JP2023063014A - 磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージングプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】Ｎ／２アーティファクトを、比較的簡便な方法で低減する。【解決手段】実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、設定部と、撮像部と、加算部と、生成部とを備える。設定部は、第１の励起パルスから第１の遅延時間の後に第１の磁気共鳴信号セットの収集を開始する第１のパルスシーケンスと、第２の励起パルスから前記第１の遅延時間とは異なる第２の遅延時間の後に第２の磁気共鳴信号セットの収集を開始する第２のパルスシーケンスと、を設定する。撮像部は、前記第１のパルスシーケンスと前記第２のパルスシーケンスを被検体に印加して、前記第１の磁気共鳴信号セット及び前記第２の磁気共鳴信号セットを夫々収集する。加算部は、収集した前記第１の磁気共鳴信号セットに基づく第１のデータセットと、収集した前記第２の磁気共鳴信号セットに基づく第２のデータセットとを加算平均して合成データセットを生成する。生成部は、前記合成データセットに基づいて磁気共鳴画像を生成する。【選択図】 図６

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージングプログラムに関する。

磁気共鳴イメージング装置は、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高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号（ＭＲ（Magnetic Resonance）信号）を再構成して画像を生成する撮像装置である。

磁気共鳴イメージングの撮像法の１つに、ＥＰＩ（Echo Planer Imaging）と呼ばれる高速撮像法がある。ＥＰＩでは、位相エンコード量を、例えばステップ状に加えつつ、リードアウト傾斜磁場の極性を正と負に交互に切り替えながら磁気共鳴信号、即ち、ＭＲ（Magnetic Resonance）信号を収集する。

ＥＰＩは、極めて短時間で画像生成に必要なＭＲ信号を収集することができる撮像法であるが、アーティファクトを発生し易い撮像法でもある。例えば、リードアウト傾斜磁場の極性を交互に変化させながら位相エンコード方向のＭＲ信号を収集することによって、位相エンコード方向の奇数番目のラインと偶数番目のラインとの間で、異なった量の位相誤差を受ける。この結果、Ｎ／２（エヌハーフ）アーティファクト（或いは、エヌハーフゴーストアーティファクト）と呼ばれるアーティファクトが発生することが知られている。Ｎ／２アーティファクトは、真の画像のゴーストが位相エンコード方向に、例えば、ＦＯＶ（Field of View）の１／２だけシフトした位置に現れるようなアーティファクトである。

従来から、Ｎ／２アーティファクトを抑制するための様々な技術が提案されているが、Ｎ／２アーティファクトを完全に除去するのは難しく、さらなる改善が要望されている。

特開平５－６８６７４号公報 特開２００３－１１６８１５号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の１つは、Ｎ／２アーティファクトを、比較的簡便な方法で低減することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

一実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、設定部と、撮像部と、加算部と、生成部とを備える。設定部は、第１の励起パルスから第１の遅延時間の後に第１の磁気共鳴信号セットの収集を開始する第１のパルスシーケンスと、第２の励起パルスから前記第１の遅延時間とは異なる第２の遅延時間の後に第２の磁気共鳴信号セットの収集を開始する第２のパルスシーケンスと、を設定する。撮像部は、前記第１のパルスシーケンスと前記第２のパルスシーケンスを被検体に印加して、前記第１の磁気共鳴信号セット及び前記第２の磁気共鳴信号セットを夫々収集する。加算部は、収集した前記第１の磁気共鳴信号セットに基づく第１のデータセットと、収集した前記第２の磁気共鳴信号セットに基づく第２のデータセットとを加算平均して合成データセットを生成する。生成部は、前記合成データセットに基づいて磁気共鳴画像を生成する。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の全体構成例を示す構成図。 典型的なＧＲＥ（gradient echo）系のＥＰＩ撮像法（GRE-EPI）のパルスシーケンスダイアグラムと、取得データのｋ空間への配置を示す図。 ＥＰＩ法で発生するＮ／２アーティファクトを模式的に説明する図。 Ｎ／２アーティファクト抑制技術の第１の従来例の概念を説明する図。 Ｎ／２アーティファクト抑制技術の第２の従来例の概念を説明する図。 Ｎ／２アーティファクトの抑制に関する構成を含んだ第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置のブロック図。 第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置におけるＮ／２アーティファクト抑制処理例を示すフローチャート。 第１の実施形態における第１、第２のパルスシーケンスの第１の例を示すシーケンスダイヤグラム。 第１の実施形態における第１、第２のパルスシーケンスの第２の例を示すシーケンスダイヤグラム。 第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置のＮ／２アーティファクト抑制処理の効果を模式的に示す図。 第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置におけるＮ／２アーティファクト抑制処理例を示すフローチャート。 第２の実施形態におけるＥＰＩ法の４つのパルスシーケンスのシーケンスダイヤグラム。 第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１のＮ／２アーティファクト抑制処理の効果を模式的に示す図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の全体構成を示すブロック図である。実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、磁石架台１００、寝台５００、制御キャビネット３００、コンソール４００等を備えて構成される。

磁石架台１００は、静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル１１、ＷＢ（Whole Body）コイル１２等を有しており、これらの構成品は円筒状の筐体に収納されている。寝台５００は、寝台本体５０と天板５１を有している。また、磁気共鳴イメージング装置１は、被検体に近接して配設される局所コイル２０を有している。

制御キャビネット３００は、静磁場用電源３０、傾斜磁場電源３１（Ｘ軸用３１ｘ、Ｙ軸用３１ｙ、Ｚ軸用３１ｚ）、ＲＦ受信器３２、ＲＦ送信器３３、シーケンスコントローラ３４を備えている。

