JP3907944B2 - Magnetic resonance imaging method and apparatus - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核磁気共鳴現象を利用して被検体の所望部位の断層画像を得る磁気共鳴イメージング方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
まず、典型的なMRI装置(磁気共鳴イメージング装置)の構成について図7を参照して説明する。
【0003】
図7において、MRI装置は、被検体301の周囲に静磁場を発生する磁石302と、この静磁場空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル303と、この空間領域に高周波磁場を発生するRFコイル304と、被検体301が発生するMR信号を検出するRFプローブ305を備えている。
【0004】
傾斜磁場コイル303は、X、Y、Zの3方向の傾斜磁場コイルで構成され、傾斜磁場電源309からの信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。RFコイル304はRF送信部310の信号に応じて高周波磁場を発生する。
【0005】
RFプローブ305の信号は、信号検出部306で検出され、信号処理部307で信号処理され、計算により画像信号に変換される。変換された画像は表示部308で表示される。傾斜磁場電源309、RF送信部310及び信号検出部306は制御部311で制御され、制御のタイムチャートは一般にパルスシーケンスと呼ばれている。なお、ベッド312は被検体が横たわるためのものである。
【0006】
現在の技術におけるMRI装置の撮影対象は、臨床で普及しているものとしては、被検体の主たる構成物質であるプロトンである。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和現象の空間分布を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態又は機能を2次元もしくは3次元的に撮影する。
【0007】
次に、撮影方法を説明する。傾斜磁場により異なる位相エンコードを与え、それぞれの位相エンコードで得られるエコー信号を検出する。位相エンコードの数は通常1枚の画像あたり128、256、512等の値が選ばれる。
【0008】
各エコー信号は通常、128、256、512、1024個のサンプリングデータからなる時系列信号として得られる。これらのデータを2次元フーリエ変換して1枚のMR画像を作成する。
【0009】
MRI装置で画像を得る場合、TEやTR等のパラメータを変化させたり、画像演算を行うことによって、様々な組織コントラストを持つ画像を得ることができる。臨床においては、脂肪によるMR信号を抑制した画像が求められることが多々ある。
【0010】
脂肪を抑制した画像を得る方法の代表的な方法としては、(1)周波数選択励起による方法、(2)反転励起による方法、(3)画像演算による方法、があげられる。
【0011】
(1)の方法は、被検体301の周囲の空間において、磁石302で発生している静磁場の均一度が極めて高くなることが必要である。また、(2)の方法では静磁場の均一度は必要としないが、脂肪による信号だけでなく脂肪と同程度のT1値を持つ組織の信号値まで落としてしまう。また、全体のSNRの低下も起こる。
【0012】
(3)の代表的な方法としては、Dixon法があげられるが、Dixon法については「”Simple Proton Spectroscopic Imaging”;W.Thomas Dixon他;RADIOLOGY,Vol,153,189-194(1984)」に述べられている。
【0013】
Dixon法は、水プロトンと脂肪プロトンとの化学シフトの違いを利用した、水・脂肪画像分離法である。水プロトンと脂肪プロトンとは異なった共鳴周波数fow、fofで歳差運動を行っているため、時間の経過につれ、水プロトンと脂肪プロトンの磁化ベクトルの相対的な向きにずれが生じる。
【0014】
水プロトンと脂肪プロトンの共鳴周波数の差を△fとし、2τ=1/△fとすれば、励起時に同方向を向いている水プロトンと脂肪プロトンは、その後、τごとに逆方向(180°)、同方向(360°)、・・・、を向く、
脂肪プロトンと水プロトンは歳差運動の周波数が3.5ppm異なっている。水プロトンと脂肪のプロトンの共鳴周波数をそれぞれfow、fofとすると、その差△fは、次式で表すことができる。
【0015】
△f(=fow−fof)〜γB0×3.5×10-6
ここで、γはプロトンの磁気回転比、B0は静磁場強度である。
【0016】
Dixon法は、水プロトンと脂肪プロトンとがτごとに同位相、逆位相、・・・、となる。すなわち、水のMRI信号と脂肪のMRI信号とが、同位相、逆位相、・・・、と変化することを利用している。
【0017】
図8に2point Dixon(2PD)法の原理を示す。この2PD法では、グラジエントエコー(GE)シーケンスでTEを変えて2回撮像を行う。 図8において、101は高周波励起パルスである。1回目の撮像のTEをTE1とすると、TE1を2τの整数倍に設定し、読み出し傾斜磁場パルス102を印加する。2回目の撮像のTE、TE2は1回目の撮像時TE1よりτだけ長くし、読み出し傾斜磁場パルス103を印加する。
【0018】
図8中、水信号を黒矢印、脂肪信号を白矢印で示す。1回目の撮像時には、水信号105と脂肪信号104とは同位相となっている。一方、2回目の撮像時には水信号107と脂肪信号106とは逆位相となる。画像の(x,y)座標の位置での水による信号と脂肪による信号との大きさを、それぞれ、W(x,y)、F(x,y)とすると、1回目、2回目の信号S1(x,y)、S2(x,y)は、それぞれ、次式(1)、(2)のように表される。
【0019】
S1(x,y)=W(x,y)十F(x,y) −−−(1)
S2(x,y)=W(x,y)−F(x,y) −−−(2)
上記式(1)及び(2)から、これらの式(1)、(2)の加算画像として、S1(x,y)十S2(x1,y)=2W(x,y)より水画像が得られ、減算画像として、S1(x,y)−S2(x,y)=2F(x,y)より脂肪画像が得られることになる。
【0020】
図8はGEシーケンスについて描かれているが、スピンエコー(SE)シーケンスを用いることも可能である。
【0021】
図9にSEシーケンスを用いた場合を示す。このSEシーケンスを用いた場合は、2回の撮像において、高周波励起パルス201と高周波反転パルス202との印加タイミングは同じにする。
【0022】
1回目の撮像では、203のように読み出し傾斜磁場パルスを印加してTE1に信号を取得し、2回目の撮像では204のように読み出し傾斜磁場パルスを印加して、1回目の撮像時TE1よりτ後のTE2に信号を取得する。
【0023】
MRI装置では、磁石302で発生している静磁場は被検体301の周囲の空間で均一であることが理想である。しかし、磁石302に歪みがある場合には、発生した静磁場自身に不均一が存在することがある。
【0024】
また、被検体を静磁場空間内に挿入したときに、被検体の部位ごとに帯磁率が異なることによって静磁場に不均一が生じることもある。MRIの視野(Field of View:FOV)での静磁場の不均一はMR信号の周波数を変化させ、得られた画像に位置ずれや流れ等の画質劣化を引き起こす。
【0025】
また、静磁場の不均一により画像の位相が変化するため、画像間で複素演算を行う場合、正しい結果が得られなくなる。静磁場に不均一がある場合、上記式(1)、(2〉は、次式(3)、(4)のように表される。
【0026】
S1(x,y)=(W(x,y)+F(x,y))exp(iα(x,y))
−−−(3)
S2(x,y)=(W(x,y)−F(x,y))exp(i(α(x,y)+α’(x,y))) −−−(4)
式(4)のα(x,y)、α’(x,y)は共に静磁場不均一による位相回転の成分で、位置に依存する。それぞれ、α(x,y)は時間2τ×n(=TE)、α’(x,y)は時間τで生じ、主値回りを除去すれば、α(x,y)はα’(x,y)の2n倍となる。
【0027】
このように、静磁場不均一がある場合、1回目の撮像時の水信号と2回目の撮像時の水信号との位相に差が生じ、単純な加算・減算では水信号と脂肪信号とを分離することができない。
【0028】
