JP4607431B2

JP4607431B2 - Ｍｒｉ装置

Info

Publication number: JP4607431B2
Application number: JP2003130408A
Authority: JP
Inventors: 好男町田; 伸保市之瀬; 真一内薗
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2023-05-08
Also published as: EP1477824A2; CN1572246A; US20060197527A1; EP1477824A3; JP2004329613A; CN100339048C; US7205765B2; CN101017198B; US7102351B2; EP1477824B1; CN101017198A; EP2541271A1; US20040263167A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）現象を利用したＭＲイメージングの１つの形態として近年、特に脚光を浴びているパラレルイメージング（ＰＩ：Parallel Imaging）を実施するＭＲＩ装置に関し、とくに、パラレルイメージングの後処理として実行される展開処理の展開能力を最大限に発揮させて、パラレルイメージングに特有のアーチファクトを抑制するようにしたＭＲＩ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴イメージングは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをそのラーモア周波数の高周波信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生するＭＲ信号から画像を再構成する撮像法である。
【０００３】
この磁気共鳴イメージングの分野において、近年、特に高速撮像の研究が盛んになっている。この一例として、複数のＲＦコイル（要素コイル）から成るマルチコイルを用いる、総称的にパラレルイメージング（Parallel Imaging）法と呼ばれる高速撮像法が知られている。このパラレルイメージング法は、歴史的には、マルチコイル高速撮像法、ＰＰＡ（Partially Parallel Acquisition）法、又はサブエンコーディング（subencoding）法とも呼ばれている。
【０００４】
このパラレルイメージングでは種々の態様が採られる。すなわち、（１）ｋ空間でスキップしたデータを算出する手法、（２）実空間でアンフォールド処理を行うサブエンコーディング法及びＳＥＮＳＥ法、並びに、(３)その他の変形法であるSum of Square（ＳｏＳ：二乗平方根和）画像を貼り合わせるＰＩＬＳ法などである。このうち、（２）項に属する手法として、非特許文献１〜３及び特許文献１に記載のものが知られている。
【０００５】
これらのパラレルＭＲイメージング法は、基本的に、複数のＲＦコイル（要素コイル）から成るアレイコイル（以下、Phased Array Coil: PAC）、いわゆるマルチコイルを用いるとともに、位相エンコードをスキップさせることで、その位相エンコード数を画像再構成に必要な所定位相エンコード数のＲＦコイル数分の１に減らす、いわゆる、サブエンコーディング収集の元で実行される。これにより、各ＲＦコイルが同時にエコー信号を受信し、これらの受信したエコー信号からＲＦコイル毎に画像データが生成される。これにより、ＲＦコイル毎に生成した画像のＦＯＶは小さくなり、スキャン時間は短縮されて撮影の高速化が図られる。
【０００６】
その一方で、各ＲＦコイルから収集したエコー信号を再構成した画像には、その画像端には折返し（wrap-around又はfolding；エリアシングとも呼ばれる）が生じる。そこで、このパラレルＭＲイメージング法の場合、複数のＲＦコイルの感度が個々に異なることを利用して、各ＲＦコイルに対応して得られた複数枚の画像それぞれをアンフォールディング（unfolding）する展開処理が後処理として行われる。この展開処理には、ＲＦコイルの空間的な感度マップが用いられる。
【０００７】
この展開処理が施された複数枚の画像が最終のフルＦＯＶ（視野）の画像に合成される。このようにパラレルイメージング法によって、スキャンの高速化を図るとともに（高速撮像）、例えば腹部全体のように広い視野の最終画像を得ることができる。
【０００８】
【非特許文献１】
論文“Ra J.B. and Rim C.Y., Fast Imaging Method Using Multiple Receiver Coils with Subencoding Data Sets, ISMRM p.1240, 10991”
【０００９】
【非特許文献２】
論文“Ra J.B. and Rim C.Y., Fast Imaging Using Subencoding Data Sets From Multiple Detectors, MRM 30:142-145, 1993”
【００１０】
【非特許文献３】
論文“Pruessman K.P., Weiger M., Scheidegger M.B., and Boesiger P., SENSE: Sensitivity Encoding for Fast MRI, MRM 42:952-962, 1999”
【００１１】
【特許文献１】