磁石架台１００の静磁場磁石１０は、概略円筒形状をなしており、被検体（例えば、患者）の撮像領域であるボア（静磁場磁石１０の円筒内部の空間）内に静磁場を発生させる。静磁場磁石１０は超電導コイルを内蔵し、液体ヘリウムによって超電導コイルが極低温に冷却されている。静磁場磁石１０は、励磁モードにおいて静磁場用電源（図示せず）から供給される電流を超電導コイルに印加することで静磁場を発生し、その後、永久電流モードに移行すると、静磁場用電源は切り離される。一旦永久電流モードに移行すると、静磁場磁石１０は長時間、例えば１年以上に亘って、大きな静磁場を発生し続ける。なお、静磁場磁石１０を永久磁石として構成しても良い。

傾斜磁場コイル１１も概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。この傾斜磁場コイル１１は、傾斜磁場電源（３１ｘ、３１ｙ、３１ｚ）から供給される電流によりＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に傾斜磁場を被検体に印加する。

寝台５００の寝台本体５０は天板５１を上下方向に移動可能であり、撮像前に天板５１に載った被検体を所定の高さまで移動させる。その後、撮影時には天板５１を水平方向に移動させて被検体をボア内に移動させる。

ＷＢコイル１２は、傾斜磁場コイル１１の内側に被検体を取り囲むように概略円筒形状に固定されている。ＷＢコイル１２は、ＲＦ送信器３３から伝送されるＲＦパルスを被検体に向けて送信する一方、また、水素原子核の励起によって被検体から放出されるＭＲ信号を受信する。

局所コイル２０は、サーフェスコイル又はＲＦコイルとも呼ばれ、被検体から放出される磁気共鳴信号を被検体の体表面に近い位置で受信する。局所コイル２０は、例えば、複数の要素コイルから構成される。局所コイル２０は、被検体の撮像部位に応じて、頭部用、胸部用、脊椎用、下肢用、或いは全身用など種々のタイプがあるが、図１では胸部用の局所コイル２０を例示している。

ＲＦ送信器３３は、シーケンスコントローラ３４からの指示に基づいて、ＷＢコイル１２にＲＦパルスを送信する。一方、ＲＦ受信器３２は、ＷＢコイル１２や局所コイル２０によって受信されたＭＲ信号を検出し、検出したＭＲ信号をデジタル化してシーケンスコントローラ３４に送る。

シーケンスコントローラ３４は、コンソール４００による制御のもと、傾斜磁場電源３１、ＲＦ送信器３３およびＲＦ受信器３２をそれぞれ駆動することによって被検体のスキャンを行う。そして、シーケンスコントローラ３４は、スキャンによって収集されたＭＲ信号をＲＦ受信器３２から受信し、さらにそれをコンソール４００に送る。

シーケンスコントローラ３４は、処理回路（図示を省略）を具備している。この処理回路は、例えば所定のプログラムを実行するプロセッサや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアで構成される。
コンソール４００は、処理回路４０、記憶回路４１、入力デバイス４３、及びディスプレイ４２を有するコンピュータとして構成されている。

記憶回路４１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）の他、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や光ディスク装置等の外部記憶装置を含む記憶媒体である。記憶回路４１は、各種の情報やデータを記憶する他、処理回路４０が具備するプロセッサが実行する各種のプログラムを記憶する。

入力デバイス４３は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル等であり、各種の情報やデータを操作者が入力するための種々のデバイスを含む。ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネル等の表示デバイスである。

処理回路４０は、例えば、ＣＰＵや、専用又は汎用のプロセッサを備える回路である。プロセッサは、記憶回路４１に記憶した各種のプログラムを実行することによって、後述する各種の機能を実現する。処理回路４０は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアで構成してもよい。これらのハードウェアによっても後述する各種の機能を実現することができる。また、処理回路４０は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組わせて、各種の機能を実現することもできる。

コンソール４００は、磁気共鳴イメージング装置１全体を制御する。具体的には、検査技師等の操作者による、マウスやキーボード等（入力デバイス４３）の操作によって撮像条件その他の各種情報や指示を受け付ける。そして、処理回路４０は、入力された撮像条件に基づいてシーケンスコントローラ３４にスキャンを実行させる一方、シーケンスコントローラ３４から送信された生データに基づいて画像を再構成する。再構成された画像はディスプレイ４２に表示され、或いは記憶回路４１に保存される。

第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１は、例えば、ＥＰＩ撮像法に伴って生じるＮ／２アーティファクトを、比較的簡便な方法で、従来の手法に対してより一層低減することを可能とするものであるが、その説明に先立って、ＥＰＩ撮像法及びＮ／２アーティファクト、並びに、従来のＮ／２アーティファクトの抑制技術の例について、簡単に説明しておく。

図２（ａ）は、典型的な、ＧＲＥ（gradient echo）系のＥＰＩ撮像法（GRE-EPI）のパルスシーケンスダイアグラムの一例である。図２（ａ）の一段目はＲＦパルスを示している。ＧＲＥ系のＥＰＩ撮像法では、ＲＦパルスとして１つの励起パルスが印加される。励起パルスのフリップ角は、例えば、９０°に設定される。

図２（ａ）の二段目はスライス選択傾斜磁場パルスＧｓｓを示している。スライス選択傾斜磁場パルスＧｓｓの印加方向は任意の方向を取り得るが、以下では、スライス選択傾斜磁場パルスＧｓｓの印加方向が被検体の頭足方向に対応するＺ方向（図１参照）であるものとして説明する。