そこで、付加的なコイル(シムコイル)を用いてFOV内の静磁場の不均一を直接補正するオートシミングを行ったり、画像に後処理を施して静磁場不均一の影響を補正したりする。
【0029】
後者の方法、すなわち、Dixon法に静磁場不均一の分布図を用いて信号の位相補正処理を追加した方法を、3point Dixon(3PD)法という。この3PD法の原理を図10に示す。
【0030】
3PD法では、TEを変えて3回の撮像を行う。1回目、2回目の撮像は2PD法の場合と同様であり、高周波励起パルス401に対し、1回目の撮像ではTE1を2τの整数倍に設定し、402のように読み出し傾斜磁場パルスを印加する。
【0031】
2回目の撮像ではTE2を1回目の撮像時TE1よりτだけ長くし、403のように読み出し傾斜磁場パルスを印加する。3回目の撮像では、TE3を2回目の撮像時TE2よりさらにτ(1回目の撮像時より2τ)だけ延長し、404のように読み出し傾斜磁場パルスを印加する。
【0032】
3回目の撮像時の信号S3(x,y)は、次式(5)のように表される。
S3(x,y)=(W(x,y)十F(x,y))exp(iα(x,y)+2α’(x,y)) −−−(5)
1回目の撮像時には、水信号406と脂肪信号405とは同位相で位相407をもつ。この値はαである。同様に、2回目の撮像時には、水信号409と脂肪信号408とは逆位相となる。
【0033】
水信号の位相は410であり、その値はα+α’である。3回目の撮像時には、水信号412脂肪信号411と再び同位相となり、位相413は値がα+2α’である。
【0034】
1回目と3回目の撮像時には、水信号と脂肪信号とは同位相となっているので、次式(6)のように、S3(x,y)/S1(x,y)の位相を求めることにより、静磁場不均一による位相回転量を求めることができる。
arg(S3(x,y)/S1(x,y))=2α’(x,y) −−−(6)
ただし、arg()は位相を求めることを意味する。
【0035】
上記式(6)の値をすべての(x,y)について求め、主値回りを除去するアンラップ処理(後述する)を施した後、2で割って静磁場不均一による位相回転量α’(x,y)を得る。
【0036】
得られたα’(x,y)を用いて、次式(7)、(8)を実行する。
S1’(x,y)=S1(x,y)exp(−i2nα’(x,y)) −−−(7)
S2’(x,y)=S2(x,y)exp(−i(2n+1)α’(x,y)) −−−(8)
上記式(7)、(8)を計算すれば、加算画像としてS1’(x,y)+S2’(x,y)=2W(x,y)より水画像が得られ、減算画像としてS1’(x,y)−S2’(x,y)=2F(x,y)より脂肪画像が得られる。
【0037】
もちろん、3PD法でもGEシーケンスだけでなく、SEシーケンスを用いることが可能である。この場合、2回目の撮像までは、図9のSEシーケンスと同じであり、3回目の撮像では読み出し傾斜磁場パルスを2回目の撮像時よりさらにτ(1回目の撮像時より2τ)だけ遅らせて、信号を取得する。
【0038】
また、TEとTE+τで取得した2つの信号のみから静磁場不均一による位相回転量を求め、水・脂肪分離画像を求める方法もある。この静磁場補正付き2PD法については、次の文献に記されている。文献「”Two-Point Dixon Technique for Water-Fat Signal Decomposition with B0 Inhomogeneity Correction”;Bernard D.Cooms 他;Magnetic Resonance in Medicine,Vol.38,884-889(1997)」。
【0039】
上記の3PD法、あるいは静磁場補正付き2PD法において静磁場不均一による位相回転量を求める際には、上述のように、アンラップあるいは巻き戻しと呼ばれる処理を行う必要が生じる。
【0040】
以下、アンラップ処理について説明する。
位相は−πから+πまでの値であれば、一義的に決定される。しかし、静磁場不均一が大きかったり、TE1とTE2との時間間隔が開いて、ある位置での位相が−π以下、あるいは+π以上になった場合には、その位置での位相値が折り返されて−πから+πまでの値が得られてしまう。
【0041】
その様子を図11に示す。ただし、図11において、横軸は位置を示し、縦軸は静磁場不均一による位相の回転量を示している。501は、FOV内の静磁場不均一による位相回転量の分布である。
【0042】
図11に示すように、位相値が+π以上となっている502の部分は折り返されて503の値を取る。また、−π以下である504、505の部分は折り返されてそれぞれ506、507になり、位相値に不連続な飛び(図中点線)が生じる。 しかし、実際の磁場では不連続な飛びが生じることはありえない。
【0043】
そこで、不連続な飛びを除去し、滑らかな静磁場不均一分布図を得るために、アンラップ(巻き戻し)処理を行う。アンラップ処理の方法は、上記の文献でも触れているが、それら以外にも、以下に示す文献に記されている。
【0044】
文献「”Direct Calculati on of Wrap-Free Phase Image”;M.Patel and X.Hu;Proceedings of Annual Meetings of the Society of Magnetic Resonance in Medicine(=SMRM),No.721,1993」,「”Phase unwrapping in the Three-point Dixon Method for Fat Suppresion MRI Imaging”;Jerzy Szumowski et al.;Radiology,Vol,192,555-561(1994)」。
【0045】
このアンラップ(巻き戻し)処理は、ノイズの影響を受けやすいため、ノイズの影響を除去すべくマスクを作る等の工夫が必要となるなど、複雑かつ計算時間のかかるものである。本願発明者等の予備検討によれば、ワークステーションを用いて256×256の元画像を安定に水脂肪分離処理するには、20s〜30s程度の演算時間が必要であった。
【0046】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、元画像から水脂肪分離処理画像を得るためには、20s〜30sの演算時間が必要であるが、アンラップ処理等の静磁場補正についてノイズの影響を受けやすく、特に被検体の存在しない箇所や被検体中の組織の境界部分にて発生したノイズが画像全体の画質を低下させることとなり、正確な水脂肪分離画像を得る事が困難であった。
【0047】
また、Dixon法等の演算により水脂肪分離画像を得る場合、その処理時間の長さも問題となる。特に、3PD法では静磁場不均一による位相回転量の分布を求める必要があるが、これは非常に計算時間のかかる作業である。
【0048】
そのため、画像処理時間が更に延長してしまう。処理時間の短縮は、特に、ある一定時間間隔をおいて、被検体の同一部分を撮像し、一連の画像を得てその時間変化を撮像するダイナミックイメージングに、水脂肪分離技術を適用する際に重要である。
【0049】
つまり、水脂肪分離画像を得るための処理時間が20s〜30sと長時間必要とすると、ダイナミックイメージングにおいては、得られる画像毎に適切なタイミングで水脂肪分離処理画像を得ることは困難であるため、処理時間の短縮が重要となる。
【0050】
ダイナミックイメージングの臨床利用としては、例えば、静磁場不均一が比較的大きいオープンMRIにおいて、脂肪肝内の腫瘍に穿刺をする際のモニタリングが考えられる。腫瘍を高コントラストで描出するために画像内の脂肪信号を抑制し、かつ、1秒あたり1〜2枚の速度で画像を更新したいからである。
【0051】
また、冠状動脈のダイナミックイメージングでも、冠状動脈を周囲の脂肪に対して高コントラストで描出したいという要望がある。
【0052】
また、四肢の運動機能を調べるために、関節を動かしながら撮像を繰り返したい場合もあり、この場合も、準リアルタイムで水脂肪分離画像をモニタしたいという要求がある。
【0053】
しかしながら、従来の技術においては、水脂肪分離処理画像を得るためには、長時間が必要であり、ダイナミックイメージングに適用することは困難であった。
【0054】
本発明の目的は、画像精度が向上された水脂肪分離画像を得ることができると共に、水脂肪分離処理時間が短縮された磁気共鳴イメージング方法及び装置を実現することである。