ＷＯ９９／５４７４６（１９９８）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したパラレルイメージング法の場合、原理的に、各要素コイルで収集した画像には上述した如く折返し現象を伴うので、被検体の実在領域が、撮影条件の設定の中で指定されたＦＯＶ（Field Of View）の中に納まらない限り、バックフォールディングという折返し残存アーチファクトが生じるという問題がある。
【００１３】
つまり、従来のパラレルイメージングにおいては、スキャンプラン時のＲＯＩ、マトリクス、ＦＯＶ条件などを通してオペレータにより指定された最終画像（final image：これは通常、長方形の撮影視野）に従って展開処理の条件が決められ、この展開処理の元で画像生成が行われている。良好な展開処理を行うためには、被検体の存在域を厳密に含むようなＲＯＩ指定が必要であるが、実際の臨床において、常にその条件を満たすことは、オペレータにとって大きな負担である。実際には、不適切な設定になって、アーチファクトが発生し、診断能の妨げになっている。
【００１４】
このことを、図１０を参照して具体的に説明する。
【００１５】
図１０(a)は、従来のＲＯＩ設定であっても、適切な画像化ができる場合を示している。被検体をＲＯＩで完全に被いながら撮影条件（あるいはスキャンプラン）を設定し、本来の撮影よりも位相エンコードを半減させたサブエンコードデータ収集（図示せず）をする、高速化率＝２（２倍速）の場合を示している。折返しは高々２点の重なりであり、この２点の重なりを前提とした展開処理を施せば、折返しの無い所望の画像が得られる。
【００１６】
図１０(b)は、従来のＲＯＩ設定が適切でない場合を示している。つまり、撮影条件の設定（プラン）に際して、所望の最終画像のＦＯＶを被検体の実在領域よりも小さめに指定してしまった場合を示している。この場合、上記２倍速の指定を伴う撮影を行なうと、一部に３点の重なりが生じ、２倍速を前提とした展開処理によっても折返しは無くならない。図１０(c)は、同図(b)のプランでパラレルイメージングを併用していない従来のイメージング例を示している。この場合には、折返しはＦＯＶの端に現れるため、診断上、大きな妨げにはならず、問題はなかった。
【００１７】
この図だけを参照すると、単にプランにおける所望の最終画像のＦＯＶ（長方形ＲＯＩ）を大きめに設定するだけで済むことであると捉えられがちであるが、実際の臨床上は、マルチスライス撮像においてプランに用いたスライス以外のスライスで設定ＲＯＩが被検体の実在領域よりもはみ出す場合もあり、常に適切なＲＯＩを設定することは難しいという現状にある。図１１に、そのような例を示した。
【００１８】
さらに、心臓の撮像の場合、通常、心臓の短軸、長軸、及び／又は４腔断面にあわせて撮像する。図１２（ａ），（ｂ）は心臓の短軸撮像を模式的に示したものである。しかしながら、心臓の断面形状自体が複雑であること、断面は患者による違いが大きいことなどから、上述した問題が顕著である。その他、例えば胎児の撮影でも断面設定はその体位にあわせて行なうために、同様な現象が起こる。
【００１９】
さらに、体幹部の冠状断面撮影のときに、体幹部横においた腕、あるいは腕挙げした腕が、左右方向に大きく広がるため、これを完全に含むスキャンプランは行ない難いというのが実情である。
【００２０】
このように、パラレルイメージング法の展開にとって適切なプラニングは、必ずしも実行されない場合が多い。
【００２１】
本発明は、このような現状を打破するためになされたもので、その主な目的は、スキャンプラン時に撮像領域として設定するＦＯＶと被検体の実在領域との位置関係の如何に関わらず、折返しアーチファクトの無い又はそれを確実に低減させた、安定した再構成画像、強いては、高品質の最終画像を得ることができるとともに、オペレータのＦＯＶの指定、強いては、スキャンプランに要する手間及び時間を軽減して、患者スループットを向上させることもできるパラレルイメージング用のＭＲＩ装置を提供することを、その目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成させるため、本発明に係るＭＲＩ装置は、オペレータがスキャンプランの中で撮像領域として設定したＦＯＶよりも大きな視野を有する仮想的な中間的な展開用（アンフォールディング用）の展開ＦＯＶを装置側で自動的に設定し、この展開ＦＯＶの画像を中間画像として展開作成する。オペレータがスキャンプランの中で設定したＦＯＶに相当する最終画像は、展開ＦＯＶの中間画像から切り出すことによって作成する。
【００２３】
具体的には、本発明に係るＭＲＩ装置は、パラレルイメージングの撮像領域として設定する設定ＦＯＶ（Field of View）と指定倍率とを含む当該パラレルイメージングの撮像条件を設定する撮像条件設定手段と、前記設定ＦＯＶに基づいて、前記指定倍率に応じた前記パラレルイメージングのスキャンを被検体に行うときの、前記設定ＦＯＶよりも小さい収集ＦＯＶを設定する収集ＦＯＶ設定手段と、前記設定ＦＯＶに対して前記指定倍率を超える倍率を有する展開処理用の展開ＦＯＶを設定する展開ＦＯＶ設定手段と、前記収集ＦＯＶ設定手段により設定された収集ＦＯＶの元に前記マルチコイルを用いた前記パラレルイメージングのスキャンを行って前記コイル要素毎に当該スキャンの再構成画像を得る画像取得手段と、この画像取得手段により得られた前記収集ＦＯＶの再構成画像を前記展開ＦＯＶの画像に展開処理する展開処理手段と、この展開処理手段により得られた展開ＦＯＶの画像から所望の最終ＦＯＶの画像を切り出して得る最終画像生成手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