図２（ａ）の三段目は位相エンコード傾斜磁場パルスＧｐeを示している。位相エンコード傾斜磁場パルスＧｐeの印加方向も任意の方向を取り得るが、以下では、位相エンコード傾斜磁場パルスＧｐeの印加方向が被検体の背腹方向に対応するＹ方向（図１参照）であるものとして説明する。

また、図２（ａ）の四段目はリードアウト傾斜磁場パルスＧｒｏを示している。以下では、リードアウト傾斜磁場パルスＧｒｏの印加方向が被検体の左右方向に対応するＸ方向（図１参照）であるものとして説明する。

周知のように、ＥＰＩ法では、リードアウト傾斜磁場パルスＧｒｏの極性が正負に交代されながら繰り返し印加される一方、パルス幅の短いブリップ（blip）状の位相エンコード傾斜磁場パルスＧｐeが、リードアウト傾斜磁場パルスＧｒｏの各パルスの間に印加される。

なお、励起パルスの直後に印加されるパルス幅の広い負極性の位相エンコード傾斜磁場パルスＧｐe（プリフェージングパルス）は、位相エンコード量の初期値を負側の最大値に移動させるためのものである。また、励起パルスの直後に印加されるパルス幅が半分の負極性のリードアウト傾斜磁場パルスＧｒｏ（プリフェージングパルス）も、周波数エンコード量の初期値を負側の最大値に移動させるためのものである。

図２（ａ）の五段目はＭＲ信号を示している。ＭＲ信号は、リードアウト傾斜磁場パルスＧｒｏの各パルスによって、例えば、繰り返し番号（１）から繰り返し番号（Ｎ）までのＮセットのＭＲ信号が読み出される。読み出されたＭＲ信号は、即ち、上述したＥＰＩ法のパルスシーケンスで収集されたＭＲ信号は、図２（ｂ）に示す、ｋｘ方向とｋｙ方向で表されるｋ空間に配置される。

上述した位相エンコード傾斜磁場パルスＧｐeとリードアウト傾斜磁場パルスＧｒｏの印加順序と印加方向に対応して、例えば、繰り返し番号（１）のＭＲ信号は、位相エンコード方向（ｋｙ方向）の負の最大値に対応するライン（１）に、周波数エンコード方向（ｋｘ方向）の負から正に向かって配置され、繰り返し番号（２）のＭＲ信号は、位相エンコード方向（ｋｙ方向）のライン（２）に、周波数エンコード方向（ｋｘ方向）の正から負に向かって配置される。

このようにして、繰り返し番号（１）から繰り返し番号（Ｎ）までのＭＲ信号は、位相エンコード方向（ｋｙ方向）のライン（１）からライン（Ｎ）まで、周波数エンコード方向（ｋｘ方向）の向きを交互に変えながら、ｋ空間に配置される。
なお、図２（ｂ）では、奇数番目のラインを実線で示し、偶数番目のラインを破線で示している。

図３は、ＥＰＩ法で発生するＮ／２アーティファクトを模式的に説明する図である。図３（ａ）は、ｋ空間に配置されたＭＲ信号（即ち、ｋ空間データ）を例示する図であり、図２（ｂ）と同じものである。図３（ｂ）は、Ｎ／２アーティファクトを模式的に示す図である。図３（ｂ）において、中央示した円が真の画像であり、上下の半円がＮ／２アーティファクト、即ち、真の画像のゴーストである。

Ｎ／２アーティファクトは、奇数ラインと偶数ラインとで、ＭＲ信号の振幅や位相が変動することに起因するものである。また、奇数ラインと偶数ラインとでＭＲ信号の振幅や位相が変動する原因には、渦磁場や、静磁場の不均一性等の種々の不完全性が挙げられている。

奇数ラインと偶数ラインとで、ＭＲ信号の振幅や位相が変動することにより、ｋ空間の位相エンコード方向（ｋｙ方向）に２／Ｎ周期の変動が発生する。この結果、ｋ空間データをフーリエ変換して生成される実空間では、位相エンコード方向に対応するＹ方向において、２／Ｎ周期の逆数であるＮ／２周期で、ゴースト（即ち、Ｎ／２アーティファクト）が発生することになる。

Ｎ／２アーティファクトは、Ｙ方向において、真の画像がＦＯＶの半分だけ（即ち、Ｙ方向のラインの総数のＮの１／２だけ）正と負の両方向にシフトした位置に出現する。なお、ＥＰＩ撮像にパラレルイメージングを併用して、Ｙ方向のラインを間引きする場合には、Ｎ／２アーティファクトの出現位置はこの限りでないが、以下では、説明の便宜上、Ｎ／２アーティファクトが、真の画像からＹ方向のラインの総数のＮの１／２だけシフトした位置に発生するものとして説明を進める。Ｎ／２アーティファクトは、画像診断を行う上で不要なゴースト画像であり、従来からＮ／２アーティファクトを抑制するための技術が検討されている。
図４及び図５は、従来から行われているＮ／２アーティファクト抑制技術の代表的な例を示す図である。

図４は、例えば、特許文献１に開示されているＮ／２アーティファクト抑制技術の第１の従来例の概念を説明する図である。第１の従来例では、診断画像の生成ためのスキャン（以下、本スキャンと呼ぶ）の実行とは別に、リファレンススキャンを行ってＭＲ信号を収集している。そして、第１の従来例では、リファレンススキャンで収集したＭＲ信号から、位相補正用データを生成し、本スキャンで収集したデータを、位相補正用データ用いて補正する手法を取っている。

