JP4923243B2 - Magnetic resonance imaging apparatus, magnetic resonance imaging method, arithmetic processing program, and information recording medium recording the same - Google Patents

Magnetic resonance imaging apparatus, magnetic resonance imaging method, arithmetic processing program, and information recording medium recording the same Download PDF

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Description

本発明は、磁気共鳴画像法(MRI:Magnetic Resonance Imaging)を用いた画像化装置の技術分野に関する。   The present invention relates to a technical field of an imaging apparatus using magnetic resonance imaging (MRI).

近年、磁気共鳴画像法(MRI:Magnetic Resonance Imaging)を用いた画像化装置(以下、「MRI装置」という。)は、観察部位の断層像などの画像を撮像するものとして知られている。このMRI装置は、被検体の主な構成物質である例えばプロトンすなわち水素原子核の核磁気共鳴(NMR:nuclear magnetic resonance)現象を用いて被検体から発生する核磁気共鳴信号を検出するようになっており、検出された核磁気共鳴信号に位置情報を加え、信号の強度分布を画像化するようになっている。   2. Description of the Related Art In recent years, imaging apparatuses using magnetic resonance imaging (MRI) (hereinafter referred to as “MRI apparatuses”) have been known to capture images such as tomographic images of observation sites. This MRI apparatus detects a nuclear magnetic resonance signal generated from a subject by using, for example, a nuclear magnetic resonance (NMR) phenomenon of a proton, that is, a hydrogen nucleus, which is a main constituent material of the subject. In addition, position information is added to the detected nuclear magnetic resonance signal, and the intensity distribution of the signal is imaged.

具体的には、このようなMRI装置では、静磁界が発生された装置内に被検体を載置し、当該被検体内の組織を構成する原子核の原子核スピンに対して、静磁界の強さによって定まる周波数(ラーモア周波数)にて静磁界方向を軸として歳差運動を行わせるようになっている。また、このMRI装置は、このラーモア周波数と等しい周波数の高周波パルスを、被検体に対して照射してスピンを励起こさせ、高いエネルギー状態に遷移させるようになっている。そして、このMRI装置は、スピンを励起こさせた後に、高周波パルスの照射を停止し、各スピンがそれぞれの状態に応じた時定数にて低いエネルギー状態に戻る際に外部に放出する電磁波を、この周波数に同調した高周波受信コイルによって検出するようになっており、当該受信コイルにより受信する際に、三軸方向の勾配磁界を静磁界空間に印加することによって空間内の位置情報を周波数情報として取得するようになっている。   Specifically, in such an MRI apparatus, the subject is placed in an apparatus in which a static magnetic field is generated, and the strength of the static magnetic field is greater than the nuclear spins of the nuclei constituting the tissue in the subject. Precession is performed with the static magnetic field direction as the axis at a frequency (Larmor frequency) determined by. Further, this MRI apparatus is adapted to irradiate a subject with a high-frequency pulse having a frequency equal to the Larmor frequency to excite spins and make a transition to a high energy state. Then, after exciting the spin, this MRI apparatus stops the irradiation of the high frequency pulse, and electromagnetic waves emitted to the outside when each spin returns to a low energy state with a time constant corresponding to each state, This is detected by a high-frequency receiving coil tuned to this frequency, and when receiving by the receiving coil, position information in the space is used as frequency information by applying a gradient magnetic field in the triaxial direction to the static magnetic field space. To get.

特に、このようなMRI装置においては、位置情報を得るために、スピンエコー(SE)法または勾配エコー(グラディエントエコー(GRE))法など各種の高周波パルスの照射および勾配磁界の印加のレベルやタイミング、すなわち、パルスシーケンスを用いるようになっており、これらのパルスシーケンスとともに磁界の強度が空間座標に比例して変化する線形勾配磁界を用いて被検体のスピン密度分布関数のフーリエ変換式で記述可能な信号を検出し、検出された信号に対して逆フーリエ変換などの画像再構成演算を行うことによって被検体の画像化を行うようになっている。   In particular, in such an MRI apparatus, in order to obtain position information, the level and timing of irradiation with various high-frequency pulses such as spin echo (SE) method or gradient echo (gradient echo (GRE)) method and application of a gradient magnetic field. In other words, pulse sequences are used, and linear gradient magnetic fields in which the magnetic field strength changes in proportion to the spatial coordinates along with these pulse sequences can be described by the Fourier transform formula of the spin density distribution function of the subject. An object is imaged by detecting a simple signal and performing an image reconstruction operation such as an inverse Fourier transform on the detected signal.

一方、静磁界空間内にさらに磁界強度が非線形に変化する非線形勾配の特徴磁界を発生させ、被検体から放出される核磁気共鳴信号に基づいて画像再構成演算を行うMRI装置も知られている。   On the other hand, there is also known an MRI apparatus that generates a characteristic magnetic field with a non-linear gradient in which the magnetic field strength changes nonlinearly in a static magnetic field space and performs image reconstruction calculation based on a nuclear magnetic resonance signal emitted from a subject. .

このMRI装置は、特徴磁界を発生させて被検体内部の局所的な核磁化の位相を空間的に非線形に符号化するようになっており、比較的弱い磁界強度の非線形勾配の磁界を用いて被検体内全領域の情報を時間効率よく画像化するためのデータを取得することができるようになっている(例えば、特許文献1を参照)。
特公平2−63009号公報
This MRI apparatus generates a characteristic magnetic field and spatially encodes the phase of local nuclear magnetization inside the subject in a nonlinear manner, and uses a magnetic field with a relatively weak magnetic field strength and a nonlinear gradient. Data for imaging the information on the entire region in the subject in a time-efficient manner can be acquired (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Examined Patent Publication No. 2-63009

しかしながら、上述の各種のMRI装置においては、画像処理、被検体または高周波パルスにおけるRF(Radio Frequency)などに起因するアーチファクト(虚像)に対して種々の対策が行われている一方で、エイリアシングによるアーチファクト、すなわち、画像処理上において撮像された被検体の画像に撮像視野(FOV:Field Of View)外にある被検体の部位が移り込む折り返しアーチファクト(Wrap-around Artifact)に対する対策については、撮像視野を狭めるなどの対策の他には、事後的な演算処理にて解消するための具体的な解決方法がない。   However, in the various MRI apparatuses described above, various countermeasures are taken against artifacts (virtual images) caused by image processing, subject or RF (Radio Frequency) in a high-frequency pulse, while artifacts due to aliasing. That is, for the countermeasure against the folding artifact (Wrap-around Artifact) in which the part of the subject outside the imaging field of view (FOV: Field Of View) moves into the image of the subject imaged in the image processing, the imaging field of view is used. In addition to measures such as narrowing, there is no specific solution for solving the problem by post-processing.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、事後的な演算処理にてエイリアシングによるアーチファクトを防止する磁気共鳴画像化装置などを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging apparatus and the like that prevent artifacts due to aliasing in a post-processing operation.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、前記被検体に所定の磁界を印加して当該被検体の組織を構成する原子の原子核に磁気共鳴を生じさせ、前記被検体内部の局所的な核磁化の位相を空間的に非線形に符号化して当該被検体内部の画像を再構成する磁気共鳴画像化装置であって、前記被検体が載置される空間内に、均一な静磁界および線形勾配を有する勾配磁界を少なくとも含む前記所定の磁界を発生させる磁界発生手段と、前記原子の原子核に磁気共鳴を生じさせる高周波パルスを発生する高周波パルス発生手段と、前記磁気共鳴を生じさせて前記原子核のスピンにおける位相を2次関数状に変調させるとともに当該位相を空間的に非線形に符号化するため、前記磁界発生手段および前記高周波パルス発生手段を所定のシーケンスにて動作制御させる制御手段と、前記所定のシーケンスにしたがって前記被検体から放出される核磁気共鳴信号を受信し、所定のデータに符号化する受信手段と、前記符号化されたデータに基づいて前記被検体内部の画像を再構成する画像再構成演算を行う処理手段と、を備え、前記処理手段が、前記符号化されたデータに対して、前記原子核の位相を2次関数状に変調させるための磁界強度に関する値、前記原子核固有の定数および再構成される画像サイズを定めるための値から構成されたパラメータに基づき、当該原子核のスピンにおける位相を変調させる位相変調を施しつつ、フーリエ変換および逆フーリエ変換を実行することによって前記画像再構成演算を行う構成を有している。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is configured such that a predetermined magnetic field is applied to the subject to generate magnetic resonance in atomic nuclei constituting the tissue of the subject, and the subject A magnetic resonance imaging apparatus for reconstructing an image inside a subject by spatially nonlinearly encoding a phase of an internal local nuclear magnetization and uniformly in the space where the subject is placed A magnetic field generating means for generating the predetermined magnetic field including at least a static magnetic field and a gradient magnetic field having a linear gradient, a high frequency pulse generating means for generating a high frequency pulse for generating magnetic resonance in the atomic nucleus of the atom, and the magnetic resonance. In order to modulate the phase in the spin of the nucleus into a quadratic function and encode the phase spatially nonlinearly, the magnetic field generating means and the high-frequency pulse generating means are A control means for controlling the operation in sequence, a receiving means for receiving a nuclear magnetic resonance signal emitted from the subject in accordance with the predetermined sequence and encoding it into predetermined data, and based on the encoded data Processing means for performing an image reconstruction operation for reconstructing an image inside the subject, and the processing means modulates the phase of the nucleus in a quadratic function form with respect to the encoded data. Fourier transform while performing phase modulation that modulates the phase in the spin of the nucleus based on a parameter composed of a value relating to the magnetic field strength to be adjusted, a constant specific to the nucleus and a value for determining the reconstructed image size In addition, the image reconstruction calculation is performed by performing inverse Fourier transform.

この構成により、請求項1に記載の発明は、受信する核磁気共鳴信号において原子核のスピンの位相が2次関数状に変調され、当該変調に用いた磁界強度に関する値とともに原子核固有の定数および再構成される画像サイズを定めるための値から構成されたパラメータに基づいて、当該原子核のスピンにおける位相を変調させる位相変調を施しつつ、フーリエ変換および逆フーリエ変換を実行することによって画像再構成演算を行うので、当該パラメータとして設定されたサイズ値にて被検体内部の画像化を行うことができる。   With this configuration, in the invention described in claim 1, the phase of the spin of the nucleus is modulated in the form of a quadratic function in the received nuclear magnetic resonance signal, and together with the value related to the magnetic field strength used for the modulation, Based on a parameter composed of values for determining the configured image size, image reconstruction operation is performed by performing Fourier transform and inverse Fourier transform while performing phase modulation that modulates the phase of the spin of the nucleus. Therefore, the inside of the subject can be imaged with the size value set as the parameter.

したがって、請求項1に記載の発明は、被検体の撮像中の動きまたは撮像条件の不備などによって再構成される画像の視野(画像サイズ)より被検体のサイズが大きくなった場合であっても、パラメータに応じて再構成される画像の縮尺を任意のサイズに調整することができるので、再構成される画像サイズより被検体サイズを小さくするようにパラメータを調整すれば、事後的な演算処理にてエイリアシングによるアーチファクトのない再構成画像を提供することができる。   Therefore, the invention according to claim 1 is a case where the size of the subject is larger than the field of view (image size) of the reconstructed image due to the movement of the subject during imaging or the lack of imaging conditions. Since the scale of the reconstructed image can be adjusted to an arbitrary size according to the parameter, if the parameter is adjusted to make the subject size smaller than the reconstructed image size, the post-processing operation Can provide a reconstructed image free from aliasing artifacts.

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の磁気共鳴画像化装置において、前記磁界発生手段が、前記被検体が載置される空間内に静磁界を発生させる静磁界発生回路と、前記空間内に勾配磁界を発生させる勾配磁界発生回路と、前記空間内に磁界強度が非線形に変化する非線形勾配であって、前記被検体内の原子核のスピンの位相を拡散させるために使用する2次関数状に強度が変化する特徴磁界を発生させる特徴磁界発生回路と、を有し、前記処理手段が、前記パラメータを構成する前記磁界強度に関する値として前記特徴磁界を印加する際の時間を用いて前記符号化されたデータに対して前記画像再構成演算を行う構成を有している。   According to a second aspect of the present invention, in the magnetic resonance imaging apparatus of the first aspect, the magnetic field generating means generates a static magnetic field in a space where the subject is placed. A gradient magnetic field generation circuit for generating a gradient magnetic field in the space, and a non-linear gradient in which the magnetic field intensity changes nonlinearly in the space, and is used for diffusing the spin phases of the nuclei in the subject A characteristic magnetic field generation circuit that generates a characteristic magnetic field whose intensity changes in the form of a quadratic function, and a time when the processing means applies the characteristic magnetic field as a value related to the magnetic field intensity constituting the parameter Is used to perform the image reconstruction calculation on the encoded data.

この構成により、請求項2に記載の発明は、特徴磁界を印加することによって原子核のスピンにおける位相が2次関数状に変調された核磁気共鳴信号を受信することができるとともに、特徴磁界を印加するための時間を用いて、当該原子核のスピンにおける位相を変調させる位相変調を施しつつ、フーリエ変換および逆フーリエ変換を実行することによって画像再構成演算を行うので、当該パラメータとして設定されたサイズ値にて被検体内部の画像化を行うことができる。   With this configuration, the invention according to claim 2 can receive a nuclear magnetic resonance signal in which the phase in the spin of the nucleus is modulated into a quadratic function by applying a characteristic magnetic field, and apply a characteristic magnetic field. Since the image reconstruction operation is performed by performing Fourier transform and inverse Fourier transform while performing phase modulation that modulates the phase in the spin of the nucleus using the time to do so, the size value set as the parameter The imaging of the inside of the subject can be performed.

