JP4138258B2

JP4138258B2 - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP4138258B2
Application number: JP2000620868A
Authority: JP
Inventors: 将宏瀧澤; 哲彦高橋
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: WO2000072752A1; US6885885B1

Description

技術分野
【０００１】
本発明は、被検体中の水素や燐等の原子核に核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を起こさせることによって核スピンが生ずる核磁気共鳴信号（ＮＭＲ信号）を測定し、被検体中の核スピンの密度分布や緩和時間分布等を映像化する磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）方法及び装置に関し、特に撮影対象が動きを伴う被検体の場合に効果的な静磁場補正を可能とする技術に関するものである。
背景技術
【０００２】
ＭＲＩは静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場を印加することにより被検体に生じるＮＭＲ信号（エコー信号）を検出し、これを信号処理し画像化する装置であり、高品質な画像を得るためには静磁場の高度の均一性が要求される。特に撮影方法として１回、或いは数回の核スピン励起で１枚の画像再構成に必要なエコー信号を取得するシングルショットタイプ或いはマルチショットタイプのエコープレナー（ＥＰＩ）法などの高速撮影法では、取得されたＭＲ画像の画質が静磁場の均一度に大きく影響されるため、高い静磁場均一性が要求される。
【０００３】
ＭＲＩ装置において、静磁場は永久磁石や超電導磁石等の静磁場発生手段によって形成され、高度の均一性が維持されるが、計測空間に置かれた被検体の磁化率によってもその均一性が変化する。静磁場の不均一が画像へもたらす影響を信号処理によって除去する手法が提案されている。この方法では、被検体の画像形成のための本計測（撮影）に先立ってある特定時刻に、被検体へスライス選択傾斜磁場と高周波磁場を印加して被検体の撮影部位内の核スピンを励起した後、位相エンコード傾斜磁場を加えない状態で、あらかじめ静磁場不均一補正用データを取得しておき、この補償用データを用いて計測されたエコー信号（本計測データ）を補正する。
【０００４】
一方、図５に示すように被検体５０１が撮影中に呼吸運動５０４のような体動をすると、これに伴う体動アーチファクトが発生し、画像上に現れて問題となる。この体動アーチファクトが発生する理由は、被検体５０１の動きにより各エコー信号間で、臓器の位置とエンコード量との関係が崩れるためである。アーチファクトは画面全体に画像が流れたように偽像となって現れ、臨床診断上大きな支障をきたす。
【０００５】
このアーチファクトを除去する手法としてナビゲーションエコーを用いた体動補正法がある（例えば、ＭＡＧＮＥＴＩＣＲＥＳＯＮＡＮＣＥＩＮＭＥＤＩＣＩＮＥ，３５：８９５−９０２，Ｊｕｎｅ１９９６，Ｓｅｏｎｇ−ＧｉＫｉｍｅｔａｌ．，ＦａｓｔＩｎｔｅｒｌｅａｖｅｄＥｃｈｏ−ＰｌａｎａｒＩｍａｇｉｎｇｗｉｔｈＮａｖｉｇａｔｏｒ：ＨｉｇｈＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＡｎａｔｏｍｉｃａｎｄＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＩｍａｇｅｓａｔ４Ｔｅｓｌａ）。
【０００６】
ところで心臓や肺野などの胸部に近い部位を連続で撮影する場合に、上記体動補正法と前述した静磁場不均一補正法を組合せて行おうとすると、静磁場不均一補正法が有効に作用しない場合がある。即ち、被検体の呼吸運動に伴う体動の影響により、静磁場の不均一も変化することとなるが、前もって計測した静磁場不均一補正用データには、被検体の体動による静磁場の不均一の変化は含まれないので、静磁場不均一の補正を行っても計測したエコーを精度良く補正することができない。
【０００７】
そこで本発明は、補正用データを用いて静磁場不均一の影響を画像から除去する際の補正精度の向上を図ることを目的とする。
また本発明の他の目的は、有効に体動補正と静磁場補正とを組合せて、高品質の画像を得ることができるＭＲＩ装置を提供することを目的とする。
発明の開示