具体的には、リファレンススキャンでは、図４（ａ）に示すように、位相エンコード用の傾斜磁場を印加しない点を除いて、本スキャンで用いるＥＰＩ法と同じパルスシーケンスを被検体に印加して、番号（１）から番号（Ｎ）までのＭＲ信号を収集する。そして、このＭＲ信号をＸ方向に１次元フーリエ変換し、得られたＸ方向の実空間上の各位置における複素信号の位相量から、以下に示す位相誤差θｎ（Ｘ）の１次式を、例えば、最小二乗法を用いた線形近似によって算出する。
θｎ（Ｘ）＝αｎ・Ｘ＋βｎ （ｎ＝１～Ｎ） （式１）

そして、（式１）で示される線形近似式、即ち、線形位相補正量を用いて、本スキャンで収集されたデータの位相を補正することによって、Ｎ／２アーティファクトの抑制を行っている。

一方、図５は、例えば、特許文献２に開示されているＮ／２アーティファクト抑制技術の第２の従来例の概念を説明する図である。第２の従来例では、診断画像の生成ためのスキャン（本スキャン）の実行で収集されるデータと、本スキャンとは別に行われるリファレンススキャンの実行で収集されるデータとを複素加算し、複素加算されたデータに基づいて、実空間の画像を生成している。

ここで、第２の従来例で用いられる本スキャンのパルスシーケンス（図５（ａ））と、リファレンススキャンのパルスシーケンス（図５（ｂ））とでは、リードアウト傾斜磁場パルスの極性が反転されている。つまり、複素加算される２つのＭＲ信号のうち、一方のＭＲ信号は正極性のリードアウト傾斜磁場パルスによって収集され、他方のＭＲ信号は負極性のリードアウト傾斜磁場パルスによって収集されることになる。

このように、第２の従来例では、極性の異なるリードアウト傾斜磁場パルスによって収集された２つのＭＲ信号を複素加算することにより、位相誤差が打ち消され、Ｎ／２アーティファクトの抑制が可能になるとされている。

しかしながら、上述した第１の従来例は、補正に用いる位相誤差の近似式が線形であるため、２次以上の非線形な位相誤差を補正することができない。このため、第１の従来例では、非線形な位相誤差が残存することになり、Ｎ／２アーティファクトを完全には抑制することができない。

一方、上述した第２の従来例では、正と負の互いに逆極性のリードアウト傾斜磁場パルスによって収集された２つのデータを複素加算している。しかしながら、渦電流等に起因する外乱の影響は、リードアウト傾斜磁場パルスの極性に応じて異なるため、２つのＭＲ信号を複素加算しても、位相誤差を完全には打ち消すことができない。また、リードアウト傾斜磁場パルスの極性が異なることにより、リードアウト方向の位相誤差の極性が反転し、実空間での位置誤差のズレ方向が逆となる。このため２つの画素値を加算平均したときに画素値が平均化され、画像にボケ（blur）が発生し易くなる。
これに対して、以下に説明する本実施形態のＮ／２アーティファクトの抑制方法は、上述した第１、第２の従来例の問題点を改善するものである。

図６は、Ｎ／２アーティファクトの抑制に関する構成を含んだ第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１のブロック図である。図６に示すように、磁気共鳴イメージング装置１の処理回路４０は、撮像条件設定機能Ｆ０１、加算機能Ｆ０２、及び、生成機能Ｆ０５の各機能を実現する。ここで、変換機能Ｆ０３と加算平均機能Ｆ０４とで、加算機能Ｆ０２を構成している。上述したように、これらの各機能は、例えば、処理回路４０が具備するプロセッサが所定のプログラムを実行することによって実現される。

また、図１に示す磁気共鳴イメージング装置１の構成のうち、コンソール４００以外の構成品（静磁場磁石を含む磁石架台１００、シーケンスコントローラ３４を含む制御キャビネット３００、及び寝台５００）で、撮像部６００を構成している。なお、図６における記憶回路４１、入力デバイス４３、及びディスプレイ４２は、図１に示すものと同じであるため、同じ符号を付している。

上記各構成のうち、撮像条件設定機能Ｆ０１は、第１のパルスシーケンスと、第２のパルスシーケンスとを設定する。ここで、第１のパルスシーケンスは、第１の励起パルスから第１の遅延時間の後に第１のＭＲ信号のセットの収集を開始するパルスシーケンスであり、例えば、ＥＰＩ法に従う第１のパルスシーケンスである。一方、第２のパルスは、第２の励起パルスから前記第１の遅延時間とは異なる第２の遅延時間の後に第２のＭＲ信号のセットの収集を開始するパルスシーケンスであり、例えば、第１のパルスシーケンスと同様にＥＰＩ法に従う第２のパルスシーケンスである。第１、第２のパルスシーケンスの具体例については後述する。

撮像部６００は、設定された上記の第１のパルスシーケンスと第２のパルスシーケンスを被検体に印加して、第１、第２のパルスシーケンスにそれぞれ対応する第１、第２のＭＲ信号のセットを収集する。

加算機能Ｆ０２は、収集した第１のＭＲ信号のセットに基づく第１のデータセットと、収集した第２のＭＲ信号セットに基づく第２のデータセットとを加算平均して合成データセットを生成する。加算機能Ｆ０２内の加算平均機能Ｆ０４では、以下に示す３つのケースに対してそれぞれ異なった加算平均を行う。

第１のケースは、加算平均の対象の第１、第２のデータセットのそれぞれが、ｋ空間で規定されたデータセットの場合である。この場合、第１、第２のデータセットのそれぞれの空間の座標は、例えば、（ｋｘ, ｋｙ）で表現される。このケースでは、変換機能Ｆ０３は、シーケンスコントローラ３４から出力されるデジタル化された第１、第２のＭＲ信号のセットを実質的にそのまま第１、第２のデータセットとして加算平均機能Ｆ０４に送る。加算平均機能Ｆ０４は、ｋ空間で規定された第１、第２のデータセットを複素加算することにより合成データセットを生成する。

