JP2696768B2 - Ｎｍｒ測定により取得される画像データを再構成するための装置 - Google Patents
Ｎｍｒ測定により取得される画像データを再構成するための装置Info
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- JP2696768B2 JP2696768B2 JP63172525A JP17252588A JP2696768B2 JP 2696768 B2 JP2696768 B2 JP 2696768B2 JP 63172525 A JP63172525 A JP 63172525A JP 17252588 A JP17252588 A JP 17252588A JP 2696768 B2 JP2696768 B2 JP 2696768B2
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/4818—MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space
- G01R33/482—MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space using a Cartesian trajectory
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の属する技術分野 本発明は、核技術共鳴（NMR）NMR測定により取得され
る画像データを再構成するための装置に関し、特に、NM
Rイメージングにおいて三次元（3D）の測定を行うこと
により取得られる画像を再構成する装置に関する。本発
明の装置は、特に、NMRスペクトロスコピー又はＸ線ス
ペクトロスコピーに応用することができる。この装置で
は、画像の再構成のために断層濃度法で利用されている
計算に置換えることが可能である。本明細書では、特
に、考えられるあらゆる画像再構成法のうち、所謂「3D
FT」再構成法が説明される。3Dイメージング法と呼ばれ
る3D獲得によるイメージング法には、検査する被検体の
断面を選択する二次元（2D）イメージング法と呼ばれる
2D獲得によるイメージング法と比べて多数の利点があ
る。特に、3Dイメージング法を用いると、断面が薄くて
途切れずに隣接しており、その輪郭が断面を決定するの
に必要とされる追加操作によって歪められていないない
ようにすることができる。しかしながら、この3Dイメー
ジング法は、2Dイメージング法と比べて画像の獲得と再
構成に実用にならないぐらい長い時間がかかるという欠
点を有する。
る画像データを再構成するための装置に関し、特に、NM
Rイメージングにおいて三次元（3D）の測定を行うこと
により取得られる画像を再構成する装置に関する。本発
明の装置は、特に、NMRスペクトロスコピー又はＸ線ス
ペクトロスコピーに応用することができる。この装置で
は、画像の再構成のために断層濃度法で利用されている
計算に置換えることが可能である。本明細書では、特
に、考えられるあらゆる画像再構成法のうち、所謂「3D
FT」再構成法が説明される。3Dイメージング法と呼ばれ
る3D獲得によるイメージング法には、検査する被検体の
断面を選択する二次元（2D）イメージング法と呼ばれる
2D獲得によるイメージング法と比べて多数の利点があ
る。特に、3Dイメージング法を用いると、断面が薄くて
途切れずに隣接しており、その輪郭が断面を決定するの
に必要とされる追加操作によって歪められていないない
ようにすることができる。しかしながら、この3Dイメー
ジング法は、2Dイメージング法と比べて画像の獲得と再
構成に実用にならないぐらい長い時間がかかるという欠
点を有する。
従来の技術 プロトンの磁気モーメントを励起させるための最近改
良された方法である定常状態自由歳差（SSFP）法と呼ば
れる方法を利用すると、3D獲得の時間を著しく短くする
ことができる。すると、画像を表示するための時間は、
主として画像再構成の時間のみ依存するようになる。通
常の方法では、画像の２本の基準軸に沿ってほぼ等しい
分解能（精細度）で画像を表示させる。しかしながら、
画像の積み重ね方向である画像に垂直な方向を向いた軸
に対しては、低い分解能で満足する（結局、比較的厚い
例えば1cmのスライスを選択する）か、又は画像を得よ
うとする領域の体積を限定する。例えば患者の身体がNM
R装置内でｚ軸に沿って延びていると仮定した場合にこ
の被検体の断面の画像を各画像につき例えば256×256画
素となるようにすることを目的とするのであれば、例え
ばｚ軸に沿って積み重ねされた８つの画像のみを表示す
るだけでよい。説明をわかりやすくするため、以下にな
される本発明の説明では、この典型的な数値例を考え
る。もちろん、本発明がこの例にのみ限定されることは
ない。
良された方法である定常状態自由歳差（SSFP）法と呼ば
れる方法を利用すると、3D獲得の時間を著しく短くする
ことができる。すると、画像を表示するための時間は、
主として画像再構成の時間のみ依存するようになる。通
常の方法では、画像の２本の基準軸に沿ってほぼ等しい
分解能（精細度）で画像を表示させる。しかしながら、
画像の積み重ね方向である画像に垂直な方向を向いた軸
に対しては、低い分解能で満足する（結局、比較的厚い
例えば1cmのスライスを選択する）か、又は画像を得よ
うとする領域の体積を限定する。例えば患者の身体がNM
R装置内でｚ軸に沿って延びていると仮定した場合にこ
の被検体の断面の画像を各画像につき例えば256×256画
素となるようにすることを目的とするのであれば、例え
ばｚ軸に沿って積み重ねされた８つの画像のみを表示す
るだけでよい。説明をわかりやすくするため、以下にな
される本発明の説明では、この典型的な数値例を考え
