JP4633291B2 - 磁気共鳴撮影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静磁場空間に被検体を収容し、磁気共鳴を利用して被検体の被検部位を撮影する磁気共鳴撮影装置に関し、特に、１繰り返し時間（ＴＲ；ｒｅｐｅｔｉｔｏｎ ｔｉｍｅ）毎に磁気共鳴信号を得るパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅｓｅｑｕｅｎｃｅ）でデータを収集し、そのデータに基づいて画像を再構成する磁気共鳴撮影装置において、特定の周波数ノイズが信号に混入することに起因するアーチファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）の発生を低減する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影処理では、１ＴＲ毎に励起パルスで被検体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起し、それによって生じる磁気共鳴信号を、たとえばスピンエコー（ｓｉｏｎ ｅｃｈｏ）またはグラディエントエコー（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）として２次元フーリエ空間に収集する。
磁気共鳴信号には、いわゆるビュー（ｖｉｅｗ）毎に異なる位相エンコードを付与し、２次元フーリエ空間において位相軸上の位置が異なる複数のビューのエコーデータをそれぞれ収集する。
そして、収集した全ビューのエコーデータを２次元逆フーリエ変換することにより、画像を再構成する。
【０００３】
このような磁気共鳴撮影処理においては、１ＴＲ毎に用いるパルスシーケンス（スキャンシーケンス）の数は、被検部位毎に対応して設定されたプロトコルによって異なる。
たとえば頭部、胸部、腹部等の被検部位に応じたプロトコル毎に、それぞれ異なる回数、たとえば６４回〜５１２回繰り返されて、６４ビューから５１２ビューのビューデータが得られる。
【０００４】
このような磁気共鳴撮影処理を行う磁気共鳴撮影装置は、被検体を収容する内部空間（ボア）を有するマグネットシステムを有している。
このマグネットシステムは、ボア内に静磁場を形成する主磁場マグネットと、主磁場マグネットが形成した静磁場の強度に勾配を付けるための勾配磁場を形成する勾配コイルと、主磁場マグネットが形成した静磁場空間内で、被検体内にスピンを励起するための高周波磁場を形成するＲＦコイルを有している。
【０００５】
そして、たとえば上述したスピンエコーによる磁気共鳴撮影処理を行う場合には、１パルスシーケンスにおいて、ＲＦコイルに対して励起パルスである、９０°パルスおよびスピン反転のための１８０°パルスがある間隔をおいて印加される。９０°パルスによりスピンの９０°励起が行われ、１８０°パルスにより１８０°励起すなわちスピン反転が行われる。
このとき、勾配コイルに対してそれぞれスライス勾配パルスが印加される。
また、９０°励起とスピン反転の間に期間に、リードアウト勾配パルスおよびフェーズエンコード勾配パルスが印加される。
【０００６】
励起パルスが印加されたＲＦコイルは、コイルのインダクタンスＬとキャパシタのキャパシタンスＣに基づく下記式（１）で表される共振周波数ｆ0 をもって発振し、ボア内に高周波磁場を形成する。
【０００７】
【数１】
ｆ0 ＝１／２π（ＬＣ）1/2 …（１）
【０００８】
ボア内に形成された高周波磁場により被検体の体内にスピンが励起され、励起されたスピンが生じる電磁波が磁気共鳴信号として取り出される。
そして、上述したように、磁気共鳴信号をデータ収集部で収集し、収集した全ビューのエコーデータを２次元逆フーリエ変換することにより、画像を再構成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、磁気共鳴撮影装置においては、１ＴＲ（繰り返し時間）毎に磁気共鳴信号を得るパルスシーケンスでデータを収集し、そのデータに基づいて画像を再構成する。
ところで、たとえば図８に示すように、所望の高周波磁場を形成するためのＲＦコイルを駆動するパルスシーケンスの途中で、システム内のハードウェアから特定の周波数（ｆN ）のノイズが混入した場合には、各ＴＲで受信され、その位相関係は線形となり、画像上でドット（ｄｏｔ）状の高輝度アーチファクトとなる。
この場合の位相φは、たとえば次式により決まる。
【００１０】
【数２】
φ＝ｎ・２π・ｆN ・ＴＲ …（２）
【００１１】
ただし、ｎはビュー数である。
【００１２】
そこで、従来の磁気共鳴撮影装置では、図９に示すように、スキャン（パルス）シーケンスのＴＲに、たとえば十〜数十μｓ程度のわずかな非線形の揺らぎを持たせることで、混入する特性周波数の位相に揺らぎを持たせている。
具体的には、従来の磁気共鳴撮影装置においては、受信信号のＴ１の回復では、信号値に差がでないＴＲの揺らぎを与え、画像上で高輝度に凝縮しないようにしていた。
この場合の非線形な位相Φは、次式により与えられる。
【００１３】
【数３】
【００１４】
ただし、Δｔ（ｎ）は非線形なＴＲへの変化量を示している。
【００１５】
ところで、このようにノイズの位相に揺らぎを持たせ、信号を分散させるには、たとえばハードウェアあるいはシーケンス以外のスイッチで実現する必要があるが、これにはＴＲの最初のトリガの認識が必要であり、システムによっては実現できないという不利益があった。
【００１６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、パルスシーケンスのＴＲ（繰り返し時間）を非線形に変化させることなく、確実にハードウェアから混入するドットノイズを低減でき、ひいては高輝度アーチファクトの発生を低減できる磁気共鳴撮影装置およびその方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点は、静磁場空間に被検体を収容し、あらかじめ決められた繰り返し時間毎に磁気共鳴信号を得るパルスシーケンスでデータを収集し、そのデータに基づいて画像を再構成する磁気共鳴撮影装置であって、あらかじめ決められた繰り返し時間内において所定のパルスシーケンスが繰り返される駆動信号を受けて、上記被検体内にスピンを励起するための励起用磁場を形成する励起信号の送信を行い、被検体内に励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号として受信するＲＦコイル部と、上記ＲＦコイル部における送信位相および受信位相が、上記各繰り返し時間で非線形に変化するように、上記駆動信号を上記ＲＦコイル部に供給する位相制御手段とを有する。
【００１８】
また、本発明の第１の観点では、上記パルスシーケンスは、縦磁化を主信号とするイメージングするシーケンスである。
【００１９】
また、好適には、上記位相制御手段は、各ビュー毎に上記繰り返し時間の繰り返し回数および差分位相に基づくオフセットを送信位相および受信位相に与えるように駆動信号を供給する。
【００２０】
また、本発明の第１の観点では、上記差分位相は、横磁化の定常状態を破壊しない所定角度値以下に設定されている。
【００２１】
また、本発明の第１の観点では、横磁化のステディステートが必要なシーケンスでは、上記差分位相は、上記所定角度値よりさらに小さい値に設定されている。
【００２２】
また、本発明の第２の観点は、静磁場空間に被検体を収容し、あらかじめ決められた繰り返し時間毎に磁気共鳴信号を得るパルスシーケンスでデータを収集し、そのデータに基づいて画像を再構成する磁気共鳴撮影方法であって、上記被検体内にスピンを励起するための励起用磁場を形成する励起信号の送信を行い、被検体内に励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号として受信するＲＦコイル部における送信位相および受信位相を、上記各繰り返し時間で非線形に変化させる。
【００２３】
また、本発明の第２の観点では、上記パルスシーケンスは、縦磁化を主信号とするイメージングするシーケンスである。
【００２４】
また、好適には、各ビュー毎に上記繰り返し時間の繰り返し回数、および差分位相の基づくオフセットを送信位相および受信位相に与える。
【００２５】
また、好適には、上記差分位相は、横磁化の定常状態を破壊しない所定角度値以下に設定する。
【００２６】
また、好適には、横磁化のステディステートが必要なシーケンスでは、上記差分位相は、上記所定角度値よりさらに小さい値に設定する。
【００２７】
本発明によれば、たとえば主磁場方向（縦磁化方向）を主信号として撮影（イメージング）するパルスシーケンスが用いられ、ＲＦコイル部は、この縦磁化を主信号として撮影するシーケンスにおいて、送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲ（繰り返し時間）で非線形に変化するように、位相制御手段による駆動信号により駆動される。