したがって、請求項2に記載の発明は、被検体の撮像中の動きまたは撮像条件の不備などによって再構成される画像の視野(画像サイズ)より被検体のサイズが大きくなった場合であっても、事後的な演算処理にてパラメータに応じて再構成される画像の縮尺を任意のサイズに調整することができる。   Therefore, the invention described in claim 2 is a case where the size of the subject is larger than the field of view (image size) of the reconstructed image due to movement during imaging of the subject or inadequate imaging conditions. The scale of the image reconstructed according to the parameters in the post-processing can be adjusted to an arbitrary size.

また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の磁気共鳴画像化装置において、前記処理手段が、前記符号化されたデータに対して前記位相変調および前記パラメータに基づくフーリエ変換を行うとともに、前記フーリエ変換されたデータに対して所定の位相変調と係数を与えつつ逆フーリエ変換を行い、前記逆フレネル変換を行う構成を有している。   According to a third aspect of the present invention, in the magnetic resonance imaging apparatus of the second aspect, the processing means performs a Fourier transform on the encoded data based on the phase modulation and the parameters. In addition, the inverse Fourier transform is performed on the Fourier-transformed data while giving a predetermined phase modulation and coefficient, and the inverse Fresnel transform is performed.

この構成により、請求項3に記載の発明は、受信された核磁気共鳴信号に基づき符号化されたデータがフレネル回析式と同型になるため、特徴磁界を印加するための時間、原子核固有の定数および再構成される画像のサイズ値の逆数から構成されたパラメータに基づき、当該原子核のスピンにおける位相を変調させるための位相変調を施しつつ、逆フレネル変換を行えば、当該パラメータとして設定されたサイズ値にて被検体内部の画像化を行うことができる。   With this configuration, in the invention described in claim 3, since the data encoded based on the received nuclear magnetic resonance signal has the same type as the Fresnel diffraction formula, the time for applying the characteristic magnetic field is unique to the nucleus. Based on a parameter composed of a constant and the reciprocal of the size value of the reconstructed image, if the inverse Fresnel transform is performed while performing phase modulation to modulate the phase in the spin of the nucleus, the parameter is set. The inside of the subject can be imaged by the size value.

また、請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の磁気共鳴画像化装置において、前記処理手段が、前記符号化されたデータに対して前記位相変調および前記画像サイズを定めるための値を逆数として用いた前記パラメータに基づくフーリエ変換を行うとともに、前記フーリエ変換されたデータに対して所定の位相変調と係数を与えつつ逆フーリエ変換を繰り返すことによって、前記画像再構成演算を行う構成を有している。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the magnetic resonance imaging apparatus according to the second aspect, wherein the processing means determines the phase modulation and the image size for the encoded data. The image reconstruction operation is performed by performing Fourier transform based on the parameter using the inverse number and repeating the inverse Fourier transform while giving predetermined phase modulation and a coefficient to the Fourier transformed data. Have.

この構成により、請求項4に記載の発明は、画像サイズを定めるための値を逆数として用いたパラメータに基づいてフーリエ変換を行う場合には、フーリエ変換および逆フーリエ変換を繰り返すことによって、当該パラメータとして設定されたサイズ値にて被検体内部の画像化を行うことができる。   With this configuration, when the Fourier transform is performed based on the parameter using the value for determining the image size as the reciprocal, the parameter according to the fourth aspect is obtained by repeating the Fourier transform and the inverse Fourier transform. The inside of the subject can be imaged with the size value set as.

また、請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の磁気共鳴画像化装置において、前記磁界発生手段が、被検体が載置される空間内に静磁界を発生させる静磁界発生回路と、前記空間内に勾配磁界を発生させる勾配磁界発生回路と、を有し、前記高周波パルス発生手段が、前記勾配磁界に対して2次の位相変調を与える前記高周波パルスを発生させるとともに、前記処理手段が、前記パラメータを構成する前記磁界強度に関する値として前記勾配磁界の強度を用いて前記符号化されたデータに対して前記画像再構成演算を行う構成を有している。   According to a fifth aspect of the present invention, in the magnetic resonance imaging apparatus according to the first aspect, the magnetic field generating means includes a static magnetic field generating circuit that generates a static magnetic field in a space where the subject is placed. A gradient magnetic field generating circuit for generating a gradient magnetic field in the space, and the high-frequency pulse generating means generates the high-frequency pulse for applying a second-order phase modulation to the gradient magnetic field, and the processing Means has a configuration in which the image reconstruction calculation is performed on the encoded data using the intensity of the gradient magnetic field as a value relating to the magnetic field intensity constituting the parameter.

この構成により、請求項5に記載の発明は、高周波パルスによっておいて原子核のスピンにおける位相が2次関数状に変調された核磁気共鳴信号を受信することができるとともに、特徴磁界を印加するための時間を用いて、当該原子核のスピンにおける位相を変調させる位相変調を施しつつ、フーリエ変換および逆フーリエ変換を実行することによって画像再構成演算を行うので、当該パラメータとして設定されたサイズ値にて被検体内部の画像化を行うことができる。   With this configuration, the invention according to claim 5 is capable of receiving a nuclear magnetic resonance signal in which the phase in the spin of the nucleus is modulated by a quadratic function by a high-frequency pulse and applying a characteristic magnetic field. The image reconstruction operation is performed by performing Fourier transform and inverse Fourier transform while performing phase modulation that modulates the phase in the spin of the nucleus using the time of the time, so the size value set as the parameter Imaging of the inside of the subject can be performed.

したがって、請求項5に記載の発明は、被検体の撮像中の動きまたは撮像条件の不備などによって再構成される画像の視野(画像サイズ)より被検体のサイズが大きくなった場合であっても、事後的な演算処理にてパラメータに応じて再構成される画像の縮尺を任意のサイズに調整することができる   Therefore, the invention according to claim 5 is the case where the size of the subject is larger than the field of view (image size) of the image reconstructed due to the movement during imaging of the subject or the lack of imaging conditions. The scale of the reconstructed image can be adjusted to an arbitrary size according to the parameters in the post-processing operation

また、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の磁気共鳴画像化装置において、前記処理手段が、前記符号化されたデータに対して前記位相変調および前記画像サイズを定めるための値を逆数として用いた前記パラメータに基づくフーリエ変換を行うとともに、前記フーリエ変換されたデータに対して所定の位相変調と係数を与えつつ逆フーリエ変換を繰り返すことによって、前記画像再構成演算を行う構成を有している。   According to a sixth aspect of the present invention, in the magnetic resonance imaging apparatus according to the fifth aspect, the processing means is a value for determining the phase modulation and the image size for the encoded data. The image reconstruction operation is performed by performing Fourier transform based on the parameter using the inverse number and repeating the inverse Fourier transform while giving predetermined phase modulation and a coefficient to the Fourier transformed data. Have.

この構成により、請求項6に記載の発明は、受信された核磁気共鳴信号に基づき符号化されたデータがフレネル回析式と同型になるため、特徴磁界を印加するための時間、原子核固有の定数および再構成される画像のサイズ値の逆数から構成されたパラメータに基づき、当該原子核のスピンにおける位相を変調させるための位相変調を施しつつ、逆フレネル変換を行えば、当該パラメータとして設定されたサイズ値にて被検体内部の画像化を行うことができる。   With this configuration, in the invention described in claim 6, since the data encoded based on the received nuclear magnetic resonance signal has the same type as the Fresnel diffraction formula, the time for applying the characteristic magnetic field is unique to the nucleus. Based on a parameter composed of a constant and the reciprocal of the size value of the reconstructed image, if the inverse Fresnel transform is performed while performing phase modulation to modulate the phase in the spin of the nucleus, the parameter is set. The inside of the subject can be imaged by the size value.

また、請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の磁気共鳴画像化装置において前記処理手段が、前記符号化されたデータに対して前記位相変調および前記画像サイズを定めるための値を逆数として用いた前記パラメータに基づくフーリエ変換を行うとともに、前記フーリエ変換されたデータに対して所定の位相変調と係数を与えつつ逆フーリエ変換を繰り返すことによって、前記画像再構成演算を行う構成を有している。   According to a seventh aspect of the present invention, in the magnetic resonance imaging apparatus according to the fifth aspect, the processing means sets values for determining the phase modulation and the image size for the encoded data. The image reconstruction operation is performed by performing Fourier transform based on the parameter used as the reciprocal and repeating the inverse Fourier transform while giving predetermined phase modulation and a coefficient to the Fourier transformed data. is doing.

この構成により、請求項7に記載の発明は、画像サイズを定めるための値を逆数として用いたパラメータに基づいてフーリエ変換を行う場合には、フーリエ変換および逆フーリエ変換を繰り返すことによって、当該パラメータとして設定されたサイズ値にて被検体内部の画像化を行うことができる。   With this configuration, when the Fourier transform is performed based on the parameter using the value for determining the image size as the reciprocal, the invention according to claim 7 repeats the Fourier transform and the inverse Fourier transform, thereby performing the parameter conversion. The inside of the subject can be imaged with the size value set as.

また、請求項8に記載の発明は、前記被検体に所定の磁界を印加して当該被検体の組織を構成する原子の原子核に磁気共鳴を生じさせ、前記被検体内部の局所的な核磁化の位相を空間的に非線形に符号化して当該被検体内部の画像を再構成する磁気共鳴画像化方法であって、前記被検体が載置される空間内に、均一な静磁界および線形勾配を有する勾配磁界を少なくとも含む前記所定の磁界を発生させる磁界発生工程と、前記原子の原子核に磁気共鳴を生じさせる高周波パルスを発生する高周波パルス発生工程と、前記磁気共鳴を生じさせて前記原子核のスピンにおける位相を2次関数状に変調させるとともに当該位相を空間的に非線形に符号化するため、前記静磁界、前記勾配磁界および前記高周波パルスを所定のシーケンスにて動作制御させる制御工程と、前記所定のシーケンスにしたがって前記被検体から放出される核磁気共鳴信号を受信し、所定のデータに符号化する受信工程と、前記符号化されたデータに基づいて前記被検体内部の画像を再構成する画像再構成演算を行う処理工程と、を含み、前記被検体内部の画像を再構成する際に、前記符号化されたデータに対して、前記原子核の位相を2次関数状に変調させるための磁界強度に関する値、前記原子核固有の定数および再構成される画像サイズを定めるための値から構成されたパラメータに基づき、当該原子核のスピンにおける位相を変調させる位相変調を施しつつ、フーリエ変換および逆フーリエ変換を実行することによって前記画像再構成演算を行う構成を有している。   In the invention according to claim 8, a predetermined magnetic field is applied to the subject to cause magnetic resonance in atomic nuclei constituting the tissue of the subject, and local nuclear magnetization inside the subject. A magnetic resonance imaging method for reconstructing an image inside the subject by spatially nonlinearly encoding the phase of the subject, wherein a uniform static magnetic field and a linear gradient are generated in the space in which the subject is placed. A magnetic field generating step for generating the predetermined magnetic field including at least a gradient magnetic field, a high frequency pulse generating step for generating a high frequency pulse for generating magnetic resonance in the atomic nucleus of the atom, and a spin of the atomic nucleus by generating the magnetic resonance Control the operation of the static magnetic field, the gradient magnetic field, and the high-frequency pulse in a predetermined sequence in order to modulate the phase at a quadratic function and encode the phase spatially nonlinearly. A receiving step for receiving a nuclear magnetic resonance signal emitted from the subject in accordance with the predetermined sequence and encoding the signal into predetermined data, and the inside of the subject based on the encoded data And a processing step for performing an image reconstruction operation for reconstructing the image of the object. When reconstructing the image inside the subject, the phase of the nucleus is expressed as a quadratic function with respect to the encoded data. A phase modulation that modulates the phase in the spin of the nucleus based on a parameter composed of a value relating to the magnetic field intensity for modulation in a uniform manner, a constant specific to the nucleus and a value for determining a reconstructed image size The image reconstruction calculation is performed by executing Fourier transform and inverse Fourier transform.

この構成により、請求項8に記載の発明は、受信する核磁気共鳴信号において原子核のスピンの位相が2次関数状に変調され、当該変調に用いた磁界強度に関する値とともに原子核固有の定数および再構成される画像サイズを定めるための値から構成されたパラメータに基づいて、当該原子核のスピンにおける位相を変調させる位相変調を施しつつ、フーリエ変換および逆フーリエ変換を実行することによって画像再構成演算を行うので、当該パラメータとして設定されたサイズ値にて被検体内部の画像化を行うことができる。   With this configuration, the invention according to claim 8 is such that the phase of the spin of the nucleus is modulated into a quadratic function in the received nuclear magnetic resonance signal, together with the value related to the magnetic field strength used for the modulation, Based on a parameter composed of values for determining the configured image size, image reconstruction operation is performed by performing Fourier transform and inverse Fourier transform while performing phase modulation that modulates the phase of the spin of the nucleus. Therefore, the inside of the subject can be imaged with the size value set as the parameter.

したがって、請求項8に記載の発明は、被検体の撮像中の動きまたは撮像条件の不備などによって再構成される画像の視野(画像サイズ)より被検体のサイズが大きくなった場合であっても、パラメータに応じて再構成される画像の縮尺を任意のサイズに調整することができるので、再構成される画像サイズより被検体サイズを小さくするようにパラメータを調整すれば、事後的な演算処理にてエイリアシングによるアーチファクトのない再構成画像を提供することができる。   Therefore, the invention according to claim 8 is the case where the size of the subject is larger than the field of view (image size) of the image reconstructed due to movement during imaging of the subject or lack of imaging conditions. Since the scale of the reconstructed image can be adjusted to an arbitrary size according to the parameter, if the parameter is adjusted to make the subject size smaller than the reconstructed image size, the post-processing operation Can provide a reconstructed image free from aliasing artifacts.