【0055】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
(1)エコー時間の異なる複数枚の元画像データを取得し、演算によって水・脂肪分離画像を得る磁気共鳴イメージング法において、元画像データのうち、水脂肪分離処理を行う部分的領域を指定し、この指定した部分的領域のみを水脂肪分離演算対象とし、その領域のみの水画像又は脂肪画像を得る。
【0056】
(2)好ましくは、上記(1)において、上記取得するエコー時間の異なる元画像データは、少なくとも2枚である。
【0057】
(3)また、好ましくは、上記(1)において、上記水脂肪分離処理を行う部分的領域は、複数指定できる。
【0058】
(4)また、好ましくは、上記(1)において、上記元画像を、表示手段により表示し、表示した元画像により上記水脂肪分離処理を行う部分的領域を指定し、表示した元画像のうち、指定した部分的領域のみを水脂肪分離された画像を表示し、他の部分は水脂肪分離されてない画像を表示する。
【0059】
(5)被検体からの磁気共鳴信号を検出する信号検出部と、検出した信号を画像処理する信号処理部と、信号処理された画像を表示する表示部と、上記信号検出部、信号処理部及び表示部の動作を制御する制御部とを備え、画像エコー時間の異なる複数枚の元画像データを取得し、演算によって水・脂肪分離画像を得る磁気共鳴イメージング装置において、元画像データのうち、水脂肪分離処理を行う部分的領域が表示部により指定され、この指定された部分的領域のみが信号処理部により水脂肪分離演算され、演算された水画像又は脂肪画像が表示部に表示される。
【0060】
(6)また、好ましくは、上記(1)において、ダイナミック撮影により得られる元画像の領域を指定し、指定した領域のみの水脂肪分離処理演算を行い、画像表示する。
本発明の磁気共鳴イメージング方法においては、まず水脂肪分離処理を行う前の元画像を表示部に表示する。そして、操作者が、水・脂肪分離処理が必要な領域を設定する。その後、設定領域内に含まれるデータのみを用いて、水脂肪分離処理を行う。また、このような領域選択の水脂肪分離処理表示をダイナミック撮影に適用し、リアルタイム水脂肪分離画像表示を可能とする。
【0061】
上記方法によれば、元画像のうちの不要なデータは、水脂肪分離処理演算には使用しないため、この演算に混入するノイズ等の絶対量が低下し、位相アンラップ作業等の水脂肪分離処理時のミスを減らすことができる。また、処理を行うデータ数が減るため、処理時間を減らすことができる。
【0062】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
まず、本発明の一実施形態を3PD法に適用した場合の例を説明する。3PD法では、SEシーケンスか、あるいはGrEシーケンスにて、TEをTE1、TE2、TE3に設定して、3回の撮影を行う。
【0063】
また、Δfを水と脂肪の化学シフトによる共鳴周波数の差とし、2τ=1/Δfとすれば、例えば、TE2とTE1との差を、nを自然数として、(2n+1)τに設定する。
【0064】
一方、TE3とTE1との差は、同じくnを自然数とすると、2nτに設定する。しかし、信号はT2、T2*等の緩和時間で減衰するため、通常の場合、TE2、TE3は、それぞれ、TE1+τ、TE1+2τに設定される。
【0065】
また、3回の撮影を行う代わりに、マルチエコータイプのSE、GrEシーケンスで3つのエコーを発生させて、1回の撮影で済ませることも可能である。
【0066】
図1は、本発明の一実施形態をマルチエコータイプのSEシーケンスに適用した場合の例のタイムチャートである。このようなシングルスキャンシーケンスは、撮影時間が1/3に短縮されているので、演算時間短縮の効果は更に大きくなる。
【0067】
さて、図1において、符号601、602、603で示すように、読み出し傾斜磁場パルスの極性を交互に反転させることで、TE=TE1、TE2、TE3にそれぞれ、信号604、605、606を得る。3回の撮影を行う場合と、マルチエコータイプで1回の撮影で済ませる場合とで共通して、TE=TE1、TE2、TE3の撮像で得たMR信号を、それぞれ、s1、s2、s3とする。
【0068】
図1において、符号604、605、606が、MR信号s1、s2、s3に対応する。MR信号s1、s2、s3にフーリエ変換を施すと、画像データS1、S2、S3が得られる。得られた画像データS1、S2、S3は複素データである。
【0069】
本発明の一実施形態では、まず、画像データS1、S2、S3の絶対値表示画を、図7に示すMRイメージング装置の表示部308に表示する。ここで表示する画像は、画像データS1、S2、S3のいずれでもよいし、または複数の組み合わせでもよい。
【0070】
図2に画像データS1の画像701のみを表示した例を示す。操作者はマウスポインタやペンなどの指示用具を用いて、先に表示された画像701上に、この画像701の部分的な領域である処理対象領域702を描いて、水脂肪分離処理対象領域を決定する。
【0071】
このとき、処理対象領域は1つに限らず複数個描いてもよい、その場合、描いた順に処理領域を読み込むか、優先順位を別に指定する。
【0072】
図3に、表示部308に、画像データS1、S2の2枚の画像を表示した例を示す。このような場合は、図3の(A)に示すように、水脂肪分離処理対象領域801、802の2つを、1つの画像につき複数の処理領域を選ぶことも可能である。また、図3の(B)に示すように、水脂肪分離処理対象領域803、804のように、もう一方の画像上に描くことも可能である。
【0073】
複数の水脂肪分離処理対象領域を選んだ場合は、先に述べたのと同様に、描いた順に水脂肪分離処理対象領域を読み込むか、別に指定した優先順位に従って読み込む。水脂肪分離処理対象領域の選定は、図2及び図3に示す例では、フリーハンドで選定した例を示したが、対角点を指定することによる四角形の処理対象領域を選定するように構成することも可能である。また、円形でもよく、公知の技術が使える。
【0074】
図4は、画像701のうちの指定した処理対象領域702を、水脂肪分離処理して得られた画像の例を示す図であり、図4の(A)は水画像を示し、図4の(B)は脂肪画像を示す。
【0075】
なお、本発明の一実施形態をダイナミック撮影に適用する場合(後述)、ここで設定した処理対象領域を連続して撮影された複数の画像に適用してもよい。また、マルチスライスの場合、全スライスに同じ水脂肪分離処理対象領域を設定してもよいし、スライスごとに設定できるようにしてもよい。この選択は、ユーザが任意に切り替えられるように構成することができる。
【0076】
さて、次に、決定した水脂肪分離処理対象領域が信号処理部307に送られる。信号処理部307は送られてきた水脂肪分離処理対象領域に対応するピクセルに対してのみ、先に記した水・脂肪分離処理演算を行う。
【0077】
すなわち、水脂肪分離処理対象領域に対応するピクセルに対してのみ、画像データS1とS3とから静磁場不均一分布図を作成し、画像データS2の位相補正を行う。この位相補正も、先に指定した水脂肪分離処理対象領域のみ行う。
【0078】
画像データS2に位相補正を行ったものをS2’とすると、水脂肪分離処理対象領域において、画像データS1とS2’との加算・減算処理を行い、水・脂肪分離画像を得る。
【0079】
得られた処理対象領域の水・脂肪分離画像を表示部308に表示する。表示する画像は水画像、あるいは脂肪画像のみでもよいし、両方でもよい。水脂肪分離処理対象領域以外の部位は、例えば処理前の画像をコントラストを下げて表示すると、水脂肪分離処理した部分の位置と全体との関連が明瞭となり望ましい。
【0080】
同様に、本発明を静磁場補正付き2PD法に適用する場合の例を説明する。この例の場合、3PD法と同様に、SEシーケンスか、あるいはGrEシーケンスにて撮像を行うが、TEをTE1、TE2に設定して、2回の撮影を行う。TE2とTE1との差は、nを自然数として、(2n+1)τに設定するが、通常の場合、TE2は、TE1+τに設定される。
【0081】
すなわち、図8に示した2PD法と同じ方法で信号を取得する。また、2回の撮像を行う代わりに、マルチエコータイプのSE、GrEシーケンスで2つのエコーを発生させて、1回の撮像で済ませることも可能である。
【0082】
すなわち、図1において、読み出し傾斜磁場パルス603を印加しない形となる。そのとき、エコー信号606は発生しない。2エコーをシングルスキャンで取得する撮像は、特に撮影時間が短いので、処理時間の短縮はユーザメリットが特に大きい。