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の方法発明として、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号を取得する第１のステップと、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の選択されたスライス内の画像情報を示す信号を取得する第２のステップと、上記第２のステップにより取得された画像情報を示す信号と上記第１のステップにより取得された静磁場不均一を示す信号との間で演算を行い、前記被検体の真の画像情報を現わす信号を作成する第３のステップと、前記被検体の真の画像情報を現わす信号から前記被検体の画像を再構成する第４のステップとを含む磁気共鳴イメージング方法を開示する。
【０００９】
そして、本発明は上記目的を達成するための第二の方法発明として、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号を取得する第５のステップと、前記被検体の体動を検出し、この被検体の体動の１周期間内に複数の時相を設定するとともに、これらの各時相毎に前記被検体の体動を示すＭＲ信号を取得する第６のスッテプと、前記被検体の体動の１周期間内の各時相毎に、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の選択されたスライス内の画像情報を示す信号を取得する第７のステップと、上記第５のステップで取得された静磁場不均一を示す信号と上記第６のステップで取得された被検体の体動を示す信号を用いて上記第７のステップで取得された各時相毎の被検体の画像情報を示す信号から被検体の体動による静磁場不均一を含んだ静磁場不均一信号を除去する第８のステップと、上記第８のステップにおいて静磁場不均一信号が除去された信号を用いて画像再構成を行う第９のステップとを含む磁気共鳴イメージング方法を開示する。
【００１０】
また、本発明は上記目的を達成するための第三の方法発明として、前記被検体の体動を検出し、この被検体の体動の１周期間内に複数の時相を設定する第１０ステップと、前記設定された時相毎に、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号とを取得する第１１ステップステップと、前記設定された時相毎に、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の画像情報を示す信号とを取得する第１２ステップと、上記第１１ステップにおいて取得された前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号と、上記第１１ステップにおいて取得された前記被検体内の体動を現わす信号とを用いて上記第１１ステップで取得された各時相毎の被検体の画像情報を示す信号から被検体の体動による静磁場不均一を含んだ静磁場不均一信号を除去する第１３ステップと、上記第１３ステップにおいて静磁場不均一信号が除去された信号を用いて画像再構成を行う第１４ステップとを含む磁気共鳴イメージング方法を開示する。
【００１１】
さらに、本発明は上記目的を達成するための第四の方法発明として、前記被検体の体動を検出し、この被検体の体動の１周期間内に複数の時相を設定する第１５ステップと、前記設定された時相毎に、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号とを取得する第１６ステップと、前記設定された時相毎に、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の画像情報を示す信号とを取得する第１７ステップと、上記第１６ステップ及び上記第１７ステップにおいて取得された被検体の体動を現わす信号とから被検体の不規則な体動を示す信号を検出し、この検出された不規則な体動信号を上記第１７ステップにおいて取得された画像情報から除外する第１８ステップと、上記第１６ステップ及び上記第１７ステップで取得された前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号と、前記設定された時相毎の前記被検体内の体動を現わす信号とを用いて上記第１８ステップにおいて不規則な体動信号を除去された信号から静磁場不均一信号を除去する第１９ステップと、上記第１９ステップにおいて取得された信号を画像再構成する第２０ステップとを含む磁気共鳴イメージング方法を開示する。
【００１２】
また、本発明は上記目的を達成するための装置発明として、上記第一方法発明から第四方法発明を実現するための装置発明を開示する。すなわち、装置発明の第一発明は、被検体の置かれる空間に静磁場、傾斜磁場および高周波磁場をそれぞれ発生する磁場発生手段と、前記被検体の発生する核磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された核磁気共鳴信号を信号処理する信号処理手段と、この信号処理手段によって処理された信号を画像再構成する手段と、再構成された画像を表示する画像表示手段と、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号を取得する手段と、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の選択されたスライス内の画像情報を示す信号を取得する手段と、前記画像情報を示す信号から前記静磁場不均一を示す信号を除去し、前記被検体の真の画像情報を現わす信号を作成する手段と、前記被検体の真の画像情報を現わす信号から前記被検体の画像を再構成する手段とを備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を開示する。