また、請求項9または10に記載の発明は、前記被検体に所定の磁界を印加して当該被検体の組織を構成する原子の原子核に磁気共鳴を生じさせ、前記被検体内部の局所的な核磁化の位相を空間的に非線形に符号化して当該被検体内部の画像を再構成する磁気共鳴画像化装置であって、前記被検体が載置される空間内に、均一な静磁界および線形勾配を有する勾配磁界を少なくとも含む前記所定の磁界を発生させる磁界発生手段と、前記原子の原子核に磁気共鳴を生じさせる高周波パルスを発生する高周波パルス発生手段と、前記磁気共鳴を生じさせて前記原子核のスピンにおける位相を2次関数状に変調させるとともに当該位相を空間的に非線形に符号化するため、前記磁界発生手段および前記高周波パルス発生手段を所定のシーケンスにて動作制御させる制御手段と、を備え、コンピュータによって前記所定のシーケンスにしたがって前記被検体から放出される核磁気共鳴信号を受信し、所定のデータに符号化して前記被検体内部の画像を再構成する画像再構成演算を行う前記磁気共鳴画像化装置において、前記コンピュータを、前記所定のシーケンスにしたがって前記被検体から放出される核磁気共鳴信号を受信し、所定のデータに符号化して取得する取得手段、前記符号化されたデータに基づいて前記被検体内部の画像を再構成する画像再構成演算を行う演算手段と、前記画像再構成演算を行うことによって画像データを生成して出力する出力手段、として機能させるとともに、前記演算手段としては、前記被検体内部の画像を再構成する際に、前記符号化されたデータに対して、前記原子核の位相を2次関数状に変調させるための磁界強度に関する値、前記原子核固有の定数および再構成される画像サイズを定めるための値から構成されたパラメータに基づき、当該原子核のスピンにおける位相を変調させる位相変調を施しつつ、フーリエ変換および逆フーリエ変換を実行することによって前記画像再構成演算を行う構成を有している。   In the invention according to claim 9 or 10, a predetermined magnetic field is applied to the subject to cause magnetic resonance in atomic nuclei constituting the tissue of the subject, A magnetic resonance imaging apparatus that reconstructs an image inside a subject by spatially nonlinearly encoding the phase of nuclear magnetization, and having a uniform static magnetic field and linearity in the space where the subject is placed A magnetic field generating means for generating the predetermined magnetic field including at least a gradient magnetic field having a gradient; a high-frequency pulse generating means for generating a high-frequency pulse for generating magnetic resonance in the atomic nucleus; and the atomic nucleus for generating the magnetic resonance. In order to modulate the phase of the spin in a quadratic function and encode the phase spatially nonlinearly, the magnetic field generating means and the high-frequency pulse generating means are arranged in a predetermined sequence. Control means for controlling the operation, and a computer receives a nuclear magnetic resonance signal emitted from the subject according to the predetermined sequence, encodes it into predetermined data, and reconstructs an image inside the subject In the magnetic resonance imaging apparatus that performs an image reconstruction operation, the computer receives the nuclear magnetic resonance signal emitted from the subject in accordance with the predetermined sequence, encodes it into predetermined data, and acquires it Calculating means for reconstructing an image inside the subject based on the encoded data, and output means for generating and outputting image data by performing the image reconstruction calculation; And the calculation means uses the encoded data when reconstructing the image inside the subject. Then, based on a parameter composed of a value related to the magnetic field intensity for modulating the phase of the nucleus into a quadratic function, a constant specific to the nucleus, and a value for determining a reconstructed image size, The image reconstruction calculation is performed by performing Fourier transform and inverse Fourier transform while performing phase modulation for modulating the phase in the spin.

この構成により、請求項9または10に記載の発明は、受信する核磁気共鳴信号において原子核のスピンの位相が2次関数状に変調され、当該変調に用いた磁界強度に関する値とともに原子核固有の定数および再構成される画像サイズを定めるための値から構成されたパラメータに基づいて、当該原子核のスピンにおける位相を変調させる位相変調を施しつつ、フーリエ変換および逆フーリエ変換を実行することによって画像再構成演算を行うので、当該パラメータとして設定されたサイズ値にて被検体内部の画像化を行うことができる。   With this configuration, the invention according to claim 9 or 10 is such that the phase of the spin of the nucleus is modulated into a quadratic function in the received nuclear magnetic resonance signal, and a value specific to the nucleus along with a value related to the magnetic field strength used for the modulation. And image reconstruction by executing Fourier transform and inverse Fourier transform while performing phase modulation to modulate the phase of the spin of the nucleus based on a parameter composed of values for determining the image size to be reconstructed Since the calculation is performed, the inside of the subject can be imaged with the size value set as the parameter.

したがって、請求項9または10に記載の発明は、被検体の撮像中の動きまたは撮像条件の不備などによって再構成される画像の視野(画像サイズ)より被検体のサイズが大きくなった場合であっても、パラメータに応じて再構成される画像の縮尺を任意のサイズに調整することができるので、再構成される画像サイズより被検体サイズを小さくするようにパラメータを調整すれば、事後的な演算処理にてエイリアシングによるアーチファクトのない再構成画像を提供することができる。   Therefore, the invention according to claim 9 or 10 is a case where the size of the subject is larger than the field of view (image size) of the image reconstructed due to movement during imaging of the subject or inadequate imaging conditions. However, since the scale of the reconstructed image can be adjusted to an arbitrary size according to the parameter, if the parameter is adjusted to make the subject size smaller than the reconstructed image size, the ex post facto A reconstructed image free from artifacts due to aliasing can be provided by arithmetic processing.

本発明は、被検体の撮像中の動きまたは撮像条件の不備などによって再構成される画像の視野(画像サイズ)より被検体のサイズが大きくなった場合であっても、パラメータに応じて再構成される画像の縮尺を任意のサイズに調整することができるので、再構成される画像サイズより被検体サイズを小さくするようにパラメータを調整すれば、事後的な演算処理にてエイリアシングによるアーチファクトのない再構成画像を提供することができる。   The present invention performs reconstruction according to the parameters even when the size of the subject is larger than the field of view (image size) of the image to be reconstructed due to movement during imaging of the subject or lack of imaging conditions. Since the scale of the generated image can be adjusted to an arbitrary size, if the parameter is adjusted to make the subject size smaller than the reconstructed image size, there will be no artifacts due to aliasing in the post-processing. A reconstructed image can be provided.

次に、本発明に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、その技術的特徴を有する範囲を包含し、以下に示す図面等に限定されない。   Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention includes the range which has the technical feature, and is not limited to drawing shown below.

以下に説明する実施の形態は、MRI装置および当該MRI装置に用いる方法に対して本願発明を適用した場合の実施形態である。   The embodiment described below is an embodiment when the present invention is applied to an MRI apparatus and a method used for the MRI apparatus.

〔第1実施形態〕
始めに、図1〜図6を用いて本願に係るMRI装置における第1実施形態について説明する。
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the MRI apparatus according to the present application will be described with reference to FIGS.

まず、図1および図2を用いて本実施形態のMRI装置の概略動作について説明する。なお、図1は、本実施形態のMRI装置の構成を示すブロック図であり、図2は、本実施形態のMRI装置における効果を説明するための図である。   First, the schematic operation of the MRI apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the MRI apparatus of this embodiment, and FIG. 2 is a diagram for explaining the effects of the MRI apparatus of this embodiment.

本実施形態のMRI装置100は、図1に示すように、均一な静磁界を所定空間内に発生させるとともに、所定のタイミングにて、所定の空間内に載置された被写体に印加するX、Y、Z軸の三軸方向の勾配磁界と、印加する磁界強度が2次関数状に変化している磁界(以下、「特徴磁界」という。)と、を発生させ、静磁界に重畳させるようになっている。   As shown in FIG. 1, the MRI apparatus 100 according to the present embodiment generates a uniform static magnetic field in a predetermined space, and applies X to a subject placed in the predetermined space at a predetermined timing. A gradient magnetic field in the triaxial directions of the Y and Z axes and a magnetic field whose applied magnetic field intensity changes in a quadratic function (hereinafter referred to as “characteristic magnetic field”) are generated and superimposed on the static magnetic field. It has become.

また、このMRI装置100は、被検体10の組織を構成する原子核に磁気共鳴を起こさせるための高周波磁気パルスを所定のタイミング毎に被検体10に照射し、かつ、高周波磁気パルスを照射し、被検体10の組織を構成する原子核の磁気共鳴によって放出される各エコー信号を検出するようになっており、検出したエコー信号に所定の演算処理を行うとともに被検体10における所望の検査部位の断層像を示す画像データを生成するようになっている。   Further, the MRI apparatus 100 irradiates the subject 10 with a high-frequency magnetic pulse for causing magnetic resonance in the nucleus constituting the tissue of the subject 10 at a predetermined timing, and irradiates the subject 10 with the high-frequency magnetic pulse, Each echo signal emitted by the magnetic resonance of the nuclei constituting the tissue of the subject 10 is detected, a predetermined calculation process is performed on the detected echo signal, and a tomogram of a desired examination site in the subject 10 is detected. Image data representing an image is generated.

本実施形態のMRI装置100は、静磁界に磁界強度が線形に変化する線形勾配の勾配磁界と特徴磁界とが重畳された重畳磁界において、被検体10に高周波磁界を印加し、当該高周波磁界の印加により被検体10内の原子核とのエネルギーの吸収共鳴によって生ずる核磁気共鳴交番磁界を捕捉して誘導電圧を検出するようになっている。   The MRI apparatus 100 according to the present embodiment applies a high-frequency magnetic field to the subject 10 in a superimposed magnetic field in which a gradient magnetic field with a linear gradient in which the magnetic field strength changes linearly and a characteristic magnetic field are superimposed on a static magnetic field, and the high-frequency magnetic field An induced voltage is detected by capturing a nuclear magnetic resonance alternating magnetic field generated by energy absorption resonance with the nucleus in the subject 10 when applied.

また、このMRI装置100は、検出された誘導電圧に基づいて、各部の各磁化の位相が空間座標に対して非線形、具体的には、2乗関数的な形態にて推移したものの合成値に比例した振幅を有するエコー信号を取得するようになっている。特に、本実施形態のMRI装置100は、位相エンコード方向の線形勾配磁界に同期して特徴磁界を発生させるようになっており、位相エンコード方向の勾配磁界を印加する毎にエコー信号を順次取得するようになっている。   Further, the MRI apparatus 100 uses a detected value of the induced voltage to obtain a composite value of the phase of each magnetization of each part that is nonlinear with respect to the spatial coordinates, specifically, a square function. An echo signal having a proportional amplitude is acquired. In particular, the MRI apparatus 100 according to the present embodiment generates a characteristic magnetic field in synchronization with a linear gradient magnetic field in the phase encoding direction, and sequentially acquires echo signals each time a gradient magnetic field in the phase encoding direction is applied. It is like that.

そして、本実施形態のMRI装置100は、取得した各エコー信号にて構成されるデータ(以下、「測定データ」という。)に対して、特徴磁界を印加した時間τ、原子核固有の定数(核磁気回転比)γおよび再構成される画像サイズを定めるための係数(以下、単に「画像サイズ係数」という。)αからなるパラメータ(以下、「撮像パラメータ」という。)に基づき、被検体10内の各原子核のスピンにおける位相を変調させるための位相変調を施しつつ、逆フレネル変換を行うことによって当該被検体10における所望の検査部位の断層像(2次元画像)を示す画像データを生成するための画像再構成演算を行うようになっている。   The MRI apparatus 100 according to the present embodiment applies time τ during which a characteristic magnetic field is applied to data (hereinafter referred to as “measurement data”) configured by each acquired echo signal, a constant specific to the nucleus (nucleus). Based on a parameter (hereinafter referred to as “imaging parameter”) consisting of a coefficient (magnet rotation ratio) γ and a coefficient for determining a reconstructed image size (hereinafter simply referred to as “image size coefficient”) α In order to generate image data indicating a tomographic image (two-dimensional image) of a desired examination site in the subject 10 by performing inverse Fresnel transformation while performing phase modulation for modulating the phase in the spin of each atomic nucleus The image reconstruction calculation is performed.

すなわち、本実施形態のMRI装置100は、上述のような重畳磁界において取得されたエコー信号から構成される測定データに対して、撮像パラメータに基づいて逆フレネル変換を行うことによって、当該パラメータとして設定された画像サイズ係数αにて被検体10における所望の検査部位の画像化を行うことができるようになっている。   That is, the MRI apparatus 100 according to the present embodiment sets the parameters as measurement parameters by performing inverse Fresnel transformation based on the imaging parameters on the measurement data composed of the echo signals acquired in the superimposed magnetic field as described above. Imaging of a desired examination site in the subject 10 can be performed with the image size coefficient α.

例えば、特徴磁場を印加せずに従来の方法によって取得された測定データに対して逆フーリエ変換を行って画像を再構成する方法(以下、「フーリエ変換映像法」という。)であっては、図2(a)に示すように、再構成される画像においてエイリアスが発生した場合には、事後的に演算処理によって当該エイリアスを除去することができない。   For example, in a method for reconstructing an image by performing inverse Fourier transform on measurement data acquired by a conventional method without applying a characteristic magnetic field (hereinafter referred to as “Fourier transform imaging method”), As shown in FIG. 2A, when an alias occurs in the reconstructed image, the alias cannot be removed afterwards by arithmetic processing.

また、上述のように取得した測定データに対して位相変調を行いつつ逆フーリエ変換を行って画像を再構成する方法(以下、「位相拡散フーリエ変換映像法による逆フーリエ変換再構成法」という。)であっては、画像サイズを変更することができないので、被検体10の撮像中の動きまたは撮像条件の不備などによって再構成される画像の視野(画像サイズ)より被検体10のサイズが大きくなった場合には、図2(b)に示すように、エイリアスを生じてしまう。   In addition, a method for reconstructing an image by performing inverse Fourier transform while performing phase modulation on the measurement data acquired as described above (hereinafter referred to as “inverse Fourier transform reconstruction method by phase diffusion Fourier transform imaging method”). ), The size of the subject 10 is larger than the field of view (image size) of the image reconstructed due to movement during imaging of the subject 10 or inadequate imaging conditions. In such a case, an alias occurs as shown in FIG.

