JP3938717B2 - 磁気共鳴撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エコープラナー（Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ）法を用いて画像情報の取得を行う磁気共鳴撮像方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮像時間の一層の短縮のために、超高速スキャン（ｓｃａｎ）が臨床の場においても、用いられるようになってきた。エコープラナー法に代表される超高速スキャンは、被検体をＲＦパルス（ｐｕｌｓｅ）で磁気共鳴状態に励起したあとで、読み出し勾配磁場の反転を繰り返し、断層画像情報のフーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）変換形態であるＫ空間上のデータ（ｄａｔａ）を順次取得して一枚の断層画像情報を取得する。この際、Ｋ空間上のデータ値は、読み出し勾配磁場の反転を繰り返して取得されるため、位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）軸方向にナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）周波数で振動する。このＫ空間上のデータをフーリエ変換して取得される断層画像には、ナイキスト周波数に比例した位置に断層画像のゴースト（ｇｈｏｓｔ）が発生する。このゴーストが断層画像に重なることにより、断層画像の画質劣化が生じる。
【０００３】
そこで、画像取得範囲（以下ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄ Ｏｆ Ｖｉｅｗと称する）を画像表示範囲の２倍にして、ゴーストがオペレータ（ｏｐｅｒａｔｏｒ）により設定された画像表示範囲の外に発生し、ゴーストと断層画像の重なりを防ぐノーフェーズラップ（Ｎｏ Ｐｈａｓｅ Ｗｒａｐ）法が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によれば、断層画像の静磁場不均一による歪みも２倍になった。すなわち、断層画像の静磁場不均一による歪みは、ＦＯＶの大きさに比例して増大するので、ゴーストと断層画像の重なりが生じなくなる一方で、断層画像の歪みが２倍に増大した。
【０００５】
特に、エコープラナー法では、従来のスピンエコー（ｓｐｉｎ ｅｃｈｏ）法、あるいはグラジエントエコー（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）法等のスキャンと比較して、静磁場不均一が断層画像の歪みに与える効果は、大きくなる。そして、従来のスピンエコー法、あるいはグラジエントエコー法等のスキャンが行われる静磁場均一度の低いマグネットを用いてエコープラナー法を行うことは、従来のスキャンと比較して、断層画像の歪みが大きなものとなる要因となっている。
【０００６】
これらのことから、静磁場不均一による画像歪みを最小限に押さえ、しかもゴーストと断層画像が重なり合うことを防止するエコープラナー法による磁気共鳴撮像方法および装置をいかに実現するかが重要となる。
【０００７】
この発明は、上述した従来技術による課題を解決するためになされたものであり、静磁場不均一による画像歪みを最小限に押さえ、しかもゴーストと断層画像が重なり合うことを防止するエコープラナー法による磁気共鳴撮像方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像方法は、静磁場を形成し、前記静磁場内の被検体に高周波磁場を送信し、前記静磁場内の勾配磁場を、周波数エンコード軸方向に読み出し勾配磁場の反転を繰り返し、さらに、位相エンコード軸方向に、前記被検体の前記位相エンコード軸方向の画像取得範囲から算出されるステップ勾配を、前記読み出し勾配磁場の反転ごとに加え、前記被検体からの磁気共鳴信号を前記読み出し勾配磁場の反転ごとに受信し、複数の前記受信信号からフーリエ変換により画像情報を生成および処理する、エコープラナー法を用いた磁気共鳴撮像方法であって、前記被検体の前記位相エンコード軸方向の大きさを検出し、前記画像取得範囲を前記大きさに基づいて算定すること、を特徴とする。
【０００９】
この第１の観点による発明によれば、被検体の位相エンコード軸方向の大きさを検出し、画像取得範囲をこの大きさに基づいて算定することとしているので、エコープラナー法の際に発生するゴーストと被検体の断層画像が重なり合うことなく、しかも静磁場不均一による断層画像の歪みを最小限に押さえることができる。
【００１０】
また、第２の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、静磁場を形成する静磁場形成手段と、勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、前記静磁場内の被検体に高周波磁場を送信する送信手段と、前記被検体からの磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記勾配磁場形成手段、前記送信手段および前記受信手段を、周波数エンコード軸方向に読み出し勾配磁場の反転を繰り返し、さらに、位相エンコード軸方向に、前記被検体の前記位相エンコード軸方向の画像取得範囲から算出されるステップ勾配を、前記読み出し勾配磁場の反転ごとに加えるエコープラナー法を用いて制御する制御手段と、前記磁気共鳴信号からフーリエ変換により画像情報を生成および処理する画像処理手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、前記制御手段および前記画像処理手段は、前記被検体の位相エンコード軸方向の大きさを検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記画像取得範囲を前記大きさに基づいて算定する算定手段を備えること、を特徴とする。
【００１１】
この第２の観点の発明によれば、制御手段および画像処理手段は、検出手段により、被検体の位相エンコード軸方向の大きさを検出し、制御手段は、算定手段により、画像取得範囲を被検体の大きさに基づいて算定することとしているので、エコープラナー法を用いた超高速スキャンの際に発生するゴーストと被検体の断層画像が重なり合うことなく、しかも静磁場不均一による断層画像の歪みを最小限に押さえることができる。
【００１２】
また、第３の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、前記検出手段に、前記位相エンコード軸方向にプリスキャンの周波数エンコード軸を設定し、前記プリスキャンから得られる被検体の投影情報から前記大きさを求める第１の測定手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この第３の観点の発明によれば、検出手段に、第１の測定手段を用い、位相エンコード軸方向にプリスキャンの周波数エンコード軸を設定し、プリスキャンから得られる被検体の投影情報から大きさを求めることとしているので、被検体の位相エンコード軸方向の大きさをプリスキャンから求めることができる。
【００１４】
また、第４の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、前記検出手段に、前記位相エンコード軸方向に零周波数近傍の複数ビューのプリスキャンを行い、前記プリスキャンから概略の前記被検体の断層画像情報を取得し、前記断層画像情報に基づいて前記大きさを求める第２の測定手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
この第４の観点の発明によれば、検出手段に、第２の測定手段を用いて、位相エンコード軸方向に零周波数近傍の複数ビューのプリスキャンを行い、このプリスキャンから概略の被検体の断層画像情報を取得し、この断層画像情報に基づいて被検体の大きさを求めることとしているので、被検体の位相エンコード方向の大きさをプリスキャンから求めることができる。
【００１６】
また、第５の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、前記検出手段に、ローカライズスキャンで取得される前記被検体の断層画像情報に基づいて前記大きさを求める第３の測定手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
