JP3615614B2 - Mri装置 - Google Patents

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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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