生成機能Ｆ０５は、合成データセットに基づいて磁気共鳴画像を生成する。第１のケースでは、生成された合成データセットはｋ空間で規定されたデータセットである。したがって、第１のケースでは、生成機能Ｆ０５は、合成データセットを、例えば２次元フーリエ変換によって実空間のデータセットに変換することにより、磁気共鳴画像を生成する。

第２のケースは、加算平均の対象の第１、第２のデータセットのそれぞれが、ｋ空間と実空間とが複合されたハイブリッド空間で規定されたデータセットの場合である。ハイブリッド空間とは、例えば、Ｘ方向が実空間、Ｙ方向がｋ空間で規定された空間である。この場合、第１、第２のデータセットのそれぞれの空間の座標は、例えば、（Ｘ, ｋｙ）で表現される。このケースでは、変換機能Ｆ０３は、シーケンスコントローラ３４から出力されるデジタル化された第１、第２のＭＲ信号のセットのうち、例えば、Ｘ方向のデータセットに対して１次元のフーリエ変換を行って実空間データセットに変換し、Ｙ方向に対しては実質的にそのままとすることで、第１、第２のデータセットを生成する。加算平均機能Ｆ０４は、ハイブリッド空間で規定された第１、第２のデータセットを複素加算することにより合成データセットを生成する。

第２のケースでは、生成された合成データセットは、Ｘ方向が実空間、Ｙ方向がｋ空間で規定されたハイブリッド空間のデータセットである。したがって、第２のケースでは、生成機能Ｆ０５は、合成データセットのＹ方向のデータセットに対してのみ、１次元フーリエ変換を施すことよって、Ｘ、Ｙの両方向が実空間のデータセットに変換された磁気共鳴画像を生成する。

第３のケースは、加算平均の対象の第１、第２のデータセットのそれぞれが、実空間で規定されたデータセットの場合である。この場合、第１、第２のデータセットのそれぞれの空間の座標は、例えば、（Ｘ, Ｙ）で表現される。このケースでは、変換機能Ｆ０３は、シーケンスコントローラ３４から出力されるデジタル化された第１、第２のＭＲ信号のセットのそれぞれに対して、例えば、２次元のフーリエ変換を行うことにより、２次元の実空間データセットに変換することで、第１、第２のデータセットを生成する。加算平均機能Ｆ０４は、実空間で規定された第１、第２のデータセットを複素加算することにより合成データセットを生成してもよいし、第１、第２のデータセットの絶対値を加算することにより合成データセットを生成してもよい。

第３のケースでは、生成された合成データセットは、Ｘ方向とＹ方向がどちらも実空間に変換されたデータセットである。第３のケースでは、合成データセットが実質的に磁気共鳴画像となっている。したがって、生成機能Ｆ０５は、入力された合成データセットを実質的にそのまま磁気共鳴画像として出力する。

第１乃至第３の各ケースで生成された磁気共鳴画像は、例えば、ディスプレイ４２に出力されてユーザに提供される。或いは、磁気共鳴画像を記憶回路４１に保存してもよいし、外部の画像サーバに保存してもよい。

図７は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１におけるＮ／２アーティファクト抑制処理例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳＴ１００において、撮像条件設定機能Ｆ０１により、第１のパルスシーケンスと第２のパルスシーケンスが設定される。

図８（ａ）、（ｂ）は、第１、第２のパルスシーケンスの第１の例を示すシーケンスダイヤグラムである。図８（ａ）に示すように、第１のパルスシーケンスは、励起パルス（第１の励起パルス）から、第１の遅延時間ｔ_ｄ１の後に、番号（１）から番号（Ｎ）までの第１のＭＲ信号のセットの収集を開始する。また、第２のパルスシーケンスは、図８（ｂ）に示すように、励起パルス（第２の励起パルス）から、第１の遅延時間ｔ_ｄ１とは異なる第２の遅延時間ｔ_ｄ２の後に、番号（１）から番号（Ｎ）までの第２のＭＲ信号のセットの収集を開始する。

第１、第２のパルスシーケンスは、例えば、図２に示したＧＲＥ系ＥＰＩ法（GRE-EPI）のパルスシーケンスである。第１の遅延時間ｔ_ｄ１は、第１の励起パルスから、ＥＰＩ法における複数のリードアウト傾斜磁場パルスのうちの第１番目のリードアウト傾斜磁場パルスで読み出されるＭＲ信号の先頭までの遅延時間に相当する。同様に、第２の遅延時間ｔ_ｄ２は、第２の励起パルスから、ＥＰＩ法における複数のリードアウト傾斜磁場パルスのうちの第１番目のリードアウト傾斜磁場パルスで読み出されるＭＲ信号の先頭までの遅延時間に相当する。
第１のパルスシーケンスと第２のパルスシーケンスとの相違点は、第１、第２の遅延時間ｔ_ｄ１、ｔ_ｄ２が互いに異なっている点にある。

ここで、第１の遅延時間ｔ_ｄ１と第２の遅延時間ｔ_ｄ２との差Δｔ_ｄは、第１、第２のパルスシーケンスで収集されるそれぞれのＭＲ信号の、横緩和によるレベル差がそれ程大きくならない程度に短く設定するのが好ましい。例えば、ＥＰＩ法において隣接する個々のリードアウト傾斜磁場パルスの間隔、即ち、リードアウト傾斜磁場パルスで読み出される１ライン分のＭＲ信号のそれぞれの時間間隔をｔ_ＥＳＰ（又は単にＥＳＰ（echo space））とするとき、Δｔ_ｄを、ＥＳＰ以下とするのが好ましい。例えば、Δｔ_ｄをＥＳＰの略１／２に設定してもよい。