【0083】
さて、TE=TE1、TE2の撮像で得たMR信号を、それぞれ、s1、s2とする。これらMR信号s1、s2にフーリエ変換を施すと、画像データS1、S2が得られる。得られた画像データS1、S2は複素データである。
【0084】
このため、画像データS1、S2の絶対値表示画像を表示部308に表示する。ここで表示する画像は、画像データS1、S2のいずれか、または両方とする。次いで、操作者はマウスポインタやペンなどの指示用具を用いて、先に表示された画像上に水脂肪分離処理対象領域を描いて決定する。
【0085】
上述した静磁場補正付き2PD法に従って、3PD法に適用した場合と同様に水脂肪分離処理対象領域の水・脂肪分離画像を求め、表示部308に表示する。静磁場補正付き2PD法の場合、一般に3PD法に比べて処理が複雑で処理時間も長い。
【0086】
従って、本発明による時間短縮の効果は特に大きい。例えば、四角形の処理対象領域の各辺が元画像の1/2であれば、処理時間はほぼ1/4に短縮できる。
【0087】
上記技術をダイナミック撮影にも適用できる。このダイナミック撮影は、上述したように、ある一定時間間隔をおいて、被検体の同一部分を撮像し、一連の画像を得てその時間変化を撮像する方法である。このダイナミック撮影において、撮像1回目の画像のみ絶対値画像を表示し、この絶対値画像を用いて水脂肪分離処理対象領域を決定する。撮像2回目以降の画像では、1回目で選んだ水脂肪分離処理対象領域で、高速にリアルタイムで、部分的に水脂肪分離された画像(例えば、図4に示すような水脂肪分離画像)を表示する。
【0088】
ダイナミック撮影には、撮影時間が短い2エコーGrEシーケンスに本発明の一実施形態による処理を組合わせた例が、リアルタイム性が最も高い。
【0089】
従来の技術にあっては、ダイナミック撮影において、水脂肪分離処理処理時間が20s〜30sと長いため、得られた画像に一対一で対応する水脂肪分離画像を得ることは困難であったが、本発明の一実施形態により、水脂肪分離処理時間が数秒で実行できるため、ダイナミック撮影においても、得られた画像に一対一で対応する水脂肪分離画像を得ることが可能となった。
【0090】
なお、処理対象領域は必要に応じてGUIから再設定可能とすると、検査部位の位置がずれたときにも対応でき、使いやすい。
【0091】
図5及び図6は、本発明の他の実施形態を示す図である。
上述した本発明の一実施形態においては、元画像701のうちの、指定された領域の水脂肪分離処理を行い、水脂肪分離された領域のみ、表示部308に画像表示するように構成した。
【0092】
これに対して、図5及び図6に示す、本発明の他の実施形態においては、元画像701のうちの、指定された領域の水脂肪分離処理を行い、水脂肪分離された部分的領域を表示するとともに、水脂肪分離されてない他の部分も併せて画像表示するように構成される。
【0093】
つまり、図5に示すように、元画像701のうちの領域702のみを水画像とする場合、他の部分は、元画像の状態とした画像703を表示部308に表示する。
【0094】
また、図6に示すように、元画像701のうちの領域702のみを脂肪画像とする場合、他の部分は、元画像の状態とした画像703を表示部308に表示する。
【0095】
上述した本発明の他の実施形態においても、一実施形態と同様な効果を得ることができる他、水脂肪分離表示された箇所が画像全体のどの位置にあるのかを一目で確認でき、水脂肪分離された部分とそうでない部分との比較を容易に行えるという効果を得ることができる。
【0096】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したように、エコー時間の異なる複数枚の元画像データを取得し、演算によって水・脂肪分離画像を得る磁気共鳴イメージング方法及び装置において、元画像データのうちの部分的な領域を指定し、この指定した領域について、水脂肪分離処理を行うように構成されている。
【0097】
これにより、指定した領域に含まれるノイズ成分は、元画像データに含まれるノイズ成分より少なく、このノイズ成分による位相アンラップ等の演算時のミスを減少して、画質の劣化を抑制でき、画質が向上された水脂肪分離処理画像を得ることができる。
【0098】
また、水脂肪分離処理を行うデータ量が減るため、水脂肪分離処理時間を大幅に減らすことができる。
【0099】
したがって、画像精度が向上された水脂肪分離画像を得ることができると共に、水脂肪分離処理時間が短縮された磁気共鳴イメージング方法及び装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における3PD法によるデータ取得タイムチャートである。
【図2】本発明の一実施形態における表示部に表示された画像の領域選択の説明図である。
【図3】本発明の一実施形態における表示部に表示された領域選択された画像例を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態における水脂肪分離画像の例を示す図である。
【図5】本発明の他の実施形態における水脂肪分離画像の一例を示す図である。
【図6】本発明の他の実施形態における水脂肪分離画像の他の例を示す図である。
【図7】本発明が適用されるMRI装置の概略構成図である。
【図8】GEシーケンスを用いた2PD法におけるデータ取得タイムチャートである。
【図9】SEシーケンスを用いた2PD法におけるデータ取得タイムチャートである。
【図10】GEシーケンスを用いた3PD法におけるデータ取得タイムチャートである。
【図11】FOV内の静磁場不均一分布の例を示す図である。
【符号の説明】
301 被検体
302 静磁場磁石
303 傾斜磁場コイル
304 RFコイル
305 RFプローブ
306 信号検出部
307 信号処理部
308 表示部
309 傾斜磁場電源
310 RF送信部
311 制御部
312 ベッド
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic resonance imaging method and apparatus for obtaining a tomographic image of a desired part of a subject using a nuclear magnetic resonance phenomenon.
[0002]
[Prior art]
First, a configuration of a typical MRI apparatus (magnetic resonance imaging apparatus) will be described with reference to FIG.
[0003]
In FIG. 7, an MRI apparatus includes a magnet 302 that generates a static magnetic field around a subject 301, a gradient magnetic field coil 303 that generates a gradient magnetic field in this static magnetic field space, and an RF coil that generates a high-frequency magnetic field in this spatial region. 304 and an RF probe 305 that detects an MR signal generated by the subject 301.
[0004]
The gradient magnetic field coil 303 is composed of gradient magnetic field coils in three directions of X, Y, and Z, and each generates a gradient magnetic field in response to a signal from the gradient magnetic field power supply 309. The RF coil 304 generates a high frequency magnetic field in accordance with the signal from the RF transmission unit 310.
