JP4143576B2 - MRI equipment - Google Patents

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本発明は、MRI(磁気共鳴イメージング)装置に係り、とくに、CPMGパルス系列や位相反転CPパルス系列など、複数の高周波反転パルス(RFrefocusing pulse)を組み込んだパルスシーケンス(代表的なシーケンス名としては例えば、RARE法(高速SE法)、GRASE法(Hybrid EPI法))を使うMRI装置に関する。   The present invention relates to an MRI (magnetic resonance imaging) apparatus, and in particular, a pulse sequence incorporating a plurality of high frequency reversing pulses (RF refocusing pulses) such as a CPMG pulse sequence and a phase reversal CP pulse sequence, , RARE method (high-speed SE method), GRASE method (Hybrid EPI method)).

原子核スピンの磁気共鳴現象を利用した磁気共鳴イメージング(MRI)は、非侵襲で被検体内の画像を得ることができることから、医療技術の分野でも益々盛んに実施されており、画像処理などの技術の進歩、高度化に伴って、MR画像に対する質的要求及び高速撮影の度合いも非常に高まっている。   Magnetic resonance imaging (MRI), which utilizes the magnetic resonance phenomenon of nuclear spins, can be obtained noninvasively in an image of a subject. Therefore, it is increasingly being used in the field of medical technology. With the advancement and sophistication of the above, the qualitative requirements for MR images and the degree of high-speed imaging are also increasing.

従来、これらの条件を満足させようとして磁気共鳴イメージングのための各種のパルスシーケンスが実施あるいは提案されている。その一つとして、RARE法と呼ばれるパルスシーケンス(例えば、非特許文献1:“Magnetic Resonance in Medicine Vol.3, 823-833, 1986”、非特許文献2:“Journal of Magnetic Resonance Imaging Vol.78, 397-407, 1988” 参照)や、GRASE法と呼ばれるパルスシーケンス(例えば、特許文献1:“米国特許第5270654号”参照)がある。   Conventionally, various pulse sequences for magnetic resonance imaging have been implemented or proposed in an attempt to satisfy these conditions. As one of them, a pulse sequence called RARE method (for example, Non-Patent Document 1: “Magnetic Resonance in Medicine Vol. 3, 823-833, 1986”, Non-Patent Document 2: “Journal of Magnetic Resonance Imaging Vol. 78,” 397-407, 1988 ”) and a pulse sequence called GRASE method (for example, see Patent Document 1:“ US Pat. No. 5,270,654 ”).

図35にはRARE法のパルスシーケンスを、図36にはGRASE法のパルスシーケンスをそれぞれ示す。これらの図において、パルスRFexは高周波励起パルス(RF excitation pulse)を、パルスRFre1 〜RFre5 は高周波反転パルス(RF refocusing pulse)を示す。高周波励起パルスRFexに続いて高周波反転パルスRFre1〜RFre5が順次印加される。また、パルスGssはスライス方向傾斜磁場を、パルスGpeは位相エンコード方向傾斜磁場を、パルスGroはリード方向傾斜磁場を、さらに波形E(1)〜E(5)(又はE(1,1)〜E(5,3)はCPMGパルス系列によって発生するNMRエコー信号(位相検波後の波形)をそれぞれ示している。高周波パルスRFex、RFre1〜RFre5を印加するときの位相φは、高周波励起パルスRFexに対してφ=0°、高周波反転パルスRFre1〜RFre5に対してφ=90°に夫々設定されている。また、高周波パルスによって磁化スピンを倒すフリップ角θは、高周波励起パルスRFexに対してθ=α(一般に90°)、高周波反転パルスRFre1〜RFre5に対してθ=β1〜β5(一般に180°)である。図35、36のいずれのパルスシーケンスもCPMGパルス系列を利用して複数のエコー信号を発生させ、それぞれのエコー信号に大きさ(パルス面積)の異なる位相エンコード(位相エンコード方向傾斜磁場パルスGpe)を施すことで、1フレームの画像の再構成に必要なエコーデータを収集している。これにより、従来のスピンエコー法に比べて、撮像時間が数分の1から数百分の1で済む。   FIG. 35 shows a pulse sequence of the RARE method, and FIG. 36 shows a pulse sequence of the GRASE method. In these drawings, a pulse RFex indicates a high frequency excitation pulse (RF excitation pulse), and pulses RFre1 to RFre5 indicate high frequency inversion pulses (RF refocusing pulses). Subsequent to the high frequency excitation pulse RFex, high frequency inversion pulses RFre1 to RFre5 are sequentially applied. The pulse Gss is a slice direction gradient magnetic field, the pulse Gpe is a phase encode direction gradient magnetic field, the pulse Gro is a read direction gradient magnetic field, and waveforms E (1) to E (5) (or E (1,1) to E (5,3) represents an NMR echo signal (waveform after phase detection) generated by the CPMG pulse sequence, and the phase φ when the high frequency pulses RFex and RFre1 to RFre5 are applied is the high frequency excitation pulse RFex. On the other hand, φ = 0 ° and φ = 90 ° are set for the high frequency inversion pulses RFre1 to RFre5, and the flip angle θ for depressing the magnetization spin by the high frequency pulse is θ = for the high frequency excitation pulse RFex. α (generally 90 °), θ = β1 to β5 (generally 180 °) with respect to the high-frequency inversion pulses RFre1 to RFre5, both of the pulse sequences in FIGS. A plurality of echo signals are generated, and each echo signal is subjected to phase encoding (phase encoding direction gradient magnetic field pulse Gpe) having a different magnitude (pulse area) to obtain echo data necessary for reconstruction of one frame image. As a result, the imaging time can be reduced from a fraction to a hundredth compared with the conventional spin echo method.

このCPMGパルス系列、位相反転CPパルス系列の如く、複数の高周波反転パルスを用いたパルス系列の場合、その各高周波反転パルス間で収集されるそれぞれのエコー信号は位相ダイヤグラム上の複数の経路を経たエコー成分の総和であることが、明らかになっている(例えば、非特許文献2:“Journal of Magnetic Resonance Imaging Vol.78, 397 -407, 1988”、非特許文献3:“Magnetic Resonance in Medicine Vol.30, 183-191, 1993”参照)。   In the case of a pulse sequence using a plurality of high frequency inversion pulses such as this CPMG pulse sequence and phase inversion CP pulse sequence, the respective echo signals collected between the respective high frequency inversion pulses have passed through a plurality of paths on the phase diagram. It has been clarified that it is the sum of echo components (for example, Non-Patent Document 2: “Journal of Magnetic Resonance Imaging Vol. 78, 397-407, 1988”, Non-Patent Document 3: “Magnetic Resonance in Medicine Vol. .30, 183-191, 1993 ”).

また、これらのパルスシーケンスを使う場合、傾斜磁場パルスのスイッチングに起因してMRI装置の導体部分に生じる渦電流、傾斜磁場コイルの製造誤差、そのほかのMRI装置の校正の不完全性を主たる原因として、各エコー成分に、互いに異なる空間的分布を持った位相ずれが生じる。このことは、具体的には、例えば、特許文献2:特開平6−121777号公報、特許文献3:特開平6−54827号公報、さらには、特許文献4:米国特許第5378985号明細書に記載されている。このため、再構成画像の位相エンコード方向にゴーストアーチファクトが発生したり、画像の信号値が局所的に低下したり、画像全体のS/N比が低下するなどの現象が生じ、画質を著しく劣化させてしまうことがある。この不具合は、傾斜磁場パルスを短いスイッチング時間の間に強度を大きく変化させなければならない高空間分解能の撮像や、エコー数を非常に多くとる撮像の場合に特に顕著である。   When these pulse sequences are used, the main causes are eddy currents generated in the conductor part of the MRI apparatus due to the switching of the gradient magnetic field pulses, manufacturing errors of the gradient magnetic field coil, and other imperfect calibration of the MRI apparatus. In each echo component, a phase shift having a different spatial distribution occurs. Specifically, for example, Patent Document 2: JP-A-6-121777, Patent Document 3: JP-A-6-54827, and Patent Document 4: US Pat. No. 5,378,985. Are listed. For this reason, ghost artifacts occur in the phase encoding direction of the reconstructed image, the signal value of the image decreases locally, the S / N ratio of the entire image decreases, and the image quality deteriorates significantly. I might let you. This inconvenience is particularly noticeable in the case of imaging with high spatial resolution where the intensity of the gradient magnetic field pulse must be changed greatly during a short switching time or imaging with a very large number of echoes.

この画質劣化の不具合を解消する一つの方法(第1の従来技術)が、前述した特許文献4:米国特許第5378985号明細書に示されている。被検体に対するMR画像取得のための実際の撮像(以下、「本スキャン」という)に先立って、プリスキャンと呼ばれるスキャンを実施する。このプリスキャンでは、位相エンコード方向の傾斜磁場パルスの強度を零にした状態でスキャンを実施し、これにより得た各エコー信号に1次元のフーリエ変換を施す。これにより得た位相分布の0次、1次の成分を補正データとして算出し、本スキャンの傾斜磁場パルスの波形および高周波パルスを印加する位相(以下、「印加位相」という)を補正している。この印加位相は、図38に示す如く、回転座標系X′,Y′,Z′のX′,Y′面における基準とする座標軸、例えばX′に対する高周波パルスの印加時の磁化Mの位相φとして表される。   One method (first prior art) for solving the problem of image quality degradation is disclosed in the above-mentioned Patent Document 4: US Pat. No. 5,378,985. Prior to actual imaging (hereinafter referred to as “main scan”) for acquiring an MR image of the subject, a scan called pre-scan is performed. In this pre-scan, scanning is performed with the intensity of the gradient magnetic field pulse in the phase encoding direction being zero, and one-dimensional Fourier transform is performed on each echo signal obtained thereby. The zeroth-order and first-order components of the phase distribution thus obtained are calculated as correction data, and the gradient magnetic field pulse waveform and the phase in which the high-frequency pulse is applied (hereinafter referred to as “application phase”) are corrected. . As shown in FIG. 38, this applied phase is the phase φ of the magnetization M when a high frequency pulse is applied to the reference coordinate axis on the X ′, Y ′ plane of the rotating coordinate system X ′, Y ′, Z ′, for example, X ′. Represented as:

ところで、このCPMGパルス系列、位相反転CPパルス系列などの複数の高周波反転パルスを用いた撮像においては、また別の物理的性質も分かっている。つまり、高周波励起パルスと第1番目の高周波反転パルスとの間で横磁化が位相誤差を受けたり、また、それ以降の隣接する高周波反転パルス間で横磁化が一律に同じ大きさの位相誤差を受けたりすると、各エコー信号(複数の経路を経たエコー成分の総和)は2つのグループのエコー群に分かれる、というものである。この性質は例えば、非特許文献4:“Magnetic Resonance in Medicine Vol.30, 251-255, 1993”に示されている。   By the way, in the imaging using a plurality of high frequency inversion pulses such as the CPMG pulse series and the phase inversion CP pulse series, another physical property is also known. That is, the transverse magnetization receives a phase error between the high-frequency excitation pulse and the first high-frequency inversion pulse, and the transverse magnetization is uniformly uniform between the adjacent high-frequency inversion pulses thereafter. When received, each echo signal (the sum of echo components that have passed through a plurality of paths) is divided into two groups of echo groups. This property is shown, for example, in Non-Patent Document 4: “Magnetic Resonance in Medicine Vol. 30, 251-255, 1993”.

RARE法やGRASE法などのパルスシーケンスを使った場合、前述したように、ほぼ同じ形の傾斜磁場パルスが繰り返して印加されるので、傾斜磁場パルス自体は勿論のこと、傾斜磁場パルスの大きさに比例する性質を有する渦磁場もそのパルス繰返しパターンに基づく位相誤差を生じて、2つのエコー成分のグループに分かれると考えられる。したがって、各エコー信号の位相ずれのパターンと再構成画像の画質劣化は、近似的には、2つのグループのエコー成分間の相互干渉に起因していると、考えることができる。   When a pulse sequence such as the RARE method or the GRASE method is used, the gradient magnetic field pulse having substantially the same shape is repeatedly applied as described above, so that not only the gradient magnetic field pulse itself but also the magnitude of the gradient magnetic field pulse is used. It is considered that the eddy magnetic field having a proportional property also causes a phase error based on the pulse repetition pattern and is divided into two echo component groups. Therefore, it can be considered that the phase shift pattern of each echo signal and the image quality degradation of the reconstructed image are caused approximately by mutual interference between the echo components of the two groups.

高周波励起パルスと第1番目の高周波反転パルスとの間で原子核スピンの横磁化が受ける位相誤差をΔφ1、それ以降の隣接する高周波反転パルス間でその横磁化が一律に受ける位相誤差をΔφ2とし、第n番目と第n+1番目の高周波反転パルス間で観測される2つのグループのエコー成分の内、全ての高周波反転パルスで位相反転(refocus)される経路のエコー成分を含むものを主エコー成分Emain(n)、それ以外のエコー成分を副エコー成分Esub(n)とすると、両エコー成分Emain(n)、Esub(n)の位相は、

Figure 0004143576
Figure 0004143576
The phase error that the transverse magnetization of the nuclear spin receives between the high frequency excitation pulse and the first high frequency inversion pulse is Δφ1, and the phase error that the transverse magnetization uniformly receives between the adjacent high frequency inversion pulses is Δφ2. Among the two groups of echo components observed between the nth and (n + 1) th high frequency inversion pulses, the main echo component Emain includes an echo component of a path that is phase-reversed by all high frequency inversion pulses. (n) If the other echo components are sub-echo components Esub (n), the phases of both echo components Emain (n) and Esub (n) are
Figure 0004143576
Figure 0004143576

で表される。 It is represented by

撮像領域の各々の点において生じるエコー信号は、このような対応関係があるため、それらの総和である(観測される)エコー信号の位相や位相のちらばり程度を示す位相分散の大きさについても同様の対応関係がある。図38は各高周波反転パルス間でのリード方向傾斜磁場に因る各エコー信号の位相分散の大きさの変化を模式的に説明する位相ダイヤグラムである。同図の縦軸はリード方向傾斜磁場に因るエコー信号の位相分散の大きさ(相対値)であり、位相分散の等しいエコー成分の同図上での変化を示す経路が分かり易くなるように、故意に、高周波励起パルスと第1高周波反転パルスとの間のリード方向傾斜磁場の時間積分値を正規の値A(正規には同図中のパルスBの1/2)よりもΔAだけ増やしている。前述した文献2)に示す如く、ある位相分散を有する横磁化成分(エコー成分)は高周波反転パルスによって、分散関係が反転する横磁化成分と、反転しない横磁化成分と、縦磁化として保存される成分の3つに分化することが知られている。その後の高周波反転パルスの印加間隔、印加する傾斜磁場波形は規則的であることから、位相ダイヤグラム上のいくつかの経路のエコー成分は等しい位相分散の大きさを持って重なるため、同図に示すように規則的な分散パターンになる。同図中、太い実線は主エコー成分Emainと同位相のエコー成分のグループで、細い実線は副エコー成分Esubと同位相のエコー成分のグループである。またエコー収集の期間において、位相分散の大きさが正又は負の方向に大きく離れているエコー成分の殆どは、そのエコー成分が属するグループ内のスピン同士の位相干渉に因ってエコー信号としては観測できない、いわゆるスポイルされた状態にある。したがって、実際にエコー信号として収集される部分は主に、図中、矢印で示す部分(データ収集中に位相分散が零になる瞬間がある成分)ということになる。   Since the echo signals generated at each point in the imaging region have such a correspondence, the phase dispersion of the echo signal, which is the sum (observed) of the echo signals, and the magnitude of phase dispersion indicating the degree of phase dispersion is also included. There is a similar correspondence. FIG. 38 is a phase diagram schematically illustrating changes in the magnitude of the phase dispersion of each echo signal due to the gradient magnetic field in the read direction between the high frequency inversion pulses. The vertical axis of the figure is the magnitude (relative value) of the phase dispersion of the echo signal due to the gradient magnetic field in the lead direction, so that the path showing the change in the figure of the echo component with the same phase dispersion can be easily understood. Intentionally, the time integral value of the gradient magnetic field in the read direction between the high frequency excitation pulse and the first high frequency inversion pulse is increased by ΔA from the normal value A (normally 1/2 of pulse B in the figure). ing. As shown in the above-mentioned document 2), a transverse magnetization component (echo component) having a certain phase dispersion is preserved by a high-frequency inversion pulse as a transverse magnetization component whose dispersion relation is reversed, a transverse magnetization component that is not reversed, and a longitudinal magnetization. It is known to differentiate into three of the components. Since the application interval of the subsequent high-frequency inversion pulse and the gradient magnetic field waveform to be applied are regular, the echo components of several paths on the phase diagram overlap with the same phase dispersion. It becomes a regular dispersion pattern. In the figure, the thick solid line is a group of echo components in phase with the main echo component Emain, and the thin solid line is a group of echo components in phase with the sub-echo component Esub. Also, during the echo collection period, most of the echo components whose phase dispersion is greatly separated in the positive or negative direction are as echo signals due to the phase interference between the spins in the group to which the echo component belongs. It is in a so-called spoiled state that cannot be observed. Therefore, the portion actually collected as an echo signal is mainly the portion indicated by the arrow in the figure (a component having a moment when the phase dispersion becomes zero during data collection).

一方、エコー信号の位相を見てみると、エコー信号の位相と高周波パルスの印加位相の対応関係から、CPMGパルス系列又は位相反転CPパルス系列の印加位相の条件を満たし、そのほかハードウエアの不完全性に因るスピン位相の誤差が無いものとすると、主エコー成分Emain(n)と副エコー成分Esub(n)の位相は一致する。実際に収集されるエコー信号は、両エコー成分の和であり、
[数3]
E(n)=Emain(n)+Esub(n)
となる。未調整でも図38中のΔAは十分に小さいため、2つのエコー成分のピークは重なって見えることが多い。
On the other hand, looking at the phase of the echo signal, the relationship between the phase of the echo signal and the applied phase of the high frequency pulse satisfies the conditions of the applied phase of the CPMG pulse sequence or the phase-inverted CP pulse sequence, and other hardware incompleteness If there is no spin phase error due to the nature, the phases of the main echo component Emain (n) and the sub-echo component Esub (n) coincide. The actually collected echo signal is the sum of both echo components,
[Equation 3]
E (n) = Emain (n) + Esub (n)
It becomes. Even if unadjusted, ΔA in FIG. 38 is sufficiently small, so the peaks of the two echo components often appear to overlap.

また、両方のエコー成分Emain(n)、Esub(n)の振幅は、高周波反転パルス数n、高周波パルスのスライス特性、フリップ角などに依存することが確認されている(例えば、非特許文献5:“Society of Magnetic Resonance in Medicine, Pro. of Annual Meeting in 1992 No.4508” 、非特許文献6:“Society of Magnetic Resonance in Medicine, Pro. of Annual Meeting in 1991 No.1025”参照)。   Further, it has been confirmed that the amplitudes of both echo components Emain (n) and Esub (n) depend on the number n of high-frequency inversion pulses, the slice characteristics of the high-frequency pulses, the flip angle, etc. (for example, Non-Patent Document 5). : "Society of Magnetic Resonance in Medicine, Pro. Of Annual Meeting in 1992 No. 4508", Non-Patent Document 6: "Society of Magnetic Resonance in Medicine, Pro. Of Annual Meeting in 1991 No. 1025").

このため、両方のエコー成分Emain(n)、Esub(n)の振幅比R(n)が分からない限り、収集されるエコー信号から位相誤差を抽出することはできない。   Therefore, the phase error cannot be extracted from the collected echo signal unless the amplitude ratio R (n) of both echo components Emain (n) and Esub (n) is known.

このような状況下において、前述した特許公報2);特開平6−54827号記載の磁気共鳴画像化方法および装置には、上述した不具合を解消すべく別の従来技術(第2の従来技術)が開示されている。この開示による補正処理を上述と同一の記号で示すと、
[数4]
|Esub(1)|=0
であり、第1番目の高周波反転パルスのフリップ角がほぼ180°である場合、
[数5]
|Esub(2)|=ほぼ零
である。このため、

Figure 0004143576
Under such circumstances, the magnetic resonance imaging method and apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-54827 described above is another prior art (second prior art) for solving the above-mentioned problems. Is disclosed. When the correction processing according to this disclosure is indicated by the same symbol as above,
[Equation 4]
| Esub (1) | = 0
And if the flip angle of the first high frequency inversion pulse is approximately 180 °,
[Equation 5]
| Esub (2) | = nearly zero. For this reason,
Figure 0004143576

となる。これを利用して、前述と同様のプリスキャンから得られた第1エコー信号および第2エコー信号の情報のみから、本スキャンの傾斜磁場波形および高周波パルスの印加位相を修正し、比較的簡便な補正を行おうとするものである。 It becomes. Using this, the gradient magnetic field waveform of the main scan and the application phase of the high frequency pulse are corrected only from the information of the first echo signal and the second echo signal obtained from the pre-scan similar to the above, and it is relatively simple. A correction is to be made.

この第2の従来技術を図39〜41に基づいて詳述する。図39にはプリスキャンのパルスシーケンスを、図40には本スキャンのパルスシーケンスを、図41には補正処理のフローチャートをそれぞれ示す。   The second prior art will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 39 shows a pre-scan pulse sequence, FIG. 40 shows a main-scan pulse sequence, and FIG. 41 shows a correction processing flowchart.