る。もちろん、本発明がこの例にのみ限定されることは
ない。
3DFTタイプのイメージング法を実施するには、被検体
をラジオ周波数の電磁波によって励起してその結果発生
するNMR信号の減衰を測定する第１の操作と、得られる
ことになる断面像に対して所定の方向を向いた（ここで
は横断方向）を匂配を有する付加磁場匂配パルス（この
磁場匂配パルスはNMR装置の主要磁場に足し合わされ
る）を加える第２の操作とが含まれる励起−測定シーケ
ンスを利用する必要がある。NMR信号の測定の間には所
謂「読み出し匂配パルス」を「読み出し軸」と呼ばれる
所定の軸に沿って加えることが知られている。一般に、
この読み出し軸をｘ軸とする。三次元の測定では、所謂
「位相エンコード軸」（ｙ）と所謂「断面選択軸」
（ｚ）の方向に加えられる磁場匂配は、シーケンスごと
に異なる値をとる。例えば、第１のシーケンス列の中の
各シーケンスにおいて所定の期間にわたって断面選択匂
配を所定の値に固定する一方、位相エンコード匂配の値
はこの第１のシーケンス列中で段階的に変化させるとい
う方法が知られている。第１のシーケンス列が得られる
と、断面選択匂配の値を大きくしてこのシーケンス列を
すべて繰り返す。この別のシーケンス列では、位相エン
コード匂配は、第１のシーケンス列での一連の値と同じ
値を再びとる。このようなシーケンス列を、画像が軸
（ｚ）に沿った積み重ね方向に数えて所望の数となるま
で繰り返す。各シーケンス列が終わると、二次元フーリ
エ変換によって最終画像に対する寄与を計算する。この
ように、寄与はこれらシーケンス列のそれぞれにおいて
得られる。画像に対するあらゆる寄与が計算されると、
画像に対するこれら寄与をもとにして全画像の画素をフ
ーリエ変換によって計算する。一般に、各寄与画像は25
6×256点のサイズにされている。それで、上記の例で
は、最終画像の計算には、各フーリエ変換での計算点の
数は少ないが一次元フーリエ変換を８×256×256＝524,
288回（又は256×256＝65,536回）を行う必要がある。
計算点の数は、シーケンス列に対応する小さな数（８）
であり、シーケンス列の数は、重ね合わされた画像の中
に表示しようとする画像の小さな数に対応している。
をラジオ周波数の電磁波によって励起してその結果発生
するNMR信号の減衰を測定する第１の操作と、得られる
ことになる断面像に対して所定の方向を向いた（ここで
は横断方向）を匂配を有する付加磁場匂配パルス（この
磁場匂配パルスはNMR装置の主要磁場に足し合わされ
る）を加える第２の操作とが含まれる励起−測定シーケ
ンスを利用する必要がある。NMR信号の測定の間には所
謂「読み出し匂配パルス」を「読み出し軸」と呼ばれる
所定の軸に沿って加えることが知られている。一般に、
この読み出し軸をｘ軸とする。三次元の測定では、所謂
「位相エンコード軸」（ｙ）と所謂「断面選択軸」
（ｚ）の方向に加えられる磁場匂配は、シーケンスごと
に異なる値をとる。例えば、第１のシーケンス列の中の
各シーケンスにおいて所定の期間にわたって断面選択匂
配を所定の値に固定する一方、位相エンコード匂配の値
はこの第１のシーケンス列中で段階的に変化させるとい
う方法が知られている。第１のシーケンス列が得られる
と、断面選択匂配の値を大きくしてこのシーケンス列を
すべて繰り返す。この別のシーケンス列では、位相エン
コード匂配は、第１のシーケンス列での一連の値と同じ
値を再びとる。このようなシーケンス列を、画像が軸
（ｚ）に沿った積み重ね方向に数えて所望の数となるま
で繰り返す。各シーケンス列が終わると、二次元フーリ
エ変換によって最終画像に対する寄与を計算する。この
ように、寄与はこれらシーケンス列のそれぞれにおいて
得られる。画像に対するあらゆる寄与が計算されると、
画像に対するこれら寄与をもとにして全画像の画素をフ
ーリエ変換によって計算する。一般に、各寄与画像は25
6×256点のサイズにされている。それで、上記の例で
は、最終画像の計算には、各フーリエ変換での計算点の
数は少ないが一次元フーリエ変換を８×256×256＝524,
288回（又は256×256＝65,536回）を行う必要がある。
計算点の数は、シーケンス列に対応する小さな数（８）
であり、シーケンス列の数は、重ね合わされた画像の中
に表示しようとする画像の小さな数に対応している。
発明が解決しようとする課題 この方法には多数の問題点がある。特に、極めて多数
回のフーリエ変換を少ない計算点について実行すること
は使用するベクトル処理装置に適していない。というの
は、ベクトル処理装置は一般により多数の計算点に対す
る計算を実行するのに適した構成にされているからであ
る。実際には、上記の例だと画像の再構成に約12分かか
る。さらに、獲得モードは、この再構成期間中に中間結
果がまったく利用できない構成にされている。すなわ
ち、全画像が同時に計算されて利用できるようになる。
これは、この待ち時間を利用して時間経過とともに順番
に表示されたであろう画像を解釈することができないこ
とを意味する。また、同時に処理されるデータの数を考
慮すると、この再構成法を実施する再のアドレス操作の
問題が重要であることがわかる。
回のフーリエ変換を少ない計算点について実行すること
は使用するベクトル処理装置に適していない。というの
は、ベクトル処理装置は一般により多数の計算点に対す
る計算を実行するのに適した構成にされているからであ
る。実際には、上記の例だと画像の再構成に約12分かか
る。さらに、獲得モードは、この再構成期間中に中間結
果がまったく利用できない構成にされている。すなわ
ち、全画像が同時に計算されて利用できるようになる。
これは、この待ち時間を利用して時間経過とともに順番
に表示されたであろう画像を解釈することができないこ
とを意味する。また、同時に処理されるデータの数を考
