JP4391214B2

JP4391214B2 - 磁気共鳴イメージング装置

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Publication number: JP4391214B2
Application number: JP2003414506A
Authority: JP
Inventors: 正幸野中; 将宏瀧澤
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: JP2005168868A

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置における、複数のRFコイルを用いて計測空間の位相エンコードステップを間引いて核磁気共鳴信号（即ち、エコーデータ）を計測したときに発生する画像上の折り返しアーチファクトを、各RF受信コイルの受信感度分布データを用いて除去する技術に係り、特に、折り返し除去画像のSN比の向上、及び折り返し除去演算量の低減によって撮像時間の短縮を図る技術に関するものである。

磁気共鳴イメージング（以下、「MRI」と略記する）装置は、被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴（以下、「NMR」と略記する）信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を画像化して、医学的診断に供するものである。
このMRI装置において、撮像時間を短縮する技術の一つとして、複数のRF受信コイル（以下、「受信コイル」と略記する）を用いて計測空間（以下、「k空間」と略記する）の位相エンコードステップを間引きながらエコーデータの計測を行った後に、受信コイル毎に画像を再構成し、位相エンコードステップを間引いたことによってこれら再構成画像上に発生する折り返しアーチファクト（以下、「折り返し」と略記する）を、各受信コイルの受信感度分布（以下、「感度分布」と略記する）を用いて折り返し展開の演算を行うことによって除去する技術が公知となっている（非特許文献1）。つまり、位相エンコードステップを間引くことによって撮像時間を短縮するが、折り返しが発生する悪影響を各受信コイルの感度分布を用いて除去する。このようなイメージング方法は、一般にパラレル撮像法といわれている。

このパラレル撮像法では、折り返し展開の演算に受信コイルの感度分布を用いるため、折り返しアーチファクトの無い良好な画像を得るためには、この受信コイルの感度分布を出来るだけ正確に取得する必要がある。

受信コイルの感度分布を取得するための方法としては、受信コイルの感度分布計測を本計測に先立って行う手法（以下、PCM法と略記する）が一般的である。しかしながら、この方法は付加的な計測を要すため計測時間が延長される。そのため、本計測までに被写体に動きがあった場合などでは、本計測時の画像再構成用エコーデータと感度分布との間に齟齬が生じ、その結果折り返し展開演算の際に折り返しを十分に除去できずに再構成画像に折り返しが残るアートファクトが発生する。

この問題の対処方法として、k空間の低空間周波数領域のみ位相エンコードステップを間引かないで密にエコーデータの計測を行うことで、本計測中に画像再構成用エコーデータと感度分布用エコーデータを同時に計測する手法（以下、SCM法と略記する）が[特許文献1]に開示されている。折り返し展開演算はPCM法と同じである。
SENSE:Sensitivity Encoding for Fast MRI(Klaas P. Pruessmann et al.)，Magnetic Resonance in Medicine 42：952−962 (1999) 特開2001−161657号公報

前述したSCM法では、撮像条件によっては受信コイルの感度分布を計測する際に、幾つかの問題点が生じる。例えば、MRA（アンジオグラフィー）のように、薄いスライスを複数枚計測し、これらから計算画像（例えば、最大値投影（MIP）法やボリュームレンダリング法等による血管画像）を得る場合には、個々の薄いスライスのエコーデータ及びそれを再構成して得られる画像のSN比は非常に低くなる。SCM法では、画像再構成用エコーデータと感度分布用エコーデータは同じ条件で計測されるため、感度分布用エコーデータを再構成して得られる感度分布用の画像のSN比も非常に低くなる。この様な低SN比の画像に基づいて受信コイルの感度分布を求めるとSN比の非常に悪い感度分布しか得られず、これを用いてパラレル撮像の折り返し展開処理を行うと計算誤差が大きくなって画質が劣化してしまう。

また、スライス枚数が非常に多い場合や、スライスを重複して計測する場合には、SCM法では、感度分布用エコーデータ計測のための時間が余分に必要となるため撮像時間が非常に長くなる。
さらに、SCM法では、スライス画像毎に感度分布の計算と折り返し展開処理の計算が必要となるので、計算量も増加して画像再構成に時間がかかる。

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、パラレル撮像におけるSCM法において、受信コイルの感度分布のSN比を高くして取得することによって、折り返し展開の際の計算誤差を少なくして、折り返しが展開された再構成画像において、SN比を向上させると共に折り返し展開の不良に基づくアーチファクトの発生を抑制して、画質を向上させ、かつ、折り返し除去演算量を低減することによって撮像時間を短縮することができるMRI装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のように構成される。即ち、
被検体からの核磁気共鳴信号を受信するための複数のRF受信コイルと、前記複数のRF受信コイルを用いて複数のスライス位置から前記核磁気共鳴信号の計測を制御する計測制御手段と、前記核磁気共鳴信号からスライス毎の画像を再構成する画像再構成手段と、を備え、前記計測制御手段は、前記スライス毎に、k空間の少なくとも一部を間引いた画像再構成用核磁気共鳴信号の計測の制御を行い、前記画像再構成手段は、前記スライス毎に、前記RF受信コイル毎の受信感度分布と前記間引かれた画像再構成用核磁気共鳴信号とを用いて折り返しを発生させない演算を行って画像を再構成するMRI装置において、前記計測制御手段は、少なくとも2つのスライスにおいて、前記RF受信コイル毎の受信感度分布用核磁気共鳴信号の計測の制御を行い、
前記画像再構成手段は、前記少なくとも2つのスライスにおける受信感度分布用核磁気共鳴信号を用いて、該少なくとも2つのスライスの各々における前記RF受信コイル毎の受信感度分布を求めると共に、前記複数のスライスの内の所望のスライスにおける前記受信感度分布を、前記少なくとも2つのスライスにおける受信感度分布用核磁気共鳴信号又は前記受信感度分布を演算処理して求める。

