JP4810432B2 - Magnetic resonance imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、核磁気共鳴を用いた検査装置(MRI:Magnetic Resonance Imaging)に係り、特に、コイル感度を利用した磁気共鳴撮影技術に関する。   The present invention relates to an inspection apparatus (MRI: Magnetic Resonance Imaging) using nuclear magnetic resonance, and more particularly to a magnetic resonance imaging technique using coil sensitivity.

磁気共鳴撮影装置は、検査対象を横切る任意の断面内の水素原子核に核磁気共鳴を起こさせ、発生する核磁気共鳴信号からその断面内における断層像を得る医用画像診断装置である。   The magnetic resonance imaging apparatus is a medical image diagnostic apparatus that causes nuclear magnetic resonance to occur in hydrogen nuclei in an arbitrary cross section that crosses an examination target, and obtains a tomographic image in the cross section from the generated nuclear magnetic resonance signal.

MRIの画像診断に於いて複数個のコイルと画像の折り返しを利用して撮影時間を短縮する技術が、実用化されている(例えば、非特許文献1参照)。 通常の撮影法が傾斜磁場のみを利用して位相エンコード方向の位置情報を画像に付与しているのに対して、非特許文献1の撮影法では、受信コイルの感度分布を併用して、位置情報を画像にエンコードしている。以下、このエンコード法を、コイル感度併用エンコードと呼び、また、感度分布を利用しない通常の傾斜磁場のみを利用したエンコードを、傾斜磁場エンコードと呼ぶ。   In MRI image diagnosis, a technique for shortening the imaging time by using a plurality of coils and image folding has been put into practical use (for example, see Non-Patent Document 1). Whereas the normal imaging method uses only the gradient magnetic field to provide position information in the phase encoding direction to the image, the imaging method of Non-Patent Document 1 uses the sensitivity distribution of the receiving coil in combination. The information is encoded in the image. Hereinafter, this encoding method is referred to as coil sensitivity combined encoding, and encoding using only a normal gradient magnetic field that does not use sensitivity distribution is referred to as gradient magnetic field encoding.

以上に述べたコイル感度併用エンコードは、位相エンコード無しで行うことも可能である。つまり、位相エンコード数以上のコイルを用いることにより、位相エンコード数を1、つまり、位相エンコードを行う必要が無くなる。この場合のエンコードを、コイル感度エンコードと呼ぶことにする。   The coil sensitivity combined encoding described above can be performed without phase encoding. In other words, by using a coil having the number of phase encodes or more, the number of phase encodes is 1, that is, it is not necessary to perform phase encode. The encoding in this case is called coil sensitivity encoding.

また、コイル感度エンコードは、位相エンコード方向に限らず、周波数エンコード方向(読み取り方向)にも利用することができる(例えば、特許文献1参照)。つまり、周波数エンコード数以上のコイルを用いて核磁気共鳴信号を計測することにより、周波数エンコードを行う必要がなくなり、したがって、読み取り用傾斜磁場を印加する必要がなくなる。読み取り用傾斜磁場を印加しない場合は、傾斜磁場の切り替えによる騒音が生じないという利点が得られる。   Further, the coil sensitivity encoding can be used not only in the phase encoding direction but also in the frequency encoding direction (reading direction) (see, for example, Patent Document 1). That is, it is not necessary to perform frequency encoding by measuring a nuclear magnetic resonance signal using coils having a frequency encoding number or more, and therefore it is not necessary to apply a gradient magnetic field for reading. When the gradient magnetic field for reading is not applied, there is an advantage that noise due to switching of the gradient magnetic field does not occur.

特開平08−322814号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-322814 Pruessmann KP、 Weiger M、 Scheidegger MB、 Boesiger P. SENSE: sensitivity encoding for fast MRI. Magn Reson Med、 vol.42、 no.5、 952−62、 1999Prussmann KP, Weiger M, Scheideger MB, Boesiger P. SENSE: sensibility encoding for fast MRI. Magn Reson Med, vol. 42, no. 5, 952-62, 1999

検査対象から発生するノイズが無いとすれば、上述の非特許文献1あるいは特許文献1のコイル感度エンコードを行って折り返しの無い画像を得ることができる。しかし、実際の撮影においては無視できないノイズが存在し、ノイズが存在する場合にも安定して解を求めるためには、各サブコイルの感度分布の間の一次独立性が高い必要がある。   If there is no noise generated from the inspection object, the coil sensitivity encoding described in Non-Patent Document 1 or Patent Document 1 described above can be performed to obtain an image without folding. However, there is noise that cannot be ignored in actual photographing, and in order to obtain a stable solution even in the presence of noise, the primary independence between the sensitivity distributions of the subcoils needs to be high.

また、コイル感度エンコードの数を増やすには、サブコイルの数を増やす必要があるが、サブコイルの数を増やすと一般に感度分布間の一次独立性が下がるため、傾斜磁場エンコードをコイル感度エンコードに置き換えられるほどサブコイルの数を増やすことは困難である。   In order to increase the number of coil sensitivity encodings, it is necessary to increase the number of subcoils. However, increasing the number of subcoils generally lowers the primary independence between sensitivity distributions, so that gradient magnetic field encoding can be replaced with coil sensitivity encoding. It is difficult to increase the number of subcoils.

感度分布間の一次独立性が低下すると、再構成が不安定になる。つまり、撮影対象と異なる画像が再構成されてしまう。   If the primary independence between the sensitivity distributions decreases, the reconstruction becomes unstable. That is, an image different from the object to be photographed is reconstructed.

そこで、本発明の目的は、感度分布の一次独立性が低い場合にもコイルの感度分布を利用した再構成を安定して行える磁気共鳴撮影装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging apparatus that can stably perform reconstruction using the sensitivity distribution of the coil even when the primary independence of the sensitivity distribution is low.

上記目的を達成するために、本発明の磁気共鳴撮影装置は、下記に示す特徴を有する。   In order to achieve the above object, the magnetic resonance imaging apparatus of the present invention has the following characteristics.

(1)静磁場空間内に置かれた検査対象に印加する高周波磁場を発生する高周波磁場発生手段と、前記検査対象に印加する傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、前記検査対象から発生する核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、受信された前記核磁気共鳴信号に基づいて、前記検査対象の画像を再構成する画像再構成手段と、前記各手段の動作を制御するシーケンス制御手段とを具備して、核磁気共鳴により前記検査対象の断層撮影を行う磁気共鳴撮影装置において、前記受信手段は、検査対象に対して空間的に異なる感度分布状態となって前記核磁気共鳴信号を受信する受信コイルを有し、前記画像再構成手段は、前記検査対象における磁気モーメントに対する制約条件のもと、予め求められた前記感度分布と前記核磁気共鳴信号のSN比を用い、前記検査対象における関心領域の磁気モーメントの分布を求める演算処理を行なうことを特徴とする。   (1) High-frequency magnetic field generating means for generating a high-frequency magnetic field to be applied to an inspection object placed in a static magnetic field space, gradient magnetic field generating means for generating a gradient magnetic field to be applied to the inspection object, and generated from the inspection object Receiving means for receiving a nuclear magnetic resonance signal; image reconstructing means for reconstructing the image to be examined based on the received nuclear magnetic resonance signal; and sequence control means for controlling the operation of each means; In the magnetic resonance imaging apparatus for performing tomography of the inspection object by nuclear magnetic resonance, the receiving means receives the nuclear magnetic resonance signal in a spatially different sensitivity distribution state with respect to the inspection object. The image reconstructing means has a sensitivity distribution determined in advance and S of the nuclear magnetic resonance signal under a constraint on the magnetic moment in the inspection object. Using the ratio, and performs the arithmetic processing for determining the distribution of the magnetic moment of the region of interest in said object.