慮すると、この再構成法を実施する再のアドレス操作の
問題が重要であることがわかる。
最後に、画像中に分解能（精細度）が２つの軸に沿っ
て必ずしも同じである必要はない。例えば、256×128の
画像を生成させることが可能である。この場合には別の
問題がある。というのは、画像の一方の軸に沿った分解
能をこのように低下させると獲得のための測定時間が半
分になるが、非対称な集合に称する2Dフーリエ変換によ
る再構成処理に使用されるベクトル処理装置には標準プ
ログラムがないために、この時間節約の効果が失われ
る。速いアルゴリズムで機能する前もって記憶させたプ
ログラムを利用することができないので、特別なアルゴ
リズムをプログラムする必要がある。この特別なアルゴ
リズムは、装置に対する専用高速アルゴリズムほどには
この装置に適した状態にすることはできない。この結
果、予期される時間節約効果が得られない。
て必ずしも同じである必要はない。例えば、256×128の
画像を生成させることが可能である。この場合には別の
問題がある。というのは、画像の一方の軸に沿った分解
能をこのように低下させると獲得のための測定時間が半
分になるが、非対称な集合に称する2Dフーリエ変換によ
る再構成処理に使用されるベクトル処理装置には標準プ
ログラムがないために、この時間節約の効果が失われ
る。速いアルゴリズムで機能する前もって記憶させたプ
ログラムを利用することができないので、特別なアルゴ
リズムをプログラムする必要がある。この特別なアルゴ
リズムは、装置に対する専用高速アルゴリズムほどには
この装置に適した状態にすることはできない。この結
果、予期される時間節約効果が得られない。
本発明は、シーケンス獲得方式と画像再構成の計算方
式を変えることにより上記の問題点を解決することを目
的とする。この計算を行うにあたっては、画像獲得の１
つの次元に沿って画像の分解能（精細度）、すなわち画
像の数が少ないことを利用する。実際には、まず最初に
対称二次元フーリエ変換を行う（例えば256×256）代わ
りに、非対称フーリエ変換を行う（例えば、８×25
6）。しかしながら、ベクトル処理装置は一般に、記憶
容量の小さな高速メモリならびに大容量でより低速のメ
モリとともに使用される構成となっている。本発明で
は、極めて非対称な二次元フーリエ変換の計算を行うこ
とにより、高速メモリの全有効部分を利用する場合にベ
クトル処理装置を最大の動作速度で使用できることがわ
かっていた。続いて、多数の計算点（256）について第
３段階の一次元フーリエ変換を実行する。この大きな計
算点の数も、ベクトル処理装置の計算能力を最大限に利
用することに対応する。この結果、ベクトル処理装置を
常時能力の限界まで作動させることにより、このベクト
ル処理装置の能力からして簡単すぎる多すぎる回数の操
作を実行させるよりも画像をより速く生成させることが
できる。ベクトル処理装置と低速メモリの間でデータが
多数回往復することが避けられる。
式を変えることにより上記の問題点を解決することを目
的とする。この計算を行うにあたっては、画像獲得の１
つの次元に沿って画像の分解能（精細度）、すなわち画
像の数が少ないことを利用する。実際には、まず最初に
対称二次元フーリエ変換を行う（例えば256×256）代わ
りに、非対称フーリエ変換を行う（例えば、８×25
6）。しかしながら、ベクトル処理装置は一般に、記憶
容量の小さな高速メモリならびに大容量でより低速のメ
モリとともに使用される構成となっている。本発明で
は、極めて非対称な二次元フーリエ変換の計算を行うこ
とにより、高速メモリの全有効部分を利用する場合にベ
クトル処理装置を最大の動作速度で使用できることがわ
かっていた。続いて、多数の計算点（256）について第
３段階の一次元フーリエ変換を実行する。この大きな計
算点の数も、ベクトル処理装置の計算能力を最大限に利
用することに対応する。この結果、ベクトル処理装置を
常時能力の限界まで作動させることにより、このベクト
ル処理装置の能力からして簡単すぎる多すぎる回数の操
作を実行させるよりも画像をより速く生成させることが
できる。ベクトル処理装置と低速メモリの間でデータが
多数回往復することが避けられる。
課題を解決するための手段 従って、本発明によれば、 NMR測定において取得される画像データを再構成する
ための装置であって、3DFTタイプのイメージング法によ
って、イメージング軸の一つ（Ｚ）に沿う画像点の分解
能Ｍが他の２つのイメージング軸（X,Y）に沿う画像点
の分解能N,Pよりも小さいという条件のもとで、再構成
が行われる装置において、 最初に、NMR測定により画像データを取得するための
手段、 次に、Ｐ個の計算点をもってＮ×Ｍ×Ｐ回のフーリエ
変換を行う第１の計算を実行し、続いて、Ｍ個の計算点
をもってＮ×Ｍ×Ｐ回のフーリエ変換を行う第２の計算
を実行するための手段、 さらに続いて、Ｎ個の計算点をもってＮ×Ｍ×Ｐ回の
フーリエ変換を行う第３の計算を実行するための手段、
及び、 さらにその後、第３の計算の結果から再構成された画
像を得る操作を実行するための手段 を具備する装置 が提供される。
ための装置であって、3DFTタイプのイメージング法によ
って、イメージング軸の一つ（Ｚ）に沿う画像点の分解
能Ｍが他の２つのイメージング軸（X,Y）に沿う画像点
の分解能N,Pよりも小さいという条件のもとで、再構成
が行われる装置において、 最初に、NMR測定により画像データを取得するための
手段、 次に、Ｐ個の計算点をもってＮ×Ｍ×Ｐ回のフーリエ
変換を行う第１の計算を実行し、続いて、Ｍ個の計算点
をもってＮ×Ｍ×Ｐ回のフーリエ変換を行う第２の計算
を実行するための手段、 さらに続いて、Ｎ個の計算点をもってＮ×Ｍ×Ｐ回の
フーリエ変換を行う第３の計算を実行するための手段、
及び、 さらにその後、第３の計算の結果から再構成された画