たとえば送信位相および受信位相は、各ビュー毎に繰り返し時間の繰り返し回数、および差分位相に基づくオフセットが与える。
なお、差分位相は、大きくすると、いわゆる横磁化の定常状態を壊してしまうおそれがあることから、所定角度値以下に設定される。
この送信位相および受信位相を、各ＴＲで非線形に変化させることは、いわゆる回転座標の絶対位相を毎ビュー変えることに相当するが、縦磁化のイメージングにとっては励起以降の相対位相は変化しないため、主信号には影響しない。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る磁気共鳴撮影システムについて図面に関連付けて説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用した磁気共鳴撮影（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）システムの一実施形態を示す構成図である。
【００３０】
本実施形態に係るＭＲＩシステム１０は、図１に示すように、マグネットからの放射電磁波の洩漏や外乱電磁波の進入を防止する閉空間を形成した図示しないスキャンルームに配設されるＭＲＩ装置２０、およびたとえばスキャンルームに隣接して設けられた操作ルーム内のオペレータＯＰが操作等するオペレータコンソール３０を主構成要素として有している。
【００３１】
以下、ＭＲＩ装置２０、およびオペレータコンソール３０について順を追って説明する。
【００３２】
ＭＲＩ装置２０は、図１に示すように、マグネットシステム２１、ＲＦ駆動部２２、勾配駆動部２３、データ収集部２４、制御部２５、およびクレードル２６を有している。
なお、ＲＦ駆動部２２、および制御部２５により位相制御手段が構成される。
【００３３】
マグネットシステム２１は、図１に示すように、概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）２１１を有し、ボア２１１内には、クッションを介して被検体５０を載せたクレードル２６が図示しない搬送部によって搬入される。
【００３４】
マグネットシステム２１内には、図１に示すように、ボア２１１内のマグネットセンタ（走査する中心位置）の周囲に、主磁場マグネット部２１２、勾配コイル部２１３、およびＲＦコイル部２１４が配置されている。
【００３５】
主磁場マグネット部２１２、勾配コイル部２１３、およびＲＦコイル部２１４のそれぞれは、検査時に被検体４０が位置するボア２１１内の空間を挟んで対向する１対のコイルからなる。
【００３６】
主磁場マグネット部２１２は、ボア２１１内に静磁場を形成する。静磁場の方向は、たとえば概ね被検体４０の体軸方向と平行である。すなわち、平行磁場を形成する。主磁場マグネット部２１２を構成する一対の主磁場マグネットは、たとえば超伝導電磁石、あるいは永久磁石や常伝導電磁石などを用いて構成される。
【００３７】
勾配コイル部２１３は、ＲＦコイル部２１４が受信する磁気共鳴信号に３次元の位置情報を持たせるために、主磁場マグネット部２１２が形成した静磁場の強度に勾配を付ける勾配磁場を発生する。
勾配コイル部２１３が発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、リードアウト（ｒｅａｄ ｏｕｔ）勾配磁場およびフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種類であり、これら３種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部２１３は３系統の勾配コイルを有する。
【００３８】
ＲＦコイル部２１４は、主磁場マグネット部２１２が形成した静磁場空間内で被検体４０の体内のスピンを励起するための高周波磁場を形成する。ここで、高周波磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信という。ＲＦコイル部２１４は、被検体４０の体内に励起されたスピンが生じる電磁波を磁気共鳴信号として受信する。
ＲＦコイル部２１４は、図示しない送信用コイルおよび受信用コイルを有する。送信用コイルおよび受信用コイルは、同じコイルを兼用するかあるいはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【００３９】
なお、ＲＦコイル部２１４は、ＲＦ駆動部２２によるプロトコル対応の駆動信号ＤＲ１を受けて高周波磁場を形成する。
磁気共鳴撮影処理においては、１ＴＲ毎に用いるパルスシーケンス（スキャンシーケンス）の数は、被検部位毎に対応して設定されたプロトコルによって異なる。
たとえば頭部、胸部、腹部等の被検部位に応じたプロトコル毎に、それぞれ異なる回数、たとえば６４回〜５１２回繰り返されて、６４ビューから５１２ビューのビューデータが得られる。
【００４０】
そして、本実施形態の場合、主磁場方向（縦磁化方向：Ｚ方向）を主信号として撮影（イメージング）するパルスシーケンスが用いられ、ＲＦコイル部２１４は、この縦磁化を主信号として撮影するシーケンスにおいて、送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲ（繰り返し時間）で非線形に変化するように、駆動信号ＤＲ１により駆動される。
たとえば送信位相および受信位相は、オフセットとして、各ビュー毎に次のように与えられる。
【００４１】
【数４】
ＯＴ＝（１／２）・ｎ・（ｎ＋１）・α …（４）
【００４２】
ただし、ｎはＴＲの繰り返し回数、αは差分位相をそれぞれ表している。
差分位相αは、大きくすると、いわゆる横磁化の定常状態を壊してしまうおそれがあることから、１５°以下が望ましい。
【００４３】
具体的には、ＲＦコイル部２１４において、送信コイルの送信時、および受信コイルの受信時の初期位相Δθ（ｎ）が上記（４）式で与えられ、シーケンス内で送受信時に位相が非線形に変化される。
【００４４】
この送信位相および受信位相を、各ＴＲで非線形に変化させることは、いわゆる回転座標の絶対位相を毎ビュー変えることに相当するが、縦磁化のイメージングにとっては励起以降の相対位相は変化しないため、主信号には影響しない。
【００４５】
すなわち、本実施形態では、スピンの回転座標系の相対位相をシーケンスにて揺らぎを与え、ノイズのみの位相をばらつかせる。
具体的には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ＴＲ間では回転座標の相対位相のみ異なるため、横磁化の信号位相は変化させずに、混入ノイズ位相のみに揺らぎが与えられる。
【００４６】
この方法では、ＴＲも変化なく、横磁化への揺らぎやＴＲの変化による信号の振幅変化も全くないため、縦磁化のみをイメージングするシーケンスには、いわゆるゴースト（ｇｈｏｓｔ）やコントラストに変化を与えずに済み、しかも、ドットのように一点あるいは複数点にエネルギが凝縮する場合には、その原因となるノイズの位相に揺らぎを与えることで、画像位相方向に信号を散らせ、バックグランドノイズに近いレベルに低下させることができる。
【００４７】
換言すれば、本方法は、送信位相および受信位相をずらすことにより、回転座標系を僅かずつずらして、同一軸上で受信する信号は変わらないが、外部から入ってくる周波数に対する位相を相対的に変化させ、これにより、ハードウェアからの混入ドットノイズを低減させている。
【００４８】
なお、横磁化のステディステート（ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ）が必要なシーケンスについても、差分位相αを、たとえば１０°以下等の小さな値とすることで、コントラストに影響を与えずにドットノイズを低減できる。
【００４９】
ＲＦ駆動部２２は、制御部２５の指示に基づいたプロトコル対応の駆動信号ＤＲ１をＲＦコイル部２１４に与えてＲＦ励起信号を発生させて、被検体４０の体内のスピンを励起する。
本実施形態では、ＲＦ駆動部２２は、上述したように、ＲＦコイル部２１４の送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲ（繰り返し時間）で非線形に変化するように、駆動信号ＤＲ１をＲＦコイル部２１４に印加する。
【００５０】
勾配駆動部２３は、制御部２５の指示に基づいたプロトコル対応の駆動信号ＤＲ２を勾配コイル部２１３に与えて勾配磁場を発生させる。
勾配駆動部２３は、勾配コイル部２１３の３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００５１】
データ収集部２４は、ＲＦコイル部２１４が受信した受信信号を取り込み、それをビューデータ（ｖｉｅｗ ｄａｔａ）として収集して、オペレータコンソール３０のデータ処理部３１に出力する。
【００５２】