図41に示すように、最初に図39のパルスシーケンスにしたがってプリスキャンが実施される(ステップ101)。このプリスキャンは位相エンコード方向の傾斜磁場が常に零である(Gpe=0)。いま何らかの原因に拠って位相ずれが在る場合、同図に示すように第1エコー信号E(1)を除く各エコー信号はそれぞれ2つのエコー成分Emain(n)、Esub(n)に分かれる。実際には、2つのエコー成分Emain(n)、Esub(n)のずれは小さく、エコーピークは2つに分かれず、エコーピークの位置ずれp(n)と位相のずれφ(n)が各エコー毎に交互に振動するように変化する。第2の従来技術によれば、第1、第2エコー信号E(1)、E(2)のエコーピークの位置ずれp(1),p(2)および位相ずれφ(1),φ(2)が測定される(ステップ102)。磁場中心から選択されたスライス面までの距離をxsとすると、高周波パルスの印加位相の補正量Δφ(あるいはスライス方向傾斜磁場パルスGssの補正量ΔGssに対する「ΔGss・xs」)は位相ずれφ(1),φ(2)の位相差に比例し、ΔGroは位置ずれp(1),p(2)の差に比例する。この関係に基づいて、求めたp(1),p(2),φ(1),φ(2)から本スキャン時の高周波パルスの印加位相の補正量Δφ及びスライス方向傾斜磁場パルスGssの補正量ΔGssのいずれか、及びリード方向傾斜磁場パルスGroの補正量ΔGroが演算される(ステップ103)。ついで、これらの補正量Δφ(又はΔGss)およびΔGroでパルスシーケンスが修正され(図40参照)、このパルスシーケンスにより本スキャンが実行される(ステップ104)。
米国特許第5270654号明細書 特開平6−121777号公報 特開平6−54827号公報 米国特許第5378985号明細書 “Magnetic Resonance in Medicine Vol.3, 823-833, 1986” “Journal of Magnetic Resonance Imaging Vol.78, 397-407, 1988” “Magnetic Resonance in Medicine Vol.30, 183-191, 1993” “Magnetic Resonance in Medicine Vol.30, 251-255, 1993” “Society of Magnetic Resonance in Medicine, Pro. of Annual Meeting in 1992 No.4508” “Society of Magnetic Resonance in Medicine, Pro. of Annual Meeting in 1991 No.1025”
As shown in FIG. 41, prescanning is first performed according to the pulse sequence of FIG. 39 (step 101). In this prescan, the gradient magnetic field in the phase encoding direction is always zero (Gpe = 0). If there is a phase shift due to some cause, each echo signal except the first echo signal E (1) is divided into two echo components Emain (n) and Esub (n) as shown in FIG. Actually, the difference between the two echo components Emain (n) and Esub (n) is small, the echo peak is not divided into two, and the echo peak position shift p (n) and the phase shift φ (n) It changes so as to vibrate alternately for each echo. According to the second prior art, the positional deviations p (1) and p (2) of the echo peaks of the first and second echo signals E (1) and E (2) and the phase deviations φ (1) and φ ( 2) is measured (step 102). When the distance from the magnetic field center to the selected slice plane is xs, the correction amount Δφ of the application phase of the high-frequency pulse (or “ΔGss · xs” with respect to the correction amount ΔGss of the slice direction gradient magnetic field pulse Gss) is the phase shift φ (1 ), Φ (2), and ΔGro is proportional to the difference between the positional deviations p (1), p (2). Based on this relationship, the correction amount Δφ of the applied phase of the high frequency pulse and the slice direction gradient magnetic field pulse Gss during the main scan are corrected from the obtained p (1), p (2), φ (1), φ (2). One of the amounts ΔGss and the correction amount ΔGro of the read direction gradient magnetic field pulse Gro are calculated (step 103). Next, the pulse sequence is corrected with these correction amounts Δφ (or ΔGss) and ΔGro (see FIG. 40), and the main scan is executed by this pulse sequence (step 104).
US Pat. No. 5,270,654 JP-A-6-121777 JP-A-6-54827 US Pat. No. 5,378,985 “Magnetic Resonance in Medicine Vol.3, 823-833, 1986” “Journal of Magnetic Resonance Imaging Vol.78, 397-407, 1988” “Magnetic Resonance in Medicine Vol.30, 183-191, 1993” “Magnetic Resonance in Medicine Vol.30, 251-255, 1993” “Society of Magnetic Resonance in Medicine, Pro. Of Annual Meeting in 1992 No. 4508” “Society of Magnetic Resonance in Medicine, Pro. Of Annual Meeting in 1991 No.1025”

上述した第1、第2の従来技術は、それぞれのエコー成分が相異なる空間的分布を持った位相ずれを起こしたことに因る位相エンコード方向のアーチファクトなどの不具合を改善しようとするものではあったが、以下の示す如く、未解決の課題があった。   The above-described first and second prior arts are not intended to improve problems such as artifacts in the phase encoding direction caused by the phase shifts of the respective echo components having different spatial distributions. However, as shown below, there were unsolved problems.

(1)第1に、高周波反転パルスのフリップ角が180°からずれている場合、本スキャンに対する高周波パルスの印加位相及び傾斜磁場波形の補正精度が低下するという問題である。   (1) First, when the flip angle of the high frequency inversion pulse is deviated from 180 °, there is a problem in that the correction accuracy of the application phase of the high frequency pulse and the gradient magnetic field waveform with respect to the main scan is lowered.

例えば|Emain(n)|=|Esub(n)|の場合、2つのエコー成分Emain(n)、Esub(n)の位相差がいくら大きくても、その2つのエコー成分Emain(n)、Esub(n)のベクトル和である第n番目に収集されるエコー信号の位相は変化しない。この理由に拠り、第1、第2の従来技術のいずれの手法を実施したとしても補正が的確に実施されず、MR画像の画質は一向に改善されないか、改善されたとしても不十分な程度に終わることが多い。   For example, if | Emain (n) | = | Esub (n) |, no matter how large the phase difference between the two echo components Emain (n) and Esub (n) is, the two echo components Emain (n) and Esub The phase of the nth echo signal collected as the vector sum of (n) does not change. For this reason, even if the first and second conventional techniques are implemented, the correction is not performed accurately, and the image quality of the MR image is not improved at all, or even if improved, it is insufficient. Often ends.

フリップ角が180°からずれる又はずらしているという状況は決して特殊なものではない。例えば、前述した非特許文献5:“Society of Magnetic Resonance in Medicine, Pro. Of Annual Meeting in 1992 No.4508”でも述べられているように、現状のFSE(FastSE)法の場合でも、第4〜第8番目のエコーで主エコー成分Emain(n)と副エコー成分Esub(n)の振幅がほぼ等しくなっていることが報告されている。また、非特許文献3:“Magnetic Resonance in Medicine Vol.30, 183-191, 1993”では、各エコー信号の振幅を安定化させるために高周波反転パルスのそれぞれのスライス特性、フリップ角を個別に変化させている。さらに、この技術を利用してT2緩和による各エコー信号の減衰を減らす試みも報告されている(“Society of Magnetic Resonance, Proc. of 2nd Annual Meeting in 1994 No.27”参照)。さらに、マルチスライス撮像の場合、高周波反転パルスのフリップ角を180°以下の値に設定し、SAR(RF被爆)の低減、MTC効果による組織コントラストの変化を低減させることができるという報告もある(“Society of Magnetic Resonance in Medicine, Proc. of Annual Meeting in 1993 No.1244”参照)。   The situation where the flip angle deviates or deviates from 180 ° is nothing special. For example, as described in the aforementioned Non-Patent Document 5: “Society of Magnetic Resonance in Medicine, Pro. Of Annual Meeting in 1992 No. 4508”, even in the case of the current FSE (FastSE) method, It is reported that the amplitudes of the main echo component Emain (n) and the sub-echo component Esub (n) are substantially equal in the eighth echo. In Non-Patent Document 3: “Magnetic Resonance in Medicine Vol. 30, 183-191, 1993”, each slice characteristic and flip angle of the high-frequency inversion pulse are individually changed in order to stabilize the amplitude of each echo signal. I am letting. Furthermore, an attempt to reduce attenuation of each echo signal due to T2 relaxation using this technique has been reported (see “Society of Magnetic Resonance, Proc. Of 2nd Annual Meeting in 1994 No. 27”). Furthermore, in the case of multi-slice imaging, there is a report that the flip angle of the high-frequency inversion pulse can be set to a value of 180 ° or less to reduce the SAR (RF exposure) and the change in tissue contrast due to the MTC effect ( (See “Society of Magnetic Resonance in Medicine, Proc. Of Annual Meeting in 1993 No. 1244”).

以上のように、高周波反転パルスのフリップ角が180°からずれている場合も多く、かかる状況下で前述した第1、第2の従来技術による補正はその精度及び安定性の面で不足である。   As described above, the flip angle of the high-frequency inversion pulse often deviates from 180 °, and the correction according to the first and second conventional techniques described above is insufficient in terms of accuracy and stability under such circumstances. .

この問題は前述した特許文献3:特開平6−54827号でも指摘されているところである(同公報第11ページ、18−27行目参照)。この問題に対して、同特許公報の技術では、スライス方向の傾斜磁場を駆使して一方のエコー成分をディフェイズさせるなどの回避方法が示されているが、傾斜磁場パルスの波形を変形させるので、システムの校正の不完全性の影響を受けるなど、シーケンス調整の自動化には適さないことが多いという問題がある。   This problem is also pointed out in Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 6-54827 described above (see the 11th page, lines 18-27 of the same publication). To solve this problem, the technique of this patent publication shows a method of avoiding such as dephasing one echo component by making full use of the gradient magnetic field in the slice direction, but the waveform of the gradient magnetic field pulse is deformed. There is a problem that it is often not suitable for automation of sequence adjustment, such as being affected by imperfection of system calibration.

(2)第2の問題は、複数ある位相ずれの要因のうち、従来の方法で補正できるのは一部の要因によるものであり、全てではないということである。前述した第1、第2の従来技術のいずれにあっても、プリスキャンの位相エンコード方向の傾斜磁場パルスGpeは常に零である。このため、プリスキャンにより得られるエコー信号は本スキャンにおける位相エンコード方向の傾斜磁場パルスに起因する位相ずれ成分を含んでいない。つまり、a);位相エンコード方向の傾斜磁場パルス自体のずれ、b);位相エンコード方向の傾斜磁場パルスに起因する渦磁場に因る0次あるいは1次以上の空間分布を持つ位相ずれ、などは原理的に補正できない。スキャンの空間分解能の高度化、高速化が進んでいる昨今において、パルスシーケンスの種類によっては、位相エンコード方向の傾斜磁場に起因する位相ずれ成分を到底無視できない状況にあり、かかる補正に対する制限は何としても打破したいところである。   (2) The second problem is that, among a plurality of causes of phase shift, correction by the conventional method is due to some factors and not all. In both the first and second prior arts described above, the gradient magnetic field pulse Gpe in the pre-scan phase encoding direction is always zero. For this reason, the echo signal obtained by the pre-scan does not include a phase shift component caused by the gradient magnetic field pulse in the phase encoding direction in the main scan. That is, a): a deviation of the gradient magnetic field pulse itself in the phase encoding direction, b); a phase deviation having a zero-order or first-order spatial distribution due to the eddy magnetic field caused by the gradient magnetic field pulse in the phase encoding direction, etc. It cannot be corrected in principle. In recent years when the spatial resolution of scans is becoming higher and faster, depending on the type of pulse sequence, the phase shift component caused by the gradient magnetic field in the phase encoding direction cannot be completely ignored. But I want to break it down.

(3)第3の問題は、補正値の精度が撮像対象の状態により変化してしまうことである。前述した第1、第2の従来技術では、撮像対象からのエコー信号をもとに補正情報を求めているため、撮像対象の形状、状態によっては正確な位相誤差を測定できないこともあり、補正の安定性の面で問題がある。   (3) The third problem is that the accuracy of the correction value changes depending on the state of the imaging target. In the above-described first and second conventional techniques, correction information is obtained based on an echo signal from an imaging target. Therefore, an accurate phase error may not be measured depending on the shape and state of the imaging target. There is a problem in terms of stability.

例えば医用診断装置の場合、頸椎のアキシャル像のT2強調画像では主な信号源が断面に対してほぼ垂直な方向に流れる脳脊髄液(Cerebral Spinal Fluid: CSF)であるため、パルスシーケンスで使用している傾斜磁場パルスに因り流れ速度に関係した原子核スピンの位相変化が生じる。この位相変化を従来の第1、第2の従来技術に示された手法で補正する場合、かかる位相変化はほぼそのままプリスキャンでも表れるから、プリスキャンから求められる補正量の正確性に欠け、信頼性の低いものとなって、目的とする位相変化を誤って補正してしまうこともあるなど、補正精度が低く、その安定性に劣る。このため、原子核スピンが静止している部位でも、ゴーストアーチファクトが現れたり、信号値が低下してS/N比が低下したりするなどの不具合に帰着するし、また、高いエコー信号が出る部位の動きが激しい場合、画質が劣化する場合がある。これは、本スキャン時のパルスシーケンスの補正情報(補正量)を形状、状態が未知の撮像対象から予め得ることを特徴とする補正手法の場合、ある程度避けられない問題ではあるものの、臨床診断上問題となっている。   For example, in the case of a medical diagnostic device, the main signal source in the T2-weighted image of an axial image of the cervical spine is cerebrospinal fluid (CSF) that flows in a direction substantially perpendicular to the cross section. Due to the gradient magnetic field pulse, the phase change of the nuclear spin related to the flow velocity occurs. When this phase change is corrected by the methods shown in the conventional first and second prior arts, the phase change appears almost as it is in the pre-scan, so the correction amount required from the pre-scan is not accurate and reliable. The correction accuracy is low and the stability is inferior. For example, the target phase change may be erroneously corrected. For this reason, even when the nuclear spin is stationary, it may result in problems such as ghost artifacts appearing, signal value decreases and S / N ratio decreases, and a high echo signal is generated. When the movement of the camera is intense, the image quality may deteriorate. This is a problem that cannot be avoided to some extent in the case of a correction method characterized in that correction information (correction amount) of a pulse sequence at the time of a main scan is obtained in advance from an imaging target whose shape and state are unknown. It is a problem.

この発明は上述した不具合、問題に鑑みてなされたものである。(1);プリスキャンを実施して本スキャン時のパルスシーケンスに必要な補正量を求める処理を前提とする磁気共鳴イメージングにおいて、従来よりも高周波反転パルスのフリップ角の変動に高い耐性を呈し、安定した動作のプリスキャンを実施でき、本スキャン時のパルスシーケンスをより高精度に補正でき、再構成されるMR画像の画質劣化を抑えることができるMRIパルスシーケンスの自動補正方法及びMRI装置を提供することを、本発明の第1の目的とする。また、(2);プリスキャンを実施して本スキャン時のパルスシーケンスに必要な補正量を求める処理を前提とする磁気共鳴イメージングにおいて、位相エンコード方向の傾斜磁場パルスに起因する位相ずれ成分も精度良く補正できるようにし、再構成されるMR画像の画質向上を図ることを、本発明の第2の目的とする。また、(3);プリスキャンを実施して本スキャン時のパルスシーケンスに必要な補正量を求める処理を前提とする磁気共鳴イメージングにおいて、主要な信号源が高速で動いている場合でも、本スキャン時のパルスシーケンスの補正精度の低下を防止し、再構成されるMR画像の画質劣化を抑えることを、本発明の第3の目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems and problems. (1); In magnetic resonance imaging which presupposes processing for performing a pre-scan and obtaining a correction amount necessary for the pulse sequence during the main scan, it exhibits higher resistance to fluctuations in the flip angle of the high-frequency inversion pulse than before, Provided an MRI pulse sequence automatic correction method and an MRI apparatus capable of performing a pre-scan of stable operation, correcting a pulse sequence at the time of a main scan with higher accuracy, and suppressing image quality deterioration of a reconstructed MR image This is the first object of the present invention. In addition, (2); in the magnetic resonance imaging that presupposes the processing to obtain the correction amount necessary for the pulse sequence during the main scan, the phase shift component caused by the gradient magnetic field pulse in the phase encoding direction is also accurate. It is a second object of the present invention to improve the image quality of the reconstructed MR image so that it can be corrected well. Further, (3) in the magnetic resonance imaging which presupposes the processing for obtaining the correction amount necessary for the pulse sequence during the main scan by performing the prescan, the main scan is performed even when the main signal source is moving at high speed. It is a third object of the present invention to prevent a reduction in correction accuracy of a pulse sequence at the time and to suppress deterioration in image quality of a reconstructed MR image.

以上を集約すると、上記第1〜第3の目的の少なくとも1つを達成させて、CPMGパルス系列、位相反転CPパルス系列などの複数の高周波反転パルスを使うパルスシーケンスを用いた撮像において、必要な補正情報の収集と補正を従来よりも系統的に実施して、かかる補正の精度及び安定性を向上させ、空間分解能、ゴーストアーチファクト、画像コントラストなどの面で高画質のMR画像を提供することである。   Summarizing the above, at least one of the first to third objects described above is achieved, and it is necessary for imaging using a pulse sequence using a plurality of high-frequency inversion pulses such as a CPMG pulse sequence and a phase inversion CP pulse sequence. By collecting and correcting correction information more systematically than before, improving the accuracy and stability of such correction and providing high-quality MR images in terms of spatial resolution, ghost artifacts, image contrast, etc. is there.

上述した課題を達成するために、本発明に係るMRI装置によれば、被検体のMR画像を得るための本スキャンの前に、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に設定したパルスシーケンスの第1のプリスキャン、及び、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を前記基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンを各別に実施するスキャン手段と、前記第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と前記第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて前記本スキャンのパルスシーケンスを事前に補正する補正手段とを備え、前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンスの位相エンコード用傾斜磁場は常に零であり、前記補正手段は、前記第1のエコーデータ群と前記第2のエコーデータ群との対応する順番のエコーデータ同士で加算又は減算して主エコー成分から成る主エコー集合体とその主エコー成分以外のエコー成分から成る副エコー集合体とを分離・抽出する手段と、前記主、副エコー集合体に基づいて求めた補正データにより前記本スキャンのパルスシーケンスを自動的に補正する手段とを有することを特徴とするものである。
また、上述した課題を達成するために、本発明に係るMRI装置によれば、被検体のMR画像を得るための本スキャンの前に、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に設定したパルスシーケンスの第1のプリスキャン、及び、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を前記基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンを各別に実施するスキャン手段と、前記第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と前記第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて前記本スキャンのパルスシーケンスを事前に補正する補正手段とを備え、前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンスの位相エンコード用傾斜磁場は常に零であり、前記補正手段は、前記第1のエコーデータ群と前記第2のエコーデータ群との対応する順番のエコーデータ同士で加算又は減算して主エコー成分から成る主エコー集合体とその主エコー成分以外のエコー成分から成る副エコー集合体とを分離・抽出する手段と、前記主エコー集合体及び副エコー集合体の各集合体の内の奇数番目及び偶数番目のエコーデータのエコーピークの位相ずれ及び位置ずれの少なくとも一方を演算する手段と、この演算値から求めた補正データにより前記本スキャンのパルスシーケンスを自動的に補正する手段とを有することを特徴とするものである。
さらに、上述した課題を達成するために、本発明に係るMRI装置によれば、被検体のMR画像を得るための本スキャンの前に、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に設定したパルスシーケンスの第1のプリスキャン、及び、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を前記基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンを各別に実施するスキャン手段と、前記第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と前記第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて前記本スキャンのパルスシーケンスを事前に補正する補正手段とを備え、前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンスの位相エンコード用傾斜磁場は常に零であり、前記補正手段は、前記第1のエコーデータ群と前記第2のエコーデータ群との対応する順番のエコーデータ同士で加算又は減算して主エコー成分から成る主エコー集合体とその主エコー成分以外のエコー成分から成る副エコー集合体とを分離・抽出する手段と、前記主エコー集合体及び副エコー集合体の各集合体の内の少なくとも一部の0次又は1次の位相分布を比較する手段と、この比較結果に応じて求めた補正データにより前記本スキャンのパルスシーケンスを自動的に補正する手段とを有することを特徴とするものである。
In order to achieve the above-described problem , according to the MRI apparatus of the present invention , a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses are provided before the main scan for obtaining the MR image of the subject. The first pre-scan of the pulse sequence in which the application phase of the high-frequency inversion pulse is set to the reference phase value, and the even-numbered high-frequency wave having the high-frequency excitation pulse and the plurality of high-frequency inversion pulses. Scanning means for separately performing a second prescan of a pulse sequence in which the application phase of the inversion pulse is set to a value having a phase difference of 180 ° with respect to the reference phase value, and obtained by the first prescan A first echo data group comprising a plurality of echo signals and a second echo data group comprising a plurality of echo signals obtained by the second pre-scan; Based a correcting means for correcting the pre-pulse sequences of the present scan, said first, phase-encoding gradient field pulse sequence of the second pre-scanning is always zero, the correction means, said first A sub-echo composed of a main echo assembly composed of a main echo component and an echo component other than the main echo component obtained by adding or subtracting the corresponding echo data of one echo data group and the second echo data group. means for separating and extracting the assembly, is characterized in that it has a said main, it means for automatically correcting the pulse sequence of the main scan by the correction data determined on the basis of the sub echo aggregate .
In order to achieve the above-described problem, the MRI apparatus according to the present invention includes a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses before the main scan for obtaining the MR image of the subject. A first pre-scan of a pulse sequence in which an application phase of a plurality of high-frequency inversion pulses is set as a reference phase value, and an even-numbered one of the plurality of high-frequency inversion pulses having a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses Scanning means for separately performing a second pre-scan of a pulse sequence in which the application phase of the high-frequency inversion pulse is set to a value having a phase difference of 180 ° with respect to the reference phase value, and the first pre-scan A first echo data group comprising a plurality of obtained echo signals and a second echo data comprising a plurality of echo signals obtained by the second pre-scan. Correction means for correcting the pulse sequence of the main scan in advance based on the group, the gradient magnetic field for phase encoding of the pulse sequences of the first and second pre-scans is always zero, and the correction means From the main echo aggregate consisting of main echo components by adding or subtracting the corresponding echo data in the corresponding order of the first echo data group and the second echo data group and the echo components other than the main echo component Means for separating / extracting the sub-echo assembly, and at least the phase shift and the position shift of the echo peak of the odd-numbered and even-numbered echo data in each set of the main echo set and the sub-echo set Means for calculating one of them, and means for automatically correcting the pulse sequence of the main scan based on correction data obtained from the calculated value. It is a sign.
Furthermore, in order to achieve the above-described problem, the MRI apparatus according to the present invention has a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses before the main scan for obtaining the MR image of the subject. A first pre-scan of a pulse sequence in which an application phase of a plurality of high-frequency inversion pulses is set as a reference phase value, and an even-numbered one of the plurality of high-frequency inversion pulses having a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses Scanning means for separately performing a second pre-scan of a pulse sequence in which the application phase of the high-frequency inversion pulse is set to a value having a phase difference of 180 ° with respect to the reference phase value, and the first pre-scan A first echo data group comprising a plurality of echo signals obtained and a second echo data comprising a plurality of echo signals obtained by the second pre-scan. Correction means for correcting the pulse sequence of the main scan in advance based on a group of data, and the phase encoding gradient magnetic field of the first and second pre-scan pulse sequences is always zero, and the correction means Is a main echo aggregate composed of main echo components by adding or subtracting the corresponding echo data of the first echo data group and the second echo data group and echo components other than the main echo component Means for separating / extracting a sub-echo assembly comprising: means for comparing 0th-order or first-order phase distribution of at least a part of each of the main echo assembly and the sub-echo assembly; And a means for automatically correcting the pulse sequence of the main scan based on the correction data obtained in accordance with the comparison result.

例えば、前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンス及び前記本スキャンのパルスシーケンスはCPMGパルス系列又は位相反転CPパルス系列である。また例えば、前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンス及び前記本スキャンのパルスシーケンスはGRASE法又は高速SE法に従うパルス系列である。 For example, the first and second pre-scan pulse sequences and the main scan pulse sequence are CPMG pulse sequences or phase-inverted CP pulse sequences. Further, for example, the first and second pre-scan pulse sequences and the main scan pulse sequence are pulse sequences according to the GRASE method or the high-speed SE method .

