JP3600351B2

JP3600351B2 - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP3600351B2
Application number: JP05472896A
Authority: JP
Inventors: 一生森
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-12
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JPH09238920A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置と略称することがある）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＭＲＩ装置のＲＦコイルとして、フェーズドアレイコイルが盛んに用いられている。この一例が、参考文献：Ｐ．Ｒｏｅｍｅｒ，”ＴｈｅＮＭＲＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙ”，ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅｉｎＭｅｄｉｃｉｎｅ１６，１９２−２２５（１９９０）に記載されている。ここでは、複数のＲＦコイルを被検体近傍に配置し、被検体からのＭＲ信号を該複数のＲＦコイルで同時に受信し、各々のＲＦコイルで受信したデータを合成して最終画像を得ている。
【０００３】
単一のＲＦコイルのみで受信する場合に比べ、複数のＲＦコイルで受信する場合は、広範囲の撮影視野を得ることができるという利点がある。しかしながら、複数のＲＦコイルの各々において受信したデータを再構成して得られる画像（以下、素画像と称する）を単に加算合成するのみでは、合成して得られる最終画像の信号対雑音比（以下、ＳＮＲ：ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏと称することがある）が低下するという反面がある。そこで、単なる加算合成ではなく、特別な重みづけ加算により単一のＲＦコイルと同等の信号対雑音比を得るとともに、複数のＲＦコイルの撮影領域の和からなる広い感度領域を達成することが一般的に行われている。すなわち、前記した参考文献による合成画像の生成は、例えばＲＦコイルの数を２つとすると、次のようにして行われる。ＲＦコイル１、２から通常の画像再構成法で得た素画像を各々Ｍ１、Ｍ２とし、次式（１）に示す如く重みＷ１とＷ２とで重み付け加算し、合成画像Ｍを得る。
【０００４】
Ｍ＝Ｗ１・Ｍ１＋Ｗ２・Ｍ２ …（１）
ここで、Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、Ｗ１、Ｗ２は、いずれも画像マトリックス内のピクセル位置ｉ，ｊの関数であり、本来ｉ，ｊのサフィックスをつけるなどしてその旨表記すべきではあるが、本明細書ではこれを便宜的に省略する。
【０００５】
重みＷ１、Ｗ２を定める方法としては、大別して２つの方法が知られている。先ずサム・オブ・スクエア（ＳｕｍｏｆＳｑｕａｒｅｓ）法と呼ばれる最も普通に用いられる方法について触れる。この方法では、Ｍ１、Ｍ２のみを用いて、式（２）、（３）に示すようにＷ１、Ｗ２を定める。
【０００６】
【数１】

【０００７】
【数２】

【０００８】
そして、式（２）、式（３）を式（１）に代入して整理すると、式（４）に示すように、最終的にはＭは、Ｍ１とＭ２の平方和となる。これが、本方法がサム・オブ・スクエア法と呼ばれる由縁である。
【０００９】
【数３】