制御部２５は、オペレータコンソール３０のデータ処理部３１から送られてくる被検体４０の被検部位に対応した実行すべきプロトコルに即して、あらかじめ決められた繰り返し時間ＴＲ内において所定のパルスシーケンスが所定回数繰り返される駆動信号ＤＲ１をＲＦコイル部２１４に印加するようにＲＦ駆動部２２を制御する。
このとき、制御部２５は、ＲＦコイル部２１４の送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲで非線形に変化するように、駆動信号ＤＲ１をＲＦコイル部２１４に印加するように制御する。
同様に、制御部２５は、実行すべきプロトコルに即して、１ＴＲ内に、所定のパターンのパルス信号を勾配コイル２１３に印加するように勾配駆動部２３を制御する。
また、制御部２５は、ＲＦコイル部２１４が受信した受信信号を取り込み、それをビューデータ（ｖｉｅｗ ｄａｔａ）として収集して、オペレータコンソール３０のデータ処理部３１に出力するように、データ収集部２４を制御する。
【００５３】
図３は、本発明に係るＲＦコイルの駆動系であるＲＦコイル部２１４、ＲＦ駆動部２２、データ収集部２３の一構成例を示すブロック図である。
図３に示すように、ＲＦコイル部２１４は、送信コイル２１４１および受信コイル２１４２を有する。
また、ＲＦ駆動部２２は、ゲート変調回路２２１、ＲＦ電力増幅器２２２、およびＲＦ発振回路２２３を有する。
そして、データ収集部２３は、前置増幅器２３１、位相検波器２３２、およびアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２３３を有する。
なお、ＲＦ発振回路２２３は、制御部２５に配置することも可能である。
【００５４】
このＲＦ駆動系においては、たとえば制御部２５は、データ処理部３３１による指令に従い、ゲート変調回路２２１を駆動し、ＲＦ発振回路２２３からの高周波出力信号を所定タイミング・所定包絡線のパルス状信号に変調する。
制御部２５は、この変調処理に際して、前述したようにＲＦコイル部２１４の送信コイル２１４１および受信コイル２１４２で送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲで非線形に変化するように、あらかじめ設定されたデータに基づいて制御する。
ゲート変調回路２２１は、変調したＲＦ信号をＲＦ電力増幅器２２２に出力し、ＲＦ電力増幅器２２２で電力を増幅した後、送信コイル２１４１に印加し、ＲＦパルスを送信させる。
【００５５】
前置増幅器２３１は、受信コイル２１４１で検出された被検体からの磁気共鳴信号を増幅し、位相検波器２３２に入力する。
位相検波器２３２は、ＲＦ発振回路２２３の出力を参照信号として、前置増幅器２３１からの磁気共鳴信号を位相検波して、Ａ／Ｄ変換器２３３に与える。
Ａ／Ｄ変換器２３３は、位相検波後のアナログ信号をデジタル信号の磁気共鳴（ＭＲ）データに変換してデータ処理部３１に出力する。
【００５６】
なお、制御部２５に指定される実行すべきプロトコルは、磁気共鳴撮影を行うために、被検体４０の被検部位に対応して定められており、各プロトコル毎に、１ＴＲ（繰り返し時間）内におけるパルスシーケンスの繰り返し回数が異なる。
【００５７】
この磁気共鳴撮影用パルスシーケンスは、いわゆるスピンエコー（ＳＥ：Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法、グラディエントエコー（ＧＲＥ：ＧＲａｄｉｅｎｔ Ｅｃｈｏ）法、ファーストスピンエコー（ＦＳＥ：Ｆａｓｔ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法、ファーストリカバリＦＳＥ（Ｆａｓｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法、エコープラナー・イメージング（ＥＰＩ：Ｅｃｈｏ ＰｌａｎａｒＩｍａｇｉｎｇ）法等、各撮影方法によって異なる。
【００５８】
ここで、各撮影方法のパルスシーケンスのうち、ＳＥ法のパルスシーケンスについて、図４に関連付けて説明する。
図４（ａ）はＳＥ法におけるＲＦ励起用の９０°パルスおよび１８０°パルスのシーケンスであり、ＲＦ駆動部２２がＲＦコイル部２１４に印加する駆動信号ＤＲ１に相当する。
図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、および（ｅ）は、それぞれスライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配Ｇｐ、およびスピンエコーＭＲのシーケンスであり、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、およびフェーズエンコード勾配Ｇｐのパルスは、勾配駆動部２３が勾配コイル部２１３に印加する駆動信号ＤＲ２に相当する。
【００５９】
図４（ａ）に示すように、ＲＦ駆動部２２によりＲＦコイル部２１４に対して９０°パルスが印加され、スピンの９０°励起が行われる。このとき、図４（ｂ）に示すように、勾配駆動部２３により勾配コイル部２１３に対してスライス勾配パルスＧｓが印加され、所定のスライスについて選択励起が行われる。
図４（ａ）に示すように、９０°励起から所定の時間後に、ＲＦ駆動部２２によりＲＦコイル部２１４に対して１８０°パルスが印加され、１８０°励起、すなわちスピン反転が行われる。このときも、図４（ｂ）に示すように、勾配駆動部２３により勾配コイル部２１３に対してスライス勾配パルスＧｓが印加され、同じスライスについて選択的な反転が行われる。
【００６０】
図４（ｃ）および（ｄ）に示すように、９０°励起とスピン反転の間の期間に、勾配駆動部２３により勾配コイル部２１３に対してリードアウト勾配パルスＧｒ、およびフェーズエンコード勾配パルスＧｐが印加される。
そして、リードアウト勾配パルスＧｒによりスピンのディフェーズが行われ、フェーズエンコード勾配パルスＧｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。
【００６１】
スピン反転後、図４（ｂ）に示すように、勾配駆動部２３により勾配コイル部２１３に対してリードアウト勾配パルスＧｒが印加されて、リフェーズされて、図４（ｅ）に示すように、スピンエコーＭＲが発生される。
このスピンエコーＭＲは、データ収集部２４によりビューデータとして収集される。
【００６２】
制御部２５は、このようなパルスシーケンスで、実行プロトコルに応じて、周期ＴＲでたとえば６４〜５１２回繰り返すように、ＲＦ駆動部２２、勾配駆動部２３、およびデータ収集部２４を制御する。
また、制御部２５は、繰り返しのたびに、フェーズエンコード勾配パルスＧｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行うように、制御を行う。
【００６３】
オペレータコンソール３０は、図１に示すように、データ処理部３１、操作部３２、および表示部３３を有している。
【００６４】
データ処理部３１は、データ収集部２４から取り込んだデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。メモリに形成されるデータ空間は、２次元フーリエ空間を構成する。
データ処理部３１は、これら２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フーリエ変換、すなわちフーリエ周波数空間から実空間への変換を行って、被検体４０の画像を生成（再構成）する。
なお、２次元フーリエ空間をｋスペースともいう。
【００６５】
データ処理部３１には、制御部２５が接続されており、制御部２５の上位にあってそれを統括する。
データ処理３１には、また、操作部３２、および表示部３３が接続されている。
【００６６】
操作部３２は、ポインティングデバイスを備えたキーボードやマウス等により構成され、オペレータＯＰの操作に応じた操作信号をデータ処理部３１に出力する。また。操作部３２からは、たとえば上述した実行すべきプロトコルの入力が行われる。データ処理部３１は、操作部３２から入力されたプロトコルに関する情報（プロトコル番号等）を制御部２５に供給する。
【００６７】
表示部３３は、グラフィックディスプレイ等により構成され、操作部３２からの操作信号に応じて、ＭＲＩ装置２０の動作状態に応じた所定の情報を表示する。
【００６８】
次に、上記構成による動作を、図５のフローチャートに関連付けて説明する。
【００６９】
先ず、クッションを介してクレードル２６上に載せられた被検体４０が、図示しない搬送部によって、ＭＲＩ装置２０のマグネットシステム２１のボア２１１内に搬入される（ＳＴ１）。
【００７０】
次に、被検体４０の被検部位をボア２１１内のマグネットセンタに位置させる（ＳＴ２）。このとき、マグネットセンタを含むボア２１１内の所定の領域には、主磁場マグネット部２１２による静磁場が形成されている。
【００７１】