(2)前記(1)の磁気共鳴撮影装置において、前記受信手段は、互いに空間的に異なる感度分布により前記核磁気共鳴信号を受信する複数のサブコイルから構成される受信コイルを具備することを特徴とする。   (2) In the magnetic resonance imaging apparatus according to (1), the receiving unit includes a receiving coil including a plurality of subcoils that receive the nuclear magnetic resonance signal with spatially different sensitivity distributions. And

(3)前記(1)の磁気共鳴撮影装置において、前記検査対象を搭載し、所望とする方向に(例えば、前記検査対象の体軸方向に、あるいは体軸方向と略垂直の方向に)移動可能な天板を具備し、前記パルスシーケンス制御手段は、前記天板の移動中に前記磁気共鳴信号を複数回受信するように前記受信手段を制御することを特徴とする。   (3) In the magnetic resonance imaging apparatus of (1), the inspection object is mounted and moved in a desired direction (for example, in the body axis direction of the inspection object or in a direction substantially perpendicular to the body axis direction). The pulse sequence control means controls the receiving means so as to receive the magnetic resonance signal a plurality of times during the movement of the top board.

(4)前記磁気共鳴撮影装置において、前記画像再構成手段は、前記関心領域と前記関心領域の外部領域に関して前記再構成される画像のSN比を最大にする処理を行い、前記制約条件は、前記外部領域における前記磁気モーメントの分布が既知であるという条件と、前記関心領域における前記磁気モーメントの分布がとり得る上限値及び下限値が既知であるという条件とを含むことを特徴とする。   (4) In the magnetic resonance imaging apparatus, the image reconstruction unit performs processing for maximizing an SN ratio of the reconstructed image with respect to the region of interest and an external region of the region of interest, and the constraint condition is: It includes a condition that the distribution of the magnetic moment in the external region is known, and a condition that the upper limit value and the lower limit value that can be taken by the distribution of the magnetic moment in the region of interest are known.

(5)前記磁気共鳴撮影装置において、前記傾斜磁場を用いた撮影を最終的に得る画像の解像度よりも低い解像度(例えば、最終的に得る画像の解像度の半分以下の解像度)で予め行って取得した前記検査対象の磁気モーメントの分布をもとに、前記感度分布と、前記制約条件における前記上限値及び下限値とを決定することを特徴とする。   (5) In the magnetic resonance imaging apparatus, the acquisition using the gradient magnetic field is performed in advance at a resolution lower than the resolution of the image finally obtained (for example, the resolution of half or less of the resolution of the image finally obtained). The sensitivity distribution and the upper limit value and the lower limit value in the constraint condition are determined based on the distribution of the magnetic moment to be inspected.

(6)前記磁気共鳴撮影装置において、再構成された前記画像を表示する表示手段を有することを特徴とする。   (6) The magnetic resonance imaging apparatus includes display means for displaying the reconstructed image.

本発明によれば、磁気モーメントの分布の満たすべき条件を利用することにより、受信コイルの感度分布の一次独立性が低い場合にも受信コイルの感度分布を利用した再構成を安定して行える磁気共鳴撮影装置を実現できる。   According to the present invention, by using the condition to be satisfied by the distribution of the magnetic moment, even when the primary independence of the sensitivity distribution of the receiving coil is low, the reconfiguration using the sensitivity distribution of the receiving coil can be performed stably. A resonance imaging apparatus can be realized.

以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳述する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施例1)
以下、本発明による磁気共鳴撮影装置の第1の実施例を説明する。
(Example 1)
Hereinafter, a first embodiment of the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention will be described.

図13は、磁気共鳴撮影装置の概観図であり、図1は、その核磁気共鳴イメージング装置の概略構成を示すブロック図である。図13において、101は静磁場を発生するマグネット、103は検査対象、300は天板を示す。また、図1において、101は静磁場を発生するマグネット、102は傾斜磁場を発生するコイル、103は検査対象であり、検査対象103はマグネット101の発生する静磁場空間内に設置される。また、シーケンサ104は、傾斜磁場電源105と高周波磁場発生器106に命令を送り、それぞれ傾斜磁場および高周波磁場を発生させる。高周波磁場は、照射用コイル107を通じて検査対象103に印加される。検査対象103から発生した信号は、受信コイル116によって受波され、受信器108で検波が行われる。検波の基準とする核磁気共鳴周波数(以下、検波基準周波数と記す。)は、シーケンサ104によりセットされる。検波された信号は、計算機109に送られ、ここで画像再構成などの信号処理が行われる。   FIG. 13 is a schematic view of a magnetic resonance imaging apparatus, and FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the nuclear magnetic resonance imaging apparatus. In FIG. 13, 101 is a magnet that generates a static magnetic field, 103 is an inspection object, and 300 is a top plate. In FIG. 1, 101 is a magnet that generates a static magnetic field, 102 is a coil that generates a gradient magnetic field, 103 is an inspection target, and the inspection target 103 is installed in a static magnetic field space generated by the magnet 101. The sequencer 104 sends commands to the gradient magnetic field power source 105 and the high frequency magnetic field generator 106 to generate a gradient magnetic field and a high frequency magnetic field, respectively. The high frequency magnetic field is applied to the inspection object 103 through the irradiation coil 107. A signal generated from the inspection object 103 is received by the receiving coil 116 and detected by the receiver 108. A nuclear magnetic resonance frequency (hereinafter referred to as a detection reference frequency) as a reference for detection is set by the sequencer 104. The detected signal is sent to the computer 109, where signal processing such as image reconstruction is performed.

その結果は、ディスプレイ110に表示される。必要に応じて、記憶媒体111に検波された信号や測定条件を記憶させることもできる。また、静磁場均一度を調整する必要があるときは、シムコイル112を使う。シムコイル112は複数のチャネルからなり、シム電源113により電流が供給される。静磁場均一度調整時には各シムコイルに流れる電流をシーケンサ104により制御する。シーケンサ104は、シム電源113に命令を送り、静磁場不均一を補正するような付加的な磁場をシムコイル112より発生させる。   The result is displayed on the display 110. The detected signal and measurement conditions can be stored in the storage medium 111 as necessary. When it is necessary to adjust the static magnetic field uniformity, the shim coil 112 is used. The shim coil 112 includes a plurality of channels, and current is supplied from the shim power supply 113. When adjusting the uniformity of the static magnetic field, the sequencer 104 controls the current flowing through each shim coil. The sequencer 104 sends a command to the shim power supply 113 to generate an additional magnetic field from the shim coil 112 so as to correct the static magnetic field inhomogeneity.

なお、シーケンサ104は、通常、予めプログラムされたタイミング、強度で各装置が動作するように制御を行う。上記プログラムのうち、特に、高周波磁場、傾斜磁場、信号受信のタイミングや強度を記述したものは、パルスシーケンスと呼ばれている。   The sequencer 104 normally performs control so that each device operates at a timing and intensity programmed in advance. Among the above programs, a program that describes the high-frequency magnetic field, the gradient magnetic field, and the timing and intensity of signal reception is called a pulse sequence.

この装置を用いた本発明による撮影の流れを、図14に示す。撮影は、コイル感度の切り替えによる本撮影と、通常の傾斜磁場を利用した低解像度での予備撮影にわけて行う。予備撮影は、低解像度であるため短時間で行うことができ(ステップ1)、予備撮影により各コイルの感度分布を取得する(ステップ2)。また、同じ予備撮影から検査対象の存在範囲と、再構成画像の各ピクセルの画素値の上限値と下限値を決定する(ステップ3)。本撮影では、コイルを切り替えながらの撮影を行う(ステップ4)。本撮影で得られたデータと予備撮影で得られた感度分布と検査対象の条件から、最適化により検査対象の画像を再構成する(ステップ5)。   FIG. 14 shows the flow of photographing according to the present invention using this apparatus. The shooting is performed by dividing the main shooting by switching the coil sensitivity and the preliminary shooting at a low resolution using a normal gradient magnetic field. Preliminary photographing can be performed in a short time because of low resolution (step 1), and sensitivity distribution of each coil is acquired by preliminary photographing (step 2). Further, the existence range of the inspection object and the upper limit value and the lower limit value of the pixel value of each pixel of the reconstructed image are determined from the same preliminary photographing (step 3). In the actual photographing, photographing is performed while switching the coil (step 4). From the data obtained in the main photographing, the sensitivity distribution obtained in the preliminary photographing, and the condition of the inspection object, an image to be inspected is reconstructed by optimization (step 5).