【００１０】
このサム・オブ・スクエア法は、以下に説明するような問題点を有している。
図９は、被検体からのＭＲ信号を同時に収集するための複数（ここでは２つの）のＲＦコイルを模式的に示す図である。第１のＲＦコイルＣ１は、対象物Ｍを取り囲むように設けられ、その感度分布が比較的均一なボリュームコイルである。ボリュームコイルとしては、サドルコイルやバードケージコイルが公知であり、架台（図示しない）に埋め込まれる全身用のもの、対象物の体幹部に巻き付けるもの等がある。第２のＲＦコイルＣ２は、対象物Ｍの下部（真下）に設けられるサーフェスコイル（表面コイル）である。サーフェスコイルは、その近傍は高感度で高ＳＮＲであり、遠方に遠ざかるにつれ感度が低下し、ＳＮＲが低下するという特性がある。
【００１１】
外観が円筒状をなす対象物Ｍは、磁気共鳴イメージングにより画像化した際に、均一な中間的強度の信号として見えるような円筒状の中間信号レベル物質ｍ１と、ｍ１中に充填された円筒状の無信号空洞部（例えば空気）ｍ２と、同様に画像化した際に、高強度の信号として見えるような円筒状の高信号レベル物質ｍ３とから構成されている。雑音の無い状態において、完全に均一のＲＦコイルで当該対象物Ｍのアキシャル断面を画像化すると、信号強度は理想的には図１０のような分布になる。同図に示される三次元グラフの縦軸は画像信号レベルである。
【００１２】
さて、二つのＲＦコイル（第１のＲＦコイルＣ１及び第２のＲＦコイルＣ２）により、対象物ＭからのＭＲ信号を同時並行的に受信し、二つのｋ空間データから、二つのＲＦコイルに対応する各々の素画像Ｍ１、Ｍ２を、通常の画像再構成により得て、これら素画像Ｍ１、Ｍ２をサム・オブ・スクエア法で合成すると、得られる合成画像の画像信号レベルは、図１１のような分布になる。図１１において、第２のＲＦコイルＣ２は同図三次元グラフの手前右側に設けられている。サム・オブ・スクエア法によれば、Ｍ１、Ｍ２の組み合わせで得られる最良のＳＮＲにほぼ近いＳＮＲが画像全域で得られる。しかしながら、第２のＲＦコイルＣ２に近い部分（同図三次元グラフの手前右側）においては、画像信号レベルが該コイルにより単独で得られる場合と同程度に極端に高く、該コイルから遠い部分（同図三次元グラフの奥左側）においては、画像信号レベルが第１のＲＦコイルＣ１により単独で得られる場合と同程度に低い。このような画像は、実用に際し極めて不便である。
【００１３】
複数のＲＦコイルにより得た素画像を合成して得た合成画像の具体的使途としては、例えば腫瘍に近い部分に第２のＲＦコイルＣ２を設置し、例えば該腫瘍のリンパ節への転移が無いかを調べるなどの目的で、第２のＲＦコイルＣ２の周囲を、第１のＲＦコイル１により広範囲にサーベイするのであるが、同図から明らかなように、サム・オブ・スクエア法に基づいて得られる合成画像の画像信号レベルのダイナミックレンジは大となるので、画像観察時のウィンドウレベルを種々変えて調べないと、病変を見落としてしまう可能性が高くなるという問題点がある。またフィルムにハードコピーを撮る場合についても、多数のウインドウレベルを設定して出力する必要があり、一つの画像に対して沢山のフィルムが必要となるので不経済である。
【００１４】
さらに、第２のＲＦコイルＣ２の近傍については、該コイル自体の感度均一性が悪いので、やはり見づらく、このことが、元来、ＳＮＲは良好ではあるがサーフェスコイル（ここでは、第２のＲＦコイルＣ２）があまり多用されない理由でもある。
【００１５】
一方、サム・オブ・スクエア法とは異なり、重みＷ１、Ｗ２を定める他の方法として、２つのＲＦコイルの感度分布を事前情報として保有し、それを利用する方法（その詳細としてはさらに種々の方法に分類される）がある。本方法に関する詳細な説明は省略するが、本方法によれば、ＲＦコイルの感度分布情報を元に最終合成画像の均一性の補正が相当程度に可能である。
【００１６】
しかしながら、事前に得たＲＦコイルの感度分布情報を利用するにあたっては、画像化を行う領域に対して、複数のＲＦコイルのうちどのＲＦコイルがどちらの向きにどの程度の距離を隔てて設置されているかを、画像合成計算を実行するシステムが正確に把握していなければならない。これは極めて不便なことである。そこで、撮影領域に対しＲＦコイルを設置する場所と向きを限定すれば、感度分布情報の利用は容易となる。しかしながら、例えばサーフェスコイル（図９にて示される第２のＲＦコイルＣ２）は、病変部を診断するに最適と思われる場所に、最適と思われる向きで、状況に応じて設置されるものであるから、そのような限定は好ましくない。
【００１７】
また、サーフェスコイルの場所や向きを正確に検出しようとしても、そのための装置は大がかりで高額なものとなり、具体化されたものが未だ提供されていない。さらに言えば、ＭＲＩ装置の静磁場強度が高いと、感度分布パターンが対象物の影響で対象物毎に変化するものであり、このことも、事前に得たＲＦコイルの感度分布情報を利用する本方法を非実用的なものとしている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
複数のＲＦコイルにより得られた画像を上述したような従来の手法により合成する磁気共鳴イメージング装置においては、（１）サム・オブ・スクエア法による場合は、複数のＲＦコイルのそれぞれにより得た画像の合成で得ることが可能な最良のＳＮＲを有する画像を合成可能であるという利点を有する一方、個々のＲＦコイルの感度分布、特に感度分布が不均一なＲＦコイルの影響により、合成画像の画像信号レベルの分布が不均一となってしまうという問題点がある。
【００１９】
また、（２）個々のＲＦコイルの感度分布情報を事前に取得し該分布情報に基づいて合成を行うためには、ＲＦコイルの設置場所や方向等に関する情報をシステムが把握する必要があり、これは実用的でないという問題点がある。
【００２０】