そして、オペレータＯＰにより、被検部位に対応したプロトコル情報が操作部３２から入力される（ＳＴ３）。
操作部３２から入力されたプロトコルに関する情報（プロトコル番号等）がデータ処理部３１により制御部２５に供給される。
【００７２】
制御部２５では、オペレータコンソール３０のデータ処理部３１により実行すべきプロトコルの指定があると、オペレータコンソール３０のデータ処理部３１から送られてくる被検体４０の被検部位に対応した実行すべきプロトコルに即して、あらかじめ決められた繰り返し時間ＴＲ内において所定のパルスシーケンスが所定回数繰り返される駆動信号ＤＲ１をＲＦコイル部２１４に印加するようにＲＦ駆動部２２が制御され、実行すべきプロトコルに即して、１ＴＲ内に、所定のパターンのパルス信号を勾配コイル２１３に印加するように勾配駆動部２３が制御される。
【００７３】
ＲＦ駆動部２２では、制御部２５の指示に基づいたプロトコル対応の駆動信号ＤＲ１がＲＦコイル部２１４に印加され、勾配駆動部２３では、制御部２５の指示に基づいたプロトコル対応の駆動信号ＤＲ２が勾配コイル部２１３に印加される。
このとき、ＲＦ駆動部２２では、制御部２５の指示に基づいてＲＦコイル部２１４の送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲ（繰り返し時間）で非線形に変化するように、駆動信号ＤＲ１がＲＦコイル部２１４に供給される（ＳＴ４）。
【００７４】
このように、ＲＦコイル部２１４は、送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲ（繰り返し時間）で非線形に変化するように、ＲＦ駆動部２２の駆動信号ＤＲ１により駆動されることから、スピンの回転座標系の相対位相がシーケンスにて揺らぎが与えられ、ノイズのみの位相がばらつく。
このとき、ＴＲ間では回転座標の相対位相のみ異なるため、横磁化の信号位相は変化させずに、混入ノイズ位相のみに揺らぎが与えられる（ＳＴ５）。
【００７５】
これにより、マグネットセンタを含むボア２１１内の所定の領域に勾配磁場および高周波磁場が形成され、被検体４０の被検部位で励起されたスピンが生じる電磁波が磁気共鳴信号として取り出され、これがデータ収集部２４で収集され、検査結果のデータとしてオペレータコンソール３０のデータ処理部３１に出力される。
すなわち、被検部位の撮像が行われる（ＳＴ６）。
【００７６】
データ処理部３１では、データ収集部２４から入力したデータがメモリに記憶され、メモリ内にデータ空間が形成される。データ処理部３１では、これら２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フーリエ変換して被検体４０の被検部位の画像が生成（再構成）される（ＳＴ７）。
【００７７】
そして、被検体４０の被検部位のデータ収集が完了すると、図示しない搬送部によって、クレードル２６と共に被検体４０がボア２１１の外に搬出される（ＳＴ８）。
【００７８】
図６および図７は、本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用した磁気共鳴撮影システムのノイズ位相のシミュレーション結果を示す図である。
なお、図６において、横軸は画像マトリクスを示し、縦軸は想定レベルを示している。
また、図６中、（Ａ）はノイズ位相に揺らぎを与えない場合の分布を示し、（Ｂ）は、本実施形態のようにノイズ位相に揺らぎを与えた場合の分布を示している。（Ｃ）は同様にファーストスピンエコー法に適用した場合の分布を示している。
また、図７（ａ）はノイズ位相に揺らぎを与えない場合のドットノイズのカウント数を示し、図７（ｂ）はファーストスピンエコー法にてノイズ位相に揺らぎを与えた場合のドットノイズのカウント数を示している。
【００７９】
図６の（Ａ）からわかるように、本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用しない場合、すなわちノイズ位相に揺らぎを与えない場合、１点にエネルギが集まり高信号となる。そして、図７に示すように、ドットノイズ数も多く観測されている。
これに対して、図６の（Ｂ）からわかるように、本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用した場合、すなわちノイズ位相に揺らぎを与えた場合、全体にエネルギが分散し、ノイズは小さなものとなる。また、ファーストスピンエコー法に採用した場合には、ドットのカウント数も、図６（Ｃ）に示すように、揺らぎを与えない場合に比べて、１／３程度に減少している。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態によれば、主磁場方向（縦磁化方向：Ｚ方向）を主信号として撮影（イメージング）するパルスシーケンスが用いられ磁気共鳴撮影システムにおいて、ＲＦコイル部２１４を、縦磁化を主信号として撮影するシーケンスにおいて、送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲ（繰り返し時間）で非線形に変化するように駆動するように構成したので、次のような効果を得ることができる。
ＴＲも変化なく、横磁化への揺らぎやＴＲの変化による信号の振幅変化も全くないため、縦磁化のみをイメージングするシーケンスには、いわゆるゴーストやコントラストに変化を与えずに済み、しかも、ドットのように一点あるいは複数点にエネルギが凝縮する場合には、その原因となるノイズの位相に揺らぎを与えることで、画像位相方向に信号を散らせることができ、バックグランドノイズに近いレベルに低下させることができる。
すなわち、本実施形態によれば、特定周波数の混入ノイズが凝縮し高輝度アーチファクトとなることを防止することができる。
【００８１】
なお、送信機としてのＲＦ駆動部２２と受信機としてのデータ収集部にビューの先頭のトリガをわたすように制御部２５により制御することにより、送信および受信の初期位相をＴＲでは同一として非線形に変化させるように構成することも可能である。
この場合も、上述した効果と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パルスシーケンスのＴＲを非線形に変化させることなく、確実にハードウェアから混入するドットノイズを低減でき、ひいては高輝度アーチファクトの発生を低減できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用した磁気共鳴撮影システムの一実施形態を示す構成図である。
【図２】ノイズ位相に揺らぎを与える場合の原理を説明するための図である。
【図３】本発明に係るＲＦコイルの駆動系であるＲＦコイル部、ＲＦ駆動部、データ収集部の一構成例を示すブロック図である。
【図４】スピンエコー法のパルスシーケンスについて説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用した磁気共鳴撮影システムのノイズ位相のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用した磁気共鳴撮影システムのノイズ位相のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】一般的な磁気共鳴撮影装置において、特定周波数ノイズが混入した場合の不利益を説明するための図である。
【図９】特定周波数ノイズの混入に伴うアーチファクト発生を防止するための従来の方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…ＭＲＩシステム、２０…ＭＲＩ装置、２１…マグネットシステム、２１１…ボア、２１２…主磁場マグネット部、２１３…勾配コイル部、２１４…ＲＦコイル部、２１４１…送信コイル、２１４２…受信コイル、２２…ＲＦ駆動部、２２１…ゲート変調回路、２２２…ＲＦ電力増幅器、２２３…ＲＦ発振回路、２３…勾配駆動部、２４…データ収集部、２４１…前置増幅器、２４２…位相検波器、２４３…Ａ／Ｄ変換器、２５，２５Ａ〜２５Ｃ…制御部、２６…クレードル、３０…オペレータコンソール、３１…データ処理部、３２…操作部、３３…表示部、４０…被検体。
【発明の属する技術分野】
本発明は、静磁場空間に被検体を収容し、磁気共鳴を利用して被検体の被検部位を撮影する磁気共鳴撮影装置に関し、特に、１繰り返し時間（ＴＲ；ｒｅｐｅｔｉｔｏｎ ｔｉｍｅ）毎に磁気共鳴信号を得るパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅｓｅｑｕｅｎｃｅ）でデータを収集し、そのデータに基づいて画像を再構成する磁気共鳴撮影装置において、特定の周波数ノイズが信号に混入することに起因するアーチファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）の発生を低減する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影処理では、１ＴＲ毎に励起パルスで被検体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起し、それによって生じる磁気共鳴信号を、たとえばスピンエコー（ｓｉｏｎ ｅｃｈｏ）またはグラディエントエコー（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）として２次元フーリエ空間に収集する。