本実施例の撮影は、図2に示すパルスシーケンスを用いて行われる。図2において、RFは励起高周波パルス、また、Gsはスライス選択傾斜磁場、Geは位相エンコード傾斜磁場を示す。   Imaging in this embodiment is performed using the pulse sequence shown in FIG. In FIG. 2, RF represents an excitation radio frequency pulse, Gs represents a slice selective gradient magnetic field, and Ge represents a phase encoding gradient magnetic field.

まず、検査対象にスライス傾斜磁場2と同時に励起高周波パルス1を印加し、所望のスライスのみを励起する。   First, the excitation high-frequency pulse 1 is applied to the inspection object simultaneously with the slice gradient magnetic field 2 to excite only a desired slice.

励起高周波パルス1を印加してから時間τ後、πパルス41を印加すると核磁気共鳴信号(エコー信号)45が段々大きくなり、一定時間後再び減衰を始める。πパルス41を印加して時間2τ後、再びπパルス43、44を印加するということを繰り返すと、磁気共鳴信号46、47は増減を繰り返す。なお、この繰返しの際には位相エンコード傾斜磁場4an、4bnをそれぞれ印加し、これによりy方向の位置情報を付与する。   When the π pulse 41 is applied after the time τ after the excitation high frequency pulse 1 is applied, the nuclear magnetic resonance signal (echo signal) 45 becomes gradually larger and starts to attenuate again after a certain time. When the π pulses 43 and 44 are applied again after the time 2τ after the π pulse 41 is applied, the magnetic resonance signals 46 and 47 repeatedly increase and decrease. In this repetition, the phase encode gradient magnetic fields 4an and 4bn are applied, respectively, to thereby provide position information in the y direction.

核磁気共鳴信号は、受信コイルを構成するL個のサブコイルを切り替えながら計測する。図2に示すように、二つのπパルスの間のそれぞれにおいて、時間i(i=1、2、3、……、L)には一個のサブコイルciだけをアクティブにして、核磁気共鳴信号Siを順次計測する。   The nuclear magnetic resonance signal is measured while switching the L sub-coils constituting the receiving coil. As shown in FIG. 2, at each time between two π pulses, at time i (i = 1, 2, 3,..., L), only one subcoil ci is activated, and the nuclear magnetic resonance signal Si. Are measured sequentially.

受信コイルの具体的な構成の一例を、図3に示す。受信コイルは、複数のサブコイル80で構成されており、図3には6個のサブコイル(c1〜c6)からなる受信コイルの例を示す。各サブコイルには、ダイオード81が接続されており、それぞれのダイオードはシーケンサ104からの信号によって個別にON/OFFさせることができる。   An example of a specific configuration of the receiving coil is shown in FIG. The receiving coil is composed of a plurality of subcoils 80, and FIG. 3 shows an example of a receiving coil including six subcoils (c1 to c6). A diode 81 is connected to each subcoil, and each diode can be individually turned on / off by a signal from the sequencer 104.

各サブコイルの感度分布を求めるためには、図2に示されるパルスシーケンスによる撮影の前に、磁気共鳴撮影装置で一般的に行われる傾斜磁場を用いた撮影を低解像度(例えば、最終的に得る画像の解像度の半分)で行い、補間(例えば多項式近似)により最終的に得る画像の解像度で感度分布を作成する。   In order to obtain the sensitivity distribution of each sub-coil, imaging using a gradient magnetic field generally performed in a magnetic resonance imaging apparatus is obtained at a low resolution (for example, finally obtained) before imaging by the pulse sequence shown in FIG. The sensitivity distribution is created with the resolution of the image finally obtained by interpolation (for example, polynomial approximation).

以上のようにして求めた各サブコイルの感度分布と検査対象の関係は、図4に示す通りである。図4(a)に示すように、コイルの感度は、関心領域900の外側にも広がっており、コイル感度の存在する領域はN個の区間に分割されている。i番目のサブコイルの感度分布f(x)のj(j=1、2、…、N)番目の区間の平均値をfijとする。また、図4(b)に示すように、j番目の区間に存在する水素原子核の磁気モーメントの大きさをIとする。Iは再構成画像における輝度情報に対応する値となる。The relationship between the sensitivity distribution of each subcoil obtained as described above and the inspection object is as shown in FIG. As shown in FIG. 4A, the sensitivity of the coil extends to the outside of the region of interest 900, and the region where the coil sensitivity exists is divided into N sections. The average value of the j (j = 1, 2,..., N) -th section of the sensitivity distribution f i (x) of the i-th subcoil is defined as f ij . Further, as shown in FIG. 4B, the magnitude of the magnetic moment of the hydrogen nucleus existing in the j-th section is I j . I j is a value corresponding to the luminance information in the reconstructed image.

ここで、i番目のサブコイルを介して観測される核磁気共鳴信号Sは、次の(数1)で表される。Here, the nuclear magnetic resonance signal S i observed through the i-th subcoil is expressed by the following (Equation 1).

Figure 0004810432
Figure 0004810432

そして、サブコイルの切り替えにより感度分布を示す関数f(x)をi=1、2、3、…、Lと変化させた場合、各サブコイルを介して得られる核磁気共鳴信号S(i=1、2、3、…、L)のそれぞれは、次式の(数2)で表されることになる。When the function f i (x) indicating the sensitivity distribution is changed to i = 1, 2, 3,..., L by switching the subcoil, the nuclear magnetic resonance signal S i (i = i = Each of 1, 2, 3,..., L) is expressed by the following equation (Equation 2).

Figure 0004810432
Figure 0004810432

ここで、この(数2)において感度fijを要素とする行列をf、また、核磁気共鳴信号Sを要素とするベクトルをS、磁気モーメントの大きさ(再構成される画像の画素値)Iを要素とするベクトルをIであらわすことにする。Here, in this (Equation 2), f is a matrix having the sensitivity f ij as an element, S is a vector having the nuclear magnetic resonance signal S i as an element, and the magnitude of the magnetic moment (pixel value of the reconstructed image) ) Let I be a vector with I j as an element.

(数2)からIを求めることにより画像を再構成することが可能である。コイル感度分布が完全に同じでない限り、fの逆行列f−1が存在するため、Sにノイズ成分が含まれていない場合には、容易にIを求めることが可能である。しかし、実際には少なからずノイズが含まれており、また、fの形状が互いに似ていることからfの各行間の一次独立性が低いため、f−1による解では正しいIが得られない。An image can be reconstructed by obtaining I from (Equation 2). Unless the coil sensitivity distributions are completely the same, there is an inverse matrix f −1 of f, and therefore I can be easily obtained when no noise component is included in S. However, included actually no small noise, also due to low linear independence of each line spacing f from the shape of the f i are similar to each other, right I is obtained in solution by f -1 Absent.

そこで、本実施例では、以下の解法により正しいIを求める。すなわち、磁気モーメントの大きさIjのうち、関心領域内のIj(j∈関心領域)は、例えば、(数3)に示す制約条件つきのMMSE(Minimum Mean Square Error)規範に基づき決定する。   Therefore, in this embodiment, the correct I is obtained by the following solution. That is, among the magnitudes Ij of the magnetic moment, Ij (j∈ region of interest) within the region of interest is determined based on, for example, the MMSE (Minimum Mean Square Error) standard with constraints shown in (Equation 3).