また、上述した課題を達成するために、本発明に係るMRI装置によれば、被検体のMR画像を得るための本スキャンの前に、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に設定したパルスシーケンスの第1のプリスキャン、及び、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を前記基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンを各別に実施するスキャン手段と、前記第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と前記第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて前記本スキャンのパルスシーケンスを事前に補正する補正手段とを備え、前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンスの位相エンコード用傾斜磁場は、前記本スキャンにおけるk空間上の一部又は全面のエコーデータ収集時のショットと同一の位相エンコード用傾斜磁場の波形であり、前記補正手段は、前記第1のエコーデータ群及び前記第2のエコーデータ群の内の時間軸上の実効エコー時間に相当するエコーデータ同士で加算又は減算して実効エコー時間相当のエコーデータに関する主エコー成分から成る主エコー集合体とその主エコー成分以外のエコー成分から成る副エコー集合体とを分離・抽出する手段と、前記主エコー集合体と副エコー集合体との実効エコー時間相当のエコーデータのエコーピークの位相ずれ及び位置ずれの少なくとも一方を演算する手段と、この演算値から求めた補正用データで前記本スキャンのパルスシーケンスを自動的に補正する手段とを備えたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above-described problem, the MRI apparatus according to the present invention includes a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses before the main scan for obtaining the MR image of the subject. A first pre-scan of a pulse sequence in which an application phase of a plurality of high-frequency inversion pulses is set as a reference phase value, and an even-numbered one of the plurality of high-frequency inversion pulses having a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses Scanning means for separately performing a second pre-scan of a pulse sequence in which the application phase of the high-frequency inversion pulse is set to a value having a phase difference of 180 ° with respect to the reference phase value, and the first pre-scan A first echo data group comprising a plurality of obtained echo signals and a second echo data comprising a plurality of echo signals obtained by the second pre-scan. Correction means for correcting the pulse sequence of the main scan in advance based on the group, and the gradient magnetic field for phase encoding of the pulse sequences of the first and second pre-scans on the k-space in the main scan The waveform of the gradient magnetic field for phase encoding is the same as that of a shot at the time of partial or entire echo data collection, and the correction means is on the time axis of the first echo data group and the second echo data group. A main echo assembly consisting of the main echo component and an auxiliary echo assembly consisting of an echo component other than the main echo component with respect to the echo data corresponding to the effective echo time by adding or subtracting the echo data corresponding to the effective echo time of The phase of the echo peak of the echo data corresponding to the effective echo time between the main echo assembly and the secondary echo assembly is separated and extracted. And a means for calculating at least one of the deviation and the positional deviation, and means for automatically correcting the pulse sequence of the main scan with correction data obtained from the calculated value.

さらに、上述した課題を達成するために、本発明に係るMRI装置は、被検体のMR画像を得るための本スキャンの前に、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に設定したパルスシーケンスの第1のプリスキャン、及び、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を前記基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンを各別に実施するスキャン手段と、前記第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と前記第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて前記本スキャンのパルスシーケンスを事前に補正する補正手段とを備え、前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンスの位相エンコード用傾斜磁場は、前記本スキャンにおけるk空間上の一部又は全面のエコーデータ収集時のショットと同一の位相エンコード用傾斜磁場の波形であり、前記補正手段は、前記第1のエコーデータ群及び前記第2のエコーデータ群のエコーデータ同士で加算又は減算してk空間上の2次元の主エコー成分から成る主エコー集合体とその主エコー成分以外のエコー成分から成るk空間上の2次元の副エコー集合体とを分離・抽出する手段と、前記主エコー集合体及び副エコー集合体から所望の前記主エコー成分のエコーピークの位相ずれと2次元位置ずれベクトル及び所望の前記副エコー成分のエコーピークの位相ずれと2次元位置ずれベクトルの少なくとも一方を演算する手段と、この演算値から求めた補正用データで前記本スキャンのパルスシーケンスを自動的に補正する手段とを備えたことを特徴とするものである。Furthermore, in order to achieve the above-described problem, an MRI apparatus according to the present invention includes a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses and a plurality of the high-frequency inversion pulses before the main scan for obtaining an MR image of the subject. The first pre-scan of the pulse sequence in which the application phase of the high-frequency inversion pulse is set to the reference phase value, and the even-numbered high-frequency wave having the high-frequency excitation pulse and the plurality of high-frequency inversion pulses. Scanning means for separately performing a second prescan of a pulse sequence in which the application phase of the inversion pulse is set to a value having a phase difference of 180 ° with respect to the reference phase value, and obtained by the first prescan A first echo data group composed of a plurality of echo signals and a second echo data group composed of a plurality of echo signals obtained by the second pre-scan. Correction means for correcting the pulse sequence of the main scan in advance based on the phase sequence, the gradient magnetic field for phase encoding of the first and second pre-scan pulse sequences is a part of the main scan in the k space. Alternatively, the waveform of the gradient magnetic field for phase encoding is the same as that of the shot at the time of collecting echo data of the entire surface, and the correction means adds or subtracts the echo data of the first echo data group and the second echo data group. Means for separating / extracting a main echo assembly composed of a two-dimensional main echo component in k-space and a two-dimensional sub-echo assembly in k-space composed of echo components other than the main echo component; The phase shift of the echo peak of the desired main echo component from the main echo assembly and the secondary echo assembly, the two-dimensional positional deviation vector, and the desired secondary echo component And means for calculating at least one of an echo peak phase shift and a two-dimensional position shift vector, and means for automatically correcting the pulse sequence of the main scan with correction data obtained from the calculated value. It is what.

さらに、前記補正手段は、この第1、第2のエコーデータ群に基づいてイメージングチャンネルと傾斜磁場コイルの物理チャンネルとの組み合わせに対して固有の位相誤差に関連する情報を求める手段と、本スキャン時にはその位相誤差関連の情報と傾斜磁場に関連した撮像条件とから本スキャンのパルスシーケンスの補正データを求める手段とを含むように構成してもよい。   The correction means further includes means for obtaining information related to the phase error inherent to the combination of the imaging channel and the physical channel of the gradient coil based on the first and second echo data groups, and the main scan. Sometimes, it may be configured to include means for obtaining correction data of the pulse sequence of the main scan from the information related to the phase error and the imaging conditions related to the gradient magnetic field.

以上説明したように、本発明に係るMRI装置によれば、高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に設定したパルスシーケンスの第1のプリスキャン、及び複数の前記高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンを各別に実施し、第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて本スキャンのパルスシーケンスを事前に補正するため、本スキャンのパルスシーケンスの補正が、従来とは異なり、十分に分離された主エコー成分及び副エコー成分に基づいて実施されることから、従来よりも高周波反転パルスのフリップ角の変化に高い耐性を発揮でき、安定したプリスキャンとなり、強いては補正精度が高く、高品質のMR画像を提供することができる。   As described above, according to the MRI apparatus of the present invention, the first pre-scan of the pulse sequence in which the application phase of the high frequency inversion pulse is set to the reference phase value, and the even number among the plurality of high frequency inversion pulses. A plurality of echoes obtained by performing the second pre-scan of the pulse sequence in which the application phase of the high-frequency inversion pulse is set to a value having a phase difference of 180 ° with respect to the reference phase value is obtained separately. In order to correct the pulse sequence of the main scan in advance based on the first echo data group of signals and the second echo data group of a plurality of echo signals obtained by the second pre-scan, Unlike conventional methods, sequence correction is performed based on well-separated main and sub-echo components. Can exhibit high resistance to changes in the flip angle of the wave inversion pulse becomes a stable pre-scan, by force has a high correction accuracy can provide high-quality MR image.

とくに、上記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンスの位相エンコード用傾斜磁場は、本スキャンにおけるk空間の中心位置を含むデータラインに配置するエコーデータ収集時のショットと同一の位相エンコード用傾斜磁場の波形とすることで、位相エンコード方向の傾斜磁場に起因する位相ずれ成分の内、空間的に一様な位相ずれ成分(0次成分)を補正できる。また上記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンスの位相エンコード用傾斜磁場は、本スキャンにおけるk空間上の一部又は全面のエコーデータ収集時のショットと同一の位相エンコード用傾斜磁場の波形とすることで、位相エンコード方向の傾斜磁場に起因する位相ずれ成分の内、位相エンコード方向に1次の空間分布を持つ成分も補正できる。このように、従来では測定不可能であった位相エンコード方向の傾斜磁場に起因する位相ずれ成分を好適に補正でき、補正精度がさらに向上し、高画質のMR画像を提供できる。   In particular, the phase encoding gradient magnetic field of the first and second pre-scan pulse sequences has the same phase encoding gradient as the shot at the time of echo data collection arranged on the data line including the center position of the k space in the main scan. By using a magnetic field waveform, it is possible to correct a spatially uniform phase shift component (zeroth order component) among the phase shift components caused by the gradient magnetic field in the phase encoding direction. The phase encoding gradient magnetic field of the first and second pre-scan pulse sequences is the same as the waveform of the phase encoding gradient magnetic field that is the same as the shot at the time of echo data collection on part or the entire k-space in the main scan. By doing so, it is possible to correct a component having a first-order spatial distribution in the phase encoding direction among the phase shift components caused by the gradient magnetic field in the phase encoding direction. As described above, the phase shift component caused by the gradient magnetic field in the phase encoding direction, which could not be measured conventionally, can be suitably corrected, the correction accuracy can be further improved, and a high-quality MR image can be provided.

またとくに、前記第1、第2のプリスキャンを実施する対象を、被検体とは異なるファントムとすることで、動きの無い一様なMR信号強度分布を持つ理想的なファントムを予め用意できるから、被検体内の主なMR信号源が激しく動くような場合でも、正確な補正データを得て補正精度を向上させることができる一方、スキャンの際、被検体に対してプリスキャンを行わなくても済むため、被検体の拘束時間が少なくなり、MR診断の容易化を図ることもできる。   In particular, an ideal phantom having a uniform MR signal intensity distribution without movement can be prepared in advance by setting the target for performing the first and second pre-scans to be a phantom different from the subject. Even when the main MR signal source in the subject moves violently, accurate correction data can be obtained and the correction accuracy can be improved. Therefore, the restraint time of the subject is reduced, and MR diagnosis can be facilitated.

このように、本発明によれば、CPMGパルス系列、位相反転CPパルス系列などの複数の高周波反転パルスを使うパルスシーケンスを用いた撮像において、必要な補正情報の収集と補正を従来よりも系統的に実施して、かかる補正の精度及び安定性を向上させ、空間分解能、ゴーストアーチファクト、画像コントラストなどの面で高画質のMR画像を提供することができる。   As described above, according to the present invention, in the imaging using a pulse sequence using a plurality of high-frequency inversion pulses such as a CPMG pulse sequence and a phase inversion CP pulse sequence, collection and correction of necessary correction information is more systematic than in the past. In this way, it is possible to improve the accuracy and stability of such correction and provide a high-quality MR image in terms of spatial resolution, ghost artifacts, image contrast, and the like.

以下、この発明の各種の実施の形態を、図面を参照して説明する。最初に、以下に詳述する実施形態と本発明に係る上記第1〜第3の目的との対応関係を示しておく。   Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the correspondence between the embodiment described in detail below and the first to third objects according to the present invention will be described.

第1の実施形態は第1の目的を、第2の実施形態及びその変形形態は第2の目的を、第3の実施形態は同じく第2の目的を、第4の実施形態及びその変形形態は第3の目的をそれぞれ達成しようとするものである。なお、第5の実施形態は、第1〜第4の実施形態とは異なるアプローチを採り、空間分解能、ゴーストアーチファクト、画像コントラストなどの面で高画質のMR画像を提供する。   The first embodiment is the first object, the second embodiment and its modified form is the second object, the third embodiment is the second object, the fourth embodiment and its modified form. Tries to achieve each of the third objectives. The fifth embodiment takes an approach different from the first to fourth embodiments, and provides high-quality MR images in terms of spatial resolution, ghost artifacts, image contrast, and the like.

(第1の実施形態)
この発明に係る第1の実施形態を図1〜図8に基づき説明する。
(First embodiment)
A first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.

この実施形態に係る磁気共鳴イメージング(MRI)装置の概略構成を図1に示す。このMRI装置は、静磁場発生用の磁石部と、静磁場に位置情報を付加するための傾斜磁場部と、選択励起用及びMR信号受信用の送受信部と、システムコントロール及び画像再構成を担う制御・演算部とを備えている。   A schematic configuration of a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus according to this embodiment is shown in FIG. This MRI apparatus takes charge of system control and image reconstruction, a magnet part for generating a static magnetic field, a gradient magnetic field part for adding position information to the static magnetic field, a transmitting / receiving part for selective excitation and MR signal reception. And a control / arithmetic unit.

磁石部は、例えば超電導方式の磁石1と、この磁石1に電流を供給する静磁場電源2とを備え、撮影対象としての被検体Pが挿入される円筒状の診断空間のZ軸方向(長手方向)に静磁場Hを発生させる。 The magnet section includes, for example, a superconducting magnet 1 and a static magnetic field power source 2 that supplies current to the magnet 1, and the Z-axis direction (longitudinal direction) of a cylindrical diagnostic space into which a subject P as an imaging target is inserted. generating a static magnetic field H 0 in the direction).

傾斜磁場部は、磁石1に組み込まれたX,Y,Z軸方向の3組の傾斜磁場コイル3x〜3zと、この傾斜磁場コイル3x〜3zに電流を供給する傾斜磁場電源4と、この電源4を制御する傾斜磁場シーケンサ5aとを備える。この傾斜磁場シーケンサ5aはコンピュータを備え、装置全体のコントローラ6(コンピュータを搭載)からプリスキャン及び本スキャンを実施するためのFSE法,GRASE法などの収集シーケンスを指令する信号を受けると、この指令に応答して図2に示す処理を実行する。これにより、傾斜磁場シーケンサ5aは、指令されたシーケンスにしたがってX,Y,Z軸方向の各傾斜磁場の印加及びその強度を制御し、それらの傾斜磁場が静磁場Hに重畳可能になっている。この実施例では、互いに直交する3軸の内のZ軸方向の傾斜磁場をスライス用傾斜磁場Gとし、X軸方向のそれを読出し用傾斜磁場Gとし、さらにY軸方向のそれを位相エンコード用傾斜磁場Gとする。 The gradient magnetic field unit includes three sets of gradient magnetic field coils 3x to 3z in the X, Y, and Z axis directions incorporated in the magnet 1, a gradient magnetic field power supply 4 for supplying current to the gradient magnetic field coils 3x to 3z, and the power supply 4 is provided. When this gradient magnetic field sequencer 5a includes a computer and receives a signal for instructing a collection sequence such as FSE method and GRASE method for performing pre-scan and main scan from a controller 6 (equipped with a computer) of the entire apparatus, In response to this, the process shown in FIG. 2 is executed. Thus, the gradient sequencer 5a is, X in accordance with the commanded sequence, Y, and controls the application and its intensity of each gradient magnetic field in the Z axis direction, those of the gradient magnetic field is enabled superposed on the static magnetic field H 0 Yes. In this embodiment, a slice gradient G S the gradient magnetic field in the Z-axis direction of the three mutually orthogonal axes, its X-axis direction and a readout gradient field G R, further Y-axis direction that the phase The gradient magnetic field for encoding GE is used.

送受信部は、磁石1内の撮影空間にて被検体Pの近傍に配設される高周波コイル7と、この高周波コイル7に接続された送信機8T及び受信機8Rと、この送信機8T及び受信機8Rの動作タイミングを制御するRFシーケンサ5b(コンピュータを搭載)とを備える。RFシーケンサ5bは前記傾斜磁場シーケンサ5aと共にシーケンサ5を成す。RFシーケンサ5bは傾斜磁場シーケンサ5aと同期した状態でRFパルスの印加を指令できる。送信機8T及び受信機8Rは、RFシーケンサ5bの制御のもと、核磁気共鳴(NMR)を励起させるためのラーモア周波数のRF電流パルスを高周波(RF)コイル7に供給する一方、高周波コイル7が受信したMR信号(高周波信号)に各種の信号処理を施してエコー信号を形成するようになっている。   The transmission / reception unit includes a high-frequency coil 7 disposed in the vicinity of the subject P in the imaging space in the magnet 1, a transmitter 8T and a receiver 8R connected to the high-frequency coil 7, and the transmitter 8T and reception. And an RF sequencer 5b (equipped with a computer) for controlling the operation timing of the machine 8R. The RF sequencer 5b forms the sequencer 5 together with the gradient magnetic field sequencer 5a. The RF sequencer 5b can instruct the application of an RF pulse in a state synchronized with the gradient magnetic field sequencer 5a. The transmitter 8T and the receiver 8R supply an RF current pulse having a Larmor frequency for exciting nuclear magnetic resonance (NMR) to the radio frequency (RF) coil 7 under the control of the RF sequencer 5b. Are subjected to various signal processing to form an echo signal.

さらに、制御・演算部は、上述したコントローラ6のほか、受信機8Rで形成されたデジタル量のエコー信号を受けるマルチプレクサ11を備える。マルチプレクサ11はコントローラ6からの制御信号に応答して、その出力経路をコントローラ側及び再構成ユニット側との間で択一的に切り換える。さらに、マルチプレクサ11の一方の出力側には、フーリエ変換法により画像再構成を行う再構成ユニット12と、再構成した画像データを保管する記憶ユニット13と、画像を表示する表示器14と、入力器15とを備えている。コントローラ6は前述したようにコンピュータを内蔵し、システム全体の動作内容及び動作タイミングを制御する。   In addition to the controller 6 described above, the control / arithmetic unit includes a multiplexer 11 that receives a digital echo signal formed by the receiver 8R. The multiplexer 11 selectively switches the output path between the controller side and the reconstruction unit side in response to a control signal from the controller 6. Further, on one output side of the multiplexer 11, a reconstruction unit 12 that performs image reconstruction by a Fourier transform method, a storage unit 13 that stores the reconstructed image data, a display device 14 that displays an image, and an input And a container 15. As described above, the controller 6 incorporates a computer and controls the operation contents and operation timing of the entire system.

次に、この実施形態の動作を説明する。なお、ここでは、パルスシーケンスとしてFSE(高速SE)法が採用されているとする。   Next, the operation of this embodiment will be described. Here, it is assumed that the FSE (Fast SE) method is adopted as the pulse sequence.

コントローラ6は図2の処理を実施する。この処理には2種類のプリスキャンA,Bが含まれている。最初に、コントローラ6はマルチプレクサ11のスイッチ経路をコントローラ6側に切り換えた状態で、図3に示すパルスシーケンスのプリスキャンAをシーケンサ5に実行させ、その結果得られたエコー信号を入力する(図2ステップS1)。   The controller 6 performs the process of FIG. This process includes two types of pre-scans A and B. First, the controller 6 causes the sequencer 5 to execute the pre-scan A of the pulse sequence shown in FIG. 3 with the switch path of the multiplexer 11 switched to the controller 6 side, and inputs an echo signal obtained as a result (FIG. 3). 2 step S1).

このプリスキャンAでは、最初に、スライス用傾斜磁場パルスGssとともに高周波励起パルスRFex(印加位相φ=0°、フリップ角θ=α(ここでは90°))が印加される。このτ/2の時間経過後に、スライス用傾斜磁場パルスGssとともに第1番目の高周波反転パルスRFre1(印加位相φ=90°、フリップ角θ=β1(ここでは180°))が印加される。そして、最初の高周波励起パルスRFexの印加からτ時間後に、リード用傾斜磁場パルスGroを印加しながらエコー信号E(1)読み出される。以後、第1番目の高周波反転パルスRFre1の印加からτ時間毎に第2番目以降の高周波反転パルスRFre2,RFre3…がスライス用傾斜磁場パルスGssとともに印加され、エコー信号E(2),E(3),…が同様に読み出される。このプリンスキャンAでは同図に示すように、位相エンコード用傾斜磁場パルスGpeは常に零となっている。   In this prescan A, first, a high-frequency excitation pulse RFex (application phase φ = 0 °, flip angle θ = α (90 ° in this case)) is applied together with the slicing gradient magnetic field pulse Gss. After the elapse of time τ / 2, the first high-frequency inversion pulse RFre1 (application phase φ = 90 °, flip angle θ = β1 (here, 180 °)) is applied together with the slicing gradient magnetic field pulse Gss. The echo signal E (1) is read out while applying the read gradient magnetic field pulse Gro after τ time from the application of the first high-frequency excitation pulse RFex. Thereafter, the second and subsequent high frequency inversion pulses RFre2, RFre3,... Are applied together with the slicing gradient magnetic field pulse Gss every τ time from the application of the first high frequency inversion pulse RFre1, and echo signals E (2), E (3 ), ... are similarly read out. In this print scan A, as shown in the figure, the phase encoding gradient magnetic field pulse Gpe is always zero.

このプリンスピンAにおいては、何等かの原因に因り原子核スピンに位相ずれがある場合、前述と同様に、最初のエコー信号E(1)以外のエコー信号E(2),E(3),…のそれぞれは、2つのエコー成分、すなわち主エコー成分Emain(2)(Emain(3),…)と副エコー成分Esub(2)(Esub(3),…)とに分かれる(図3参照)。そのような位相ずれの原因が無いとき、主エコー成分Emain(n)の位相arg{Emain(n)}と副エコー成分Esub(n)の位相arg{Esub(n)}は等しい(n=2、3、…)。   In this pudding spin A, if there is a phase shift in the nuclear spin due to some cause, the echo signals E (2), E (3),. Are divided into two echo components, namely, a main echo component Emain (2) (Emain (3),...) And a sub-echo component Esub (2) (Esub (3),...) (See FIG. 3). When there is no cause for such phase shift, the phase arg {Emain (n)} of the main echo component Emain (n) and the phase arg {Esub (n)} of the sub-echo component Esub (n) are equal (n = 2). 3, ...).

次いでコントローラ6は図4に示す2番目のプリスキャンBをシーケンサ5に実行させ、その結果得られたエコー信号を入力する(図2ステップS2)。 Next, the controller 6 causes the sequencer 5 to execute the second pre-scan B shown in FIG. 4, and inputs the echo signal obtained as a result (step S2 in FIG. 2).

このプリスキャンBでも最初に、スライス用傾斜磁場パルスGssとともに高周波励起パルスRFex(印加位相φ=0°、フリップ角θ=α(ここでは90°))が印加される。このτ/2の時間経過後に、スライス用傾斜磁場パルスGssとともに高周波反転パルスRFre1(印加位相φ=90°、フリップ角θ=α(ここでは180°))が印加される。そして、最初の高周波励起パルスRFexの印加からτ時間後に、リード用傾斜磁場パルスGroを印加しながらエコー信号E(1)が読み出される。以後、第1番目の高周波反転パルスRFre1の印加からτ時間毎に第2番目以降の高周波反転パルスRFre2,RFre3,…がスライス用傾斜磁場パルスGssとともに印加され、エコー信号E(2),E(3),…が同様に読み出される。   Also in this pre-scan B, first, a high-frequency excitation pulse RFex (application phase φ = 0 °, flip angle θ = α (here 90 °)) is applied together with the slicing gradient magnetic field pulse Gss. After the lapse of τ / 2, a high-frequency inversion pulse RFre1 (application phase φ = 90 °, flip angle θ = α (180 ° in this case)) is applied together with the slicing gradient magnetic field pulse Gss. Then, the echo signal E (1) is read out while applying the read gradient magnetic field pulse Gro after τ time from the application of the first high-frequency excitation pulse RFex. Thereafter, the second and subsequent high frequency inversion pulses RFre2, RFre3,... Are applied together with the slice gradient magnetic field pulses Gss every τ time from the application of the first high frequency inversion pulse RFre1, and echo signals E (2), E ( 3), ... are read in the same way.

このプリスキャンBでは、偶数番目の高周波反転パルスRFre2,RFre4,…の印加位相φは図4に記載の如く、奇数番目の高周波反転パルスRFre3,REre5,…のそれをさらに180°だけ回転させた値(φ=270°)に設定してある。また、位相エンコード用傾斜磁場パルスGpeはプリスキャンAと同様に常に零となっている。   In this pre-scan B, the application phase φ of the even-numbered high-frequency inversion pulses RFre2, RFre4,... Is rotated by 180 ° further from that of the odd-numbered high-frequency inversion pulses RFre3, REre5,. The value (φ = 270 °) is set. Further, the phase encoding gradient magnetic field pulse Gpe is always zero as in the prescan A.