磁気共鳴信号には、いわゆるビュー（ｖｉｅｗ）毎に異なる位相エンコードを付与し、２次元フーリエ空間において位相軸上の位置が異なる複数のビューのエコーデータをそれぞれ収集する。
そして、収集した全ビューのエコーデータを２次元逆フーリエ変換することにより、画像を再構成する。
【０００３】
このような磁気共鳴撮影処理においては、１ＴＲ毎に用いるパルスシーケンス（スキャンシーケンス）の数は、被検部位毎に対応して設定されたプロトコルによって異なる。
たとえば頭部、胸部、腹部等の被検部位に応じたプロトコル毎に、それぞれ異なる回数、たとえば６４回〜５１２回繰り返されて、６４ビューから５１２ビューのビューデータが得られる。
【０００４】
このような磁気共鳴撮影処理を行う磁気共鳴撮影装置は、被検体を収容する内部空間（ボア）を有するマグネットシステムを有している。
このマグネットシステムは、ボア内に静磁場を形成する主磁場マグネットと、主磁場マグネットが形成した静磁場の強度に勾配を付けるための勾配磁場を形成する勾配コイルと、主磁場マグネットが形成した静磁場空間内で、被検体内にスピンを励起するための高周波磁場を形成するＲＦコイルを有している。
【０００５】
そして、たとえば上述したスピンエコーによる磁気共鳴撮影処理を行う場合には、１パルスシーケンスにおいて、ＲＦコイルに対して励起パルスである、９０°パルスおよびスピン反転のための１８０°パルスがある間隔をおいて印加される。９０°パルスによりスピンの９０°励起が行われ、１８０°パルスにより１８０°励起すなわちスピン反転が行われる。
このとき、勾配コイルに対してそれぞれスライス勾配パルスが印加される。
また、９０°励起とスピン反転の間に期間に、リードアウト勾配パルスおよびフェーズエンコード勾配パルスが印加される。
【０００６】
励起パルスが印加されたＲＦコイルは、コイルのインダクタンスＬとキャパシタのキャパシタンスＣに基づく下記式（１）で表される共振周波数ｆ0 をもって発振し、ボア内に高周波磁場を形成する。
【０００７】
【数１】
ｆ0 ＝１／２π（ＬＣ）1/2 …（１）
【０００８】
ボア内に形成された高周波磁場により被検体の体内にスピンが励起され、励起されたスピンが生じる電磁波が磁気共鳴信号として取り出される。
そして、上述したように、磁気共鳴信号をデータ収集部で収集し、収集した全ビューのエコーデータを２次元逆フーリエ変換することにより、画像を再構成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、磁気共鳴撮影装置においては、１ＴＲ（繰り返し時間）毎に磁気共鳴信号を得るパルスシーケンスでデータを収集し、そのデータに基づいて画像を再構成する。
ところで、たとえば図８に示すように、所望の高周波磁場を形成するためのＲＦコイルを駆動するパルスシーケンスの途中で、システム内のハードウェアから特定の周波数（ｆN ）のノイズが混入した場合には、各ＴＲで受信され、その位相関係は線形となり、画像上でドット（ｄｏｔ）状の高輝度アーチファクトとなる。
この場合の位相φは、たとえば次式により決まる。
【００１０】
【数２】
φ＝ｎ・２π・ｆN ・ＴＲ …（２）
【００１１】
ただし、ｎはビュー数である。
【００１２】
そこで、従来の磁気共鳴撮影装置では、図９に示すように、スキャン（パルス）シーケンスのＴＲに、たとえば十〜数十μｓ程度のわずかな非線形の揺らぎを持たせることで、混入する特性周波数の位相に揺らぎを持たせている。
具体的には、従来の磁気共鳴撮影装置においては、受信信号のＴ１の回復では、信号値に差がでないＴＲの揺らぎを与え、画像上で高輝度に凝縮しないようにしていた。
この場合の非線形な位相Φは、次式により与えられる。
【００１３】
【数３】
ただし、Δｔ（ｎ）は非線形なＴＲへの変化量を示している。
【００１５】
ところで、このようにノイズの位相に揺らぎを持たせ、信号を分散させるには、たとえばハードウェアあるいはシーケンス以外のスイッチで実現する必要があるが、これにはＴＲの最初のトリガの認識が必要であり、システムによっては実現できないという不利益があった。
【００１６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、パルスシーケンスのＴＲ（繰り返し時間）を非線形に変化させることなく、確実にハードウェアから混入するドットノイズを低減でき、ひいては高輝度アーチファクトの発生を低減できる磁気共鳴撮影装置およびその方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点は、静磁場空間に被検体を収容し、あらかじめ決められた繰り返し時間毎に磁気共鳴信号を得るパルスシーケンスでデータを収集し、そのデータに基づいて画像を再構成する磁気共鳴撮影装置であって、あらかじめ決められた繰り返し時間内において所定のパルスシーケンスが繰り返される駆動信号を受けて、上記被検体内にスピンを励起するための励起用磁場を形成する励起信号の送信を行い、被検体内に励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号として受信するＲＦコイル部と、上記ＲＦコイル部における送信位相および受信位相が、上記各繰り返し時間で非線形に変化するように、上記駆動信号を上記ＲＦコイル部に供給する位相制御手段とを有する。
【００１８】
また、本発明の第１の観点では、上記パルスシーケンスは、縦磁化を主信号とするイメージングするシーケンスである。
【００１９】
また、好適には、上記位相制御手段は、各ビュー毎に上記繰り返し時間の繰り返し回数および差分位相に基づくオフセットを送信位相および受信位相に与えるように駆動信号を供給する。
【００２０】
また、本発明の第１の観点では、上記差分位相は、横磁化の定常状態を破壊しない所定角度値以下に設定されている。
【００２１】
また、本発明の第１の観点では、横磁化のステディステートが必要なシーケンスでは、上記差分位相は、上記所定角度値よりさらに小さい値に設定されている。
【００２２】
また、本発明の第２の観点は、静磁場空間に被検体を収容し、あらかじめ決められた繰り返し時間毎に磁気共鳴信号を得るパルスシーケンスでデータを収集し、そのデータに基づいて画像を再構成する磁気共鳴撮影方法であって、上記被検体内にスピンを励起するための励起用磁場を形成する励起信号の送信を行い、被検体内に励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号として受信するＲＦコイル部における送信位相および受信位相を、上記各繰り返し時間で非線形に変化させる。
【００２３】
また、本発明の第２の観点では、上記パルスシーケンスは、縦磁化を主信号とするイメージングするシーケンスである。
【００２４】
また、好適には、各ビュー毎に上記繰り返し時間の繰り返し回数、および差分位相の基づくオフセットを送信位相および受信位相に与える。
【００２５】
また、好適には、上記差分位相は、横磁化の定常状態を破壊しない所定角度値以下に設定する。
【００２６】
また、好適には、横磁化のステディステートが必要なシーケンスでは、上記差分位相は、上記所定角度値よりさらに小さい値に設定する。
【００２７】
本発明によれば、たとえば主磁場方向（縦磁化方向）を主信号として撮影（イメージング）するパルスシーケンスが用いられ、ＲＦコイル部は、この縦磁化を主信号として撮影するシーケンスにおいて、送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲ（繰り返し時間）で非線形に変化するように、位相制御手段による駆動信号により駆動される。
たとえば送信位相および受信位相は、各ビュー毎に繰り返し時間の繰り返し回数、および差分位相に基づくオフセットが与える。
なお、差分位相は、大きくすると、いわゆる横磁化の定常状態を壊してしまうおそれがあることから、所定角度値以下に設定される。
この送信位相および受信位相を、各ＴＲで非線形に変化させることは、いわゆる回転座標の絶対位相を毎ビュー変えることに相当するが、縦磁化のイメージングにとっては励起以降の相対位相は変化しないため、主信号には影響しない。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る磁気共鳴撮影システムについて図面に関連付けて説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用した磁気共鳴撮影（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）システムの一実施形態を示す構成図である。