本発明は、このような事情に対処すべくなされたもので、感度分布特性、及びＳＮＲ特性が異なる複数のＲＦコイルのそれぞれにより得た画像から、感度分布の均一性が良い方のＲＦコイルと同等の均一性を有し、かつ複数のＲＦコイルのそれぞれにより得た画像の合成で得ることが可能な最良のＳＮＲを有する画像を、事前に得たＲＦコイルの感度分布情報を利用することなく合成可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、被検体に磁気共鳴現象を生じさせ磁気共鳴信号を発生させる手段と、前記被検体から発生された磁気共鳴信号を受信する複数のＲＦコイルと、前記複数のＲＦコイルにより受信した前記磁気共鳴信号に基づき、複数の素画像を作成する素画像作成手段と、前記それぞれの素画像からそれぞれの大局的分布を算出する大局的分布算出手段と、最終画像の大局的分布を、前記いずれの素画像の大局的分布にどの程度近づけるかを選択する手段と、前記選択の結果及び前記複数の素画像とに基づき、重み付け量を算出する重み付け算出手段と、前記重み付け量に基づいて前記複数の素画像に対して重み付け加算処理を行うことにより前記最終画像を生成する合成手段とを具備することを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による磁気共鳴イメージング装置の一実施形態を説明する。図１はこの実施形態の概略構成を示すブロック図である。ガントリ２０内には静磁場磁石１、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸傾斜磁場コイル２、及び二つのＲＦコイルからなる送受信コイル３が設けられる。
【００２６】
静磁場発生装置としての静磁場磁石１は例えば超電導コイル、または常伝導コイルを用いて構成される。Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸傾斜磁場コイル２はＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚを発生するためのコイルである。送受信コイル３はスライスを選択するための選択励起パルスとしての高周波（ＲＦ）パルスを発生し、かつ磁気共鳴により発生した磁気共鳴信号（ＭＲ信号）を検出するために使用される。寝台１３の天板上に載置された対象物Ｍはガントリ２０内のイメージング可能領域（イメージング用磁場が形成される球状の領域であり、この領域内でのみ診断が可能となる）に挿入される。
【００２７】
静磁場磁石１は静磁場制御装置４により駆動される。送受信コイル３は磁気共鳴の励起時には送信器５により駆動され、かつ磁気共鳴信号の検出時には受信器６に結合される。Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸傾斜磁場コイル２はＸ軸傾斜磁場電源７、Ｙ軸傾斜磁場電源８、Ｚ軸傾斜磁場電源９により駆動される。
【００２８】
Ｘ軸傾斜磁場電源７、Ｙ軸傾斜磁場電源８、Ｚ軸傾斜磁場電源９、送信器５はシーケンサ１０により所定のシーケンスに従って駆動され、Ｘ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ、高周波（ＲＦ）パルスを、所定のパルスシーケンスで発生する。この場合、Ｘ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚは主として、例えば位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅ、読出し用傾斜磁場Ｇｒ、スライス用傾斜磁場Ｇｓとしてそれぞれ使用される。コンピュータシステム１１はシーケンサ１０を駆動制御するとともに、受信器６で受信される磁気共鳴信号を取り込んで所定の信号処理を施すことにより、対象物の断層像を生成し、表示部１２で表示する。
【００２９】
本実施形態は概略以上のように構成されている。ところで送受信コイル３は前掲した図９と同様に、二つのＲＦコイル、即ち第１のＲＦコイルＣ１を第２のＲＦコイルＣ２とから構成されている。ここでは、第１のＲＦコイルＣ１を送信と受信とに用い、第２のＲＦコイルＣ２は、受信時にのみ用いるとする。即ち、送信時にはＣ１が用いられ、受信時には、Ｃ１とＣ２とが用いられる。なおＣ１、Ｃ２以外に送信専用のＲＦコイルがあってそれを送信に供し、受信にはＣ１、Ｃ２を用いるとしても本発明の趣旨は変わらない。また、変形例で説明するように、受信用に第３、第４等のコイルがあってもよい。なお、送信の高周波パルスの強度分布が不均一でも良いような使途には、Ｃ２をも送信に供してもよく、その場合でも本発明の趣旨は変わらない。
【００３０】
第１のＲＦコイルＣ１により、図９の対象物を実際に画像化すると図２のようになる。画像信号レベルは均一ではあるが、各々の信号に重畳した雑音の影響が顕著である。第２のＲＦコイルＣ２で画像化すると図３のようになる。第２のＲＦコイルＣ２の近傍（同図三次元グラフの手前右側、Ｓ１９〜Ｓ２５の領域）は高感度であるため、第１のＲＦコイルＣ１と同程度の雑音が重畳していてもＳＮＲは高い。しかしながら、第２のＲＦコイルＣ２から、より遠方に遠ざかる（同図三次元グラフの奥左側、Ｓ１〜Ｓ７の領域）につれ、ＳＮＲは劣る。
【００３１】
さて、これら二つのＲＦコイルで、同時並行的に対象物ＭからのＭＲ信号を受信し、二つのｋ空間データから通常の画像再構成で各々の素画像Ｍ１、Ｍ２を得る。素画像Ｍ１、Ｍ２、及びこれらを本実施形態のように合成処理して得られるＭは、いわゆる絶対値画像（マグニチュード画像）である。また、本実施形態では、Ｍ１、Ｍ２が各々同程度の雑音標準偏差を有するとみなす。二つの素画像Ｍ１、Ｍ２を組み合わせて最良のＳＮＲの画像を得るために、本実施形態では、重みＷ１、Ｗ２を、式（５）に示すように定める。Ｍ１、Ｍ２の雑音に相関がある場合の重みＷ１、Ｗ２は、正確には式（５）と異なるが、一般的には式（５）が成立すると見なせる。
【００３２】
【数４】