この第５の観点の発明によれば、検出手段に、第３の測定手段を用いて、ローカライズスキャンで取得される被検体の断層画像情報に基づいて大きさを求めることとしているので、被検体の位相エンコード方向の大きさをローカライズスキャンから求めることができる。
【００１８】
また、第６の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、前記第１ないし第３の測定手段は、前記投影情報あるいは前記断層画像情報の閾値を越える画素位置から前記大きさを推定する推定手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
この第６の観点の発明によれば、前記第１ないし３の測定手段に、推定手段を用いて、投影情報あるいは断層画像情報の閾値を越える画素位置から被検体の大きさを推定することとしているので、投影情報あるいは断層画像情報から被検体の大きさを容易に推定することができる。
【００２０】
また、第７の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、前記算定手段に、前記画像取得範囲を、前記大きさの２倍に設定する第１の設定手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
この第７の観点の発明によれば、算定手段に、第１の設定手段を用いて、画像取得範囲を、被検体の大きさの２倍に設定することとしているので、被検体の断層画像とゴーストが重なり合うことを防ぐことができる。
【００２２】
また、第８の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、前記算定手段に、オペレータが指定する画像表示範囲に前記大きさを加算し、さらに前記加算値を前記画像表示範囲で除算した倍率を求め、前記倍率だけ前記画像表示範囲を拡大した値の前記画像取得範囲を設定する第２の設定手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
この第８の観点の発明によれば、算定手段は、第２の設定手段により、オペレータが指定する画像表示範囲に大きさを加算し、さらにこの加算値を画像表示範囲で除算した倍率を求め、この倍率だけ画像表示範囲を拡大した値の画像取得範囲を設定することとしているので、画像表示範囲内に断層画像のゴーストが入り込まないようにすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる磁気共鳴撮像方法および装置の好適な実施の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１にかかる磁気共鳴撮像装置の全体構成について説明する。図１に磁気共鳴撮像装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。同図に示すように、本装置はマグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）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（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒形の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。また、マグネットシステム１００の概ね円柱状の撮像空間（ボア：ｂｏｒｅ）の中心部に、クレードル５００上に横臥状態で撮像の被検体１が配置される。
【００２６】
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同軸的に配置された円筒状コイルの軸方向に平行である。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。
【００２７】
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、位相エンコード軸および周波数エンコード軸の方向において、それぞれ静磁場強度に線形勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。ここで、スライス軸、位相エンコード軸および周波数エンコード軸は、相互間の垂直性を保ったまま前記座標軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。
【００２８】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場、位相エンコード軸方向の勾配磁場を位相エンコード勾配磁場、周波数エンコード軸方向の勾配磁場を周波数エンコード勾配磁場ともいう。周波数エンコード軸方向の勾配磁場は、被検体１に励起された磁気共鳴信号の位相を相互にばらけさせるディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）勾配磁場と、このばらけた磁気共鳴信号の位相を再度同じものとするリフォーカス（ｒｅｆｏｃｕｓ）のための読み出し勾配磁場とを有する。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。
【００２９】
ＲＦコイル部１０８は、静磁場空間に、被検体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パルスともいう。ＲＦコイル部１０８は、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を受信する。
【００３０】
ＲＦコイル部１０８は、図示しない送信用のコイルおよび受信用のコイルを有する。送信用のコイルおよび受信用のコイルは、同じコイルを兼用するかあるいはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【００３１】
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。
【００３２】
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、被検体１の体内のスピンを励起する。
【００３３】
ＲＦコイル部１０８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、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）によって取り込み、それをディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。
【００３４】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には、制御部１６０が接続されている。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撮像を遂行する。
【００３５】
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。制御部１６０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリは制御部１６０用の制御プログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）であるパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）および各種のデータを記憶している。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。
【００３６】
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。
【００３７】
データ処理部１７０は、制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は、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を実現される。