像を得る操作を実行するための手段 を具備する装置 が提供される。
本発明は、以下の説明と添付の図面によってさらによ
く理解できよう。なお、図面は単に実施例を示したもの
であって、本発明を限定することはない。
く理解できよう。なお、図面は単に実施例を示したもの
であって、本発明を限定することはない。
発明の実施の態様 第１図には、本発明を実施するのに使用されるNMR装
置が示されている。このNMR装置は、検査領域に均一で
強力な磁場B0を発生させるためにコイル１として表され
た手段を主構成要素として備えている。この検査領域
は、台３の上に載せられた患者の身体２が位置している
領域内に位置する。被検体２にこの磁場が加えられてい
るときに、アンテナからラジオ周波数の励起用電磁波が
被検体２にさらに当てられる。このアンテナは例えば４
つの放射バー４〜７で構成されており、励起用発振器９
から共振回路８を介して電力が供給される。励起後、被
検体２のプロトンの磁気モーメントが平衡に戻るときの
減衰信号を受信アンテナ10を用いて検出する。場合によ
っては、受信アンテナは放射アンテナと同じでよい。受
信された信号は受信・処理回路11で処理されて、断面の
像I1〜I8が表示装置12に表示される。3DFTイメージング
法を実施するため、このNMR装置は匂配コイル13を備え
ている。この匂配コイル13には匂配パルス発生器14から
電力が供給される。上記の要素は、すべて、シーケンサ
15により制御される。第１図にはｘ軸、ｙ軸、ｚ軸も表
示されている。画像がｘ軸とｙ軸に沿って拡がってお
り、互いにｚ軸に沿って積み重ねられることがわかる。
ところで、これら軸の関数には互換性がある。また、こ
れらの軸の関数を組み合わせて任意の方向を向いた画像
を生成させることもできる。
置が示されている。このNMR装置は、検査領域に均一で
強力な磁場B0を発生させるためにコイル１として表され
た手段を主構成要素として備えている。この検査領域
は、台３の上に載せられた患者の身体２が位置している
領域内に位置する。被検体２にこの磁場が加えられてい
るときに、アンテナからラジオ周波数の励起用電磁波が
被検体２にさらに当てられる。このアンテナは例えば４
つの放射バー４〜７で構成されており、励起用発振器９
から共振回路８を介して電力が供給される。励起後、被
検体２のプロトンの磁気モーメントが平衡に戻るときの
減衰信号を受信アンテナ10を用いて検出する。場合によ
っては、受信アンテナは放射アンテナと同じでよい。受
信された信号は受信・処理回路11で処理されて、断面の
像I1〜I8が表示装置12に表示される。3DFTイメージング
法を実施するため、このNMR装置は匂配コイル13を備え
ている。この匂配コイル13には匂配パルス発生器14から
電力が供給される。上記の要素は、すべて、シーケンサ
15により制御される。第１図にはｘ軸、ｙ軸、ｚ軸も表
示されている。画像がｘ軸とｙ軸に沿って拡がってお
り、互いにｚ軸に沿って積み重ねられることがわかる。
ところで、これら軸の関数には互換性がある。また、こ
れらの軸の関数を組み合わせて任意の方向を向いた画像
を生成させることもできる。
第２図ａ〜第２図ｄには、本発明の励起−測定シーケ
ンスで用いられるラジオ周波数の信号の形、並びに、ｘ
軸、ｙ軸及びｚ軸に沿った方向の磁場匂配パルスの形
が、それぞれ示されている。このタイプのシーケンス中
では、ラジオ周波数の励起パルス16が被検体の粒子の磁
気モーメントを反転させる機能を有する。必要に応じて
スピンエコーパルスと呼ばれるラジオ周波数のパルス17
も加えて被検体からのNMR信号が時刻18の位置に再び現
れるようにする。周期Trが経過すると、次のシーケンス
が始まる。本発明では、シーケンスはまとめられてマク
ロシーケンスを形成する。全マクロシーケンスが測定の
全シーケンスを構成する。
ンスで用いられるラジオ周波数の信号の形、並びに、ｘ
軸、ｙ軸及びｚ軸に沿った方向の磁場匂配パルスの形
が、それぞれ示されている。このタイプのシーケンス中
では、ラジオ周波数の励起パルス16が被検体の粒子の磁
気モーメントを反転させる機能を有する。必要に応じて
スピンエコーパルスと呼ばれるラジオ周波数のパルス17
も加えて被検体からのNMR信号が時刻18の位置に再び現
れるようにする。周期Trが経過すると、次のシーケンス
が始まる。本発明では、シーケンスはまとめられてマク
ロシーケンスを形成する。全マクロシーケンスが測定の
全シーケンスを構成する。
１つのマクロシーケンスは、選択用エンコード匂配Gz
の値を除く全要素が同等である少数Ｍ個のシーケンスを
含んでいる。実際、あるシーケンスと別のシーケンス
で、読み出し軸であるｘ軸に沿って読み出し匂配Gzの値
が一定に保たれる。ところで、読み出し匂配は、読み出
しエンコードパルス19と読み出し予備エンコードパルス
20とで構成されている。測定の間を通じてこの匂配の値
は一定に保たれる。１つのマクロシーケンスの全シーケ
ンスの間、位相エンコード匂配Gyは同じ値ｎ・k2を維持
する。このマクロシーケンスは次数ｎのマクロシーケン
スと呼ばれる。本測定では、Ｎ個のマクロシーケンス
（Ｎの典型的な値は256である）がある。ｎは−N/2〜＋
N/2の値である（厳密には、ｎは−N/2〜N/2−１の値し
かとることができない。表示を簡単にするために、−１
は省略している。ＭとＰに関しても同様である。）。こ
れとは逆に、１つのマクロシーケンスの間の各シーケン
スでは、選択エンコードが匂配パルス22が値ｍ・k3から
（ｍ＋１）・k3に変化する。１つのイメージングシーケ
ンスには、Ｍ個のシーケンス（Ｍの典型的な値は８であ
る）が含まれる。ｍは、−M/2〜＋M/2の値をとることが
できる。
の値を除く全要素が同等である少数Ｍ個のシーケンスを
含んでいる。実際、あるシーケンスと別のシーケンス
で、読み出し軸であるｘ軸に沿って読み出し匂配Gzの値