【００３０】
本実施形態に係るＭＲＩシステム１０は、図１に示すように、マグネットからの放射電磁波の洩漏や外乱電磁波の進入を防止する閉空間を形成した図示しないスキャンルームに配設されるＭＲＩ装置２０、およびたとえばスキャンルームに隣接して設けられた操作ルーム内のオペレータＯＰが操作等するオペレータコンソール３０を主構成要素として有している。
【００３１】
以下、ＭＲＩ装置２０、およびオペレータコンソール３０について順を追って説明する。
【００３２】
ＭＲＩ装置２０は、図１に示すように、マグネットシステム２１、ＲＦ駆動部２２、勾配駆動部２３、データ収集部２４、制御部２５、およびクレードル２６を有している。
なお、ＲＦ駆動部２２、および制御部２５により位相制御手段が構成される。
【００３３】
マグネットシステム２１は、図１に示すように、概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）２１１を有し、ボア２１１内には、クッションを介して被検体５０を載せたクレードル２６が図示しない搬送部によって搬入される。
【００３４】
マグネットシステム２１内には、図１に示すように、ボア２１１内のマグネットセンタ（走査する中心位置）の周囲に、主磁場マグネット部２１２、勾配コイル部２１３、およびＲＦコイル部２１４が配置されている。
【００３５】
主磁場マグネット部２１２、勾配コイル部２１３、およびＲＦコイル部２１４のそれぞれは、検査時に被検体４０が位置するボア２１１内の空間を挟んで対向する１対のコイルからなる。
【００３６】
主磁場マグネット部２１２は、ボア２１１内に静磁場を形成する。静磁場の方向は、たとえば概ね被検体４０の体軸方向と平行である。すなわち、平行磁場を形成する。主磁場マグネット部２１２を構成する一対の主磁場マグネットは、たとえば超伝導電磁石、あるいは永久磁石や常伝導電磁石などを用いて構成される。
【００３７】
勾配コイル部２１３は、ＲＦコイル部２１４が受信する磁気共鳴信号に３次元の位置情報を持たせるために、主磁場マグネット部２１２が形成した静磁場の強度に勾配を付ける勾配磁場を発生する。
勾配コイル部２１３が発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、リードアウト（ｒｅａｄ ｏｕｔ）勾配磁場およびフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種類であり、これら３種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部２１３は３系統の勾配コイルを有する。
【００３８】
ＲＦコイル部２１４は、主磁場マグネット部２１２が形成した静磁場空間内で被検体４０の体内のスピンを励起するための高周波磁場を形成する。ここで、高周波磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信という。ＲＦコイル部２１４は、被検体４０の体内に励起されたスピンが生じる電磁波を磁気共鳴信号として受信する。
ＲＦコイル部２１４は、図示しない送信用コイルおよび受信用コイルを有する。送信用コイルおよび受信用コイルは、同じコイルを兼用するかあるいはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【００３９】
なお、ＲＦコイル部２１４は、ＲＦ駆動部２２によるプロトコル対応の駆動信号ＤＲ１を受けて高周波磁場を形成する。
磁気共鳴撮影処理においては、１ＴＲ毎に用いるパルスシーケンス（スキャンシーケンス）の数は、被検部位毎に対応して設定されたプロトコルによって異なる。
たとえば頭部、胸部、腹部等の被検部位に応じたプロトコル毎に、それぞれ異なる回数、たとえば６４回〜５１２回繰り返されて、６４ビューから５１２ビューのビューデータが得られる。
【００４０】
そして、本実施形態の場合、主磁場方向（縦磁化方向：Ｚ方向）を主信号として撮影（イメージング）するパルスシーケンスが用いられ、ＲＦコイル部２１４は、この縦磁化を主信号として撮影するシーケンスにおいて、送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲ（繰り返し時間）で非線形に変化するように、駆動信号ＤＲ１により駆動される。
たとえば送信位相および受信位相は、オフセットとして、各ビュー毎に次のように与えられる。
【００４１】
【数４】
ＯＴ＝（１／２）・ｎ・（ｎ＋１）・α …（４）
【００４２】
ただし、ｎはＴＲの繰り返し回数、αは差分位相をそれぞれ表している。
差分位相αは、大きくすると、いわゆる横磁化の定常状態を壊してしまうおそれがあることから、１５°以下が望ましい。
【００４３】
具体的には、ＲＦコイル部２１４において、送信コイルの送信時、および受信コイルの受信時の初期位相Δθ（ｎ）が上記（４）式で与えられ、シーケンス内で送受信時に位相が非線形に変化される。
【００４４】
この送信位相および受信位相を、各ＴＲで非線形に変化させることは、いわゆる回転座標の絶対位相を毎ビュー変えることに相当するが、縦磁化のイメージングにとっては励起以降の相対位相は変化しないため、主信号には影響しない。
【００４５】
すなわち、本実施形態では、スピンの回転座標系の相対位相をシーケンスにて揺らぎを与え、ノイズのみの位相をばらつかせる。
具体的には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ＴＲ間では回転座標の相対位相のみ異なるため、横磁化の信号位相は変化させずに、混入ノイズ位相のみに揺らぎが与えられる。
【００４６】
この方法では、ＴＲも変化なく、横磁化への揺らぎやＴＲの変化による信号の振幅変化も全くないため、縦磁化のみをイメージングするシーケンスには、いわゆるゴースト（ｇｈｏｓｔ）やコントラストに変化を与えずに済み、しかも、ドットのように一点あるいは複数点にエネルギが凝縮する場合には、その原因となるノイズの位相に揺らぎを与えることで、画像位相方向に信号を散らせ、バックグランドノイズに近いレベルに低下させることができる。
【００４７】
換言すれば、本方法は、送信位相および受信位相をずらすことにより、回転座標系を僅かずつずらして、同一軸上で受信する信号は変わらないが、外部から入ってくる周波数に対する位相を相対的に変化させ、これにより、ハードウェアからの混入ドットノイズを低減させている。
【００４８】
なお、横磁化のステディステート（ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ）が必要なシーケンスについても、差分位相αを、たとえば１０°以下等の小さな値とすることで、コントラストに影響を与えずにドットノイズを低減できる。
【００４９】
ＲＦ駆動部２２は、制御部２５の指示に基づいたプロトコル対応の駆動信号ＤＲ１をＲＦコイル部２１４に与えてＲＦ励起信号を発生させて、被検体４０の体内のスピンを励起する。
本実施形態では、ＲＦ駆動部２２は、上述したように、ＲＦコイル部２１４の送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲ（繰り返し時間）で非線形に変化するように、駆動信号ＤＲ１をＲＦコイル部２１４に印加する。
【００５０】
勾配駆動部２３は、制御部２５の指示に基づいたプロトコル対応の駆動信号ＤＲ２を勾配コイル部２１３に与えて勾配磁場を発生させる。
勾配駆動部２３は、勾配コイル部２１３の３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００５１】
データ収集部２４は、ＲＦコイル部２１４が受信した受信信号を取り込み、それをビューデータ（ｖｉｅｗ ｄａｔａ）として収集して、オペレータコンソール３０のデータ処理部３１に出力する。
【００５２】
制御部２５は、オペレータコンソール３０のデータ処理部３１から送られてくる被検体４０の被検部位に対応した実行すべきプロトコルに即して、あらかじめ決められた繰り返し時間ＴＲ内において所定のパルスシーケンスが所定回数繰り返される駆動信号ＤＲ１をＲＦコイル部２１４に印加するようにＲＦ駆動部２２を制御する。
このとき、制御部２５は、ＲＦコイル部２１４の送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲで非線形に変化するように、駆動信号ＤＲ１をＲＦコイル部２１４に印加するように制御する。
同様に、制御部２５は、実行すべきプロトコルに即して、１ＴＲ内に、所定のパターンのパルス信号を勾配コイル２１３に印加するように勾配駆動部２３を制御する。
また、制御部２５は、ＲＦコイル部２１４が受信した受信信号を取り込み、それをビューデータ（ｖｉｅｗ ｄａｔａ）として収集して、オペレータコンソール３０のデータ処理部３１に出力するように、データ収集部２４を制御する。