【００３３】
＜Ｍ１＞、＜Ｍ２＞は各々、画像撮影を多数回繰り返したときのＭ１、Ｍ２の平均である。なお前述したサム・オブ・スクエア法はこの関係を満たしている。Ｗ２とＷ１の比については、上式の制約があるが、Ｗ２とＷ１の大きさについてはまだ自由度が残っている。このＷ１とＷ２の大きさをかえることにより、合成画像の信号強度分布をいずれかのＲＦコイルのそれに近づけることができる。本実施形態では、ＲＦコイルＣ１の有する均一な信号強度分布に近づけることを目的とする。
ここで、＜Ｍ２＞と＜Ｍ１＞の比を、式（６）に示すようにＫと置く（この“Ｋ”は、ｋ空間の“ｋ”とは異なるものである）。
【００３４】
【数５】

そうすると、前述の式（１）及び式（６）により式（７）が得られる。
【００３５】
【数６】

【００３６】
ここで、ｅ１、ｅ２は、雑音によるＭ１とＭ２のふらつき分であり、＜Ｍ１＞と＜Ｍ２＞を中心にふらつくのでその平均値はゼロである。画像撮影と合成とを多数回撮影を繰り返したときのＭの平均値＜Ｍ＞は、式（８）のようになる。
【００３７】
【数７】

【００３８】
ところで、＜Ｍ＞は、Ｍからノイズ成分を除去した画像信号レベルの分布パターン（以下、信号分布パターンと称することがある）に等しく、これをＫの所望の関数ｆ（Ｋ）と、＜Ｍ１＞とで次式（９）のように表す。
【００３９】
＜Ｍ＞＝ｆ（Ｋ）＜Ｍ１＞ …（９）
そうすると、式（８）、（９）を共に満たすＷ１とＷ２とが、次式（１０）、（１１）に示すように求まる。
【００４０】
【数８】

