JP3869337B2 - 磁気共鳴撮影装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴撮影装置に関し、とくに、パラレルイメージング（ｐａｒａｌｌｅｌ ｉｍａｇｉｎｇ）を行う磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置では、マグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）の内部空間すなわち静磁場を形成した撮影空間に撮影の対象を搬入し、勾配磁場および高周波（ＲＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）磁場を印加して対象内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起して磁気共鳴信号を発生させ、その受信信号に基づいて画像を再構成する。
【０００３】
磁気共鳴撮影の一方式としてパラレルイメージングがある。パラレルイメージングについては、例えば文献 Ｋｌａａｓ Ｐ． Ｐｒｕｅｓｓｍａｎｎ ｅｔａｌ．， ＳＥＮＳＥ：Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒＦａｓｔ ＭＲＩ， Ｍａｇｎｉｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ４２：９５２−９６２（１９９９）に記載されている。
【０００４】
概説すれば、パラレルイメージングでは、磁気共鳴信号は複数の受信系を通じて同時並行的に獲得される。磁気共鳴信号の獲得は、フィールド・オブ・ビュー（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ：ＦＯＶ）を例えば半分に減縮（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）して行われる。ＦＯＶを半分に減縮することにより、信号獲得速度が２倍に向上する。
【０００５】
そのようにして獲得した信号に基づいて画像が再構成される。画像再構成は２段階に分けて行われる。第１段階では、複数の受信系がそれぞれ獲得した信号に基づいて中間的な画像が生成される。画像生成には２次元逆フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）変換が利用される。生成された画像はＦＯＶが減縮したものとなる。ＦＯＶが減縮したため、画像にはＦＯＶ外から折り返したエリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）像が含まれる。
【０００６】
第２段階では、このような画像に所定の演算を施すことによってエリアシング像を本来の位置に戻し、完全なＦＯＶの画像を生成する。演算には下記の式が用いられる。
【０００７】
【数３】

【０００８】
ここで、
Ｖ：完全なＦＯＶの画像の画素値
Ｓ：センシティビティ・マトリクス（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｍａｔｒｉｘ）Ｓ* ：Ｓの随伴行列
Ａ：中間的な画像の画素値
センシティビティ・マトリクスＳは、複数の受信系の空間的な感度分布によって定まる。一般に、受信系の感度は複素数となるので、センシティビティ・マトリクスのデータ（ｄａｔａ）も複素数となる。また、画素値ＶおよびＡも複素数である。
【０００９】
頭部断層像を撮影する技法のひとつとして、ＭＳ−ＤＷ−ＥＰＩ（ＭｕｌｔｉＳｈｏｔ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｅｃｈｏ ＰｌａｎａｒＩｍａｇｉｎｇ）がある。これは、ディフュージョンが少ないスピンほど信号強度が増すように重み付けした断層像を、マルチショット（ｍｕｌｔｉ ｓｈｏｔ：ＭＳ）のエコープラナー（Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ：ＥＰＩ）法によって撮影するものである。このようにして撮影した断層像は、脳梗塞の有無を診断するのに適した画像となる。
【００１０】
マルチショットのエコープラナー法では、１画面分のイメージングエコー（ｉｍａｇｉｎｇ ｅｃｈｏ）が複数回に分けて収集される。すなわち、スピンの励起が複数回に分けて行われ、各励起ごとにイメージングエコーが所定数ずつ収集される。
【００１１】
その場合、励起のたびに脳の拍動によるスピンの位置ずれがあると、イメージングエコーの位相誤差により、再構成画像にゴースト（ｇｈｏｓｔ）が生じる。そこで、これを防止するために、励起のたびにナビゲータエコー（ｎａｖｉｇａｔｏｒ ｅｃｈｏ）を収集し、ナビゲータエコーの位相でイメージングエコーの位相を補正することが行われる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＳ−ＤＷ−ＥＰＩにおいてパラレルイメージングを行うことは不可能であった。その理由は、イメージングエコーをナビゲータエコーで位相補正すると、受信系の感度に由来する位相まで補正されてしまうので、センシティビティ・マトリクスに対して矛盾が生じるためである。
【００１３】
そこで、本発明の課題は、ナビゲータエコーでイメージングエコーを位相補正する場合でも、パラレルイメージングが可能な磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための発明は、対象の内部のスピンを励起してそのスピンが生じるイメージングエコーを減縮されたフィールド・オブ・ビューについて複数の受信系を通じてナビゲータエコーとともに獲得する獲得手段と、前記イメージングエコーについて前記ナビゲータエコーに基づく位相補正を行う第１の補正手段と、前記位相補正後の前記複数の受信系ごとのイメージングエコーに基づいて中間的な画像を生成する第１の画像生成手段と、前記複数の受信系に関するセンシティビティ・マトリクスを生成する生成手段と、前記センシティビティ・マトリクスについてマトリクスデータの位相を補正する第２の補正手段と、前記中間的な画像および前記位相補正後のセンシティビティ・マトリクスに基づいて、完全なフィールド・オブ・ビューの画像を生成する第２の画像生成手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１５】
また、上記の課題を解決するための発明は、対象の内部のスピンを励起してそのスピンが生じるイメージングエコーを減縮されたフィールド・オブ・ビューについて複数の受信系を通じてナビゲータエコーとともに獲得し、前記イメージングエコーについて前記ナビゲータエコーに基づく位相補正を行い、前記位相補正後の前記複数の受信系ごとのイメージングエコーに基づいて中間的な画像を生成し、前記複数の受信系に関するセンシティビティ・マトリクスを生成し、前記センシティビティ・マトリクスについてマトリクスデータの位相を補正し、前記中間的な画像および前記位相補正後のセンシティビティ・マトリクスに基づいて、完全なフィールド・オブ・ビューの画像を生成する、ことを特徴とする磁気共鳴撮影方法であってよい。
【００１６】
本発明では、センシティビティ・マトリクスについてマトリクスデータの位相を補正するので、ナビゲータエコーで位相補正されたイメージングエコーとの矛盾が無くなり、画像を正常に生成することができる。
【００１７】
前記減縮されたフィールド・オブ・ビューのリダクションファクタは下記の条件を満足することが、適正な画像を得る点で好ましい。
記
【００１８】
【数４】