しかしながら、本実施形態のMRI装置100は、図2(c)に示すように、被検体10の撮像中の動きまたは撮像条件の不備などによって再構成されるが画像においてエイリアスが発生する測定データであっても、再構成される画像の縮尺を任意のサイズに調整することができるので、再構成される画像サイズより被検体10サイズを小さくするように撮像パラメータ、具体的には、画像サイズ係数αを調整すれば、事後的な演算処理によってエイリアシングによるアーチファクトのない再構成画像を提供することができるようになっている。   However, as shown in FIG. 2C, the MRI apparatus 100 according to the present embodiment is measurement data that is reconfigured due to movement of the subject 10 during imaging or imperfect imaging conditions, but aliases occur in the image. Even in such a case, since the scale of the reconstructed image can be adjusted to an arbitrary size, the imaging parameter, specifically, the image size coefficient is set so that the subject 10 size is smaller than the reconstructed image size. If α is adjusted, a reconstructed image free from artifacts due to aliasing can be provided by a post-processing operation.

なお、図2(b)(c)に示す各再構成画像は、それぞれ、位相拡散フーリエ変換映像法による逆フーリエ変換再構成法、および、本実施形態のおける手法によって同一の測定データに基づき演算処理された画像である。   Each of the reconstructed images shown in FIGS. 2B and 2C is calculated based on the same measurement data by the inverse Fourier transform reconstruction method based on the phase diffusion Fourier transform image method and the method according to this embodiment. It is the processed image.

次に、図1とともに図3を用いて本実施形態のMRI装置100における各部の構成およびその動作について説明する。なお、図3は、本実施形態のパルスシーケンスを示すシーケンス図である。   Next, the configuration and operation of each part in the MRI apparatus 100 of this embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 3 is a sequence diagram showing a pulse sequence of the present embodiment.

本実施形態のMRI装置100は、均一な静磁界を発生させる静磁界コイル20と、勾配磁界を印加するとともに特徴磁界を印加する勾配磁界/特徴磁界コイル30と、高周波パルスを被検体10に照射する照射コイル40と、エコー信号を検出する受信コイル50と、の各コイルを有しているとともに、静磁界コイル20を駆動する高安定直流電源部105と、勾配磁界を発生させて勾配磁界/特徴磁界コイルを駆動する勾配磁界電源部110と、特徴磁界を発生させて勾配磁界/特徴磁界コイル30を駆動する特徴磁界発生回路115と、を備えている。   The MRI apparatus 100 of this embodiment irradiates a subject 10 with a static magnetic field coil 20 that generates a uniform static magnetic field, a gradient magnetic field / characteristic magnetic field coil 30 that applies a gradient magnetic field and a characteristic magnetic field, and a high-frequency pulse. And a receiving coil 50 for detecting an echo signal, a highly stable DC power source 105 for driving the static magnetic field coil 20, and a gradient magnetic field / A gradient magnetic field power supply unit 110 that drives the characteristic magnetic field coil and a characteristic magnetic field generation circuit 115 that generates the characteristic magnetic field and drives the gradient magnetic field / characteristic magnetic field coil 30 are provided.

また、このMRI装置100は、高周波信号を発生する高周波発振器120と、高周波発振器120からの高周波信号に基づいて高周波パルスを生成するパルス生成部125と、この生成された高周波パルスを増幅する高周波増幅器130と、受信コイル50からのエコー信号を受理する受信回路135と、エコー信号の位相を検波する位相検波器140と、当該位相検波器140からの信号をデジタル化するアナログ/デジタル変換器(以下、「A/D変換器」という。)145と、を備えている。   The MRI apparatus 100 also includes a high-frequency oscillator 120 that generates a high-frequency signal, a pulse generator 125 that generates a high-frequency pulse based on the high-frequency signal from the high-frequency oscillator 120, and a high-frequency amplifier that amplifies the generated high-frequency pulse. 130, a receiving circuit 135 that receives an echo signal from the receiving coil 50, a phase detector 140 that detects the phase of the echo signal, and an analog / digital converter (hereinafter referred to as “digital / analog converter”) that digitizes the signal from the phase detector 140. , "A / D converter") 145.

さらに、このMRI装置100は、検出したエコー信号に所定の演算処理を行うとともに被検体10における所望の検査部位の断層像を示す画像データを生成し、装置全体を制御する信号処理制御部150と、被検体10の断層像を得るために必要な種々の指示を各部に与えるシーケンサ155と、生成された画像データを表示するディスプレイ160と、を備えている。   Further, the MRI apparatus 100 performs predetermined arithmetic processing on the detected echo signal, generates image data indicating a tomographic image of a desired examination site in the subject 10, and a signal processing control unit 150 that controls the entire apparatus. A sequencer 155 for giving various instructions necessary for obtaining a tomographic image of the subject 10 to each unit, and a display 160 for displaying the generated image data are provided.

なお、例えば、本実施形態の静磁界コイル20および高安定直流電源部105は、本発明の磁界発生手段および静磁界発生回路を構成し、本実施形態の勾配磁界/特徴磁界コイル30は、本発明の磁界発生手段、勾配磁界発生回路および特徴磁界発生回路を構成する。また、例えば、本実施形態の勾配磁界電源部110は、本発明の磁界発生手段および勾配磁界発生回路を構成するとともに、特徴磁界発生回路115は、本発明の磁界発生手段および特徴磁界発生回路を構成し、本実施形態のパルス生成部125および照射コイル40は、高周波パルス発生手段を構成する。さらに、例えば、本実施形態のシーケンサ155は、本発明の制御手段を構成するとともに、受信コイル50および位相検波器140は、本発明の受信手段を構成し、信号処理制御部150は、本発明の処理手段を構成する。   For example, the static magnetic field coil 20 and the highly stable DC power supply unit 105 of the present embodiment constitute the magnetic field generation means and the static magnetic field generation circuit of the present invention, and the gradient magnetic field / characteristic magnetic field coil 30 of the present embodiment The magnetic field generating means, the gradient magnetic field generating circuit, and the characteristic magnetic field generating circuit of the invention are configured. Further, for example, the gradient magnetic field power supply unit 110 of the present embodiment constitutes the magnetic field generation means and the gradient magnetic field generation circuit of the present invention, and the characteristic magnetic field generation circuit 115 includes the magnetic field generation means and the characteristic magnetic field generation circuit of the present invention. The pulse generator 125 and the irradiation coil 40 of the present embodiment constitute a high-frequency pulse generator. Further, for example, the sequencer 155 of the present embodiment constitutes the control means of the present invention, the reception coil 50 and the phase detector 140 constitute the reception means of the present invention, and the signal processing control unit 150 includes the present invention. The processing means is configured.

静磁界コイル20は、例えば、電磁石、空心コイルマグネット、超伝導マグネットまたは永久磁石などによって構成されており、被検体10が載置される所定の空間に、均一な静磁界を形成させるようになっている。   The static magnetic field coil 20 is constituted by, for example, an electromagnet, an air-core coil magnet, a superconducting magnet, or a permanent magnet, and forms a uniform static magnetic field in a predetermined space where the subject 10 is placed. ing.

勾配磁界/特徴磁界コイル30は、例えば、平行線条、長方形コイルまたは円形コイルから構成されており、勾配磁界電源部110によって発生されたX、Y、Zの三軸方向の磁界強度が線形に変化する線形勾配を有する各勾配磁界Gx、Gy、Gzと、磁界強度が空間的に2次関数状に変化する特徴磁界、例えば、位相エンコード方向(y方向)および読み取り方向(x方向)に対して後述の(式3)を具備する特徴磁界、を所定の空間内に印加するようになっている。   The gradient magnetic field / characteristic magnetic field coil 30 is composed of, for example, a parallel wire, a rectangular coil, or a circular coil, and the magnetic field strength in the three-axis directions of X, Y, and Z generated by the gradient magnetic field power supply unit 110 is linear. For each gradient magnetic field Gx, Gy, Gz having a varying linear gradient and a characteristic magnetic field whose magnetic field strength varies spatially in a quadratic function, for example, phase encoding direction (y direction) and reading direction (x direction) Thus, a characteristic magnetic field having the following (Equation 3) is applied in a predetermined space.

照射コイル40は、被検体10の近傍に配置される。また、この照射コイル40には、所定の信号レベルに増幅された高周波パルスが入力されるようになっており、この照射コイル40は、入力された高周波パルスを、1又は複数の生成した高周波パルスを被検体10に照射するようになっている。例えば、照射コイル40は、高周波パルスとしては、90度パルス、180度パルスまたは任意の角度のパルスを被検体10に印加するようになっている。   The irradiation coil 40 is disposed in the vicinity of the subject 10. The irradiation coil 40 receives a high-frequency pulse amplified to a predetermined signal level. The irradiation coil 40 receives one or a plurality of generated high-frequency pulses from the input high-frequency pulse. To the subject 10. For example, the irradiation coil 40 applies a 90-degree pulse, a 180-degree pulse, or a pulse at an arbitrary angle to the subject 10 as a high-frequency pulse.

なお、被検体10に照射される高周波パルスにおいて、高周波磁界の周波数が被検体10内における原子核の核磁気共鳴周波数に一致していると、印加高周波磁界エネルギーの共鳴吸収が起こるので、そのとき生ずる核磁気共鳴交番磁界(磁気共鳴信号)を受信コイル50にて捕捉させて誘電電圧を検出させるようになっている。   In the high-frequency pulse irradiated to the subject 10, if the frequency of the high-frequency magnetic field matches the nuclear magnetic resonance frequency of the nucleus in the subject 10, resonance absorption of the applied high-frequency magnetic field energy occurs. A nuclear magnetic resonance alternating magnetic field (magnetic resonance signal) is captured by the receiving coil 50 to detect a dielectric voltage.

受信コイル50は、被検体10の近傍に配置される。また、この受信コイル50は、照射コイル40から照射され、被検体10の組織を構成する原子核の磁気共鳴により放出される電磁波、すなわち、エコー信号(磁気共鳴信号)を検出するようになっている。特に、本実施形態の受信コイル50は、高周波パルスが印加され当該パルス状の高周波数磁界の消失後に、その時点にて被検体10が載値された勾配磁界によって定まるラーモア周波数を有し、被検体10に励起こされた原子核スピンにより生じて時間的に減衰していくエコー信号を検出するようになっており、検出したエコー信号を受信回路135に出力するようになっている。   The receiving coil 50 is disposed in the vicinity of the subject 10. The receiving coil 50 is adapted to detect an electromagnetic wave emitted from the irradiation coil 40 and emitted by magnetic resonance of atomic nuclei constituting the tissue of the subject 10, that is, an echo signal (magnetic resonance signal). . In particular, the receiving coil 50 of the present embodiment has a Larmor frequency determined by the gradient magnetic field on which the subject 10 is mounted after the disappearance of the pulsed high-frequency magnetic field when a high-frequency pulse is applied. An echo signal generated by the nuclear spin excited by the specimen 10 and attenuated in time is detected, and the detected echo signal is output to the receiving circuit 135.

高安定直流電源部105は、シーケンサ155に接続されており、当該シーケンサ155の指示に従って静磁界コイル20を駆動させ、上述のように所定の空間内に均一な静磁界を形成させるようになっている。   The highly stable DC power supply unit 105 is connected to the sequencer 155 and drives the static magnetic field coil 20 in accordance with an instruction from the sequencer 155 to form a uniform static magnetic field in a predetermined space as described above. Yes.

勾配磁界電源部110は、シーケンサ155に接続されており、シーケンサ155からの指示に基づいて、勾配磁界/特徴磁界コイル30を駆動するようになっている。特に、本実施形態の勾配磁界電源部110は、三軸方向の勾配磁界Gx、Gy、Gzをそれぞれ生成し、勾配磁界/特徴磁界コイル30を制御して勾配磁界Gx、Gy、Gzを所定の空間内に印加させるようになっている。   The gradient magnetic field power supply unit 110 is connected to the sequencer 155, and drives the gradient magnetic field / characteristic magnetic field coil 30 based on an instruction from the sequencer 155. In particular, the gradient magnetic field power supply unit 110 of the present embodiment generates gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz in three axial directions, and controls the gradient magnetic field / characteristic magnetic field coil 30 so that the gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz are predetermined. It is designed to be applied in the space.

特徴磁界発生回路115は、シーケンサ155に接続されており、シーケンサ155からの指示に従って特徴磁界を一定時間τだけ発生させるようになっている。また、この特徴磁界発生回路115は、勾配磁界/特徴磁界コイル30を駆動し、発生させた特徴磁界を、勾配磁界/特徴磁界コイル30を介して被検体10に印加するようになっている。   The characteristic magnetic field generation circuit 115 is connected to the sequencer 155 and generates a characteristic magnetic field for a predetermined time τ in accordance with an instruction from the sequencer 155. Further, the characteristic magnetic field generation circuit 115 drives the gradient magnetic field / characteristic magnetic field coil 30 and applies the generated characteristic magnetic field to the subject 10 via the gradient magnetic field / characteristic magnetic field coil 30.

高周波発振器120は、被検体10が載置された勾配磁界の磁界強度に対応したラーモア周波数に等しい周波数にて高周波信号を発振し、発振した高周波信号をパルス生成部125に出力するようになっている。   The high frequency oscillator 120 oscillates a high frequency signal at a frequency equal to the Larmor frequency corresponding to the magnetic field strength of the gradient magnetic field on which the subject 10 is placed, and outputs the oscillated high frequency signal to the pulse generation unit 125. Yes.

