JP3615614B2 - Ｍｒｉ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）イメージング方法およびＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置に関する。さらに詳しくは、磁場不均一によるビュー（ｖｉｅｗ）間の位相ズレを適正に補正することができるＭＲイメージング方法およびＭＲＩ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来のＭＲＩ装置におけるＥＰＩ（Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）法によるＭＲイメージング処理の一例のフローチャートである。
ステップＢ１では、操作者が、スライス位置やリード軸方向のサンプリング数（例えば２５６）や１つの励起パルスに対して結像させるエコー数（例えば８）などのスキャン条件を指定する。
図１１に、スライスと各軸の関係を示す。
スライス軸方向ＨｓはスライスＳの厚さ方向、リード軸方向ＨｒはスライスＳの横方向、位相エンコード軸方向ＨｐはスライスＳの縦方向とする。
【０００３】
図１０に戻り、ステップＢ３では、位相エンコードを行わないパルスシーケンスＱｒによりＭＲデータを収集し、その収集したＭＲデータを参照スキャンデータＤｒとする。
図１２に、上記参照スキャンのパルスシーケンスＱｒを示す。
このパルスシーケンスＱｒでは、まず、励起パルスＲ１とスライス勾配Ｓ１とを印加する。次に、リフェーズ勾配ＲＳとリード軸デフェーズ勾配ＤＲを印加する。次に、反転パルスＲ２とスライス勾配Ｓ２とを印加する。次に、結像させるエコー数だけ連続的に負のリード勾配ＲＡと正のリード勾配ＲＢとを交互に印加する。位相エンコード勾配は印加しない。そして、結像した各エコーｅ１〜ｅｍからそれぞれＭＲデータを収集し、これらを参照スキャンデータＤｒとする。なお、ＴＥは実効エコー時間である。
【０００４】
図１０に戻り、ステップＢ４では、位相エンコードを行うパルスシーケンスＱｓによりＭＲデータを収集し、その収集したＭＲデータを本スキャンデータＤｓとする。
図１３に、上記本スキャンのパルスシーケンスＱｓを示す。
このパルスシーケンスＱｓでは、まず、励起パルスＲ１とスライス勾配Ｓ１とを印加する。次に、リフェーズ勾配ＲＳとリード軸デフェーズ勾配ＤＲと位相エンコード軸デフェーズ勾配ＤＰを印加する。次に、反転パルスＲ２とスライス勾配Ｓ２とを印加する。次に、結像させるエコー数だけ連続的に負のリード勾配ＲＡと正のリード勾配ＲＢとを交互に印加すると共に位相エンコード勾配Ｗを印加する。そして、結像した各エコーｅ１〜ｅｍからそれぞれＭＲデータを収集し、これらを本スキャンデータＤｓとする。
【０００５】
図１０に戻り、ステップＢ５では、前記参照スキャンデータＤｒにより本スキャンデータＤｓを位相補正し、データＤａを生成する。
すなわち、本スキャンデータＤｓをそのまま用いて画像を生成すると、アーチファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）を生じる。これは、ＥＰＩ法のパルスシーケンスでは各エコーｅ１〜ｅｍが磁場不均一の影響を受ける程度が異なる（実効エコー時間ＴＥから離れたエコーほど影響を大きく受ける）ため、各エコーｅ１〜ｅｍに対応するビュー間で位相ズレを生じ、この位相ズレがゴーストなどのアーチファクトの原因となるからである。
ここで、前記ステップＢ３のパルスシーケンスＱｒでは位相エンコード勾配を印加しないため、前記参照スキャンデータＤｒは各エコーｅ１〜ｅｍがそれぞれ受ける磁場不均一の影響を表わす位相情報を持っている。
そこで、前記参照スキャンデータＤｒの持つ位相情報により前記本スキャンデータＤｓを位相補正すれば、各エコーｅ１〜ｅｍが受ける磁場不均一の影響を除去でき、ビュー間の位相ズレをなくすことが出来る。