特に、前記画像再構成手段は、前記演算処理として、前記少なくとも二つのスライスにおける前記受信感度分布用核磁気共鳴信号又は前記受信感度分布を複素加算又は複素加算平均又は複素幾何平均する。

この実施態様によれば、パラレル撮像において、SN比を高くして受信コイルの感度分布を求めることが可能となる。その結果、これを用いて折り返し展開を行う際の計算誤差が少なくなるため、折り返しが展開された再構成画像においてSN比が向上し、折り返し展開の不良に基づく画像上のアーチファクトの発生を抑制できるので、画質を向上させることができる。

好ましくは、前記画像再構成手段は、前記複数のスライスにおいてスライス毎の前記受信感度分布を順次求める。
この実施態様によれば、感度分布のSN比向上とスライス間に渡る感度分布変化の平滑化を行うこともできる。
また、好ましくは、前記画像再構成手段は、前記複数のスライスにおいて前記受信感度分布を求めるスライスを離散的にして、前記折り返し展開手段は、受信感度分布を求めないスライスに該求めた受信感度分布を使用する。
この実施態様によれば、感度分布のS N比向上と感度分布の計算処理を低減することができる。

また、好ましくは、前記計測制御手段は、前記複数のスライスの内少なくとも一つのスライスを少なくとも2回以上重複して撮像する場合、該重複計測されたスライスにおける前記受信感度分布用核磁気共鳴信号の計測回数を該重複回数未満とする。
この実施態様によれば、受信感度分布用核磁気共鳴信号の計測回数を低減することができるので、撮像時間を短縮することができる。

また、好ましくは、前記画像再構成手段は、前記重複計測されたスライスにおいて重複計測された受信感度分布用核磁気共鳴信号を前記演算処理した後に該スライスにおける受信感度分布を求め、該受信感度分布を該スライスに共通して使用する。
この実施態様によれば、演算量低減により演算処理時間が短縮されることに加えて、感度分布のSN比を向上することができるので、折り返し展開の不良に基づく画像上のアーチファクトの発生を抑制できる。

また、好ましくは、前記画像再構成手段は、前記演算処理に採用するスライス枚数を、前記各RF受信コイルの受信感度分布の空間的変化に対応して決定する。
この実施態様によれば、受信コイルの感度分布の空間的変化が緩やかな箇所では、加算できるスライス枚数を多めに設定することができ、その結果撮像時間をより短縮することができる。一方、受信コイルの感度分布の空間的変化が急峻な箇所では、加算するスライス枚数を少なくして急峻な空間的変化を感度分布に反映させてられるので、折り返し展開の不良に基づく画像上のアーチファクトの発生を抑制できる。

また、好ましくは、前記画像再構成手段は、前記演算処理に採用されるスライス枚数を、演算処理後の受信感度分布用核磁気共鳴信号又はこの信号から求められる受信感度分布のSN比に対応して決定する。
この実施態様によれば、受信コイルの感度分布のSN比が低い箇所では、加算するスライス枚数を多めに設定することで、折り返し展開の不良に基づく画像上のアーチファクトの発生を抑制できる。一方、受信コイルの感度分布のSN比が高い箇所では、加算するスライス枚数を少なくできるので、その結果撮像時間をより短縮することができる。

また、好ましくは、前記計測制御手段は、前記受信感度分布用核磁気共鳴信号の計測を、前記画像再構成用核磁気共鳴信号の計測の際に前記計測空間における低空間周波数領域の計測の際に実行する。
この実施態様によれば、SCM法において、折り返し展開の不良に基づく画像上のアーチファクトの発生が抑制された画像を短時間で取得することが出来る。

本発明によれば、以上説明した様にパラレル撮像におけるSCM法（k空間の低空間周波数領域のみ位相エンコードステップを間引かないで密にエコーデータの計測を行うことで、本計測中に画像再構成用エコーデータと感度分布用エコーデータを同時に計測する手法）において、SN比を高くして受信コイルの感度分布を求めることが可能となる。その結果、これを用いて折り返し展開を行う際の計算誤差が少なくなるため、折り返しが展開された再構成画像においてSN比が向上し、折り返し展開の不良に基づく画像上のアーチファクトの発生を抑制できるので、折り返し展開された再構成画像の画質が向上する。

また、受信コイルの受信感度分布用エコーデータの計測を行うための、k空間の低空間周波数領域の位相エンコードを全てのスライスで行わずに済むために、計測時間の短縮および感度分布を求める計算量を削減することができる。その結果、画像再構成時間を短縮することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