Figure 0004810432
Figure 0004810432

ここで、e'は目的関数であり、磁気モーメントの大きさの真値Iと推定解I'の差の2
乗の期待値である。また、E{・}は期待値、||・||はベクトルの大きさを表す。
Here, e ′ is an objective function, which is 2 of the difference between the true value I of the magnitude of the magnetic moment and the estimated solution I ′.
Expected value of power. E {•} represents an expected value, and || • || represents the magnitude of the vector.

(数3)では、2個の制約条件を定めている。すなわち、関心領域外では、水素原子核が存在せず磁気モーメントの大きさは0となるため、一つ目の制約条件として「I'=0、jは関心領域外」という条件を定める。さらに、I'は大きさを表すため正の値であり、また、感度分布を求めるために行った撮影から、I'の下限Iinf jと上限Isup jがわかるため、二つ目の制約条件として「Iinf j≦Ij≦Isup j、j∈関心領域」という条件を定める。In (Equation 3), two constraint conditions are defined. That is, since there is no hydrogen nucleus outside the region of interest and the magnitude of the magnetic moment is 0, a condition that “I ′ j = 0, j is outside the region of interest” is defined as the first constraint condition. Furthermore, I 'j is a positive value to represent the size, also, the imaging performed to determine the sensitivity distribution, I' because the apparent lower limit I inf j and max I sup j of j, second Is defined as “I inf j ≦ Ij ≦ I sup j , jεregion of interest”.

受信コイルで取得する核磁気共鳴信号と検査対象の出すノイズは、互いに独立な確率過程に従うと考えられるので、(数3)は(数4)に置き換えられる。   Since the nuclear magnetic resonance signal acquired by the receiving coil and the noise generated by the inspection object are considered to follow a mutually independent stochastic process, (Equation 3) is replaced by (Equation 4).

Figure 0004810432
Figure 0004810432

(数4)において、σは核磁気共鳴信号のSN比の逆数の2乗であり、第2項σ||I'||はノイズに関する項である。また、この第2項は、SN比が最大値となるようにする項である。In equation (4), sigma is the square of the reciprocal of SN ratio of the nuclear magnetic resonance signals, the second term sigma || I '|| 2 is a section on noise. The second term is a term that makes the S / N ratio the maximum value.

(数4)の解は一義的に定まるが、最適化の具体的な手法としては、Jacobi法を基本とする手法や勾配投影法など様々な手法がある。それぞれ収束速度や安定性に特徴があり、どの手法を選ぶかは、計算機の性能や解にどれほどの信頼性を求めるかによる。ここでは、一例としてJacobi法を基本とし、反復回ごとに制約条件の範囲をチェックし、範囲を超えた場合はI'の値を制約条件の境界の値に置き換える手法を、図5に示す。   Although the solution of (Equation 4) is uniquely determined, there are various methods such as a method based on the Jacobi method and a gradient projection method as specific methods for optimization. Each has its own convergence speed and stability. Which method is chosen depends on how reliable the computer performance and solution are required. Here, as an example, FIG. 5 shows a method of checking the range of the constraint condition every iteration and replacing the value of I ′ with the boundary value of the constraint condition when the range is exceeded, based on the Jacobi method as an example.

まず、I'(j=1、2、3、…、N)の初期値として0を設定する(ステップ1)。次に、設定されたI'の値における目的関数eの勾配ベクトル∂e/∂I'を求める(ステップ2)。(求めた勾配ベクトル)×(1/2)だけI'を変化させる(ステップ3)。変化させた結果I'が制約条件を満たさなければ、制約条件を満たすように、かつ、最も変化量が少なくてすむようにさらにI'を変化させる(ステップ4)。変化させたI'から目的関数eの値を求める(ステップ5)。求めた目的関数eの値が十分小さくなる(ノイズレベル程度に減少する)という収束条件e<e0(e0=N・γ・((Isupjの平均値))/2)を満たすかどうかを判断し(ステップ6)、満たしていなければステップ2に戻り、満たしていれば、そのときのI'を解とする。以上の手順によってI'が決定され、x軸方向の投影像が得られる。First, 0 is set as an initial value of I ′ j (j = 1, 2, 3,..., N) (step 1). Next, determine the 'gradient vector ∂E / ∂I objective function e in the value of j' set I (step 2). I ′ j is changed by (the obtained gradient vector) × (1/2) (step 3). If the changed result I ′ j does not satisfy the constraint condition, I ′ j is further changed so as to satisfy the constraint condition and minimize the amount of change (step 4). The value of the objective function e is obtained from the changed I ′ j (step 5). It is determined whether or not a convergence condition e <e0 (e0 = N · γ · ((average value of I supj ) 2 ) / 2) that the value of the obtained objective function e is sufficiently small (decreases to about the noise level) is satisfied. determination (step 6), the flow returns to step 2 does not satisfy, if they meet, to a solution of I 'j at this time. I ′ j is determined by the above procedure, and a projection image in the x-axis direction is obtained.

決定されたI'、I'、I'、…、I'は、メモリ403に格納される。この格納状態を示したのが、図6である。それぞれ、図中ky軸上の、核磁気共鳴信号取得の際に印加された位相エンコード傾斜磁場に対応する位置にx軸方向に沿って配列されて格納されるようになっている。The determined I ′ 1 , I ′ 2 , I ′ 3 ,..., I ′ N are stored in the memory 403. FIG. 6 shows this storage state. Each is arranged and stored along the x-axis direction at a position on the ky axis in the figure corresponding to the phase encoding gradient magnetic field applied at the time of nuclear magnetic resonance signal acquisition.

以上、I'、I'、I'、…、I'を求める操作が、位相エンコード傾斜磁場の変化毎にそれぞれなされ、これを繰り返すことによって前記メモリ403内に磁気共鳴信号が全て格納されることになる。As described above, the operations for obtaining I ′ 1 , I ′ 2 , I ′ 3 ,..., I ′ N are performed for each change of the phase encoding gradient magnetic field, and by repeating this, all the magnetic resonance signals are stored in the memory 403. Will be stored.

その後、前記メモリ403に格納された情報に基づいて、図6の下図に示すように、ky方向にフーリエ変換して得られる情報を画像メモリ402に格納させることによって、断層画像に対応する2次元画像情報が得られることになる。   Thereafter, based on the information stored in the memory 403, as shown in the lower diagram of FIG. 6, information obtained by Fourier transform in the ky direction is stored in the image memory 402, so that the two-dimensional corresponding to the tomographic image is obtained. Image information can be obtained.

以上説明したことから明らかなように、本実施例の磁気共鳴撮影装置によれば、リードアウト傾斜磁場を特に印加することなくx軸方向の位置情報が付与されて、画像が得られることが判る。   As is apparent from the above description, according to the magnetic resonance imaging apparatus of the present embodiment, it is understood that the position information in the x-axis direction is given and the image is obtained without particularly applying the readout gradient magnetic field. .

以下、本実施例の効果を示すため、従来法により得られる画像との比較を行う。   Hereinafter, in order to show the effect of the present embodiment, a comparison with an image obtained by a conventional method is performed.

図7は、検査対象を撮影して得られるべき画像であり、検査対象の形状を示す。ただし、再構成画像では得られない関心領域外についても表示している。   FIG. 7 is an image to be obtained by photographing the inspection object, and shows the shape of the inspection object. However, the region outside the region of interest that cannot be obtained from the reconstructed image is also displayed.