例えば、前記展開ＦＯＶの倍率は、前記指定倍率を超える整数倍率である。
【００２５】
また、前記被検体の実空間上の実在領域を推定する実在領域推定手段を備え、前記展開処理手段は、前記展開処理を前記実在領域推定手段により推定された前記被検体の実在領域を参照して行うように構成してもよい。
【００２６】
さらに具体的には、前記展開処理手段は、前記画像取得手段により得られた再構成画像に画素毎に前記被検体の推定された実在領域又は当該実在領域を含む拡張領域内の折返し同値点数を求め、当該折返し同値点数に基づいて前記展開処理を画素毎に実行するようにすることが望ましい。
【００２７】
さらに好適な態様は、前記展開処理手段により展開処理された画像上の隣接画素間における前記展開倍率の連続性を確保する連続性確保手段を設けたことである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置の実施形態を、添付図面を参照して説明する。
【００３２】
（第１の実施の形態）
本発明に係るＭＲ信号受信装置及び磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置の第１の実施形態を図１〜図５に基づき説明する。この磁気共鳴イメージング装置は、パラレルイメージング（parallel imaging）を行うシステムとして説明する。
【００３３】
まず、図１を参照して、この実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の全体構成の概要を説明する。
【００３４】
この磁気共鳴イメージング装置は、マルチコイルを用いてパラレルイメージングを実行してＭＲ画像を得ることができる装置である。図１に示す如く、この磁気共鳴イメージング装置は、被検体としての患者Ｐを載せる寝台部と、静磁場を発生させる静磁場発生部と、静磁場に位置情報を付加するための傾斜磁場発生部と、ＲＦ（高周波）信号を送受信する送受信部と、システム全体の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。
【００３５】
静磁場発生部は、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、被検体Ｐが遊挿される円筒状の開口部（診断用空間）の軸方向（本装置に設定された直交座標軸ではＺ軸方向に相当する）に静磁場Ｈ_０を発生させる。なお、この磁石部には、図示しない静磁場均一用のシムコイルが設けられている。
【００３６】
寝台部は、被検体Ｐを載せた天板１４Ｔを磁石１の開口部に退避可能に挿入できる。この挿入は、寝台駆動装置１４Ｄによってなされる。寝台駆動装置１４Ｄは、後述するホスト計算機６から与えられる駆動信号に応答して、天板１４Ｔをその長手方向（Ｚ軸方向）に移動できるようになっている。被検体Ｐは、一例として、天板１４Ｔの長手方向に沿って載せられる。
【００３７】
傾斜磁場発生部は、磁石１に組み込まれた傾斜磁場コイルユニット４Ｇを備える。この傾斜磁場コイルユニット４Ｇは、互いに直交するＸ、Ｙ及びＺ軸方向の傾斜磁場を発生させるための３組（種類）のｘ，ｙ，ｚコイル（図示せず）を備える。この傾斜磁場発生部は更に、ｘ，ｙ，ｚコイルに電流を供給する傾斜磁場アンプ４を備える。この傾斜磁場アンプ４は、後述するシーケンサ５の制御のもとで、ｘ，ｙ，ｚコイル夫々に傾斜磁場を発生させるためのパルス電流を供給する。
【００３８】
傾斜磁場アンプ４からｘ，ｙ，ｚコイルに供給されるパルス電流を制御することにより、物理軸である直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の傾斜磁場を合成して、互いに直交するスライス方向傾斜磁場Ｇｓ、位相エンコード方向傾斜磁場Ｇｅ、及び読出し方向（周波数エンコード方向）傾斜磁場Ｇｒの各論理軸方向を任意に設定・変更することができる。スライス方向、位相エンコード方向、及び読出し方向の各傾斜磁場は静磁場Ｈ_０に重畳される。
【００３９】
送受信部は、磁石１のボア内の撮像空間において被検体Ｐの近傍に配設されるＲＦコイルとしての全身（ＷＢ）用コイル７Ｔ及び受信用のマルチコイル７Ｒと、この両コイル７Ｔ及び７Ｒに接続された送信器８Ｔ及び受信器８Ｒとを備える。
【００４０】
全身用コイル７Ｔは、この全身用コイル７Ｔを単独のＲＦコイルとして使用するときは、送受信兼用コイルとして使用される。一方、マルチコイル７Ｒ（受信コイル）を受信用に使用するときには、全身用コイル７Ｔは送信専用コイルとして使用される。
【００４１】
マルチコイル７Ｒは、Ｓ／Ｎを高く設定できるアレイタイプのコイルとして構成されており、それぞれが要素コイルを成す複数のＲＦコイル７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにより形成されている。本実施形態では、４個（４チャンネル）のＲＦコイル７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが採用されており、それぞれのコイルが例えば円形や矩形の表面コイルで構成されている。ＲＦコイル７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄとして、この４チャンネルのコイルで所望のＦＯＶ（関心領域）をカバーできるように適宜なサイズを有するコイルが用いられている。
【００４２】
この４チャンネルのＲＦコイル７ａ，７ｂ，７ｃ，７夫々の出力は、互いに独立して受信器８Ｒに送られる。
【００４３】