はじめに、本発明を適用したMRI装置の一実施例を説明する。図1に本発明を適用した垂直磁場方式（開放型）のMRI装置の一実施例に関する全体斜視図を示す。ただし、本発明は垂直磁場方式に限定されず、他の水平磁場方式等にも適用できる。このMRI装置は、NMR現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図1に示すように被検体にNMR現象を誘起してNMR信号（エコーデータ）を受信するための各種装置を収容するガントリ1、被検体を載置するテーブル2、ガントリ内各種装置を駆動する電源や制御する各種制御装置を収納した筐体3、および受信したNMR信号を処理して被検体の断層画像を再構成する処理装置4からなり、それぞれ電源・信号線5で接続される。ガントリとテーブルは図示してない高周波電磁波と静磁場を遮蔽するシールドルーム内に配置され、筐体と処理装置はシールドルーム外に配置される。

また、図1のMRI装置の構成をより詳細な機能毎に分解したブロック構成図を図2に示す。図2に示すように、MRI装置は静磁場発生系52と、傾斜磁場発生系53と、送信系55と、受信系56と、信号処理系57と、シーケンサ54と、中央処理装置（CPU）58と、操作系75とを備えて構成される。

静磁場発生系52は、垂直磁場方式であれば、被検体51の周りの空間にその体軸と直交する方向（水平磁場方式であれば、体軸方向）に均一な静磁場を発生させるもので、被検体51の周りに永久磁石方式、あるいは常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源が配置されている。静磁場発生系52はガントリ1内に収容される。

傾斜磁場発生系53は、X，Y，Zの3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル59と、それぞれの傾斜磁場コイル59を駆動する傾斜磁場電源60とから成り、後述のシ−ケンサ54からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源60を駆動することにより、X，Y，Zの3軸方向の傾斜磁場Gx，Gy，Gzを被検体51に印加する。より具体的には、X，Y，Zのいずれかの1方向にスライス方向傾斜磁場パルス（Gs）を印加して被検体1に対するスライス面を設定し、残り2つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス（Gp）と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス（Gf）を印加して、エコーデータにそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。傾斜磁場コイル59はガントリ1内に、傾斜磁場電源60は筐体3内にそれぞれ収容される。

シーケンサ54は、高周波磁場パルス（以下、「RFパルス」という）と傾斜磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御手段で、CPU58の制御で動作し、被検体51の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系55、傾斜磁場発生系53、および受信系56に送る。さらに本発明のMRI装置では、シーケンサ54はRFパルスの出力を変化させながら計測できる手段を備える。シーケンサ54は筐体3内に収容される。

送信系55は、被検体51の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるためにRFパルスを照射するもので、高周波発振器61と変調器62と高周波増幅器63と送信側の高周波コイル64aとから成る。高周波発振器61から出力された高周波パルスをシーケンサ54からの指令によるタイミングで変調器62により振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器63で増幅した後に被検体51に近接して配置された高周波コイル64aに供給することにより、RFパルスが被検体51に照射される。一般的に高周波コイル64aがガントリ1内に収容され、他は筐体3内に収容される。

受信系56は、被検体51の生体組織を構成する原子核スピンのNMR現象により放出されるエコーデータ（NMR信号）を検出するもので、受信側の高周波コイル64bと信号増幅器65と直交位相検波器66と、A／D変換器67とから成る。送信側の高周波コイル64aから照射されたRFパルスによって誘起される被検体51の応答のNMR信号が被検体51に近接して配置された高周波コイル64bで検出され、信号増幅器65で増幅された後、シーケンサ54からの指令によるタイミングで直交位相検波器66により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがA／D変換器67でディジタル量に変換されて、信号処理系57に送られる。一般的に受信系56を構成する前記装置群はガントリ1内に収容される。
なお、図2において、送信側の高周波コイル64aと傾斜磁場コイル59は、被検体1が挿入される静磁場発生系52の静磁場空間内に被検体1に対向して設置されている。また、受信側の高周波コイル64bは、被検体51に対向して、或いは取り囲むように設置されている。

信号処理系57は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行うもので、光ディスク69、磁気ディスク68等の外部記憶装置と、CRT等からなるディスプレイ70と、経時的な画像解析処理及び計測を行うプログラムやその実行において用いる不変のパラメータなどを記憶するROM（読み出し専用メモリ）71と、前計測で得た計測パラメータや上記受信系56で検出したエコーデータ及び関心領域設定に用いる画像を一時保管すると共にその関心領域を設定するためのパラメータなどを記憶するRAM（随時書き込み読み出しメモリ）72とを有し、受信系56からのデータがCPU58に入力されると、CPU58が信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体1の断層画像をディスプレイ70に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク68等に記録する。信号処理系57は処理装置4内に収容される。

操作部75は、上記信号処理系7で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス73、及び、キーボード74から成る。この操作部75はディスプレイ70に近接して配置され、操作者がディスプレイ70を見ながら操作部75を通してインタラクティブにMRI装置の各種処理を制御する。
現在MRI装置の撮像対象核種は、臨床で普及しているものとしては、被検体の主たる構成物質である水素原子核（プロトン）である。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を2次元もしくは3次元的に撮像する。