このため、前記参照スキャンデータＤｒにより本スキャンデータＤｓを位相補正するのである。
【０００６】
ステップＢ６では、前記データＤａにより画像を作成する。
図１４の（ａ）に、スライスＳに含まれる被検体の部位を例示する。また、図１４の（ｂ）に、作成された画像Ｇ’を例示する。
Ｆは被検体の胴であり、Ｈは被検体の腕である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１５は、あるエコーについての参照スキャンデータＤｒから求めた位相エラー分布の例示図である。
この位相エラー分布Ｔ’は、主にエコーセンターずれによる一次の位相エラー分布になっている。また、不連続部分ｔ１，ｔ２が現れている。不連続部分ｔ１，ｔ２が現れている理由は、腕Ｈの影響のためである。腕Ｈは、マグネットセンターＭＣから離れているために磁場不均一の影響を大きく受けるため、前記一次の位相エラー分布に対して不連続になっている。
しかし、不連続部分ｔ１，ｔ２を含むような位相情報により胴部Ｆに対応する本スキャンデータＤｓを位相補正すると、不連続部分ｔ１，ｔ２で不適正な位相補正が行われてしまうため、却ってこれがアーチファクトの原因になってしまう問題点がある。
【０００８】
これを改善するため、図１６に示すように、滑らかな直線Ｔ１または２次以上の曲線により位相エラー分布Ｔ’を近似し、その直線Ｔ１または２次以上の曲線に対応する位相情報により本スキャンデータＤｓを位相補正することが考えられる。しかし、それにより位相補正が適正になるとは限らない問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、磁場不均一によるビュー間の位相ズレを適正に補正することができるＭＲイメージング方法およびＭＲＩ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、位相エンコードを行わないパルスシーケンスにより収集した参照データを用いて、位相エンコードを行うパルスシーケンスにより収集した画像作成用データを位相補正し、その位相補正したデータにより画像を作成するＭＲイメージング方法において、前記参照データを収集する領域を、位相エンコード軸方向についてマグネットセンターの近傍領域に制限することを特徴とするＭＲイメージング方法を提供する。
上記第１の観点によるＭＲイメージング方法では、位相エンコード軸方向についてはマグネットセンターの近傍領域のみに制限して参照データを収集するから、参照データはマグネットセンターの近傍領域のみの位相情報を含み、マグネットセンターから離れた部位（例えば図１４における腕Ｈ）の位相情報を含まないことになる。他方、通常のＭＲイメージングでは、被検体の関心部位をマグネットセンターの近傍領域に位置させる。従って、前記参照データにより画像作成用データの位相補正を行えば、被検体の関心部位については適正に位相補正が行えることとなる。なお、マグネットセンターから離れた部位では適正に位相補正が行えないが、被検体の関心部位ではないため、特に支障を生じない。
【００１１】
第２の観点では、本発明は、位相エンコードを行わないパルスシーケンスにより参照データを収集すると共に位相エンコードを行うパルスシーケンスにより画像作成用データを収集するスキャン手段と、前記参照データを用いて前記画像作成用データを位相補正してから画像を作成する画像作成手段とを具備したＭＲＩ装置において、前記スキャン手段は、前記参照データを収集する領域を、位相エンコード軸方向についてマグネットセンターの近傍領域に制限することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第２の観点によるＭＲＩ装置によれば、上記第１の観点によるＭＲイメージング方法を好適に実施できる。従って、先述のように、被検体の関心部位については適正に位相補正を行えることとなる。