【００４１】
【数９】

【００４２】
尚、ｆ（Ｋ）の選択は任意である。特に、最終画像Ｍの信号分布パターンを＜Ｍ１＞と同様にしたければ、ｆ（Ｋ）＝１とすればよい。また、Ｋを定めるにあたっては、多数回の撮影を繰り返して得た＜Ｍ１＞、＜Ｍ２＞から求めるとしたが、実際に多数回の撮影を繰り返すことは非現実的である。そこで、一回の撮影で得たＭ１、Ｍ２を各々平滑化して得たものを＜Ｍ１＞、＜Ｍ２＞として用いる。空間的な雑音分布も時間的な雑音分布も同等である（エルゴード性がある）と期待されることから、この代替は妥当である。
【００４３】
第１のＲＦコイルＣ１のデータとして得られるＭ１を平滑化して得た＜Ｍ１＞を図４に示し、第２のＲＦコイルＣ２のデータとして得られるＭ２を平滑化して得た＜Ｍ２＞を図５に示す。尚、ここでは、Ｍ１、Ｍ２のそれぞれを同一の平滑化関数にて平滑化する。
【００４４】
図４、図５にて示した＜Ｍ１＞、＜Ｍ２＞に基づき、両者を除算し（＜Ｍ２＞／＜Ｍ１＞）て得たＫを図６に示す。＜Ｍ１＞の値がほぼゼロとなる無信号領域では、たとえ平滑化して除算してもＫの値は同図に示すようにばたつくが、これはさしつかえない。なおここでは、Ｋを求めるに当たり、前述した式（５）ではなく、次式（１２）を用いる。
【００４５】
【数１０】

【００４６】
上式において、Ｃは正の小さな定数であり、信号を出す被写体が存在しない領域では、除算の分母がゼロとなったり、除算結果が異常な高い価を示すことがあるのを避けるために付加するものである。信号源が存在しない領域の画像は考慮する必要がなく当該領域についてはＣの値を、信号が存在する領域の＜Ｍ１＞よりも小さい値とすることが好ましいが、それ以上の考慮を払う必要はなく、比較的任意としてよい。
【００４７】
Ｋとｆ（Ｋ）＝１とから、式（１０）、（１１）によって得たＷ１、Ｗ２を式１に適用して得た最終合成画像の信号強度分布パターンを図７に示す。同図に示すように、本実施形態によれば、図２に示した第１のＲＦコイルＣ１と同様に均一な信号強度分布パターンを有し、かつ図１１に示したサム・オブ・スクエア法と同様のＳＮＲの分布を有する最終合成画像を生成することができる。
【００４８】
ここで、本実施形態における種々の変形例を述べる。
（ａ）＜Ｍ１＞、＜Ｍ２＞は、ｋ空間データから通常の画像再構成により得たＭ１、Ｍ２を、平滑化して求めることとしたが、Ｍ１，Ｍ２はＭ＝Ｗ１・Ｍ１＋Ｗ２・Ｍ２に供するために必要だからそれはそれで行うものとし、Ｗ１，Ｗ２を定める＜Ｍ１＞，＜Ｍ２＞を求めるために、Ｍ１，Ｍ２を平滑化するのではなく、ｋ空間データのうち、位相エンコード量と周波数エンコード量が共に小である中央近傍の小領域のｋ空間データのみを再構成して得た低空間解像力の画像をそれぞれ＜Ｍ１＞、＜Ｍ２＞としてもよい。本発明における平滑化とはこの方法をも含むものとする。
（ｂ）一のＲＦコイル（第１のＲＦコイルＣ１）の感度分布が高均一な場合について説明したが、感度分布が高均一なＲＦコイルを必然的に具備する必要はない。すなわち、複数のＲＦコイルのうちいずれかのＲＦコイルの感度分布パターンに近い最終画像（合成画像）を得たいとき、そのＲＦコイルの感度パターンが均一でなくても、本方法は適用できる。
（ｃ）ｆ（Ｋ）＝１とすることにより、高均一な第１のＲＦコイルＣ１と同様の大局的信号強度分布を有する画像を最終画像として得るものについて説明したが、ｆ（Ｋ）の選択には任意性がある。例えば次式（１３）のようにｆ（Ｋ）を選べば、最終画像合成結果は、前述したサム・オブ・スクエア法とほぼ同様になる。
【００４９】
【数１１】

【００５０】
ところで、程々の均一性を有し、かつ画像上の何処に高ＳＮＲのサーフェスコイル（ここでは第２のＲＦコイルＣ２）を置いているかを容易に把握できる最終画像を得たい場合がある。この場合は、例えば次式（１４）のようにｆ（Ｋ）を定めれば、程々の均一性を有し、かつ第２のＲＦコイルＣ２に近い部分が、ほどほどに他の部分よりも高信号の画像が得られる。
【００５１】
【数１２】