【００３８】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集した磁気共鳴信号である、Ｋ空間上の生データをメモリに記憶する。このＫ空間上の生データは２次元フーリエ変換により画像再構成が行われ、画像情報が生成される。その後、この画像情報はメモリに記憶される。
【００３９】
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。
【００４０】
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、オペレータによって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。オペレータは表示部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。
【００４１】
ここで、制御部１６０およびデータ処理部１７０の動作を説明する前に、エコープラナー法を用いた超高速スキャンの断層画像の歪みと撮像の際のＦＯＶの関係について述べる。
【００４２】
エコープラナー法では、Ｋ空間上で生データを取得する際に、位相エンコード軸方向のデータサンプリング速度が減少するに従い、磁場不均一の影響はその分増加し、磁場不均一の効果である画像歪みも増加する。また、位相エンコード軸方向のＦＯＶが大きくなると、位相エンコード軸方向のデータサンプリング速度が減少するため、画像歪みが大きくなる。この関係を数式で表現すると、画像歪をΔｌ、磁気回転比をγ、磁場不均一をΔＢ、受信エコー間隔をδ、ＦＯＶ値をｆとして、
Δｌ＝δ・ｆ・γ・ΔＢ ―――――（１）
となり、画像歪ΔｌとＦＯＶ値ｆは比例する。ここで、受信エコー間隔δおよびＦＯＶ値ｆは、図５（Ａ）および図３（Ｂ）に記載のδおよびｆであって、後述する。
【００４３】
つぎに、制御部１６０およびデータ処理部１７０の動作を、図２のフローチャートを用いて説明する。まず、制御部１６０は、プリスキャン（ｐｒｅｓｃａｎ）を行う（ステップＳ２０１）。このプリスキャンにおいては、ＲＦ駆動部１４０の送信ＲＦ利得、あるいは、データ収集部１５０の受信信号をサンプリングする際の受信利得を、磁気共鳴信号の励起および受信を繰り返しながら最適化する。
【００４４】
その後、制御部１６０は、ローカライズスキャン（ｌｏｃａｌｉｚｅ ｓｃａｎ）を行い（ステップＳ２０２）、被検体１の画像表示領域および撮像断面の設定を行う。この際、第３の測定手段によれば、例えば、エコープラナー法による超高速スキャンがアキシャル（ａｘｉａｌ）面の撮像を行う場合に、ローカライズ断面としてサジタル（ｓａｇｉｔａｌ）あるいはコロナル（ｃｏｒｏｎａｌ）断面を撮像し、さらに、エコープラナー法の位相エンコード軸方向が被検体１のＡ／Ｐ（ａｎｔｅｒｉｏｒ／ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ）方向である場合には、サジタル断面を撮像し、これら断層画像上のカーソルライン（ｃｕｒｓｏｒ ｌｉｎｅ）から画像表示領域の設定および被検体１のＡ／Ｐ方向の大きさの測定を行う。また、エコープラナー法の位相エンコード軸方向が被検体１のＲ／Ｌ（ｒｉｇｈｔ／ｌｅｆｔ）方向である場合には、コロナル断面の断層画像から画像表示領域の設定および被検体１のＲ／Ｌ方向の大きさの測定を行う（ステップＳ２０３）。
【００４５】
ここで、被検体１の位相エンコード軸方向の大きさの測定は、断層画像にオペレータがカーソルを設定し、このカーソル長さを大きさとする。あるいは、閾値を設定し、この閾値を越える位相エンコード軸方向の画素位置の中から最大範囲もの抽出し、さらに、複数の位相エンコード軸方向の抽出された範囲の中で最大のものを被検体１の大きさと推定する自動測定を行っても良い。
【００４６】
その後、データ処理部１７０は、第２の設定手段によれば、ステップＳ２０３で取得した画像表示領域および被検体１の大きさから画像表示領域を拡大する倍率を算出し、エコープラナー法を行う際のＦＯＶを算定する（ステップＳ２０４）。この倍率αの算出は、画像表示領域の長さをＤ、被検体１の大きさをＬ、として、
α＝（Ｄ＋Ｌ）／Ｄ
により算出される。そして、この倍率αに画像表示領域の長さＤを掛けた値
ＦＯＶ値＝α・Ｄ
を、エコープラナー法の際のＦＯＶ値として設定する。
【００４７】
図３に画像表示領域の長さＤとＦＯＶ値の関係を図示した。図３（Ａ）は、取得される断層画像を図示したものである。位相エンコード軸方向にＤの大きさを有する画像表示領域と、ステップＳ２０３で測定された被検体１の位相エンコード軸方向の大きさＬが図示されている。図３（Ｂ）は、エコープラナー法で取得される画像取得範囲であるＦＯＶの大きさが示されている。画像表示領域の長さＤに、被検体１の大きさＬ＝Ｌ１＋Ｌ２を加えた大きさがＦＯＶ値として、新たに設定される。
【００４８】
また、画像歪みを最小に押さえたい場合には、第１の設定手段によれば、ＦＯＶ値を、被検体１の大きさＬから、
ＦＯＶ値＝２Ｌ
に設定し、画像表示領域の長さＤを
Ｄ＝Ｌ
とし、被検体１の大きさと画像表示領域の長さとを同一の大きさにする。
【００４９】
図４に画像表示領域の長さＤとＦＯＶ値の関係を図示した。図４（Ａ）は、取得される断層画像を図示したものである。位相エンコード軸方向に被検体１の大きさＬと同一の大きさを有する画像表示領域の断層画像が示されている。図４（Ｂ）は、エコープラナー法で取得される画像取得範囲であるＦＯＶの大きさが示されている。画像表示領域の長さＤ＝Ｌに、被検体１の大きさＬを加えた大きさがＦＯＶ値として、新たに設定される。
【００５０】
その後、制御部１６０は、超高速スキャンであるシングルショットエコープラナー（以下ＳＳ―ＥＰＩ：ＳｉｎｇｌｅＳｈｏｔ―ＥｃｈｏＰｌａｎａｒＩｍａｇｉｎｇと称する）法を用いて画像情報の収集を行う。このＳＳ−ＥＰＩ法のパルスシーケンスを図５に示した。図５は、横軸に共通の時間軸を有する、ＲＦ駆動部１４０，勾配駆動部１３０、データ収集部１５０の動作を示すタイムチャートである。
【００５１】
図５（Ａ）は、ＲＦ駆動部１４０からＲＦコイル部１０８に出力されるＲＦ信号波形、およびＲＦコイル部１０８からデータ収集部１５０が受信する受信エコーを示した。ここで、９０度パルスにより被検体１の磁気共鳴信号の励起を行い、その後、１８０度パルスを用いて励起磁化ベクトル（ｖｅｃｔｏｒ）のリフォーカスを行い、磁場不均一の影響を軽減する。
【００５２】
図５（Ｂ）は、周波数エンコード軸方向に勾配駆動部１３０から出力される勾配波形である。この勾配波形は、マグネットシステム１００のボア内に生成される線形勾配磁場の勾配の大きさを現す。まず、９０度パルスにより励起された励起磁化ベクトルをディフェーズ勾配によりディフェーズし、その後、１８０度パルスを加えたあとで、前記ディフェーズ勾配の２倍の面積を有する読み出し勾配を、位相エンコード数分の勾配反転を繰り返しつつ、磁気共鳴信号の受信を行う。
【００５３】
図５（Ｃ）は、位相エンコード軸方向に勾配駆動部１３０から出力される勾配波形である。この勾配波形は、マグネットシステム１００のボア内に発生する線形勾配磁場の勾配の大きさを現す。まず、９０度パルスにより励起された被検体１内の励起磁化ベクトルに、ＦＯＶ値および位相エンコード軸方向の画素数から求まる最大位相エンコード量を、位相エンコード勾配を用いて加える。
【００５４】
その後、周波数エンコード軸方向の読み出し勾配磁場の反転時に、ＦＯＶ値から決まるステップ勾配を繰り返し加え、９０度パルスにより励起された磁化ベクトルの位相エンコード量を順次変化させる。
【００５５】
なお、図５（Ｂ）の読み出し勾配磁場の中心位置には、勾配磁場が反転するごとに、異なる位相エンコード量の受信エコーが観測される。この受信エコーは、ＲＦコイル部１０８で受信されデータ収集部１５０に送信される。さらに、この受信エコーは、生データ上で、等しい位相エンコード量を有する周波数エンコード軸上のデータの集合である１つのビュー情報を形成する。また、この受信エコーは、Ａ／Ｄ変換の後で、データ処理部１７０に送信される。
【００５６】
その後、蓄積された受信エコー情報は、Ｋ空間上の生データとしてデータ処理部１７０に送られ、フーリエ変換を用いて画像再構成が行われる（ステップＳ２０６）。この際、Ｋ空間上の偶数ビューと奇数ビューは、図５（Ｂ）の読み出し勾配に示したように、読み出し勾配が反転した状態で受信エコーの取得が行われる。このため、Ｋ空間上の偶数ビューと奇数ビューとでは、受信エコーのＫ空間上の位置によらない共通部分の信号強度あるいは信号位相が異なる。そして、この生データのフーリエ変換後のＦＯＶ内の断層画像には、ナイキスト周波数の位置にゴーストが発生する。