【００１３】
そして、本発明は上記目的を達成するための第二装置発明として、被検体の置かれる空間に静磁場、傾斜磁場および高周波磁場をそれぞれ発生する磁場発生手段と、前記被検体の発生する核磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された核磁気共鳴信号を信号処理する信号処理手段と、この信号処理手段によって処理された信号を画像再構成する手段と、再構成された画像を表示する画像表示手段と、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号を取得する手段と、前記被検体の体動を検出し、この被検体の体動の１周期間内に複数の時相を設定するとともに、これらの各時相毎に前記被検体の体動を示すＭＲ信号を取得する手段と、前記被検体の体動の１周期間内の各時相毎に、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の選択されたスライス内の画像情報を示す信号を取得する手段と、上記静磁場不均一を示す信号と被検体の体動を示す信号を用いて上記各時相毎の被検体の画像情報を示す信号から被検体の体動による静磁場不均一を含んだ静磁場不均一信号を除去する手段と、静磁場不均一信号が除去された信号を用いて画像再構成を行う手段とを備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を開示する。
【００１４】
そしてまた、本発明は上記目的を達成するための第三装置発明として、被検体の置かれる空間に静磁場、傾斜磁場および高周波磁場をそれぞれ発生する磁場発生手段と、前記被検体の発生する核磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された核磁気共鳴信号を信号処理する信号処理手段と、この信号処理手段によって処理された信号を画像再構成する手段と、再構成された画像を表示する画像表示手段と、前記被検体の体動を検出し、この被検体の体動の１周期間内に複数の時相を設定する手段と、前記設定された時相毎に、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号とを取得する手段と、前記設定された時相毎に、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の画像情報を示す信号とを取得する手段と、前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号と、上記画像信号とともに取得された前記被検体内の体動を現わす信号とを用いて各時相毎の被検体の画像情報を示す信号から被検体の体動による静磁場不均一を含んだ静磁場不均一信号を除去する手段と、上記静磁場不均一信号が除去された信号を用いて画像再構成を行う手段とを備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を開示する。
【００１５】
さらに、本発明は上記目的を達成するための第四装置発明として、所定のパルスシーケンスに基づいて被検体から核磁気共鳴信号を計測する計測制御手段と、前記核磁気共鳴信号から前記被検体の画像を再構成する演算処理手段と、を有し、前記計測制御手段は、前記被検体の体動の時相毎に、前記被検体の体動を含む信号と、選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を含む信号と、を計測する第１のパルスシーケンスと、前記被検体の体動を含む信号と、選択されたスライス内の画像情報を含む信号と、を計測する第２のパルスシーケンスと、を実行し、前記演算処理手段は、前記第１のパルスシーケンスで計測された前記被検体の体動を含む信号と、前記第２のパルスシーケンスで計測された前記被検体の体動を含む信号と、を用いて、前記画像情報を含む信号の体動補正を行う演算と、前記静磁場の不均一分布を含む信号を用いて、前記体動補正された画像情報を含む信号の静磁場不均一補正を行う演算と、を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を開示する。
【００１６】