が一定に保たれる。ところで、読み出し匂配は、読み出
しエンコードパルス19と読み出し予備エンコードパルス
20とで構成されている。測定の間を通じてこの匂配の値
は一定に保たれる。１つのマクロシーケンスの全シーケ
ンスの間、位相エンコード匂配Gyは同じ値ｎ・k2を維持
する。このマクロシーケンスは次数ｎのマクロシーケン
スと呼ばれる。本測定では、Ｎ個のマクロシーケンス
（Ｎの典型的な値は256である）がある。ｎは−N/2〜＋
N/2の値である（厳密には、ｎは−N/2〜N/2−１の値し
かとることができない。表示を簡単にするために、−１
は省略している。ＭとＰに関しても同様である。）。こ
れとは逆に、１つのマクロシーケンスの間の各シーケン
スでは、選択エンコードが匂配パルス22が値ｍ・k3から
（ｍ＋１）・k3に変化する。１つのイメージングシーケ
ンスには、Ｍ個のシーケンス（Ｍの典型的な値は８であ
る）が含まれる。ｍは、−M/2〜＋M/2の値をとることが
できる。
第３図ａと第３図ｂは本発明の全イメージングシーケ
ンスの展開状態を示す図である。Ｎ個のマクロシーケン
スがあり、その単位継続時間はそれぞれＭ・Trである。
１つのマクロシーケンスのＭ個のシーケンスが終了した
ときに第１回目の2Dフーリエ変換23の計算が実行され
る。この2Dフーリエ変換を行う際の計算点の数のため
に、次のマクロシーケンスが終了する前に容易にこの計
算を終えることができることは、後で説明される。実際
には、本実施例における所定の値を用い、期間Trが約50
msであるとすると、１つのマクロシーケンスは400ms継
続する（従って、全部で256あるマクロシーケンスは約
２分継続する）。一方、使用するベクトル処理装置の高
速メモリを利用した2Dフーリエ変換の計算は各回ごとに
約40ms継続する。すなわち、次数ｎのマクロシーケンス
が得られる一方で、次数（ｎ−１）のマクロシーケンス
に関して獲得された結果について2Dフーリエ変換の計算
が行われる。この結果、有効にリアルタイムで作業がで
きるとともに、アドレス上の制約が制限される。必要な
場合には、マクロシーケンス中の2Dフーリエ変換の計算
の間に高速メモリの同じアドレスを再使用することがで
きる。
ンスの展開状態を示す図である。Ｎ個のマクロシーケン
スがあり、その単位継続時間はそれぞれＭ・Trである。
１つのマクロシーケンスのＭ個のシーケンスが終了した
ときに第１回目の2Dフーリエ変換23の計算が実行され
る。この2Dフーリエ変換を行う際の計算点の数のため
に、次のマクロシーケンスが終了する前に容易にこの計
算を終えることができることは、後で説明される。実際
には、本実施例における所定の値を用い、期間Trが約50
msであるとすると、１つのマクロシーケンスは400ms継
続する（従って、全部で256あるマクロシーケンスは約
２分継続する）。一方、使用するベクトル処理装置の高
速メモリを利用した2Dフーリエ変換の計算は各回ごとに
約40ms継続する。すなわち、次数ｎのマクロシーケンス
が得られる一方で、次数（ｎ−１）のマクロシーケンス
に関して獲得された結果について2Dフーリエ変換の計算
が行われる。この結果、有効にリアルタイムで作業がで
きるとともに、アドレス上の制約が制限される。必要な
場合には、マクロシーケンス中の2Dフーリエ変換の計算
の間に高速メモリの同じアドレスを再使用することがで
きる。
3DTF法による三次元獲得によって画像を再構成する計
算の理論的構造と本発明によりもたらされる変更を、数
学的にある程度簡単化された形ではあるが以下に復習し
ておく。位相エンコード匂配がｎ・k2であり、選択エン
コード匂配がｍ・k3であるシーケンスに関しては、時間
の関数である信号18を時間軸に沿って等間隔に分配され
たＰ個のサンプルのシーケンスに変換することができ
る。ここに、Ｐは得られることになる画像のｘ軸に沿っ
て拡がった分解能（精細度）を表す。このような条件の
もとでは、信号18は、信号Ｓ（p,n・k2,m・k3）に変換
される。
算の理論的構造と本発明によりもたらされる変更を、数
学的にある程度簡単化された形ではあるが以下に復習し
ておく。位相エンコード匂配がｎ・k2であり、選択エン
コード匂配がｍ・k3であるシーケンスに関しては、時間
の関数である信号18を時間軸に沿って等間隔に分配され
たＰ個のサンプルのシーケンスに変換することができ
る。ここに、Ｐは得られることになる画像のｘ軸に沿っ
て拡がった分解能（精細度）を表す。このような条件の
もとでは、信号18は、信号Ｓ（p,n・k2,m・k3）に変換
される。
フーリエ変換による再構成の計算には本質的に３段階
の操作が必要とされる。第１段階では、信号Ｓ（p,n・k
2,m・k3）を に変換する。
の操作が必要とされる。第１段階では、信号Ｓ（p,n・k
2,m・k3）を に変換する。
フーリエ変換は、ここではＰ個のサンプルについての
離散値の和で近似してある。以下の説明及び特許請求の
範囲では、フーリエ変換とは和の計算のことを指すもの
とする。従って、この場合には１つのx0の値に対する和
を意味する。ｐは−P/2〜＋P/2の間の値をとるため、各
フーリエ変換にはＰ個の計算点が含まれている。各マク
ロシーケンスにはこのようなフーリエ変換がＰ・Ｍ個あ
る。というのは、x0の可能な値がＰ個あり、ｍの値がＭ
個であるからである。Ｎ個のマクロシーケンスが獲得さ
れて獲得操作が終了したときに、Ｐ個の計算点について
このようなフーリエ変換を全体でＮ・Ｍ・Ｐ回実行す
る。実際には、各期間23の間、第２段階のフーリエ変換
の計算も行う。この第２段階ではSx0がSx0 z0に変換さ
れる。この計算は以下のように書くことができる。
離散値の和で近似してある。以下の説明及び特許請求の
範囲では、フーリエ変換とは和の計算のことを指すもの