図7において、上側の図が検査対象の2次元の画像を示し、下側の図はその画像をx軸に射影した1次元プロファイルである。図のx軸およびy軸は、位置を示す軸であり、スケールはピクセルサイズが1になるようにしてある。x軸方向は、各サブコイルにおいて感度分布が変化する方向であり、コイル感度エンコードを行う方向である。y軸方向は、各サブコイルにおいて感度分布は変化しない方向であり、周波数エンコードを行う方向である。また、下側プロファイルの縦軸は、画素値を示す。   In FIG. 7, the upper diagram shows a two-dimensional image to be inspected, and the lower diagram shows a one-dimensional profile obtained by projecting the image on the x-axis. The x-axis and y-axis in the figure are axes indicating positions, and the scale is such that the pixel size is 1. The x-axis direction is a direction in which the sensitivity distribution changes in each subcoil and is a direction in which coil sensitivity encoding is performed. The y-axis direction is a direction in which the sensitivity distribution does not change in each subcoil, and is a direction in which frequency encoding is performed. The vertical axis of the lower profile indicates the pixel value.

図7に示されるように、使用した検査対象は、幅4ピクセルのスリットを持つ長方形で、ある。図7上側の図において、白色で示される領域Aが検査対象の存在する領域で、その間に検査対象の存在しない領域(4ピクセルのスリット)を有する。x方向の再構成は、区間の数N(図4参照)128として行った。また、関心領域900は、中心のx=32からx=95の64ピクセルの区間である。使用したコイルの数L(図4参照)は64である。SN比は100である。   As shown in FIG. 7, the used inspection object is a rectangle having a slit with a width of 4 pixels. In the upper diagram of FIG. 7, a region A indicated in white is a region where the inspection target exists, and has a region where there is no inspection target (a slit of 4 pixels) therebetween. The reconstruction in the x direction was performed with the number of sections N (see FIG. 4) 128. The region of interest 900 is a 64-pixel section from the center x = 32 to x = 95. The number L of coils used (see FIG. 4) is 64. The S / N ratio is 100.

図8に、本発明により得られる再構成画像を示す。図8において、上側の図が2次元再構成画像を示し、下側の図はその画像をx軸に射影した1次元プロファイルである。図のx軸およびy軸は位置を示す軸であり、スケールは図7と等しいが、範囲は図7の関心領域900の範囲である。x軸方向は、各サブコイルにおいて感度分布が変化する方向であり、コイル感度エンコードを行う方向である。y軸方向は、各サブコイルにおいて感度分布は変化しない方向であり、周波数エンコードを行う方向である。また、下側プロファイルの縦軸は画素値を示す。   FIG. 8 shows a reconstructed image obtained by the present invention. In FIG. 8, the upper diagram shows a two-dimensional reconstructed image, and the lower diagram shows a one-dimensional profile obtained by projecting the image on the x-axis. The x-axis and y-axis in the figure are axes indicating positions, and the scale is equal to that in FIG. 7, but the range is the range of the region of interest 900 in FIG. The x-axis direction is a direction in which the sensitivity distribution changes in each subcoil and is a direction in which coil sensitivity encoding is performed. The y-axis direction is a direction in which the sensitivity distribution does not change in each subcoil, and is a direction in which frequency encoding is performed. The vertical axis of the lower profile indicates the pixel value.

図8下側に示す1次元プロファイルからわかるように、検査対象の最も外側の部分およびスリット境界部分のエッジがわずかに鈍っているだけで、幅4ピクセルのスリットが分離された再構成画像が得られている。すなわち、本発明により分解能4ピクセルで撮影が可能であることがわかる。   As can be seen from the one-dimensional profile shown in the lower part of FIG. 8, a reconstructed image in which slits with a width of 4 pixels are separated is obtained by slightly dulling the edges of the outermost part to be inspected and the slit boundary part. It has been. That is, it can be seen that the present invention can capture images with a resolution of 4 pixels.

図9は、従来法による再構成画像である。図9において、上側の図が2次元再構成画像を示し、下側の図はその画像をx軸に射影した1次元プロファイルである。図のx軸およびy軸は位置を示す軸であり、スケールは図7、8と等しいが、範囲は図7の関心領域900の範囲である。x軸方向は、各サブコイルにおいて感度分布が変化する方向であり、コイル感度エンコードを行う方向である。y軸方向は、各サブコイルにおいて感度分布は変化しない方向であり、周波数エンコードを行う方向である。また、下側プロファイルの縦軸は、画素値を示す。   FIG. 9 is a reconstructed image according to the conventional method. In FIG. 9, the upper diagram shows a two-dimensional reconstructed image, and the lower diagram shows a one-dimensional profile obtained by projecting the image on the x-axis. The x-axis and y-axis in the figure are positions indicating axes, the scale is the same as in FIGS. 7 and 8, but the range is the range of the region of interest 900 in FIG. The x-axis direction is a direction in which the sensitivity distribution changes in each subcoil and is a direction in which coil sensitivity encoding is performed. The y-axis direction is a direction in which the sensitivity distribution does not change in each subcoil, and is a direction in which frequency encoding is performed. The vertical axis of the lower profile indicates the pixel value.

x方向の空間分解能が、前述した本発明の手法により達成された空間分解能と同じになるように、検査対象の存在する領域をカバーする16個のサブコイルを用いて画像を取得し、x軸方向の関心領域を16ピクセルに分割して画像再構成を行っている。つまり、図9に示す画像のx方向のピクセルサイズは、図8の4倍になっている。図9からわかるように、x方向に空間分解能は得られず、画像再構成に失敗している。また、画像の輝度値は、本来の輝度値の2000倍になっていることがわかる。   An image is acquired using 16 subcoils that cover the region where the inspection target exists so that the spatial resolution in the x direction is the same as the spatial resolution achieved by the above-described method of the present invention, and the x-axis direction is acquired. The region of interest is divided into 16 pixels to perform image reconstruction. That is, the pixel size in the x direction of the image shown in FIG. 9 is four times that in FIG. As can be seen from FIG. 9, no spatial resolution is obtained in the x direction, and image reconstruction has failed. It can also be seen that the luminance value of the image is 2000 times the original luminance value.

以上まとめると、本実施例では、従来法では不可能であった分解能でコイル感度エンコードが可能となり、その結果、周波数エンコードにかえてコイル感度エンコードを行うことができ、傾斜磁場の切り替えにより生じていた騒音のない撮影を行うことができる。   In summary, in this embodiment, coil sensitivity encoding can be performed with a resolution that was impossible with the conventional method, and as a result, coil sensitivity encoding can be performed instead of frequency encoding, which is caused by switching of the gradient magnetic field. You can shoot without noise.

(実施例2)
本発明の第2の実施例として、検査対象を置く天板を所望とする方向に移動させることにより感度分布を変化させて撮影を行う方法について述べる。本例では、天板は、検査対象の体軸方向に移動可能に構成されているが、この方向に限らず、例えば、体軸方向と略垂直の方向に移動可能であってもよい。
(Example 2)
As a second embodiment of the present invention, a method is described in which imaging is performed by changing the sensitivity distribution by moving a top plate on which an inspection object is placed in a desired direction. In this example, the top plate is configured to be movable in the body axis direction of the inspection target, but is not limited to this direction, and may be movable in a direction substantially perpendicular to the body axis direction, for example.

図10は、検査対象103と天板300と受信コイル301の関係を示す図である。検査対象は移動可能な天板に置かれ、受信コイルは単一のコイルで構成され、静止している。   FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship among the inspection target 103, the top board 300, and the reception coil 301. The inspection object is placed on a movable top plate, and the receiving coil is composed of a single coil and is stationary.