さらに、本発明は上記目的を達成するための第五装置発明として、被検体の置かれる空間に静磁場、傾斜磁場および高周波磁場をそれぞれ発生する磁場発生手段と、前記被検体の発生する核磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された核磁気共鳴信号を信号処理する信号処理手段と、この信号処理手段によって処理された信号を画像再構成する手段と、再構成された画像を表示する画像表示手段と、前記被検体の体動を検出し、この被検体の体動の１周期間内に複数の時相を設定する手段と、前記設定された時相毎に、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号とを取得する手段と、前記設定された時相毎に、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の画像情報を示す信号とを取得する手段と、前記被検体の体動を現わす信号から被検体の不規則な体動を示す信号を検出し、この検出された不規則な体動信号を画像情報から除外する手段と、前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号と、前記設定された時相毎の前記被検体内の体動を現わす信号とを用いて、上記不規則な体動信号を除去された画像信号から静磁場不均一信号を除去する手段と、前記静磁場不均一信号を除去された信号から画像を再構成する手段とを備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を開示する。
発明を実施するための最良の形態
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述する。
図４は本発明が適用される典型的なＭＲＩ装置の構成を示す図である。このＭＲＩ装置は、被検体４０１が置かれる計測空間に静磁場を発生する磁石４０２と、この空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル４０３と、この空間に高周波磁場を発生するＲＦコイル４０４と、被検体４０１が発生するＮＭＲ信号を検出するＲＦプローブ４０５とを備え、さらに被検体４０１を計測空間に搬送するためのベッド４１２を備えている。
【００１８】
傾斜磁場コイル４０３は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向の傾斜磁場コイルで構成され、各傾斜磁場コイルは傾斜磁場電源４０９から供給される信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。発生された各傾斜磁場は磁石４０２により発生された静磁場へ重畳される。ＲＦコイル４０４はＲＦ送信部４１０から供給される信号に応じて高周波磁場を発生し、被検体４０１内の核スピンを励起する。励起された核スピンから生ずるＮＭＲ信号がＲＦプローブ４０５と信号検出部４０６で検出され、信号処理部４０７で信号処理され、その後計算により画像信号に変換される。
【００１９】
画像信号は表示部４０８へ画像として表示される。
傾斜磁場電源４０９、ＲＦ送信部４１０、信号検出部４０６の動作は、一般にパルスシーケンスと呼ばれる制御のタイムチャートにしたがって制御部４１１で制御される。このためのソフトウェアが制御部４１１に格納されている。
【００２０】
次にこのような構成のＭＲＩ装置において複数の画像を連続で撮影する方法について説明する。図１は本発明の第一の実施例を示す図で、本撮影法は、静磁場不均一補正用の信号を取得するためのステップ１０２と、本計測エコーを取得するためのステップ１０３と、これら信号を用いた信号処理及び画像再構成のステップ１０４、１０６、１０８からなり、先ず被検体の撮影（本計測）に先立つ予備計測を行って静磁場不均一の影響を本計測の信号から除去するための補正用信号を取得する。
【００２１】
図２は図１におけるステップ１０２で静磁場不均一補正用の信号１０１を取得するためのパルスシーケンスの一例を示す図である。このパルスシーケンスはマルチショットタイプのＥＰＩシーケンスを基本形としている。但し、図２のパルスシーケンスは位相エンコード傾斜磁場を印加せずに複数のエコー信号を計測する点が後に行われる撮影のためのＥＰＩシーケンスとは異なる。即ち、まず検知する磁化を含む被検体４０１に高周波パルス（ＲＦパルス）２０１を照射すると同時にスライスを選択する傾斜磁場パルス（Ｇｓパルス）２０２を印加し、画像化するスライス内の核スピンを選択励起する。次いで連続して極性が反転する読み出し傾斜磁場パルス（Ｇｒパルス）２０６を印加し、反転するＧｒパルス２０６の各周期内でエコー信号１０１が時系列的に発生するので、これを時間範囲２０７の間おのおのサンプリングすることにより時系列データ１０１が得られる。
【００２２】