なお、図１に示すマルチコイル７Ｒの４チャンネルのＲＦコイル７ａ〜７ｄは被検体Ｐの体表に沿って配置されることを模式的に表している。しかしながら、このマルチコイル７Ｒは必ずしも複数個の表面コイルから成る構造に限定されず、複数個のボリュームコイルから構成されていてもよいし、またＱＤコイルから構成されていてもよい。また、マルチコイルは寝台に取り付けていてもよいし、被検体に取り付けるように取り付けてもよい。
【００４４】
送信器８Ｔ及び受信器８Ｒは、後述するシーケンサ５の制御の基で動作する。
送信器８Ｔは、被検体Ｐの磁化スピンに核磁気共鳴（ＮＭＲ）を起こさせるためのラーモア周波数のＲＦ電流パルスを全身用コイル７Ｔに供給する。受信器８Ｒは、全身用コイル７Ｔ又はマルチコイル７Ｒが受信したエコー信号（高周波信号）を取り込み、エコーデータ（原データ）を生成する。
【００４５】
受信器８Ｒは、具体的には図１に示す如く、全身用コイル側の受信部とマルチコイル側の受信部とに分かれている。
【００４６】
全身用コイル側の受信部は、全身用コイル７Ｔに接続されたデュプレクサ８１と、このデュプレクサ８１に接続されたプリアンプ８２と、このプリアンプ８２の受信信号を受ける受信系回路８３とを備える。デュプレクサ８１には送信器８Ｔも接続されている。
【００４７】
これにより、デュプレクサ８１は、送信時には送信器８Ｔからの送信駆動パルスを全身用コイル７Ｔに向けて通過させる一方で、受信時には全身用コイル７Ｔが検出したエコー信号をプリアンプ８２に向けて通過させる。プリアンプ８２は、受信エコー信号を前置増幅して受信系回路８３に送る。受信系回路８３は、入力したエコー信号に中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリングなどの各種の信号処理を施した後、Ａ／Ｄ変換を施してエコーデータ（原データ）を生成し、これをホスト計算機６に送る。
【００４８】
一方、マルチＲＦコイル側の受信部では、４チャンネルのＲＦコイル７ａ〜７ｄから送られてきた４チャンネルの信号は、それぞれ、受信系回路８６Ａ〜８６Ｄに送られる。この受信系回路８６Ａ〜８６Ｄの夫々も前述と同様に、入力したエコー信号に中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリングなどの各種の信号処理を施した後、Ａ／Ｄ変換を施してエコーデータを生成する。このように受信処理された信号は、受信系回路８６Ａ〜８６Ｄからホスト計算機６に送られる。
【００４９】
さらに、制御・演算部は、シーケンサ（シーケンスコントローラとも呼ばれる）５、ホスト計算機６、記憶装置１１、表示装置１２、及び入力器１３を備える。
【００５０】
この内、ホスト計算機６は、その内部メモリ又は記憶装置１１に記憶したソフトウエア手順に基づいて、シーケンサ５にパラレルイメージングに関わる各種の準備用プレスキャン（preparation scan）、スキャンプラン、イメージング用の本スキャン（imaging scan）、及び、後処理を行う。このうち、準備用プレスキャンには、位置決め用のパイロットスキャン、静磁場の均一化のためのシミングスキャン、展開処理に用いる各要素コイルの感度マップを測定するための感度マップスキャンなどが含まれる。この準備用プレスキャン及び本スキャンのときには、ホスト計算機は、それらのスキャンに必要なパルスシーケンス情報をシーケンサ５に与える。
【００５１】
また、ホスト計算機６は、スキャンプラン時には、表示装置及び入力器１３とともにオペレータに対するインターフェースと機能し、オペレータはインターラクティブにスキャンプラン情報を装置側に入力できるようになっている。
【００５２】
とくに、ホスト計算機６は、マルチコイル７ＲのＲＦコイル７ａ〜７ｄの感度マップを推定する機能、エコーデータに再構成処理を施して画像データを演算する機能、寝台駆動装置１４Ｄの駆動を制御する機能などを有する。撮像条件には、パラレルＭＲイメージングの位相エンコード方向、並びに、ＦＯＶの位置、大きさ及び形状に関する情報が含まれる。
【００５３】
パルスシーケンス情報に拠るスキャンは、画像再構成に必要なエコーデータの組を収集するスキャンである。パルスシーケンスには、３次元（３Ｄ）スキャン又は２次元（２Ｄ）スキャン）のシーケンスが使われる。そのパルス列の形態としては、ＳＥ（スピンエコー）法、ＦＳＥ（高速ＳＥ）法、ＦＡＳＥ（高速Asymmetric SE）法（すなわち、高速ＳＥ法にハーフフーリエ法を組み合わせたイメージング法）、ＥＰＩ（エコープラナーイメージング）法、ＦＥ（グラジェントエコー）法、ＦＦＥ（高速ＦＥ）法、セグメンティドＦＦＥ法、などが用いられる。
【００５４】
シーケンサ５は、ＣＰＵ及びメモリを備えており、ホスト計算機６から送られてきたパルスシーケンス情報を記憶し、この情報にしたがって傾斜磁場アンプ４、送信器８Ｔ、及び受信器８Ｒの動作を制御する。パルスシーケンス情報とは、一連のパルスシーケンスに従って傾斜磁場アンプ４、送信器８Ｔ、及び受信器８Ｒを動作させるために必要な全ての情報であり、例えばｘ，ｙ，ｚコイルに印加するパルス電流の強度、印加時間、印加タイミングなどに関する情報を含む。
【００５５】
パラレルイメージングにおいて再構成された画像及び合成された画像のデータは、表示装置１２に表示されるとともに、記憶装置１１に記憶される。オペレータが希望する撮像条件、パルスシーケンス、画像合成や差分演算に関する情報は、入力器１３を介してホスト計算機６に入力される。
【００５６】
次いで、本実施形態のパラレルイメージングにおいて実行される展開処理法に係るＦＯＶの設定原理を説明する。