パルス生成部125には、高周波発振器120にて発振された高周波信号が入力されるようになっており、このパルス生成部125は、シーケンサ155からの指示の下、入力された高周波信号に基づいて、被検体10内が載置された勾配磁界の磁界強度に対応したラーモア周波数に等しい高周波磁界を有する適切な幅および高さのパルス形態であって、所定の周波数スペクトルを有する高周波パルスを生成し、高周波増幅器130に出力するようになっている。   A high-frequency signal oscillated by the high-frequency oscillator 120 is input to the pulse generation unit 125. The pulse generation unit 125 is based on the input high-frequency signal under an instruction from the sequencer 155. A high-frequency pulse having a high-frequency magnetic field having a high-frequency magnetic field equal to the Larmor frequency corresponding to the magnetic field strength of the gradient magnetic field placed inside the subject 10 and having a predetermined frequency spectrum is generated. , And output to the high-frequency amplifier 130.

高周波増幅器130には、高周波パルスが入力されるようになっており、この高周波増幅回路は、入力された高周波パルスの信号レベルを、予め定められた所定の信号レベルに増幅し、照射コイル40に出力するようになっている。   A high-frequency pulse is input to the high-frequency amplifier 130, and this high-frequency amplifier circuit amplifies the signal level of the input high-frequency pulse to a predetermined signal level, and applies it to the irradiation coil 40. It is designed to output.

受信回路135には、受信コイル50にて検出されたエコー信号が入力されるようになっており、この受信回路135は、入力されたエコー信号を所定の信号レベルに増幅し、位相検波器140に出力するようになっている。   An echo signal detected by the reception coil 50 is input to the reception circuit 135, and the reception circuit 135 amplifies the input echo signal to a predetermined signal level, and the phase detector 140. To output.

位相検波器140には、受信回路135から出力されたエコー信号が入力されるようになっている。この位相検波器140は、シーケンサ155に接続され、このシーケンサ155からの指示にしたがって、エコー信号の位相を検波し、検波されたエコー信号をA/D変換器145に出力するようになっている。   The echo signal output from the receiving circuit 135 is input to the phase detector 140. The phase detector 140 is connected to the sequencer 155, detects the phase of the echo signal in accordance with an instruction from the sequencer 155, and outputs the detected echo signal to the A / D converter 145. .

A/D変換器145には、検波されたエコー信号が入力されるようになっており、このA/D変換器145は、入力されたエコー信号をデジタル量に変換して信号処理制御部150に出力するようになっている。   The detected echo signal is input to the A / D converter 145, and the A / D converter 145 converts the input echo signal into a digital quantity and converts it into a signal processing control unit 150. To output.

信号処理制御部150は、検波され、かつ、デジタル化されたエコー信号を計測データとして逆フレネル変換などの種々の演算処理を行いつつ、被検体10の検査部位の断層像を示す再構成画像を表示するための画像データを生成する演算処理部151と、MRI装置100全体を制御するシステム制御部153と、から構成され、各部とバスBにより接続されている。   The signal processing control unit 150 performs a variety of arithmetic processing such as inverse Fresnel transformation using the detected and digitized echo signal as measurement data, and generates a reconstructed image indicating a tomographic image of the examination site of the subject 10. An arithmetic processing unit 151 that generates image data to be displayed and a system control unit 153 that controls the entire MRI apparatus 100 are connected to each unit via a bus B.

演算処理部151には、特徴磁界が印加される毎に、デジタル化された位相信号が入力されるようになっている。この演算処理部151は、入力された各位相信号を順次取得して測定データを生成し、当該測定データに対して逆フレネル変換などの演算処理を行うことによって、ディスプレイ160に出力するための画像データを生成するようになっており、生成された画像データをディスプレイ160に出力するようになっている。なお、本実施形態の演算処理部151における演算処理の詳細について後述する。   Every time a characteristic magnetic field is applied to the arithmetic processing unit 151, a digitized phase signal is input. The arithmetic processing unit 151 sequentially acquires each input phase signal to generate measurement data, and performs arithmetic processing such as inverse Fresnel transformation on the measurement data to output an image to be output to the display 160. Data is generated, and the generated image data is output to the display 160. Details of the arithmetic processing in the arithmetic processing unit 151 of the present embodiment will be described later.

なお、ディスプレイ160は、例えば、液晶素子、EL(Electro Luminescence)素子またはCRT(Cathode Ray Tube)によって構成され、入力された画像データに基づいて所定の画像を表示するようになっている。   The display 160 is configured by, for example, a liquid crystal element, an EL (Electro Luminescence) element, or a CRT (Cathode Ray Tube), and displays a predetermined image based on input image data.

システム制御部153は、各部と接続されているとともに、例えば、CPU、ROM、RAMおよびハードディスクを有し、MRI装置100の各部を制御するようになっている。具体的には、ROMには、MRI装置100の各部を制御するための各種制御情報が記録されると共に、ハードディスクには、制御プログラムやOS(Operating System)などの各種プログラムが記録されている。また、CPUは、ハードディスクに記録されたプログラムを実行することにより、各種の処理を実行し、RAMはワークエリアとして用いられるようになっている。   The system control unit 153 is connected to each unit and includes, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and a hard disk, and controls each unit of the MRI apparatus 100. Specifically, various control information for controlling each part of the MRI apparatus 100 is recorded in the ROM, and various programs such as a control program and an OS (Operating System) are recorded in the hard disk. The CPU executes various processes by executing a program recorded on the hard disk, and the RAM is used as a work area.

なお、このシステム制御部153には、更に装置の一時停止若しくは停止の解除を指示するための手段として、キーボード或いはスイッチ(図示せず)等の入力手段が備えられている。   The system control unit 153 is further provided with input means such as a keyboard or a switch (not shown) as means for instructing to temporarily stop or release the stop of the apparatus.

シーケンサ155は、高安定直流電源部105、勾配磁界電源部110、特徴磁界発生回路115、高周波発振器120および位相検波器140と接続され、予め定められたパルスシーケンスによって各部における磁界を発生させ、または、エコー信号を検波させるようになっている。   The sequencer 155 is connected to the high stability DC power supply unit 105, the gradient magnetic field power supply unit 110, the characteristic magnetic field generation circuit 115, the high frequency oscillator 120, and the phase detector 140, and generates a magnetic field in each unit by a predetermined pulse sequence, or The echo signal is detected.

具体的には、本実施形態のシーケンサ155は、図3に示すように、均一な静磁界を発生された所定の空間において、被検体10の所望する部位を2次元画像(スライス画像)として画像再構成するための勾配磁界Gzとともに、高周波パルスである90度パルスを同時に印加し、その後に特徴磁界を時間τだけ印加させるシーケンス制御を行うようになっている。   Specifically, as shown in FIG. 3, the sequencer 155 of the present embodiment images a desired part of the subject 10 as a two-dimensional image (slice image) in a predetermined space where a uniform static magnetic field is generated. A sequence control is performed in which a 90-degree pulse, which is a high-frequency pulse, is simultaneously applied together with a gradient magnetic field Gz for reconstruction, and then a characteristic magnetic field is applied for a time τ.

そして、このシーケンサ155は、位相エンコード方向(y方向)の勾配磁界Gyおよび読み取り方向(x方向)の勾配磁界Gxをそれぞれのタイミングにて印加させるとともに、エコー時間tx後にエコー信号を所定の時間(例えば、2tx)だけ検出させるシーケンス制御を行うようになっている。なお、このとき、このシーケンサ155は、当該検出されたエコー信号の位相を検波させるようになっている。   The sequencer 155 applies the gradient magnetic field Gy in the phase encoding direction (y direction) and the gradient magnetic field Gx in the reading direction (x direction) at the respective timings, and sends an echo signal for a predetermined time (after the echo time tx). For example, sequence control for detecting only 2tx) is performed. At this time, the sequencer 155 detects the phase of the detected echo signal.

また、このシーケンサ155は、特徴磁界を発生させてこのパルスシーケンスを所定の繰返し時間TRにて繰り返すことによって位相エンコード数を変化させ、すなわち、時間tyにて印加するエンコード勾配磁界Gyの大きさを変化させるシーケンス制御を行うようになっており、位相信号を演算処理部151に取得させるようになっている。なお、本実施形態の演算処理部151は、このように取得させた位相信号によって上述の測定データを構築するようになっている。   The sequencer 155 changes the number of phase encodes by generating a characteristic magnetic field and repeating this pulse sequence at a predetermined repetition time TR, that is, the magnitude of the encode gradient magnetic field Gy applied at the time ty. The sequence control to change is performed, and the arithmetic processing unit 151 is made to acquire the phase signal. Note that the arithmetic processing unit 151 of the present embodiment is configured to construct the above-described measurement data from the phase signal acquired in this way.

このように、本実施形態のMRI装置100は、均一な静磁界が発生している所定の空間において、磁界強度が線形に変化する線形勾配の勾配磁界を印加しつつ高周波パルスを印加するようになっており、この磁界中に磁界強度が2次関数上に変化する特徴磁界を一定時間τのみ被検体10に印加すると、高周波磁界が存在しない状態における被検体10内の原子核スピンが、静磁界環境によって一義的に定まるラーモア周波数にて自由最差運動を行うことにより、被検体10内の各場所毎に特徴磁界の強度に応じて、被検体10内に励起された各原子核のスピンの位相を変化させることができるようになっている。   As described above, the MRI apparatus 100 of the present embodiment applies a high-frequency pulse while applying a gradient magnetic field having a linear gradient in which the magnetic field strength changes linearly in a predetermined space where a uniform static magnetic field is generated. In this magnetic field, when a characteristic magnetic field whose magnetic field intensity changes on a quadratic function is applied to the subject 10 only for a certain time τ, the nuclear spin in the subject 10 in the absence of a high-frequency magnetic field is converted into a static magnetic field. By performing free differential motion at a Larmor frequency that is uniquely determined by the environment, the phase of the spin of each nucleus excited in the subject 10 according to the strength of the characteristic magnetic field for each location in the subject 10 Can be changed.

すなわち、均一な静磁界中に上述のような各磁界を発生させると、被検体10内の場所を示す情報が位相情報の形態となるので、本実施形態のMRI装置100は、それらの情報の寄与を積分した形態のエコー信号を取得することができるようになっている。   That is, when each magnetic field as described above is generated in a uniform static magnetic field, information indicating the location in the subject 10 is in the form of phase information. An echo signal in the form of integrating the contribution can be acquired.

また、このMRI装置100は、特徴磁界を発生させつつ、エコー信号における位相信号を順次検出すると、特徴磁界の磁界強度が非線形に変化しているために被検体10内の各場所における原子核スピンの位相信号に対する寄与が各場所により異なることから、必要な個数の位相信号を取得して上述の測定データを構成させ、当該測定データに対して所定の演算を行うことによって、緩和時間とともに画像化する際にその基準となるスピン密度の情報を各場所(部位)毎に分離して取り出すことが可能になっている。   In addition, when the MRI apparatus 100 sequentially detects the phase signal in the echo signal while generating the characteristic magnetic field, the magnetic field intensity of the characteristic magnetic field changes nonlinearly, so that the nuclear spin of each place in the subject 10 is changed. Since the contribution to the phase signal varies from place to place, the necessary number of phase signals are acquired, the above-described measurement data is configured, and a predetermined calculation is performed on the measurement data to form an image along with the relaxation time. At that time, information on the spin density as a reference can be separated and extracted for each place (part).

次に、図4を用いて本実施形態のMRI装置100における演算処理部151の詳細について説明する。なお、図4は、本実施形態のMRI装置100における演算処理部151の演算処理において、従来の方法と比較し、本実施形態の演算処理の原理を説明するための図である。   Next, details of the arithmetic processing unit 151 in the MRI apparatus 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the arithmetic processing of the present embodiment in the arithmetic processing of the arithmetic processing unit 151 in the MRI apparatus 100 of the present embodiment as compared with the conventional method.

本実施形態のMRI装置100は、2次元画像の画像再構成を行う場合に、上述のように、勾配磁界Gz、高周波パルス、位相エンコード方向の勾配磁界Gyおよび読み取り方向の勾配磁界Gxを印加させるととともに、磁界強度が非線形に変化する特徴磁界を一定時間τのみ被検体10に印加させ、特徴磁界を発生させつつ、エコー信号を順次検出するようになっている。そして、このMRI装置100は、緩和による信号の減衰を無視すると、順次検出された各エコー信号における検波された信号によって(式1)から(式3)により(式4)に示す測定データv(k,k)を取得することができるようになっている。 The MRI apparatus 100 according to the present embodiment applies the gradient magnetic field Gz, the high-frequency pulse, the gradient magnetic field Gy in the phase encoding direction, and the gradient magnetic field Gx in the reading direction as described above when performing image reconstruction of a two-dimensional image. In addition, a characteristic magnetic field whose magnetic field intensity changes nonlinearly is applied to the subject 10 only for a predetermined time τ, and echo signals are sequentially detected while generating a characteristic magnetic field. When the MRI apparatus 100 ignores the attenuation of the signal due to relaxation, the measurement data v (shown in (Expression 4) from (Expression 1) to (Expression 3) by the detected signal in each echo signal detected sequentially. k x , k y ) can be acquired.

なお、(式1)は、特徴磁界を印加しない場合において、すなわち、フーリエ変換映像法において取得される測定データを示し、当該(式1)において、(k=γG)および(ky=γG)とおくと、(式2)が得られるようになっている。また、本実施形態では、例えば、特徴磁界として(式3)を満たす2次関数状磁界を印加するようになっており、位相エンコード方向(y方向)の勾配磁界Gyは、図3に示すように、時間tyだけ印加され、読み取り方向(x方向)の勾配磁界Gxは、時間3txだけ印加される。ただし、ρは、被写体関数を示し、γは核の固有の定数(核磁気回転比)を示す。 (Equation 1) shows measurement data acquired in the case where no characteristic magnetic field is applied, that is, in the Fourier transform imaging method. In (Equation 1), (k x = γG x t x ) and (ky = ΓG y t y ), (Equation 2) is obtained. In this embodiment, for example, a quadratic function-like magnetic field satisfying (Equation 3) is applied as the characteristic magnetic field, and the gradient magnetic field Gy in the phase encoding direction (y direction) is as shown in FIG. The gradient magnetic field Gx in the reading direction (x direction) is applied for the time 3tx. However, (rho) shows a to-be-photographed function and (gamma) shows the intrinsic | native constant (nuclear magnetorotation ratio) of a nucleus.