【００５７】
その後、この画像再構成により生成された断層画像情報から被検体１のゴーストを省いた画像表示領域部分が抽出される（ステップＳ２０７）。この抽出に当たっては、図３（Ｂ）あるいは図４（Ｂ）に示した画像表示領域部分が抽出され、ゴーストを含む前記倍率で拡張されたＦＯＶ部分は、削除される。
【００５８】
また、この画像表示領域部分の断層画像は、静磁場不均一による歪みが、図３に示した第２の設定手段を用いた場合には、式（１）から、ＦＯＶ値のｆ＝α・Ｄに比例する。ここで、被検体１の大きさＬは、画像表示範囲の大きさＤより小さいので、Ｌ＜Ｄとなり、従ってα＜２となる。この値は、ノーフェーズラップの際のα＝２よりも小さな値となり、ノーフェーズラップよりも断層画像の歪みが小さくなる。
【００５９】
また、図４に示した第１の設定手段を用いた場合には、静磁場不均一による歪みは、式（１）から、ＦＯＶ値のｆ＝２Ｌに比例する。ここで、被検体１の大きさＬは、画像表示範囲の大きさＤと等しいので、画像表示範囲の大きさＤを、被検体１の大きさＬより大きくする場合よりも、断層画像の歪みが小さくなる。
【００６０】
その後、ＦＯＶから抽出された画像表示領域は、表示部１８０に表示され（ステップＳ２０８）、本処理を終了する。
上述してきたように、本実施の形態１では、ＦＯＶを、画像表示領域に被検体１の大きさを加算した値にすること、あるいは、被検体１の大きさの２倍の値にすることとしているので、被検体１のナイキスト周波数の位置に発生するゴーストを画像表示領域の外に位置させ、しかもＦＯＶ値は、画像表示領域の２倍以下となるので、式（１）から、磁場不均一による断層画像の歪みがノーフェーズラップ法より少なくなり、断層画像の歪みを最小限度に押さえることができる。
【００６１】
また、本実施の形態では、水平磁場を用いた磁気共鳴撮像装置の例を示したが、垂直磁場を用いた磁気共鳴撮像装置にも同様に本実施の形態を適用することができる。
【００６２】
（実施の形態２）
ところで、上記実施の形態１では、撮像断面を決定するローカライザを用いて被検体の大きさを測定することとしたが、ＲＦ駆動部１４０のチューニング（ｔｕｎｉｎｇ）を行うプリスキャンを行う際に、被検体１の大きさを求めることもできる。そこで本実施の形態２では、プリスキャンを用いて被検体１の大きさを求める場合を示すことにする。
【００６３】
ここで、図６に、本実施の形態２にかかる、プリスキャンを行った際のデータ処理部１７０の処理をを示した。なお、全体構成については、図１に示したものと同様であるので説明を省略し、動作については、図２に示したフローチャートと異なるステップＳ２０１のプリスキャン、並びにステップＳ２０３の画像表示領域および被検体１の大きさの測定、について説明し、その他の説明を省略する。
【００６４】
図２のフローチャートに示したステップＳ２０１のプリスキャンで、第２の測定手段によれば、制御部１６０は、位相エンコード軸方向に零位相エンコードを中心にして、この中心近傍に存在する複数ビューの断層画像情報を取得する。図６（Ａ）は、プリスキャンで取得される生データを例示した。Ｋ空間上の零位相エンコードを中心に、複数ビューの受信エコー情報が取得される。このビュー数は、被検体１の大きさが判別できる範囲内で最小のものがスキャン時間の短縮という観点から好ましい。
【００６５】
図２のフローチャートに示したステップＳ２０３の画像表示領域および被検体１の大きさの測定で、制御部１６０は、図６（Ａ）に示した受信エコー情報を、データ処理部１７０に送信する。データ処理部１７０は、受信した受信エコー情報を画像再構成して、図６（Ｂ）に示した断層画像情報を生成する。図６（Ｂ）の断層画像情報には、ビュー数が少なく分解能が低いので、概略の被検体１の断層画像が示されている。
【００６６】
ここで、第２の測定手段によれば、データ処理部１７０は、図６（Ｂ）の断層画像情報の位相エンコード方向に抽出ライン（ｌｉｎｅ）を設定し、この抽出ライン上の画素の信号強度を比較する。図６（Ｃ）は、この抽出ライン上の画素の信号強度を、縦軸を信号強度、横軸を抽出ライン上の画素位置として、表示したものである。
【００６７】
ここで、データ処理部１７０は、閾値を設定し、閾値を越えた信号強度値を有する画素位置には、被検体１が存在するとして、被検体１の位相エンコード軸方向の大きさＬを求める。なお、すべての周波数エンコード軸上の点に対して、この大きさＬを求め、この中から最大のものを、被検体１の位相エンコード軸方向の大きさＬとする。
【００６８】
上述してきたように、本実施の形態２では、プリスキャン時に被検体１の概略の断層画像情報を取得し、この断層画像情報から、自動的に位相エンコード軸方向の被検体１の大きさを求めることとしているので、別途被検体１の大きさを求めるスキャンを行うことなく、しかもオペレータが被検体１の大きさを計測する手間を省くことができる。
【００６９】
また、本実施の形態では、プリスキャン時の位相エンコード軸方向が、ＳＳ−ＥＰＩ法によるスキャンの位相エンコード軸方向と一致する場合を示したが、プリスキャン時の周波数エンコード軸方向とＳＳ−ＥＰＩ法の位相エンコード軸方向とを一致させる第１の測定手段を用いることもできる。この場合には、プリスキャン時に取得される被検体１の投影情報（プロファイルとも称する）を用いて、前記投影情報の閾値を越える画素位置から被検体１の大きさＬを推定することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、制御手段および画像処理手段は、被検体の位相エンコード軸方向の大きさを検出し、エコープラナー法の画像取得範囲を、被検体の大きさに基づいて算定することとしているので、エコープラナー法により取得される断層画像に発生するゴーストと被検体の断層画像が重なり合うことを防止し、しかも、主磁場コイルの静磁場不均一による断層画像の歪みを、最小限に押さえることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気共鳴撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１の制御部およびデータ処理部の動作を示すフローチャートである。
【図３】第２の算定手段のＦＯＶの算定を示す図である。
【図４】第１の算定手段のＦＯＶの算定を示す図である。
【図５】ＳＳ−ＥＰＩ法のパルスシーケンスを示すタイムチャートである。
【図６】実施の形態２の被検体の大きさを測定する方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 被検体
１００ マグネットシステム
１０２ 主磁場コイル部
１０６ 勾配コイル部
１０８ ＲＦコイル部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１５０ データ収集部
１６０ 制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
５００ クレードル
【発明の属する技術分野】
この発明は、エコープラナー（Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ）法を用いて画像情報の取得を行う磁気共鳴撮像方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮像時間の一層の短縮のために、超高速スキャン（ｓｃａｎ）が臨床の場においても、用いられるようになってきた。エコープラナー法に代表される超高速スキャンは、被検体をＲＦパルス（ｐｕｌｓｅ）で磁気共鳴状態に励起したあとで、読み出し勾配磁場の反転を繰り返し、断層画像情報のフーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）変換形態であるＫ空間上のデータ（ｄａｔａ）を順次取得して一枚の断層画像情報を取得する。この際、Ｋ空間上のデータ値は、読み出し勾配磁場の反転を繰り返して取得されるため、位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）軸方向にナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）周波数で振動する。このＫ空間上のデータをフーリエ変換して取得される断層画像には、ナイキスト周波数に比例した位置に断層画像のゴースト（ｇｈｏｓｔ）が発生する。このゴーストが断層画像に重なることにより、断層画像の画質劣化が生じる。