【００５３】
図３は、本発明に係るＲＦコイルの駆動系であるＲＦコイル部２１４、ＲＦ駆動部２２、データ収集部２３の一構成例を示すブロック図である。
図３に示すように、ＲＦコイル部２１４は、送信コイル２１４１および受信コイル２１４２を有する。
また、ＲＦ駆動部２２は、ゲート変調回路２２１、ＲＦ電力増幅器２２２、およびＲＦ発振回路２２３を有する。
そして、データ収集部２３は、前置増幅器２３１、位相検波器２３２、およびアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２３３を有する。
なお、ＲＦ発振回路２２３は、制御部２５に配置することも可能である。
【００５４】
このＲＦ駆動系においては、たとえば制御部２５は、データ処理部３３１による指令に従い、ゲート変調回路２２１を駆動し、ＲＦ発振回路２２３からの高周波出力信号を所定タイミング・所定包絡線のパルス状信号に変調する。
制御部２５は、この変調処理に際して、前述したようにＲＦコイル部２１４の送信コイル２１４１および受信コイル２１４２で送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲで非線形に変化するように、あらかじめ設定されたデータに基づいて制御する。
ゲート変調回路２２１は、変調したＲＦ信号をＲＦ電力増幅器２２２に出力し、ＲＦ電力増幅器２２２で電力を増幅した後、送信コイル２１４１に印加し、ＲＦパルスを送信させる。
【００５５】
前置増幅器２３１は、受信コイル２１４１で検出された被検体からの磁気共鳴信号を増幅し、位相検波器２３２に入力する。
位相検波器２３２は、ＲＦ発振回路２２３の出力を参照信号として、前置増幅器２３１からの磁気共鳴信号を位相検波して、Ａ／Ｄ変換器２３３に与える。
Ａ／Ｄ変換器２３３は、位相検波後のアナログ信号をデジタル信号の磁気共鳴（ＭＲ）データに変換してデータ処理部３１に出力する。
【００５６】
なお、制御部２５に指定される実行すべきプロトコルは、磁気共鳴撮影を行うために、被検体４０の被検部位に対応して定められており、各プロトコル毎に、１ＴＲ（繰り返し時間）内におけるパルスシーケンスの繰り返し回数が異なる。
【００５７】
この磁気共鳴撮影用パルスシーケンスは、いわゆるスピンエコー（ＳＥ：Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法、グラディエントエコー（ＧＲＥ：ＧＲａｄｉｅｎｔ Ｅｃｈｏ）法、ファーストスピンエコー（ＦＳＥ：Ｆａｓｔ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法、ファーストリカバリＦＳＥ（Ｆａｓｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法、エコープラナー・イメージング（ＥＰＩ：Ｅｃｈｏ ＰｌａｎａｒＩｍａｇｉｎｇ）法等、各撮影方法によって異なる。
【００５８】
ここで、各撮影方法のパルスシーケンスのうち、ＳＥ法のパルスシーケンスについて、図４に関連付けて説明する。
図４（ａ）はＳＥ法におけるＲＦ励起用の９０°パルスおよび１８０°パルスのシーケンスであり、ＲＦ駆動部２２がＲＦコイル部２１４に印加する駆動信号ＤＲ１に相当する。
図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、および（ｅ）は、それぞれスライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配Ｇｐ、およびスピンエコーＭＲのシーケンスであり、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、およびフェーズエンコード勾配Ｇｐのパルスは、勾配駆動部２３が勾配コイル部２１３に印加する駆動信号ＤＲ２に相当する。
【００５９】
図４（ａ）に示すように、ＲＦ駆動部２２によりＲＦコイル部２１４に対して９０°パルスが印加され、スピンの９０°励起が行われる。このとき、図４（ｂ）に示すように、勾配駆動部２３により勾配コイル部２１３に対してスライス勾配パルスＧｓが印加され、所定のスライスについて選択励起が行われる。
図４（ａ）に示すように、９０°励起から所定の時間後に、ＲＦ駆動部２２によりＲＦコイル部２１４に対して１８０°パルスが印加され、１８０°励起、すなわちスピン反転が行われる。このときも、図４（ｂ）に示すように、勾配駆動部２３により勾配コイル部２１３に対してスライス勾配パルスＧｓが印加され、同じスライスについて選択的な反転が行われる。
【００６０】
図４（ｃ）および（ｄ）に示すように、９０°励起とスピン反転の間の期間に、勾配駆動部２３により勾配コイル部２１３に対してリードアウト勾配パルスＧｒ、およびフェーズエンコード勾配パルスＧｐが印加される。
そして、リードアウト勾配パルスＧｒによりスピンのディフェーズが行われ、フェーズエンコード勾配パルスＧｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。
【００６１】
スピン反転後、図４（ｂ）に示すように、勾配駆動部２３により勾配コイル部２１３に対してリードアウト勾配パルスＧｒが印加されて、リフェーズされて、図４（ｅ）に示すように、スピンエコーＭＲが発生される。
このスピンエコーＭＲは、データ収集部２４によりビューデータとして収集される。
【００６２】
制御部２５は、このようなパルスシーケンスで、実行プロトコルに応じて、周期ＴＲでたとえば６４〜５１２回繰り返すように、ＲＦ駆動部２２、勾配駆動部２３、およびデータ収集部２４を制御する。
また、制御部２５は、繰り返しのたびに、フェーズエンコード勾配パルスＧｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行うように、制御を行う。
【００６３】
オペレータコンソール３０は、図１に示すように、データ処理部３１、操作部３２、および表示部３３を有している。
【００６４】
データ処理部３１は、データ収集部２４から取り込んだデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。メモリに形成されるデータ空間は、２次元フーリエ空間を構成する。
データ処理部３１は、これら２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フーリエ変換、すなわちフーリエ周波数空間から実空間への変換を行って、被検体４０の画像を生成（再構成）する。
なお、２次元フーリエ空間をｋスペースともいう。
【００６５】
データ処理部３１には、制御部２５が接続されており、制御部２５の上位にあってそれを統括する。
データ処理３１には、また、操作部３２、および表示部３３が接続されている。
【００６６】
操作部３２は、ポインティングデバイスを備えたキーボードやマウス等により構成され、オペレータＯＰの操作に応じた操作信号をデータ処理部３１に出力する。また。操作部３２からは、たとえば上述した実行すべきプロトコルの入力が行われる。データ処理部３１は、操作部３２から入力されたプロトコルに関する情報（プロトコル番号等）を制御部２５に供給する。
【００６７】
表示部３３は、グラフィックディスプレイ等により構成され、操作部３２からの操作信号に応じて、ＭＲＩ装置２０の動作状態に応じた所定の情報を表示する。
【００６８】
次に、上記構成による動作を、図５のフローチャートに関連付けて説明する。
【００６９】
先ず、クッションを介してクレードル２６上に載せられた被検体４０が、図示しない搬送部によって、ＭＲＩ装置２０のマグネットシステム２１のボア２１１内に搬入される（ＳＴ１）。
【００７０】
次に、被検体４０の被検部位をボア２１１内のマグネットセンタに位置させる（ＳＴ２）。このとき、マグネットセンタを含むボア２１１内の所定の領域には、主磁場マグネット部２１２による静磁場が形成されている。
【００７１】
そして、オペレータＯＰにより、被検部位に対応したプロトコル情報が操作部３２から入力される（ＳＴ３）。
操作部３２から入力されたプロトコルに関する情報（プロトコル番号等）がデータ処理部３１により制御部２５に供給される。
【００７２】
制御部２５では、オペレータコンソール３０のデータ処理部３１により実行すべきプロトコルの指定があると、オペレータコンソール３０のデータ処理部３１から送られてくる被検体４０の被検部位に対応した実行すべきプロトコルに即して、あらかじめ決められた繰り返し時間ＴＲ内において所定のパルスシーケンスが所定回数繰り返される駆動信号ＤＲ１をＲＦコイル部２１４に印加するようにＲＦ駆動部２２が制御され、実行すべきプロトコルに即して、１ＴＲ内に、所定のパターンのパルス信号を勾配コイル２１３に印加するように勾配駆動部２３が制御される。
【００７３】