[0005]
The signal of the RF probe 305 is detected by a signal detection unit 306, signal processed by a signal processing unit 307, and converted into an image signal by calculation. The converted image is displayed on the display unit 308. The gradient magnetic field power supply 309, the RF transmission unit 310, and the signal detection unit 306 are controlled by the control unit 311, and the control time chart is generally called a pulse sequence. The bed 312 is for the subject to lie down.
[0006]
The imaging target of the MRI apparatus in the current technology is a proton that is a main constituent material of a subject as widely used clinically. By imaging the spatial distribution of the proton density and the spatial distribution of the relaxation phenomenon in the excited state, the form or function of the human head, abdomen, limbs, etc. is photographed two-dimensionally or three-dimensionally.
[0007]
Next, a photographing method will be described. Different phase encodings are given depending on the gradient magnetic field, and echo signals obtained by the respective phase encodings are detected. As the number of phase encodings, values such as 128, 256, and 512 are usually selected per image.
[0008]
Each echo signal is usually obtained as a time-series signal composed of 128, 256, 512, and 1024 sampling data. These data are two-dimensionally Fourier transformed to create one MR image.
[0009]
In the case of obtaining an image with an MRI apparatus, it is possible to obtain images having various tissue contrasts by changing parameters such as TE and TR or performing image computation. In clinical practice, an image in which MR signals due to fat are suppressed is often required.
[0010]
Typical methods for obtaining an image with suppressed fat include (1) a method by frequency selective excitation, (2) a method by inversion excitation, and (3) a method by image calculation.
[0011]
In the method (1), the uniformity of the static magnetic field generated by the magnet 302 in the space around the subject 301 needs to be extremely high. Further, in the method (2), the uniformity of the static magnetic field is not required, but the signal value of the tissue having a T1 value comparable to that of fat is reduced as well as the signal due to fat. In addition, the overall SNR is reduced.
[0012]
A typical method of (3) is the Dixon method, which is described in ““ Simple Proton Spectroscopic Imaging ”; W. Thomas Dixon et al .; RADIOLOGY, Vol, 153, 189-194 (1984)”. ing.
[0013]
The Dixon method is a water / fat image separation method using a difference in chemical shift between water protons and fat protons. Since the water proton and the fat proton precess at different resonance frequencies fow and fof, the relative directions of the magnetization vectors of the water proton and the fat proton shift with time.
[0014]
If the difference in resonance frequency between water protons and fat protons is Δf, and 2τ = 1 / Δf, then the water protons and fat protons facing in the same direction at the time of excitation are then reversed in each τ (180 ° ), Facing in the same direction (360 °),
Fat protons and water protons differ in precession frequency by 3.5 ppm. When the resonance frequencies of water protons and fat protons are respectively fow and fof, the difference Δf can be expressed by the following equation.
[0015]
Δf (= fow−fof) to γB0× 3.5 × 10-6
Where γ is the gyromagnetic ratio of proton, B0Is the static magnetic field strength.
[0016]
In the Dixon method, water protons and fat protons have the same phase, opposite phase,... For each τ. That is, it utilizes the fact that the MRI signal of water and the MRI signal of fat change in phase, opposite phase,.
[0017]
FIG. 8 shows the principle of the 2point Dixon (2PD) method. In the 2PD method, imaging is performed twice while changing TE in a gradient echo (GE) sequence. In FIG. 8, 101 is a high frequency excitation pulse. When TE for the first imaging is TE1, TE1 is set to an integral multiple of 2τ, and the readout gradient magnetic field pulse 102 is applied. The TE and TE2 for the second imaging are longer than τ than the TE1 for the first imaging, and the readout gradient magnetic field pulse 103 is applied.
[0018]
In FIG. 8, the water signal is indicated by a black arrow and the fat signal is indicated by a white arrow. During the first imaging, the water signal 105 and the fat signal 104 are in phase. On the other hand, during the second imaging, the water signal 107 and the fat signal 106 are in opposite phases. If the magnitudes of the water signal and the fat signal at the (x, y) coordinate position of the image are W (x, y) and F (x, y), respectively, the first and second signals S1 (x, y) and S2 (x, y) are expressed as the following equations (1) and (2), respectively.
[0019]
S1 (x, y) = W (x, y) + F (x, y) --- (1)
S2 (x, y) = W (x, y) -F (x, y) --- (2)
From the above formulas (1) and (2), as an added image of these formulas (1) and (2), a water image is obtained from S1 (x, y) + S2 (x1, y) = 2W (x, y). As a subtraction image, a fat image is obtained from S1 (x, y) −S2 (x, y) = 2F (x, y).
[0020]
Although FIG. 8 depicts a GE sequence, it is also possible to use a spin echo (SE) sequence.
[0021]
FIG. 9 shows a case where the SE sequence is used. When this SE sequence is used, the application timings of the high frequency excitation pulse 201 and the high frequency inversion pulse 202 are the same in the two imaging operations.
[0022]
In the first imaging, a readout gradient magnetic field pulse is applied as in 203 to acquire a signal in TE1, and in the second imaging, a readout gradient magnetic field pulse is applied as in 204 and from the TE1 during the first imaging. A signal is acquired at TE2 after τ.
[0023]
In the MRI apparatus, it is ideal that the static magnetic field generated by the magnet 302 is uniform in the space around the subject 301. However, when the magnet 302 is distorted, the generated static magnetic field itself may have nonuniformity.
[0024]
In addition, when the subject is inserted into the static magnetic field space, nonuniformity may occur in the static magnetic field due to different magnetic susceptibility for each part of the subject. The non-uniformity of the static magnetic field in the MRI field of view (Field of View: FOV) changes the frequency of the MR signal and causes image quality deterioration such as displacement and flow in the obtained image.
[0025]
In addition, since the phase of an image changes due to non-uniformity of a static magnetic field, a correct result cannot be obtained when performing a complex operation between images. When the static magnetic field is not uniform, the above formulas (1) and (2) are expressed as the following formulas (3) and (4).
[0026]
S1 (x, y) = (W (x, y) + F (x, y)) exp (iα (x, y))
---- (3)
S2 (x, y) = (W (x, y) −F (x, y)) exp (i (α (x, y) + α ′ (x, y))) −−− (4)
Α (x, y) and α ′ (x, y) in Equation (4) are both components of phase rotation due to non-uniform static magnetic field and depend on the position. Α (x, y) occurs at time 2τ × n (= TE), α ′ (x, y) occurs at time τ, and α (x, y) becomes α ′ (x , Y) is 2n times.
[0027]
As described above, when there is non-uniform static magnetic field, a phase difference occurs between the water signal at the first imaging and the water signal at the second imaging, and the water signal and the fat signal are obtained by simple addition / subtraction. Cannot be separated.
[0028]
Therefore, auto shimming is performed by directly correcting non-uniformity of the static magnetic field in the FOV using an additional coil (shim coil), or post-processing is performed on the image to correct the influence of the non-uniformity of the static magnetic field.
[0029]
The latter method, that is, a method in which a signal phase correction process is added to the Dixon method using a static magnetic field inhomogeneous distribution map is called a 3point Dixon (3PD) method. The principle of this 3PD method is shown in FIG.
[0030]
In the 3PD method, imaging is performed three times by changing TE. The first and second imaging are the same as in the 2PD method. In the first imaging, TE1 is set to an integer multiple of 2τ and a readout gradient magnetic field pulse is applied as in 402. .
[0031]
In the second imaging, TE2 is set longer than τ than TE1 in the first imaging, and a readout gradient magnetic field pulse is applied as indicated by 403. In the third imaging, TE3 is further extended by τ (2τ from the first imaging) from the second imaging TE2, and a readout gradient magnetic field pulse is applied as indicated by 404.
[0032]
The signal S3 (x, y) at the time of the third imaging is expressed as the following equation (5).