【０００３】
そこで、画像取得範囲（以下ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄ Ｏｆ Ｖｉｅｗと称する）を画像表示範囲の２倍にして、ゴーストがオペレータ（ｏｐｅｒａｔｏｒ）により設定された画像表示範囲の外に発生し、ゴーストと断層画像の重なりを防ぐノーフェーズラップ（Ｎｏ Ｐｈａｓｅ Ｗｒａｐ）法が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によれば、断層画像の静磁場不均一による歪みも２倍になった。すなわち、断層画像の静磁場不均一による歪みは、ＦＯＶの大きさに比例して増大するので、ゴーストと断層画像の重なりが生じなくなる一方で、断層画像の歪みが２倍に増大した。
【０００５】
特に、エコープラナー法では、従来のスピンエコー（ｓｐｉｎ ｅｃｈｏ）法、あるいはグラジエントエコー（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）法等のスキャンと比較して、静磁場不均一が断層画像の歪みに与える効果は、大きくなる。そして、従来のスピンエコー法、あるいはグラジエントエコー法等のスキャンが行われる静磁場均一度の低いマグネットを用いてエコープラナー法を行うことは、従来のスキャンと比較して、断層画像の歪みが大きなものとなる要因となっている。
【０００６】
これらのことから、静磁場不均一による画像歪みを最小限に押さえ、しかもゴーストと断層画像が重なり合うことを防止するエコープラナー法による磁気共鳴撮像方法および装置をいかに実現するかが重要となる。
【０００７】
この発明は、上述した従来技術による課題を解決するためになされたものであり、静磁場不均一による画像歪みを最小限に押さえ、しかもゴーストと断層画像が重なり合うことを防止するエコープラナー法による磁気共鳴撮像方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像方法は、静磁場を形成し、前記静磁場内の被検体に高周波磁場を送信し、前記静磁場内の勾配磁場を、周波数エンコード軸方向に読み出し勾配磁場の反転を繰り返し、さらに、位相エンコード軸方向に、前記被検体の前記位相エンコード軸方向の画像取得範囲から算出されるステップ勾配を、前記読み出し勾配磁場の反転ごとに加え、前記被検体からの磁気共鳴信号を前記読み出し勾配磁場の反転ごとに受信し、複数の前記受信信号からフーリエ変換により画像情報を生成および処理する、エコープラナー法を用いた磁気共鳴撮像方法であって、前記被検体の前記位相エンコード軸方向の大きさを検出し、前記画像取得範囲を前記大きさに基づいて算定すること、を特徴とする。
【０００９】
この第１の観点による発明によれば、被検体の位相エンコード軸方向の大きさを検出し、画像取得範囲をこの大きさに基づいて算定することとしているので、エコープラナー法の際に発生するゴーストと被検体の断層画像が重なり合うことなく、しかも静磁場不均一による断層画像の歪みを最小限に押さえることができる。
【００１０】
また、第２の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、静磁場を形成する静磁場形成手段と、勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、前記静磁場内の被検体に高周波磁場を送信する送信手段と、前記被検体からの磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記勾配磁場形成手段、前記送信手段および前記受信手段を、周波数エンコード軸方向に読み出し勾配磁場の反転を繰り返し、さらに、位相エンコード軸方向に、前記被検体の前記位相エンコード軸方向の画像取得範囲から算出されるステップ勾配を、前記読み出し勾配磁場の反転ごとに加えるエコープラナー法を用いて制御する制御手段と、前記磁気共鳴信号からフーリエ変換により画像情報を生成および処理する画像処理手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、前記制御手段および前記画像処理手段は、前記被検体の位相エンコード軸方向の大きさを検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記画像取得範囲を前記大きさに基づいて算定する算定手段を備えること、を特徴とする。
【００１１】
この第２の観点の発明によれば、制御手段および画像処理手段は、検出手段により、被検体の位相エンコード軸方向の大きさを検出し、制御手段は、算定手段により、画像取得範囲を被検体の大きさに基づいて算定することとしているので、エコープラナー法を用いた超高速スキャンの際に発生するゴーストと被検体の断層画像が重なり合うことなく、しかも静磁場不均一による断層画像の歪みを最小限に押さえることができる。
【００１２】
また、第３の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、前記検出手段に、前記位相エンコード軸方向にプリスキャンの周波数エンコード軸を設定し、前記プリスキャンから得られる被検体の投影情報から前記大きさを求める第１の測定手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この第３の観点の発明によれば、検出手段に、第１の測定手段を用い、位相エンコード軸方向にプリスキャンの周波数エンコード軸を設定し、プリスキャンから得られる被検体の投影情報から大きさを求めることとしているので、被検体の位相エンコード軸方向の大きさをプリスキャンから求めることができる。
【００１４】
また、第４の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、前記検出手段に、前記位相エンコード軸方向に零周波数近傍の複数ビューのプリスキャンを行い、前記プリスキャンから概略の前記被検体の断層画像情報を取得し、前記断層画像情報に基づいて前記大きさを求める第２の測定手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
この第４の観点の発明によれば、検出手段に、第２の測定手段を用いて、位相エンコード軸方向に零周波数近傍の複数ビューのプリスキャンを行い、このプリスキャンから概略の被検体の断層画像情報を取得し、この断層画像情報に基づいて被検体の大きさを求めることとしているので、被検体の位相エンコード方向の大きさをプリスキャンから求めることができる。
【００１６】
また、第５の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、前記検出手段に、ローカライズスキャンで取得される前記被検体の断層画像情報に基づいて前記大きさを求める第３の測定手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
この第５の観点の発明によれば、検出手段に、第３の測定手段を用いて、ローカライズスキャンで取得される被検体の断層画像情報に基づいて大きさを求めることとしているので、被検体の位相エンコード方向の大きさをローカライズスキャンから求めることができる。
【００１８】
また、第６の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、前記第１ないし第３の測定手段は、前記投影情報あるいは前記断層画像情報の閾値を越える画素位置から前記大きさを推定する推定手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
この第６の観点の発明によれば、前記第１ないし３の測定手段に、推定手段を用いて、投影情報あるいは断層画像情報の閾値を越える画素位置から被検体の大きさを推定することとしているので、投影情報あるいは断層画像情報から被検体の大きさを容易に推定することができる。
【００２０】