このようなシーケンス２０９を複数回繰り返し、１回の撮影分のデータに対応する補正用データｐ（ｋ，ｍ，ｔ）１０１（ここにｋは繰り返し番号（ショット番号）、ｍは何番目に計測された信号か（計測番号）、ｔは時間を表す）が得られる。このシーケンス２０９は、シーケンス２０９の時間的長さによっても異なるが、少なくとも被検体の体動の１周期（図５の５０６）をシーケンス２０９の繰り返し時間で割算した回数だけ実行される。本実施例では、このシーケンス２０９は図６（ａ）に示すように１１回繰り返して行われている。
【００２３】
このように静磁場不均一補正用データを取得した後、撮影のための本計測が行われる（図１のステップ１０３）。図３は撮影に使用されるパルスシーケンスの一例を示す図である。このパルスシーケンスも、マルチショットタイプのＥＰＩシーケンスであるが、このパルスシーケンスには、さらに核スピンの励起後から本計測の第１エコー信号を発生させるまでの間にナビゲーションエコー３０３を計測するステップ３０６が追加されている。
【００２４】
即ち、このパルスシーケンスではＲＦパルス２０１とＧｓパルス２０２を印加した後、本計測２１１に先立ってＧｒパルス３０１が印加され、時間範囲３０２内でナビゲーションエコー３０３が計測される。このナビゲーションエコー３０３は位相エンコードされていない信号であるが、その形状はオービタルでも良い。なお、ナビゲーションエコーを計測するために、その後の本計測エコー信号の計測のための時間が繰り返し時間内において減少し、計測される本計測エコー数が確保できなくなるような問題が生ずる場合には、本計測のエコー信号の読出し傾斜磁場強度を少し強めることで、本計測のエコー信号の数を保つようにしても良い。この場合にはこの本計測のパルスシーケンスに倣って補正用信号計測のためのパルスシーケンスは変更される必要がある。
【００２５】
次いで位相エンコードのオフセットを与えるＧｐパルス２０３と読み出し傾斜磁場のオフセットを与えるＧｒパルス２０５を印加し、Ｇｐパルス２０４を離散的に印加しながら極性が反転するＧｒパルス２０６の各周期内で各位相エンコードが付与されたエコー信号２０８をサンプリングすることにより本計測データが取得される。この本計測データを構成する各エコー信号は、図２に示す静磁場不均一補正用データの各エコー信号と発生時刻が対応させられている。つまり、図２と図３とを比較したときに、補正用データ１０１と本計測データ２０８は各々のエコー信号が励起後の同時刻に生起されている。
【００２６】
このようなパルスシーケンス３０４を複数回繰り返すことで、各繰り返し毎にナビゲーションエコーｖ（ｎ，ｔ）３０３と本計測エコーｈ（ｎ，ｍ，ｔ）２０８とが取得される。なお、ここに、ｎは繰り返し番号（ショット番号）、ｔは時間、ｍは何番目に計測された信号であるかを表している。一例として、１回の高周波パルス印加の後に計測される本計測エコー信号２０８の数が１６、１エコー信号当たりの読み出し方向のデータ数が１２８、位相エンコード方向のエンコード数が１２８であるとすると、１枚の画像を得るのに必要なパルスシーケンスの繰り返し回数（ショット数）は８となり、８ショットを単位として連続的に画像の撮影が行われる。
【００２７】
次にこのように予備計測および本計測で計測された信号を用いて信号処理、画像再構成が行われる（図１の１０６，１０８）。靜磁場不均一の影響を本計測のエコー信号から除去するためには、補正用データ１０１と本計測エコー２０８とにおいて、同時相のデータ間で補正演算、例えば同時相の本計測エコーから補正用データを減算することにより可能である。このためには、補正用データ１０１本計測エコー２０８とを個別に読出し方向へ１次元フーリエ変換し、絶対値プロファイルの幅や位置が同じものを探し出すことで、同時相の補正用データと本計測エコーとの対応を行い、それらの対の信号同志間で補正演算を行えば良い。図６において，（ａ）は計測に先立って取得した静磁場不均一補正用データ１０１を概念的に示す図である。この例では、被検体５０１の呼吸の一周期５０６内で補正用データ１０１１，１０１２，…，１０１９，１０１ａ，１０１ｂの１１個を取得している。従って各補正用データはそれぞれ体動５０５の一周期５０６の異なる時相で計測されたものである。また、図６（ｂ）は、本計測で取得したナビゲーションエコーと本計測エコーを概念的に示したものであり、点線で並んだセット（３０３１と２０８１、３０３２と２０８２、…）は同一の繰り返しで取得した、即ちショット番号ｎが等しいナビゲーションエコーと本計測エコーのセットである。この場合では、一枚の画像を取得するために、８個のセットの信号が計測され、時間的に連続した画像を取得するために、セットの信号６０１１、６０１２、６０１３、…が繰り返し取得されている。
【００２８】
これらのセットの信号も体動５０５の各周期の異なる時相で計測されているが、各セットの信号の取得時間と被検体５０１の動きの１周期５０６１、５０６２、５０６３…は必ずしも一致しないので、次に述べるように時相の検出（モニタ）を行う。
【００２９】