とする。従って、この場合には１つのx0の値に対する和
を意味する。ｐは−P/2〜＋P/2の間の値をとるため、各
フーリエ変換にはＰ個の計算点が含まれている。各マク
ロシーケンスにはこのようなフーリエ変換がＰ・Ｍ個あ
る。というのは、x0の可能な値がＰ個あり、ｍの値がＭ
個であるからである。Ｎ個のマクロシーケンスが獲得さ
れて獲得操作が終了したときに、Ｐ個の計算点について
このようなフーリエ変換を全体でＮ・Ｍ・Ｐ回実行す
る。実際には、各期間23の間、第２段階のフーリエ変換
の計算も行う。この第２段階ではSx0がSx0 z0に変換さ
れる。この計算は以下のように書くことができる。
このフーリエ変換はＭ個の計算点についてのフーリエ
変換である。本発明においては、ＭはＮ又はＰよりもは
るかに小さい。本実施例では、Ｍは８である。ここで、
全体でＮ・Ｍ・Ｐ回のフーリエ変換を実行する必要があ
る。
変換である。本発明においては、ＭはＮ又はＰよりもは
るかに小さい。本実施例では、Ｍは８である。ここで、
全体でＮ・Ｍ・Ｐ回のフーリエ変換を実行する必要があ
る。
実際には、先に説明したように一次元フーリエ変換が
２回計算されるわけではない。その代わり、それぞれが
Ｍ・Ｐ個の計算点を有する2Dフーリエ変換の計算が実行
される。この計算点の数Ｍ・Ｐは、シーケンス列が位相
エンコード匂配を変化させる一方、選択エンコード匂配
を一定に保つことにより獲得された従来の数Ｎ・Ｐと対
比される。Ｍの値が小さいことを考慮すると、ベクトル
処理装置の高速メモリを利用してＭ・Ｐ個の計算点に対
してＮ・Ｍ・Ｐ回の2Dフーリエ変換の計算を実施するこ
とが可能になる。特別なアルゴリズムを用いるとうまく
いく。期間23で各マクロシーケンスに対して実行される
のは、この2Dフーリエ変換の計算である。
２回計算されるわけではない。その代わり、それぞれが
Ｍ・Ｐ個の計算点を有する2Dフーリエ変換の計算が実行
される。この計算点の数Ｍ・Ｐは、シーケンス列が位相
エンコード匂配を変化させる一方、選択エンコード匂配
を一定に保つことにより獲得された従来の数Ｎ・Ｐと対
比される。Ｍの値が小さいことを考慮すると、ベクトル
処理装置の高速メモリを利用してＭ・Ｐ個の計算点に対
してＮ・Ｍ・Ｐ回の2Dフーリエ変換の計算を実施するこ
とが可能になる。特別なアルゴリズムを用いるとうまく
いく。期間23で各マクロシーケンスに対して実行される
のは、この2Dフーリエ変換の計算である。
画像再構成の計算を完了させるためには、被検体の検
査している領域の全座標（x0,y0,z0）に対して、以下の
Sx0 y0 z0を計算しさえすればよい。
査している領域の全座標（x0,y0,z0）に対して、以下の
Sx0 y0 z0を計算しさえすればよい。
この計算には、各フーリエ変換にＮ個の計算点がある
全体でＭ・Ｎ・Ｐ回のフーリエ変換が含まれる。
全体でＭ・Ｎ・Ｐ回のフーリエ変換が含まれる。
しかしながら、本発明を用いると軸（位相エンコード
軸）に沿った方向の分解能が読み出し軸に沿った方向よ
りも少ない画像を容易に再構成できることに注意された
い。例えば、Ｎが128で獲得に半分の時間が使われると
仮定すると、第３段階のフーリエ変換の計算がより短時
間になる。第３段階のこれら一次元フーリエ変換に対応
する計算が、第３図ｂに画像I2〜I7として表示されてい
る。本発明では、（位相エンコードのピッチが256の分
解能であると）１つの画像の計算時間は約３秒である。
８つの画像I1〜I8を再構成するには理論上は24秒かか
る。
軸）に沿った方向の分解能が読み出し軸に沿った方向よ
りも少ない画像を容易に再構成できることに注意された
い。例えば、Ｎが128で獲得に半分の時間が使われると
仮定すると、第３段階のフーリエ変換の計算がより短時
間になる。第３段階のこれら一次元フーリエ変換に対応
する計算が、第３図ｂに画像I2〜I7として表示されてい
る。本発明では、（位相エンコードのピッチが256の分
解能であると）１つの画像の計算時間は約３秒である。
８つの画像I1〜I8を再構成するには理論上は24秒かか
る。
本発明の装置には多数の利点がある。獲得及び再構成
の合計時間は約２分半である。また、第１の画像は、従
来の方法では獲得の12分後に利用可能になるのに対し
て、本発明では獲得の４秒後に利用可能になる。という
のは、z0によって決まる１つの画像の計算は、同一のz0
に対応するSx0 z0（ｎ・k2）のすべての値についてフー
リエ変換を計算することによって実現されるからであ
る。例えば画像I1の計算をこのようにして行う。この目
的を達成するためにはアドレスSx0 z0を構成するだけで
よい。さらに、画像折り返しとして知られる現象によ
り、画像I1の一部が画像I8の中に再現され、これと逆の
ことも同様に起こる。これら画像は相互に干渉しあう。
従って、これら画像を計算する必要はない。本発明で
は、あらかじめ無用であることがわかっている画像の再
構成の計算を単に行わないだけである。すなわち、画像
I1とI8は計算されない。最後に、本発明を用いると患者
の検査している領域の一部分に中央画像I4又はI5をまず
出現させるようにすることが可能であることがわかる。
というのは、特に装置の走査のセッティングをこの中央
画像を中心にして行うときにこの中央画像が最も有用だ
からである。全画像を計算することにより、中央画像の
両方の側に位置する画像を３秒ごとに交互に生成させ、
これと同時に時間とともに徐々に移動させることが可能
である。第３図には典型的なシーケンスI5,I4,I6,I3,
I7,I2が示されている。この場合、例えば、画像I1とI8
は計算されない。
の合計時間は約２分半である。また、第１の画像は、従
来の方法では獲得の12分後に利用可能になるのに対し
て、本発明では獲得の４秒後に利用可能になる。という
のは、z0によって決まる１つの画像の計算は、同一のz0