また、第７の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、前記算定手段に、前記画像取得範囲を、前記大きさの２倍に設定する第１の設定手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
この第７の観点の発明によれば、算定手段に、第１の設定手段を用いて、画像取得範囲を、被検体の大きさの２倍に設定することとしているので、被検体の断層画像とゴーストが重なり合うことを防ぐことができる。
【００２２】
また、第８の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、前記算定手段に、オペレータが指定する画像表示範囲に前記大きさを加算し、さらに前記加算値を前記画像表示範囲で除算した倍率を求め、前記倍率だけ前記画像表示範囲を拡大した値の前記画像取得範囲を設定する第２の設定手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
この第８の観点の発明によれば、算定手段は、第２の設定手段により、オペレータが指定する画像表示範囲に大きさを加算し、さらにこの加算値を画像表示範囲で除算した倍率を求め、この倍率だけ画像表示範囲を拡大した値の画像取得範囲を設定することとしているので、画像表示範囲内に断層画像のゴーストが入り込まないようにすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる磁気共鳴撮像方法および装置の好適な実施の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１にかかる磁気共鳴撮像装置の全体構成について説明する。図１に磁気共鳴撮像装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。同図に示すように、本装置はマグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）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（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒形の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。また、マグネットシステム１００の概ね円柱状の撮像空間（ボア：ｂｏｒｅ）の中心部に、クレードル５００上に横臥状態で撮像の被検体１が配置される。
【００２６】
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同軸的に配置された円筒状コイルの軸方向に平行である。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。
【００２７】
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、位相エンコード軸および周波数エンコード軸の方向において、それぞれ静磁場強度に線形勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。ここで、スライス軸、位相エンコード軸および周波数エンコード軸は、相互間の垂直性を保ったまま前記座標軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。
【００２８】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場、位相エンコード軸方向の勾配磁場を位相エンコード勾配磁場、周波数エンコード軸方向の勾配磁場を周波数エンコード勾配磁場ともいう。周波数エンコード軸方向の勾配磁場は、被検体１に励起された磁気共鳴信号の位相を相互にばらけさせるディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）勾配磁場と、このばらけた磁気共鳴信号の位相を再度同じものとするリフォーカス（ｒｅｆｏｃｕｓ）のための読み出し勾配磁場とを有する。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。
【００２９】
ＲＦコイル部１０８は、静磁場空間に、被検体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パルスともいう。ＲＦコイル部１０８は、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を受信する。
【００３０】
ＲＦコイル部１０８は、図示しない送信用のコイルおよび受信用のコイルを有する。送信用のコイルおよび受信用のコイルは、同じコイルを兼用するかあるいはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【００３１】
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。
【００３２】
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、被検体１の体内のスピンを励起する。
【００３３】
ＲＦコイル部１０８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、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）によって取り込み、それをディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。
【００３４】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には、制御部１６０が接続されている。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撮像を遂行する。
【００３５】
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。制御部１６０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリは制御部１６０用の制御プログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）であるパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）および各種のデータを記憶している。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。
【００３６】
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。
【００３７】
データ処理部１７０は、制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は、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を実現される。
【００３８】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集した磁気共鳴信号である、Ｋ空間上の生データをメモリに記憶する。このＫ空間上の生データは２次元フーリエ変換により画像再構成が行われ、画像情報が生成される。その後、この画像情報はメモリに記憶される。
【００３９】
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。
【００４０】
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、オペレータによって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。オペレータは表示部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。
【００４１】
ここで、制御部１６０およびデータ処理部１７０の動作を説明する前に、エコープラナー法を用いた超高速スキャンの断層画像の歪みと撮像の際のＦＯＶの関係について述べる。
【００４２】