【００５７】
この「展開処理法」は、従来の展開処理法とは異なり、スキャンプランにおいて設定した「設定ＦＯＶ」（＝例えば、「最終画像のＦＯＶ」）とは独立に、それよりも大きな領域を有する「中間ＦＯＶ」としての「展開ＦＯＶ」を自動的に設定し、この展開ＦＯＶで途中の画像データ処理を行い、最後に「最終ＦＯＶ」の画像を「展開ＦＯＶ」の画像から切り出すという手法である。
【００５８】
これらのＦＯＶの関係を記すと以下のようになる。
【００５９】
「設定ＦＯＶ」＝L_final：撮影条件設定（スキャンプラン）においてオペレータにより指定される所望の撮像領域を示すＦＯＶで、このとき高速化率Ｒ（パラレルイメージングの倍率）も指定される。
「収集ＦＯＶ」＝L_acquis ：各要素コイルがエコー信号を収集するためのＦＯＶで、L_acquis＝ L_final / R で決まる。
「展開ＦＯＶ」（中間ＦＯＶ）＝L_unfold： L_unfold ＞ L_final = R・L_acquisとして設定される。
「最終ＦＯＶ」：例えば「設定ＦＯＶ」に相当するＦＯＶで、この最終ＦＯＶの画像は「展開ＦＯＶ」の画像から切り出される。
【００６０】
これを従来の展開処理法と比較すると、従来の場合には「設定ＦＯＶ」＝「展開ＦＯＶ」＝「最終ＦＯＶ」に設定されていたことになる。
【００６１】
本発明は、こうした前提にとらわれずに、「展開ＦＯＶ」＞「最終ＦＯＶ」（＝例えば「設定ＦＯＶ」）とすることで、以下に説明するように、実用上大きなメリットを得る、すなわち前述した従来の問題点を克服しようとするものである。
【００６２】
なお、本発明に係る、展開する領域を仮想的に大きくする手法を「拡大展開法Expanded Unfolding Technique」と呼ぶことにする。
【００６３】
この拡大展開法に拠る展開倍率Ｒ’（＝ L_unfold / L_aquis ）は、したがって、
【数１】

となる。
【００６４】
すなわち、展開倍率Ｒ’は、Ｒ’＞Ｒを満足するように設定される。例えば展開倍率Ｒ’は、Ｒ’＞Ｒなる整数とする。例えばＩｎｔ（Ｒ）＋１（Ｉｎｔ：整数部）とすればよい。例えば、Ｒ＝２の場合、Ｒ’＝３，４，…となる。Ｒ＝１．５の場合、Ｒ’＝２，３，…となる。あるいは、Ｒ’として、その上限であるＲ’＝Ｎｃ（受信チャンネル数）としてもよい。ただし、Ｒ’を大きくし過ぎると、ｇファクタが大きくなり、ＳＮＲの低下を招くこと、また、展開処理のためには各要素コイルの感度マップが必要であるので、Ｒ’の値は、単純に全領域で展開を行なうための感度マップの存在範囲よりも小さくする必要がある。なお、ｇファクタとは、展開処理によるＳＮＲ低下を表す指標である(文献“Pruessman K, 他, SENSE: Sensitivity Encoding for Fast MRI, MRM 42:952-962, 1999”参照)。
【００６５】
上述した「拡大展開法」を採用したパラレルイメージングの全体動作の一例を図２〜５を参照して説明する。
【００６６】
このパラレルイメージングに際して、ホスト計算機６は、図２に示す順序で処理を実行する。ホスト計算機６は、最初にオペレータからに入力情報に基づいて患者登録を行い（ステップＳ１）、次いで位置決め用のパイロットスキャンを全身用コイル７Ｔを用いて実行し、位置決め画像を得る（ステップＳ２）。なお、この位置決め画像が既に収集済みである場合、その位置決め画像を用いることもできる。次いで、ホスト計算機６はシミングスキャンを実行し（ステップＳ３）、さらに各要素コイル７ａ〜７ｄの感度マップデータを収集するための感度マップスキャンを実行する（ステップＳ４）。なお、この感度マップスキャンは、必ずしも、後述するイメージング用の本スキャンに先立って行う必要は無く、本スキャンの一連のパルスシーケンスの一環として行うようにしてもよい。
【００６７】
このように準備用プレスキャンが終わると、ホスト計算機６は、位置決め画像を観察しながら必要情報を入力してくるオペレータとの間でインターラクティブにスキャンプラン（撮像条件の設定）を立てる（ステップＳ５Ａ）。
【００６８】
具体的には、パルスシーケンスの種類などの通常のパラメータのほかに、高速化率（パラレルイメージングの倍率）Ｒ、及び、所望の撮像領域を示すＲＯＩを介して設定されるＦＯＶ（設定ＦＯＶ）を受け付ける（ステップＳ５Ａ）。これに応じて、ホスト計算機６は収集ＦＯＶを前述の如く自動的に計算して、その情報を記憶する（ステップＳ５Ｂ）。次いで、ホスト計算機６は予め設定してある適宜な展開倍率Ｒ’を読み出し、この展開倍率Ｒ’を用いて展開ＦＯＶを前述の如く自動的に計算し、その情報を記憶する（ステップＳ５Ｃ，Ｓ５Ｄ）。
【００６９】
これが終わると、ホスト計算機６は、シーケンサ５に、本スキャンとして所望の態様のパラレルイメージングを収集ＦＯＶの元で実行させて（ステップＳ６）、各要素コイル７ａ（〜７ｄ）から収集したエコー信号に基づくエコーデータを再構成した実空間上の画像を得る(ステップＳ７)。
【００７０】
この各要素コイル７ａ（〜７ｄ）に対応した再構成画像をそれぞれ展開処理して、この展開処理した画像から所望の最終ＦＯＶの画像を切り出す処理を行う（ステップＳ８，Ｓ９）。
【００７１】
この展開処理及び切出処理を図３により説明する。同図は、高速化率（倍率）Ｒ＝２とした場合を示す。このため、位置決め画像上で設定した所望の撮像領域を示す設定ＦＯＶ（被検体の実在領域よりも小さめに設定されてしまった状態を示す）に対して、高速化率Ｒ＝２倍速のパラレルイメージング（サブエンコードデータ収集）が行われ、各要素コイル７ａ（〜７ｄ）は１／２マトリクス分の収集ＦＯＶからデータが収集される（図３（ａ），（ｂ）参照）。