何等かの原因に因り原子核スピンに位相ずれがある場合、前述と同様に、最初のエコー信号E(1)以外のエコー信号E(2),E(3),…のそれぞれは、2つのエコー成分、すなわち主エコー成分Emain(2)(Emain(3),…)と副エコー成分Esub(2)(Esub(3),…)とに分かれ(図3参照)、しかも偶数番目の高周波反転パルスRFre2,RFre4,…の印加位相φを180°だけ余計に回転させているため、副エコー成分Esub(2),Esub(3),…の位相arg{Esub(n)}だけがプリンスキャンA時の対応する位相に対して180°回転する。   When there is a phase shift in the nuclear spin due to some cause, each of the echo signals E (2), E (3),. The main echo component Emain (2) (Emain (3),...) And sub-echo component Esub (2) (Esub (3),...) (See FIG. 3), and even-numbered high frequency inversion pulses. Since the application phase φ of RFre2, RFre4,... Is rotated by 180 °, only the phase arg {Esub (n)} of the sub-echo components Esub (2), Esub (3),. Rotate 180 ° with respect to the corresponding phase.

この理由を図8を用いて説明する。同図に示すように、いま、第n番目のエコー信号の位相をθ,第n+1番目、第n+2番目の高周波反転パルスの位相をそれぞれφn+1、φn+2とする。第n+2番目の高周波反転パルスで生じるSE(spin echo)成分の位相θn+2,SE、STE(stimulatedecho)成分の位相θn+2,STEは、

Figure 0004143576
The reason for this will be described with reference to FIG. As shown in the figure, it is assumed that the phase of the nth echo signal is θ n , the phase of the (n + 1) th and n + 2th high frequency inversion pulses are φ n + 1 and φ n + 2 , respectively. Phase θ n + 2, SE, STE (stimulatedecho) component of the phase theta n + 2, STE of SE (spin echo) components generated by the n + 2 th RF inversion pulse,
Figure 0004143576

で表される。 It is represented by

図3の場合、1以上の全ての整数nに対して、φ=90°、θ=90°、θn+2,SE=90°、θθn+2,STE=90°、である。したがって、位相ダイヤグラム上の複数のエコー経路の合成であるEmain(n)、Esub(n)の位相も等しく、それぞれ90°となる。 In the case of FIG. 3, φ n = 90 °, θ n = 90 °, θ n + 2, SE = 90 °, θθ n + 2, STE = 90 ° for all integers n of 1 or more. Therefore, the phases of Emain (n) and Esub (n), which are a combination of a plurality of echo paths on the phase diagram, are also equal, and each is 90 °.

図4の場合は2通りに分けて考える。   In the case of FIG.

n=2m(mは1以上の整数)のとき、

Figure 0004143576
When n = 2m (m is an integer of 1 or more)
Figure 0004143576

第n番目の主エコー成分Emain(n)からφn+1,φn+2に因り生じるSTE成分はEsub(n+2)であるから、上記により、n=2以上の全てのnについて図4における副エコー成分Esub(n)の位相は270°、つまり図3の状態から180°反転していることが分かる。 Since the STE component generated from φ n + 1 and φ n + 2 from the n-th main echo component Emain (n) is Esub (n + 2), the sub-echo in FIG. It can be seen that the phase of the component Esub (n) is 270 °, that is, 180 ° inverted from the state of FIG.

図8には隣接する高周波反転パルス間で生じる、ある限られた数の経路についての位相の対応関係しか示していないが、前述した図38に示す規則性がエコー信号の位相の対応関係にもあるため、プリスキャンBの副エコー成分の位相はプリスキャンAのそれに対して、180°回転する。   FIG. 8 shows only the phase correspondence for a limited number of paths that occur between adjacent high-frequency inversion pulses. However, the regularity shown in FIG. 38 described above also applies to the phase correspondence of echo signals. Therefore, the phase of the sub-echo component of prescan B is rotated by 180 ° with respect to that of prescan A.

本実施例では、CPMGパルス系列の印加位相の組み合わせを基本に変更しているが、これに限定されるものではなく、プリスキャンA,Bの高周波パルスの印加位相の組み合わせは、上記(*)式を満たし、主エコー成分Emain(n)又は副エコー成分Esub(n)が2つのプリスキャンで180°の位相差を持つようにするならば、どのような位相の組み合わせでもよい。   In this embodiment, the combination of the application phases of the CPMG pulse series is basically changed. However, the present invention is not limited to this, and the combination of the application phases of the high frequency pulses of the pre-scans A and B is the above (*). Any combination of phases may be used as long as the equation is satisfied and the main echo component Emain (n) or the sub-echo component Esub (n) has a phase difference of 180 ° between the two prescans.

再び、図2に戻って説明する。上述のプリスキャンの結果、プリスキャンAで得られたエコー信号をEa(n)、プリスキャンBで得られたエコー信号をEb(n)とすると(n=2,3,…)、

Figure 0004143576
Again, referring back to FIG. As a result of the pre-scan, if the echo signal obtained by pre-scan A is Ea (n) and the echo signal obtained by pre-scan B is Eb (n) (n = 2, 3,...)
Figure 0004143576

の関係が成立する。そこで、コントローラ6はプリスキャンA,Bで得られたエコー信号同士の平均化の処理を行う(図2ステップS3)。つまり、
[数10]
{Ea(n)+Eb(n)}/2、(ここでn=1,2,…)
の演算を行う。この平均化演算の概念を図5(a),(b)および図6の模式図に示す。これらの図に示すように、2番目以降のエコー信号E(2),E(3),…では副エコー成分Esub(2),Esub(3),…の位相が2回のプリスキャンA,Bにおいて互いに180°異なるので適宜相殺され、主エコー成分Emain(n)(n=1,2,…)のみが抽出される。
The relationship is established. Therefore, the controller 6 performs an averaging process between the echo signals obtained in the pre-scans A and B (step S3 in FIG. 2). That means
[Equation 10]
{Ea (n) + Eb (n)} / 2 (where n = 1, 2,...)
Perform the operation. The concept of this averaging operation is shown in the schematic diagrams of FIGS. 5 (a), 5 (b) and FIG. As shown in these figures, in the second and subsequent echo signals E (2), E (3),..., The sub-echo components Esub (2), Esub (3),. Since they differ from each other by 180 ° in B, they are canceled appropriately, and only the main echo component Emain (n) (n = 1, 2,...) Is extracted.

なお、図6(b)には、
[数11]
{Ea(n)−Eb(n)}/2
の演算を行った場合の、副エコー成分Esub(n)(n=2,3,…)のみが抽出される様子を模式的に示す。
In FIG. 6B,
[Equation 11]
{Ea (n) -Eb (n)} / 2
A state is schematically shown in which only the sub-echo component Esub (n) (n = 2, 3,...) Is extracted when the above calculation is performed.

さらにコントローラ6は第1、第2番目のエコー信号に基づいて主エコー成分のピークの純粋な位相ずれφmain(1)、φmain(2)および位置ずれpmain(1)、pmain(2)を演算する(図2ステップS4)。   Further, the controller 6 calculates pure phase shifts φmain (1) and φmain (2) and positional shifts pmain (1) and pmain (2) of the peak of the main echo component based on the first and second echo signals. (FIG. 2, step S4).

次いで、従来の場合と同様に、
[数12]
φmain(1)−φmain(2)
および
[数13]
pmain(1)−pmain(2)
の値に基づいて、本スキャン時における、高周波パルスRFの印加位相φの補正量Δφ又はスライス用傾斜磁場パルスGssの補正量ΔGss、およびリード方向傾斜磁場パルスGroの補正量ΔGroを演算する(同図ステップS5)。
Then, as in the conventional case,
[Equation 12]
φmain (1) −φmain (2)
And [Equation 13]
pmain (1) -pmain (2)
Based on this value, the correction amount Δφ of the application phase φ of the radio frequency pulse RF or the correction amount ΔGss of the gradient magnetic field pulse Gss for the high frequency pulse RF and the correction amount ΔGro of the read direction gradient magnetic field pulse Gro at the time of the main scan are calculated (same as above). Figure step S5).

最後に、コントローラ6はマルチプレクサ11のスイッチ経路を再構成ユニット12側に切換え、シーケンサ5に対して図7に示すパルスシーケンスに基づく本スキャンを実行させる(図2ステップS6)。   Finally, the controller 6 switches the switch path of the multiplexer 11 to the reconstruction unit 12 side, and causes the sequencer 5 to execute the main scan based on the pulse sequence shown in FIG. 7 (step S6 in FIG. 2).

本スキャンでは同図に記載しているように、上述の補正演算結果を反映させたパルスシーケンスが用いられる。すなわち、最初にスライス用傾斜磁場パルスGssと共に印加される高周波励起パルスRFexの印加位相φがφ=Δφの値であるか、または、このスライス用傾斜磁場パルスGssの後に印加する、極性反転したディフェイズ防止用のスライス方向傾斜磁場パルスGssの強度がΔGssだけ補正された値となっている。また同時に、そのディフェイズ防止用のスライス方向傾斜磁場パルスGssと並行して印加するリード方向傾斜磁場パルスGroの強度はΔGroだけ補正された値となっている。   In the main scan, as shown in the figure, a pulse sequence reflecting the above correction calculation result is used. That is, the application phase φ of the high-frequency excitation pulse RFex first applied together with the slice gradient magnetic field pulse Gss is a value of φ = Δφ, or the polarity-inverted pulse applied after the slice gradient magnetic field pulse Gss. The intensity of the slice direction gradient magnetic field pulse Gss for preventing phase is a value corrected by ΔGss. At the same time, the intensity of the read-direction gradient magnetic field pulse Gro applied in parallel with the slice-direction gradient magnetic field pulse Gss for preventing the dephasing is a value corrected by ΔGro.

そして最初の励起からτ/2の時間経過後には、スライス用傾斜磁場パルスGssと共に最初の高周波反転パルスRFre1(印加位相φ=90°、フリップ角θ=β1(ここでは180°)が印加され、スピンの位相反転がなされる。次いで、このシーケンス実行毎に強度(パルス面積)が調整される位相エンコード用傾斜磁場パルスGpeが印加される。そして、最初の選択励起からのτ時間の経過に合わせてリード用傾斜磁場パルスGroが印加され、これと並行して第1番目のエコー信号E(1)が収集される。   After the elapse of time τ / 2 from the first excitation, the first radio frequency inversion pulse RFre1 (application phase φ = 90 °, flip angle θ = β1 (here 180 °)) is applied together with the slicing gradient magnetic field pulse Gss. Next, a phase-encoding gradient magnetic field pulse Gpe whose intensity (pulse area) is adjusted is applied every time this sequence is executed, and the time τ has elapsed since the first selective excitation. Then, the read gradient magnetic field pulse Gro is applied, and in parallel with this, the first echo signal E (1) is collected.

以下同様に、スライス用傾斜磁場パルスGssと共に高周波反転パルスRFre2,RFre3,…(印加位相φ=90°、フリップ角θ=β2,β3,…(ここでは180°)が順次印加されるとともに、その間に、スピンの位相反転に伴うエコー信号E(2),E(3),…が順次収集される。なお、図7において、各エコー収集後には、極性反転させた位相エンコード方向傾斜磁場パルスGpeがリワインディングパルスとして印加され、これにより本スキャン時の疑似エコーの発生防止が図られる。   In the same manner, high-frequency inversion pulses RFre2, RFre3,... (Application phase φ = 90 °, flip angles θ = β2, β3,... (180 ° in this case) are sequentially applied together with the slicing gradient magnetic field pulse Gss. The echo signals E (2), E (3),... Associated with the phase inversion of the spins are sequentially collected, and after each echo is collected in FIG. Is applied as a rewinding pulse, thereby preventing the generation of pseudo echoes during the main scan.

本スキャンにより収集されたエコー信号E(n)は順次、受信機8Rにて受信処理され、エコーデータに変換される。この処理には、エコー信号E(n)の直交検波やA/D変換も含まれる。エコーデータは再構成ユニット12にてk(フーリエ)空間を形成するメモリ上にエンコード量に応じて並べられ、フーリエ変換法によりMR画像に再構成される。   The echo signal E (n) collected by the main scan is sequentially received by the receiver 8R and converted into echo data. This processing includes quadrature detection and A / D conversion of the echo signal E (n). The echo data is arranged in the reconstruction unit 12 on a memory forming a k (Fourier) space in accordance with the encoding amount, and reconstructed into an MR image by a Fourier transform method.

このように本実施形態では、従来の手法では除去しきれなかった、第2番目以降のエコー信号の副エコー成分(第2番目のエコー信号に限って言及すると、スティミュレーティッドエコーの成分)をほぼ完全に除去でき、主エコー成分のみを的確に抽出できるので、本スキャンのパルスシーケンスに対する補正精度が格段に向上し、安定した本スキャンを実施できるという利点がある。   As described above, in the present embodiment, the sub-echo component of the second and subsequent echo signals (stimulated echo component when referring only to the second echo signal) that could not be removed by the conventional method is used. Since it can be almost completely removed and only the main echo component can be accurately extracted, the correction accuracy for the pulse sequence of the main scan is remarkably improved, and there is an advantage that a stable main scan can be performed.

なお、本実施形態における補正量Δφ、ΔGss、ΔGroの算出法は前述したものに限定されることなく、例えば、前記(1)式から明らかなように、第1、2番目以外、すなわち第3番目以降の偶数番目、奇数番目の主エコー成分の位相差およびエコーピーク位置の差を、かかる補正量Δφ、ΔGss、ΔGroの算出に用いてもよい。また、プリスキャンで得たエコーデータに1次元のフーリエ変換をkr方向について施し、読出し方向の位相分布曲線を得て、その曲線の傾きと切片、つまり位相分布曲線の読出し方向の1次成分および0次成分を求め、この1次成分および0次成分に基づいてエコーピークの位置ずれ、位相ずれを求めるようにしてもよい。   Note that the method of calculating the correction amounts Δφ, ΔGss, and ΔGro in the present embodiment is not limited to the above-described method, and, for example, as apparent from the equation (1), for example, other than the first and second, that is, the third The difference between the phase difference and the echo peak position of the even-numbered and odd-numbered main echo components after the first may be used for calculating the correction amounts Δφ, ΔGss, and ΔGro. Further, the echo data obtained by the prescan is subjected to a one-dimensional Fourier transform in the kr direction to obtain a phase distribution curve in the readout direction, and the slope and intercept of the curve, that is, the primary component in the readout direction of the phase distribution curve and A zero-order component may be obtained, and the position deviation and phase deviation of the echo peak may be obtained based on the first-order component and the zero-order component.

(第2の実施の形態)
この発明に係る第2の実施形態を図9〜図13に基づき説明する。なお、この実施形態を含め、以下の実施形態において上記第1の実施形態と同一又は同等の構成要素には同一符号を用いてその説明を省略又は簡略化する。
(Second Embodiment)
A second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in the following embodiments including this embodiment, the same or equivalent components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

この実施形態に係るMRI装置は上述したものと同一であり、コントローラ6は図9に示す一連の処理を実行する。   The MRI apparatus according to this embodiment is the same as that described above, and the controller 6 executes a series of processes shown in FIG.

まず、コントローラ6はマルチプレクサ11のスイッチ経路をコントローラ6側に切り換えた状態で、FSE法に係る2種類のプリスキャンC,Dの実行を順次、シーケンサ5に指令し、収集されたエコー信号を入力する(図9ステップS11,S12)。最初のプリスキャンCについては図10に、後のプリスキャンDについては図11に、それぞれ、パルスシーケンスを示す。   First, the controller 6 sequentially instructs the sequencer 5 to execute two types of pre-scans C and D related to the FSE method with the switch path of the multiplexer 11 switched to the controller 6 side, and inputs the collected echo signals. (Steps S11 and S12 in FIG. 9). FIG. 10 shows the pulse sequence for the first prescan C, and FIG. 11 shows the subsequent prescan D, respectively.

最初のプリスキャンCでは、1つの高周波励起パルスRFex(印加位相φ=0°、フリップ角θ=α(ここでは90°))に続いて複数の高周波反転パルスRFre1,RFre2,…(印加位相φ=90°、フリップ角θ=β1、β2、…(ここでは180°))が順次、スライス用傾斜磁場パルスGssと共に印加され、読出し方向の傾斜磁場パルスGroの印加と共に各エコー信号Ec(n)が収集される。位相エンコード用傾斜磁場パルスGpeは、本スキャンでのk空間の中心を含むデータラインを収集するときのショットと同じ強度変化に設定されている。この結果、プリスキャンCにおける高周波パルスおよび傾斜磁場パルスは、本スキャンでのk空間の中心を含むデータラインを収集するときのショットと同じ波形に設定されている(この点は、従来および第1の実施形態に係るプリスキャンのパルスシーケンスと異なる)。   In the first pre-scan C, one high frequency excitation pulse RFex (applied phase φ = 0 °, flip angle θ = α (90 ° in this case)) followed by a plurality of high frequency inversion pulses RFre1, RFre2,. = 90 °, flip angles θ = β1, β2,... (180 ° in this example) are sequentially applied together with the slice gradient magnetic field pulse Gss, and each echo signal Ec (n) is applied together with the application of the gradient magnetic field pulse Gro in the readout direction. Is collected. The phase encoding gradient magnetic field pulse Gpe is set to have the same intensity change as the shot when collecting the data line including the center of the k space in the main scan. As a result, the high-frequency pulse and the gradient magnetic field pulse in the pre-scan C are set to have the same waveform as that of the shot when the data line including the center of the k space in the main scan is collected (this point is the conventional and first). Different from the pre-scanning pulse sequence according to the embodiment).

いま、何等かの原因に因り原子核スピンに位相ずれがあるとすると、前述と同様に、最初のエコー信号E(1)以外のエコー信号E(2),E(3),…のそれぞれは、2つのエコー成分、すなわち主エコー成分Emain(2)(Emain(3),…)と副エコー成分Esub(2)(Esub(3),…)とに分かれる(図10参照)。   Assuming that there is a phase shift in the nuclear spin due to some cause, the echo signals E (2), E (3), etc. other than the first echo signal E (1) are It is divided into two echo components, that is, a main echo component Emain (2) (Emain (3),...) And a sub echo component Esub (2) (Esub (3),...) (See FIG. 10).

後のプリスキャンDも、1つの高周波励起パルスRFex(印加位相φ=0°、フリップ角θ=α(ここでは90°))に続いて複数の高周波反転パルスRFre1,RFre2,…(印加位相φ=90°又は270°、フリップ角θ=β1、β2、…(ここでは180°))が順次、スライス用傾斜磁場パルスGssと共に印加され、読出し方向の傾斜磁場パルスGroの印加と共に各エコー信号Ed(n)が収集される。位相エンコード用傾斜磁場パルスGpeは、本スキャンでのk空間の中心を含むデータラインを収集するときのショットと同じ強度変化に設定されている。この結果、プリスキャンDにおける傾斜磁場パルスは、本スキャンでのk空間の中心を含むデータラインを収集するときのショットと同じ波形に設定されている(この点は、従来および第1の実施形態に係るプリスキャンのパルスシーケンスと異なる)。しかし、高周波パルスに関しては、前述した第1の実施形態におけるプリスキャンBと同様に、偶数番目の高周波反転パルスRFre2,RFre4,…の印加位相をさらに180°だけ回転させ、φ=270°に設定されている。   Subsequent prescan D is also followed by one high-frequency excitation pulse RFex (applied phase φ = 0 °, flip angle θ = α (here 90 °)) followed by a plurality of high-frequency inversion pulses RFre1, RFre2,. = 90 ° or 270 °, flip angle θ = β1, β2,... (180 ° in this case) are sequentially applied together with the slice gradient magnetic field pulse Gss, and each echo signal Ed is applied together with the application of the gradient magnetic field pulse Gro in the readout direction. (n) is collected. The phase encoding gradient magnetic field pulse Gpe is set to have the same intensity change as the shot when collecting the data line including the center of the k space in the main scan. As a result, the gradient magnetic field pulse in the pre-scan D is set to the same waveform as the shot when collecting the data line including the center of the k space in the main scan (this point is the same as in the conventional and first embodiments). This is different from the pre-scan pulse sequence according to FIG. However, for the high frequency pulse, similarly to the pre-scan B in the first embodiment described above, the application phase of the even-numbered high frequency inversion pulses RFre2, RFre4,... Is further rotated by 180 ° and φ = 270 ° is set. Has been.

ここでも、何等かの原因に因り原子核スピンに位相ずれがある場合、最初のエコー信号E(1)以外のエコー信号E(2),E(3),…のそれぞれは、2つのエコー成分、すなわち主エコー成分Emain(2)(Emain(3),…)と副エコー成分Esub(2)(Esub(3),…)とに分かれ(図11参照)、しかも偶数番目の高周波反転パルスRFre2,RFre4,…の印加位相φを180°だけ余計に回転させているため、偶数番目の副エコー成分Esub(2),Esub(3),…の位相arg{Esub(n)}だけがプリンスキャンC時のそれに対して180°回転する。   Again, if there is a phase shift in the nuclear spin due to some cause, each of the echo signals E (2), E (3),... Other than the first echo signal E (1) has two echo components, That is, it is divided into a main echo component Emain (2) (Emain (3),...) And a sub-echo component Esub (2) (Esub (3),...) (See FIG. 11), and even-numbered high frequency inversion pulses RFre2,. Since the application phase φ of RFre4,... Is rotated by 180 °, only the phase arg {Esub (n)} of even-numbered sub-echo components Esub (2), Esub (3),. Rotate 180 ° to that of time.

いま、プリスキャンCで得られたエコー信号をEc(n)、プリスキャンDで得られたエコー信号をEd(n)とする。両方のプリスキャンにおいて実効エコー時間に相当する位置、すなわち第neff番目のエコー信号E(neff)(図10、11の例では第3番目のエコー信号E(3))を除くエコー信号には位相エンコードが施されている。そこで、本スキャン時の補正量演算に使用できるエコー信号は、実効エコー時間に相当する位置、すなわち第3番目のエコー信号Ec(3)、Ed(3)のみとなる。 Now, let Ec (n) be the echo signal obtained by prescan C, and Ed (n) be the echo signal obtained by prescan D. In both pre-scans, the position corresponding to the effective echo time, that is, the echo signal excluding the n eff echo signal E (n eff ) (the third echo signal E (3) in the examples of FIGS. 10 and 11) Is phase encoded. Therefore, the echo signals that can be used for the correction amount calculation during the main scan are only the positions corresponding to the effective echo time, that is, the third echo signals Ec (3) and Ed (3).