エコープラナー法では、Ｋ空間上で生データを取得する際に、位相エンコード軸方向のデータサンプリング速度が減少するに従い、磁場不均一の影響はその分増加し、磁場不均一の効果である画像歪みも増加する。また、位相エンコード軸方向のＦＯＶが大きくなると、位相エンコード軸方向のデータサンプリング速度が減少するため、画像歪みが大きくなる。この関係を数式で表現すると、画像歪をΔｌ、磁気回転比をγ、磁場不均一をΔＢ、受信エコー間隔をδ、ＦＯＶ値をｆとして、
Δｌ＝δ・ｆ・γ・ΔＢ ―――――（１）
となり、画像歪ΔｌとＦＯＶ値ｆは比例する。ここで、受信エコー間隔δおよびＦＯＶ値ｆは、図５（Ａ）および図３（Ｂ）に記載のδおよびｆであって、後述する。
【００４３】
つぎに、制御部１６０およびデータ処理部１７０の動作を、図２のフローチャートを用いて説明する。まず、制御部１６０は、プリスキャン（ｐｒｅｓｃａｎ）を行う（ステップＳ２０１）。このプリスキャンにおいては、ＲＦ駆動部１４０の送信ＲＦ利得、あるいは、データ収集部１５０の受信信号をサンプリングする際の受信利得を、磁気共鳴信号の励起および受信を繰り返しながら最適化する。
【００４４】
その後、制御部１６０は、ローカライズスキャン（ｌｏｃａｌｉｚｅ ｓｃａｎ）を行い（ステップＳ２０２）、被検体１の画像表示領域および撮像断面の設定を行う。この際、第３の測定手段によれば、例えば、エコープラナー法による超高速スキャンがアキシャル（ａｘｉａｌ）面の撮像を行う場合に、ローカライズ断面としてサジタル（ｓａｇｉｔａｌ）あるいはコロナル（ｃｏｒｏｎａｌ）断面を撮像し、さらに、エコープラナー法の位相エンコード軸方向が被検体１のＡ／Ｐ（ａｎｔｅｒｉｏｒ／ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ）方向である場合には、サジタル断面を撮像し、これら断層画像上のカーソルライン（ｃｕｒｓｏｒ ｌｉｎｅ）から画像表示領域の設定および被検体１のＡ／Ｐ方向の大きさの測定を行う。また、エコープラナー法の位相エンコード軸方向が被検体１のＲ／Ｌ（ｒｉｇｈｔ／ｌｅｆｔ）方向である場合には、コロナル断面の断層画像から画像表示領域の設定および被検体１のＲ／Ｌ方向の大きさの測定を行う（ステップＳ２０３）。
【００４５】
ここで、被検体１の位相エンコード軸方向の大きさの測定は、断層画像にオペレータがカーソルを設定し、このカーソル長さを大きさとする。あるいは、閾値を設定し、この閾値を越える位相エンコード軸方向の画素位置の中から最大範囲もの抽出し、さらに、複数の位相エンコード軸方向の抽出された範囲の中で最大のものを被検体１の大きさと推定する自動測定を行っても良い。
【００４６】
その後、データ処理部１７０は、第２の設定手段によれば、ステップＳ２０３で取得した画像表示領域および被検体１の大きさから画像表示領域を拡大する倍率を算出し、エコープラナー法を行う際のＦＯＶを算定する（ステップＳ２０４）。この倍率αの算出は、画像表示領域の長さをＤ、被検体１の大きさをＬ、として、
α＝（Ｄ＋Ｌ）／Ｄ
により算出される。そして、この倍率αに画像表示領域の長さＤを掛けた値
ＦＯＶ値＝α・Ｄ
を、エコープラナー法の際のＦＯＶ値として設定する。
【００４７】
図３に画像表示領域の長さＤとＦＯＶ値の関係を図示した。図３（Ａ）は、取得される断層画像を図示したものである。位相エンコード軸方向にＤの大きさを有する画像表示領域と、ステップＳ２０３で測定された被検体１の位相エンコード軸方向の大きさＬが図示されている。図３（Ｂ）は、エコープラナー法で取得される画像取得範囲であるＦＯＶの大きさが示されている。画像表示領域の長さＤに、被検体１の大きさＬ＝Ｌ１＋Ｌ２を加えた大きさがＦＯＶ値として、新たに設定される。
【００４８】
また、画像歪みを最小に押さえたい場合には、第１の設定手段によれば、ＦＯＶ値を、被検体１の大きさＬから、
ＦＯＶ値＝２Ｌ
に設定し、画像表示領域の長さＤを
Ｄ＝Ｌ
とし、被検体１の大きさと画像表示領域の長さとを同一の大きさにする。
【００４９】
図４に画像表示領域の長さＤとＦＯＶ値の関係を図示した。図４（Ａ）は、取得される断層画像を図示したものである。位相エンコード軸方向に被検体１の大きさＬと同一の大きさを有する画像表示領域の断層画像が示されている。図４（Ｂ）は、エコープラナー法で取得される画像取得範囲であるＦＯＶの大きさが示されている。画像表示領域の長さＤ＝Ｌに、被検体１の大きさＬを加えた大きさがＦＯＶ値として、新たに設定される。
【００５０】
その後、制御部１６０は、超高速スキャンであるシングルショットエコープラナー（以下ＳＳ―ＥＰＩ：ＳｉｎｇｌｅＳｈｏｔ―ＥｃｈｏＰｌａｎａｒＩｍａｇｉｎｇと称する）法を用いて画像情報の収集を行う。このＳＳ−ＥＰＩ法のパルスシーケンスを図５に示した。図５は、横軸に共通の時間軸を有する、ＲＦ駆動部１４０，勾配駆動部１３０、データ収集部１５０の動作を示すタイムチャートである。
【００５１】
図５（Ａ）は、ＲＦ駆動部１４０からＲＦコイル部１０８に出力されるＲＦ信号波形、およびＲＦコイル部１０８からデータ収集部１５０が受信する受信エコーを示した。ここで、９０度パルスにより被検体１の磁気共鳴信号の励起を行い、その後、１８０度パルスを用いて励起磁化ベクトル（ｖｅｃｔｏｒ）のリフォーカスを行い、磁場不均一の影響を軽減する。
【００５２】
図５（Ｂ）は、周波数エンコード軸方向に勾配駆動部１３０から出力される勾配波形である。この勾配波形は、マグネットシステム１００のボア内に生成される線形勾配磁場の勾配の大きさを現す。まず、９０度パルスにより励起された励起磁化ベクトルをディフェーズ勾配によりディフェーズし、その後、１８０度パルスを加えたあとで、前記ディフェーズ勾配の２倍の面積を有する読み出し勾配を、位相エンコード数分の勾配反転を繰り返しつつ、磁気共鳴信号の受信を行う。
【００５３】
図５（Ｃ）は、位相エンコード軸方向に勾配駆動部１３０から出力される勾配波形である。この勾配波形は、マグネットシステム１００のボア内に発生する線形勾配磁場の勾配の大きさを現す。まず、９０度パルスにより励起された被検体１内の励起磁化ベクトルに、ＦＯＶ値および位相エンコード軸方向の画素数から求まる最大位相エンコード量を、位相エンコード勾配を用いて加える。
【００５４】
その後、周波数エンコード軸方向の読み出し勾配磁場の反転時に、ＦＯＶ値から決まるステップ勾配を繰り返し加え、９０度パルスにより励起された磁化ベクトルの位相エンコード量を順次変化させる。
【００５５】
なお、図５（Ｂ）の読み出し勾配磁場の中心位置には、勾配磁場が反転するごとに、異なる位相エンコード量の受信エコーが観測される。この受信エコーは、ＲＦコイル部１０８で受信されデータ収集部１５０に送信される。さらに、この受信エコーは、生データ上で、等しい位相エンコード量を有する周波数エンコード軸上のデータの集合である１つのビュー情報を形成する。また、この受信エコーは、Ａ／Ｄ変換の後で、データ処理部１７０に送信される。
【００５６】
その後、蓄積された受信エコー情報は、Ｋ空間上の生データとしてデータ処理部１７０に送られ、フーリエ変換を用いて画像再構成が行われる（ステップＳ２０６）。この際、Ｋ空間上の偶数ビューと奇数ビューは、図５（Ｂ）の読み出し勾配に示したように、読み出し勾配が反転した状態で受信エコーの取得が行われる。このため、Ｋ空間上の偶数ビューと奇数ビューとでは、受信エコーのＫ空間上の位置によらない共通部分の信号強度あるいは信号位相が異なる。そして、この生データのフーリエ変換後のＦＯＶ内の断層画像には、ナイキスト周波数の位置にゴーストが発生する。
【００５７】
その後、この画像再構成により生成された断層画像情報から被検体１のゴーストを省いた画像表示領域部分が抽出される（ステップＳ２０７）。この抽出に当たっては、図３（Ｂ）あるいは図４（Ｂ）に示した画像表示領域部分が抽出され、ゴーストを含む前記倍率で拡張されたＦＯＶ部分は、削除される。
【００５８】
また、この画像表示領域部分の断層画像は、静磁場不均一による歪みが、図３に示した第２の設定手段を用いた場合には、式（１）から、ＦＯＶ値のｆ＝α・Ｄに比例する。ここで、被検体１の大きさＬは、画像表示範囲の大きさＤより小さいので、Ｌ＜Ｄとなり、従ってα＜２となる。この値は、ノーフェーズラップの際のα＝２よりも小さな値となり、ノーフェーズラップよりも断層画像の歪みが小さくなる。
【００５９】
また、図４に示した第１の設定手段を用いた場合には、静磁場不均一による歪みは、式（１）から、ＦＯＶ値のｆ＝２Ｌに比例する。ここで、被検体１の大きさＬは、画像表示範囲の大きさＤと等しいので、画像表示範囲の大きさＤを、被検体１の大きさＬより大きくする場合よりも、断層画像の歪みが小さくなる。