【００５２】
その他、ｆ（Ｋ）の選択は任意であるから、最終画像合成結果の感度分布パターンをどちらのＲＦコイルの感度分布パターンにどの程度近づけるかは、任意である。
（ｄ）二つのＲＦコイルから最終画像を得る場合について説明したが、ＲＦコイルが３つ以上の場合への拡張は次のようになる。すなわち、第１のＲＦコイルと第２のＲＦコイルとの間でＫを定め、所望のｆ（Ｋ）を決定し、同様にして第１のＲＦコイルと第３のＲＦコイルとの間でＫ′を定め、所望のｇ（Ｋ′）を決定する。なお、ｇ（Ｋ′）はｆ（Ｋ）と同じ形である必要はない。
【００５３】
例えば、Ｍ＝Ｗ１Ｍ１＋Ｗ２Ｍ２＋Ｗ３Ｍ３において、
＜Ｍ＞＝ｆ（Ｋ）ｇ（Ｋ´）＜Ｍ１＞のようにしたいのであれば次式（１５）〜（１７）のようなＷ１、Ｗ２、Ｗ３を定める。
【００５４】
【数１３】

【００５５】
【数１４】

【００５６】
【数１５】

（ｅ）殆ど雑音のみが占める対象物の無信号領域についても、有信号領域と同等の計算処理手順とする場合について説明したが、信号レベルのスレッシュホールド処理（しきい値処理）等により、無信号領域を抽出し別の処理手順として構成しても良い。無信号領域の別の処理手順としては、例えば該領域の信号値をゼロとする、あるいはサム・オブ・スクエア法により合成する、あるいは該領域のＫとして、有信号領域のＫを補間した値とするように構成してもよい。
（ｆ）第１のＲＦコイルＣ１が均一な感度分布を有し、最終合成画像を該第１のＲＦコイルＣ１と同様な感度分布にする場合について説明したが、第１のＲＦコイルＣ１の感度分布が不均一であっても、該第１のＲＦコイルＣ１の感度分布Ｓ（サフィックスｉ，ｊは省略）を取得する手段を講じ、画像を再構成するシステムが該手段が取得した感度分布Ｓを知り得るならば（事前に登録しておいても良い）、Ｍ１の代わりに次式（１８）のＭ１′によって、式（１）、（１０）、（１１）を適用し、ｆ（Ｋ）＝１とすることにより、やはり均一な感度分布パターンの再構成画像を得ることができる。
【００５７】
Ｍ′＝Ｍ１／Ｓ１ …（１８）
すなわち、同時使用する複数のＲＦコイルのうち、いずれか一のＲＦコイルの感度分布情報がスキャンによるデータとは別に知り得る場合は、そのＲＦコイルから得られる素画像の感度分布パターンを、均一なＲＦコイルから得られる素画像の感度分布パターンと同様にできる。しかる後は、修正後の素画像を、均一なＲＦコイルにより得られた素画像として扱うことができ、さらに、ｆ（Ｋ）を任意所望の関数とすることにより任意所望の感度分布パターンを有する最終画像を得ることができる。
（ｇ）本実施形態では、磁気共鳴イメージング装置で一般的に用いられる絶対値画像（マグニチュード画像）を想定して説明した。しかし、基本的にはＭ，Ｍ１，Ｍ２がリアル画像やイマジナリ画像である場合にも、本発明は適用できる。リアル画像やイマジナリ画像に適用する場合は、無信号部あるいは信号が微弱な領域では、＜Ｍ１＞、＜Ｍ２＞が、ゼロになりやすいということを考慮する必要がある。たとえ大きなＣの値を用いても、Ｍ１、Ｍ２は符号を有するので、適切なＭを得ることはできない。そこで（ｅ）で述べたように、低信号領域を抽出し、当該領域については、特別の処置をすることが望ましい。例えば、高信号領域のＫから低信号領域のＫを補間する。
（ｈ）また、本実施形態では、Ｍ１，Ｍ２，…が各々同程度の雑音標準偏差を有することを想定して説明した。しかしながら、各ＲＦコイルに接続される前置増幅器の利得の違いその他により、雑音標準偏差は各ＲＦコイルで必ずしも同程度とはならない。その場合は、例えばＲＦコイルが二つの場合、Ｍ１、Ｍ２の各々の雑音標準偏差σ１、σ２、あるいはその比α（σ２＝σ１・α）を取得し、Ｍ２の代わりに、Ｍ２／αを用いれば良い。
（ｉ）尚、サム・オブ・スクエア法においても、各々のＲＦコイルが同程度の雑音標準偏差を有することを前提としている。雑音標準偏差のばらつきに対処するためにサム・オブ・スクエア法においても、（ｈ）と同様に、Ｍ２の代わりにＭ２／αを用いればよい。