S3 (x, y) = (W (x, y) + F (x, y)) exp (iα (x, y) + 2α ′ (x, y)) −−− (5)
During the first imaging, the water signal 406 and the fat signal 405 have the same phase and a phase 407. This value is α. Similarly, during the second imaging, the water signal 409 and the fat signal 408 are in opposite phases.
[0033]
The phase of the water signal is 410 and its value is α + α ′. At the time of the third imaging, the phase is again the same as that of the water signal 412 fat signal 411, and the value of the phase 413 is α + 2α ′.
[0034]
Since the water signal and the fat signal have the same phase during the first and third imaging, the phase of S3 (x, y) / S1 (x, y) is obtained as in the following equation (6). Thus, the amount of phase rotation due to non-uniform static magnetic field can be obtained.
arg (S3 (x, y) / S1 (x, y)) = 2α '(x, y) --- (6)
However, arg () means obtaining the phase.
[0035]
The value of the above equation (6) is obtained for all (x, y), subjected to an unwrap process (described later) for removing around the principal value, and then divided by 2 to obtain a phase rotation amount α ′ ( x, y).
[0036]
The following equations (7) and (8) are executed using the obtained α ′ (x, y).
S1 '(x, y) = S1 (x, y) exp (-i2nα' (x, y)) --- (7)
S2 '(x, y) = S2 (x, y) exp (-i (2n + 1) α' (x, y)) --- (8)
When the above equations (7) and (8) are calculated, a water image is obtained from S1 ′ (x, y) + S2 ′ (x, y) = 2W (x, y) as an added image, and S1 ′ as a subtracted image. A fat image is obtained from (x, y) −S2 ′ (x, y) = 2F (x, y).
[0037]
  Of course, not only the GE sequence but also the SE sequence can be used in the 3PD method. In this case, until the second imaging,FIG.In the third imaging, the readout gradient magnetic field pulse is further delayed by τ (2τ from the first imaging) to acquire a signal.
[0038]
There is also a method of obtaining a water / fat separated image by obtaining a phase rotation amount due to non-uniform static magnetic field from only two signals obtained by TE and TE + τ. The 2PD method with static magnetic field correction is described in the following document. Literature “Two-Point Dixon Technique for Water-Fat Signal Decomposition with B0 Inhomogeneity Correction”; Bernard D. Cooms et al .; Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 38, 884-889 (1997) ”.
[0039]
When obtaining the amount of phase rotation due to static magnetic field inhomogeneity in the 3PD method or the 2PD method with static magnetic field correction, it is necessary to perform a process called unwrapping or rewinding as described above.
[0040]
Hereinafter, the unwrap process will be described.
If the phase is a value from −π to + π, it is uniquely determined. However, when the static magnetic field inhomogeneity is large or the time interval between TE1 and TE2 is widened and the phase at a certain position is -π or less, or + π or more, the phase value at that position is folded. As a result, values from −π to + π are obtained.
[0041]
This is shown in FIG. In FIG. 11, the horizontal axis indicates the position, and the vertical axis indicates the amount of phase rotation due to the static magnetic field inhomogeneity. Reference numeral 501 denotes a distribution of the amount of phase rotation due to non-uniform static magnetic field in the FOV.
[0042]
As shown in FIG. 11, the portion 502 where the phase value is + π or more is folded back and takes the value 503. Further, portions 504 and 505 that are equal to or less than −π are folded back to become 506 and 507, respectively, and discontinuous jumps (dotted lines in the figure) occur in the phase values. However, discontinuous jumps cannot occur in an actual magnetic field.
[0043]
Therefore, in order to remove discontinuous jumps and obtain a smooth static magnetic field nonuniform distribution map, an unwrapping (rewinding) process is performed. The method of unwrap processing is mentioned in the above-mentioned documents, but in addition to these, it is described in the following documents.
[0044]
Literature “Direct Calculati on of Wrap-Free Phase Image”; M. Patel and X. Hu; Proceedings of Annual Meetings of the Society of Magnetic Resonance in Medicine (= SMRM), No. 721, 1993 ”,“ Phase unwrapping in the Three-point Dixon Method for Fat Suppresion MRI Imaging ”; Jerzy Szumowski et al .; Radiology, Vol, 192, 555-561 (1994)”.
[0045]
This unwrapping (rewinding) process is easily affected by noise, and thus requires a device such as making a mask to remove the influence of noise, and is complicated and takes a long calculation time. According to preliminary studies by the inventors of the present application, in order to stably perform a water / fat separation process on a 256 × 256 original image using a workstation, a computation time of about 20 s to 30 s is required.
[0046]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in order to obtain a water / fat separation processed image from the original image, a computation time of 20 s to 30 s is required. However, static magnetic field correction such as unwrap processing is easily affected by noise, and particularly the subject's Noise generated at a non-existing location or at the boundary between tissues in the subject deteriorates the image quality of the entire image, and it is difficult to obtain an accurate water-fat separation image.
[0047]
Further, when a water-fat separated image is obtained by calculation such as the Dixon method, the length of the processing time is also a problem. In particular, in the 3PD method, it is necessary to obtain the distribution of the amount of phase rotation due to non-uniform static magnetic fields, which is a very time-consuming operation.
[0048]
Therefore, the image processing time is further extended. The reduction in processing time is especially true when water fat separation technology is applied to dynamic imaging in which the same part of the subject is imaged at a certain time interval, and a series of images are captured to capture the time change. is important.
[0049]
That is, if a processing time of 20 s to 30 s is required to obtain a water / fat separated image, it is difficult to obtain a water / fat separated processed image at an appropriate timing for each obtained image in dynamic imaging. Reduction of processing time is important.
[0050]
As clinical use of dynamic imaging, for example, in open MRI with relatively large static magnetic field inhomogeneity, monitoring when puncturing a tumor in fatty liver is conceivable. This is because in order to depict a tumor with high contrast, it is desirable to suppress fat signals in the image and update the image at a rate of 1 to 2 images per second.
[0051]
There is also a demand for dynamic imaging of coronary arteries to depict coronary arteries with high contrast to surrounding fat.
[0052]
In addition, in order to examine the motor function of the limbs, there are cases where it is desired to repeat imaging while moving the joint, and in this case also, there is a demand for monitoring water-fat separation images in near real time.
[0053]
However, in the prior art, it takes a long time to obtain a water / fat separation image, and it has been difficult to apply to dynamic imaging.
[0054]
An object of the present invention is to realize a magnetic resonance imaging method and apparatus capable of obtaining a water / fat separation image with improved image accuracy and shortening the water / fat separation processing time.
[0055]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
(1) In a magnetic resonance imaging method in which a plurality of original image data having different echo times are acquired and a water / fat separated image is obtained by calculation, a partial region to be subjected to water / fat separation processing is designated in the original image data. Only the designated partial area is set as a water / fat separation calculation target, and a water image or a fat image of only the area is obtained.
[0056]
(2) Preferably, in the above (1), the acquired original image data having different echo times is at least two.
[0057]
(3) Preferably, in the above (1), a plurality of partial areas for performing the water / fat separation process can be designated.
[0058]
(4) Preferably, in the above (1), the original image is displayed by a display means, a partial region for performing the water / fat separation process is designated by the displayed original image, and the original image is displayed. Only the designated partial area is displayed with an image separated by water and fat, and the other portion is displayed with an image not separated by water and fat.
[0059]
(5) A signal detection unit that detects a magnetic resonance signal from the subject, a signal processing unit that performs image processing on the detected signal, a display unit that displays a signal-processed image, the signal detection unit, and the signal processing unit And a control unit for controlling the operation of the display unit, acquiring a plurality of original image data with different image echo times, and obtaining a water / fat separated image by calculation, in the original image data, A partial region for performing water / fat separation processing is designated by the display unit, and only the designated partial region is subjected to water / fat separation calculation by the signal processing unit, and the calculated water image or fat image is displayed on the display unit. .