【００６０】
その後、ＦＯＶから抽出された画像表示領域は、表示部１８０に表示され（ステップＳ２０８）、本処理を終了する。
上述してきたように、本実施の形態１では、ＦＯＶを、画像表示領域に被検体１の大きさを加算した値にすること、あるいは、被検体１の大きさの２倍の値にすることとしているので、被検体１のナイキスト周波数の位置に発生するゴーストを画像表示領域の外に位置させ、しかもＦＯＶ値は、画像表示領域の２倍以下となるので、式（１）から、磁場不均一による断層画像の歪みがノーフェーズラップ法より少なくなり、断層画像の歪みを最小限度に押さえることができる。
【００６１】
また、本実施の形態では、水平磁場を用いた磁気共鳴撮像装置の例を示したが、垂直磁場を用いた磁気共鳴撮像装置にも同様に本実施の形態を適用することができる。
【００６２】
（実施の形態２）
ところで、上記実施の形態１では、撮像断面を決定するローカライザを用いて被検体の大きさを測定することとしたが、ＲＦ駆動部１４０のチューニング（ｔｕｎｉｎｇ）を行うプリスキャンを行う際に、被検体１の大きさを求めることもできる。そこで本実施の形態２では、プリスキャンを用いて被検体１の大きさを求める場合を示すことにする。
【００６３】
ここで、図６に、本実施の形態２にかかる、プリスキャンを行った際のデータ処理部１７０の処理をを示した。なお、全体構成については、図１に示したものと同様であるので説明を省略し、動作については、図２に示したフローチャートと異なるステップＳ２０１のプリスキャン、並びにステップＳ２０３の画像表示領域および被検体１の大きさの測定、について説明し、その他の説明を省略する。
【００６４】
図２のフローチャートに示したステップＳ２０１のプリスキャンで、第２の測定手段によれば、制御部１６０は、位相エンコード軸方向に零位相エンコードを中心にして、この中心近傍に存在する複数ビューの断層画像情報を取得する。図６（Ａ）は、プリスキャンで取得される生データを例示した。Ｋ空間上の零位相エンコードを中心に、複数ビューの受信エコー情報が取得される。このビュー数は、被検体１の大きさが判別できる範囲内で最小のものがスキャン時間の短縮という観点から好ましい。
【００６５】
図２のフローチャートに示したステップＳ２０３の画像表示領域および被検体１の大きさの測定で、制御部１６０は、図６（Ａ）に示した受信エコー情報を、データ処理部１７０に送信する。データ処理部１７０は、受信した受信エコー情報を画像再構成して、図６（Ｂ）に示した断層画像情報を生成する。図６（Ｂ）の断層画像情報には、ビュー数が少なく分解能が低いので、概略の被検体１の断層画像が示されている。
【００６６】
ここで、第２の測定手段によれば、データ処理部１７０は、図６（Ｂ）の断層画像情報の位相エンコード方向に抽出ライン（ｌｉｎｅ）を設定し、この抽出ライン上の画素の信号強度を比較する。図６（Ｃ）は、この抽出ライン上の画素の信号強度を、縦軸を信号強度、横軸を抽出ライン上の画素位置として、表示したものである。
【００６７】
ここで、データ処理部１７０は、閾値を設定し、閾値を越えた信号強度値を有する画素位置には、被検体１が存在するとして、被検体１の位相エンコード軸方向の大きさＬを求める。なお、すべての周波数エンコード軸上の点に対して、この大きさＬを求め、この中から最大のものを、被検体１の位相エンコード軸方向の大きさＬとする。
【００６８】
上述してきたように、本実施の形態２では、プリスキャン時に被検体１の概略の断層画像情報を取得し、この断層画像情報から、自動的に位相エンコード軸方向の被検体１の大きさを求めることとしているので、別途被検体１の大きさを求めるスキャンを行うことなく、しかもオペレータが被検体１の大きさを計測する手間を省くことができる。
【００６９】
また、本実施の形態では、プリスキャン時の位相エンコード軸方向が、ＳＳ−ＥＰＩ法によるスキャンの位相エンコード軸方向と一致する場合を示したが、プリスキャン時の周波数エンコード軸方向とＳＳ−ＥＰＩ法の位相エンコード軸方向とを一致させる第１の測定手段を用いることもできる。この場合には、プリスキャン時に取得される被検体１の投影情報（プロファイルとも称する）を用いて、前記投影情報の閾値を越える画素位置から被検体１の大きさＬを推定することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、制御手段および画像処理手段は、被検体の位相エンコード軸方向の大きさを検出し、エコープラナー法の画像取得範囲を、被検体の大きさに基づいて算定することとしているので、エコープラナー法により取得される断層画像に発生するゴーストと被検体の断層画像が重なり合うことを防止し、しかも、主磁場コイルの静磁場不均一による断層画像の歪みを、最小限に押さえることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気共鳴撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１の制御部およびデータ処理部の動作を示すフローチャートである。
【図３】第２の算定手段のＦＯＶの算定を示す図である。
【図４】第１の算定手段のＦＯＶの算定を示す図である。
【図５】ＳＳ−ＥＰＩ法のパルスシーケンスを示すタイムチャートである。
【図６】実施の形態２の被検体の大きさを測定する方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 被検体
１００ マグネットシステム
１０２ 主磁場コイル部
１０６ 勾配コイル部
１０８ ＲＦコイル部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１５０ データ収集部
１６０ 制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
５００ クレードル
Claims (4)
- 静磁場を形成する静磁場形成手段と、
勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、
前記静磁場内の被検体に高周波磁場を送信する送信手段と、
前記被検体からの磁気共鳴信号を受信する受信手段と、
前記勾配磁場形成手段、前記送信手段および前記受信手段を、周波数エンコード軸方向に読み出し勾配磁場の反転を繰り返し、さらに、位相エンコード軸方向に、前記被検体の前記位相エンコード軸方向の画像取得範囲から算出されるステップ勾配を、前記読み出し勾配磁場の反転ごとに加えるエコープラナー法を用いて制御する制御手段と、
前記磁気共鳴信号からフーリエ変換により画像情報を生成および処理する画像処理手段とを備える磁気共鳴撮像装置であって、
前記制御手段および前記画像処理手段は、前記被検体の位相エンコード軸方向の大きさを検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記画像取得範囲を前記大きさに基づいて算定する算定手段を備え、
前記検出手段は、前記位相エンコード軸方向における零位相エンコード近傍の複数ビューのプリスキャンを行い、前記プリスキャンから概略の前記被検体の断層画像情報を取得し、前記断層画像情報に基づいて前記大きさを求める測定手段を備えることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 - 前記測定手段は、前記断層画像情報の閾値を越える画素位置から前記大きさを推定する推定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
- 前記算定手段は、前記画像取得範囲を、前記大きさの２倍に設定する第１の設定手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気共鳴撮像装置。
- 前記算定手段は、オペレータが指定する画像表示範囲に前記大きさを加算し、さらに前記加算値を前記画像表示範囲で除算した倍率を求め、前記倍率だけ前記画像表示範囲を拡大した値の前記画像取得範囲を設定する第２の設定手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気共鳴撮像装置。
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