次に、本発明に係るパラレル撮像におけるエコーデータの計測について説明する。図3は、2次元画像の再構成用エコーデータがk空間に充填される様子を示す図で、（a）は全位相エンコードのエコーデータが計測される通常撮像の場合を示す。計測されたエコーデータが配置されるk空間において、位相エンコード方向がkyであり、周波数エンコード方向がkxとなる。（b）は上記PCM法によるパラレル撮像の場合を示し、（c）は上記SCM法によるパラレル撮像の場合を示す。いずれの図においても、黒部が実際に計測された一位相エンコードのエコーデータを表わし、白部が実際の計測を間引かれた一位相エンコードのエコーデータを表わす(以下同様)。（b）のPCM法では、画像再構成用エコーデータを計測する本計測に先立って感度分布用エコーデータを計測するので、本計測においては倍速数（通常撮像に対して撮像時間が短縮される比率。受信コイル数を上限とする。計測する位相エンコード数は、この倍速数の逆比になる。）に対応してk空間の位相エンコード方向に関して位相エンコードステップが均等に間引かれる。間引かれた分だけ撮像時間が短縮されるが、再構成画像には折り返しが発生する。この折り返しを除去するために、先に計測した感度分布用エコーデータから受信コイルの感度分布を求め、この感度分布を用いて折り返し画像に対して折り返し展開演算を行う（非特許文献1）。

しかし、このPCM法においては、感度分布用エコーデータの計測と画像再構成用エコーデータの計測が時間的に分離して行われるので、撮像時間が延長し、その間に被写体の動き等によって両エコーデータ間に齟齬が生じ、その結果、折り返し展開演算の際に折り返しを十分に除去できず、再構成画像に折り返しが残るアーチファクトが発生する。

これに対して（c）のSCM法では、感度分布用エコーデータの計測と画像再構成用エコーデータの計測を時間的にほぼ同時に行う。つまり、k空間における位相エンコード方向の低空間周波数領域のみ密にエコーデータを計測することによって、感度分布用エコーデータと画像再構成用エコーデータを同一撮像内で同時に計測し、高空間周波数領域では倍速数に応じて位相エンコードステップを間引いて画像再構成用エコーデータのみを計測する。その結果、k空間上のエコーデータの分布は位相エンコード方向の低空間周波数領域が密となり、高空間周波数領域は倍速数に応じて粗くなる。（c）に示すようにSCM法で計測されk空間上に配置されたエコーデータは、k空間上で（b）と同じ配置を持つ画像再構成用エコーデータと、位相エンコード方向の低空間周波数領域から抽出した感度分布用エコーデータに分離することができる。この位相エンコード方向の低空間周波数領域のエコーデータを用いて低分解能で折り返しの無い感度分布用画像を再構成し、この感度分布用画像から感度分布（感度分布用画像の最大画素値を1とする相対比に変換された画像）を求める。これにより上記PCM法の問題を解決し、再構成画像上の折り返しを低減すると同時に全体の撮像時間を短縮する。

次に本発明について説明する。本発明は、SCM法において、複数のスライスを同時に撮像する場合において、少なくとも二つのスライスの感度分布用エコーデータを演算処理して感度分布を求め、この感度分布をそれらスライスに渡って共有利用して折り返し展開演算を行う。この演算処理は、例えば複素加算（以下、「加算」と略記する）又は加算平均又は複素幾何平均を求める処理である。以下、加算を例にして説明するが、加算に限られるわけではない。
この複数スライスに渡る感度分布用エコーデータの加算においては、例えば、感度分布を求めたいスライス位置を挟んで相前後する複数枚のスライス位置の感度分布用エコーデータを加算する。これにより、スライス厚が薄くエコーデータのSN比が低い状態でも、感度分布を平滑化してSN比を向上させる。

また、感度分布の空間的変化が緩やかであれば、感度分布用エコーデータから感度分布を計算するスライスを間引き、その間引かれたスライスの感度分布は、相前後するスライスの感度分布を流用するか、又は相前後する感度分布を使用した補間計算により求めても特に問題となる様な誤差は生じない。さらに、同一スライスの画像再構成用エコーデータを重複計測するときには、感度分布用エコーデータの計測をこの重複回数未満にする。そして、同一スライスにおいて感度分布用エコーデータの計測回数が2回以上となるときは、計測した感度分布用エコーデータを加算した後に感度分布を計算し、この求めた感度分布を重複計測した画像再構成用エコーデータからそれぞれ画像再構成する際に共通して使用する。これにより、感度分布を求める計算量を低減する。

本発明を適用したMRI装置の図2に示す一実施形態において上記処理は例えば以下のように実行される。即ち、受信側の高周波コイル64bは複数の受信コイルからなり、画像再構成用エコーデータと感度分布用エコーデータの計測制御はシーケンサ54で行われ、計測された画像再構成用エコーデータと感度分布用エコーデータは磁気ディスク58に記憶され、それらエコーデータをRAM72に読み込み、各種処理プログラムをROM71又は磁気ディスク58から読み込んで、CPU58が感度分布用エコーデータの加算処理と感度分布の計算と、感度分布の補間処理と、折り返し展開を含む画像再構成とを行い、求められたスライス毎の感度分布と折り返し展開がされた再構成画像は、再度磁気ディスク58に記憶され、再構成画像はディスプレイ70に表示される。

次に、本発明の第1の実施形態を説明する。第1の実施形態は、受信コイルの感度分布を求める際に、隣接するスライス間でk空間の低空間周波数領域で密に計測されたエコーデータから感度分布用エコーデータを取得して加算を行い、複数スライス間で共通に使用する感度分布を求め、これを用いてそれぞれのスライスにおける折り返し画像の展開演算を行う。