[0060]
(6) Preferably, in the above (1), an area of the original image obtained by dynamic imaging is designated, and water fat separation processing calculation is performed only on the designated area, and an image is displayed.
In the magnetic resonance imaging method of the present invention, an original image before water / fat separation processing is first displayed on the display unit. Then, the operator sets an area where water / fat separation processing is necessary. Thereafter, the water / fat separation process is performed using only the data included in the set area. Further, such a region-selected water / fat separation processing display is applied to dynamic imaging to enable real-time water / fat separation image display.
[0061]
According to the above method, unnecessary data in the original image is not used in the water / fat separation processing calculation, so the absolute amount of noise and the like mixed in the calculation is reduced, and the water / fat separation processing such as phase unwrapping work is performed. You can reduce time mistakes. In addition, since the number of data to be processed is reduced, the processing time can be reduced.
[0062]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
First, an example in which one embodiment of the present invention is applied to the 3PD method will be described. In the 3PD method, TE is set to TE1, TE2, and TE3 in the SE sequence or the GrE sequence, and imaging is performed three times.
[0063]
Also, if Δf is the difference in resonance frequency due to chemical shift between water and fat and 2τ = 1 / Δf, for example, the difference between TE2 and TE1 is set to (2n + 1) τ, where n is a natural number.
[0064]
On the other hand, the difference between TE3 and TE1 is set to 2nτ, where n is also a natural number. However, the signal is T2, T2*In the normal case, TE2 and TE3 are set to TE1 + τ and TE1 + 2τ, respectively.
[0065]
Further, instead of performing the imaging three times, it is possible to generate three echoes with a multi-echo type SE and GrE sequence and complete the imaging once.
[0066]
FIG. 1 is a time chart of an example in which one embodiment of the present invention is applied to a multi-echo type SE sequence. In such a single scan sequence, the photographing time is shortened to 1/3, so the effect of shortening the computation time is further increased.
[0067]
Now, as shown by reference numerals 601, 602, and 603 in FIG. 1, signals 604, 605, and 606 are obtained for TE = TE 1, TE 2, and TE 3 by alternately inverting the polarity of the read gradient magnetic field pulse, respectively. The MR signals obtained by TE = TE1, TE2, and TE3 are respectively shown as s1, s2, and s3 in common in the case of performing the imaging three times and in the case of completing the single imaging with the multi-echo type. To do.
[0068]
In FIG. 1, reference numerals 604, 605, and 606 correspond to the MR signals s1, s2, and s3. When Fourier transform is applied to the MR signals s1, s2, and s3, image data S1, S2, and S3 are obtained. The obtained image data S1, S2, and S3 are complex data.
[0069]
In one embodiment of the present invention, first, the absolute value display images of the image data S1, S2, and S3 are displayed on the display unit 308 of the MR imaging apparatus shown in FIG. The image displayed here may be any of image data S1, S2, and S3, or a combination of a plurality of them.
[0070]
FIG. 2 shows an example in which only the image 701 of the image data S1 is displayed. The operator draws a processing target area 702 that is a partial area of the image 701 on the previously displayed image 701 by using a pointing tool such as a mouse pointer or a pen, and sets the water fat separation processing target area. decide.
[0071]
At this time, the number of processing target regions is not limited to one, and a plurality of processing target regions may be drawn. In this case, the processing regions are read in the drawing order or the priority order is specified separately.
[0072]
FIG. 3 shows an example in which two images of image data S 1 and S 2 are displayed on the display unit 308. In such a case, as shown in FIG. 3A, it is also possible to select a plurality of processing regions for one image as two water fat separation processing target regions 801 and 802. Also, as shown in FIG. 3B, it is possible to draw on the other image, such as water / fat separation target regions 803 and 804.
[0073]
When a plurality of water / fat separation processing target areas are selected, the water / fat separation processing target areas are read in the order in which they are drawn, or are read according to a separately specified priority order, as described above. In the examples shown in FIG. 2 and FIG. 3, the selection of the water / fat separation processing target area is shown as an example of freehand selection, but the configuration is such that a rectangular processing target area is selected by specifying diagonal points. It is also possible to do. Moreover, it may be circular and a known technique can be used.
[0074]
FIG. 4 is a diagram showing an example of an image obtained by subjecting the designated processing target region 702 in the image 701 to water / fat separation processing, and FIG. 4 (A) shows a water image. (B) shows a fat image.
[0075]
In addition, when applying one Embodiment of this invention to dynamic imaging (after-mentioned), you may apply the process target area set here to the several image image | photographed continuously. In the case of multi-slices, the same water / fat separation target region may be set for all slices, or may be set for each slice. This selection can be configured so that the user can switch arbitrarily.
[0076]
Next, the determined water / fat separation target region is sent to the signal processing unit 307. The signal processing unit 307 performs the water / fat separation processing calculation described above only for the pixels corresponding to the transmitted water / fat separation processing target region.
[0077]
That is, a static magnetic field inhomogeneous distribution map is created from the image data S1 and S3 only for pixels corresponding to the water / fat separation target region, and the phase of the image data S2 is corrected. This phase correction is also performed only for the water fat separation target region specified previously.
[0078]
Assuming that the image data S2 is subjected to phase correction is S2 ', addition / subtraction processing of the image data S1 and S2' is performed in the water / fat separation target region to obtain a water / fat separation image.
[0079]
The obtained water / fat separation image of the processing target area is displayed on the display unit 308. The image to be displayed may be either a water image or a fat image, or both. For parts other than the water / fat separation processing target region, for example, when an image before processing is displayed with reduced contrast, the relationship between the position of the water / fat separation processing part and the whole is desirable.
[0080]
Similarly, an example of applying the present invention to the 2PD method with static magnetic field correction will be described. In this example, as in the 3PD method, imaging is performed using the SE sequence or the GrE sequence, but TE is set to TE1 and TE2 and imaging is performed twice. The difference between TE2 and TE1 is set to (2n + 1) τ, where n is a natural number. In normal cases, TE2 is set to TE1 + τ.
[0081]
That is, a signal is acquired by the same method as the 2PD method shown in FIG. Further, instead of performing the imaging twice, it is also possible to generate two echoes by a multi-echo type SE and GrE sequence and complete the imaging once.
[0082]
That is, in FIG. 1, the readout gradient magnetic field pulse 603 is not applied. At that time, the echo signal 606 is not generated. The imaging that acquires two echoes by a single scan has a particularly large user merit because the processing time is particularly short.
[0083]
Now, MR signals obtained by imaging TE = TE1 and TE2 are denoted by s1 and s2, respectively. When Fourier transform is applied to these MR signals s1 and s2, image data S1 and S2 are obtained. The obtained image data S1 and S2 are complex data.
[0084]
Therefore, an absolute value display image of the image data S1 and S2 is displayed on the display unit 308. The image to be displayed here is one or both of the image data S1 and S2. Next, the operator uses a pointing tool such as a mouse pointer or a pen to draw and determine a water / fat separation target region on the previously displayed image.
[0085]
In accordance with the 2PD method with static magnetic field correction described above, a water / fat separation image of the water / fat separation processing target region is obtained and displayed on the display unit 308 in the same manner as when applied to the 3PD method. In the case of the 2PD method with static magnetic field correction, processing is generally complicated and processing time is longer than that of the 3PD method.