次いでコントローラ6は、第neff番目のエコー信号E(neff)に相当する第3番目のエコー信号E(3)の主エコー成分Emain(3)及び副エコー成分Esub(3)を、

Figure 0004143576
Then the controller 6, the third echo signal main echo component Emain of E (3) corresponding to the n eff-th echo signal E (n eff) of (3) and the sub echo component Esub (3),
Figure 0004143576

に基づく、

Figure 0004143576
based on,
Figure 0004143576

の演算を行って求める(図9ステップS13)。この演算により抽出された主エコー成分Emain(3)及び副エコー成分Esub(3)を図12に示す。本実施形態では第neff番目のエコー信号E(neff)に相当する第3番目のエコー信号E(3)の内、副エコー信号Esub(3)同士の位相が180°異なるため、上述のように、主エコー信号Emain(3)は加算平均により抽出され、副エコー信号Esub(3)は引算平均により抽出される。 It calculates | requires by calculating (step S13 of FIG. 9). FIG. 12 shows the main echo component Emain (3) and the sub-echo component Esub (3) extracted by this calculation. Among the present embodiment of the third echo signal E (3) corresponding to the n eff-th echo signal E (n eff), since the sub echo signal Esub (3) between the phase difference 180 °, the above As described above, the main echo signal Emain (3) is extracted by the addition average, and the sub echo signal Esub (3) is extracted by the subtraction average.

さらにコントローラ6はこれらのエコーデータに基づいて第3番目のエコー信号E(3)の主エコー成分のピークの位相ずれφmain(3)及び位置ずれpmain(3)ならびに副エコー成分のピークの位相ずれφsub(3)及び位置ずれpsub(3)を演算する(図9ステップS14)。   Further, based on these echo data, the controller 6 shifts the peak phase shift φmain (3) and position shift pmain (3) of the main echo component of the third echo signal E (3) and the phase shift of the peak of the sub-echo component. φsub (3) and displacement psub (3) are calculated (step S14 in FIG. 9).

次いで、従来手法と同様に、同一番目nの主エコー成分と副エコー成分の位相差
[数16]
φmain(neff)−φsub(neff
、および、ピーク位置の差
[数17]
pmain(neff)−psub(neff
の値、すなわち、ここでは、

Figure 0004143576
Next, as in the conventional method, the phase difference between the same n-th main echo component and sub-echo component [Equation 16]
φmain (n eff ) −φsub (n eff )
And the difference in peak position [Equation 17]
pmain (n eff ) -psub (n eff )
Value, ie, here
Figure 0004143576

の値に基づいて、本スキャン時における、高周波パルスRFの印加位相φの補正量Δφ又はスライス用傾斜磁場パルスGssの補正量ΔGss、およびリード方向傾斜磁場パルスGroの補正量ΔGroを演算する(同図ステップS15)。なお、第neff番目が奇数か偶数かにより上記補正のための演算結果の極性が反転するので、常に同一極性となるように減算の順を統一する。 Based on this value, the correction amount Δφ of the application phase φ of the radio frequency pulse RF or the correction amount ΔGss of the gradient magnetic field pulse Gss for the high frequency pulse RF and the correction amount ΔGro of the read direction gradient magnetic field pulse Gro at the time of the main scan are calculated (same as above). FIG. Step S15). Note that the polarity of the calculation result for the correction is inverted depending on whether the n eff is an odd number or an even number. Therefore, the order of subtraction is unified so that the polarity is always the same.

最後に、コントローラ6はマルチプレクサ11のスイッチ経路を再構成ユニット12側に切換え、シーケンサ5に対して図12に示すパルスシーケンスに基づく本スキャンを実行させる(図9ステップS16)。   Finally, the controller 6 switches the switch path of the multiplexer 11 to the reconstruction unit 12 side, and causes the sequencer 5 to execute the main scan based on the pulse sequence shown in FIG. 12 (step S16 in FIG. 9).

本スキャンでは同図に記載しているように、上述の補正演算結果を反映させたパルスシーケンスが用いられる。すなわち、最初にスライス用傾斜磁場パルスGssと共に印加される高周波励起パルスRFex(フリップ角θ=α(ここでは90°)の印加位相φがφ=Δφの値であるか、または、このスライス用傾斜磁場パルスGssの後に印加する、極性反転したディフェイズ防止用のスライス方向傾斜磁場パルスGssの強度がΔGssだけ補正された値となっている。また同時に、そのディフェイズ防止用のスライス方向傾斜磁場パルスGssと並行して印加するリード方向傾斜磁場パルスGroの強度はΔGroだけ補正された値となっている。   In the main scan, as shown in the figure, a pulse sequence reflecting the above correction calculation result is used. That is, the application phase φ of the high-frequency excitation pulse RFex (flip angle θ = α (90 ° in this case) first applied with the slice gradient magnetic field pulse Gss is a value of φ = Δφ, or this slice gradient The intensity of the slice-direction gradient magnetic field pulse Gss for preventing the phase reversal, which has been reversed in polarity, applied after the magnetic field pulse Gss is a value corrected by ΔGss. The intensity of the read direction gradient magnetic field pulse Gro applied in parallel with Gss is a value corrected by ΔGro.

以下、前述した図7と同様に、複数の高周波反転パルスRFre1,RFre2,…を使って、原子核スピンの位相反転に伴うエコー信号E(1),E(2),…が順次収集される。この本スキャンにより収集されたエコー信号E(n)は順次、受信機8Rを介してエコーデータとして再構成ユニット12に入力し、フーリエ変換法によりMR画像に再構成される。   7, echo signals E (1), E (2),... Associated with the phase inversion of nuclear spins are sequentially collected using a plurality of high frequency inversion pulses RFre1, RFre2,. The echo signals E (n) collected by the main scan are sequentially input to the reconstruction unit 12 as echo data via the receiver 8R and reconstructed into an MR image by the Fourier transform method.

このように本実施形態によれば、前述した第1の実施形態における利点に加えて、位相エンコード方向の傾斜磁場パルスに起因する位相ずれ成分の内、空間的に一様な位相ずれ成分、つまり0次成分を好適に補正することができ、本スキャンのパルスシーケンスに対する補正精度がより一層向上するという利点が得られる。   As described above, according to the present embodiment, in addition to the advantages of the first embodiment described above, among the phase shift components caused by the gradient magnetic field pulses in the phase encoding direction, spatially uniform phase shift components, that is, The zero-order component can be suitably corrected, and the advantage that the correction accuracy for the pulse sequence of the main scan is further improved can be obtained.

なお、本実施形態における補正量Δφ、ΔGss、ΔGroの算出法は前述したものに限定されることなく、例えば、プリスキャンで得たエコーデータに1次元のフーリエ変換をkr方向について施し、読出し方向の位相分布曲線を得て、その曲線の傾きと切片、つまり位相分布曲線の読出し方向の1次成分および0次成分を求め、この1次成分および0次成分に基づいてエコーピークの位置ずれ、位相ずれを求めるようにしてもよい。   Note that the calculation methods of the correction amounts Δφ, ΔGss, and ΔGro in the present embodiment are not limited to those described above. For example, one-dimensional Fourier transform is performed in the kr direction on the echo data obtained by prescan, and the readout direction The phase distribution curve is obtained, and the slope and intercept of the curve, that is, the first-order component and the zero-order component in the readout direction of the phase distribution curve are obtained, and the position of the echo peak is shifted based on the first-order component and the zero-order component. The phase shift may be obtained.

(第2の実施の形態の変形)
上記第2の実施形態の変形形態を図14〜図18に基づき説明する。この変形形態は、上述したFSE法に代えて、GRASE法を適用したものであり、シーケンサ5はコントローラ6からの指令に応答してプリスキャン時及び本スキャン時ともにGRASE法のパルスシーケンスを指令できるようになっている。
(Modification of the second embodiment)
A modification of the second embodiment will be described with reference to FIGS. In this modification, the GRASE method is applied in place of the FSE method described above, and the sequencer 5 can command the pulse sequence of the GRASE method in both pre-scan and main scan in response to a command from the controller 6. It is like that.

コントローラ6は図14に示す一連の処理を実行する。   The controller 6 executes a series of processes shown in FIG.

まず、コントローラ6はマルチプレクサ11のスイッチ経路をコントローラ6側に切り換えた状態で、GRASE法に係る2種類のプリスキャンE,Fの実行を順次、シーケンサ5に指令し、収集されたエコー信号を入力する(図14ステップS21,S22)。最初のプリスキャンEについては図15に、後のプリスキャンFについては図16に、パルスシーケンスをそれぞれ示す。   First, the controller 6 sequentially instructs the sequencer 5 to execute two types of pre-scans E and F related to the GRASE method with the switch path of the multiplexer 11 switched to the controller 6 side, and inputs the collected echo signals. (Steps S21 and S22 in FIG. 14). FIG. 15 shows the pulse sequence for the first prescan E, and FIG. 16 shows the pulse sequence for the subsequent prescan F.

この2種類のプリスキャンE,Fのパルスシーケンスは、第2の実施形態に係る図10、11のそれと同一の1つの高周波励起パルスRFexおよび複数の高周波反転パルスRFre1,RFre2,…を夫々使用し、かつ、高周波反転パルス間において読出し用傾斜磁場パルスGroを3回極性反転してエコー信号Ee(m,n)、Ef(m,n)を夫々収集する。このときの位相エンコード用傾斜磁場パルスGpeは本スキャンでのk空間の中心を含むデータラインを収集するときのショットと同じ強度変化に夫々設定されている。   The pulse sequences of these two types of pre-scans E and F use one high-frequency excitation pulse RFex and a plurality of high-frequency inversion pulses RFre1, RFre2,..., Which are the same as those in FIGS. Further, the polarity of the readout gradient magnetic field pulse Gro is inverted three times between the high frequency inversion pulses to collect echo signals Ee (m, n) and Ef (m, n), respectively. The phase encoding gradient magnetic field pulse Gpe at this time is set to the same intensity change as that of the shot when collecting the data line including the center of the k space in the main scan.

この両方のプリスキャンE,Fにおいて、何等かの原因に因り原子核スピンに位相ずれがある場合、前述と同様に、最初のエコー信号E(1,1)〜E(1,3)以外のエコー信号E(2,1),E(2,2),(2,3),E(3,1),…のそれぞれは、2つのエコー成分、すなわち主エコー成分Emain(2,1)(Emain(2,2),Emain(2,3),Emain(3,1),…)と副エコー成分Esub(2,1)(Esub(2,2),Esub(2,3),Esub(3,1),…)とに分かれる(その一例を、エコー信号E(3,2)について図15〜17に示す)。しかも、後の方のプリスキャンFでは、偶数番目の高周波反転パルスRFre2,RFre4,…の印加位相φを180°だけ余計に回転させ、φ=270°としているため、偶数番目の副エコー成分の位相だけがプリスキャンE時のそれに対して180°回転する。   In both prescans E and F, if there is a phase shift in the nuclear spin due to some cause, the echoes other than the first echo signals E (1,1) to E (1,3) are the same as described above. Each of the signals E (2,1), E (2,2), (2,3), E (3,1),... Has two echo components, that is, the main echo component Emain (2,1) (Emain (2,2), Emain (2,3), Emain (3,1), ...) and the sub-echo component Esub (2,1) (Esub (2,2), Esub (2,3), Esub (3 , 1),... (An example of which is shown in FIGS. 15 to 17 for the echo signal E (3, 2)). In addition, in the later prescan F, the application phase φ of the even-numbered high frequency inversion pulses RFre2, RFre4,... Is rotated by 180 ° and φ = 270 °. Only the phase rotates 180 ° relative to that during prescan E.

いま、プリスキャンEで得られたエコー信号をEe(n,m)、プリスキャンFで得られたエコー信号をEf(n,m)とする。両方のプリスキャンにおいて実効エコー時間に相当する位置、すなわち第neff番目のエコー信号E(neff,m')(図15、16の例では第3番目のエコー信号中の信号E(3,2))を除くエコー信号には位相エンコードが施されている。そこで、本スキャン時の補正量演算に使用できるエコー信号は、実効エコー時間に相当する位置、すなわち第3番目のエコー信号中の信号E(3,2)のみとなる。 Now, let Ee (n, m) be the echo signal obtained by prescan E, and Ef (n, m) be the echo signal obtained by prescan F. In both prescans, the position corresponding to the effective echo time, that is, the n eff -th echo signal E (n eff , m ′) (in the example of FIGS. 15 and 16, the signal E (3, The echo signals other than 2)) are phase encoded. Therefore, the echo signal that can be used for the correction amount calculation at the time of the main scan is only the position corresponding to the effective echo time, that is, the signal E (3, 2) in the third echo signal.

次いでコントローラ6は、ここではエコー信号E(3,2)の主エコー成分Emain(3.2)及び副エコー成分Esub(3,2)を、

Figure 0004143576
Next, the controller 6 here converts the main echo component Emain (3.2) and the sub-echo component Esub (3,2) of the echo signal E (3,2),
Figure 0004143576

の演算を行って求める(図14ステップS23)。この演算により抽出された主エコー成分Emain(3,2)及び副エコー成分Esub(3,2)を図17に示す。 It calculates | requires by calculating (FIG.14 step S23). FIG. 17 shows the main echo component Emain (3,2) and the sub-echo component Esub (3,2) extracted by this calculation.

さらにコントローラ6はこれらのエコーデータに基づいてエコー信号E(3,2)の主エコー成分のピークの位相ずれφmain(3,2)及び位置ずれpmain(3,2)ならびに副エコー成分のピークの位相ずれφsub(3,2)及び位置ずれpsub(3,2)を演算する(図14ステップS24)。   Further, based on these echo data, the controller 6 determines the phase shift φmain (3,2) and position shift pmain (3,2) of the main echo component peak of the echo signal E (3,2) and the peak of the sub-echo component. The phase shift φsub (3,2) and the position shift psub (3,2) are calculated (step S24 in FIG. 14).

次いで、従来手法と同様に、同一番目nの主エコー成分と副エコー成分の位相差の値、すなわち、ここでは、

Figure 0004143576
Next, similarly to the conventional method, the value of the phase difference between the same n-th main echo component and sub-echo component, that is, here,
Figure 0004143576

の値に基づいて、本スキャン時における、高周波パルスRFの印加位相φの補正量Δφ又はスライス用傾斜磁場パルスGssの補正量ΔGss、およびリード方向傾斜磁場パルスGroの補正量ΔGroを演算する(同図ステップS25)。 Based on this value, the correction amount Δφ of the application phase φ of the radio frequency pulse RF or the correction amount ΔGss of the gradient magnetic field pulse Gss for the high frequency pulse RF and the correction amount ΔGro of the read direction gradient magnetic field pulse Gro at the time of the main scan are calculated (same as above). Figure step S25).

最後に、コントローラ6はマルチプレクサ11のスイッチ経路を再構成ユニット12側に切換え、シーケンサ5に対して図18に示すパルスシーケンスに基づく本スキャンを実行させる(図14ステップS26)。本スキャンでは同図に記載しているように、最初にスライス用傾斜磁場パルスGssと共に印加される高周波励起パルスRFexの印加位相φがφ=Δφの値であるか、または、このスライス用傾斜磁場パルスGssの後に印加する、極性反転したディフェイズ防止用のスライス方向傾斜磁場パルスGssの強度がΔGssだけ補正された値となっている。また同時に、そのディフェイズ防止用のスライス方向傾斜磁場パルスGssと並行して印加するリード方向傾斜磁場パルスGroの強度はΔGroだけ補正された値となっている。   Finally, the controller 6 switches the switch path of the multiplexer 11 to the reconstruction unit 12 side, and causes the sequencer 5 to execute the main scan based on the pulse sequence shown in FIG. 18 (step S26 in FIG. 14). In this scan, as shown in the figure, the application phase φ of the radio frequency excitation pulse RFex first applied together with the slice gradient magnetic field pulse Gss is a value of φ = Δφ, or this slice gradient magnetic field The intensity of the slice-direction gradient magnetic field pulse Gss applied after the pulse Gss for preventing phase inversion with polarity inversion is a value corrected by ΔGss. At the same time, the intensity of the read-direction gradient magnetic field pulse Gro applied in parallel with the slice-direction gradient magnetic field pulse Gss for preventing the dephasing is a value corrected by ΔGro.

このように本実施形態によれば、前述した第1及び第2の実施形態における利点が得られる。さらに、GRASE法はFSE法とは異なり、位相エンコード用傾斜磁場パルスの波形の形状は高周波反転パルス間であまり変化させないことから、位相エンコードに拠る位相誤差の発生パターンが規則的となり、したがって図18に斜線で示すΔGss、ΔGroの補正によってアーチファクトを効果的に低減させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the advantages of the first and second embodiments described above can be obtained. Furthermore, unlike the FSE method, the GRASE method does not change the waveform shape of the phase encoding gradient magnetic field pulse so much between the high-frequency inversion pulses, so that the phase error generation pattern based on the phase encoding becomes regular. Artifacts can be effectively reduced by correcting ΔGss and ΔGro indicated by diagonal lines.

(第3の実施の形態)
さらに、第3の実施形態に係るMRI装置を図19〜図23を参照して説明する。この実施形態においても2種類のプリスキャンG,Hを使用するが、そのスキャン時に位相エンコード量を本スキャンと同様に各エコーに施すようにしたものである。ここでは、パルスシーケンスがGRASE法である場合について説明する。
(Third embodiment)
Furthermore, an MRI apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, two types of pre-scans G and H are used, and the phase encode amount is applied to each echo at the time of the scan in the same manner as in the main scan. Here, a case where the pulse sequence is the GRASE method will be described.

このMRI装置も前述した各実施形態のものと同一の構成であり、コントローラ6は図19に示す処理を実行する。   This MRI apparatus has the same configuration as that of each of the embodiments described above, and the controller 6 executes the processing shown in FIG.

コントローラ6は、マルチプレクサ11のスイッチ経路をコントローラ6側に切り換え、GRASE法に係る2種類のプリスキャンG,Hの実行を順次、シーケンサ5に指令し、収集されたエコー信号を入力する(図19ステップS31,S32)。   The controller 6 switches the switch path of the multiplexer 11 to the controller 6 side, sequentially instructs the sequencer 5 to execute two types of pre-scans G and H according to the GRASE method, and inputs the collected echo signals (FIG. 19). Steps S31 and S32).

図20に示す最初のプリスキャンG及び図21に示す次のプリスキャンHは共にこれまでのものとは異なり、位相エンコード用傾斜磁場パルスGpeを本スキャン時と同じように各エコーEg(n,m)又はEh(n,m)に施す位相エンコード量を各ショット毎に変化させる。この位相エンコードの付与は、k空間上の全面又は一部に当たる未調整状態の2次元のエコーデータを収集するためである。高周波パルスRFex、RFre1,RFre2,…の印加位相は、前述した第1の実施形態の2種類のプリスキャンA,Bの場合と同じに変化させる。このため、2次元のエコーデータは高周波パルスの印加位相の組み合わせを変えて2組、すなわちEg(n,m)又はEh(n,m)、収集される。   The first prescan G shown in FIG. 20 and the next prescan H shown in FIG. 21 are both different from the previous ones, and the phase encoding gradient magnetic field pulse Gpe is applied to each echo Eg (n, The phase encoding amount applied to m) or Eh (n, m) is changed for each shot. This phase encoding is applied in order to collect two-dimensional echo data in an unadjusted state corresponding to the entire surface or part of the k space. The application phase of the high-frequency pulses RFex, RFre1, RFre2,... Is changed in the same manner as in the case of the two types of prescans A and B in the first embodiment described above. For this reason, two-dimensional echo data is collected in two sets, that is, Eg (n, m) or Eh (n, m) by changing the combination of applied phases of the high-frequency pulse.

上記プリスキャンG,Hでは、一例として、GRASE法の高周波反転パルス数=5、隣接する高周波反転パルス間のグラジェントエコー数=3とし、1ショット当たりの合計エコー数=15のパルスシーケンスの場合を示している。図面上には、表示の関係で、2ショット、画像の位相エンコード方向のマトリクス=30のときの傾斜磁場波形のみを表してあるが、ショット数は、実効エコー時間に相当する第neff番目のエコー信号のみで、画面の位相エンコード方向の1次の位相変化を安定して測定できるだけのショット数、例えば8ショット以上(これをk空間上のデータで表現すると、k空間の中心位置を含むデータラインを中心として、隣接するエコーデータライン数が8ライン以上)であることが望ましい。 In the prescans G and H, as an example, the number of high frequency inversion pulses of GRASE method = 5, the number of gradient echoes between adjacent high frequency inversion pulses = 3, and the total number of echoes per shot = 15 Is shown. In the drawing, only the gradient magnetic field waveform when the matrix of 2 shots and the phase encoding direction of the image = 30 is shown because of display, but the number of shots is the n eff -th corresponding to the effective echo time. The number of shots that can stably measure the primary phase change in the phase encoding direction of the screen with only the echo signal, for example, 8 shots or more (when this is expressed by data in k space, data including the center position of k space) It is desirable that the number of adjacent echo data lines centering on the line is 8 or more).

いま、何等かの原因に因り原子核スピンに位相ずれがある場合、最初のエコー信号E(1,m)以外のエコー信号E(2,m),E(3,m),…のそれぞれは、2つのエコー成分、すなわち主エコー成分Emain(2,m)(Emain(3,m),…)と副エコー成分Esub(2,m)(Esub(3,m),…)とに分かれる(例えば、図20、21中のエコー信号Eg(3,2)、Eh(3,2)参照)。しかも後の方のプリスキャンHでは、偶数番目の高周波反転パルスRFre2,RFre4,…の印加位相φを180°だけ余計に回転させているため、偶数番目の副エコー成分Esub(2,m),Esub(4,m),…の位相だけがプリンスキャンG時のそれに対して180°回転する。   Now, if there is a phase shift in the nuclear spin due to some cause, each of the echo signals E (2, m), E (3, m), etc. other than the first echo signal E (1, m) It is divided into two echo components, that is, main echo component Emain (2, m) (Emain (3, m),...) And sub-echo component Esub (2, m) (Esub (3, m),. , See echo signals Eg (3,2) and Eh (3,2) in FIGS. Moreover, in the later prescan H, the application phase φ of the even-numbered high-frequency inversion pulses RFre2, RFre4,... Is rotated by 180 °, so that the even-numbered sub-echo component Esub (2, m), Only the phase of Esub (4, m),...

前述した各実施形態のときの同様に、図22に示す如く、最初のプリスキャンGで得られた2次元のエコー信号をEg(n,m)、次のプリスキャンHで得られたエコー信号をEh(n,m)とすると、k平面上の2次元の主エコー成分Emain(n,m)、2次元の副エコー成分Esub(n,m)は、

Figure 0004143576
Similarly to the above-described embodiments, as shown in FIG. 22, the two-dimensional echo signal obtained by the first prescan G is Eg (n, m), and the echo signal obtained by the next prescan H is obtained. Is Eh (n, m), the two-dimensional main echo component Emain (n, m) on the k plane and the two-dimensional sub-echo component Esub (n, m) are
Figure 0004143576

で抽出される。 Extracted in

このため、両方のプリスキャンにおいて実効エコー時間に相当する位置、すなわち第neff番目のエコー信号E(n,m)を例えばE(3,2)とすると、

Figure 0004143576
For this reason, if the position corresponding to the effective echo time in both pre-scans, that is, the n effth echo signal E (n, m) is, for example, E (3,2),
Figure 0004143576

により主エコー成分Emain(3,2)及び副エコー成分Esub (3,2)が抽出される。(図19ステップS33)。抽出されたエコー成分Emain(3,2)、Esub(3,2)を図22(c),(d)にそれぞれ例示する。第neff番目に相当する2組の2次元エコー信号E(3,2)の内、副エコー信号Esub(3,2)同士の位相が180°異なるため(図21、22では一方を点線で示す)、上述のように、主エコー信号Emain(3,2)は加算平均により抽出され、副エコー信号Esub(3,2)は引算平均により抽出される。 Thus, the main echo component Emain (3,2) and the sub-echo component Esub (3,2) are extracted. (FIG. 19, step S33). The extracted echo components Emain (3,2) and Esub (3,2) are illustrated in FIGS. 22 (c) and 22 (d), respectively. Of the two sets of two-dimensional echo signal E corresponds to the n eff-th (3,2), sub echo signal Esub (3,2) because the phase of each other different 180 ° (one in FIG. 21 by a dotted line As shown above, the main echo signal Emain (3,2) is extracted by addition averaging, and the sub-echo signal Esub (3,2) is extracted by subtraction averaging.