図９（ａ）、（ｂ）は、第１、第２のパルスシーケンスの第２の例を示すシーケンスダイヤグラムである。第２の例における第１、第２のパルスシーケンスは、ＳＥ（spin echo）系のＥＰＩ法（SE-EPI）のパルスシーケンスである。ＳＥ系ＥＰＩ法のパルスシーケンスでは、励起パルスの後に、フリップ角が例えば１８０°の反転パルスが印加され、その後、番号（１）から番号（Ｎ）までのＭＲ信号のセットが、リードアウト傾斜磁場パルスの印加に応じて収集される。

ＳＥ系ＥＰＩ法においても、第１のパルスシーケンス（図９（ａ））は、励起パルス（第１の励起パルス）から、第１の遅延時間ｔ_ｄ１の後に第１のＭＲ信号のセットの収集を開始し、第２のパルスシーケンス（図９（ｂ））は、励起パルス（第２の励起パルス）から、第１の遅延時間ｔ_ｄ１とは異なる第２の遅延時間ｔ_ｄ２の後に第２のＭＲ信号のセットの収集を開始する。

ここで、ＧＲＥ系ＥＰＩと同様に、第１の遅延時間ｔ_ｄ１は、第１の励起パルスから、複数のリードアウト傾斜磁場パルスのうちの第１番目のリードアウト傾斜磁場パルスで読み出されるＭＲ信号の先頭までの遅延時間に相当し、第２の遅延時間ｔ_ｄ２は、第２の励起パルスから、複数のリードアウト傾斜磁場パルスのうちの第１番目のリードアウト傾斜磁場パルスで読み出されるＭＲ信号の先頭までの遅延時間に相当する。

また、第１の遅延時間ｔ_ｄ１と第２の遅延時間ｔ_ｄ２との差Δｔ_ｄに関しても、ＧＲＥ系ＥＰＩと同様に、ＥＳＰ以下にするのが好ましく、例えば、ＥＳＰの略１／２に設定される。

図７に戻り、ステップＳＴ１０１において、撮像部６００は、ステップＳＴ１００で設定された第１、第２のパルスシーケンスを被検体に印加して、第１、第２のＭＲ信号のセットを収集する。
そして、ステップＳＴ１０２において、処理回路４０の変換機能Ｆ０３は、第１、第２のＭＲ信号のセットを、第１、第２のデータセットにそれぞれ変換する。
次に、ステップＳＴ１０３において、処理回路４０の加算平均機能Ｆ０４は、第１、第２のデータセットを加算平均して、合成データセットを生成する。
そして、ステップＳＴ１０４において、処理回路４０の生成機能Ｆ０５は、合成データセットに基づいて磁気共鳴画像を生成する。

前述したように、ステップＳＴ１０３では、ｋ空間での加算平均、ハイブリッド空間での加算平均、及び、実空間での加算平均の３つのケースがある。そして、これら３つのケースに対応して、変換機能Ｆ０３で行う処理と、生成機能Ｆ０５で行う処理がそれぞれ若干異なってくることは、前述したとおりである。

図１０は、上述した第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１のＮ／２アーティファクト抑制処理の効果を模式的に示す図である。
図１０は、加算平均を実空間で行うケースを例示しており、この場合、第１、第２のデータセットはいずれも実空間に変換された第１のＭＲ画像と第２のＭＲ画像となる。図１０の左側の上下の図に示すように、第１のＭＲ画像と第２のＭＲ画像には、Ｎ／２アーティファクトが発生している。

第１のＭＲ画像におけるＮ／２アーティファクトと、第２のＭＲ画像におけるＮ／２アーティファクトは、真の画像（中央の円）が、位相エンコード方向にＦＯＶの１／２だけシフトした位置に現れるという点では共通しており、Ｎ／２アーティファクトの形状や発生位置は、第１のＭＲ画像と第２のＭＲ画像との間で共通である。

一方、励起パルスから互いのＭＲ画像の元となるＭＲ信号のセットを収集するまでの遅延時間ｔ_ｄは、第１のＭＲ画像と第２のＭＲ画像との間で異なっている。このため、第１のＭＲ画像におけるＮ／２アーティファクトと、第２のＭＲ画像におけるＮ／２アーティファクトとの間では、対応する画素値の振幅や位相が互いに異なる値を示す。

この結果、第１のＭＲ画像と第２のＭＲ画像とを加算平均することにより、Ｎ／２アーティファクトの画素値が平滑化され、図１０の右図に示すように、Ｎ／２アーティファクトが低減されることになる。

（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１におけるＮ／２アーティファクト抑制処理例を示すフローチャートである。第２の実施形態と第１の実施形態との相違点は、加算平均するデータ数にあり、図１及び図６に示す磁気共鳴イメージング装置１の構成自体は、第２の実施形態と第１の実施形態との間で異なるとところはない。

図１１のステップＳＴ２００では、励起パルスからＭＲ信号のセットの収集を開始するまでの遅延時間が互いに異なる３以上の複数のパルスシーケンスを設定する。

設定する複数のパルスシーケンスは、第１の実施形態と同様、例えば、ＧＲＥ系ＥＰＩ法（GRE-EPI）のパルスシーケンスや、ＳＥ系ＥＰＩ法（SE-EPI）のパルスシーケンスである。