撮影は、図11に示すパルスシーケンスを用いて行う。図11で、RFは励起高周波パルス、Gsはスライス選択傾斜磁場、Grは読み取り傾斜磁場、天板位置p1、p2、…pLは静止している受信コイルを基準とした座標系x'における天板の位置、コイル感度分布は天板に固定した座標系でのコイル感度分布を示す。   Imaging is performed using the pulse sequence shown in FIG. In FIG. 11, RF is an excitation radio frequency pulse, Gs is a slice selective gradient magnetic field, Gr is a read gradient magnetic field, and the top plate positions p1, p2,... PL are top plates in a coordinate system x ′ based on a stationary receiving coil. The position of the coil and the coil sensitivity distribution indicate the coil sensitivity distribution in the coordinate system fixed to the top plate.

まず、検査対象にスライス傾斜磁場2と同時に励起高周波パルス1を印加し、特定のスライスのみを励起する。これにより、特定のスライスのみが核磁気共鳴信号42を発生するようになる。   First, the excitation high-frequency pulse 1 is applied to the inspection object simultaneously with the slice gradient magnetic field 2 to excite only a specific slice. As a result, only a specific slice generates the nuclear magnetic resonance signal 42.

励起高周波パルス1を印加して時間τ後、πパルス41を印加すると一度減衰した磁気共鳴信号は再び大きくなり、一定時間後再び減衰を始める。πパルス41を印加して時間2τ後、再びπパルス43を印加するということを繰り返すと、核磁気共鳴信号は増減を繰り返す。なお、この繰返しの際には、図10におけるy方向に読み取り傾斜磁場5を印加し、これによりy方向の位置情報を付与する。   When the π pulse 41 is applied after a time τ after applying the excitation high-frequency pulse 1, the magnetic resonance signal once attenuated becomes large again, and begins to attenuate again after a certain time. When the application of the π pulse 43 is repeated after the time 2τ after the π pulse 41 is applied, the nuclear magnetic resonance signal repeatedly increases and decreases. In this case, the reading gradient magnetic field 5 is applied in the y direction in FIG. 10, thereby giving position information in the y direction.

核磁気共鳴信号は、天板を移動させながら計測する。図11に示すように、二つのπパルスの間のそれぞれにおいて、読み取り傾斜磁場を印加しながら受信コイルによって磁気共鳴信号(E(ky)、E(ky)、E(ky)、…、E(ky))を順次計測する。ここで、kyはy方向に対応するk空間上の座標を表す。核磁気共鳴信号E(ky)は、天板位置Piにおいて受信した核磁気共鳴信号のk空間上の点kyにおける値である。計測されたEは、図12(a)に示すように、計測メモリ400に格納される。以下、あるkyにおける核磁気共鳴信号S=E(ky)について考える。Nuclear magnetic resonance signals are measured while moving the top plate. As shown in FIG. 11, the magnetic resonance signals (E 1 (ky), E 2 (ky), E 3 (ky),... , E L (ky)) are sequentially measured. Here, ky represents coordinates in the k space corresponding to the y direction. The nuclear magnetic resonance signal E i (ky) is a value at a point ky in the k space of the nuclear magnetic resonance signal received at the top position Pi. The measured E i is stored in the measurement memory 400 as shown in FIG. Hereinafter, the nuclear magnetic resonance signal S i = E i (ky) at a certain ky will be considered.

天板位置Piにおいて、天板に固定した座標での受信コイルの感度分布fと検査対象の関係は、実施例1と同じく、図4に示す通りになる。図4(a)に示すように、コイルの感度は関心領域900の外側にも広がっており、コイル感度の存在する領域はN個の区間に分割されている。天板位置Piにおいて、天板に固定した座標での受信コイルの感度分布f(x)のj(j=1、2、…、N)番目の区間の平均値をfijとする。また、図4(b)に示すように、j番目の区間に存在する水素原子核の磁気モーメントの大きさをIとする。Iは再構成画像における輝度情報に対応する値となる。In top position Pi, inspected relationship between sensitivity distribution f i of receiver coils at fixed coordinates in the top plate, like in Example 1, it becomes as shown in FIG. As shown in FIG. 4A, the sensitivity of the coil extends to the outside of the region of interest 900, and the region where the coil sensitivity exists is divided into N sections. In top position Pi, j of the sensitivity of the receiver coils at fixed coordinates in the top plate distribution f i (x) (j = 1,2, ..., N) the average of th interval and f ij. Further, as shown in FIG. 4B, the magnitude of the magnetic moment of the hydrogen nucleus existing in the j-th section is I j . I j is a value corresponding to the luminance information in the reconstructed image.

このように、天板移動により実施例1と同様に検査対象に対して受信コイルの感度分布を変化させて撮影することが可能であり、i番目の天板位置において観測される磁気共鳴信号Siは、(数1)で表される。   In this way, it is possible to change the sensitivity distribution of the receiving coil with respect to the object to be inspected by moving the top plate as in the first embodiment, and the magnetic resonance signal Si observed at the i-th top plate position. Is represented by (Equation 1).

そして、天板位置の移動により感度分布を示す関数f(x)をi=1、2、3、…、Lと変化させた場合、核磁気共鳴信号S(i=1、2、3、…、L)のそれぞれも実施例1と同じく、(数2)で表される。実施例2においては、各複数のコイルの位置について、感度分布を求める。具体的な手法は、実施例1に記載の通りである。When the function f i (x) indicating the sensitivity distribution is changed to i = 1, 2, 3,..., L by movement of the top position, the nuclear magnetic resonance signal S i (i = 1, 2, 3) is changed. ,..., L) are also expressed by (Equation 2) as in the first embodiment. In the second embodiment, the sensitivity distribution is obtained for the positions of the plurality of coils. A specific method is as described in the first embodiment.

よって、実施例1に記載した方法とまったく同じ方法により、(数4)で磁気モーメントの大きさI'を求めることができ、x軸方向の投影像が得られる。   Therefore, the magnitude I ′ of the magnetic moment can be obtained by (Expression 4) by exactly the same method as described in the first embodiment, and a projected image in the x-axis direction is obtained.

決定されたI'、I'、I'、…、I'は、中間メモリ401に格納される。この格納状態を示したのが図12(b)である。対応するkyにおいてx軸方向に沿って配列される。以上、I'、I'、I'、…、I'を求めて中間メモリ401に格納する操作が、ky毎に順次なされる。The determined I ′ 1 , I ′ 2 , I ′ 3 ,..., I ′ N are stored in the intermediate memory 401. FIG. 12B shows this storage state. Arranged along the x-axis direction at the corresponding ky. As described above, operations for obtaining I ′ 1 , I ′ 2 , I ′ 3 ,..., I ′ N and storing them in the intermediate memory 401 are sequentially performed for each ky.

その後、中間メモリ401に格納された情報に基づいて、図12(c)に示すように、y方向にフーリエ変換して得られる情報を画像メモリ402に格納させることによって断層画像に対応する2次元画像情報が得られることになる。   Thereafter, based on the information stored in the intermediate memory 401, as shown in FIG. 12 (c), the information obtained by Fourier transform in the y direction is stored in the image memory 402, thereby corresponding to the tomographic image. Image information can be obtained.

以上説明したことから明らかなように、実施例2による核磁気共鳴を用いた検査装置によれば、位相エンコード傾斜磁場を特に印加することなくx軸方向の位置情報が付与されて、画像が得られる。この手法によれば、エンコード中に天板をとめる必要がなく、天板を連続的に移動しながらエンコードを行うことができ、不連続な領域がない画像を効率よく得ることができる。   As is apparent from the above description, according to the inspection apparatus using nuclear magnetic resonance according to the second embodiment, position information in the x-axis direction is given without applying a phase encoding gradient magnetic field, and an image is obtained. It is done. According to this method, it is not necessary to stop the top plate during encoding, encoding can be performed while continuously moving the top plate, and an image having no discontinuous area can be obtained efficiently.