【００７２】
これに対して、本実施形態では展開倍率Ｒ’（＞Ｒ）が装置側で自動的に設定され（オペレータは、これを意識しなくて済む）、例えば展開倍率Ｒ’＝３倍速としての展開ＦＯＶに対して展開処理（アンフォールディング処理）が各要素コイル７ａ（〜７ｄ）の感度マップデータを用いて実行される（図３（ｃ）参照）。この展開倍率Ｒ’＝３倍速の展開ＦＯＶの場合、一般的な撮像では、被検体の実在領域を確実に含んでいる。そこで、ホスト計算機６は、この展開ＦＯＶの実空間画像から所望の設定ＦＯＶのサイズの画像を画素毎に切り出して、最終ＦＯＶの画像を作成する（図３（ｄ）参照）。この切出し処理も装置側で自動的に行う（オペレータは、これを意識しなくて済む）。
【００７３】
このようにして作成された最終ＦＯＶの実空間画像は表示装置１２に表示されるとともに、その画像データが記憶装置１１に記憶される（ステップＳ１０）。これにより、オペレータはスキャンプランで設定したＦＯＶの画像を目視で観察でき、それまでの展開拡大法に伴う処理は意識しなくて済む。
【００７４】
上述の図３に例示する展開処理法を特に心臓の短軸方向の断面に対して適用した例を図４，５に示す。何れの場合も、高速化率Ｒ＝２倍且つ展開倍率Ｒ’＝３倍であって、最初のスキャンプラン時に設定するＦＯＶよりも心臓短軸断面がはみ出している状態を示す。とくに、図５の場合には、図４のそれに比べて、設定ＦＯＶが小さ過ぎて、かかるはみ出しの程度がより大きくなっている。しかしながら、拡大展開法の採用によって、何れの場合も所望の最終ＦＯＶの画像が得られている。
【００７５】
このように本実施形態では、展開処理に用いる領域を仮想的に大きく設定する拡大展開法を用いることにより、一度、バックフォールディングという折返し残存アーチファクトの発生を確実に排除又は低減させた画像を生成し、この画像から切り出して最終ＦＯＶの画像を得ることができる。このため、スキャンプランで設定する撮像領域（設定ＦＯＶ）が被検体の実存領域との関係で不完全、すなわち、かかる実存領域が撮像領域をはみ出している場合であっても、展開ＦＯＶの設定によって最適条件での展開処理を行うことができ、アーチファクトを確実に低減させた高品質の画像を提供できる。
【００７６】
逆言すれば、スキャンプランで設定する撮像領域（設定ＦＯＶ）がある程度、ラフであっても、装置側で自動的に内部処理（特に、オペレータに知らせないで）により拡大展開法を実施する。このため、オペレータは撮像領域の指定に従来ほど神経質になる必要は無く、その指定のための労力や時間を省力化でき、かかる負担が著しく軽減する。
【００７７】
（第２の実施の形態）
次いで、図６〜８を参照して、本発明に係る第２の実施形態を説明する。この第２の実施形態は、前述した拡大展開法を、マスク情報に拠る倍率制御を併用して実施することを特徴とする。なお、磁気共鳴イメージング装置のハードウエア構成は第１の実施形態のものと同一である。
【００７８】
最初に、マスク情報に因る倍率制御について説明する。第１の実施形態では、拡大展開法を説明したが、収集マトリクスにおいて実質的に重複している折返し(エリアシング)の点数は各点で異なる。
【００７９】
以下、実質的に被検体の実在領域が存在すると仮定した点集合を、以下簡単のために「マスク」と呼ぶことにする。図６における被検体の形状をそのままマスクであるとして説明する。
【００８０】
図６において、「収集ＦＯＶ」における点Ａにおいては、「展開ＦＯＶ」内の対応する３点Ａ１，Ａ２，Ａ３が重なり合う折返しが起こっており、実際に３倍速の展開を行なう必要がある。点Ｂについては、３点Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が重なり合うが、括弧書きで示した点Ｂ１は無信号のため、計算から外すことができ、実質的に２倍の展開で済む。そこで、上述したマスク情報を参照して、被検体の推定実存領域又はそれを含む所定の拡張領域内の折返しが重なる点の数（同値点数）を予め算出する。拡大展開法の際に、この同値点数に応じた倍率で画素毎に拡大展開を行う。つまり、ある画素の同値点数が２であれば、２倍速の拡大展開を行い、同じ画像上であっても、別の画素の同値点数が３であれば、３倍速の拡大展開を行うように構成する。「最終ＦＯＶ」は、スキャンプランで指定された設定ＦＯＶに従って切り出された部分の画像を作成する。
以上
【００８１】
このマスク処理を併用するには、ホスト計算機６は、概略、図７に示す手順でパラレルイメージングを実行する。この手順は、前述した図２に示す手順と比較して、ステップＳ５のスキャンプラン（撮像計画）及びステップＳ８の展開処理に特徴を有し、そのほかのステップは図２のものと同一又は同等になっている。
【００８２】
つまり、スキャンプランにおいて、ホスト計算機６は、撮像条件の設定、収集ＦＯＶの設定、展開倍率の読出し、及び展開ＦＯＶの設定（ステップＳ５Ａ〜Ｓ５Ｄ）の後、パイロットスキャンで収集したエコーデータから被検体の実在領域を推定するマスクデータを作成する（ステップＳ５Ｅ）。次いで、ホスト計算機６は、マスクデータと高速化率Ｒとから折返しが重なる（同一値を有する）点の数（同値点数）を画素毎に演算する（ステップＳ５Ｆ）。そして、本スキャン及び画像再構成（ステップＳ６，Ｓ７）の後で実行する展開処理において、上述した同値点数を参照した拡大展開処理を前述した如く実行する。
【００８３】