さらにコントローラ6はこれらのk平面上の2次元のエコーデータEmain(3,2)、Esub(3,2)に基づいて第(3,2)番目のエコー信号E(3,2)の主エコー成分のピークの位相ずれφmain(3.2)及び位置ずれpmain(3,2)ならびに副エコー成分のピークの位相ずれφsub(3,2)及び位置ずれpsub(3,2)を演算する(図19ステップS34)。ここで、位置ずれpmain(3,2)、psub(3,2)は共に2次元のベクトル量である。   Further, the controller 6 uses the two-dimensional echo data Emain (3,2) and Esub (3,2) on the k plane to generate the main echo of the (3,2) th echo signal E (3,2). The phase shift φmain (3.2) and the position shift pmain (3,2) of the component peak, and the phase shift φsub (3,2) and the position shift psub (3,2) of the peak of the sub-echo component are calculated (step in FIG. 19). S34). Here, the positional deviations pmain (3,2) and psub (3,2) are both two-dimensional vector quantities.

次いで、前記(1),(2)式に基づいて同一(3,2)番目の主エコー成分と副エコー成分の位相差
[数23]
φmain(3,2)−φsub(3,2)、
および、ピーク位置ベクトルの差
[数24]
pmain(3,2)−psub(3,2)
を演算し、この値に基づいて本スキャン時における、高周波パルスRFの印加位相φの補正量Δφ、スライス用傾斜磁場パルスGssの補正量ΔGss、リード用傾斜磁場パルスGroの補正量ΔGro、位相エンコード用傾斜磁場パルスGpeの補正量ΔGpeをそれぞれ演算する(同図ステップS35)。なお、第neff番目が奇数か偶数かにより上記補正のための演算結果の極性が反転するので、常に同一極性となるように減算の順を統一する。
Next, based on the equations (1) and (2), the phase difference between the same (3,2) -th main echo component and sub-echo component [Equation 23]
φmain (3,2) −φsub (3,2),
And the difference between the peak position vectors [Equation 24]
pmain (3,2) -psub (3,2)
Based on this value, the correction amount Δφ of the application phase φ of the high-frequency pulse RF, the correction amount ΔGss of the slicing gradient magnetic field pulse Gss, the correction amount ΔGro of the read gradient magnetic field pulse Gro, and the phase encoding based on this value The correction amount ΔGpe of the gradient magnetic field pulse Gpe for operation is calculated (step S35 in the figure). Note that the polarity of the calculation result for the correction is inverted depending on whether the n eff is an odd number or an even number. Therefore, the order of subtraction is unified so that the polarity is always the same.

最後に、コントローラ6はマルチプレクサ11のスイッチ経路を再構成ユニット12側に切換え、シーケンサ5に対して図23に示すパルスシーケンスに基づく本スキャンを実行させる(図19ステップS36)。   Finally, the controller 6 switches the switch path of the multiplexer 11 to the reconstruction unit 12 side, and causes the sequencer 5 to execute the main scan based on the pulse sequence shown in FIG. 23 (step S36 in FIG. 19).

本スキャンでは同図に記載しているように、上述の補正演算結果を反映させたパルスシーケンスが用いられる。すなわち、最初にスライス用傾斜磁場パルスGssと共に印加される高周波励起パルスRFex(フリップ角θ=α(ここでは90°)の印加位相φがφ=Δφの値であるか、または、このスライス用傾斜磁場パルスGssの後に印加する、極性反転したディフェイズ防止用のスライス用傾斜磁場パルスGssの強度がΔGssだけ補正された値となっている。また同時に、そのディフェイズ防止用のスライス方向傾斜磁場パルスGssと並行して印加するリード用傾斜磁場パルスGroの強度はΔGroだけ補正された値で、かつ位相エンコード用傾斜磁場パルスGpeの強度はΔGpeだけ補正された値となっている。   In the main scan, as shown in the figure, a pulse sequence reflecting the above correction calculation result is used. That is, the application phase φ of the high-frequency excitation pulse RFex (flip angle θ = α (90 ° in this case) first applied together with the slice gradient magnetic field pulse Gss is a value of φ = Δφ, or this slice gradient The intensity of the slice-inverted gradient magnetic field pulse Gss applied after the magnetic field pulse Gss is corrected by ΔGss, and at the same time, the slice-direction gradient magnetic field pulse for preventing the dephase is applied. The intensity of the read gradient magnetic field pulse Gro applied in parallel with Gss is a value corrected by ΔGro, and the intensity of the phase encoding gradient magnetic field pulse Gpe is a value corrected by ΔGpe.

以下、前述した実施形態と同様に、複数の高周波反転パルスRFre1,RFre2,…を使って、原子核スピンの位相反転に伴うエコー信号E(n,m)が順次収集され、MR画像に再構成される。   Hereinafter, as in the above-described embodiment, echo signals E (n, m) accompanying the phase inversion of nuclear spins are sequentially collected using a plurality of high-frequency inversion pulses RFre1, RFre2,... And reconstructed into MR images. The

このように本実施形態によれば、第1、第2の実施形態における利点に加えて、位相エンコード方向の傾斜磁場パルスに起因する位相ずれ成分の内、位相エンコード方向に1次の空間分布を持つ成分までをも好適に補正することができ、本スキャンのパルスシーケンスに対する補正精度を著しく向上させ、高画質のMR画像を提供できるという利点が得られる。   As described above, according to the present embodiment, in addition to the advantages of the first and second embodiments, the primary spatial distribution in the phase encoding direction among the phase shift components caused by the gradient magnetic field pulses in the phase encoding direction is obtained. It is possible to suitably correct even the components possessed, and it is possible to obtain the advantage that the correction accuracy for the pulse sequence of the main scan is remarkably improved and a high-quality MR image can be provided.

なお、本実施形態における補正量Δφ、ΔG(ΔGss、ΔGro、ΔGpe)の算出法は前述したものに限定されない。例えば、プリスキャンで得た2次元のエコーデータから一度、2次元画像を再構成し、読出し方向及び位相エンコード方向の位相分布曲線の傾きと切片、つまり位相の読出し方向及び位相エンコード方向の1次成分及び0次成分を求める。そして、この1次成分および0次成分に基づいてエコーピークの位置ずれ、位相ずれを求め、本スキャンのシーケンスの補正量Δφ、ΔGを算出するようにしてもよい。   Note that the method of calculating the correction amounts Δφ and ΔG (ΔGss, ΔGro, ΔGpe) in the present embodiment is not limited to the above-described method. For example, a two-dimensional image is once reconstructed from two-dimensional echo data obtained by pre-scanning, and the slope and intercept of the phase distribution curve in the readout direction and phase encoding direction, that is, the primary in the phase readout direction and phase encoding direction. The component and the 0th order component are obtained. Then, the positional deviation and phase deviation of the echo peak may be obtained based on the primary component and the zeroth component, and the correction amounts Δφ and ΔG of the main scan sequence may be calculated.

また、上記各実施形態は2次元スキャンで説明してきたが、3次元スキャンやそれ以上の次元のスキャンについても、ベクトルの次元を増加させることで同様に補正できる。   Each of the above embodiments has been described with a two-dimensional scan. However, a three-dimensional scan or a scan with a higher dimension can be similarly corrected by increasing the vector dimension.

(第4の実施の形態)
さらに、第4の実施形態に係るMRI装置を図24、25に基づき説明する。この実施形態は、2種類のプリスキャンを行うことは従前と同じであるが、プリスキャンの特質を考慮し、プリスキャン時にはその特質に合致した撮像対象を使用するようにしたものである。
(Fourth embodiment)
Further, an MRI apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, two types of pre-scanning are the same as before, but the characteristics of pre-scanning are taken into consideration, and an imaging target that matches the characteristics is used during pre-scanning.

使用するMRI装置は第1の実施形態のものと同一の構成であり、コントローラ6は図24及び図25に示す一連の処理を実行する。図24はプリスキャン時の処理を、図25は本スキャン時の処理をそれぞれ示している。   The MRI apparatus to be used has the same configuration as that of the first embodiment, and the controller 6 executes a series of processes shown in FIGS. FIG. 24 shows processing during pre-scanning, and FIG. 25 shows processing during main scanning.

プリスキャンは、傾斜磁場コイルのようなハードウエアの不完全性に因る主エコー成分と副エコー成分の位相誤差を測定することが目的である。このため、プリスキャン時の被検体(撮像対象)は実際のMR画像を得る本スキャン時の被検体と同一である必要な無い。そこで、この実施形態ではプリスキャン時に実際の被検体の代わりにファントムを使用する。ファントムとしては、測定精度を確保する必要上、なるべく信号値分布が一様なものが望ましく、例えばアクリル樹脂容器に硫酸銅水溶液を満たしたファントムが良い。   The purpose of the pre-scan is to measure the phase error between the main echo component and the sub-echo component due to hardware imperfections such as gradient magnetic field coils. For this reason, the subject (imaging target) at the time of pre-scanning does not have to be the same as the subject at the time of actual scanning for obtaining an actual MR image. Therefore, in this embodiment, a phantom is used instead of the actual subject at the time of pre-scanning. As the phantom, in order to ensure measurement accuracy, it is desirable that the signal value distribution is as uniform as possible. For example, a phantom in which an acrylic resin container is filled with an aqueous copper sulfate solution is preferable.

このようなファントムを磁石1の診断用空間に設置した後、コントローラ6に指令を与えることで、コントローラ6は図24のプリスキャン時の処理を開始する。   After such a phantom is installed in the diagnostic space of the magnet 1, the controller 6 starts the pre-scan process of FIG. 24 by giving a command to the controller 6.

コントローラ6はまず、図24のステップS41で、2種類のプリスキャンG,Hの撮像条件である分解能及びスライス厚を決定する。プリスキャンG,Hは前述した第3の実施形態で説明したものと同じで、GRASE法に係るパルスシーケンスを使用する。次いでステップS42にて、決定した撮像条件にしたがった2種類のプリスキャンG,Hを順次実行させる。次いでステップS43にて、第3の実施形態のときと同様に演算処理を行い、第neff番目(=(n,m)番目)に相当するエコー信号E(n,m)の主エコー成分Emain(n,m)、副エコー成分Esub(n,m)を、

Figure 0004143576
First, in step S41 in FIG. 24, the controller 6 determines resolution and slice thickness, which are imaging conditions for the two types of prescans G and H. The prescans G and H are the same as those described in the third embodiment, and use a pulse sequence according to the GRASE method. Next, in step S42, two types of pre-scans G and H are sequentially executed according to the determined imaging conditions. Next, at step S43, it carried out in the same manner as in processing in the case of the third embodiment, the n eff-th (= (n, m) th) main echo component of the echo signal E corresponding to the (n, m) Emain (n, m), sub-echo component Esub (n, m),
Figure 0004143576

の式に基づき抽出する。 Extract based on the following formula.

さらにステップS44に移行し、主エコー成分Emain(n,m)、副エコー成分Esub(n,m)それぞれの位相誤差の空間分布の0次、1次の成分φmain(n,m)、pmain(n,m)、φsub(n,m)、psub(n,m)を求める。さらにステップ45で、前記(1),(2)式に基づく主エコー成分と副エコー成分の位相差、および、ピーク位置ベクトルの差を演算する。ステップ46では、これらの差情報を、プリスキャンの空間分解能、スライス厚の情報とともに補正用データとして例えば、記憶ユニット13に格納する。   Further, the process proceeds to step S44, where the zero-order and first-order components φmain (n, m), pmain () of the spatial distribution of the phase error of each of the main echo component Emain (n, m) and sub-echo component Esub (n, m) are obtained. n, m), φsub (n, m), and psub (n, m) are obtained. In step 45, the phase difference between the main echo component and the sub echo component based on the equations (1) and (2) and the difference between the peak position vectors are calculated. In step 46, these pieces of difference information are stored in the storage unit 13, for example, as correction data together with the pre-scan spatial resolution and slice thickness information.

本スキャンが指令されると、コントローラ6は図25の処理を開始する。最初に図25のステップS51にて、オペレータから与えられた情報を参照するなどの手法で、本スキャンの撮像条件である分解能、スライス厚を決める。次いでステップS52に移行し、予めプリスキャン時に記憶した、プリスキャンG,Hの撮像条件(分解能、スライス厚)並びに主エコー成分と副エコー成分の位相差およびピーク位置ベクトルの差を補正用データとして読み出す。   When the main scan is instructed, the controller 6 starts the process of FIG. First, in step S51 in FIG. 25, resolution and slice thickness, which are imaging conditions for the main scan, are determined by a method such as referring to information provided by an operator. Next, the process proceeds to step S52, and the prescan G and H imaging conditions (resolution, slice thickness), the phase difference between the main echo component and the sub echo component, and the difference between the peak position vectors, which are stored in advance during prescan, are used as correction data. read out.

そして、ステップS53で、読み出して補正用データに基づいて前述と同様に補正量Δφ、ΔGを算出する。このとき、本スキャンの撮影条件、画像の各方向の空間分解能をプリスキャン時のそれらと比較し、それらの比率に応じて補正量Δφ、ΔGを求めるようにする。さらに、ステップS54にて、補正量Δφ、ΔGを反映させたパルスシーケンスにより本スキャンの実行をシーケンサ5に指令する。   In step S53, the correction amounts Δφ and ΔG are calculated based on the read-out correction data in the same manner as described above. At this time, the imaging conditions of the main scan and the spatial resolution in each direction of the image are compared with those at the time of the pre-scan, and the correction amounts Δφ and ΔG are obtained according to the ratio. Further, in step S54, the sequencer 5 is instructed to execute the main scan by a pulse sequence reflecting the correction amounts Δφ and ΔG.

このように理想的な信号値分布のファントムを使ってプリスキャンを実施することで、正確度を増した補正データを得ることができる。プリスキャン時に撮像対象が動いて、位相誤差の補正データの正確度が下がることも無く、撮像対象からの信号の変化に影響を受けることもなく、安定かつ正確な補正データを収集して、本スキャンを実施できる。患者にとっては、位相誤差の補正データを収集するためのプリスキャンが不要になるから、本スキャンのみで済み、患者の拘束時間が減り、診断を受け易くもなる。   By performing pre-scanning using a phantom having an ideal signal value distribution in this way, correction data with increased accuracy can be obtained. The imaging target moves during pre-scanning, and the accuracy of the phase error correction data does not decrease, and is not affected by changes in the signal from the imaging target. A scan can be performed. For the patient, pre-scanning for collecting phase error correction data is not necessary, so that only the main scan is required, the patient's restraint time is reduced, and diagnosis is facilitated.

なお、本実施形態において、位相エンコード方向の位相誤差分布が無視できるほど小さい場合、第1の実施形態におけるプリスキャンA,Bのように位相エンコードを零としたプリスキャンを行い、位相エンコード方向以外の方向の位相誤差分布だけを測定し、この位相誤差情報に基づいて補正を実施するようにしてもよい。また必要に応じて、第2の実施形態のプリスキャンC,Dでみられたように、位相エンコード方向の傾斜磁場に因る0次の位相誤差成分も含めた位相誤差分布の得るプリスキャンを実施してもよい。   In this embodiment, when the phase error distribution in the phase encoding direction is so small that it can be ignored, pre-scanning with phase encoding zero is performed as in pre-scans A and B in the first embodiment, and the phase encoding direction is not set. It is also possible to measure only the phase error distribution in this direction and to perform correction based on this phase error information. If necessary, as seen in the pre-scans C and D of the second embodiment, a pre-scan for obtaining a phase error distribution including a zero-order phase error component due to a gradient magnetic field in the phase encoding direction is performed. You may implement.

(第4の実施の形態の変形)
上記第4の実施形態をさらに変形した例を図26、図27に基づき説明する。この変形形態に係るMRI装置は、傾斜磁場の各物理チャンネルの位相誤差特性を予め2種類のプリスキャンG,H(第4の実施形態と同一のプリスキャン)により収集しておき、本スキャンのときには、断面方向、分解能、スライス厚などの傾斜磁場に関連した撮影条件からパルスシーケンスの補正量Δφ、ΔGを算出し、本スキャンを実施するものである。これにより、後述するように、本スキャンと同じ断面方向のプリスキャンを実行しなくても任意方向の断面の撮像時におけるシーケンスの補正量Δφ、ΔGを求めることができる。
(Modification of the fourth embodiment)
An example in which the fourth embodiment is further modified will be described with reference to FIGS. The MRI apparatus according to this modified embodiment collects the phase error characteristics of each physical channel of the gradient magnetic field in advance by two types of prescans G and H (the same prescan as in the fourth embodiment), and performs the main scan. In some cases, the correction amounts Δφ and ΔG of the pulse sequence are calculated from imaging conditions related to the gradient magnetic field such as the cross-sectional direction, resolution, and slice thickness, and the main scan is performed. As a result, as will be described later, it is possible to obtain the sequence correction amounts Δφ and ΔG at the time of imaging a cross section in an arbitrary direction without performing the same pre-scan in the cross-sectional direction as the main scan.

コントローラ6は、前述の図24の処理に代えて、図26、27の処理を実施するとともに、前述した図25の処理を実施する。   The controller 6 performs the processes of FIGS. 26 and 27 instead of the process of FIG. 24 described above and the process of FIG. 25 described above.

図26の処理は、プリスキャンを含むもので、補正用傾斜磁場係数マトリクスKp,ro、Kp,pe,Kp,ssの各要素(配列αで表示)の算出手順を示す。図27の処理は、補正用高周波位相係数ベクトルKφ,ro、Kφ,pe、Kφ,ssの各要素(配列βで表示)の算出手順を示す。   The process of FIG. 26 includes pre-scanning, and shows a calculation procedure of each element (displayed by the array α) of the correction gradient magnetic field coefficient matrices Kp, ro, Kp, pe, Kp, ss. The process of FIG. 27 shows a calculation procedure of each element (indicated by the array β) of the correction high-frequency phase coefficient vectors Kφ, ro, Kφ, pe, Kφ, ss.

また、補正用傾斜磁場係数マトリクスKp,ro、Kp,pe,Kp,ssの各要素と配列αの各要素との対応関係は、以下の式(9)により表される。

Figure 0004143576
Further, the correspondence relationship between each element of the correction gradient magnetic field coefficient matrix Kp, ro, Kp, pe, Kp, ss and each element of the array α is expressed by the following equation (9).
Figure 0004143576

補正用高周波位相係数ベクトルKφ,ro、Kφ,pe、Kφ,ssの各要素と配列βの各要素との対応関係は、以下の式(10)により表される。

Figure 0004143576
The correspondence relationship between the elements of the correction high-frequency phase coefficient vectors Kφ, ro, Kφ, pe, Kφ, ss and the elements of the array β is expressed by the following equation (10).
Figure 0004143576

補正用傾斜磁場係数マトリクスKp,ro、Kp,pe,Kp,ssと補正用傾斜磁場ΔGとの対応関係は、以下の式(11)により表される。

Figure 0004143576
The correspondence relationship between the correction gradient magnetic field coefficient matrix Kp, ro, Kp, pe, Kp, ss and the correction gradient magnetic field ΔG is expressed by the following equation (11).
Figure 0004143576

補正用高周波位相係数ベクトルKφ,ro、Kφ,pe、Kφ,ssと高周波パルスの印加位相の補正量Δφとの対応関係は、以下の式(12)により表される。

Figure 0004143576
The correspondence relationship between the correction high-frequency phase coefficient vectors Kφ, ro, Kφ, pe, Kφ, ss and the correction amount Δφ of the applied phase of the high-frequency pulse is expressed by the following equation (12).
Figure 0004143576

さらに、撮像断面方向の回転を表すマトリクスRの定義を式(13)に、補正用傾斜磁場ΔGの各要素を式(14)に夫々示す。

Figure 0004143576
Figure 0004143576
Further, the definition of the matrix R representing the rotation in the imaging section direction is shown in Expression (13), and each element of the correction gradient magnetic field ΔG is shown in Expression (14).
Figure 0004143576
Figure 0004143576

また、M,imgChをイメージングチャンネルimgCh方向(パルスシーケンスに関係するRO,PE,SSの方向)の空間周波数の大きさとし、M,phChを物理的なチャンネルphCh方向(X,Y,Zの傾斜磁場コイルに関係した物理的なチャンネルの方向)の空間周波数の大きさとすると、それらと撮像断面の方向を示す回転マトリクスRとは前述した式(13)で結合されているとする。   Also, M and imgCh are the spatial frequency magnitudes in the imaging channel imgCh direction (RO, PE, and SS directions related to the pulse sequence), and M and phCh are physical channel phCh directions (X, Y, and Z gradient magnetic fields). Assuming that the spatial frequency is in the direction of the physical channel related to the coil, it is assumed that these and the rotation matrix R indicating the direction of the imaging section are coupled by the above-described equation (13).

式(9),(11)に示す如く、
[数32]
α[imgCh][phCh1][phCh2]
は、imgChをphCh1に対応させると、phCh2方向の1次の位相分布をどの程度補正するかを示す係数である。式(11)中のTは補正用傾斜磁場の時間幅であり、同式中のF,imgChは添字のイメージングチャンネルimgChについて、基準とする撮像条件を得るために必要な強度の傾斜磁場に対する実際のスキャンの傾斜磁場強度の比であり、同式中のMo,imgChはそのimgCh方向の基準とする空間周波数の大きさである。
As shown in equations (9) and (11),
[Formula 32]
α [imgCh] [phCh1] [phCh2]
Is a coefficient indicating how much the primary phase distribution in the phCh2 direction is corrected when imgCh is made to correspond to phCh1. T in the equation (11) is the time width of the gradient magnetic field for correction, and F and imgCh in the equation are the actual values for the gradient magnetic field of the intensity required to obtain the reference imaging condition for the subscript imaging channel imgCh. The ratio of gradient magnetic field strengths of the scans in the above equation, and Mo and imgCh in the formula are the magnitudes of the spatial frequencies used as a reference in the imgCh direction.

また式(10),(12)に示す如く、
[数33]
β[imgCh][phCh]
は、パルスシーケンスに関係するRO,PE,SSのイメージングチャンネルimgChを物理チャンネルphChに対応させると、0次の位相分布をどの程度補正させるかを示す係数である。式(12)中のF,imgChは式(11)と同じ値である。
As shown in equations (10) and (12),
[Equation 33]
β [imgCh] [phCh]
Is a coefficient indicating how much the zero-order phase distribution is corrected when the RO, PE, and SS imaging channels imgCh related to the pulse sequence are associated with the physical channel phCh. F and imgCh in the equation (12) are the same values as in the equation (11).