そこで先ず、補正用データ１０１とナビゲーションエコー３０３とを比較して時相の検出を行う（図１のステップ１０４）。ナビゲーションエコー３０３と補正用データ１０１とには共に位相エンコード傾斜磁場が印加されていないので、それぞれに読出し方向へ１次元フーリエ変換（ＦＦＴ）を行った後、それらの絶対値プロファイルの幅や位置を比較することにより、同じ時相のデータを特定する。なお、この実施例では、補正用データ１０１の各エコー信号とナビゲーションエコー３０３とは厳密には核スピンの励起から信号発生までの時間が同じではないために、時相の特定は信号同士の最も近似したものを選択することで行うこととする。またこの方法では、補正用データ１０１とナビゲーションエコー３０３は同じ軸の読み出し傾斜磁場によって計測されていることが必要である。何故ならば、同軸について計測された信号をその軸について１次元ＦＦＴすることにより、幅や位置の比較が可能となるからである。
【００３０】
ここではある時相（時相ｋ＝Ｋとする）のナビゲーションエコーｖ（ｎ，ｔ）と同時相であるものとして検出された補正用データを、そのナビゲーションエコーと同じ繰り返し内で得られた本計測エコーｈ（ｎ，ｍ，ｔ）（ｎが同じもの）と同時相の補正用データｐ（Ｋ，ｍ，ｔ）１０５として出力するが、図６に示す例では、体動の周期５０６１においては、１０１１から１０１ｂまでの補正用データと３０３１から３０３ｂまでのナビゲーションエコーとを対応させて時相の検出を行い、周期５０６２に入った時点で、１０１１から１０１ｂまでの補正用データと３０３ｃ以降の周期５０６２で取得したナビゲーションエコーを対応させて時相の検出を行う。なお、画像単位でこの補正を見た場合には、画像信号６０１１の補正には、補正用データの１０１１から１０１ｂとナビゲーションエコーの３０３１から３０３８とにより画像信号の時相検出と補正を行い、次の画像信号６０１２については補正用データの１０１１から１０１ｂと３０３９以降の８つのナビゲーションエコーとにより画像信号の時相検出と補正を行う。
【００３１】
次いでこの補正用データｐ（Ｋ，ｍ，ｔ）１０５を用いてそれと同時相の本計測エコーｈ（ｎ，ｍ，ｔ）の静磁場不均一成分が補正される（図１のステップ１０６）。信号補正の処理としては、例えば、補正用データｐ（Ｋ，ｍ，ｔ）および本計測エコーｈ（ｎ，ｍ，ｔ）を一次元フーリエ変換し、ｐ（Ｋ，ｍ，ｘ）、Ｈ（ｎ，ｍ，ｘ）（ｘは読み出し方向の位置を表す）とした後、下式の演算を行ない、補正後のデータＨ’（ｎ，ｍ，ｘ）１０７を得る。
【００３２】
ｒｅ［Ｈ’（ｎ，ｍ，ｘ）］
＝（ｒｅ［Ｈ（ｎ，ｍ，ｘ）］ｒｅ［Ｐ（Ｋ，ｍ，ｘ）］＋ｉｍ［Ｈ（
ｎ，ｍ，ｘ）］ｉｍ［Ｐ（Ｋ，ｍ，ｘ）］）／｜Ｐ（Ｋ，ｍ，ｘ）｜
(19) ＷＯ００／７２７５２
ｉｍ［Ｈ’（ｎ，ｍ，ｘ）］
＝（ｉｍ［Ｈ（ｎ，ｍ，ｘ）］ｒｅ［Ｐ（Ｋ，ｍ，ｘ）］−ｒｅ［Ｈ（
ｎ，ｍ，ｘ）］ｉｍ［Ｐ（Ｋ，ｍ，ｘ）］）／｜Ｐ（Ｋ，ｍ，ｘ）｜
（ここに、ｒｅ［］は信号の実部を、ｉｍ［］は信号の虚部を、｜｜は信号の絶対値をそれぞれ表す）。
【００３３】
上記の時相の検出から信号補正までのステップが連続して計測されたすべての本計測エコーについて行われ、補正後データ１０７が得られる。
次いで補正後データ１０７を用いて画像再構成し（ステップ１０８）、再構成された画像１０９が出力される。これにより静磁場不均一が補正された画像が連続して表示される。
次に、本発明の第二の実施例を図７および図８を使用して説明する。この実施例でも、本計測に先立って、静磁場不均一補正用信号を計測するための予備計測を実施することは前述の実施例と同じであるが、この実施例ではパルスシーケンス図は省略したが、予備計測においてもナビゲーションエコーを計測するステップが追加されている。すなわち、この実施例は、上記第一の実施例に示される図３のパルスシーケンスにおいてナビゲーションエコー３０３を計測した後に位相エンコード傾斜磁場を印可せずに補正用信号を計測するようにしたパルスシーケンスを予備計測のために行い、その後図３のパルスシーケンスを本計測のために実行するものである。
【００３４】
即ち、この実施例では図２のパルスシーケンスにおいてＲＦパルス２０１とＧｓパルス２０２とを印加して被検体４０１内スライス内の核スピンを選択励起した後、図２には記載されていないがＧｐパルスを印加せずにＧｒパルスを印加してナビゲーションエコー７０１が計測され、次いで極性が反転するＧｒパルス２０６を印加しながら複数の補正用データ１０１が取得される。この動作をｋ回繰り返して行うことにより、補正用データｐ（ｋ，ｍ，ｔ）１０１とナビゲーションエコーｐｖ（ｋ，ｔ）７０１とのデータセットが取得される（ステップ７０２）。図８（ａ）にこれら補正用データ１０１１，１０１２，…およびナビゲーションエコー７０１１，７０１２，…を示す。
【００３５】