【００１２】
第３の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記位相エンコードを行わないパルスシーケンスは、位相エンコード軸方向についてマグネットセンターから離れた領域を選択的に励起して飽和させてから参照データを収集するパルスシーケンスであることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第３の観点によるＭＲＩ装置では、位相エンコード軸方向についてマグネットセンターから離れた領域を飽和させるため、当該領域からのＮＭＲ信号が抑制される。このため、マグネットセンターの近傍領域のみに制限して参照スキャンデータを収集することが出来る。従って、先述のように、被検体の関心部位については適正に位相補正を行えることとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１４】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるＭＲＩ装置の構成図である。
このＭＲＩ装置１００において、マグネットアセンブリ１は、内部に被検体を挿入するための空間部分（孔）を有し、この空間部分を取りまくようにして、被検体に一定の主磁場を印加する主磁場コイルと、勾配磁場を発生するための勾配磁場コイル（勾配磁場コイルはｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の各コイルを備えており、これらの組み合わせによりスライス軸，位相エンコード軸，リード軸が決まる）と、被検体内の原子核のスピンを励起するためのＲＦパルスを送信する送信コイルと、被検体からのＮＭＲ信号を受信する受信コイル等が配置されている。主磁場コイル，勾配磁場コイル，送信コイルおよび受信コイルは、それぞれ主磁場電源２，勾配磁場駆動回路３，ＲＦ電力増幅器４および前置増幅器５に接続されている。
【００１５】
計算機７は、パルスシーケンスを作成し、シーケンス記憶回路８に渡す。
シーケンス記憶回路８は、パルスシーケンスを記憶し、そのパルスシーケンスに基づいて勾配磁場駆動回路３を操作し、マグネットアセンブリ１の勾配磁場コイルから勾配磁場を発生させると共に、ゲート変調回路９を操作し、ＲＦ発振回路１０の搬送波出力信号を所定タイミング・所定包絡線形状のパルス状信号に変調し、それをＲＦパルスとしてＲＦ電力増幅器４に加え、ＲＦ電力増幅器４でパワー増幅した後、前記マグネットアセンブリ１の送信コイルに印加する。
【００１６】
前置増幅器５は、マグネットアセンブリ１の受信コイルで受信したＮＭＲ信号を増幅し、位相検波器１２に入力する。位相検波器１２は、ＲＦ発振回路１０の搬送波出力信号を参照信号とし、ＮＭＲ信号を位相検波して、Ａ／Ｄ変換器１１に与える。Ａ／Ｄ変換器１１は、アナログ信号のＮＭＲ信号をディジタル信号のＭＲデータに変換し、計算機７に入力する。
【００１７】
計算機７は、Ａ／Ｄ変換器１１からＭＲデータを読み込み、位相補正演算や画像再構成演算を行い、画像を作成する。この画像は、表示装置６にて表示される。
また、計算機７は、操作卓１３から入力された情報を受け取るなどの全体的な制御を受け持つ。
【００１８】
図２は、上記ＭＲＩ装置１００におけるＥＰＩ法によるＭＲイメージング処理のフローチャートである。
ステップＶ１では、操作者が、スライス位置やリード軸方向のサンプリング数（例えば２５６）や１つの励起パルスに対して結像させるエコー数（例えば８）などのスキャン条件を指定する。
【００１９】
ステップＶ２では、操作者が、参照領域（参照スキャンデータを収集する領域）を指定する。
図３に示すように、参照領域は、位相エンコード軸方向ＨｐについてのマグネットセンターＭＣの近傍領域ｃである。
【００２０】