また、この(式4)は、(式5)から(式7)に示すように数式の変形および変数変換を行うことによってフレネル回折式と同形の式を導くことができるようになっている。ただし、(式7)におけるx’およびy’は、以下の(式8)によって変数変換を行った形である。   In addition, this (Formula 4) can be derived from the same form as the Fresnel diffraction formula by changing the formula and changing the variables as shown in (Formula 5) to (Formula 7). However, x ′ and y ′ in (Expression 7) are in a form in which variable conversion is performed according to (Expression 8) below.

ただし、上述の(式7)は、x’およびy’にて変数変換された測定データv(x’,y’)に対して2次の位相変調項が乗算されている形となっている。また、vfrは、フレネル変換形式に変換された測定データを示す。 However, the above (Formula 7) has a form in which the measurement data v (x ′, y ′) variable-converted by x ′ and y ′ is multiplied by a secondary phase modulation term. . Further, v fr indicates the measurement data converted into the Fresnel conversion format.

このように本実施形態では、上述のような測定データを取得することができるようになっている。このため、本実施形態の演算処理部151は、再構成される画像サイズを示す予め定められたまたは操作者の操作により設定された画像サイズ係数αに基づいて、取得した測定データに対して上述のように変数変換および原子核のスピンにおける位相変調の調整を行いつつ、逆フレネル変換を行うことが可能となり、被検体10の検査部位の断層像を示す再構成画像ρα(x、y)を表示するための画像データを生成することができるようになっている。 As described above, in the present embodiment, the measurement data as described above can be acquired. For this reason, the arithmetic processing unit 151 of the present embodiment performs the above-described measurement data on the acquired measurement data based on the image size coefficient α that is set in advance or set by the operator's operation indicating the reconstructed image size. As described above, it is possible to perform inverse Fresnel transformation while adjusting the phase transformation in the spin of the nucleus and the variable transformation, and the reconstructed image ρ α (x, y) showing the tomographic image of the examination site of the subject 10 is obtained. Image data to be displayed can be generated.

具体的には、本実施形態の演算処理部151は、画像サイズ係数α、特徴磁界を印加するための時間τ、原子核固有の定数γおよび特徴磁界を印加する際の係数bから構成された撮像パラメータを構成し、この撮像パラメータに基づいて、以下に示す逆フレネル変換を行うようになっている。   Specifically, the arithmetic processing unit 151 of the present embodiment includes an image size coefficient α, a time τ for applying a characteristic magnetic field, a constant γ specific to a nucleus, and a coefficient b for applying a characteristic magnetic field. Parameters are configured, and based on the imaging parameters, the following inverse Fresnel transform is performed.

(1)まず、本実施形態の演算処理部151は、上述のように取得した測定データv(k,k)を、測定データv(x’,y’)に変数変換しつつ、撮像パラメータαγbτに基づいて(式9)に示す位相変調処理およびフーリエ変換を実行するようになっている。なお、F[‥]はフーリエ変換を示す(以下の各式において同様)。 (1) First, the arithmetic processing unit 151 according to the present embodiment performs imaging while converting the measurement data v (k x , k y ) acquired as described above into measurement data v (x ′, y ′). Based on the parameter αγbτ, the phase modulation process and Fourier transform shown in (Equation 9) are executed. Note that F [...] Indicates a Fourier transform (the same applies to the following equations).

(2)次いで、この演算処理部151は、フーリエ変換された測定データに対して位相変調を施すようになっている。すなわち、この演算処理部151は、(式11)の位相変調項exp{−j(ω +ω /(4αγbτ))}、すなわち(式10)のS1の逆位相項であるTを乗じて位相変調を施すようになっている。 (2) Next, the arithmetic processing unit 151 applies phase modulation to the Fourier-transformed measurement data. In other words, the arithmetic processing unit 151 has a phase modulation term exp {−j (ω x 2 + ω y 2 / (4αγbτ))} in (Equation 11), that is, T which is an inverse phase term of S 1 in (Equation 10). Multiply by 1 to perform phase modulation.

より具体的には、(式7)に示すフレネル変換式は、畳み込みに積分となっているから、そのフーリエ変換は、(式11)となるので、本実施形態の演算処理部151は、(式11)に現れる2次変調項に対する逆位相項をフーリエ変換された測定データに対して乗算するようになっている。   More specifically, since the Fresnel transform equation shown in (Equation 7) is integral in convolution, the Fourier transform becomes (Equation 11), and the arithmetic processing unit 151 of this embodiment is ( The antiphase term corresponding to the secondary modulation term appearing in Equation 11) is multiplied by the Fourier transformed measurement data.

なお、exp{―jαγbτ(x’+y’)}のフーリエ変換は(式12)に示す値となる。また、(式11)において、2次の変調項以外の係数および逆位相項に関しては、後述のように、逆フーリエ変換後に乗算するようになっている。ただし、この2次変調項以外の係数および逆位相項、定数なので、逆フーリエ変換前に乗じてもよい。 Note that the Fourier transform of exp {−jαγbτ (x ′ 2 + y ′ 2 )} is a value shown in (Expression 12). Further, in (Equation 11), coefficients and antiphase terms other than the second-order modulation term are multiplied after inverse Fourier transform, as will be described later. However, since it is a coefficient other than the secondary modulation term, an antiphase term, and a constant, it may be multiplied before the inverse Fourier transform.

(3)次いで、この演算処理部151は、測定データvに対して2次の位相変調項における逆位相項を乗じて位相調整されたものに対して、逆フーリエ変換を行い、上述の(式11)によって示される残りの係数および逆位相項を所定の係数として乗算し、再構成画像ρα(x、y)を表示するための画像データを生成するようになっている。 (3) Next, the arithmetic processing unit 151 performs inverse Fourier transform on the measurement data v obtained by multiplying the phase of the measurement data v by the antiphase term in the secondary phase modulation term, and performs the above-described (expression) The remaining coefficient indicated by 11) and the antiphase term are multiplied as a predetermined coefficient to generate image data for displaying the reconstructed image ρ α (x, y).

すなわち、本実施形態の演算処理部151は、(式13)に示すように、測定データv(x’,y’)に対して位相変調を行った関数に対してフーリエ変換を行うとともに、当該フーリエ変換後に位相変調を行い、さらに、逆フーリエ変換を行うようになっているので、元の測定データvと同じ空間にて再構成画像を生成することができるようになっている。   That is, as shown in (Equation 13), the arithmetic processing unit 151 of the present embodiment performs Fourier transform on a function obtained by performing phase modulation on the measurement data v (x ′, y ′), and Since phase modulation is performed after Fourier transform and inverse Fourier transform is performed, a reconstructed image can be generated in the same space as the original measurement data v.

なお、この(式13)において、xおよびyは、それぞれα倍されているので、再生画像がα倍にスケーリング、すなわち、拡大または縮小されることがわかる。また、この(式13)の導出については後述する。   In (Equation 13), since x and y are each multiplied by α, it can be seen that the reproduced image is scaled, that is, enlarged or reduced by α times. The derivation of (Equation 13) will be described later.

ただし、F−1[‥]は逆フーリエ変換を示し(以下の式において同様)、Nは、測定データvのデータ数を示す。また、この場合に、再構成される画像の分解能および視野は、(式14)および(式15)によって示される。 However, F < -1 > [...] shows an inverse Fourier transform (same in the following formula | equation), N shows the data number of the measurement data v. In this case, the resolution and field of view of the reconstructed image are expressed by (Equation 14) and (Equation 15).

(4)最後に、演算処理部151は、(式13)示されるexpの値について逆位相項を乗じるかまたは絶対値をとることによって、最終的に補正し、再構成画像ρ(x,y)の値を算出するようになっている。   (4) Finally, the arithmetic processing unit 151 finally corrects the reconstructed image ρ (x, y) by multiplying the value of exp shown in (Equation 13) by an antiphase term or taking an absolute value. ) Value is calculated.

このように本実施形態の演算処理部151は、演算処理を行うことによって被検体10の検査部位の断層像を示す再構成画像ρ(x、y)を算出するようになっており、これに基づいて画像データを生成するようになっている。そして、この演算処理部151は、画像サイズ係数αによってスケーリング、言い換えれば、画像サイズを縮小または拡大させる処理を行うことができるようになっている。   As described above, the arithmetic processing unit 151 according to the present embodiment calculates the reconstructed image ρ (x, y) indicating the tomographic image of the examination region of the subject 10 by performing the arithmetic processing. Based on this, image data is generated. The arithmetic processing unit 151 can perform processing for scaling by the image size coefficient α, in other words, processing for reducing or enlarging the image size.

すなわち、本実施形態の演算処理部151は、測定データに基づいて再構成画像を生成するための演算処理を行う場合に、図4(a)に示す測定データを逆フーリエ変換することによって再構成画像を生成する位相拡散フーリエ変換映像法における逆フーリエ変換再構成法の場合と比較して、図4(b)に示すように、画像サイズ係数αによって再構成画像ρのサイズを自由に変更することができるようになっており、このサイズ変更を行うことによって、(式15)により撮像視野を拡大し、再構成画像を視野の範囲内に収めることにより、事後的な演算処理によってエイリアシングによるアーチファクトのない再構成画像を提供することができるようになっている。   That is, the arithmetic processing unit 151 according to the present embodiment performs reconstruction by performing inverse Fourier transform on the measurement data illustrated in FIG. 4A when performing arithmetic processing for generating a reconstructed image based on the measurement data. Compared to the case of the inverse Fourier transform reconstruction method in the phase diffusion Fourier transform imaging method for generating an image, as shown in FIG. 4B, the size of the reconstructed image ρ is freely changed by the image size coefficient α. By changing the size, the imaging field of view is expanded by (Equation 15), and the reconstructed image is within the range of the field of view. It is possible to provide a reconstructed image having no image.

なお、図4(a)は、位相拡散フーリエ変換映像法における逆フーリエ変換再構成法によって測定データv(k,k)に基づき((式4)に対して変数変換せずに)演算処理が行われた場合に再構成された画像を示し、図4(b)は、本実施形態の演算処理部151によって測定データv(x’,y’)に基づき(式7に対して)演算処理が行われた場合に再構成された画像(αの値によりそれぞれ画像サイズが変化した画像)を示す。 FIG. 4 (a) shows an operation based on the measurement data v (k x , k y ) by the inverse Fourier transform reconstruction method in the phase diffusion Fourier transform imaging method (without variable conversion with respect to (Expression 4)). FIG. 4B shows an image reconstructed when the processing is performed, and FIG. 4B is based on the measurement data v (x ′, y ′) by the arithmetic processing unit 151 of the present embodiment (for Expression 7). An image reconstructed when an arithmetic process is performed (an image in which the image size is changed by the value of α) is shown.

また、本実施形態の演算処理部151は、上述のような演算処理において、撮像パラメータの値(例えばαγbτ)を使用するが、当該撮像パラメータが真値(1.0)でなくても鮮明な画像を再構成することができるので、画像サイズ係数αを用いて撮像パラメータを構成させたとしても演算処理の過程で常に同一なα値を用いれば鮮明な画像を再構成することができるようになっている。   In addition, the arithmetic processing unit 151 of the present embodiment uses the value of the imaging parameter (for example, αγbτ) in the arithmetic processing as described above, but it is clear even if the imaging parameter is not a true value (1.0). Since an image can be reconstructed, a clear image can be reconstructed by always using the same α value in the course of calculation processing even if an imaging parameter is configured using an image size coefficient α. It has become.

すなわち、測定データv従来を(式16)に示す単に逆フーリエ変換を行って画像を再構成する方法(フーリエ変換映像法)または(式17)に示す位相拡散フーリエ変換法の信号を、逆フーリエ変換を行って画像を再構成する方法(位相拡散フーリエ変換映像法による逆フーリエ変換再構成法)であっては、再構成像の大きさが視野よりも大きくなると画像の折り返しが起こり、エイリアシングアーティファクトが発生し、事後的にエイリアスのない画像を再生することは極めて困難であるが、本実施形態の演算処理部151は、上述の演算処理を行うことによって画像サイズ係数αを適当な値に設定することにより、任意のサイズの画像を生成することができ、エイリアシングアーティファクトを解消した画像を生成することができるようになっている。 That is, the measurement data v a conventional method of reconstructing an image by simply performing an inverse Fourier transform shown in (Expression 16) (Fourier transform imaging method) or a signal of the phase diffusion Fourier transform method shown in (Expression 17) In the method of reconstructing an image by performing transformation (inverse Fourier transform reconstruction method using phase diffusion Fourier transform imaging method), aliasing artifacts occur when the size of the reconstructed image becomes larger than the field of view. However, it is extremely difficult to reproduce an image without alias afterwards, but the arithmetic processing unit 151 of the present embodiment sets the image size coefficient α to an appropriate value by performing the above arithmetic processing. By doing so, it is possible to generate an image of any size, and to generate an image that eliminates aliasing artifacts. Going on.

なお、フーリエ変換映像法および位相拡散フーリエ変換映像法による逆フーリエ変換再構成法における分解能および視野を(式18)および(式19)に示す。   The resolution and field of view in the inverse Fourier transform reconstruction method based on the Fourier transform imaging method and the phase diffusion Fourier transform imaging method are shown in (Equation 18) and (Equation 19).