続いて、コントローラ6によって実施される、図26に示す補正用傾斜磁場係数マトリクスの各要素の算出手順を説明する。まず、マトリクスの内のどの要素を求めるかを選択する(同図ステップS61)。次いで、その要素に関係する断面方向を選択する(ステップS62)。マトリクスのある要素を求めるには、撮像条件をいくつか変え、それぞれの撮像条件におけるスピンの位相ずれ分布を求め、比較する必要がある。   Next, a calculation procedure of each element of the correction gradient magnetic field coefficient matrix shown in FIG. First, which element of the matrix is to be obtained is selected (step S61 in the figure). Next, a cross-sectional direction related to the element is selected (step S62). In order to obtain a certain element of the matrix, it is necessary to change several imaging conditions and obtain and compare spin phase shift distributions in the respective imaging conditions.

そこで、収集回数カウント用の変数i=0に初期設定した後(ステップS63)、目的とするマトリクス要素が抽出できるように空間分解能、スライス厚などの撮像条件を決める(ステップS64)。傾斜磁場コイルあるいはシーケンスの特性上、いくつかのマトリクス要素が明らかに零と見做せる場合、収集回数を減らすことも可能である。   Therefore, after initial setting to the variable i = 0 for counting the number of acquisitions (step S63), imaging conditions such as spatial resolution and slice thickness are determined so that the target matrix element can be extracted (step S64). The number of acquisitions can also be reduced if some matrix elements are clearly considered to be zero due to the characteristics of the gradient coil or sequence.

次いで、前述した第4の実施形態に係る図24のプリスキャンG,H(図24のステップS42〜S44を含む一連の処理)を実施する(図26ステップS65)。次いで、プリスキャンにより求めた主エコー成分及び副エコー成分の位置ずれを示す2次元ベクトルpmain及びpsubから、それらのピーク位置ベクトルの差を、変数i毎に、
[数34]
ΔPi=pmain−psubより演算する(ステップS66)。
Next, the prescans G and H of FIG. 24 according to the fourth embodiment described above (a series of processes including steps S42 to S44 of FIG. 24) are performed (step S65 of FIG. 26). Next, from the two-dimensional vectors pmain and psub indicating the positional deviation of the main echo component and the sub echo component obtained by the pre-scan, the difference between the peak position vectors is calculated for each variable i.
[Formula 34]
It calculates from (DELTA) Pi = pmain-psub (step S66).

次いでコントローラ6はステップS67に処理を移行させて、撮像条件が残っているかどうかを判断し、未だ撮像条件があるならば変数iをインクリメントし(i=i+1)、ステップS64に戻る。これにより、ステップS64〜S66の処理が1回又は複数回実行され、異なる(又は一つの)撮像条件で上記ピーク位置ベクトルの差ΔPiが求められる。   Next, the controller 6 shifts the processing to step S67, determines whether or not the imaging condition remains, increments the variable i if there is still an imaging condition (i = i + 1), and returns to step S64. Thereby, the processing of steps S64 to S66 is executed once or a plurality of times, and the difference ΔPi between the peak position vectors is obtained under different (or one) imaging conditions.

上記ステップS67の判断でNOとなり、予め定めた撮像条件におけるプリスキャンが全部終了したと判断すると、コントローラ6は次いで、撮像条件の情報とピーク位置ベクトルの差ΔPiとに基づいて対応するマトリクス要素の補正量
[数35]
Δα[imgCh][phCh1][phCh2]
を決める(ステップS69)。この補正量Δα[imgCh][phCh1][phCh2]を用いて、対応するマトリクス要素

Figure 0004143576
If the determination in step S67 is NO and it is determined that all the prescans under the predetermined imaging conditions have been completed, then the controller 6 then selects the corresponding matrix element based on the imaging condition information and the peak position vector difference ΔPi. Correction amount [Equation 35]
Δα [imgCh] [phCh1] [phCh2]
Is determined (step S69). Using this correction amount Δα [imgCh] [phCh1] [phCh2], the corresponding matrix element
Figure 0004143576

を求める(ステップS70)。この一連の処理を、ステップS61で予め選択した要素α全てについて実施する(ステップS71)。 Is obtained (step S70). This series of processes is performed for all the elements α selected in advance in step S61 (step S71).

一方、図27に示す補正用高周波位相係数ベクトルの各要素も上述の図26の場合と同様の流れで算出される(図27ステップS81〜91参照)。ステップS81では補正用高周波位相係数ベクトルの求める要素β[imgCh][phCh]が予め選択される。ステップS86では、前述したプリスキャンG,H及びその後処理演算に基づいて主エコー成分と副エコー成分の位相差である
[数37]
Δφi=φmain−φsub
が撮像条件毎に演算される。さらにステップS89で、撮像条件の情報と位相差Δφiとに基づいて対応するベクトル要素の補正量
[数38]
Δβ[imgCh][phCh]
が決められ、ステップS90で、対応するベクトル要素

Figure 0004143576
On the other hand, each element of the correction high-frequency phase coefficient vector shown in FIG. 27 is also calculated in the same flow as in the case of FIG. 26 described above (see steps S81 to 91 in FIG. 27). In step S81, the element β [imgCh] [phCh] for obtaining the correction high-frequency phase coefficient vector is selected in advance. In step S86, the phase difference between the main echo component and the sub-echo component is calculated based on the above-described prescans G and H and the subsequent processing calculation.
Δφi = φmain−φsub
Is calculated for each imaging condition. Further, in step S89, the correction amount of the corresponding vector element based on the imaging condition information and the phase difference Δφi [Equation 38]
Δβ [imgCh] [phCh]
In step S90, the corresponding vector element
Figure 0004143576

が求められる。 Is required.

このように求められた補正用傾斜磁場係数マトリクス及び補正用高周波位相係数ベクトルは、記憶ユニット13又は内部メモリに格納される。そして、本スキャンの際、図25で説明した処理が実行される。つまり、本スキャンの撮像条件を決定し(同図ステップS51)、格納していた補正用傾斜磁場係数マトリクス及び補正用高周波位相係数ベクトルを読出し(同図ステップS52)、式(11)及び(12)に基づいて印加位相の補正量Δφ及び傾斜磁場の補正量ΔGが算出される(ステップS53)。これらの補正量Δφ、ΔGを加味したパルスシーケンスの本スキャンが実行される(ステップS54)。   The correction gradient magnetic field coefficient matrix and the correction high-frequency phase coefficient vector thus obtained are stored in the storage unit 13 or the internal memory. Then, during the main scan, the processing described with reference to FIG. 25 is executed. That is, the imaging conditions for the main scan are determined (step S51 in the figure), the stored correction gradient magnetic field coefficient matrix and correction high-frequency phase coefficient vector are read (step S52 in the figure), and the equations (11) and (12) ) To calculate the correction amount Δφ of the applied phase and the correction amount ΔG of the gradient magnetic field (step S53). A main scan of the pulse sequence taking these correction amounts Δφ and ΔG into consideration is executed (step S54).

このように処理することで、本スキャンと同じ断面方向のプリスキャンが不要になり、そのようなプリスキャンを行うことなく、任意方向の断面を撮像(本スキャン)できる。   By processing in this way, the pre-scan in the same cross-sectional direction as the main scan becomes unnecessary, and a cross-section in the arbitrary direction can be imaged (main scan) without performing such pre-scan.

この変形形態に係る撮像手法の特質を従来技術との対比で詳述する。従来技術の項で述べた米国特許第5378985号、及び特開平6−54827号公報の記載手法において補正を行っている要素は、前述の補正用傾斜磁場係数マトリクスの内、Kp,ro、Kp,ssの要素、及び補正用高周波位相係数ベクトルの内、Kφ,ro、Kφ,ssの要素に相当すると考えてよい。各要素の分離も明確ではないため、プリスキャンは本スキャンの直前に実施し、しかも本スキャンと同じ断面方向、空間分解能、スライス厚に設定する必要があった。   The characteristics of the imaging technique according to this modification will be described in detail in comparison with the prior art. The elements that are corrected in the method described in US Pat. No. 5,378,985 and Japanese Patent Laid-Open No. 6-54827 described in the section of the prior art are Kp, ro, Kp, Of the elements of ss and the correction high-frequency phase coefficient vector, it may be considered to correspond to the elements of Kφ, ro, Kφ, ss. Since the separation of each element is not clear, it is necessary to perform the pre-scan immediately before the main scan and set the same cross-sectional direction, spatial resolution, and slice thickness as the main scan.

これに対し、この変形形態では、従来の要素に加えて、従来では補正不可能であった補正用傾斜磁場係数マトリクスのKp,peの対角要素、及び補正用高周波位相係数ベクトルKφ,peも補正される。この補正される要素の増加に加えて、本変形形態では、全ての補正用傾斜磁場係数マトリクスの非対角要素がそれぞれ独立に測定及び補正できるため、本スキャンとプリスキャンとの撮像断面方向が異なる場合でも補正量が算出される。しかも、高周波パルスの位相と傾斜磁場を補正することで、かかるマトリクス及びベクトルのほとんどの要素が補正される。ゆえに、同一の傾斜磁場コイルのMRI装置であっても、本変形形態にかかるMRI装置の方が従来よりも格段に安定した高画質のMR画像を再構成できる。   On the other hand, in this modified embodiment, in addition to the conventional elements, the diagonal elements of Kp, pe of the correction gradient magnetic field coefficient matrix and the correction high-frequency phase coefficient vectors Kφ, pe, which cannot be corrected conventionally, are also included. It is corrected. In addition to this increase in the number of elements to be corrected, in this variation, the off-diagonal elements of all the correction gradient magnetic field coefficient matrices can be measured and corrected independently, so that the imaging cross-sectional directions of the main scan and the pre-scan are different. Even if they are different, the correction amount is calculated. In addition, by correcting the phase of the high-frequency pulse and the gradient magnetic field, most elements of the matrix and vector are corrected. Therefore, even with an MRI apparatus having the same gradient coil, the MRI apparatus according to this modification can reconstruct a high-quality MR image that is much more stable than the conventional one.

なお、上述した式(11),(12)などの演算モデルは、傾斜磁場システムの特性に応じて適宜変更可能なものである。   Note that the calculation models such as the above-described equations (11) and (12) can be appropriately changed according to the characteristics of the gradient magnetic field system.

(第5の実施の形態)
さらに第5の実施形態の係るMRI装置を図28〜図33に基づいて説明する。この実施形態は、従前のものとは異なり、本スキャンにおけるパルスシーケンスの高周波パルスの印加位相や傾斜磁場の波形を補正することはせずに、2次以上の高次の位相分布誤差を含む位相誤差を的確に補正したMR画像を得るようにしたものである。
(Fifth embodiment)
Further, an MRI apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. Unlike the previous embodiment, this embodiment does not correct the application phase of the high-frequency pulse in the pulse sequence and the waveform of the gradient magnetic field in the main scan, but includes a phase including a second-order or higher-order phase distribution error. An MR image in which the error is accurately corrected is obtained.

MRI装置のハードウエアはこれまでのものと同一の構成であり、コントローラ6は図28に示す、プリスキャン及び本スキャンを組み合わせた一連の処理を実行する。ここではFSE法を使っている場合を例示する。   The hardware of the MRI apparatus has the same configuration as the conventional one, and the controller 6 executes a series of processes combining the pre-scan and the main scan shown in FIG. Here, the case where the FSE method is used is illustrated.

まず、コントローラ6はマルチプレクサ11をコントローラ側に切り換えた状態で、2種類のプリスキャンA,Bをシーケンサ5に順次実行させる(同図ステップS91)。このプリスキャンA,Bは第1の実施形態で説明したものと同一に設定してある。   First, the controller 6 causes the sequencer 5 to sequentially execute two types of pre-scans A and B with the multiplexer 11 switched to the controller side (step S91 in the figure). The pre-scans A and B are set to be the same as those described in the first embodiment.

そして、プリスキャンA,Bで得られたエコー信号Ea(n)、Eb(n)から前述と同様に、主エコー成分Emain(n)、副エコー成分Esub(n)を

Figure 0004143576
Then, the main echo component Emain (n) and the sub echo component Esub (n) are obtained from the echo signals Ea (n) and Eb (n) obtained in the prescans A and B in the same manner as described above.
Figure 0004143576

を抽出するとともに、その絶対値|{Ea(n)+Eb(n)}/2|、|{Ea(n)−Eb(n)}/2|を演算し、その絶対値を主エコー成分Emain(n)、副エコー成分Esub(n)の振幅情報EPmain、EPsubとして設定する(ステップS92;図32参照)。 And the absolute value | {Ea (n) + Eb (n)} / 2 | and | {Ea (n) −Eb (n)} / 2 | are calculated, and the absolute value is calculated as the main echo component Emain. (n) is set as amplitude information EPmain and EPsub of the sub-echo component Esub (n) (step S92; see FIG. 32).

次いでコントローラ6は、マルチプレクサ11を再構成ユニット側に切り換え、2種類の本スキャンI,Jをシーケンサ5に順次実行させる(ステップS93)。この本スキャンI,Jのパルスシーケンスは図29、30に示す。これらの図に示すように、高周波パルスの印加位相のパターン以外は通常のFSE法と同一であり、前述した実施形態のように、高周波パルスの印加位相や傾斜磁場波形を補正するようにはしていない。最初の本スキャンIにおける高周波パルスの印加位相パターンは、通常のFSE法のときと同一であるが、続く本スキャンJにおけるそれは、偶数番目の高周波反転パルスのときに印加位相φを180°だけ余計に回転させた値に設定してある。つまり、φ=270°であって、この印加位相のパターンは例えば前述したプリスキャンBのときと同一である。   Next, the controller 6 switches the multiplexer 11 to the reconstruction unit side, and causes the sequencer 5 to sequentially execute two types of main scans I and J (step S93). The pulse sequences of the main scans I and J are shown in FIGS. As shown in these figures, except for the pattern of the applied phase of the high frequency pulse, it is the same as the normal FSE method, and the applied phase of the high frequency pulse and the gradient magnetic field waveform are corrected as in the above-described embodiment. Not. The applied phase pattern of the high frequency pulse in the first main scan I is the same as that in the normal FSE method, but in the subsequent main scan J, the applied phase φ is extra 180 ° for the even numbered high frequency inversion pulse. The value is set to the value rotated to. That is, φ = 270 °, and the pattern of the applied phase is the same as that in the prescan B described above, for example.

次いで、コントローラ6は再構成ユニット11にステップS94以降の処理を自動的に行うよう指令する。   Next, the controller 6 instructs the reconstruction unit 11 to automatically perform the processing from step S94.

この指令に応答して、再構成ユニット11は、本スキャンI,Jにより得られるエコーデータEi(n)、Ej(n)を用いてk空間上の2次元分布の主エコー成分Emain、副エコー成分Esubを抽出分離する(ステップS94)。この処理は前述してきた手法と同一で、

Figure 0004143576
In response to this command, the reconstruction unit 11 uses the echo data Ei (n) and Ej (n) obtained by the main scans I and J to use the two-dimensional main echo component Emain and sub-echo in the k space. The component Esub is extracted and separated (step S94). This process is the same as the method described above,
Figure 0004143576

の式にしたがって行われる。分離抽出された主エコー成分Emain、副エコー成分Esubの模式図を図31、32に示す。主エコー成分Emainは実線で、副エコー成分Esubは点線で示してある。 It is performed according to the following formula. Schematic diagrams of the separated main echo component Emain and sub-echo component Esub are shown in FIGS. The main echo component Emain is indicated by a solid line, and the sub echo component Esub is indicated by a dotted line.

前記式(1),(2)から明らかなように、主エコー成分Emain、副エコー成分Esubのいずれにおいても、位相の値は、奇数番目においてある値φ1、偶数番目において別のある値φ2というように2つの値φ1、φ2を交互に繰り返す。しかも、主エコー成分Emainにおける奇数番目のエコー信号の位相値と副エコー成分Esub成分における偶数番目のエコー信号の位相値は、傾斜磁場の規則性を考慮すると、ほとんど場合ほぼ同一になる。   As is clear from the equations (1) and (2), in both the main echo component Emain and the sub-echo component Esub, the phase value is a certain value φ1 at the odd number and another value φ2 at the even number. Thus, the two values φ1 and φ2 are alternately repeated. In addition, the phase value of the odd-numbered echo signal in the main echo component Emain and the phase value of the even-numbered echo signal in the sub-echo component Esub component are almost the same in most cases considering the regularity of the gradient magnetic field.

この原理にしたがって、再構成ユニット11は図32に示す如く、k空間の中心位置に配置するエコー信号が偶数番目のときは奇数番目のエコーデータを、反対にそのエコー信号が奇数番目のときは偶数番目のエコーデータを、主エコー成分Emain、副エコー成分Esubの各k空間上で、エコーブロック毎にそっくり入れ替えて新たな主エコー成分Emain′、副エコー成分Esub′を作る(ステップS95)。この結果、新たなk空間上の主エコー成分Emain′、副エコー成分Esub′ではエコーブロック毎の位相ずれが殆ど無くなって、図32に示すようにk空間上の配置データの繋がりがほぼ完全になる。   In accordance with this principle, as shown in FIG. 32, the reconstruction unit 11 displays odd-numbered echo data when the echo signal arranged at the center position of the k space is even-numbered, and conversely when the echo signal is odd-numbered. The even-numbered echo data is completely replaced for each echo block in the k-spaces of the main echo component Emain and the sub-echo component Esub to create new main echo component Emain 'and sub-echo component Esub' (step S95). As a result, in the new main echo component Emain ′ and sub-echo component Esub ′ in the new k space, there is almost no phase shift for each echo block, and the arrangement data in the k space is almost completely connected as shown in FIG. Become.

しかし、この段階の主エコー成分Emain′、副エコー成分Esub′は共に、k空間上でエコーブロック毎に交互に並んでいるだけであるから、図32中の振幅値のke方向の変化グラフAmain、Asubに示すように、エコーブロック毎に振幅値のばらつきが存在している。   However, since the main echo component Emain ′ and the sub-echo component Esub ′ at this stage are both arranged alternately for each echo block in the k space, the change graph Amain of the amplitude value in FIG. 32 in the ke direction. , Asub, there is a variation in amplitude value for each echo block.

そこで、再構成ユニット11はコントローラ6から前述したプリスキャンA,Bに基づいて作成した振幅情報EPmain、EPsubを入力し、これ振幅補正データとして、主エコー成分Emain′、副エコー成分Esub′の振幅値がk空間全体として一定となるようにエコーブロック毎に振幅補正を施す(ステップS96)。この振幅補正により、さらに新たな2組の主エコー成分Emain”、副エコー成分Esub”がk空間上で作成される(図32参照)。   Therefore, the reconstruction unit 11 inputs the amplitude information EPmain and EPsub created based on the pre-scans A and B described above from the controller 6, and the amplitude of the main echo component Emain 'and the sub-echo component Esub' as amplitude correction data. Amplitude correction is performed for each echo block so that the value is constant for the entire k space (step S96). By this amplitude correction, two new sets of main echo component Emain ″ and sub echo component Esub ″ are created in the k space (see FIG. 32).

次いで再構成ユニット11は、2組の主エコー成分Emain”、副エコー成分Esub”を個別に2次元フーリエ変換により再構成し、実時間の2枚のMR画像MRmain、MRsubを夫々作る(ステップS97)。いずれにk空間のエコーデータEmain”、Esub”も位相ずれが殆ど無いので、調整がずれていても再構成された画像MRmain、MRsubにゴーストアーチファクトが発生することは殆ど回避できる。   Next, the reconstruction unit 11 individually reconstructs two sets of the main echo component Emain "and the sub-echo component Esub" by two-dimensional Fourier transform, and creates two real-time MR images MRmain and MRsub, respectively (step S97). ). In any case, since the echo data Emain "and Esub" in the k space have almost no phase shift, it is possible to almost avoid the occurrence of ghost artifacts in the reconstructed images MRmain and MRsub even if the adjustment is shifted.

再構成ユニット11はさらに、2枚の画像の同一位置のピクセル信号の位相を互いに揃える処理を行う(ステップS98)。この処理としては例えば、2画像の同一位置のピクセル値(複素データ)をIA(r),IB(r)とすると(図33参照)、その位相差Δθ(r)を、
[数42]
Δθ(r)=arg{IB(r)}−arg{IA(r)}
を求め、
[数43]
IB'(r)=IB(r)・exp{-jΔθ(r)}
の関係を使って、最終画像I(r)をピクセル毎に、
[数44]
I(r)={IA(r)+IB'(r)}/2
として求める。
The reconstruction unit 11 further performs a process of aligning the phases of the pixel signals at the same position in the two images (step S98). As this processing, for example, assuming that pixel values (complex data) at the same position in two images are IA (r) and IB (r) (see FIG. 33), the phase difference Δθ (r) is
[Formula 42]
Δθ (r) = arg {IB (r)} − arg {IA (r)}
Seeking
[Equation 43]
IB '(r) = IB (r) · exp {-jΔθ (r)}
Using the relationship, the final image I (r)
[Equation 44]
I (r) = {IA (r) + IB '(r)} / 2
Asking.

あるいは、近似的に

Figure 0004143576
Or approximately
Figure 0004143576

ここで(IB(r)/IA(r))*は(IB(r)/IA(r))の共役複素数、として最終画像I(r)をピクセル毎に求めてもよい。   Here, (IB (r) / IA (r)) * may be a conjugate complex number of (IB (r) / IA (r)), and the final image I (r) may be obtained for each pixel.

さらに、
[数46]
I(r)={|IA(r)|+|IB(r)|}/2
として最終画像I(r)をピクセル毎に求めてもよい。
further,
[Equation 46]
I (r) = {| IA (r) | + | IB (r) |} / 2
The final image I (r) may be obtained for each pixel.

このように互いに同一ピクセル位置の信号の位相が揃うと、最後に、両方のMR画像MRmain、MRsubをピクセル毎に加算し、1枚の最終画像MRimageを作る(ステップS99)。   When the signals at the same pixel position are thus aligned, finally, both MR images MRmain and MRsub are added for each pixel to create one final image MRimage (step S99).

このように本実施形態によれば、撮像には最低2回の本スキャン分の時間が必要になるものの、高周波パルスの印加位相や傾斜磁場波形の補正では原理的に補正不可能な2次以上の高次の位相誤差分布が存在する場合でも、そのような高次成分を含む位相誤差分布を確実に解消することができ、画質劣化の無い、安定した高画質のMR画像を提供できる。また、プリスキャンの位相情報を使用しない方法を採用しているから、撮像対象の動きなどに耐性を持ったMRイメージング法を提供できる。   As described above, according to the present embodiment, at least two main scans are required for imaging, but the second or higher order that cannot be corrected in principle by correcting the application phase of the high-frequency pulse or the gradient magnetic field waveform. Even when a higher-order phase error distribution exists, the phase error distribution including such higher-order components can be reliably eliminated, and a stable high-quality MR image without image quality deterioration can be provided. In addition, since a method that does not use pre-scan phase information is employed, an MR imaging method that is resistant to the movement of the imaging target can be provided.

なお、上述した第5の実施形態に係る手法において、振幅補正は状況により不要の場合があるから、プリスキャンA,Bは必ずしも必須要件ではない。   Note that in the method according to the fifth embodiment described above, amplitude correction may not be necessary depending on the situation, so the pre-scans A and B are not necessarily essential.

