JP4335072B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Description
クライオクーラは通常1〜1.5秒周期でピストン運動する部品を有しており、その機械振動が超電導磁石に伝わり、その超電導磁石の振動が静磁場を変動させる。水平磁場(つまり円筒型)MRI装置では撮影空間内どの場所も同程度の変動量となるが、垂直磁場方式の開放型MRI装置では撮影空間内の場所により静磁場変動の大きさが異なる場合がある。
特にEPI法によるダイナミック撮影は、脳の局所活性度をわずかな信号変化から抽出するFunctional MRI(以下、「fMRI」と略記する)に利用されるが、このfMRIは局所の信号強度のわずかな違いを検出するため、画像に位置ずれや歪みが発生すると不正確な計測結果となってしまう。
また、上記静磁場変動による位置ずれを補正する他の技術として、撮影中に振動発生源であるクライオクーラを停止させる方法がある。
さらに、[特許文献1]に記載の技術はワンショトEPIに適用される技術であり、マルチショットへの適用に関しては詳細に検討されていない。
最初に本発明の第1の実施形態を説明する。本実施形態は、ワンショットEPI撮影で得られる画像に対して本発明の位置ずれ補正を適用する形態である。本実施形態の一実施例を図3に示す処理フローに基づいて以下に詳細に説明する。
ワンショットEPI撮影を行う前に、予めクライオクーラの振動が原因となって発生する静磁場変動の周期、変動量、変動量の位置依存性の補正データを予め計測して、計算機内の記憶手段にその情報を記憶しておく。
また、静磁場変動の符号付相対値を3次元変動データとして計算機内記憶手段に保有しておく。
ステップ302で、ワンショットEPIでダイナミック撮影を行い、指定された撮影平面のエコー信号を取得する。なお、上記のように撮影前のクライオクーラ113の振動検出で、撮影中のクライオクーラ113の振動位相を計算可能である。
ω≡Phs0/TE (1)
Δθ≡ (ω×Δt) (2)
L≡(FOV/M)× (ω×Δt) /2π (3)
として求められる。ここで、ωはステップ302のワンショットEPIにおいて、エコー信号が受ける位相の時間変化率(いわゆる角速度)を表し、それは位相エンコード量がゼロのエコー信号のエコー中心の位相Phs0を、高周波磁場の印加時刻からそれまでの時間間隔TE(つまりエコー時間)で割った値になる。また、FOVは撮影視野(Field Of View)である。そして、ΔtはワンショットEPIにおいて隣り合うエコー信号間の時間間隔で、Δθはその時間間隔内での位相の回転量、つまり、位相エンコード毎のエコー信号における位相の変化量を表す。Mは画像の位相エンコード方向のマトリックス数である。
θ(j)≡−( Phs0+Δθ×j ) (4)
の位相回転を与える。このエコー信号毎の位相回転により、画像全体を位相エンコード方向に−Lだけシフトさせて全体の位置ずれ補正を行うことができる。
撮影平面の変動相対値データを求めるためには、この平面内で撮影対象が存在するピクセル毎の変動データの総和を求め、それらのピクセル毎の変動データをこの総和で割った値をそのピクセルの正規化補正値とする。具体的には、ピクセル毎の変動データをVij(i,jはピクセル座標)とすると、以下の(5)式のようにピクセル毎の正規化補正値を
Vij/(ΣVij/N) (5)
とすることができる。ここでNは演算対象ピクセルの総数である。従って、ピクセル毎の実際の位置ずれ補正量Pijは、(3)式の画像全体の位置ずれ補正量Lを用いて
Pij≡L×{Vij/(ΣVij/N) } (6)
と表すことができる。
Cij≡L−Pij (7)
となる。
ステップ307で、ステップ306で求めた撮影平面内のピクセル毎の補正値Cijに基づいて、撮影平面画像に対してピクセル毎の位置ずれ補正を行う。
504-1,505-1は、共にクライオクーラの振動が発生しない場合に得られるはずの位置ずれ無しのピクセル領域403である。
次に本発明の第2の実施形態を説明する。本実施形態は、マルチショットEPI撮影で得られる画像に対して本発明の位置ずれ補正を適用する形態である。本実施形態の一実施例を図7に示す処理フローで詳細に説明する。
第1の実施形態と同様にマルチショットEPI撮影を行う前に、予めクライオクーラの振動が原因となって発生する静磁場変動の周期、変動量、変動量の位置依存性の補正データを予め計測して計算機内の記憶手段にその情報を記憶しておく。ただし、クライオクーラの振動データはシングルショット時のデータと同じものが使用できるので、既に取得して有る場合は、再度取得する必要はない。
このマルチショットEPI撮影における位置ずれ補正の各処理ステップを図7に基づいて詳細に説明する。
ステップ702で、ステップ301と同様にクライオクーラの振動位相を取得する。または計算によって求める。