この結果、実質的に３点の折返しが生じている図６の点Ａ（従来法では適切な展開ができなかった点に相当する）は、本実施形態に係る拡大展開法においては３倍展開が行なわれる。また、点Ｂについては実質的に２点の折返しであるから、その拡大展開法は２倍展開に留められ、無理に３倍展開することに因る画質劣化（ＳＮＲ低下）を防止する。
【００８４】
このように、マスク情報を元にした展開倍率の画素毎の制御によって、３倍展開は折返しを防ぐことを優先し、一方、２倍展開はｇファクタ増大によるＳＮＲ低下を防止するように働いている。したがって、拡大展開が非常に効果的に効くことになる。
【００８５】
このマスクよる倍率制御を併用した拡大展開法は、さらに図８に示すような場合に、さらに顕著な効果を発揮する。すなわち、被検体は設定ＦＯＶの両端からはみ出しているものの、どの点をとっても実質的な重なり点数は高々２点になっている。ここでは、代表的な２点Ｃ，Ｄを図示している。この点に限らずどの点でも２倍速の展開処理で済むため、ＳＮＲ低下は最適な範囲で抑制され、かつ折返しのない最終画像が得られる。
【００８６】
（第３の実施の形態）
次いで、図９を参照して、本発明に係る第３の実施形態を説明する。この第３の実施形態は、前述した、マスク情報に因る倍率制御を併用した拡大展開法において画質の不連続性を避けるための処理に関する。なお、磁気共鳴イメージング装置のハードウエア構成は第１の実施形態のものと同一である。
【００８７】
前述した第２の実施形態にあっては、拡大展開法において、点ごとに倍速率を変える方法を示した。倍速率を変えた場合、ｇファクタが不連続に変化するので、画像情報も画素毎に不連続に変化することが有り得る。そこで、展開の倍速率（整数）の不連続な変化による画質の不連続を避けるために、その境界においては、２つの倍速率を変えた画像を連続的に重み付けて加算する手法（ここでは、これを「貼り合せ展開法：Glued Unfolding Technique」と呼ぶことにする）を採用する。
【００８８】
本実施形態では、この貼り合せ展開法を、台形マスクを用いて実施する方法（「台形マスク法」）を示す。図９に示すように、被検体の外部形状を覆うマスクをＭとし、Ｍを含む適当な領域Ｍ’上で１の値を持ち、位相エンコード方向に台形の関数形をもつような「台形マスク」Ｔを考える。
【００８９】
そこで、ホスト計算機６は、例えば前述した図７のステップＳ５Ｂ、Ｓ８において、追加的に、次のような処理を「収集ＦＯＶ」にて順次計算し、結果の値Ｅ(yk)を「展開ＦＯＶ」上の値とする。
【００９０】
［１］折返しの対応点座標ｙｋ，ｋ＝１，２，…，Ｒ’を求める。Ｒ１をＴ値＝１の個数、Ｒ２を０＜Ｔ値＜＝１の個数、ｒ＝ΣＴ（yk）とする（０≦Ｒ１≦ｒ≦Ｒ２である）。
【００９１】
［２］Ｔ(yk)＝０のｙｋについては、求める値Ｅ(yk)＝０とする。Ｔ(yk)＞０なるｙｋがあったとして、それらの点についてＥ(yk)を求める。
（１）０＜Ｒ１＝Ｒ２の場合（すなわちｔ(yk)＝１の点同士の組）：
Ｒ１倍の展開を行い、展開した値をＥ１(yk)とする。
対応するykについて、求める値Ｅ(yk)：＝Ｅ１(yk)。
（２）０＝Ｒ１＜Ｒ２の場合（すなわちＴ(yk)＜１の点同士の組）：
Ｒ２倍の展開を行い、展開した値をＥ２(yk)とする。
対応するｙｋについて、求める値Ｅ(yk)：＝Ｔ(yk)＊Ｅ２(yk)。
（３）０＜Ｒ１＜Ｒ２の場合（すなわちＴ(yk)＝１とＴ(yk)＜１の点が混在した組）：Ｒ１倍の展開とＲ２倍の展開を行い、展開した値をＥ１(yk)とＥ２(yk)とする。
対応するykについて、求める値E(yk)は次のように定める；
【数２】

この方法は線形に重み付けを変えていく方法を示しているが、正弦波状に重みを変えていくなどしてもよい。
【００９２】
台形マスク法は、その後に続く連続貼り合せ処理の内容を関数値に全て含ませることができる実践的な方法である。
【００９３】
本発明は実施形態記載及びその変形例の構成に限定されるものではなく、当業者においては、特許請求の範囲に記載の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変更、変形可能なものである。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、展開する領域を仮想的に大きくするパラレルイメージングの展開手法である「拡大展開法」を採用することで、スキャンプランにおけるオペレータの撮像領域の設定の如何に関わらず、最適条件で展開処理を行うことができ、その結果、パラレルイメージングに特有の折返しに起因したアーチファクトを確実且つ大幅に低減させることができる一方で、オペレータの負担も軽減でき、強いては、常に良好な画質の最終画像を安定して得ることができ、診断の有用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気共鳴イメージング装置の実施形態に係る構成の一例を示す機能ブロック図。
【図２】第１の実施形態において実行されるパラレルイメージングの概略を示すフローチャート。
【図３】第１の実施形態の拡大展開法に係る、スキャンプランで設定されるＦＯＶから最終ＦＯＶまでの変化と被検体の断面領域との関係を説明する図。
【図４】第１の実施形態の拡大展開法に係る、被検体の断面領域が心臓短軸断面領域である場合の、スキャンプランで設定されるＦＯＶから最終ＦＯＶまでの変化とその領域との関係を説明する図。
【図５】第１の実施形態の拡大展開法に係る、被検体の断面領域が心臓短軸断面領域である場合の、スキャンプランで設定されるＦＯＶから最終ＦＯＶまでの変化とその領域との関係を説明する別の図。