図4にこの実施形態の一実施例を示す。この実施例では、受信コイル数を2つとし、3枚の隣接するスライスを撮像する場合を示してあるが、この場合に限定されることはなく、受信コイル数とスライス数はそれぞれ少なくとも2つあればよい。3枚の隣接するスライス401〜403をSCM法に基づいて撮像を行い、スライス毎に各受信コイルからのエコーデータを計測する。その結果、スライス毎に2セットのエコーデータ群が計測され、計測されたエコーデータ群のk空間上の配置はそれぞれ411〜413となる。これらのエコーデータ群から低空間周波数領域の感度分布用エコーデータを取得して加算処理421により加算して、受信コイル毎の感度分布用エコーデータ431にまとめ、この感度分布用エコーデータ431から受信コイル毎の感度分布441を求める。また、受信コイル毎のエコーデータ群411〜413からそれぞれ画像再構成用エコーデータ451〜453を取得する。そして、受信コイル毎の感度分布441と画像再構成用エコーデータ451〜453とから折り返し展開演算460により、スライス401〜403の画像471〜473を得る。つまり、画像再構成用エコーデータ451と感度分布441とから折り返し展開演算460によりスライス401の画像471を得る。同様に、画像再構成用エコーデータ452と感度分布441とから折り返し展開演算460によりスライス402の画像472を得、画像再構成用エコーデータ453と感度分布441とから折り返し展開演算460によりスライス403の画像473を得る。

本発明を適用したMRI装置の図2に示す一実施形態において、上記実施例における各処理は、エコーデータの計測制御はシーケンサ54で行われ、感度分布用エコーデータの加算処理と感度分布の計算と折り返し展開を含む画像再構成の計算はCPU58が行う。
上記第1の実施形態において、感度分布用エコーデータを加算すべきスライス枚数の決定に関しては、以下に説明する様に幾つかの方法があるが、これらに限定されるわけではない。また、これらの方法は以下に説明する他の実施形態にも適用することができる。

スライス枚数決定の第1の方法は、受信コイルの3次元感度分布から加算すべきスライス枚数を決定する関係式を予め決めておき、その関係式を満足するスライス枚数を求める方法である。つまり、パラレル撮像に使用する受信コイルの大凡の感度分布は事前計測により判明する。この受信コイルの感度分布 (S (r)）におけるスライス方向sの空間的変化率の絶対値｜∂S(r)/∂s｜と、受信コイルに対するスライスの相対位置（r(x，y，z)）と、スライス厚（W）とに対応して加算できるスライス枚数の上限（Nmax）を求める関係式を例えば以下の（1）式のようにすることができる。

ここで、Tは予め設定された閾値である。この（1）式に基づいて、事前に求めておいた受信コイルの大凡の感度分布と、撮像の都度設定されるスライス方向sと受信コイルに対するスライスの相対位置rとに対応して、加算できるスライス枚数の上限を求め、加算できるスライス枚数を求めた上限値以下に設定する。
なお、上記事前に求めておいた受信コイルの大凡の感度分布を、実際の撮像時に求めた感度分布で随時更新し、この更新された受信コイルの感度分布を用いて上記（1）式に基づいて、加算できるスライス枚数の上限を求めても良い。

スライス枚数決定の第2の方法は、スライス方向の任意の点における感度分布の最大値と最小値の差が所定の閾値以下となる様に加算できるスライス枚数を決定する方法である。つまり、スライス毎の感度分布に基づいて、スライス面内の任意の点（x，y）において、加算されるスライスに渡ってスライス方向の感度分布の最大値と最小値の差（Δ(x，y)）が所定の閾値以下となる限りスライスを加算していく。
この方法は、第1の方法と同じように事前に求めておいた受信コイルの大凡の感度分布を使用してスライス毎の感度分布を求めても良いし、実際の撮像時に求めたスライス毎の感度分布を使用しても良い。ただし、実際の撮像時にスライス毎の感度分布を求める場合は、感度分布の計算量が増加し、また薄いスライスの場合には、感度分布のSN比が低下するので感度分布がノイズに影響される可能性がある。

本発明を適用したMRI装置の図2に示す一実施形態において、上記第1，第2の方法における加算すべきスライス枚数は、例えば磁気ディスク58に記憶された受信コイルの大凡の感度分布をRAM72に読み込み、操作部75で設定されたスライス位置、スライス方向、スライス厚の各データと合わせてCPU58で計算して求められる。

スライス枚数決定の第3の方法は、操作者に直接指定してもらう方法である。操作者が再構成された画像を見ながら、感度分布を求める際に加算されるべきスライス枚数を指定する。例えば、加算枚数を多くしたことによって再構成画像に折り返しが発生したら、これは感度分布の誤差が原因となるので加算枚数を少なくする。一方、加算枚数を少なくしたことによって再構成画像に折り返しが発生したら、これは感度分布のSN低下が原因となるので加算枚数を増やす。

本発明を適用したMRI装置の図2に示す一実施形態において、上記スライス枚数決定の第3の方法における加算すべきスライス枚数の指定は、例えば操作者がディスプレイ70に表示された再構成画像を見ながら、トラックボール又はマウス73あるいはキーボード24により加算枚数を指定する。
上述の第1〜第3のいずれかの方法によって決められたスライス枚数の値は、それ以降に同じ空間位置を撮像するときには自動的に反映させることができ、不要な演算を回避することが可能である。
上記第1〜第3のスライス枚数決定方法のいずれにおいても、例えば、受信コイルの中心付近は感度分布の変化が空間的に緩やかになるので、加算できるスライス枚数を多めに設定することができ、その結果撮像時間をより短縮することができる。一方、受信コイルの中心から離れた場所では感度分布の変化が大きいので、加算できるスライス枚数は少なくなる。