ステップ703で、n番目のショットにおけるエコー信号を計測する。
ステップ705で、nがショット数の最大値に達したか否かを判断し、達してない場合はステップ706に進み、達した場合はステップ707に進む。
ステップ707で、画像再構成に必要なk空間の全データが揃ったので、ステップ303と同様の画像全体の位置ずれ補正を行う。ただし、(4)式のPhs0とΔθは位相エンコード量ゼロを含むショットで取得された値を他のショットでも用いる。
ステップ708で、ショット毎に画像のピクセル毎の位置ずれ補正をおこなうためのループカウンタを初期値1にセットする。
ステップ709で、n番目のショットに対応するエコー信号のみから画像を再構成する。
ステップ304と同様に、ステップ702で取得したこのショットでのエコー信号計測時のクライオクーラの振動位相と、この撮影平面の位置に対応する変動データを、その3次元変動データが記憶されたデータベース310から取得し、
ステップ305と同様に、変動データをその撮影平面内で正規化して変動相対値データを求め、これから画像のピクセル毎の位置ずれ補正値を求め、
ステップ306と同様に、画像全体の位置ずれ補正量に加えて更に必要な位相エンコード方向の位置ずれ補正値をピクセル毎に求め、計算機内記憶手段に一時記憶する。
ステップ307と同様に、ピクセル毎に位相エンコード方向の位置ずれ補正を行う。ただし、n=2回目以降の処理では、n=1の時に求めたピクセル毎の位置ずれ補正値を流用する。
ステップ713で、ループカウンタをインクリメントし、ステップ709に進む。
ステップ714で、一時記憶したk空間データを合成(例えば、k空間上で加算する)し、フーリエ変換して画像再構成する。
つまり、位相エンコードがゼロのエコー信号が存在するショットで静磁場変動量が求められれば、位相エンコードがゼロのエコー信号が存在しないショットでの静磁場変動量も推定可能である。上述の処理フローでは、上記処理ステップ702でショット毎にクライオクーラの振動位相を取得しているが、これを位相エンコードがゼロのエコー信号の計測を含むショットのみで行い、ステップ710では、このショットと他のショット間の時間間隔からクライオクーラの振動位相を推定して、この推定位相を用いてもよい。
Claims (5)
- 撮影空間に静磁場を発生する静磁場発生手段と、EPIシーケンスに基づいて前記撮影空間に配置された被検体からk空間に対応するエコー信号を計測する計測制御手段と、前記エコー信号から被検体画像を再構成する信号処理手段と、を備え、
前記信号処理手段は、前記静磁場の変動に基づいて発生する前記被検体画像の位置ずれを補正する磁気共鳴イメージング装置において、
前記静磁場発生手段は、前記静磁場の変動をもたらす周期的振動発生部を備え、
前記周期的振動発生部の振動位相を検出する手段と、
前記周期的振動発生部の振動に基づく前記静磁場の3次元変動量を補正する3次元補正データを前記振動位相に対応付けて記憶する記憶手段と、を有し、
前記信号処理手段は、前記記憶手段に記憶された3次元補正データの内から、前記周期的振動発生部の振動位相と前記被検体画像の撮影位置とに対応する補正データを選択して前記被検体画像の位置ずれ補正を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記EPIシーケンスは、前記k空間を複数の領域に分割して、分割領域毎に該分割領域に対応するエコー信号を取得するマルチショット型であり、
前記信号処理手段は、前記各ショットにおいて取得されたエコー信号から再構成される画像毎に前記位置ずれ補正を行い、各位置ずれ補正済み画像に基づいて前記被検体画像を取得することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記静磁場発生手段は、内部に超電導コイルと該超電導コイルを極低温に維持する液体ヘリウムが充填されたヘリウム容器を有し、
前記周期的振動発生部は、液体ヘリウムが気化したヘリウムガスを凝縮して再度液体ヘリウムに戻すクライオクーラであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記ヘリウム容器は、2つのヘリウム容器が接続されて一対となって、前記撮影空間を間に挟んで対向配置されて構成され、
前記クライオクーラは、何れか一方のヘリウム容器に接続されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記信号処理手段は、前記被検体画像のピクセル毎に、該ピクセルの位置を位相エンコード方向に移動させて、前記位置ずれ補正を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
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