【００１９】
ここで、
Ｒ：リダクションファクタ
ｎ：受信系の数
前記獲得手段は、ｋスペースのサンプリング間隔の拡大によって前記減縮されたフィールド・オブ・ビューを実現することが、フィールド・オブ・ビューの減縮を適正に行う点で好ましい。
【００２０】
前記獲得手段は、位相エンコードの階差の拡大によって前記サンプリング間隔の拡大を実現することが、フィールド・オブ・ビューの減縮を位相エンコード方向において行う点で好ましい。
【００２１】
前記複数の受信系は、それぞれ受信コイルを有することが、受信を同時並行的に行う点で好ましい。
前記受信コイルは、サーフェイスコイルであることが、受信を対象の近傍で行う点で好ましい。
【００２２】
前記獲得手段は、前記イメージングエコーの獲得にＭＳ−ＤＷ−ＥＰＩの技法を用いることが、ディフュージョンを反映した画像を撮影する点で好ましい。
前記獲得手段は、前記イメージングエコーの獲得にＭＳ−ＤＷ−ＥＰＩ以外の技法を用いることが、ディフュージョンを反映した画像以外の画像を撮影する点で好ましい。
【００２３】
前記生成手段は、完全なフィールド・オブ・ビューに関する前記複数の受信系の受信感度の空間的分布に基づいて前記センシティビティ・マトリクスを生成することが、センシティビティ・マトリクスを適正に生成する点で好ましい。
【００２４】
前記生成手段は、前記複数の受信系の受信感度のマグニチュードの空間的分布を２次元多項式でそれぞれフィッティングしたうえで前記センシティビティ・マトリクスを生成することが、センシティビティ・マトリクスをさらに適正に生成する点で好ましい。
【００２５】
前記生成手段は、前記フィッティングを受信感度のマグニチュードに応じて重み付けした最小自乗法によって行うことが、フィッティングを適正に行う点で好ましい。
【００２６】
前記重み付けの重みは、受信感度のマグニチュードの２乗であることが、フィッティングをさらに適正に行う点で好ましい。
前記２次元多項式は、２次式であることが、フィッティングが簡便な点で好ましい。
【００２７】
前記第２の補正手段は、前記位相を均一化することが、イメージングエコーの位相補正との整合性がよい点で好ましい。前記位相は０または０以外の一定値としてよい。
【００２８】
前記第２の画像生成手段は、前記画像の生成に下記の式を用いることが、完全なフィールド・オブ・ビューの画像を適正に得る点で好ましい。
記
【００２９】
【数５】