（ｊ）（ｈ）および（ｉ）における、個々のＲＦコイルの雑音標準偏差の比αを求める手段としては、別途測定して得たαをシステムに登録してもよいが、そうではなく、次のようにすると便利である。すなわち、図８に示すｋ空間のコーナー部Ｓ１〜Ｓ４（位相エンコード量も周波数エンコード量も大きい場所）でのｋ空間データの振幅は、対象物からのＭＲ信号よりも雑音で支配される傾向がある。そこで、第１のＲＦコイルＣ１のｋ空間データのうち、コーナー部のｋ空間データの絶対値の標準偏差を、Ｍ１の雑音標準偏差σ１に比例する量とする。
【００５８】
同様にｋ空間データのうち、コーナー部のｋ空間データの絶対値の標準偏差を、Ｍ２の雑音標準偏差σ２に比例する量として求め、これらの比（σ２／σ１）をαとする。
【００５９】
尚、仮に素画像Ｍ１、Ｍ２のコーナー部分には対象物が存在しない（信号源が無い）ことが別途何らかの手段でわかっている場合は、当該コーナー部の値の標準偏差の比をもってαとしてもよい。素画像のコーナー部の雑音標準偏差の比でαを求める代わりに、絶対値画像であれば素画像のコーナー部（無信号部）の平均値と雑音標準偏差とは一定の関係があることが知られているので、コーナー部（無信号部）の平均値の比をもってαとしても同じことである。
（ｋ）以上の説明においては、最終画像の合成は、いったん素画像Ｍ１、Ｍ２を求め、該Ｍ１、Ｍ２を合成することとして説明した。他の合成方法として、例えば次のように、ｋ空間上で合成を行ってもよい。すなわち、先ずはｋ空間データから、粗い画像マトリックスでＭ１、Ｍ２を再構成する。次に、再構成したＭ１、Ｍ２から信号強度比の大局的分布Ｋを算出し、算出したＫと該Ｋの任意の関数ｆ（Ｋ）により表される重みＷ１、Ｗ２を算出する。そして、このＷ１、Ｗ２をフーリエ逆変換して得た関数Ｆ［Ｗ１］，Ｆ［Ｗ２］を第１、第２のＲＦコイルのｋ空間データに対して各々コンボリューション計算を行い、該計算により得た新たなｋ空間データを加算することにより新たな一のｋ空間データを得る。このｋ空間データをフーリエ変換すれば、最終合成画像を得ることができる。
【００６０】
なお、第１、第２のＲＦコイルの感度分布パターンが別途手段により既知の場合は、その比がＫに等しいので、いったんＭ１、Ｍ２を粗い画像マトリックスで再構成する必要はない。
（ｌ）Ｋを求めるにあたっては、素画像Ｍ１、Ｍ２を平滑化した後に求める場合を説明したが、要はＫから雑音の影響を除去すればよいのであるから、Ｍ１、Ｍ２を平滑化しないままＫを求め、それを平滑化したものを最終的なＫとしてもよい。
（ｍ）本実施形態は、第１のＲＦコイルＣ１の大局的感度分布パターンに合成画像の大局的感度分布パターンを合わせることを画像合成処理の中に織り込むものであるが、通常の画像再構成で素画像Ｍ１、Ｍ２を得て、その後通常のサム・オブ・スクエア法のような方法によりいったん合成画像Ｍを得た後、該合成画像Ｍを補正するように構成してもよい。即ち、Ｍ１と例えばサム・オブ・スクエア法により得たＭとを同じ特性の平滑化関数で平滑化し、＜Ｍ１＞と＜Ｍ＞を得る。そして＜Ｍ＞／＜Ｍ１＞を得る。Ｍを＜Ｍ＞／＜Ｍ１＞で割った結果をＭ″とすれば、Ｍ″は大局的感度分布パターンは＜Ｍ１＞と同様になる。
（ｎ）複数の素画像を平滑化するにあたり、共通の平滑化関数を用いるとして説明した。しかし、異なった平滑化関数を用いても、原理的には本発明は適用できる。ただし、この場合、被写体内の信号レベルが急変するエッジ部分では歪みが生じるので、Ｋや変形例（ｍ）の＜Ｍ＞／＜Ｍ１＞の、エッジ部分については、エッジ部分以外から補間するのが適当である。
本発明は上述した実施形態に限定されず、種々変形して実施可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、以下のような効果が得られる磁気共鳴イメージング装置を提供できる。
（１）ＲＦコイルの設置位置と向きに制限を加えたり、これを検出する手段を講じなくても、高度に均一な画像を最良のＳＮＲで合成することができ、装置の取り扱い、画像の観察が容易である。また、高画質の画像を容易に診断可能となり患者スループットが向上し、運転コストが低減する。