次に本計測を行う。本計測は図１に示す実施例のステップ１０２と同様であり、図３に示すようなパルスシーケンスを実行することにより、ナビゲーションエコー３０３と本計測エコー２０８のセデータットが得られる（ステップ７０３）。次いでこの本計測データセットにおけるナビゲーションエコー３０３と補正用データセットにおけるナビゲーションエコー７０１とのナビゲーションエコー同志を比較し、時相の検出がなされる（ステップ７０４）。この第二の実施例における時相検出法では、比較されるナビゲーションエコーにおける核スピンの励起からエコーが出現するまでの時刻が全て同一であるので、第一の実施例よりも正確に時相検出がなされる。この場合の時相の検出を、図１の実施例と同様に各ナビゲーションエコーを１次元ＦＦＴした後、その絶対値プロファイルの幅や位置を比較することにより行うようにしてもよいが、信号処理することなくナビゲーションエコー同士を比較することにより行うことも可能である。後者によれば、補正処理のための計算量が少なくなる。
【００３６】
検出された時相（ｋ＝Ｋとする）に対応する補正用データは、これと同時相の本計測エコーの補正用データｐ（Ｋ，ｍ，ｔ）１０５として出力される。このような時相の検出（同時相の補正用データの出力）が全ての本計測エコーについて行われ、以後、図１の実施例と同様に信号補正（ステップ１０６），画像再構成（ステップ１０８）が行われ、再構成画像が取得される（ステップ１０９）。この実施例では、予備計測においてもナビゲーションエコー７０１が取得され、予備計測と本計測とのナビゲーションエコー同士を比較して時相を検出するようにしているので、信号処理量（計算量）を少なくすることができる。また予備計測および本計測におけるナビゲーションエコー取得の軸（読み出し傾斜磁場方向）を本計測エコーや補正用信号とは関わりなく選択が任意方向にできるので、体動問題となる方向に合せてナビゲーションエコー取得軸を設定することができる。
【００３７】
さらに、本発明の第三の実施例を図９によって説明する。この実施例でも予備計測および本計測との双方にナビゲーションエコーを含むデータセットを取得するステップ７０２，７０３を有することは図７に示す実施例と同じであるが、図７の実施例との違いは、信号補正ステップ１０６の前に体動補正ステップ９０３が設けられていることにある。
【００３８】
ここでは、予備計測のナビゲーションエコー７０１と本計測時に計測されたナビゲーションエコー３０３とを比較することにより時相を検出するステップ７０４において、補正すべき本計測エコーｈ（Ｋ，ｍ，ｔ）と同じ時相の補正用データｐ（Ｋ，ｍ，ｔ）１０５が出力されるとともに、本計測データ２０８と同時相のナビゲーションエコーｐｖ（Ｋ，ｍ，ｔ）９０１も出力される。このナビゲーションエコー９０１と、本計測エコーと同じ繰り返しで計測されたナビゲーションエコー３０３から、被検体の体動による信号変化を求め（ステップ９０２）、その変化を用いて本計測エコーの体動補正を行い（ステップ９０３）、体動補正後データ９０４が得られる。
【００３９】
体動補正のための信号変化検出処理９０２は、ナビゲーションエコーを用いた体動補正の公知の手法を採用することができる。例えば、ナビゲーションエコー７０１と３０３との計測空間上での位相差を求め、この位相差に基づき本計測エコーを計測空間上で補正する計測空間上での補正方法や、ナビゲーションエコー７０１と３０３とを１次元ＦＦＴしたハイブリッド空間において位相差を求め、その位相差に基づき本計測エコーを補正する補正方法などを採用することができる。
【００４０】
このように本計測エコー２０８を体動補正した後においては、本計測エコーと同じ時相の補正用データ１０５を用いて静磁場不均一に関する信号補正を行い画像再構成することは図１および図７の実施例と同様である。この実施例では、予備計測で取得したナビゲーションエコーを用いて体動補正を併せて行うので、補正用データ取得から本計測エコー取得までの間に周期的動きに別の体動があるような場合にも精度よく静磁場不均一補正を行うことができる。
【００４１】
本発明は、以上の実施例で開示された内容にとどまらず、本発明の趣旨を踏まえた上で各種形態を取り得る。例えば上述の実施例ではマルチショットタイプのＥＰＩシーケンスについて説明したが、ワンショットタイプのＥＰＩシーケンスや、バーストシーケンス、スペクトロスコピックシーケンス等に本発明を適用することも可能である。また、動きの時相を検出する手段として、ナビゲーンョンエコーを用いる場合を説明したが、センサを用いることも可能であり、その場合、呼吸同期等の同期手法を用いることにより同時相の補正用信号を選択することができる。
【００４２】
以上述べたように本発明によれば、被検体の動きを検出する手段からの情報に基づき、本計測信号を被検体の動きの同じ時相で計測された補正用信号を用いて静磁場不均一補正することができるので、被検体の呼吸運動等の体動による静磁場不均一の変化によりＭＲ画像の画質が劣化することがなく、医師は画質のよいＭＲ画像に基いて診断を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のＭＲＩ装置において実行される信号処理の一実施例を示す図、