【００３０】
ここで、
Ｖ：完全なフィールド・オブ・ビューの画像の画素値
Ｓ：センシティビティ・マトリクス
Ｓ* ：Ｓの随伴行列
Ａ：中間画像の画素値
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００３２】
同図に示すように、本装置はマグネットシステム１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場コイル（ｃｏｉｌ）部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム１００の概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮影の対象１がクレードル（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００３３】
対象１の頭部には受信コイル部１１０が装着されている。受信コイル部１１０は複数の受信コイルを有する。受信コイル部１１０については、後にあらためて説明する。
【００３４】
主磁場コイル部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸の方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０２は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成してもよい。
【００３５】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。
【００３６】
静磁場空間における互いに垂直な座標軸をＸ，Ｙ，Ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とすることができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったままＸ，Ｙ，Ｚ軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。本装置では対象１の体軸の方向をＺ軸方向とする。
【００３７】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場またはフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト（ｒｅａｄ ｏｕｔ）勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【００３８】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象１の体内のスピンを励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパルス（ｐｕｌｓｅ）ともいう。
【００３９】
励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、受信コイル部１１０によって受信される。磁気共鳴信号はＲＦコイル部１０８でも受信可能になっている。
【００４０】
磁気共鳴信号は、周波数ドメイン（ｄｏｍａｉｎ）すなわちフーリエ空間の信号となる。位相軸方向および周波数軸方向の勾配により、磁気共鳴信号のエンコードを２軸で行うので、磁気共鳴信号は２次元フーリエ空間における信号として得られる。フェーズエンコード勾配およびリードアウト勾配は、２次元フーリエ空間における信号のサンプリング位置を決定する。以下、２次元フーリエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００４１】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００４２】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、対象１の体内のスピンを励起する。
【００４３】
受信コイル部１１０にはデータ収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、受信コイル部１１０が受信した受信信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。ＲＦコイル部１０８もデータ収集部１５０に接続可能になっており、それによってＲＦコイル部１０８の受信信号も収集可能になっている。
【００４４】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０にはシーケンス制御部１６０が接続されている。シーケンス制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して磁気共鳴信号の収集を遂行する。
【００４５】
シーケンス制御部１６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。シーケンス制御部１６０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリはシーケンス制御部１６０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。シーケンス制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００４６】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部１７０は図示しないメモリを有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００４７】
データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００４８】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間はｋスペースに対応する。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを２次元逆フ−リエ変換することにより画像を再構成する。
【００４９】
データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００５０】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００５１】
図２に、他の方式の磁気共鳴撮影装置のブロック図を示す。同図に示す磁気共鳴撮影装置は、本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００５２】
本装置は、図１に示した装置とは方式を異にするマグネットシステム１００’を有する。マグネットシステム１００’以外は図１に示した装置と同様な構成になっており、同様な部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【００５３】
マグネットシステム１００’は主磁場マグネット部１０２’、勾配コイル部１０６’およびＲＦコイル部１０８’を有する。これら主磁場マグネット部１０２’および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００’の内部空間（ボア）に、対象１がクレードル５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００５４】
対象１の頭部には受信コイル部１１０が装着されている。受信コイル部１１０は複数の受信コイルを有する。受信コイル部１１０については、後にあらためて説明する。
【００５５】
主磁場マグネット部１０２’はマグネットシステム１００’の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０２’は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成してもよい。
【００５６】
勾配コイル部１０６’は、互いに垂直な３軸すなわちスライス軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。
【００５７】
静磁場空間における互いに垂直な座標軸をＸ，Ｙ，Ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とすることができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったままＸ，Ｙ，Ｚ軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。本装置でも対象１の体軸の方向をＺ軸方向とする。
【００５８】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード勾配磁場ないしフェーズエンコード勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６’は図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００５９】
ＲＦコイル部１０８’は静磁場空間に対象１の体内のスピンを励起するためのＲＦパルスを送信する 励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、受信コイル部１１０によって受信される。磁気共鳴信号は、また、ＲＦコイル部１０８’でも受信可能になっている。受信コイル部１１０またはＲＦコイル部１０８’の受信信号がデータ収集部１５０に入力される。
【００６０】
受信コイル部１１０について説明する。受信コイル部１１０は、図３に示すように、対象１の頭部に近接して配置された複数の受信コイル１１２〜１１８を有する。受信コイル１１２〜１１８はそれぞれ閉ループをなす。受信コイル１１２〜１１８は対象１の頭部を囲むように配置されている。受信コイル１１２〜１１８としては、例えばそれぞれサーフェイスコイル（ａｕｒｆａｃｅ ｃｏｉｌ）が用いられる。サーフェイスコイルは、対象のごく近傍で信号を受信するのに好適である。
【００６１】
受信コイル１１２〜１１８は、実質的に相互干渉がないように構成されている。相互干渉がない複数の受信コイルは、フェーズドアレイコイル（ｐｈａｓｅｄａｒｒａｙ ｃｏｉｌ）とも呼ばれる。フェーズドアレイコイルをなす複数の受信コイルの個数は、４以上または以下の複数であってよい。以下、受信コイル数が４である例で説明するが、それ以上または以下の複数の場合も同様である。
【００６２】
フェーズドアレイコイルをなす受信コイル１１２〜１１８は、それぞれ独立に磁気共鳴信号を受信する。受信コイル１１２〜１１８の受信信号は、図４に示すように、データ収集部１５０内の受信回路１５２〜１５８にそれぞれ入力される。
【００６３】
受信コイル１１２および受信回路１５２は受信系１を構成する。受信コイル１１４および受信回路１５４は受信系２を構成する。受信コイル１１６および受信回路１５６は受信系３を構成する。受信コイル１１８および受信回路１５８は受信系４を構成する。
【００６４】
このように、複数の受信系が個別に受信コイルを有することにより、信号受信は複数の受信系により同時並行的に行うことができる。受信系１〜４は、本発明における複数の受信系の実施の形態の一例である。
【００６５】
図５に、ＭＳ−ＤＷ−ＥＰＩによるスキャン（ｓｃａｎ）のパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を示す。パルスシーケンスは左から右に進行する。以下同様である。同図において、（１）はＲＦ信号のパルスシーケンスを示す。（２）〜（５）はいずれも勾配磁場のパルスシーケンスを示す。（２）はスライス勾配、（３）は周波数エンコード勾配、（４）は位相エンコード勾配、（５）はモーションプロービング（ｍｏｔｉｏｎ ｐｒｏｂｉｎｇ）勾配である。なお、静磁場は一定の磁場強度で常時印加されている。
【００６６】
先ず、９０°パルスによるスピン励起が行われる。９０°励起の所定時間後に１８０°パルスによる１８０°励起が行われる。いずれもスライス勾配Ｇｓｌｉｃｅの下での選択励起である。１８０°励起の前後でモーションプロービング勾配Ｇｍｐｇが印加される。これによって、磁気共鳴信号に対してスピンのディフュージョンに応じた重み付けが行われる。
【００６７】
次に、周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑのみが印加されナビゲータエコーが読み出される。ナビゲータエコーは１対のものが読み出される。なお、ナビゲータエコーはその中心信号で代表する。以下同様である。
【００６８】
次に、位相エンコード勾配Ｇｐｈａｓｅおよび周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑが所定のシーケンスで印加され、複数のイメージングエコーが逐次読み出される。複数のイメージングエコーは位相エンコードがそれぞれ異なる。イメージングエコーも中心信号で代表する。以下同様である。
【００６９】
このようなパルスシーケンスが、繰り返し時間（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）ＴＲで所定回数繰り返され、そのつど、１対のナビゲータエコーおよび複数のイメージングエコーが読み出される。すなわち、マルチショットのスキャンが行われる。繰り返しのたびにイメージングエコーの位相エンコードが変更され、所定回数の繰り返しによって、１画面分のイメージングエコーを獲得する。
【００７０】
各回のイメージングエコーは、同じ回のナビゲータエコーによって位相補正される。これによって、脳の拍動に由来するイメージングエコーの位相誤差が除去される。
【００７１】
位相エンコードおよび周波数エンコードによってイメージングエコーを読み出すことにより、ｋスペースのデータがサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）される。図６に、ｋスペース概念図を示す。同図に示すように、ｋスペースの横軸ｋｘは周波数軸であり、縦軸ｋｙは位相軸である。
【００７２】
同図において、複数の横長の長方形がそれぞれ位相軸上のデータサンプリング位置を表す。長方形内に記入された数字は位相エンコード量を表す。位相エンコード量はπ／Ｎで正規化してある。Ｎは位相方向のサンプリング数である。
【００７３】
位相エンコード量は位相軸ｋｙの中心で０である。中心から両端にかけて位相エンコード量が次第に増加する。増加の極性は互いに逆である。サンプリング間隔すなわち位相エンコード量の階差はπ／Ｎである。断層像は、このようなｋスペースのデータを２次元逆フーリエ変換することにより再構成される。再構成された画像は完全なフィールド・オブ・ビュー（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ：ＦＯＶ）についての画像となる。以下、完全なＦＯＶをフルＦＯＶ（ｆｕｌｌ ＦＯＶ）ともいう。
【００７４】
パラレルイメージングでは、撮影の高速化のために、ｋスペースのサンプリング間隔を大きくして、サンプリング回数を削減するようにしている。すなわち、例えば、図７に斜線で示すように、位相軸ｋｙ方向のサンプリングを１つおきにしてサンプリング数を１／２に削減する。これによって、撮影時間が半分に短縮され、撮影が高速化される。
【００７５】
サンプリングを１つおきとしたことにより、サンプリング間隔が２倍になる。サンプリング間隔を２倍にしたことにより、再構成画像のＦＯＶはフルＦＯＶの１／２に減縮（ｒｅｄｕｃｅ）する。
【００７６】
位相エンコード方向のサンプリング間隔の倍増は、位相エンコード量の階差を２π／Ｎとすることによって行われる。これによって、ＦＯＶは位相エンコード方向において１／２に減縮する。
【００７７】
一般的には、サンプリング間隔すなわち位相エンコード量の階差をＲ倍に拡大すると、ＦＯＶは１／Ｒに減縮する。Ｒはリダクションファクタ（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ）とも呼ばれる。図７ではＲ＝２となる。以下、減縮されたＦＯＶをリデュースドＦＯＶ（ｒｅｄｕｃｅｄ ＦＯＶ）ともいう。
【００７８】
受信系の数をｎとしたとき、リダクションファクタＲは、下記の関係を満足することが後述のフルＦＯＶの出力画像を適正に得る点で好ましい。
【００７９】
【数６】