図２に戻り、ステップＶ３では、位相エンコード軸方向ＨｐについてマグネットセンターＭＣから離れた領域（図３のａ，ｂ）を選択的に励起して飽和させると共に位相エンコードを行わないパルスシーケンスＱＲによりＭＲデータを収集し、その収集したＭＲデータを参照スキャンデータＤＲとする。
図４に、上記参照スキャンのパルスシーケンスＱＲを示す。
このパルスシーケンスＱＲでは、まず、領域ａを選択的に励起し飽和させる飽和パルスＲａと位相エンコード軸方向領域選択勾配Ｓａとを印加する。次に、位相エンコード軸にスポイラー勾配ＳＰを印加する。次に、領域ｂを選択的に励起し飽和させる飽和パルスＲｂと位相エンコード軸方向領域選択勾配Ｓｂとを印加する。次に、位相エンコード軸にスポイラー勾配ＳＰを印加する。次に、励起パルスＲ１とスライス勾配Ｓ１とを印加する。次に、リフェーズ勾配ＲＳとリード軸デフェーズ勾配ＤＲを印加する。次に、反転パルスＲ２とスライス勾配Ｓ２とを印加する。次に、結像させるエコー数だけ連続的に負のリード勾配ＲＡと正のリード勾配ＲＢとを交互に印加する。位相エンコード勾配は印加しない。そして、結像した各エコーｅ１〜ｅｍからそれぞれＭＲデータを収集し、それを参照スキャンデータＤＲとする。
この参照スキャンデータＤＲは、参照領域ｃのみから収集されたデータであり、領域ａ，ｂからのデータは含まれていない。
【００２１】
図２に戻り、ステップＶ４では、位相エンコードを行うパルスシーケンスＱＳによりＭＲデータを収集し、その収集したＭＲデータを本スキャンデータＤＳとする。
図５に、上記本スキャンのパルスシーケンスＱＳを示す。
このパルスシーケンスＱＳでは、まず、位相エンコード軸方向領域選択勾配Ｓａを印加する。飽和パルスＲａは印加しない。次に、位相エンコード軸にスポイラー勾配ＳＰを印加する。次に、位相エンコード軸方向領域選択勾配Ｓｂを印加する。飽和パルスＲｂは印加しない。次に、位相エンコード軸にスポイラー勾配ＳＰを印加する。次に、励起パルスＲ１とスライス勾配Ｓ１とを印加する。次に、リフェーズ勾配ＲＳとリード軸デフェーズ勾配ＤＲと位相エンコード軸デフェーズ勾配ＤＰを印加する。次に、反転パルスＲ２とスライス勾配Ｓ２とを印加する。次に、結像させるエコー数だけ連続的に負のリード勾配ＲＡと正のリード勾配ＲＢとを交互に印加すると共に位相エンコード勾配Ｗを印加する。そして、結像した各エコーｅ１〜ｅｍからそれぞれＭＲデータを収集し、これらを本スキャンデータＤＳとする。
なお、本スキャン時には、位相エンコード軸方向領域選択勾配Ｓａ，Ｓｂおよびスポイラー勾配ＳＰを必ずしも印加しなくてよいが、渦電流の影響などを合せるため、印加するのが好ましい。
【００２２】
図２に戻り、ステップＶ５では、前記参照スキャンデータＤＲにより本スキャンデータＤＳを位相補正し、データＤＡを生成する。
ステップＶ６では、前記データＤＡにより画像を作成する。
図６の（ａ）に、スライスＳに含まれる被検体の部位を例示する。また、図６の（ｂ）に、作成された画像Ｇを例示する。
Ｆは被検体の胴であり、Ｈは被検体の腕である。
【００２３】
図７は、あるエコーについての参照スキャンデータＤＲから求めた位相エラー分布の例示図である。
この位相エラー分布Ｔは、エコーセンタずれによる一次の位相エラー分布になっている。図１５の位相エラー分布Ｔ’のような不連続部分ｔ１，ｔ２は現れていない。不連続部分ｔ１，ｔ２が現れていない理由は、参照領域ｃに制限して参照スキャンデータＤＲを収集したため、腕Ｈの影響がないためである。
このような不連続部分ｔ１，ｔ２を含まない位相情報により胴部Ｆに対応する本スキャンデータＤＳを位相補正すると、適正な位相補正が行われるため、アーチファクトを好適に抑制できるようになる。
【００２４】
ここで、参照スキャンデータＤＲにより本スキャンデータＤＳを位相補正する具体的な手順を説明する。説明の都合上、ｎをサンプリング番号，ｍをエコー番号とし、スキャンデータをＤＲｎｍ，ＤＳｎｍで表し、位相補正したデータをＤＡｎｍで表す。