また高周波反転パルスのフリップ角を下げることで、主エコー成分と副エコー成分の振幅比を変化させ、k空間上の振幅のばたつきを抑えることもできる。かかるフリップ角低下に拠る変形手法の場合、本スキャンのパルスシーケンス自体をプリスキャン情報により補正、変更しないので(第5実施形態でもそうである)、プリスキャンに相当するスキャンよりも本スキャンを時間的に先に収集してもよい。   Further, by reducing the flip angle of the high-frequency inversion pulse, the amplitude ratio between the main echo component and the sub-echo component can be changed, and the fluctuation of the amplitude in the k space can be suppressed. In the case of the deformation method based on such a decrease in the flip angle, the pulse sequence of the main scan itself is not corrected or changed by the prescan information (as is the case with the fifth embodiment), so that the main scan takes longer than the scan corresponding to the prescan. It may be collected first.

さらに、第5の実施形態及びその変形形態に係る手法は、GRASE法など、CPMGパルス系列、位相反転CPパルス系列にみられる複数の高周波反転パルスを用いた撮像法に実施できる。   Furthermore, the method according to the fifth embodiment and its modification can be implemented in an imaging method using a plurality of high frequency inversion pulses found in a CPMG pulse sequence and a phase inversion CP pulse sequence, such as the GRASE method.

ただし、GRASE法の場合、k空間上の位相エンコード方向に並ぶ複数のエコーブロック(エコー配置区画)の偶数番目又は奇数番目のエコーデータを単純に変換すればよいという順序性は維持されないことがある。その一例を図34に示す。同図に示す2つのk空間データEmain,EsubはGRASE法であって高周波反転パルス数が奇数(=NRF=3)、高周波反転パルス間のグラジェントエコー数NGE=3でエコーデータE(NRF,NGE)を各々収集したものである。このように高周波反転パルス数が奇数のときは、各高周波反転パルス間における奇数番目(又は偶数番目)のエコーブロックのエコーデータE(NRF,NGE)を、前述した図28のステップS25に相当する処理において変換して位相が揃った2つの新たなk空間データEmain′,Esub′を形成すればよい。このように、位相ずれの規則性を利用しているので、GRASE法のような位相エンコード波形が各高周波反転パルス間であまり形状的に変化しない撮像法ではとくに効果的にアーチファクトを低減させることができる。   However, in the case of the GRASE method, there is a case where the order of simply converting even-numbered or odd-numbered echo data of a plurality of echo blocks (echo arrangement sections) arranged in the phase encoding direction on the k space may not be maintained. . An example is shown in FIG. The two k-space data Emain and Esub shown in the figure are based on the GRASE method, the number of high-frequency inversion pulses is an odd number (= NRF = 3), the number of gradient echoes between high-frequency inversion pulses NGE = 3, and the echo data E (NRF, NGE). Thus, when the number of high frequency inversion pulses is an odd number, the echo data E (NRF, NGE) of the odd number (or even number) echo block between the high frequency inversion pulses corresponds to step S25 in FIG. It is only necessary to form two new k-space data Emain ′ and Esub ′ having the same phase by conversion in the processing. As described above, since the regularity of the phase shift is used, an artifact can be effectively reduced particularly in an imaging method such as the GRASE method in which the phase encode waveform does not change in shape between the high frequency inversion pulses. it can.

本発明の実施形態に係るMRI装置の概略を示すブロック図。1 is a block diagram showing an outline of an MRI apparatus according to an embodiment of the present invention. 第1の実施形態におけるコントローラの処理を示す概略フローチャート。3 is a schematic flowchart showing processing of a controller in the first embodiment. 第1の実施形態の一方のプリスキャンAを示すパルスシーケンス。2 is a pulse sequence showing one prescan A of the first embodiment. 第1の実施形態のもう一方のプリスキャンBを示すパルスシーケンス。6 is a pulse sequence showing the other pre-scan B of the first embodiment. 主エコー成分の分離抽出を示す説明図。Explanatory drawing which shows isolation | separation extraction of the main echo component. 主エコー成分、副エコー成分の分離抽出を示す説明図。Explanatory drawing which shows isolation | separation extraction of the main echo component and a sub echo component. 第1の実施形態における本スキャンのパルスシーケンス。The pulse sequence of the main scan in 1st Embodiment. 副エコー信号の180°の位相回転を説明するための図。The figure for demonstrating 180 degree phase rotation of a subecho signal. 第2の実施形態におけるコントローラの処理を示す概略フローチャート。The schematic flowchart which shows the process of the controller in 2nd Embodiment. 第2の実施形態の一方のプリスキャンCを示すパルスシーケンス。The pulse sequence which shows one prescan C of 2nd Embodiment. 第2の実施形態のもう一方のプリスキャンDを示すパルスシーケンス。The pulse sequence which shows the other prescan D of 2nd Embodiment. 主エコー成分、副エコー成分の分離抽出を示す説明図。Explanatory drawing which shows isolation | separation extraction of the main echo component and a sub echo component. 第2の実施形態における本スキャンのパルスシーケンス。The pulse sequence of the main scan in 2nd Embodiment. 第2の実施形態の変形形態におけるコントローラの処理を示す概略フローチャート。The schematic flowchart which shows the process of the controller in the modification of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の変形形態における一方のプリスキャンEを示すパルスシーケンス。The pulse sequence which shows one pre-scan E in the modification of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の変形形態におけるもう一方のプリスキャンFを示すパルスシーケンス。The pulse sequence which shows the other prescan F in the modification of 2nd Embodiment. 主エコー成分、副エコー成分の分離抽出を示す説明図。Explanatory drawing which shows isolation | separation extraction of the main echo component and a sub echo component. 第2の実施形態の変形形態における本スキャンのパルスシーケンス。The pulse sequence of this scan in the modification of 2nd Embodiment. 第3の実施形態におけるコントローラの処理を示す概略フローチャート。The schematic flowchart which shows the process of the controller in 3rd Embodiment. 第3の実施形態の一方のプリスキャンGを示すパルスシーケンス。The pulse sequence which shows one prescan G of 3rd Embodiment. 第3の実施形態のもう一方のプリスキャンHを示すパルスシーケンス。The pulse sequence which shows the other prescan H of 3rd Embodiment. 主エコー成分、副エコー成分の分離抽出を示す説明図。Explanatory drawing which shows isolation | separation extraction of the main echo component and a sub echo component. 第3の実施形態における本スキャンのパルスシーケンス。The pulse sequence of the main scan in 3rd Embodiment. 第4の実施形態におけるコントローラのプリスキャン時の処理を示す概略フローチャート。10 is a schematic flowchart illustrating processing at the time of pre-scanning by a controller according to a fourth embodiment. 第4の実施形態におけるコントローラの本スキャン時の処理を示す概略フローチャート。10 is a schematic flowchart illustrating processing during a main scan of a controller according to a fourth embodiment. 第4の実施形態の変形形態におけるプリスキャン時の補正用傾斜磁場係数マトリクスの算出処理を示す概略フローチャート。14 is a schematic flowchart illustrating a calculation process of a correction gradient magnetic field coefficient matrix at the time of pre-scanning in a modification of the fourth embodiment. 第4の実施形態の変形形態におけるプリスキャン時の補正用高周波位相係数ベクトルの算出処理を示す概略フローチャート。14 is a schematic flowchart showing a calculation process of a correction high-frequency phase coefficient vector at the time of pre-scanning in a modification of the fourth embodiment. 第5の実施形態における画像取得の処理を示す概略フローチャート。10 is a schematic flowchart showing image acquisition processing according to the fifth embodiment. 第5の実施形態の一方の本スキャンIを示すパルスシーケンス。The pulse sequence which shows one main scan I of 5th Embodiment. 第5の実施形態のもう一方の本スキャンJを示すパルスシーケンス。The pulse sequence which shows the other main scan J of 5th Embodiment. 2次元k空間上の主エコー成分、副エコー成分の分離抽出を示す説明図。Explanatory drawing which shows isolation | separation extraction of the main echo component in a two-dimensional k space, and a subecho component. 2つの2次元k空間上の主エコー成分、副エコー成分から1つの実空間画像までの生成過程を説明する図。The figure explaining the production | generation process from the main echo component on two 2-dimensional k space, a sub echo component to one real space image. ピクセル同士の位相合わせを説明するための図。The figure for demonstrating the phase alignment of pixels. エコーデータの変換を示すその他の例の模式図。The schematic diagram of the other example which shows conversion of echo data. 従来のFSE法の一例を示すパルスシーケンス。The pulse sequence which shows an example of the conventional FSE method. 従来のGRASE法の一例を示すパルスシーケンス。The pulse sequence which shows an example of the conventional GRASE method. 高周波パルスの印加位相φを説明する模式図。The schematic diagram explaining the application phase (phi) of a high frequency pulse. 位相分散ダイヤグラムの一例の図。The figure of an example of a phase dispersion | distribution diagram. 従来法の一つに係るプリスキャンのパルスシーケンス。A pre-scan pulse sequence according to one of the conventional methods. 従来法の一つに係る本スキャンのパルスシーケンス。A pulse sequence of the main scan according to one of the conventional methods. 従来法のプリスキャンから本スキャンまでの処理の概略フローチャート。6 is a schematic flowchart of processing from a pre-scan to a main scan according to a conventional method.

符号の説明Explanation of symbols

1 磁石
2 静磁場電源
3x〜3y 傾斜磁場コイル
5 シーケンサ
6 コントローラ
7 高周波コイル
8T,8R 送信機、受信機
11 マルチプレクサ
12 再構成ユニット
13 記憶ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnet 2 Static magnetic field power supply 3x-3y Gradient magnetic field coil 5 Sequencer 6 Controller 7 High frequency coil 8T, 8R Transmitter, receiver 11 Multiplexer 12 Reconfiguration unit 13 Storage unit

Claims (11)

被検体のMR画像を得るための本スキャンの前に、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に設定したパルスシーケンスの第1のプリスキャン、及び、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を前記基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンを各別に実施するスキャン手段と、
前記第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と前記第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて前記本スキャンのパルスシーケンスを事前に補正する補正手段とを備え、
前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンスの位相エンコード用傾斜磁場は常に零であり、
前記補正手段は、前記第1のエコーデータ群と前記第2のエコーデータ群との対応する順番のエコーデータ同士で加算又は減算して主エコー成分から成る主エコー集合体とその主エコー成分以外のエコー成分から成る副エコー集合体とを分離・抽出する手段と、前記主、副エコー集合体に基づいて求めた補正データにより前記本スキャンのパルスシーケンスを自動的に補正する手段とを有することを特徴とするMRI装置。
Before the main scan for obtaining the MR image of the subject, a first pulse sequence having a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses and the application phase of the plurality of high-frequency inversion pulses set as a reference phase value Pre-scan, and the application phase of the even-numbered high frequency inversion pulse having a high frequency excitation pulse and a plurality of high frequency inversion pulses, and a phase difference of 180 ° with respect to the reference phase value. Scanning means for performing each second pre-scan of the pulse sequence set to a value having,
The main scan based on a first echo data group comprising a plurality of echo signals obtained by the first prescan and a second echo data group comprising a plurality of echo signals obtained by the second prescan. Correction means for correcting in advance the pulse sequence of
The gradient magnetic field for phase encoding of the first and second pre-scan pulse sequences is always zero,
The correction means adds or subtracts the corresponding echo data of the first echo data group and the second echo data group to each other to add or subtract the main echo assembly including the main echo component and the main echo component. Means for separating / extracting the sub-echo assembly comprising the echo components of the main scan, and means for automatically correcting the pulse sequence of the main scan based on the correction data obtained based on the main and sub-echo assemblies. An MRI apparatus characterized by
被検体のMR画像を得るための本スキャンの前に、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に設定したパルスシーケンスの第1のプリスキャン、及び、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を前記基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンを各別に実施するスキャン手段と、
前記第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と前記第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて前記本スキャンのパルスシーケンスを事前に補正する補正手段とを備え、
前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンスの位相エンコード用傾斜磁場は常に零であり、
前記補正手段は、前記第1のエコーデータ群と前記第2のエコーデータ群との対応する順番のエコーデータ同士で加算又は減算して主エコー成分から成る主エコー集合体とその主エコー成分以外のエコー成分から成る副エコー集合体とを分離・抽出する手段と、前記主エコー集合体及び副エコー集合体の各集合体の内の奇数番目及び偶数番目のエコーデータのエコーピークの位相ずれ及び位置ずれの少なくとも一方を演算する手段と、この演算値から求めた補正データにより前記本スキャンのパルスシーケンスを自動的に補正する手段とを有することを特徴とするMRI装置。
Before the main scan for obtaining the MR image of the subject, a first pulse sequence having a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses and the application phase of the plurality of high-frequency inversion pulses set as a reference phase value Pre-scan, and the application phase of the even-numbered high frequency inversion pulse having a high frequency excitation pulse and a plurality of high frequency inversion pulses, and a phase difference of 180 ° with respect to the reference phase value. Scanning means for performing each second pre-scan of the pulse sequence set to a value having,
The main scan based on a first echo data group comprising a plurality of echo signals obtained by the first prescan and a second echo data group comprising a plurality of echo signals obtained by the second prescan. Correction means for correcting in advance the pulse sequence of
The gradient magnetic field for phase encoding of the first and second pre-scan pulse sequences is always zero,
The correction means adds or subtracts the corresponding echo data of the first echo data group and the second echo data group to each other to add or subtract the main echo assembly including the main echo component and the main echo component. Means for separating / extracting sub-echo aggregates composed of echo components, and phase shifts of echo peaks of odd-numbered and even-numbered echo data in each of the main and sub-echo aggregates, and An MRI apparatus comprising: means for calculating at least one of positional deviation; and means for automatically correcting the pulse sequence of the main scan based on correction data obtained from the calculated value.
被検体のMR画像を得るための本スキャンの前に、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に設定したパルスシーケンスの第1のプリスキャン、及び、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を前記基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンを各別に実施するスキャン手段と、
前記第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と前記第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて前記本スキャンのパルスシーケンスを事前に補正する補正手段とを備え、
前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンスの位相エンコード用傾斜磁場は常に零であり、
前記補正手段は、前記第1のエコーデータ群と前記第2のエコーデータ群との対応する順番のエコーデータ同士で加算又は減算して主エコー成分から成る主エコー集合体とその主エコー成分以外のエコー成分から成る副エコー集合体とを分離・抽出する手段と、前記主エコー集合体及び副エコー集合体の各集合体の内の少なくとも一部の0次又は1次の位相分布を比較する手段と、この比較結果に応じて求めた補正データにより前記本スキャンのパルスシーケンスを自動的に補正する手段とを有することを特徴とするMRI装置。
Before the main scan for obtaining the MR image of the subject, a first pulse sequence having a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses and the application phase of the plurality of high-frequency inversion pulses set as a reference phase value Pre-scan, and the application phase of the even-numbered high frequency inversion pulse having a high frequency excitation pulse and a plurality of high frequency inversion pulses, and a phase difference of 180 ° with respect to the reference phase value. Scanning means for performing each second pre-scan of the pulse sequence set to a value having,
The main scan based on a first echo data group comprising a plurality of echo signals obtained by the first prescan and a second echo data group comprising a plurality of echo signals obtained by the second prescan. Correction means for correcting in advance the pulse sequence of
The gradient magnetic field for phase encoding of the first and second pre-scan pulse sequences is always zero,
The correction means adds or subtracts the corresponding echo data of the first echo data group and the second echo data group to each other to add or subtract the main echo assembly including the main echo component and the main echo component. A means for separating / extracting a sub-echo assembly comprising the echo components of at least one of the zero-order or first-order phase distributions of each of the main and sub-echo assemblies. An MRI apparatus comprising: means; and means for automatically correcting the pulse sequence of the main scan based on correction data obtained according to the comparison result.
前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンス及び前記本スキャンのパルスシーケンスはCPMGパルス系列又は位相反転CPパルス系列である請求項1、2又は3に記載のMRI装置。 4. The MRI apparatus according to claim 1, wherein the first and second pre-scan pulse sequences and the main scan pulse sequence are a CPMG pulse sequence or a phase-inverted CP pulse sequence. 5. 前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンス及び前記本スキャンのパルスシーケンスはGRASE法又は高速SE法に従うパルス系列である請求項1、2又は3に記載のMRI装置。 4. The MRI apparatus according to claim 1, wherein the first and second pre-scan pulse sequences and the main scan pulse sequence are pulse sequences according to a GRASE method or a high-speed SE method. 前記補正データは、前記本スキャンのパルスシーケンスの高周波励起パルスの印加位相の補正値、スライス用傾斜磁場の補正値、リード用傾斜磁場の補正値の少なくとも一つである請求項1、2又は3に記載のMRI装置。 4. The correction data is at least one of a correction value of an application phase of a high-frequency excitation pulse of the pulse sequence of the main scan, a correction value of a slice gradient magnetic field, and a correction value of a read gradient magnetic field. The MRI apparatus according to 1. 前記補正データは、前記高周波励起パルスの印加位相の補正値又は前記スライス用傾斜磁場の補正値、及び前記リード様傾斜磁場の補正値である請求項1、2又は3に記載のMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 1, wherein the correction data is a correction value of an application phase of the high-frequency excitation pulse, a correction value of the slicing gradient magnetic field, and a correction value of the lead-like gradient magnetic field. 被検体のMR画像を得るための本スキャンの前に、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に設定したパルスシーケンスの第1のプリスキャン、及び、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を前記基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンを各別に実施するスキャン手段と、
前記第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と前記第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて前記本スキャンのパルスシーケンスを事前に補正する補正手段とを備え、
前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンスの位相エンコード用傾斜磁場は、前記本スキャンにおけるk空間上の一部又は全面のエコーデータ収集時のショットと同一の位相エンコード用傾斜磁場の波形であり、
前記補正手段は、前記第1のエコーデータ群及び前記第2のエコーデータ群の内の時間軸上の実効エコー時間に相当するエコーデータ同士で加算又は減算して実効エコー時間相当のエコーデータに関する主エコー成分から成る主エコー集合体とその主エコー成分以外のエコー成分から成る副エコー集合体とを分離・抽出する手段と、前記主エコー集合体と副エコー集合体との実効エコー時間相当のエコーデータのエコーピークの位相ずれ及び位置ずれの少なくとも一方を演算する手段と、この演算値から求めた補正用データで前記本スキャンのパルスシーケンスを自動的に補正する手段とを備えたことを特徴とするMRI装置。
Before the main scan for obtaining the MR image of the subject, a first pulse sequence having a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses and the application phase of the plurality of high-frequency inversion pulses set as a reference phase value Pre-scan, and the application phase of the even-numbered high frequency inversion pulse having a high frequency excitation pulse and a plurality of high frequency inversion pulses, and a phase difference of 180 ° with respect to the reference phase value. Scanning means for performing each second pre-scan of the pulse sequence set to a value having,
The main scan based on a first echo data group comprising a plurality of echo signals obtained by the first prescan and a second echo data group comprising a plurality of echo signals obtained by the second prescan. Correction means for correcting in advance the pulse sequence of
Said first, phase-encoding gradient field pulse sequence of the second pre-scanning, the part or all of the echo data acquisition time of shots and the same phase-encoding gradient magnetic field waveform in the k-space in the scan Yes,
The correction means relates to echo data corresponding to an effective echo time by adding or subtracting echo data corresponding to an effective echo time on the time axis in the first echo data group and the second echo data group. Means for separating and extracting a main echo assembly composed of main echo components and a sub-echo assembly composed of echo components other than the main echo component, and an effective echo time corresponding to the main echo assembly and the sub echo assembly; A means for calculating at least one of a phase shift and a position shift of an echo peak of the echo data; and a means for automatically correcting the pulse sequence of the main scan with correction data obtained from the calculated value. MRI apparatus according to.
被検体のMR画像を得るための本スキャンの前に、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に設定したパルスシーケンスの第1のプリスキャン、及び、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有しかつその複数の高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を前記基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンを各別に実施するスキャン手段と、
前記第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と前記第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて前記本スキャンのパルスシーケンスを事前に補正する補正手段とを備え、
前記第1、第2のプリスキャンのパルスシーケンスの位相エンコード用傾斜磁場は、前記本スキャンにおけるk空間上の一部又は全面のエコーデータ収集時のショットと同一の位相エンコード用傾斜磁場の波形であり、
前記補正手段は、前記第1のエコーデータ群及び前記第2のエコーデータ群のエコーデータ同士で加算又は減算してk空間上の2次元の主エコー成分から成る主エコー集合体とその主エコー成分以外のエコー成分から成るk空間上の2次元の副エコー集合体とを分離・抽出する手段と、前記主エコー集合体及び副エコー集合体から所望の前記主エコー成分のエコーピークの位相ずれと2次元位置ずれベクトル及び所望の前記副エコー成分のエコーピークの位相ずれと2次元位置ずれベクトルの少なくとも一方を演算する手段と、この演算値から求めた補正用データで前記本スキャンのパルスシーケンスを自動的に補正する手段とを備えたことを特徴とするMRI装置。
Before the main scan for obtaining the MR image of the subject, a first pulse sequence having a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses and the application phase of the plurality of high-frequency inversion pulses set as a reference phase value Pre-scan, and the application phase of the even-numbered high frequency inversion pulse having a high frequency excitation pulse and a plurality of high frequency inversion pulses, and a phase difference of 180 ° with respect to the reference phase value. Scanning means for performing each second pre-scan of the pulse sequence set to a value having,
The main scan based on a first echo data group comprising a plurality of echo signals obtained by the first prescan and a second echo data group comprising a plurality of echo signals obtained by the second prescan. Correction means for correcting in advance the pulse sequence of
Said first, phase-encoding gradient field pulse sequence of the second pre-scanning, the part or all of the echo data acquisition time of shots and the same phase-encoding gradient magnetic field waveform in the k-space in the scan Yes,
The correction means adds or subtracts the echo data of the first echo data group and the second echo data group to each other, and a main echo aggregate including a two-dimensional main echo component in k space and the main echo Means for separating / extracting a two-dimensional sub-echo assembly in k-space consisting of echo components other than the components, and a phase shift of an echo peak of the desired main echo component from the main echo assembly and the sub-echo assembly And a means for calculating at least one of a two-dimensional positional deviation vector and an echo peak phase deviation and a two-dimensional positional deviation vector of the desired sub-echo component, and a pulse sequence of the main scan using correction data obtained from the calculated value An MRI apparatus comprising means for automatically correcting
前記補正手段は、この第1、第2のエコーデータ群に基づいてイメージングチャンネルと傾斜磁場コイルの物理チャンネルとの組み合わせに対して固有の位相誤差に関連する情報を求める手段と、本スキャン時にはその位相誤差関連の情報と傾斜磁場に関連した撮像条件とから本スキャンのパルスシーケンスの補正データを求める手段とを含む請求項1、2又は3に記載のMRI装置。 The correction means obtains information related to a specific phase error for the combination of the imaging channel and the physical channel of the gradient magnetic field coil based on the first and second echo data groups; The MRI apparatus according to claim 1, 2 or 3, further comprising means for obtaining correction data of a pulse sequence of the main scan from phase error-related information and imaging conditions related to a gradient magnetic field. 前記撮像条件は、本スキャン時に指定される撮像断面の方向、分解能、及びスライス厚を含む請求項10に記載のMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 10, wherein the imaging condition includes an imaging section direction, resolution, and slice thickness specified at the time of the main scan.
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