【００８０】
ここで、
Ｒ：リダクションファクタ
ｎ：受信系の数
本装置の動作を説明する。図８に、本装置の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。同図に示すように、ステップ（ｓｔｅｐ）７０１で、受信感度分布計測が行われる。これによって、複数の受信系の感度の空間的分布が計測される。
【００８１】
受信系の感度の空間的分布は、感度マップ（ｍａｐ）像として求められる。感度マップ像は、例えば、ＲＦコイル部１０８（１０８’）および受信コイル部１１０を用いて、対象１の同一のスライスをそれぞれスキャンして得られた画像から求められる。
【００８２】
すなわち、ＲＦコイル部１０８（１０８’）を用いて撮影した画像をレファレンス（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）とし、受信コイル１１２〜１１８を用いてそれぞれ撮影した画像を計測画像とし、ピクセルごとに計測画像とレファレンス画像の比を求めること等により作成される。レファレンス画像および計測画像の撮影は、いずれもフルＦＯＶのスキャンによって行われる。これによって、感度マップ像は受信コイル１１２〜１１８のおのおのについてフルＦＯＶで得られる。このようなスキャンは、キャリブレーションスキャン（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｃａｎ)とも呼ばれる。
【００８３】
次に、ステップ７０３で、センシティビティ・マトリクス作成が行われる。センシティビティ・マトリクスは受信コイルごとの感度マップ像に基づいて作成される。感度マップ像がフルＦＯＶについて求められるので、センシティビティ・マトリクスを適正に作成することが可能となる。以下、感度マップ像を単に感度マップともいう。
【００８４】
センシティビティ・マトリクスはｎ×Ｒのマトリクスとなる。ここで、ｎは受信系の数であり、Ｒはリダクションファクタである。ｎ＝４，Ｒ＝２のとき、センシティビティ・マトリクスＳは下記のようになる。
【００８５】
【数７】