【図２】本発明のＭＲＩ装置で実行される予備計測のパルスシーケンスの一例を示す図。
【図３】本発明のＭＲＩ装置で実行される本計測のパルスシーケンスの一例を示す図。
【図４】本発明が適用されるＭＲＩ装置の全体構成を示す図。
【図５】被検体の動きを説明する図。
【図６】図１に示す実施例において取得された信号を概念的に説明する図。
【図７】本発明のＭＲＩ装置において実行される信号処理の他の実施例を示す図。
【図８】図７に示す実施例において取得された信号を概念的に説明する図。
【図９】本発明のＭＲＩ装置において実行される信号処理の他の実施例を示す図。

Claims

所定のパルスシーケンスに基づいて被検体から核磁気共鳴信号を計測する計測制御手段と、
前記核磁気共鳴信号から前記被検体の画像を再構成する演算処理手段と、
を有する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記計測制御手段は、前記被検体の体動の時相毎に、
前記被検体の体動を含む信号と、選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を含む信号と、を計測する第１のパルスシーケンスと、
前記被検体の体動を含む信号と、選択されたスライス内の画像情報を含む信号と、を計測する第２のパルスシーケンスと、
を実行し、
前記演算処理手段は、
前記第１のパルスシーケンスで計測された前記被検体の体動を含む信号と、前記第２のパルスシーケンスで計測された前記被検体の体動を含む信号と、を用いて、前記画像情報を含む信号の体動補正を行う演算と、
前記静磁場の不均一分布を含む信号を用いて、前記体動補正された画像情報を含む信号の静磁場不均一補正を行う演算と、
を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理手段は、前記第１のパルスシーケンスで計測された前記被検体の体動を含む信号と、前記第２のパルスシーケンスで計測された前記被検体の体動を含む信号と、を用いて、前記画像情報を含む信号の時相を検出し、前記検出した時相に略等しい時相に計測された前記静磁場の不均一分布を含む信号を用いて、前記体動補正された画像情報を含む信号の静磁場不均一補正を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
被検体の置かれる空間に静磁場、傾斜磁場および高周波磁場をそれぞれ発生する磁場発生手段と、
前記被検体の発生する核磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された核磁気共鳴信号を信号処理する信号処理手段と、
この信号処理手段によって処理された信号を画像再構成する手段と、
再構成された画像を表示する画像表示手段と、
前記被検体の体動を検出し、この被検体の体動の１周期間内に複数の時相を設定する手段と、
前記設定された時相毎に、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号とを取得する手段と、
前記設定された時相毎に、計測空間に収容された被検体へ静磁場、スライス選択傾斜磁場、信号読出し傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに則って印加し、
前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の画像情報を示す信号
とを取得する手段と、前記被検体の体動を現わす信号から被検体の不規則な体動を示す信号を検出し、この検出された不規則な体動信号を画像情報から除外する手段と、
前記被検体内の体動を現わす信号と選択されたスライス内の静磁場の不均一分布を示す信号と、前記設定された時相毎の前記被検体内の体動を現わす信号とを用いて、上記不規則な体動信号を除去された画像信号から静磁場不均一信号を除去する手段と、
前記静磁場不均一信号を除去された信号から画像を再構成する手段と
を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項１乃至３のいれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記計測制御手段は、
前記静磁場の不均一分布を示す信号を、位相エンコード傾斜磁場を印加せずに連続的に読み出し傾斜磁場の極性を反転させて計測し、
前記画像情報を示す信号を、位相エンコード傾斜磁場を離散的に印加しながら連続的に読み出し傾斜磁場の極性を反転させて計測することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。