次に、上述の(式4)を用いて演算処理部151にて生成される再構成画像ραを算出する際の(式13)を導出について説明する。 Next, a description will be given derive (equation 13) when calculating the reconstructed image [rho alpha generated by the arithmetic processing unit 151 by using the above equation (4).

(式4)に撮像パラメータとして真のγbτをα倍したαγbτを使用し、指数項ext{−jαγbτ(x’+y’)}を乗じた関数は(式20)の式となる。 A function obtained by multiplying (Equation 4) by αγbτ obtained by multiplying true γbτ by α as an imaging parameter and multiplying by an exponent term ext {−jαγbτ (x ′ 2 + y ′ 2 )} is an expression of (Equation 20).

この(式20)の指数項ext{−jαγbτ(x’+y’)−jαγbτ(x+y)における肩Cを変形すると、(式21)となり、(式4)は、(式22)に変形される。 When the shoulder C in the exponent term ext {−jαγbτ (x ′ 2 + y ′ 2 ) −jαγbτ (x 2 + y 2 ) in (Expression 20) is deformed, (Expression 21) is obtained, and (Expression 4) becomes (Expression 22). ).

ここで、(式22)を(式23)と変形し、さらに、(式24)に示すようにuおよびwをxおよびyと書き換えると、(式24)は、上述の(式13)のフレネル変換を示すこととなるので、これを逆フレネル変換することによって当該(式13)を導出することができるようになっている。ただし、(式23)において(式25)を満たす。   Here, when (Equation 22) is transformed into (Equation 23), and u and w are rewritten as x and y as shown in (Equation 24), (Equation 24) becomes the above-mentioned (Equation 13). Since the Fresnel transformation is shown, the (Equation 13) can be derived by performing the inverse Fresnel transformation. However, (Expression 25) is satisfied in (Expression 23).

また、上述と異なり以下のように(式13)を導出することもできるようになっている。   Also, unlike the above, (Equation 13) can be derived as follows.

まず、(式26)に示すように、変数変換された測定データv(x’,y’)をフーリエ変換し、(式27)に示すように(式26)を整理する。   First, as shown in (Expression 26), the measurement data v (x ′, y ′) subjected to variable conversion is Fourier-transformed, and (Expression 26) is arranged as shown in (Expression 27).

ここで、R(ω,ω))は、再構成画像ρ(x,y)のフーリエ変換を意味するので、上述の(式5)を整理すると(式28)に示す畳み込み積分の形になる。 Here, R (ω x , ω y )) means the Fourier transform of the reconstructed image ρ (x, y). Therefore, when the above (formula 5) is arranged, the form of the convolution integral shown in (formula 28) become.

また、撮像パラメータαγbτにより、(式28)の積分項の前の位相項がキャンセルされることになるので、(式28)は、(式29)のように畳み込み積分の記述式となる。したがって、畳み込み定理とフーリエ変換のスケーリング則より、(式30)に示すように、(式13)を導出することができるようになっている。   Further, since the phase term before the integral term of (Expression 28) is canceled by the imaging parameter αγbτ, (Expression 28) becomes a descriptive expression of convolution integral as shown in (Expression 29). Therefore, (Equation 13) can be derived from the convolution theorem and the scaling law of Fourier transform, as shown in (Equation 30).

次に、図5を用いて本実施形態のMRI装置100における測定データの取得処理を含む当該測定データの演算処理の動作について説明する。なお、図5は、本実施形態のMRI装置100における測定データの取得処理を含む当該測定データの演算処理の動作を示すフローチャートである。   Next, the operation of the measurement data calculation process including the measurement data acquisition process in the MRI apparatus 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the measurement data calculation process including the measurement data acquisition process in the MRI apparatus 100 of the present embodiment.

まず、システム制御部153が、図示しない操作部を介して被検体10内の所定の検査部位における断層画像(2次元画像)を再構成画像として表示させるための指示を検出すると(ステップS101)、当該システム制御部153は、シーケンサ155およびその他の各部を制御し、静磁界を発生させるとともに、予め定められたシーケンスによって、特徴磁界を一定時間発生させた後に、各勾配磁界および高周波パルスを被検体10に印加させ、かつ、位相エンコード方向勾配磁界を印加する毎にエコー信号を検出してその位相を検波させ、演算処理部151に測定データを取得させる(ステップS102)。   First, when the system control unit 153 detects an instruction to display a tomographic image (two-dimensional image) at a predetermined examination site in the subject 10 as a reconstructed image via an operation unit (not shown) (step S101). The system control unit 153 controls the sequencer 155 and other units to generate a static magnetic field, and after generating a characteristic magnetic field for a predetermined time according to a predetermined sequence, each gradient magnetic field and high-frequency pulse are detected by the subject. 10 and every time a phase encoding direction gradient magnetic field is applied, an echo signal is detected and its phase is detected, and the arithmetic processing unit 151 acquires measurement data (step S102).

次いで、システム制御部153は、演算処理部151に取得させた測定データに基づいて、予め設定された画像サイズ係数αを基準に、以下の演算処理を実行させる。   Next, the system control unit 153 causes the following arithmetic processing to be executed based on the preset image size coefficient α based on the measurement data acquired by the arithmetic processing unit 151.

まず、システム制御部153は、演算処理部151に測定データv(k,k)を、撮像パラメータαγbτに基づいて位相変調を行い、フーリエ変換を実行させるとともに(ステップS103)、フーリエ変換された測定データに対して2次の位相変調項を乗じて位相変調を施させる(ステップS104)。 First, the system control unit 153 causes the arithmetic processing unit 151 to phase-modulate the measurement data v (k x , k y ) based on the imaging parameter αγbτ, execute the Fourier transform (step S103), and the Fourier transform is performed. The measured data is multiplied by the secondary phase modulation term to perform phase modulation (step S104).

次いで、システム制御部153は、演算処理部151に、ステップ104にて生成された信号に、逆フーリエ変換を行うとともに(ステップS105)、所定の係数および所定の逆位相項を乗算し、再構成画像ρα(x、y)を生成する(ステップS106)。 Next, the system control unit 153 performs an inverse Fourier transform on the signal generated in Step 104 (Step S105), and multiplies the signal generated in Step 104 by a predetermined coefficient and a predetermined inverse phase term to reconstruct the signal. An image ρ α (x, y) is generated (step S106).

最後に、システム制御部153は、演算処理部151に、再構成画像ρα(x、y)を補正し、再構成画像ρ(x,y)の最終的な値を算出させるとともに(ステップS107)、当該算出させた最終的な再構成画像ρ(x,y)をディスプレイ160に出力させて2次元画像、すなわち、被検体10における検査部位の断層像を表示させ(ステップS108)、本動作を終了させる。 Finally, the system control unit 153 causes the arithmetic processing unit 151 to correct the reconstructed image ρ α (x, y) and calculate the final value of the reconstructed image ρ (x, y) (step S107). ), The calculated final reconstructed image ρ (x, y) is output to the display 160 to display a two-dimensional image, that is, a tomographic image of the examination site in the subject 10 (step S108). End.

以上本実施形態のMRI装置100は、受信された核磁気共鳴信号に基づき符号化されたデータに対し2次の位相変調処理を実施すると、フレネル回折式と同型になるため、特徴磁界を印加するための時間、原子核固有の定数および再構成される画像のサイズ係数から構成されたパラメータに基づき、当該原子核のスピンにおける位相を変調させるための位相変調を施しつつ、逆フレネル変換を行えば、当該パラメータとして設定されたサイズ値にて被検体10内部の画像化を行うことができる。   As described above, when the MRI apparatus 100 according to the present embodiment performs the second-order phase modulation process on the data encoded based on the received nuclear magnetic resonance signal, it becomes the same type as the Fresnel diffraction type, and thus applies the characteristic magnetic field. For example, if the inverse Fresnel transformation is performed while performing phase modulation for modulating the phase in the spin of the nucleus based on the parameter composed of the time constant for the nucleus, the size constant of the reconstructed image, and the size factor of the reconstructed image The inside of the subject 10 can be imaged with the size value set as a parameter.

したがって、本実施形態のMRI装置100は、被検体10の撮像中の動きまたは撮像条件の不備などによって再構成される画像の視野(画像サイズ)より被検体10のサイズが大きくなった場合であっても、画像サイズ係数αに応じて再構成される画像の縮尺を任意のサイズに調整することができるので、再構成される画像サイズより被検体10サイズを小さくするようにパラメータを調整すれば、事後的な演算処理によってエイリアシングによるアーチファクトのない再構成画像を提供することができる。   Therefore, the MRI apparatus 100 of the present embodiment is a case where the size of the subject 10 is larger than the field of view (image size) of the reconstructed image due to movement during imaging of the subject 10 or inadequate imaging conditions. However, since the scale of the reconstructed image can be adjusted to an arbitrary size according to the image size coefficient α, if the parameters are adjusted so that the size of the subject 10 is smaller than the reconstructed image size. Further, it is possible to provide a reconstructed image free from artifacts due to aliasing by post-processing.

なお、本実施形態のMRI装置100は、取得した一組の測定データに対して画像サイズを変化させつつ、画像再構成を繰り返し行い、高分解能の種々の画像を提供するようにしてもよい。これにより、上述の処理によって折り返しアーチファクトのない一の画像のみでは発見できない場合であっても、被検体10内部の異常を画像として提供することが可能になる。   Note that the MRI apparatus 100 according to the present embodiment may repeatedly perform image reconstruction while changing the image size with respect to a set of acquired measurement data to provide various images with high resolution. This makes it possible to provide an abnormality in the subject 10 as an image even when it cannot be found by only one image having no aliasing artifacts by the above-described processing.

すなわち、本実施形態のMRI装置100は、上述のように、測定データによって折り返しアーチファクトを除去する画像再構成を行うようになっているが、逆フーリエ変換法などの従来の手法により折り返しアーチファクトが生じている画像とは、画素の物理的な間隔が小さいから高分解能で画像を再生していることになるので、この特性を利用し、折り返しアーチファクトが発生することを前提として、画像を高分解能にて再構成することにより、高分解能の種々の画像を提供するようにしてもよい。   That is, as described above, the MRI apparatus 100 according to the present embodiment performs image reconstruction that removes aliasing artifacts based on measurement data. However, aliasing artifacts are generated by a conventional method such as an inverse Fourier transform method. This means that the image is reproduced with high resolution because the physical spacing of the pixels is small. By reconstructing, various images with high resolution may be provided.

例えば、本実施形態のMRI装置100は、図6(a)に示すような逆フーリエ変換再構成法によって画像再構成処理を行った場合に折り返しアーチファクトが生ずる撮像条件にて得られた測定データに対して、画像サイズを0.9倍、0.8倍、0.7倍、0.6倍および0.5倍と変化させて上述の演算処理を行い、断層画像を再構成すると、当該断層画像の一部、すなわち、図6(a)において折り返しアーチファクトが生じていない領域の画像については、図6(b)〜(e)に示すように、図6(f)に示す画像サイズが0.5倍の分解能を有する断層画像に比べて、高分解能を有する断層画像を提供することができるようになっている。これにより、本実施形態のMRI装置100は、通常の撮像では発見できない被検体10内の異常などを発見できるものとして医療における画像診断の精度を高めることができるようになっている。   For example, the MRI apparatus 100 of the present embodiment uses measurement data obtained under imaging conditions in which aliasing artifacts occur when image reconstruction processing is performed by an inverse Fourier transform reconstruction method as shown in FIG. On the other hand, when the above calculation processing is performed by changing the image size to 0.9 times, 0.8 times, 0.7 times, 0.6 times, and 0.5 times, and the tomographic image is reconstructed, As shown in FIGS. 6B to 6E, the image size shown in FIG. 6B is 0 for a part of the image, that is, an image of a region where no aliasing artifact is generated in FIG. Compared to a tomographic image having a resolution of 5 times, a tomographic image having a high resolution can be provided. Thereby, the MRI apparatus 100 of this embodiment can raise the precision of the image diagnosis in medical treatment as what can discover the abnormality in the subject 10 which cannot be discovered by normal imaging.

ただし、図6は、取得した一組の測定データに対して画像サイズを変化させつつ、画像再構成を繰り返し行った場合における画像の例であり、図6(a)は、逆フーリエ変換再構成法によって演算処理された断層画像、図6(b)は、画像サイズが0.9倍の本実施形態における演算処理にて画像再構成された断層画像、図6(c)は、画像サイズが0.8倍の本実施形態における演算処理にて画像再構成された断層画像である。また、図6(d)は、画像サイズが0.7倍の本実施形態における演算処理にて画像再構成された断層画像、図6(e)は、画像サイズが0.6倍の本実施形態における演算処理にて画像再構成された断層画像であり、図6(c)は、画像サイズが0.5倍の本実施形態における演算処理にて画像再構成された断層画像である。さらに、図6(b)〜(e)は、折り返すアーチファクトが生じている領域を減少させるように画像サイズを調整すると、各図に示すように分解能もそれに応じて小さくなる。   However, FIG. 6 is an example of an image when the image reconstruction is repeatedly performed while changing the image size with respect to the obtained set of measurement data, and FIG. 6A is an inverse Fourier transform reconstruction. FIG. 6B shows a tomographic image that has been arithmetically processed by the method, FIG. 6B shows a tomographic image that has been reconstructed by the arithmetic processing in this embodiment with an image size of 0.9 times, and FIG. It is a tomographic image reconstructed by the arithmetic processing in the present embodiment at a magnification of 0.8. FIG. 6D shows a tomographic image reconstructed by the arithmetic processing in the present embodiment with an image size of 0.7 times, and FIG. 6E shows the present embodiment with an image size of 0.6 times. FIG. 6C is a tomographic image reconstructed by the arithmetic processing in the present embodiment having an image size of 0.5 times. Further, in FIGS. 6B to 6E, when the image size is adjusted so as to reduce the area where the artifact is turned back, as shown in each figure, the resolution is reduced accordingly.

