実施形態のMRI装置を基本として、さらに信号処理部の機能として、送信感度分布補正における補正係数に実効FAに基く条件を追加したことが特徴である。その他の構成及び処理手順は第一実施形態と同様であり、以下、異なる点を中心に説明する。
本実施形態は、第一実施形態のMRI装置を基本として、さらに画像作成部の機能として、フィッティング後の3次元B1マップに対するフィルタリング機能を追加したことが特徴である。その他の構成は第一実施形態と同様であり、以下、異なる点を中心に説明する。
Claims (15)
- 静磁場中に置かれた検査対象にRFパルスを照射する送信RFコイルと、前記検査対象からのエコー信号を受信する受信RFコイルと、前記受信RFコイルが受信したエコー信号を用いて前記検査対象に関する画像を作成する画像作成部とを備え、
前記画像作成部は、前記送信RFコイルの送信感度分布を計算する送信感度分布計算部を備え、前記送信感度分布計算部は、前記検査対象の複数の断面からそれぞれ得たエコー信号を用いて2次元の複素送信感度分布を計算する2次元B1マップ計算部と、2次元の複素送信感度分布の実部及び虚部のそれぞれについて前記複数の断面を含むボリュームの3次元の複素送信感度分布を計算する3次元B1マップ計算部と、前記3次元B1マップ計算部が計算した実部及び虚部の3次元の複素送信感度分布から補正用B1マップを計算する補正用B1マップ計算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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記送信RFコイルは、複数の小型コイルで構成されるマルチチャンネルコイルであり、
前記送信感度分布計算部は、前記複数の小型コイルのそれぞれについて計算した3次元の送信感度分布を、所定のRFシムパラメータを用いて合成する合成部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または2に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記画像作成部は、作成した画像を、前記補正用B1マップ計算部が計算した補正用B1マップを用いて補正する画像補正部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3に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記送信感度分布計算部は、前記補正用B1マップ計算部が計算した補正用B1マップと、補正対象画像の計測で設定されたRF印加条件における信号強度式とを用いて送信感度補正係数を計算する補正係数計算部を備え、
前記画像補正部は、前記補正係数計算部が計算した送信感度補正係数を用いて、前記画像を補正す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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記補正係数計算部が用いる信号強度式は、前記検査対象のT1値及びT2値を含み、前記補正係数計算部は、前記検査対象の各組織の信号強度変化とRFシムパラメータとの相似性を利用して前記信号強度式を決定す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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記補正係数計算部は、前記RF印加条件のRFフリップ角がエルンスト角より小さい条件では、RFフリップ角としてエルンスト角を用いて送信感度補正係数を計算す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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記3次元B1マップ計算部は、前記2次元複素送信感度分布の実部及び虚部に対し、それぞれ3次元フィッティングを行うフィッティング部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7に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記3次元B1マップ計算部は、前記断面毎の2次元複素送信感度分布の位相を補正する位相補正部を備え、前記フィッティング部は、前記位相補正部により位相補正された後の2次元複素送信感度分布の実部及び虚部に対しフィッティング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7または8に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記フィッティング部は、前記2次元複素送信感度分布のうち、フィッティング処理に用いない領域を除外し、除外されない領域をフィッティングして、除外された領域はフィッティング結果を外挿し、3次元の複素送信感度分布を得ることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項7ないし9いずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記フィッティング部は、フィッティング結果のうち、前記2次元複素送信感度分布に対応する位置の値は、当該2次元複素送信感度分布の値を代入して、3次元の複素送信感度分布とすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項10に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記フィッティング部は、3次元の複素送信感度分布を平滑化する平滑部をさらに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3に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記画像作成部は、前記受信コイルの感度分布を計算する受信感度分布計算部をさらに備え、
前記画像補正部は、前記3次元の送信感度分布と、前記受信感度分布計算部が計算した受信感度分布とを用いて前記画像を補正することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 検査対象の複数の断面からそれぞれ得たエコー信号を用いて補正用B1マップを計算する方法であって、
前記エコー信号を用いて2次元の複素送信感度分布を計算し、
前記2次元の複素送信感度分布の実部及び虚部のそれぞれについて前記複数の断面を含むボリュームの3次元の複素送信感度分布を計算し、
実部の3次元の複素送信感度分布及び虚部の3次元の複素送信感度分布から補正用B1マップを計算することを特徴とする方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記送信RFコイルは、複数の小型コイルで構成されるマルチチャンネルコイルであり、
前記複数の小型コイルのそれぞれについて、前記3次元の複素送信感度分布を計算し、各小型コイルの3次元の複素送信感度分布をRFシムパラメータを用いて合成し、合成後の3次元の複素送信感度分布から補正用B1マップを計算することを特徴とする方法。 - 請求項13又は14に記載の方法であって、
さらに、前記補正用B1マップと、補正対象画像の計測で設定されたRF印加条件における信号強度式とを用いて送信感度補正係数を計算することを特徴とする方法。
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