に対応するSx0 z0（ｎ・k2）のすべての値についてフー
リエ変換を計算することによって実現されるからであ
る。例えば画像I1の計算をこのようにして行う。この目
的を達成するためにはアドレスSx0 z0を構成するだけで
よい。さらに、画像折り返しとして知られる現象によ
り、画像I1の一部が画像I8の中に再現され、これと逆の
ことも同様に起こる。これら画像は相互に干渉しあう。
従って、これら画像を計算する必要はない。本発明で
は、あらかじめ無用であることがわかっている画像の再
構成の計算を単に行わないだけである。すなわち、画像
I1とI8は計算されない。最後に、本発明を用いると患者
の検査している領域の一部分に中央画像I4又はI5をまず
出現させるようにすることが可能であることがわかる。
というのは、特に装置の走査のセッティングをこの中央
画像を中心にして行うときにこの中央画像が最も有用だ
からである。全画像を計算することにより、中央画像の
両方の側に位置する画像を３秒ごとに交互に生成させ、
これと同時に時間とともに徐々に移動させることが可能
である。第３図には典型的なシーケンスI5,I4,I6,I3,
I7,I2が示されている。この場合、例えば、画像I1とI8
は計算されない。
画像の折り返し現象をなくすため、本発明では励起パ
ルス16を加え、従来の標準的な2DFT法のタイプの選択パ
ルス24、25と同時にスピンエコー励起17を行う。しかし
ながら、この場合には走査幅をより広くしてこの走査を
行い、画像I1〜I8を生成させる予定の体積にのみ共鳴現
象の励起を起こさせる（第2b図）。結局、選択パルス2
4、25は全画像が生成されるマクロシーケンスを選択す
ることを目的とするパルスである。
ルス16を加え、従来の標準的な2DFT法のタイプの選択パ
ルス24、25と同時にスピンエコー励起17を行う。しかし
ながら、この場合には走査幅をより広くしてこの走査を
行い、画像I1〜I8を生成させる予定の体積にのみ共鳴現
象の励起を起こさせる（第2b図）。結局、選択パルス2
4、25は全画像が生成されるマクロシーケンスを選択す
ることを目的とするパルスである。
第１図は、本発明を実施するためのNMRイメージング装
置を示す図である。 第２図ａ〜ｄは、本発明で使用される磁場エンコード匂
配信号のタイムチャートである。 第３図ａと第３図ｂは、本発明の各段階の時間軸に沿っ
た分布状態を示す図である。 （主な参照番号） １……コイル、２……被検体、 ３……台、４〜７……放射バー、 ８……共振回路、９……発振器、 10……受信アンテナ、11……受信・処理回路、 12……表示装置、13……匂配コイル、 14……匂配パルス発生器、15……シーケンサ、
置を示す図である。 第２図ａ〜ｄは、本発明で使用される磁場エンコード匂
配信号のタイムチャートである。 第３図ａと第３図ｂは、本発明の各段階の時間軸に沿っ
た分布状態を示す図である。 （主な参照番号） １……コイル、２……被検体、 ３……台、４〜７……放射バー、 ８……共振回路、９……発振器、 10……受信アンテナ、11……受信・処理回路、 12……表示装置、13……匂配コイル、 14……匂配パルス発生器、15……シーケンサ、
Claims (5)
- 【請求項１】NMR測定において取得される画像データを
再構成するための装置であって、 3DFTタイプのイメージング法によって、イメージング軸
の一つ（Ｚ）に沿う画像点の分解能Ｍが他の２つのイメ
ージング軸（X,Y）に沿う画像点の分解能N,Pよりも小さ
いという条件のもとで、再構成が行われる装置におい
て、 最初に、NMR測定により画像データを取得するための手
段、 次に、Ｐ個の計算点をもってＮ×Ｍ×Ｐ回のフーリエ変
換を行う第１の計算を実行し、続いて、Ｍ個の計算点を
もってＮ×Ｍ×Ｐ回のフーリエ変換を行う第２の計算を
実行するための手段、 さらに続いて、Ｎ個の計算点をもってＮ×Ｍ×Ｐ回のフ
ーリエ変換を行う第３の計算を実行するための手段、及
び、 さらにその後、第３の計算の結果から再構成された画像
を得る操作を実行するための手段 を具備することを特徴とする装置。 - 【請求項２】Ｍ×Ｐ個の計算点をもってＮ×Ｍ×Ｐ回の
二次元フーリエ変換を行う第４の計算を行うことによっ
て、第１及び第２の計算がまとめられることを特徴とす
る請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】画像データの取得操作は、被検体（２）の
NMR測定によって実行され、 Ｎ個のマクロシーケンスを実行するための手段 を具備し、 各マクロシーケンスは、被検体を励起しNMR信号を計測
するＭ個のシーケンスから成り、各シーケンスにて、Ｐ
個のNMR信号サンプルが計測される ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。 - 【請求項４】Ｎ×Ｍ×Ｐ回の二次元フーリエ変換は、こ
れを特徴づける一マクロシーケンスの結果としてれぞれ
計算されることを特徴とする請求項３に記載の装置。 - 【請求項５】第３の計算は、最初に中央画像を生成する
ように決められており、この中央画像は、最小の分解能
に対応する軸に沿う探査に関して定義されることを特徴
とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8709814A FR2617998B1 (fr) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | Procede de reconstruction d'images acquises par experimentation tridimensionnelle notamment en rmn |