【図６】本発明の第２の実施形態により実行される、マスクに拠る倍率制御を併用した拡大展開法に係る、収集ＦＯＶから最終ＦＯＶまでの変化と被検体領域との関係を説明する図。
【図７】第２の実施形態において実行されるパラレルイメージングの概略を示すフローチャート。
【図８】本発明の第２の実施形態により実行される、マスクに拠る倍率制御を併用した拡大展開法に係る、収集ＦＯＶから最終ＦＯＶまでの変化と被検体領域との関係を説明する別の図。
【図９】本発明の第３の実施形態により実行される、台形マスクに拠る貼り合せ展開法を組み合わせた拡大展開法を説明する図。
【図１０】パラレルイメージングにおける従来の展開処理を説明する図。
【図１１】パラレルイメージングにおける従来の展開処理の不都合を説明する図。
【図１２】パラレルイメージングにおける従来の展開処理の不都合を説明する別の図。
【符号の説明】
１マグネット
３傾斜磁場コイルユニット
５シーケンサ
６ホスト計算機
７ＴＲＦコイルとしての送信用の全身用コイル
７ＲＲＦコイルとしての受信用のマルチコイル
７ａ〜７ｄ要素コイルとしての表面コイル
８Ｔ送信器
８Ｒ受信器
１３入力器
８５Ａ〜８５Ｄプリアンプ
８６Ａ〜８６Ｄ受信系回路

Claims

複数の要素コイルから成るマルチコイルを用いてパラレルイメージングを実行可能なＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置において、
前記パラレルイメージングの撮像領域として設定する設定ＦＯＶ（Field of View）と指定倍率とを含む当該パラレルイメージングの撮像条件を設定する撮像条件設定手段と、
前記設定ＦＯＶに基づいて、前記指定倍率に応じた前記パラレルイメージングのスキャンを被検体に行うときの、前記設定ＦＯＶよりも小さい収集ＦＯＶを設定する収集ＦＯＶ設定手段と、
前記設定ＦＯＶに対して前記指定倍率を超える倍率を有する展開処理用の展開ＦＯＶを設定する展開ＦＯＶ設定手段と、
前記撮像条件に基づいて前記マルチコイルを用いた前記パラレルイメージングのスキャンを行って前記コイル要素毎に前記収集ＦＯＶの再構成画像を得る画像取得手段と、
この画像取得手段により得られた前記収集ＦＯＶの再構成画像を前記展開ＦＯＶの画像に展開処理する展開処理手段と、
この展開処理手段により得られた展開ＦＯＶの画像から所望の最終ＦＯＶの画像を切り出して得る最終画像生成手段と、を備えたことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１に記載のＭＲＩ装置において、
前記収集ＦＯＶ設定手段、前記展開ＦＯＶ設定手段、前記展開処理手段、及び前記最終画像取得手段を、当該ＭＲＩ装置の内部処理として自動的に稼動させるように構成したことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１又は２に記載のＭＲＩ装置において、
前記展開ＦＯＶの倍率は、前記指定倍率を超える整数倍率であることを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１〜３の何れか一項に記載のＭＲＩ装置において、
前記最終画像生成により得られた最終ＦＯＶの画像を登録及び表示の少なくとも一方を行う画像登録・表示手段を備えたことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１〜４の何れか一項に記載のＭＲＩ装置において、
前記被検体の実空間上の実在領域を推定する実在領域推定手段を備え、
前記展開処理手段は、前記展開処理を前記実在領域推定手段により推定された前記被検体の実在領域を参照して行うように構成したことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項５に記載のＭＲＩ装置において、
前記実在領域推定手段は、前記画像取得手段により行われる前記パラレルイメージングのスキャン前又はそのスキャン中の別のスキャンにより得られるエコー信号から推定するようにしたことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項６に記載のＭＲＩ装置において、
前記被検体の周りに配置した全身用コイルを用いて前記別のスキャンを実行する手段を備えたことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項５に記載のＭＲＩ装置において、
前記展開処理手段は、前記画像取得手段により得られた再構成画像の画素毎に前記被検体の推定された実在領域又は当該実在領域を含む拡張領域内の折返し同値点数を求め、当該折返し同値点数に基づいて前記展開処理を画素毎に実行するようにしたことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１〜８の何れか一項に記載のＭＲＩ装置において、
前記展開処理手段により展開処理された画像上の隣接画素間における前記展開倍率の連続性を確保する連続性確保手段を設けたことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項９に記載のＭＲＩ装置において、
前記連続性確保手段は、前記展開倍率の異なる展開画像を滑らかに重み付けして相互に加算する手段であることを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１０に記載のＭＲＩ装置において、
前記連続性確保手段は、予め作成した台形マスクを用いて前記指定倍率を超える倍率を決定し且つ前記重み付けによる相互加算を行う手段であることを特徴とするＭＲＩ装置。