【００８６】
センシティビティ・マトリクスＳにおいて、ｓ１１，ｓ２１，ｓ３１，ｓ４１は、それぞれ、受信コイル１１２，１１４，１１６，１１８の感度マップ像における同一ピクセル（ｐｉｘｅｌ）の値である。このピクセルから位相エンコード方向に１／２ＦＯＶの距離にある各感度マップ像のピクセル値がｓ１２，ｓ２２，ｓ３２，ｓ４２である。これらはいずれも複素数となる。
【００８７】
次に、ステップ７０５で、センシティビティ・マトリクス位相補正が行われる。位相補正は、センシティビティ・マトリクスＳにおける複素数データｓの位相を０または予め定めた一定値とすることによって行う。すなわち、複素数データｓを
【００８８】
【数８】

【００８９】
としたとき、
【００９０】
【数９】

【００９１】
または
【００９２】
【数１０】

【００９３】
とする。
次に、ステップ７０７で、スキャンが行われる。スキャンは、ＭＳ−ＤＷ−ＥＰＩによって行われる。ＭＳ−ＤＷ−ＥＰＩによるスキャンは、ｋスペースのサンプリング間隔を拡大することにより、リデュースドＦＯＶについて行われる。リデュースドＦＯＶは例えば１／２ＦＯＶである。なお、リダクションファクタはＲは１／２に限らず適宜でよい。ナビゲータエコーおよびイメージングエコーの受信は複数の受信系１〜４を通じて同時並行的に行われる。
【００９４】
次に、ステップ７０９で、イメージングエコーの位相補正が行われる。位相補正はマルチショットの各回単位で、イメージングエコーをナビゲータエコーで位相補正することによって行われる。
【００９５】
次に、ステップ７１１で、中間画像生成が行われる。中間画像生成は、位相補正済の複数の受信系のイメージングエコーを２次元逆フーリエ変換することによって行われる。中間画像はリデュースドＦＯＶの画像となるので、エイリアシング像を含むものとなる。
【００９６】
次に、ステップ７１３で、出力画像生成が行われる。出力画像は、中間画像とセンシティビティ・マトリクスとを用いた計算によって生成される。出力画像の生成には、下記の式が用いられる。下式は前述の文献に記載されたものと同様な式である。
【００９７】
【数１１】