ＲＦ駆動部２２では、制御部２５の指示に基づいたプロトコル対応の駆動信号ＤＲ１がＲＦコイル部２１４に印加され、勾配駆動部２３では、制御部２５の指示に基づいたプロトコル対応の駆動信号ＤＲ２が勾配コイル部２１３に印加される。
このとき、ＲＦ駆動部２２では、制御部２５の指示に基づいてＲＦコイル部２１４の送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲ（繰り返し時間）で非線形に変化するように、駆動信号ＤＲ１がＲＦコイル部２１４に供給される（ＳＴ４）。
【００７４】
このように、ＲＦコイル部２１４は、送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲ（繰り返し時間）で非線形に変化するように、ＲＦ駆動部２２の駆動信号ＤＲ１により駆動されることから、スピンの回転座標系の相対位相がシーケンスにて揺らぎが与えられ、ノイズのみの位相がばらつく。
このとき、ＴＲ間では回転座標の相対位相のみ異なるため、横磁化の信号位相は変化させずに、混入ノイズ位相のみに揺らぎが与えられる（ＳＴ５）。
【００７５】
これにより、マグネットセンタを含むボア２１１内の所定の領域に勾配磁場および高周波磁場が形成され、被検体４０の被検部位で励起されたスピンが生じる電磁波が磁気共鳴信号として取り出され、これがデータ収集部２４で収集され、検査結果のデータとしてオペレータコンソール３０のデータ処理部３１に出力される。
すなわち、被検部位の撮像が行われる（ＳＴ６）。
【００７６】
データ処理部３１では、データ収集部２４から入力したデータがメモリに記憶され、メモリ内にデータ空間が形成される。データ処理部３１では、これら２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フーリエ変換して被検体４０の被検部位の画像が生成（再構成）される（ＳＴ７）。
【００７７】
そして、被検体４０の被検部位のデータ収集が完了すると、図示しない搬送部によって、クレードル２６と共に被検体４０がボア２１１の外に搬出される（ＳＴ８）。
【００７８】
図６および図７は、本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用した磁気共鳴撮影システムのノイズ位相のシミュレーション結果を示す図である。
なお、図６において、横軸は画像マトリクスを示し、縦軸は想定レベルを示している。
また、図６中、（Ａ）はノイズ位相に揺らぎを与えない場合の分布を示し、（Ｂ）は、本実施形態のようにノイズ位相に揺らぎを与えた場合の分布を示している。（Ｃ）は同様にファーストスピンエコー法に適用した場合の分布を示している。
また、図７（ａ）はノイズ位相に揺らぎを与えない場合のドットノイズのカウント数を示し、図７（ｂ）はファーストスピンエコー法にてノイズ位相に揺らぎを与えた場合のドットノイズのカウント数を示している。
【００７９】
図６の（Ａ）からわかるように、本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用しない場合、すなわちノイズ位相に揺らぎを与えない場合、１点にエネルギが集まり高信号となる。そして、図７に示すように、ドットノイズ数も多く観測されている。
これに対して、図６の（Ｂ）からわかるように、本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用した場合、すなわちノイズ位相に揺らぎを与えた場合、全体にエネルギが分散し、ノイズは小さなものとなる。また、ファーストスピンエコー法に採用した場合には、ドットのカウント数も、図６（Ｃ）に示すように、揺らぎを与えない場合に比べて、１／３程度に減少している。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態によれば、主磁場方向（縦磁化方向：Ｚ方向）を主信号として撮影（イメージング）するパルスシーケンスが用いられ磁気共鳴撮影システムにおいて、ＲＦコイル部２１４を、縦磁化を主信号として撮影するシーケンスにおいて、送信コイルおよび受信コイルで送受信される送信（ＲＦ）信号の位相および受信信号の位相が、各ＴＲ（繰り返し時間）で非線形に変化するように駆動するように構成したので、次のような効果を得ることができる。
ＴＲも変化なく、横磁化への揺らぎやＴＲの変化による信号の振幅変化も全くないため、縦磁化のみをイメージングするシーケンスには、いわゆるゴーストやコントラストに変化を与えずに済み、しかも、ドットのように一点あるいは複数点にエネルギが凝縮する場合には、その原因となるノイズの位相に揺らぎを与えることで、画像位相方向に信号を散らせることができ、バックグランドノイズに近いレベルに低下させることができる。
すなわち、本実施形態によれば、特定周波数の混入ノイズが凝縮し高輝度アーチファクトとなることを防止することができる。
【００８１】
なお、送信機としてのＲＦ駆動部２２と受信機としてのデータ収集部にビューの先頭のトリガをわたすように制御部２５により制御することにより、送信および受信の初期位相をＴＲでは同一として非線形に変化させるように構成することも可能である。
この場合も、上述した効果と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パルスシーケンスのＴＲを非線形に変化させることなく、確実にハードウェアから混入するドットノイズを低減でき、ひいては高輝度アーチファクトの発生を低減できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用した磁気共鳴撮影システムの一実施形態を示す構成図である。
【図２】ノイズ位相に揺らぎを与える場合の原理を説明するための図である。
【図３】本発明に係るＲＦコイルの駆動系であるＲＦコイル部、ＲＦ駆動部、データ収集部の一構成例を示すブロック図である。
【図４】スピンエコー法のパルスシーケンスについて説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用した磁気共鳴撮影システムのノイズ位相のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】本発明に係る磁気共鳴撮影装置を採用した磁気共鳴撮影システムのノイズ位相のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】一般的な磁気共鳴撮影装置において、特定周波数ノイズが混入した場合の不利益を説明するための図である。
【図９】特定周波数ノイズの混入に伴うアーチファクト発生を防止するための従来の方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…ＭＲＩシステム、２０…ＭＲＩ装置、２１…マグネットシステム、２１１…ボア、２１２…主磁場マグネット部、２１３…勾配コイル部、２１４…ＲＦコイル部、２１４１…送信コイル、２１４２…受信コイル、２２…ＲＦ駆動部、２２１…ゲート変調回路、２２２…ＲＦ電力増幅器、２２３…ＲＦ発振回路、２３…勾配駆動部、２４…データ収集部、２４１…前置増幅器、２４２…位相検波器、２４３…Ａ／Ｄ変換器、２５，２５Ａ〜２５Ｃ…制御部、２６…クレードル、３０…オペレータコンソール、３１…データ処理部、３２…操作部、３３…表示部、４０…被検体。
Claims (5)
- 静磁場空間に被検体を収容し、あらかじめ決められた繰り返し時間毎に磁気共鳴信号を得るパルスシーケンスでデータを収集し、そのデータに基づいて画像を再構成する磁気共鳴撮影装置であって、
あらかじめ決められた繰り返し時間内において所定のパルスシーケンスが繰り返される駆動信号を受けて、上記被検体内にスピンを励起するための励起用磁場を形成する励起信号の送信を行い、被検体内に励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号として受信するＲＦコイル部と、
上記ＲＦコイル部における送信位相および受信位相が、上記各繰り返し時間で非線形に変化するように、上記駆動信号を上記ＲＦコイル部に供給する位相制御手段と
を有する磁気共鳴撮影装置。 - 上記パルスシーケンスは、縦磁化を主信号とするイメージングするシーケンスである
請求項１記載の磁気共鳴撮影装置。 - 上記位相制御手段は、各ビュー毎に上記繰り返し時間の繰り返し回数および差分位相に基づくオフセットを送信位相および受信位相に与えるように駆動信号を供給する
請求項１または２記載の磁気共鳴撮影装置。 - 上記差分位相は、横磁化の定常状態を破壊しない所定角度値以下に設定されている
請求項３記載の磁気共鳴撮影装置。 - 横磁化のステディステートが必要なシーケンスでは、上記差分位相は、上記所定角度値よりさらに小さい値に設定されている
請求項４記載の磁気共鳴撮影装置。
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