[0086]
Therefore, the effect of shortening the time according to the present invention is particularly great. For example, if each side of the rectangular processing target area is ½ of the original image, the processing time can be reduced to almost ¼.
[0087]
The above technique can also be applied to dynamic photography. As described above, this dynamic imaging is a method of imaging the same portion of the subject at a certain time interval, obtaining a series of images, and imaging the time change. In this dynamic shooting, an absolute value image is displayed only for the first image, and a water / fat separation target region is determined using this absolute value image. In the second and subsequent images, an image (for example, a water-fat separation image as shown in FIG. 4) that is partially water-fat separated in real time at a high speed in the water-fat separation processing target region selected in the first time. indicate.
[0088]
For dynamic imaging, an example in which processing according to an embodiment of the present invention is combined with a 2-echo GrE sequence with a short imaging time has the highest real-time performance.
[0089]
In the conventional technique, since the water fat separation processing time is as long as 20 s to 30 s in dynamic shooting, it was difficult to obtain a water fat separated image corresponding to the obtained image on a one-to-one basis. According to one embodiment of the present invention, since the water / fat separation processing time can be executed in a few seconds, it is possible to obtain a water / fat separation image corresponding to the obtained image on a one-to-one basis even in dynamic imaging.
[0090]
Note that if the processing target area can be reset from the GUI as necessary, it is possible to cope with the case where the position of the examination region is shifted and it is easy to use.
[0091]
5 and 6 are diagrams showing another embodiment of the present invention.
In the above-described embodiment of the present invention, the designated area of the original image 701 is subjected to water / fat separation processing, and only the area subjected to water / fat separation is displayed on the display unit 308.
[0092]
On the other hand, in another embodiment of the present invention shown in FIG. 5 and FIG. 6, water fat separation processing is performed on a specified area of the original image 701 and water fat separation is performed on a partial area. Is displayed, and other parts that are not separated from water and fat are also displayed together.
[0093]
That is, as shown in FIG. 5, when only the region 702 in the original image 701 is a water image, the other part displays an image 703 in the state of the original image on the display unit 308.
[0094]
As shown in FIG. 6, when only the area 702 in the original image 701 is a fat image, the other portion displays an image 703 in the original image state on the display unit 308.
[0095]
In the other embodiments of the present invention described above, the same effect as that of the embodiment can be obtained, and the position where the water fat separation display is located in the entire image can be confirmed at a glance. It is possible to obtain an effect that the separated portion can be easily compared with the portion that is not.
[0096]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a magnetic resonance imaging method and apparatus for acquiring a plurality of original image data having different echo times and obtaining a water / fat separated image by calculation. A designated area is designated, and water fat separation processing is performed for the designated area.
[0097]
As a result, the noise component included in the specified area is less than the noise component included in the original image data, and errors during calculation such as phase unwrapping due to this noise component can be reduced, so that deterioration in image quality can be suppressed, and image quality can be reduced. An improved water / fat separation image can be obtained.
[0098]
In addition, since the amount of data to be subjected to the water / fat separation process is reduced, the water / fat separation processing time can be significantly reduced.
[0099]
Therefore, it is possible to obtain a water / fat separation image with improved image accuracy and to realize a magnetic resonance imaging method and apparatus with a shortened water / fat separation processing time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a data acquisition time chart according to a 3PD method in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of region selection of an image displayed on a display unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image with a region selected displayed on a display unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a water / fat separation image in an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a water / fat separation image according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing another example of a water / fat separated image according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an MRI apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 8 is a data acquisition time chart in the 2PD method using a GE sequence.
FIG. 9 is a data acquisition time chart in the 2PD method using an SE sequence.
FIG. 10 is a data acquisition time chart in the 3PD method using a GE sequence.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a static magnetic field inhomogeneous distribution in the FOV.
[Explanation of symbols]
301 Subject
302 Static magnetic field magnet
303 gradient coil
304 RF coil
305 RF probe
306 Signal detection unit
307 Signal processor
308 display
309 Gradient magnetic field power supply
310 RF transmitter
311 Control unit
312 beds

Claims (6)

エコー時の異なる複数枚の元画像データに対し、演算によって水・脂肪分離画像を得る磁気共鳴イメージング方法において、
元画像データのうち、水脂肪分離処理を行う部分的領域を指定し、
この指定された部分的領域のみに対して静磁場不均一による位相誤差を補正する位相アンラップ処理を実行し、
上記位相アンラップ処理が実行された部分的領域に対して水脂肪分離処理を実行し、その領域のみの水画像又は脂肪画像を得ることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
To a plurality of original image data having different between the echo time, a magnetic resonance imaging method for obtaining a water-fat separation images by computation,
In the original image data, specify the partial area for water fat separation processing,
Run the phase unwrapping process for correcting the phase error due to the static magnetic field inhomogeneity with respect to only the designated partial region,
A magnetic resonance imaging method characterized in that a water / fat separation process is performed on a partial area on which the phase unwrapping process has been performed to obtain a water image or a fat image of only that area.
請求項1記載の磁気共鳴イメージング方法において、上記エコー時間の異なる元画像データは、少なくとも2枚であることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。  The magnetic resonance imaging method according to claim 1, wherein the original image data having different echo times is at least two. 請求項1記載の磁気共鳴イメージング方法において、上記水脂肪分離処理を行う部分的領域は、複数指定できることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。  2. The magnetic resonance imaging method according to claim 1, wherein a plurality of partial regions for performing the water / fat separation process can be designated. 請求項1記載の磁気共鳴イメージング方法において、上記元画像を、表示手段により表示し、表示された元画像から上記水脂肪分離処理を行う部分的領域を指定し、元画像と上記部分的領域の水脂肪分離された画像とを位置を対応させて合成表示することを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。The magnetic resonance imaging method according to claim 1, wherein said original image, and displayed by the display means, from the displayed original image specifies a partial region for the water-fat separation process, the original image and the partial region A magnetic resonance imaging method, comprising combining and displaying an image separated from water and fat in correspondence with each other . 被検体からの磁気共鳴信号を検出する信号検出部と、検出された信号を画像処理する信号処理部と、信号処理された画像を表示する表示部と、上記信号検出部、信号処理部及び表示部の動作を制御する制御部とを備え、エコー時間の異なる複数枚の元画像データを取得し、水脂肪分離画像を得る磁気共鳴イメージング装置において、
元画像データのうち、水脂肪分離処理を行うべき1又は複数の領域を指定する指定手段を備え、
上記信号処理部は、上記指定手段により指定された領域のみに対して静磁場不均一による位相誤差を補正する位相アンラップ処理を実行し、上記位相アンラップ処理が実行された部分的領域に対して水脂肪分離演算を行い、上記表示部は演算された水画像又は脂肪画像を表示することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
A signal detector detecting the magnetic resonance signals from the subject, a signal processing unit for image processing the detected signals, and a display unit for displaying the signal processed image, the signal detection unit, a signal processing unit and a display A magnetic resonance imaging apparatus that obtains a plurality of original image data having different echo times and obtains a water-fat separated image.
A specifying means for specifying one or a plurality of regions in the original image data to be subjected to the water / fat separation process,
The signal processing unit, the water for the specified for only in the region running phase unwrapping process for correcting the phase error due to the static magnetic field inhomogeneity, the phase unwrapping process is performed partial regions by said specifying means A magnetic resonance imaging apparatus characterized by performing fat separation calculation and displaying the calculated water image or fat image.
請求項記載の磁気共鳴イメージング装置において、元画像データの取得を連続して行い、リアルタイムで、水脂肪分離された画像を上記表示部に表示することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。6. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 5, wherein the original image data is continuously acquired, and the water / fat separated image is displayed on the display unit in real time.
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