【００９８】
ここで、
Ｖ：フルＦＯＶの画像の画素値
Ｓ：センシティビティ・マトリクス
Ｓ* ：Ｓの随伴行列
Ａ：中間画像の画素値
上式において、中間画像の画素値Ａは位相補正されたものとなっているが、センシティビティ・マトリクスＳも位相が補正されているので、計算は矛盾なく行うことができる。したがって、エリアシング像が元の位置に再配置されたフルＦＯＶの断層像を得ることができる。
【００９９】
そのような断層像が、ステップ７１５で、表示および記憶される。断層像の表示は表示部１８０によって行われ、記憶はデータ処理部１７０内のメモリに行われる。
【０１００】
なお、センシティビティ・マトリクスのデータは感度マップのデータに他ならないから、位相の補正は、感度マップの段階で行うようにしてもよい。そのようにした場合のフロー図を図９に示す。図９はステップ７０５’だけが図８と異なる。
【０１０１】
同図に示すように、ステップ７０５’で、感度マップについて位相補正を行い、位相補正後の感度マップに基づいて、ステップ７０３でセンシティビティ・マトリクスを作成する。作成されたセンシティビティ・マトリクスは、位相が補正されたものとなる。すなわち、結果的にセンシティビティ・マトリクスの位相補正が行われる。
【０１０２】
図１０に、以上のような動作を行う本装置の機能ブロック図を示す。同図に示すように、本装置は、信号獲得部８０２、位相補正部８０４、中間画像生成部８０６、センシティビティ・マトリクス生成部８０８、位相補正部８１０および出力画像生成部８０８、を有する。
【０１０３】
信号獲得部８０２でナビゲータエコーおよびイメージングエコーを獲得する。これらエコーの獲得は、ＦＯＶを減縮したＭＳ−ＤＷ−ＥＰＩで行われる。信号獲得部８０２は、図８のステップ７０７における本装置の機能に相当する。信号獲得部８０２は、本発明における獲得手段の実施の形態の一例である。
【０１０４】
位相補正部８０４は、イメージングエコーについて位相補正を行う。位相補正部８０４は、図８のステップ７０９における本装置の機能に相当する。位相補正部８０４は、本発明における第１の補正手段の実施の形態の一例である。
【０１０５】
中間画像生成部８０６は、位相補正済のイメージングエコーに基づいて中間画像生成を行う。中間画像生成部８０６は、図８のステップ７１１における本装置の機能に相当する。中間画像生成部８０６は、本発明における第１の画像生成手段の実施の形態の一例である。
【０１０６】
センシティビティ・マトリクス生成部８０８は、センシティビティ・マトリクス生成を行う。センシティビティ・マトリクス生成部８０８は、図８のステップ７０１，７０３における本装置の機能に相当する。センシティビティ・マトリクス生成部８０８は、本発明における生成手段の実施の形態の一例である。
【０１０７】
センシティビティ・マトリクス生成部８０８は、図１１に示すように、受信感度分布計測部９０２およびマトリクス作成部９０４からなる。受信感度分布計測部９０２は、図８のステップ７０１における本装置の機能に相当する。マトリクス作成部９０４は、図８のステップ７０３における本装置の機能に相当する。
【０１０８】
位相補正部８１０は、センシティビティ・マトリクスの位相補正を行う。位相補正部８１０は、図８のステップ７０５または図９のステップ７０５’における本装置の機能に相当する。位相補正部８１０は、本発明における第２の補正手段の実施の形態の一例である。
【０１０９】
出力画像生成部８１２は、中間画像およびセンシティビティ・マトリクスを用いて出力画像の生成を行う。出力画像生成部８１２は、図８のステップ７１３における本装置の機能に相当する。出力画像生成部８１２は、本発明における第２の画像生成手段の実施の形態の一例である。
【０１１０】
センシティビティ・マトリクス生成部８０８は、図１２に示すように、受信感度分布計測部９０２とマトリクス作成部９０４の間に、フィッティング（ｆｉｔｔｉｎｇ）部９０６を有するものであってよい。
【０１１１】
フィッティング部９０６は、受信感度分布計測部９０２によって得られた感度マップのマグニチュード（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）について、関数フィッティングを行う。フィッティングを行うにあたり、予め位相を補正しておくことが、フィッティングを容易にする点で好ましい。また、それによってセンシティビティ・マトリクスの位相補正が行われることになる。
【０１１２】
フィッティングする関数は２次元多項式である。多項式は２次式であることが、次数が少なくフィッティングが簡便な点で好ましい。なお、次数は３以上の高次であってよい。
【０１１３】
次数を２としたときのフィッティングは、２次元の２次式
【０１１４】
【数１２】