次に、上記感度分布用エコーデータの加算について説明する。この加算処理には以下に説明する様に幾つかの方法があるが、これらに限定されるわけではない。
加算の第1の方法は、感度分布を求めるスライスに相前後して隣接するスライスの内、上記加算すべきスライス枚数の上限以内のスライス枚数に渡って感度分布用エコーデータを加算する。そして、この加算処理を複数のスライスに渡って一枚毎に順次行う。つまり、スライス毎にそのスライスに相前後する一定数のスライス数の感度分布用エコーデータを加算してそのスライスの感度分布を求める。この処理をスライスを一枚毎に移動しながら順次行う。これにより、感度分布のSN比向上とスライス間に渡る感度分布変化の平滑化を行うこともできる。

図5にこの第1の方法の一実施例を示す。図5には、相前後する5枚のスライスの感度分布用エコーデータを加算する場合を示してあるが、これに限定されるわけはなく、少なくとも2枚あれば良い。スライス502の感度分布を求める際に、相前後して隣接するスライス501〜503の感度分布用エコーデータを加算する。同様に、スライス503の感度分布を求める際に、相前後して隣接するスライス502〜504の感度分布用エコーデータを加算し、スライス504の感度分布を求める際に、相前後して隣接するスライス503〜505の感度分布用エコーデータを加算する。
加算の第2の方法は、感度分布を求めるスライスを離散的にして、求めた感度分布をそのスライスに隣接して感度分布を求めないスライスにおいて共通して使用する。これにより、感度分布のSN比向上と感度分布の計算処理を低減することができる。

図6にこの第2の方法の一実施例を示す。図6には、相前後する5枚のスライスの感度分布用エコーデータを加算する場合を示してあるが、これに限定されるわけはなく、少なくとも2枚あれば良い。スライス602の感度分布を、相前後して隣接するスライス601と603の感度分布用エコーデータを加算して求め、これをスライス601〜603で共通使用する。これにより、スライス601と603の感度分布を直接求めることを省く。次に、スライス604の感度分布を、相前後して隣接するスライス603と605の感度分布用エコーデータを加算して求め、これをスライス604〜605で共通使用する。これにより、スライス605の感度分布を直接求めることを省く。この図6の例では、感度分布を求めるスライスの感度分布用エコーデータを加算しない例を示したが、加算しても良い。

本発明を適用したMRI装置の図2に示す一実施形態において、上記加算の第1，第2の方法における加算処理はCPU58が行う。
なお、上述の加算に関する第1と第2の方法のいずれにおいても、加算対象は感度分布用エコーデータであるが、感度分布用エコーデータから感度分布を求めた後に、感度分布間の加算でも良い。また、演算処理が加算平均又は複素幾何平均である場合にも、上記第1と第2の方法において加算を加算平均又は複素幾何平均に置き換えれば、同様の処理を適用することができる。

以上は、隣接するスライス間で感度分布用エコーデータを加算して感度分布を求める第1の実施形態について説明したが、同一スライス位置の重複撮像の際に、感度分布用エコーデータの重複計測を避けて撮像時間を短縮する本発明の第２の実施形態ついて次に説明する。

MRAでは一般的に行われている、一部のスライスを重複して撮像する場合では、第1の実施形態を適用すると同一スライス位置における感度分布用エコーデータを重複して計測を行ってしまうことになり、撮像が冗長になってしまう。そこで、第2の実施形態では、同一スライス位置を重複して撮像する場合に、そのスライスにおける感度分布用エコーデータの計測を重複撮像回数未満にする。つまり、感度分布用エコーデータの計測を間引く撮像を設ける。さらに、同一スライスに関して感度分布用エコーデータの計測回数が2回以上となる場合には、これらの感度分布用エコーデータを加算した後に感度分布を作成し、この感度分布を使用してこのスライス位置で重複撮像した全ての画像の折り返し展開を行う。
本発明を適用したMRI装置の図2に示す一実施形態において、この第2の実施形態の各処理が行われる箇所は、第1の実施形態の場合と同様である。

この第2の実施形態の一実施例を図7に示す。図7(a)は、第1撮像700においてスライス701〜704が連続して撮像され、第2撮像710においてスライス711〜714が連続して撮像され、第3撮像720においてスライス721〜724が連続して撮像され、スライス703とスライス711、スライス704とスライス712、スライス713とスライス721、スライス714とスライス722が同一スライスとなる場合を示している。ただし、この場合に限定されるわけではない。つまり、第2撮像710におけるスライス711〜714が重複撮像されている。このような場合、第2撮像710におけるスライス711の感度分布用エコーデータは第1撮像700におけるスライス703のそれを流用して、スライス711の撮像の際には感度分布用エコーデータは計測しない。同様に、第2撮像710におけるスライス712の感度分布用エコーデータは、第1撮像700におけるスライス704のそれを流用し、第2撮像710におけるスライス713の感度分布用エコーデータは、第3撮像720におけるスライス721のそれを流用し、第2撮像710におけるスライス714の感度分布用エコーデータは、第3撮像720におけるスライス722のそれを流用して、スライス712〜714の撮像において感度分布用エコーデータの計測は行わない。このようにして、第2撮像710においては感度分布用エコーデータを計測せずに、相前後する撮像において同一スライスの感度分布用エコーデータを流用する。