図１２（ａ）乃至図１２（ｄ）は、第２の実施形態で設定する複数のパルスシーケンスの例として、４つのＧＲＥ系ＥＰＩ法のパルスシーケンスのシーケンスダイヤグラムを例示している。第１のパルスシーケンス（図１２（ａ））から第４のパルスシーケンス（図１２（ｄ））のそれぞれでは、励起パルスから、複数のリードアウト傾斜磁場パルスのうちの第１番目のリードアウト傾斜磁場パルスで読み出されるＭＲ信号の先頭までの遅延時間ｔ_ｄｎ（ｎ＝１－４）が互いに異なる値に設定されている。

複数の遅延時間のうちの最大の遅延時間（この例では、遅延時間ｔ_ｄ４）は、ＥＳＰ以下（即ち、ｔ_ＥＳＰ以下）にするのが好ましい。また、各パルスシーケンスの遅延時間ｔ_ｄｎ（ｎ＝１－４）を降順また昇順に並べたとき、隣接する夫々の遅延時間の差Δｔ_ｄｍ（ｍ＝１－３）が略均等な値（＝Δｔ_ｄ）となるように、遅延時間ｔ_ｄｎ（ｎ＝１－４）を設定するのが好ましい。

図１１に戻り、ステップＳＴ２０１において、撮像部６００は、ステップＳＴ２００で設定された３以上のパルスシーケンスを被検体に印加して、それぞれに対応する３以上のＭＲ信号のセットを収集する。
そして、ステップＳＴ２０２において、処理回路４０の変換機能Ｆ０３は、上記３以上のＭＲ信号のセットを、３以上のデータセットにそれぞれ変換する。
次に、ステップＳＴ２０３において、処理回路４０の加算平均機能Ｆ０４は、上記３以上のデータセットを加算平均して、合成データセットを生成する。
そして、ステップＳＴ２０４において、処理回路４０の生成機能Ｆ０５は、合成データセットに基づいて磁気共鳴画像を生成する。

第２の実施形態においても、ステップＳＴ２０３で行う加算平均には、ｋ空間での加算平均、ハイブリッド空間での加算平均、及び、実空間での加算平均の３つのケースがあり、変換機能Ｆ０３及び生成機能Ｆ０５が、これら３つのケースに対応した処理を行うことは、第１の実施形態と同じである。

図１３は、上述した第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１のＮ／２アーティファクト抑制処理の効果を模式的に示す図である。

励起パルスから互いのＭＲ画像の元となるＭＲ信号のセットを収集するまでの遅延時間ｔｄは、第１のＭＲ画像から第４のＭＲ画像との間で互いに異なっている。このため、第１のＭＲ画像から第４のＭＲ画像との間で、それぞれのＮ／２アーティファクトは、対応する画素値の振幅や位相が互いに異なる値を示すことになる。この結果、第１のＭＲ画像から第４のＭＲ画像の４つのＭＲ画像を加算平均すると、Ｎ／２アーティファクトの画素値が平滑化され、図１３の下図に示すように、Ｎ／２アーティファクトが低減されることになる。

第２の実施形態は、第１の実施形態に比べると撮像時間は長くなるものの、加算平均するデータセットの数（例えば、ＭＲ画像の数）が増加するため、Ｎ／２アーティファクトの抑制効果は高くなる。

なお、加算平均するデータセットの数が第１の実施形態のように２であっても、第２の実施形態のように３以上であっても、真の画像の信号対雑音比が、加算平均する数に応じて向上することは従来通りである。上述した第１、第２の実施形態では、２又は３以上のデータセットを加算平均することにより、真の画像の信号対雑音比を向上させるのと同時に、Ｎ／２アーティファクトを抑制することが可能となる。

なお、前述したように、特許文献１に開示される第１の従来例のＮ／２アーティファクト抑制技術は、２次以上の非線形位相誤差に起因するＮ／２アーティファクトを抑制することは困難であるが、上述した第１、第２の実施形態のＮ／２アーティファクト抑制手法によれば、２次以上の非線形位相誤差に起因するＮ／２アーティファクトも抑制することができる。

上述した第１、第２の実施形態のＮ／２アーティファクト抑制手法に、特許文献１等に開示される線形位相補正処理を組み合わせても良い。この場合、第１の従来例で残留した非線形位相誤差に起因するＮ／２アーティファクトを、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１で抑制することができる。

また、前述したように、特許文献２に開示される第２の従来例のＮ／２アーティファクト抑制技術では、正と負の互いに逆極性のリードアウト傾斜磁場パルスによって収集された２つのデータを複素加算している。しかしながら、渦電流等に起因する外乱の影響は、リードアウト傾斜磁場パルスの極性に応じて異なるため、２つのＭＲ信号を複素加算しても、位相誤差を完全には打ち消すことができないという問題があった。また、リードアウト傾斜磁場パルスの極性が異なることにより、リードアウト方向の位相誤差の極性が反転し、実空間での位置誤差のズレ方向が逆となり、２つの画素値を加算平均したときに画素値が平均化され、画像にボケ（blur）が発生し易くなるという問題もあった。

これに対して、上述した第１、第２の実施形態では、加算平均する複数のパルスシーケンス間において、リードアウト傾斜磁場パルスの極性を反転させることがない。このため、第２の従来例のおける上記の問題は生じない。

また、特許文献２に開示される第２の従来例では、リードアウト傾斜磁場パルスの極性が互いに反転されたパルスシーケンスを必要とするため、加算平均に用いるデータセットの数は偶数でなければならない、という制約がある。
これに対して、第１、第２の実施形態では、加算平均するデータセットの数にはこのような制約はなく、偶数でもよいし奇数でもよい。

上述したように、少なくとも１つの実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置、及び、磁気共鳴イメージングプログラムによれば、Ｎ／２アーティファクトを、比較的簡便な方法で低減することができる。