（１）参照スキャンデータＤＲｎｍにリード軸方向の１次元フーリエ変換を施し、複素数画像ＺＲｎｍを求める。
ＺＲｎｍ＝Ｆｒｅａｄ｛ＤＲｎｍ｝
（Ｆｒｅａｄ｛｝は、リード方向の１ＤＦＴを表す）
同様に、本スキャンデータＤＳｎｍにリード軸方向の１次元フーリエ変換を施し、複素数画像ＺＳｎｍを求める。
ＺＳｎｍ＝Ｆｒｅａｄ｛ＤＳｎｍ｝
（２）対応するデータ点同士で、複素数画像ＺＲｎｍの位相分だけ複素数画像ＺＳｎｍの位相を逆回転させて、位相補正した複素数画像ＺＣｎｍを求める。
ＺＣｎｍ＝ＺＳｎｍ／（ＺＲｎｍ／｜ＺＲｎｍ｜）
を求める。ここで、位相補正量θｎｍは、
θｎｍ＝ａｒｇ｛ＺＳｎｍ／ＺＲｎｍ｝
である。
（３）複素数画像ＺＣｎｍにリード軸方向の逆１次元フーリエ変換を施し、
ＤＡｎｍ＝Ｆ^−１ｒｅａｄ｛ＺＣｎｍ｝
により、位相補正したデータＤＡｎｍを求める。
このデータＤＡｎｍを２次元フーリエ変換し、絶対値をとれば、画像Ｇが得られる。
【００２５】
上記第１の実施形態のＭＲＩ装置１００によれば、位相エンコード軸方向について領域を制限して参照スキャンデータを収集するため、被検体の関心部位以外の部位の悪影響を排除でき、被検体の関心部位については適正に位相補正が行えることとなる。従って、被検体の関心部位については、アーチファクトのない良好な画像が得られるようになる。
【００２６】
−第２の実施形態−
第１の実施形態ではデータＤＡｎｍを求めたが、データＤＡｎｍを求めずに、複素数画像ＺＣｎｍに位相エンコード方向の１次元フーリエ変換を施し、絶対値をとれば、画像Ｇが得られる。この場合は、第１の実施形態におけステップＶ５，Ｖ６が一体の処理となる。
すなわち、複素数画像ＺＣｎｍに位相エンコード軸方向の１次元フーリエ変換を施し、
ＺＣ’ｎｍ＝Ｆｐｈａｓｅ｛ＺＣｎｍ｝
により、複素数画像ＺＣ’ｎｍを求める。この複素数画像ＺＣ’ｎｍの絶対値画像を作成すれば、画像Ｇが得られる。
【００２７】
上記第２の実施形態でも、被検体の関心部位以外の部位の悪影響を排除でき、被検体の関心部位については適正に位相補正が行える。従って、被検体の関心部位については、アーチファクトのない良好な画像が得られる。
【００２８】
−第３の実施形態−
第３の実施形態は、ＧＲＡＳＥ（ＧＲａｄｉｅｎｔ Ａｎｄ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法のパルスシーケンスに本発明を適用したものである。
図８に、ＧＲＡＳＥ法の参照スキャンのパルスシーケンスＵＲを示す。
このパルスシーケンスＵＲでは、まず、領域ａを選択的に励起し飽和させる飽和パルスＲａと位相エンコード軸方向領域選択勾配Ｓａとを印加する。次に、位相エンコード軸にスポイラー勾配ＳＰを印加する。次に、領域ｂを選択的に励起し飽和させる飽和パルスＲｂと位相エンコード軸方向領域選択勾配Ｓｂとを印加する。次に、位相エンコード軸にスポイラー勾配ＳＰを印加する。この後は、代表的なＧＲＡＳＥ法のパルスシーケンスと同様である。但し、位相エンコード勾配は印加しない。
収集した参照スキャンデータＤＲは、参照領域ｃのみから収集されたデータであり、領域ａ，ｂからのデータは含まれていない。
【００２９】
図９に、ＧＲＡＳＥ法の本スキャンのパルスシーケンスＵＳを示す。
このパルスシーケンスＵＳでは、まず、位相エンコード軸方向領域選択勾配Ｓａを印加する。飽和パルスＲａは印加しない。次に、位相エンコード軸にスポイラー勾配ＳＰを印加する。次に、位相エンコード軸方向領域選択勾配Ｓｂを印加する。飽和パルスＲｂは印加しない。次に、位相エンコード軸にスポイラー勾配ＳＰを印加する。この後は、代表的なＧＲＡＳＥ法のパルスシーケンスと同様である。
なお、本スキャンの時には、位相エンコード軸方向領域選択勾配Ｓａ，Ｓｂおよびスポイラー勾配ＳＰを必ずしも印加しなくてよいが、渦電流の影響などを合せるため、印加するのが好ましい。