【００６２】
（２）複数ＲＦコイルを同時使用し、複数回に分けて撮影しなくて済むので、撮影の速度を速くできる。また、ＳＮＲは高いが、感度均一性が悪いＲＦコイルを用いても、そのＳＮＲを確保しつつ均一性の良い画像を撮ることができ、ＳＮＲが高い分、加算平均の回数を減らせるため、撮影時間を短縮できる。
【００６３】
（３）ＳＮＲが向上した分、ピクセルを小さくしてもある程度のＳＮＲが維持され、画像の分解能を向上できる。
（４）ウィンドウを頻繁に変化させて画像を観察する必要がなく、またそのためのハードコピーの数も減少することができ、同じウィンドウで広範な領域を一度に観察可能でありので、オペレータの負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁気共鳴イメージング装置の一実施形態の概略構成を示す図。
【図２】上記実施形態に係り、第１のＲＦコイルＣ１により得られる画像の信号強度分布を三次元的に示すグラフ。
【図３】上記実施形態に係り、第２のＲＦコイルＣ２により得られる画像の信号強度分布を三次元的に示すグラフ。
【図４】上記実施形態に係り、第１のＲＦコイルＣ１のデータを平滑化した後に得られる画像の信号強度分布を三次元的に示すグラフ。
【図５】上記実施形態に係り、第２のＲＦコイルＣ２のデータを平滑化した後に得られる画像の信号強度分布を三次元的に示すグラフ。
【図６】上記実施形態に係り、信号強度比の大局的分布Ｋを三次元的に示すグラフ。
【図７】上記実施形態に係り、最終合成画像の信号強度分布を三次元的に示すグラフ。
【図８】上記実施形態に係り、ｋ空間のコーナ部を示す図。
【図９】上記実施形態に係り、対象物からのＭＲ信号を同時に収集する複数のＲＦコイルを模式的に示す図。
【図１０】雑音の無い状態において、完全に均一のＲＦコイルにより対象物Ｍのアキシャル断面を画像化した場合に得られる画像の信号強度分布を三次元的に示すグラフ。
【図１１】従来の画像合成法であるサム・オブ・スクエア法により得られた画像の信号強度分布を三次元的に示すグラフ。
【符号の説明】
１…静磁場磁石、
２…Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸傾斜磁場コイル、
３…送受信コイル、
４…静磁場制御装置、
５…送信器、
６…受信器、
７…Ｘ軸傾斜磁場電源、
８…Ｙ軸傾斜磁場電源、
９…Ｚ軸傾斜磁場電源、
１０…シーケンサ、
１１…コンピュータシステム、
１２…表示部、
２０…ガントリ。

Claims

被検体に磁気共鳴現象を生じさせ磁気共鳴信号を発生させる手段と、
前記被検体から発生された磁気共鳴信号を受信する複数のＲＦコイルと、
前記複数のＲＦコイルにより受信した前記磁気共鳴信号に基づき、複数の素画像を作成する素画像作成手段と、
前記それぞれの素画像からそれぞれの大局的分布を算出する大局的分布算出手段と、
最終画像の大局的分布を、前記いずれの素画像の大局的分布にどの程度近づけるかを選択する手段と、
前記選択の結果及び前記複数の素画像とに基づき、重み付け量を算出する重み付け算出手段と、
前記重み付け量に基づいて前記複数の素画像に対して重み付け加算処理を行うことにより前記最終画像を生成する合成手段と、
を具備することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
前記複数のＲＦコイルは、大局的に均一な感度分布を持つボリュームコイルを含み、前記最終画像の信号強度の大局的分布を該ボリュームコイルに近づけることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記大局的分布算出手段は、前記素画像を平滑化する素画像平滑化手段を備えることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。