一方、第1撮像700，第3撮像720においては、第1実施形態と同様の撮像を行い、必要に応じて感度分布用エコーデータを計測する。上記各撮像におけるk空間上のエコーデータの配置を（b），（c）に示す。（b）は、第1，第3撮像において計測されるエコーデータのk空間上の配置を示しており、画像再構成用エコーデータと感度分布用エコーデータの両方が計測される。一方、（c）には第2撮像において計測されるエコーデータのk空間上の配置を示しており、画像再構成用エコーデータのみが計測され、感度分布用エコーデータの計測が省略されている。その分だけ、第2撮像の撮像時間は短縮される。
本発明を適用したMRI装置の図2に示す一実施形態において、例えば、この再構成用エコーデータと感度分布用エコーデータの計測制御はシーケンサ57で行われ、各データは磁気ディスク58に記憶され、感度分布の流用処理はCPU58で行われる。

さらに、上記第1〜第3撮像が2回以上繰り返された場合には、第1，第3撮像において毎回スライス毎の感度分布用エコーデータを計測する必要はなく、感度分布用エコーデータの計測を間引いても良い。そして、同一スライスの感度分布用エコーデータが複数回（撮像回数未満）計測された場合には、前回までに計測された感度分布用エコーデータをスライス毎に加算した後に感度分布を求める。これにより、感度分布用エコーデータを計測する時間を低減できるので、全体の撮像時間を短縮することができる。

次に、感度分布用エコーデータの計測を省略し、そのスライスにおける感度分布を相前後するスライスの感度分布から補間処理によって求める本発明の第3の実施形態について説明する。
図8にこの第3の実施形態の一実施例を示す。図8には、スライス801〜803が連続して撮像され、その内スライス801と803では感度分布用エコーデータ811，813が計測されてそれぞれ感度分布821，823が求められ、スライス802は画像再構成用エコーデータ812のみ計測されて感度分布822が直接求められてない場合を示す。ただし、この場合に限定されるわけではなく、隣接するスライス枚数が少なくとも２つあればよい。

このような場合、相前後するスライス801と803の感度分布821，823からスライス802の感度分布822を補間処理により求める。この補間処理は公知の補間処理のいずれも利用することができる。例えば単純に線形補間を使用することができる。補間処理によって求められた感度分布822を使用してそのスライス802において折り返し展開処理を行って画像再構成を行う。

一方、感度分布用エコーデータを計測して直接感度分布を求めたスライス801と803は、その求めた感度分布821，823から折り返し展開処理を行ってそれぞれ画像再構成を行う。
本発明を適用したMRI装置の図2に示す一実施形態において、この補間処理はCPU58で行われる。つまり、磁気ディスク68に記憶されたスライス801と803の感度分布821と823をRAM72に読み込み、CPU58で補間処理を行ってスライス802の感度分布822を求め、これを使用してスライス802において折り返し展開処理を行う。

本発明を適用した垂直磁場方式（開放型）のMRI装置の一実施形態に関する全体斜視図。図1のMRI装置の構成をより詳細な機能毎に分解したブロック構成を示す図。エコーデータのk空間上の配置を示す図。（a）は通常撮影の配置を示す図で、(b)はPCM法による配置を示す図で、（c）はSCM法による配置を示す図。本発明の第1の実施形態の一実施例を示す図。感度分布の作成における感度分布用エコーデータの第1の加算方法を示す図感度分布の作成における感度分布用エコーデータの第2の加算方法を示す本発明の第2の実施形態の一実施例を示す図。（a）は3回の撮像におけるスライス間の関係を示し、（b）は第1，第3撮像において計測されるエコーデータのk空間上の配置を示し、（c）は第2撮像において計測されるエコーデータのk空間上の配置を示す図。本発明の第3の実施形態の一実施例を示す図。

符号の説明

１…ガントリ、２…テーブル、３…筐体、４…処理装置、５１…被検体、５２…静磁場発生系、５３…傾斜磁場発生系、５４…シーケンサ、５５…送信系、５６…受信系、５７…信号処理系、５８…中央処理装置（CPU）、５９…傾斜磁場コイル、６０…傾斜磁場電源、６１…高周波発信器、６２…変調器、６３…高周波増幅器、６４ａ…高周波コイル（送信コイル）、６４b…高周波コイル（受信コイル）、６５…信号増幅器、６６…直交位相検波器、６７…A／D変換器、６８…磁気ディスク、６９…光ディスク、７０…ディスプレイ、７１…ROM、７２…RAM、７３…トラックボール又はマウス、７４…キーボード