【０１１５】
の係数ａ〜ｆを最小自乗法で求めることによって行われる。その際、自乗誤差に感度マップのマグニチュードによって重み付けを行うことが、フィッティングに対するノイズ（ｎｏｉｓｅ）の影響を小さくする点で好ましい。重みをマグニチュードの２乗とすることにより、さらに高精度のフィッティングを行うことができる。
【０１１６】
フィッティングにより感度マップを数式で表すことができるので、キャリブレーションスキャン画像（感度マップ）と本スキャン画像（中間画像）の間に、対象１の体動等によるピクセルの位置ずれがある場合でも、センシティビティ・マトリクスＳを用いた出力画像の生成は大きな誤差を生じることなく行うことができる。すなわち、体動の影響を受けにくいパラレルイメージングを行うことができる。
【０１１７】
その理由は、数式を用いることにより、感度値を本来のピクセル位置ばかりでなくその近辺のピクセル位置についても連続的に外挿することが可能になるので、ピクセル位置がずれても妥当性の高い感度値を得ることができるからである。
【０１１８】
また、一般的にフェーズドアレイコイルの各受信系（コイル）は別々の位相特性を持つため、位相を含めたフィッティングは困難であるが、本発明ではセンシティビティ・マトリクスの位相を均一にするため、いわば位相はすでにフィッティングされたことに等しく、完全なセンシティビティ・マトリクスのフィッティングが可能である。
【０１１９】
ナビゲータエコー収集を伴うパラレルイメージングは、ＭＳ−ＤＷ−ＥＰＩに限らない。ＭＳ−ＤＷ−ＥＰＩ以外の、ナビゲータエコー収集を伴うパラレルイメージングとして、例えば、３Ｄグラディエントエコー（３ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｅｃｈｏ）法によるイメージングがある。
【０１２０】
図１３に、そのパルスシーケンスを示す。両図において、（１）はＲＦ信号のパルスシーケンスを示す。（２）〜（４）はいずれも勾配磁場のパルスシーケンスを示す。（２）はスライス勾配およびスライス方向の位相エンコード勾配、（３）は周波数エンコード勾配、（４）は位相エンコード勾配勾配である。なお、静磁場は一定の磁場強度で常時印加されている。
【０１２１】
先ず、α°パルスによるスピン励起が行われる。α°励起はスライス勾配Ｇｓｌｉｃｅの下での選択励起である。α°励起後に、スライス方向の位相エンコード勾配Ｇｓｌｉｃｅ、周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑおよび位相エンコード勾配Ｇｐｈａｓｅが所定のシーケンスで印加され、イメージングエコーが読み出される。
【０１２２】
イメージングエコーの読み出し後に、スライス方向の位相エンコード勾配Ｇｓｌｉｃｅおよび位相エンコード勾配Ｇｐｈａｓｅの巻き戻しが行われる。その後、周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑのみが印加されナビゲータエコーが読み出される。
【０１２３】
このようなパルスシーケンスが、繰り返し時間（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）ＴＲで所定回数繰り返され、そのつど、イメージングエコーおよびナビゲータエコーが読み出される。繰り返しのたびにイメージングエコーの位相エンコードが変更され、所定回数の繰り返しによって、１画面分のイメージングエコーが獲得される。各回のイメージングエコーは、同じ回のナビゲータエコーによって位相補正される。
【０１２４】
２軸方向の位相エンコードおよび周波数エンコードによってイメージングエコーを読み出すことにより、３次元のｋスペースのデータがサンプリングされる。サンプリング間隔を拡大することにより、データ収集は３次元のリデュースドＦＯＶについて行われる。
【０１２５】
このデータを３次元逆フーリエ変換することにより、３Ｄ画像が再構成される。３Ｄ画像はリデュースドＦＯＶについての中間画像となる。この中間画像から、センシティビティ・マトリクスＳを用いてフルＦＯＶの出力画像が生成される。ただし、センシティビティ・マトリクスは３Ｄに対応したものが用いられる。
【０１２６】
腹部の撮影では体動が問題となるのでキャリブレーションスキャンと本スキャンの位置ずれが起きやすいが、本発明によればそのような位置ずれに影響されないパラレルイメージングを行うことができる。
【０１２７】
以上、好ましい実施の形態の例に基づいて本発明を説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者は、上記の実施の形態の例について、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更や置換等をなし得る。したがって、本発明の技術的範囲には、上記の実施の形態の例ばかりでなく、特許請求の範囲に属するすべての実施の形態が含まれる。
【０１２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ナビゲータエコーでイメージングエコーを位相補正する場合でも、パラレルイメージングが可能な磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図３】複数の受信コイルを示す図である。
【図４】複数の受信系を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例の装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図６】ｋスペースを示す図である。
【図７】ｋスペースを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図９】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置の機能ブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態の一例の装置の機能ブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態の一例の装置の機能ブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態の一例の装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 対象
１００，１００’ マグネットシステム
１０２ 主磁場コイル部
１０２’ 主磁場マグネット部
１０６，１０６’ 勾配コイル部
１０８，１０８’ ＲＦコイル部
１１０ 受信コイル部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１５０ データ収集部
１６０ シーケンス制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
５００ クレードル
１１２〜１１８ 受信コイル
１５２〜１５８ 受信回路
８０２ 信号獲得部
８０４ 位相補正部
８０６ 中間画像生成部
８０８ センシティビティ・マトリクス生成部
８１０ 位相補正部
８１２ 出力画像生成部
９０２ 受信感度分布計測部
９０４ マトリクス作成部
９０６ フィッティング部