なお、各実施形態の記載における撮像条件設定機能、加算機能、及び生成機能は、夫々、特許請求の範囲の記載における設定部、加算部、及び、生成部の一例である。

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。

１ 磁気共鳴イメージング装置
４０ 処理回路
６００ 撮像部
Ｆ０１ 撮像条件設定機能
Ｆ０２ 加算機能
Ｆ０３ 変換機能
Ｆ０４ 加算平均機能
Ｆ０５ 生成機能

Claims (12)

1. 第１の励起パルスから第１の遅延時間の後に第１の磁気共鳴信号セットの収集を開始する第１のパルスシーケンスと、第２の励起パルスから前記第１の遅延時間とは異なる第２の遅延時間の後に第２の磁気共鳴信号セットの収集を開始する第２のパルスシーケンスと、を設定する設定部と、
   前記第１のパルスシーケンスと前記第２のパルスシーケンスを被検体に印加して、前記第１の磁気共鳴信号セット及び前記第２の磁気共鳴信号セットを夫々収集する撮像部と、
   収集した前記第１の磁気共鳴信号セットに基づく第１のデータセットと、収集した前記第２の磁気共鳴信号セットに基づく第２のデータセットとを加算平均して合成データセットを生成する加算部と、
   前記合成データセットに基づいて磁気共鳴画像を生成する生成部と、
   を備える磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記第１のパルスシーケンス及び前記第２のパルスシーケンスは、ＥＰＩ（Echo Planer Imaging）法に対応するパルスシーケンスである、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記第１の遅延時間は、前記第１の励起パルスから、前記ＥＰＩ法における複数のリードアウト傾斜磁場パルスのうちの第１番目のリードアウト傾斜磁場パルスで読み出される磁気共鳴信号の先頭までの遅延時間であり、
   前記第２の遅延時間は、前記第２の励起パルスから、前記ＥＰＩ法における複数のリードアウト傾斜磁場パルスのうちの第１番目のリードアウト傾斜磁場パルスで読み出される磁気共鳴信号の先頭までの遅延時間である、
   請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記設定部は、前記ＥＰＩ法において隣接するリードアウト傾斜磁場パルスのそれぞれの時間間隔をＥＳＰ（echo space）とするとき、前記第１の遅延時間と前記第２の遅延時間との差が前記ＥＳＰ以下となるように、前記第１のパルスシーケンス及び前記第２のパルスシーケンスを設定する、
   請求項２又は３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記設定部は、前記ＥＰＩ法において隣接するリードアウト傾斜磁場パルスのそれぞれの時間間隔をＥＳＰ（echo space）とするとき、前記第１の遅延時間と前記第２の遅延時間との差が前記ＥＳＰの略１／２となるように、前記第１のパルスシーケンス及び前記第２のパルスシーケンスを設定する、
   請求項２又は３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記第１のデータセット及び前記第２のデータセットは、前記第１の磁気共鳴信号セットと及び前記第２の磁気共鳴信号セットにそれぞれ対応するｋ空間でのデータセットであり、
   前記加算部は、前記第１のデータセット及び前記第２のデータセットを、前記ｋ空間で加算平均して前記合成データセットを生成する、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記第１のデータセット及び前記第２のデータセットは、前記第１の磁気共鳴信号セットと及び前記第２の磁気共鳴信号セットのそれぞれが、実空間に変換されたデータセットであり、
   前記加算部は、前記第１のデータセット及び前記第２のデータセットを前記実空間で加算平均して前記合成データセットを生成する、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記第１のデータセット及び前記第２のデータセットは、前記第１の磁気共鳴信号セットと及び前記第２の磁気共鳴信号セットのそれぞれが、ｋ空間と実空間とが複合されたハイブリッド空間に変換されたデータセットであり、
   前記加算部は、前記第１のデータセット及び前記第２のデータセットを前記ハイブリッド空間で加算平均して前記合成データセットを生成する、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 励起パルスから磁気共鳴信号セットの収集を開始するまでの遅延時間が互いに異なる３以上のパルスシーケンスを設定する設定部と、
   前記３以上のパルスシーケンスを被検体に印加して、前記３以上のパルスシーケンスにそれぞれ対応する３以上の磁気共鳴信号セットを収集する撮像部と、
   収集した前記３以上の磁気共鳴信号セットのそれぞれに基づく３以上のデータセットを加算平均して合成データを生成する加算部と、
   前記合成データに基づいて磁気共鳴画像を生成する生成部と、
   を備える磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記３以上のパルスシーケンスのそれぞれは、ＥＰＩ（Echo Planer Imaging）法に対応するパルスシーケンスである、
    請求項９に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記設定部は、前記ＥＰＩ法において隣接するリードアウト傾斜磁場パルスのそれぞれの時間間隔をＥＳＰ（echo space）とするとき、前記遅延時間のそれぞれの差が、前記３以上のパルスシーケンス間にいて略均等になるように、前記３以上のパルスシーケンスを設定する、
    請求項１０に記載の磁気共鳴イメージング装置。
12. 励起パルスから磁気共鳴信号セットの収集を開始するまでの遅延時間が互いに異なる複数のパルスシーケンスを設定するステップと、
    前記複数のパルスシーケンスを被検体に印加して、前記複数のパルスシーケンスのそれぞれ対応する複数の磁気共鳴信号セットを収集するステップと、
    収集した前記複数の磁気共鳴信号セットのそれぞれに基づく複数のデータセットを加算平均して合成データを生成するステップと、
    前記合成データに基づいて磁気共鳴画像を生成するステップと、
    をコンピュータに実行させる磁気共鳴イメージングプログラム。
    

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