以上詳述したように、本発明によれば、複数の受信コイルの感度分布間の一次独立性が低い場合にも受信コイルの感度分布を利用した再構成を安定して行えるため、一次独立性を保つという制限なしで受信コイルの感度分布を利用したエンコードを行うことができる。その結果、読み取り傾斜磁場を印加せず、かわりに受信コイルの感度分布を利用した撮影が行え、騒音の少ない撮影が行える。   As described above in detail, according to the present invention, even when the primary independence between the sensitivity distributions of a plurality of receiving coils is low, reconstruction using the sensitivity distribution of the receiving coils can be performed stably, so that the primary independence is achieved. Encoding using the sensitivity distribution of the receiving coil can be performed without the restriction of maintaining As a result, it is possible to perform imaging using the sensitivity distribution of the receiving coil instead of applying the read gradient magnetic field, and to perform imaging with less noise.

また、天板移動により視野拡大を行う撮影法において、位相エンコード方向を移動方向にした場合、従来は天板を連続的に移動することができなかったが、本手法によれば位相エンコードのかわりに受信コイル感度エンコードを用いることにより、天板を連続的に移動することができ、不連続な領域のない画像を効率よく得ることができるという顕著な効果が達成できる。   Also, in the imaging method that expands the field of view by moving the top plate, when the phase encoding direction is set to the moving direction, the top plate could not be moved continuously in the past. By using the reception coil sensitivity encoding, the top plate can be moved continuously, and a remarkable effect that an image without a discontinuous region can be efficiently obtained can be achieved.

本発明によれば、磁気モーメントの分布の満たすべき条件を利用することにより、受信コイルの感度分布の一次独立性が低い場合にも受信コイルの感度分布を利用した再構成を安定して行える磁気共鳴撮影装置を実現でき、医療分野においてその利用可能性大である。   According to the present invention, by using the condition to be satisfied by the distribution of the magnetic moment, even when the primary independence of the sensitivity distribution of the receiving coil is low, the reconfiguration using the sensitivity distribution of the receiving coil can be performed stably. A resonance imaging apparatus can be realized, and its applicability is great in the medical field.

本発明が適用される磁気共鳴撮影装置の構成例を示す図。1 is a diagram illustrating a configuration example of a magnetic resonance imaging apparatus to which the present invention is applied. 第1の実施例におけるサブコイルを切り替えて撮影を行うパルスシーケンスを説明する図。The figure explaining the pulse sequence which switches and image | photographs a subcoil in a 1st Example. 複数のサブコイルで構成される受信コイルの一構成例を示す図。The figure which shows the example of 1 structure of the receiving coil comprised with a some subcoil. 各サブコイルの感度分布と検査対象の関係を説明する図。The figure explaining the sensitivity distribution of each subcoil, and the relationship of test object. 最適化の手順の一例を説明する図。The figure explaining an example of the procedure of optimization. 核磁気共鳴信号と画像情報がメモリに格納される状態を説明する図。The figure explaining the state by which a nuclear magnetic resonance signal and image information are stored in memory. 検査対象を示す図。The figure which shows a test object. 本発明による再構成画像を示す図。The figure which shows the reconstruction image by this invention. 従来手法による再構成画像を示す図。The figure which shows the reconstruction image by a conventional method. 第2の実施例における検査対象と天板と受信コイルの関係を説明する図。The figure explaining the relationship between the test object in the 2nd Example, a top plate, and a receiving coil. 天板を移動させながら撮影を行うパルスシーケンスを説明する図。The figure explaining the pulse sequence which image | photographs, moving a top plate. 核磁気共鳴信号と画像情報がメモリに格納される状態を説明する図。The figure explaining the state by which a nuclear magnetic resonance signal and image information are stored in memory. 撮影装置の概観を示す図。The figure which shows the external appearance of an imaging device. 本発明による検査対象の画像を取得するまでの撮影の流れを説明する図。The figure explaining the flow of imaging | photography until it acquires the image of the test object by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…励起高周波パルス、2…スライス傾斜磁場、4…位相エンコード傾斜磁場、5…読み取り傾斜磁場、41、43、44…πパルス、42…核磁気共鳴信号、45…磁気共鳴信号、46…核磁気共鳴信号、80…サブコイル、81…ダイオード、101…静磁場を発生するマグネット、102…傾斜磁場コイル、103…検査対象、104…シーケンサ、105…傾斜磁場電源、106…高周波磁場発生器、107…照射用コイル、108…受信器、109…計算機、110…ディスプレイ、111…記憶媒体、112…シムコイル、113…シム電源、116…受信用コイル、300…天板、301…受信コイル、302…天板移動方向、400…計測メモリ、401…中間メモリ、402…画像メモリ、403…メモリ、900…関心領域。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Excitation high frequency pulse, 2 ... Slice gradient magnetic field, 4 ... Phase encoding gradient magnetic field, 5 ... Reading gradient magnetic field, 41, 43, 44 ... Pi pulse, 42 ... Nuclear magnetic resonance signal, 45 ... Magnetic resonance signal, 46 ... Nuclear Magnetic resonance signal, 80 ... subcoil, 81 ... diode, 101 ... magnet for generating static magnetic field, 102 ... gradient magnetic field coil, 103 ... inspection object, 104 ... sequencer, 105 ... gradient magnetic field power supply, 106 ... high frequency magnetic field generator, 107 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Irradiation coil, 108 ... Receiver, 109 ... Computer, 110 ... Display, 111 ... Storage medium, 112 ... Shim coil, 113 ... Shim power source, 116 ... Reception coil, 300 ... Top plate, 301 ... Reception coil, 302 ... Top plate moving direction, 400 ... measurement memory, 401 ... intermediate memory, 402 ... image memory, 403 ... memory, 900 ... interest Pass.

Claims (9)