Claims

被検体からの核磁気共鳴信号を受信するための複数のＲＦ受信コイルと、
前記複数のＲＦ受信コイルを用いて複数のスライス位置から前記核磁気共鳴信号の計測を制御する計測制御手段と、
前記核磁気共鳴信号からスライス毎の画像を再構成する信号処理手段と、
を備え、
前記計測制御手段は、前記スライス毎に、ｋ空間の少なくとも一部を間引いた画像再構成用核磁気共鳴信号の計測の制御を行い、少なくとも２つのスライスにおいて、前記ＲＦ受信コイル毎の受信感度分布用核磁気共鳴信号の計測の制御を行い、
前記信号処理手段は、前記スライス毎に、前記ＲＦ受信コイル毎の受信感度分布と前記間引かれた画像再構成用核磁気共鳴信号とを用いて折り返しを発生させない演算を行って画像を再構成する際に、前記少なくとも２つのスライスにおける受信感度分布用核磁気共鳴信号を用いて、該少なくとも２つのスライスの各々における前記ＲＦ受信コイル毎の受信感度分布を求めると共に、前記複数のスライスの内の所望のスライスにおける前記受信感度分布を、前記少なくとも２つのスライスにおける受信感度分布用核磁気共鳴信号又は前記受信感度分布を加算又は平均処理して求める磁気共鳴イメージング装置において、
前記計測制御手段は、前記複数のスライスの内少なくとも一つのスライスを少なくとも２回以上重複して撮像する場合、該重複計測されたスライスにおける前記受信感度分布用核磁気共鳴信号の計測回数を該重複回数未満とすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
被検体からの核磁気共鳴信号を受信するための複数のＲＦ受信コイルと、
前記複数のＲＦ受信コイルを用いて複数のスライス位置から前記核磁気共鳴信号の計測を制御する計測制御手段と、
前記核磁気共鳴信号からスライス毎の画像を再構成する信号処理手段と、
を備え、
前記計測制御手段は、前記スライス毎に、ｋ空間の少なくとも一部を間引いた画像再構成用核磁気共鳴信号の計測の制御を行い、少なくとも２つのスライスにおいて、前記ＲＦ受信コイル毎の受信感度分布用核磁気共鳴信号の計測の制御を行い、
前記信号処理手段は、前記スライス毎に、前記ＲＦ受信コイル毎の受信感度分布と前記間引かれた画像再構成用核磁気共鳴信号とを用いて折り返しを発生させない演算を行って画像を再構成する際に、前記少なくとも２つのスライスにおける受信感度分布用核磁気共鳴信号を用いて、該少なくとも２つのスライスの各々における前記ＲＦ受信コイル毎の受信感度分布を求めると共に、前記複数のスライスの内の所望のスライスにおける前記受信感度分布を、前記少なくとも２つのスライスにおける受信感度分布用核磁気共鳴信号又は前記受信感度分布を加算又は平均処理して求める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、前記加算又は平均処理に採用するスライス枚数を、前記各ＲＦ受信コイルの受信感度分布の空間的変化に対応して決定することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
被検体からの核磁気共鳴信号を受信するための複数のＲＦ受信コイルと、
前記複数のＲＦ受信コイルを用いて複数のスライス位置から前記核磁気共鳴信号の計測を制御する計測制御手段と、
前記核磁気共鳴信号からスライス毎の画像を再構成する信号処理手段と、
を備え、
前記計測制御手段は、前記スライス毎に、ｋ空間の少なくとも一部を間引いた画像再構成用核磁気共鳴信号の計測の制御を行い、少なくとも２つのスライスにおいて、前記ＲＦ受信コイル毎の受信感度分布用核磁気共鳴信号の計測の制御を行い、
前記信号処理手段は、前記スライス毎に、前記ＲＦ受信コイル毎の受信感度分布と前記間引かれた画像再構成用核磁気共鳴信号とを用いて折り返しを発生させない演算を行って画像を再構成する際に、前記少なくとも２つのスライスにおける受信感度分布用核磁気共鳴信号を用いて、該少なくとも２つのスライスの各々における前記ＲＦ受信コイル毎の受信感度分布を求めると共に、前記複数のスライスの内の所望のスライスにおける前記受信感度分布を、前記少なくとも２つのスライスにおける受信感度分布用核磁気共鳴信号又は前記受信感度分布を加算又は平均処理して求める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、前記加算又は平均処理に採用されるスライス枚数を、該加算又は平均処理後の受信感度分布用核磁気共鳴信号又はこの信号から求められる受信感度分布のＳＮ比に対応して決定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乃至３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、前記複数のスライスにおいてスライス毎の前記受信感度分布を順次求め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、前記複数のスライスにおいて前記受信感度分布を求めるスライスを離散的にして、前記折り返し展開演算では、受信感度分布を求めないスライスに、前記加算又は平均処理して求めた受信感度分布を使用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、前記重複計測されたスライスにおいて重複計測された受信感度分布用核磁気共鳴信号を前記加算又は平均処理した後に該スライスにおける受信感度分布を求め、該受信感度分布を該スライスに共通して使用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乃至３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、前記少なくとも２つのスライスにおける受信感度分布用核磁気共鳴信号又は前記受信感度分布を加算又は平均処理して求めた受信感度分布を、該少なくとも２つのスライスにおける受信感度分布として共有利用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乃至７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、前記演算処理として、前記少なくとも二つのスライスにおける前記受信感度分布用核磁気共鳴信号又は前記受信感度分布を複素加算又は複素加算平均又は複素幾何平均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乃至８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、
前記計測制御手段は、前記受信感度分布用核磁気共鳴信号の計測を、前記画像再構成用核磁気共鳴信号の計測の際に前記計測空間における低空間周波数領域の計測の際に実行することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。