Claims (17)

1. 対象の内部のスピンを励起してそのスピンが生じるイメージングエコーを減縮されたフィールド・オブ・ビューについて複数の受信系を通じてナビゲータエコーとともに獲得する獲得手段と、
   前記イメージングエコーについて前記ナビゲータエコーに基づく位相補正を行う第１の補正手段と、
   前記位相補正後の前記複数の受信系ごとのイメージングエコーに基づいて中間的な画像を生成する第１の画像生成手段と、
   前記複数の受信系に関するセンシティビティ・マトリクスを生成する生成手段と、
   前記センシティビティ・マトリクスについてマトリクスデータの位相を補正する第２の補正手段と、
   前記中間的な画像および前記位相補正後のセンシティビティ・マトリクスに基づいて、完全なフィールド・オブ・ビューの画像を生成する第２の画像生成手段と、
   を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。
2. 前記減縮されたフィールド・オブ・ビューのリダクションファクタは下記の条件を満足する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮影装置。
   記
   

   

   ここで、
   Ｒ：リダクションファクタ
   ｎ：受信系の数
3. 前記獲得手段は、ｋスペースのサンプリング間隔の拡大によって前記減縮されたフィールド・オブ・ビューを実現する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気共鳴撮影装置。
4. 前記獲得手段は、位相エンコードの階差の拡大によって前記サンプリング間隔の拡大を実現する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴撮影装置。
5. 前記複数の受信系は、それぞれ受信コイルを有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
6. 前記受信コイルは、サーフェイスコイルである、
   ことを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴撮影装置。
7. 前記獲得手段は、前記イメージングエコーの獲得にＭＳ−ＤＷ−ＥＰＩの技法を用いる、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
8. 前記獲得手段は、前記イメージングエコーの獲得にＭＳ−ＤＷ−ＥＰＩ以外の技法を用いる、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
9. 前記生成手段は、完全なフィールド・オブ・ビューに関する前記複数の受信系の受信感度の空間的分布に基づいて前記センシティビティ・マトリクスを生成する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
10. 前記生成手段は、前記複数の受信系の受信感度のマグニチュードの空間的分布を２次元多項式でそれぞれフィッティングしたうえで前記センシティビティ・マトリクスを生成する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の磁気共鳴撮影装置。
11. 前記生成手段は、前記フィッティングを受信感度のマグニチュードに応じて重み付けした最小自乗法によって行う、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の磁気共鳴撮影装置。
12. 前記重み付けの重みは、受信感度のマグニチュードの２乗である、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の磁気共鳴撮影装置。
13. 前記２次元多項式は、２次式である、
    ことを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
14. 前記第２の補正手段は、前記位相を均一化する、
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項１３のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
15. 前記第２の補正手段は、前記位相を０にする、
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項１３のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
16. 前記第２の補正手段は、前記位相を０以外の一定値にする、
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項１３のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
17. 前記第２の画像生成手段は、前記画像の生成に下記の式を用いる、
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項１６のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
    記
    

    

    ここで、
    Ｖ：完全なフィールド・オブ・ビューの画像の画素値
    Ｓ：センシティビティ・マトリクス
    Ｓ* ：Ｓの随伴行列
    Ａ：中間画像の画素値

Images