静磁場空間内に置かれた検査対象に印加する高周波磁場を発生する高周波磁場発生手段と、前記検査対象に印加する傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、前記検査対象から発生する核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、受信された前記核磁気共鳴信号に基づいて、前記検査対象の関心領域の磁気モーメントの分布を反映した画像を再構成する画像再構成手段と、前記各手段の動作を制御するシーケンス制御手段と、再構成された前記画像を表示する表示手段とを具備して、核磁気共鳴により前記検査対象の断層撮影を行う磁気共鳴撮影装置において、
前記受信手段は、前記検査対象に対して空間的に異なる感度分布状態となって前記核磁気共鳴信号を受信する受信コイルを有し、前記画像再構成手段は、予め求められた前記感度分布と前記磁気共鳴信号のSN比を用い、前記関心領域の外部領域における磁気モーメントの分布が既知であるという条件と、前記関心領域における磁気モーメントの分布が取り得る上限値及び下限値が既知であるという条件を含む制約条件のもと、前記関心領域と前記外部領域に関して前記再構成される画像のSN比を最大にするための項を含む目的関数の最小化の処理を行って、前記検査対象における関心領域の磁気モーメントの分布を求める演算処理を行なうことを特徴とする磁気共鳴撮影装置。
High-frequency magnetic field generating means for generating a high-frequency magnetic field to be applied to an inspection object placed in a static magnetic field space, gradient magnetic field generating means for generating a gradient magnetic field to be applied to the inspection object, and nuclear magnetic resonance generated from the inspection object Receiving means for receiving a signal, image reconstructing means for reconstructing an image reflecting the distribution of the magnetic moment of the region of interest to be inspected based on the received nuclear magnetic resonance signal, and the operation of each means In a magnetic resonance imaging apparatus for performing tomography of the examination object by nuclear magnetic resonance, comprising a sequence control means for controlling the display and a display means for displaying the reconstructed image,
Said receiving means includes a receiving coil for receiving the nuclear magnetic resonance signal in a different sensitivity distribution spatially relative said object, said image reconstruction means, said sensitivity distribution obtained in advance Using the S / N ratio of the magnetic resonance signal, the condition that the distribution of the magnetic moment in the outer region of the region of interest is known, and the upper and lower limits that the distribution of the magnetic moment in the region of interest can take are known. Under the constraint condition including the condition, the objective function including the term for maximizing the S / N ratio of the reconstructed image with respect to the region of interest and the external region is performed, A magnetic resonance imaging apparatus for performing a calculation process for obtaining a magnetic moment distribution in a region of interest.
請求項に記載の磁気共鳴撮影装置において、前記傾斜磁場を用いた撮影を最終的に得る画像の解像度よりも低い解像度で予め行って取得した前記検査対象の磁気モーメントの分布をもとに、前記感度分布と、前記制約条件における前記上限値及び下限値とを決定することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。In the magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 , based on the distribution of the magnetic moment of the inspection object acquired in advance at a resolution lower than the resolution of the image finally obtained imaging using the gradient magnetic field, A magnetic resonance imaging apparatus that determines the sensitivity distribution and the upper limit value and the lower limit value in the constraint condition. 請求項に記載の磁気共鳴撮影装置において、前記傾斜磁場を用いた撮影を最終的に得る画像の解像度の半分以下の解像度で予め行って取得した前記検査対象の磁気モーメントの分布をもとに、前記感度分布と、前記制約条件における前記上限値及び下限値とを決定することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。2. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 , based on a distribution of magnetic moments of the inspection target obtained in advance at a resolution equal to or less than half the resolution of an image finally obtained by using the gradient magnetic field. A magnetic resonance imaging apparatus for determining the sensitivity distribution and the upper limit value and the lower limit value in the constraint condition. 請求項1に記載の磁気共鳴撮影装置において、前記受信手段は、互いに空間的に異なる感度分布により前記核磁気共鳴信号を受信する複数のサブコイルから構成される受信コイルを具備し、前記シーケンス制御手段前記複数のサブコイルを切り替えながら核磁気共鳴信号を受信する制御を行うことにより、前記受信手段が前記空間的に異なる感度分布状態となって前記核磁気共鳴信号を受信することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the receiving unit includes a receiving coil including a plurality of subcoils that receive the nuclear magnetic resonance signals with spatially different sensitivity distributions, and the sequence control unit. magnetic but by controlling to receive nuclear magnetic resonance signals while switching the plurality of sub-coils, wherein said receiving means receives the nuclear magnetic resonance signal in a different sensitivity distribution in the spatial Resonance imaging device. 請求項4に記載の磁気共鳴撮影装置において、前記傾斜磁場発生手段は、前記複数のサブコイルの配列方向と垂直な方向に位相エンコードまたは周波数エンコードのいずれか一方を行い、前記画像再構成手段は、前記目的関数の最小化の処理で求められた解に対しフーリエ変換を行って前記検査対象の断層画像に対応する2次元画像情報を得ることを特徴とする磁気共鳴撮影装置。5. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 4, wherein the gradient magnetic field generating unit performs either one of phase encoding or frequency encoding in a direction perpendicular to an arrangement direction of the plurality of subcoils, and the image reconstruction unit includes: A magnetic resonance imaging apparatus characterized in that two-dimensional image information corresponding to the tomographic image to be examined is obtained by performing Fourier transform on a solution obtained by the objective function minimization process. 静磁場空間内に置かれた検査対象に印加する高周波磁場を発生する高周波磁場発生手段と、前記検査対象に印加する傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、前記検査対象を搭載し、所望とする方向に移動可能な天板と、前記検査対象から発生する核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、受信された前記核磁気共鳴信号に基づいて、前記検査対象の関心領域の磁気モーメントの分布を反映した画像を再構成する画像再構成手段と、前記各手段の動作を制御するシーケンス制御手段と、再構成された前記画像を表示する表示手段とを具備して、核磁気共鳴により前記検査対象の断層撮影を行う磁気共鳴撮影装置において、A high-frequency magnetic field generating means for generating a high-frequency magnetic field to be applied to an inspection object placed in a static magnetic field space, a gradient magnetic field generating means for generating a gradient magnetic field to be applied to the inspection object, and the inspection object are mounted and desired. And a receiving means for receiving a nuclear magnetic resonance signal generated from the inspection object, and a distribution of the magnetic moment of the region of interest of the inspection object based on the received nuclear magnetic resonance signal Image reconstructing means for reconstructing an image reflecting the image, sequence control means for controlling the operation of each means, and display means for displaying the reconstructed image. In a magnetic resonance imaging apparatus that performs tomography of an object,
前記シーケンス制御手段は、前記天板の移動中に前記核磁気共鳴信号を複数回受信するように前記受信手段を制御し、前記画像再構成手段は、予め求められた前記感度分布と前記磁気共鳴信号のSN比を用い、前記関心領域の外部領域における磁気モーメントの分布が既知であるという条件と、前記関心領域における磁気モーメントの分布が取り得る上限値及び下限値が既知であるという条件を含む制約条件のもと、前記関心領域と前記外部領域に関して前記再構成される画像のSN比を最大にするための項を含む目的関数の最小化の処理を行って、前記検査対象における関心領域の磁気モーメントの分布を求める演算処理を行なうことを特徴とする磁気共鳴撮影装置。  The sequence control means controls the receiving means so as to receive the nuclear magnetic resonance signal a plurality of times while the top plate is moving, and the image reconstruction means is configured to obtain the sensitivity distribution and the magnetic resonance obtained in advance. Using the signal-to-noise ratio of the signal, the condition that the distribution of the magnetic moment in the outer region of the region of interest is known and the condition that the upper and lower limits that the distribution of the magnetic moment in the region of interest can take are known are included. Under the constraint condition, the objective function including the term for maximizing the S / N ratio of the reconstructed image with respect to the region of interest and the external region is processed, and the region of interest in the inspection target is determined. A magnetic resonance imaging apparatus characterized by performing arithmetic processing for obtaining a magnetic moment distribution.
請求項に記載の磁気共鳴撮影装置において、前記傾斜磁場を用いた撮影を最終的に得る画像の解像度よりも低い解像度で予め行って取得した前記検査対象の磁気モーメントの分布をもとに、前記感度分布と、前記制約条件における前記上限値及び前記下限値とを決定することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。In the magnetic resonance imaging apparatus according to claim 6 , based on the distribution of the magnetic moment of the inspection object acquired in advance at a resolution lower than the resolution of the image finally obtained imaging using the gradient magnetic field, A magnetic resonance imaging apparatus that determines the sensitivity distribution and the upper limit value and the lower limit value in the constraint condition. 請求項に記載の磁気共鳴撮影装置において、前記傾斜磁場を用いた撮影を最終的に得る画像の解像度の半分以下の解像度で予め行って取得した前記検査対象の磁気モーメントの分布をもとに、前記感度分布と、前記制約条件における前記上限値及び下限値とを決定することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 6 , based on a distribution of magnetic moments of the inspection target obtained in advance with a resolution of half or less of the resolution of an image finally obtained by using the gradient magnetic field. A magnetic resonance imaging apparatus for determining the sensitivity distribution and the upper limit value and the lower limit value in the constraint condition. 請求項6に記載の磁気共鳴撮影装置において、前記傾斜磁場発生手段は、前記天板の移動方向と垂直な方向に位相エンコードまたは周波数エンコードのいずれか一方を行い、前記画像再構成手段は、前記目的関数の最小化の処理で求められた解に対しフーリエ変換を行って前記検査対象の断層画像に対応する2次元画像情報を得ることを特徴とする磁気共鳴撮影装置。7. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 6, wherein the gradient magnetic field generation unit performs either one of phase encoding or frequency encoding in a direction perpendicular to a moving direction of the top plate, and the image reconstruction unit includes: A magnetic resonance imaging apparatus characterized in that two-dimensional image information corresponding to a tomographic image to be examined is obtained by performing a Fourier transform on a solution obtained by objective function minimization processing.
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