【００３０】
上記第３の実施形態でも、被検体の関心部位以外の部位の悪影響を排除でき、被検体の関心部位については適正に位相補正が行える。従って、被検体の関心部位については、アーチファクトのない良好な画像が得られる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のＭＲイメージング方法およびＭＲＩ装置によれば、位相エンコード軸方向についてはマグネットセンターの近傍領域に制限して参照データを収集するため、被検体の関心部位以外の部位の悪影響を排除でき、被検体の関心部位については適正に位相補正が行える。従って、被検体の関心部位については、アーチファクトのない良好な画像が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるＭＲＩ装置の構成図である。
【図２】図１のＭＲＩ装置におけるＭＲイメージング処理のフローチャートである。
【図３】参照領域の説明図である。
【図４】本発明にかかる参照スキャンのパルスシーケンス（ＥＰＩ法）の例示図である。
【図５】本発明にかかる本スキャンのパルスシーケンス（ＥＰＩ法）の例示図である。
【図６】スライスと画像の説明図である。
【図７】本発明にかかる参照スキャンデータから求めた位相エラー分布の例示図である。
【図８】本発明にかかる参照スキャンのパルスシーケンス（ＧＲＡＳＥ法）の例示図である。
【図９】本発明にかかる本スキャンのパルスシーケンス（ＧＲＡＳＥ法）の例示図である。
【図１０】従来のＭＲイメージング処理のフローチャートである。
【図１１】スライスの説明図である。
【図１２】従来の参照スキャンのパルスシーケンス（ＥＰＩ法）の例示図である。
【図１３】従来の本スキャンのパルスシーケンス（ＥＰＩ法）の例示図である。
【図１４】スライスと画像の説明図である。
【図１５】従来の参照スキャンデータから求めた位相エラー分布の例示図である。
【図１６】図１５の位相エラー分布を近似する直線の説明図である。
【符号の説明】
１００ ＭＲＩ装置
１ マグネットアセンブリ
３ 勾配磁場駆動回路
７ 計算機
８ シーケンス記憶回路
ａ，ｂ 参照領域外の領域
ｃ 参照領域
Ｆ 胴
Ｈ 腕
Ｈｐ 位相エンコード軸方向
ＭＣ マグネットセンター
Ｒ１ 励起パルス
Ｒ２，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 反転パルス
Ｒａ，Ｒｂ 飽和パルス
Ｓａ，Ｓｂ 位相エンコード軸方向領域選択勾配

Claims (3)

1. 位相エンコードを行わないパルスシーケンスにより参照データを収集すると共に位相エンコードを行うパルスシーケンスにより画像作成用データを収集するスキャン手段と、前記参照データを用いて前記画像作成用データを位相補正してから画像を作成する画像作成手段とを具備したＭＲＩ装置において、
   前記スキャン手段は、前記参照データを収集する領域を、位相エンコード軸方向についてマグネットセンターの近傍領域に制限することを特徴とするＭＲＩ装置。
2. 請求項１に記載のＭＲＩ装置において、前記位相エンコードを行わないパルスシーケンスは、位相エンコード軸方向についてマグネットセンターから離れた領域を選択的に励起して飽和させてから参照データを収集するパルスシーケンスであることを特徴とするＭＲＩ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のＭＲＩ装置において、前記スキャン手段が実行するパルスシーケンスはＥＰＩ(Echo Planer Imaging)法又はＧＲＡＳＥ(GRadient And Spin Echo)法によるパルスシーケンスであることを特徴とするＭＲＩ装置。

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