| FR879814 | 1987-07-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6427543A JPS6427543A (en) | 1989-01-30 |
| JP2696768B2 true JP2696768B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=9353062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63172525A Expired - Lifetime JP2696768B2 (ja) | 1987-07-10 | 1988-07-11 | Ｎｍｒ測定により取得される画像データを再構成するための装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4958282A (ja) |
| EP (1) | EP0298849B1 (ja) |
| JP (1) | JP2696768B2 (ja) |
| DE (1) | DE3869244D1 (ja) |
| FR (1) | FR2617998B1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2960419B2 (ja) * | 1988-08-10 | 1999-10-06 | 株式会社日立製作所 | 磁気共鳴イメージング方法 |
| JPH02140145A (ja) * | 1988-11-21 | 1990-05-29 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
| IL92212A (en) * | 1989-11-05 | 1994-02-27 | Elscint Ltd Haifa | Hidden reconstruction |
| US5461651A (en) * | 1993-11-17 | 1995-10-24 | General Electric Company | Reconstruction of images in cone beam scanning with rectangular detector elements |
| US6509736B2 (en) | 1999-11-30 | 2003-01-21 | General Electric Company | Method for MRI data acquisition and reconstruction with minimal latency |
| US9632157B2 (en) | 2013-03-29 | 2017-04-25 | National Taiwan University | Method and apparatus for 3D magnetic resonance imaging |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4431968A (en) * | 1982-04-05 | 1984-02-14 | General Electric Company | Method of three-dimensional NMR imaging using selective excitation |
| EP0100183B1 (en) * | 1982-07-28 | 1988-12-07 | Picker International Limited | Nuclear magnetic resonance method and apparatus |
| US4698592A (en) * | 1985-08-16 | 1987-10-06 | The Regents Of The University Of California | MRI of chemical shift spectra within limited inner volume |
-
1987
- 1987-07-10 FR FR8709814A patent/FR2617998B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-07-01 DE DE8888401718T patent/DE3869244D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-07-01 EP EP88401718A patent/EP0298849B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1988-07-06 US US07/215,812 patent/US4958282A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-07-11 JP JP63172525A patent/JP2696768B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0298849B1 (fr) | 1992-03-18 |
| DE3869244D1 (de) | 1992-04-23 |
| US4958282A (en) | 1990-09-18 |
| JPS6427543A (en) | 1989-01-30 |
| FR2617998B1 (fr) | 1992-07-31 |
| FR2617998A1 (fr) | 1989-01-13 |
| EP0298849A1 (fr) | 1989-01-11 |
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Legal Events
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