一方、本実施形態の特徴磁界発生部は、単に、2次関数状磁界を発生させるようになっているが、磁界強度の等高線が円筒形状をなした棒状特徴磁界、鞍形をなした星状特徴磁界、球形状乃至楕円形状特徴磁界など磁界強度の変化が中心位置から距離の2乗に比例する磁界強度成分を有していればよい。   On the other hand, the characteristic magnetic field generation unit of the present embodiment is merely configured to generate a quadratic function-like magnetic field. However, the magnetic field strength contours are cylindrical, bar-shaped characteristic magnetic fields, and star-shaped stars. Any change in magnetic field strength, such as a characteristic magnetic field, a spherical or elliptical characteristic magnetic field, and the like should only have a magnetic field strength component proportional to the square of the distance from the center position.

また、本実施形態は、測定データを取得しつつ、再構成画像を生成するための演算処理を行うようになっているが、予め取得された測定データに基づいて、再構成画像を生成するための演算処理を行うようにしてもよい。   Further, in the present embodiment, calculation processing for generating a reconstructed image is performed while acquiring measurement data. However, in order to generate a reconstructed image based on measurement data acquired in advance. You may make it perform the arithmetic processing of.

また、本実施形態のMRI装置100は、コンピュータおよび記録媒体を備え、画像再構成演算処理を実行する場合に、画像再構成演算処理を実行する制御プログラムを格納し、このコンピュータによって当該各制御プログラムを読み込むことによって上述と同様の各処理を行うようにしてもよい。   Further, the MRI apparatus 100 of the present embodiment includes a computer and a recording medium, and stores a control program for executing the image reconstruction calculation process when the image reconstruction calculation process is executed. Each process similar to the above may be performed by reading.

〔第2実施形態〕
次に、図7を用いて本願に係るMRI装置における第2実施形態について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the MRI apparatus according to the present application will be described with reference to FIG.

本実施形態では、第1実施形態において再構成画像の分解能を画像サイズ係数αにて拡大縮小し、画像サイズを調整する(α倍する)点((式14)参照)に代えて、当該分解能を画像サイズ係数の逆数にて拡大縮小し、画像サイズを調整する(1/α倍する)点に特徴がある。具体的には、撮像パラメータα=(cγbτ/(c−1))を用いて位相変調を施しつつ、フーリエ変換および逆フーリエ変換を繰り返すことによって画像再構成演算を行うようになっている。   In this embodiment, the resolution of the reconstructed image is enlarged or reduced by the image size coefficient α and the image size is adjusted (multiplied by α) (see (Equation 14)) instead of the resolution in the first embodiment. Is characterized by the fact that the image size is adjusted (multiplied by 1 / α) by enlarging or reducing the image by the reciprocal of the image size coefficient. Specifically, image reconstruction calculation is performed by repeating Fourier transform and inverse Fourier transform while performing phase modulation using the imaging parameter α = (cγbτ / (c−1)).

なお、本実施形態のMRI装置100は、演算処理部151における演算処理以外の構成および各部の処理は、第1実施形態と同様であるため、同一部材には同一の番号を付してその説明を省略する。   In the MRI apparatus 100 of the present embodiment, since the configuration other than the arithmetic processing in the arithmetic processing unit 151 and the processing of each unit are the same as those in the first embodiment, the same members are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be given. Is omitted.

まず、本実施形態の演算処理部151の詳細について説明する。   First, details of the arithmetic processing unit 151 of the present embodiment will be described.

本実施形態の演算処理部151は、予め定められたまたは操作者の操作により設定された画像サイズ係数α、特徴磁界を印加するための時間τ、原子核固有の定数γおよび特徴磁界を印加する際の係数bから構成された撮像パラメータを構成し、この撮像パラメータを所定の値に変数変換しつつ、当該変数変換された撮像パラメータに基づいて、以下に示すフーリエ変換及び逆フーリエ変換を行うようになっている。   The arithmetic processing unit 151 of the present embodiment applies an image size coefficient α, a time τ for applying a characteristic magnetic field, a constant γ specific to a nucleus, and a characteristic magnetic field, which are set in advance or set by an operator's operation. An imaging parameter composed of the coefficient b is configured, and the imaging parameter is converted into a predetermined value, and the following Fourier transform and inverse Fourier transform are performed based on the variable-converted imaging parameter. It has become.

(1)まず、本実施形態の演算処理部151は、第1実施形態と同様に、取得した測定データv(k,k)を、測定データv(x’,y’)に変数変換しつつ、(式31)に示すフーリエ変換を実行するようになっている。 (1) First, similarly to the first embodiment, the arithmetic processing unit 151 of the present embodiment converts the acquired measurement data v (k x , k y ) into measurement data v (x ′, y ′). However, the Fourier transform shown in (Expression 31) is executed.

(2)次いで、この演算処理部151は、撮像パラメータγbτを画像サイズ係数に基づく所定の値に変換するため、フーリエ変換された測定データである(式31)に対して位相変調項を乗じ、指数項の肩の係数を変化させる操作を行い、逆フーリエ変換を行うようになっている。すなわち、この演算処理部151は、(式32)に示すように(式31)の右辺に所定の値Uを乗じ、その後に逆フーリエ変換を行うようになっている。ここで、cは位相変調のための係数(以下、「位相変調係数」という。)であり、後述するように、この位相変調係数cは、画像スケール係数αとα=(c−1)/cの関係がある。   (2) Next, in order to convert the imaging parameter γbτ into a predetermined value based on the image size coefficient, the arithmetic processing unit 151 multiplies the phase modulation term on the measurement data (Equation 31) subjected to Fourier transform, The inverse Fourier transform is performed by changing the coefficient of the shoulder of the exponent term. That is, as shown in (Expression 32), the arithmetic processing unit 151 multiplies the right side of (Expression 31) by a predetermined value U, and then performs inverse Fourier transform. Here, c is a coefficient for phase modulation (hereinafter referred to as “phase modulation coefficient”), and as will be described later, this phase modulation coefficient c includes image scale coefficient α and α = (c−1) / There is a relationship of c.

すなわち、本実施形態の演算処理部151は、撮像パラメータを(γbτ)から(cγbτ/(c−1))に変換し、当該撮像パラメータが変換されたフレネル変換式の測定データを得るようになっている。   That is, the arithmetic processing unit 151 according to the present embodiment converts the imaging parameter from (γbτ) to (cγbτ / (c-1)), and obtains measurement data of the Fresnel conversion formula obtained by converting the imaging parameter. ing.

(3)次いで、この演算処理部151は、撮像パラメータが変換された測定データに対して、第1実施形態と同様に、位相変調を施すようになっている。すなわち、この演算処理部151は、(式34)に示す2次の位相変調項Sにおける逆位相項Tを乗じて位相変調を施すようになっている。 (3) Next, the arithmetic processing unit 151 applies phase modulation to the measurement data in which the imaging parameters are converted, as in the first embodiment. In other words, the arithmetic processing unit 151 performs phase modulation by multiplying the antiphase term T 2 in the secondary phase modulation term S 2 shown in (Equation 34).

より具体的には、(式32)に示すフレネル変換式は、(式35)に示すように変形することができるので、本実施形態の演算処理部151は、(式35)に現れる2次変調項に対する逆位相項をフーリエ変換された測定データに対して乗算するようになっている。なお、(式35)におけるk’およびk’は(式36)を満たす。 More specifically, since the Fresnel transformation equation shown in (Equation 32) can be modified as shown in (Equation 35), the arithmetic processing unit 151 of the present embodiment performs the second order appearing in (Equation 35). The antiphase term for the modulation term is multiplied by the Fourier transformed measurement data. Note that k ′ x and k ′ y in (Expression 35) satisfy (Expression 36).

(4)次いで、この演算処理部151は、測定データvに対して2次の位相変調項における逆位相項を乗じて位相調整されたものに対して、逆フーリエ変換を行い、上述の(式34)によって示される係数および逆位相項を所定の係数として乗算し、再構成画像ρ(x、y)を表示するための画像データを生成するようになっている。 (4) Next, the arithmetic processing unit 151 performs inverse Fourier transform on the measurement data v that has been phase-adjusted by multiplying the anti-phase term in the secondary phase modulation term by the above-described (formula 34) is multiplied as a predetermined coefficient to generate image data for displaying the reconstructed image ρ c (x, y).

すなわち、(式34)に示すように、大括弧内は逆フーリエ変換の形をしているので、本実施形態の演算処理部151は、(式33)のTを乗じた後、逆フーリエ変換を行い、さらに、位相変調を行うために(式37)に示す係数の逆位相項Tを乗算するようになっているので、(式38)に示すように、元の測定データvと同じ空間にて再構成画像を生成することができるようになっている。 That is, as shown in (Expression 34), since the square brackets are in the form of inverse Fourier transform, the arithmetic processing unit 151 of the present embodiment multiplies T 2 in (Expression 33), and then performs inverse Fourier transform. In order to perform conversion and further perform phase modulation, the antiphase term T 2 of the coefficient shown in (Equation 37) is multiplied, so that the original measurement data v and A reconstructed image can be generated in the same space.

なお、この(式38)において、xおよびyは、それぞれα=(c−1)/c倍されているので、第1実施形態と同様に再生画像がα倍にスケーリング、すなわち、拡大または縮小されることがわかる。   In this (Equation 38), x and y are each multiplied by α = (c−1) / c, so that the reproduced image is scaled to α times, that is, enlarged or reduced as in the first embodiment. You can see that

ただし、この場合に、(式14)および(式35)により(式38)によって再構成される画像の画素幅Δxを(式39)に示すことができる。 However, in this case, the pixel width Δx f of the image reconstructed by (Expression 38) by (Expression 14) and (Expression 35) can be expressed by (Expression 39).

また、第1実施形態では、上述のように(式14)に示すように画像の分解能が画像サイズ係数(α)倍となることから、再構成される再構成画像は縮小(または拡大)する方向にあるが、本実施形態では、(式39)に示すように分解能が(1/(画像サイズ係数(?))倍になることから、再構成される再構成画像は、第1実施形態と反対に拡大(または縮小)するようになっている。   In the first embodiment, as described above, since the resolution of the image is multiplied by the image size coefficient (α) as shown in (Equation 14), the reconstructed reconstructed image is reduced (or enlarged). In this embodiment, since the resolution is (1 / (image size coefficient (?)) Times as shown in (Equation 39) in this embodiment, the reconstructed image is the first embodiment. On the contrary, it is designed to enlarge (or reduce).

次に、図7を用いて本実施形態のMRI装置100における測定データの取得処理を含む当該測定データの演算処理の動作について説明する。なお、図7は、本実施形態のMRI装置100における測定データの取得処理を含む当該測定データの演算処理の動作を示すフローチャートである。   Next, the operation of the measurement data calculation process including the measurement data acquisition process in the MRI apparatus 100 of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the measurement data calculation process including the measurement data acquisition process in the MRI apparatus 100 of the present embodiment.

まず、システム制御部153が、操作部を介して被検体10内の所定の検査部位における断層画像(2次元画像)を再構成画像として表示させるための指示を検出すると(ステップS201)、当該システム制御部153は、シーケンサ155およびその他の各部を制御し、静磁界を発生させるとともに、予め定められたシーケンスによって各勾配磁界および高周波パルスを被検体10に印加させ、かつ、位相エンコード方向の勾配磁界を印加する毎にエコー信号を検出して位相信号を取得させ、演算処理部151に測定データを取得させる(ステップS202)。   First, when the system control unit 153 detects an instruction for displaying a tomographic image (two-dimensional image) at a predetermined examination site in the subject 10 as a reconstructed image via the operation unit (step S201), the system The control unit 153 controls the sequencer 155 and other units to generate a static magnetic field, apply each gradient magnetic field and high-frequency pulse to the subject 10 according to a predetermined sequence, and gradient magnetic field in the phase encoding direction. Each time the signal is applied, the echo signal is detected to acquire the phase signal, and the arithmetic processing unit 151 acquires the measurement data (step S202).

次いで、システム制御部153は、演算処理部151に取得させた測定データに基づいて、予め設定された画像サイズ係数α=(c−1)/cを基準に、以下の演算処理を実行させる。   Next, the system control unit 153 causes the following arithmetic processing to be executed based on the preset image size coefficient α = (c−1) / c based on the measurement data acquired by the arithmetic processing unit 151.

まず、システム制御部153は、撮像パラメータをγbτから(cγbτ/(c−1))に変換し、かつ、演算処理部151に測定データv(k,k)を、測定データv(x’,y’)に変数変換しつつ、変換された撮像パラメータ(cγbτ/(c−1))に基づいてフーリエ変換を実行させるとともに(ステップS203)、フーリエ変換された測定データに対して2次の位相変調項を乗じて位相変調を施させる(ステップS204)。 First, the system control unit 153 converts the imaging parameter from γbτ to (cγbτ / (c−1)), and the measurement processing unit 151 sends the measurement data v (k x , k y ) to the measurement data v (x ', Y') while performing variable transformation on the basis of the transformed imaging parameter (cγbτ / (c-1)) (step S203), the Fourier-transformed measurement data is subjected to second order. The phase modulation term is multiplied to perform phase modulation (step S204).

次いで、システム制御部153は、演算処理部151に、測定データvに2次の位相変調項を乗じて位相調整されたものに対して、逆フーリエ変換を行う(ステップS205)。   Next, the system control unit 153 performs an inverse Fourier transform on the operation processing unit 151 that has been subjected to phase adjustment by multiplying the measurement data v by a secondary phase modulation term (step S205).

次いで、システム制御部153は、演算処理部151に、逆フーリエ変換された測定データvに対して2次の位相変調項を乗じて位相変調を施させる(ステップS206)。   Next, the system control unit 153 causes the arithmetic processing unit 151 to perform phase modulation by multiplying the measurement data v subjected to inverse Fourier transform by a secondary phase modulation term (step S206).

次いで、システム制御部153は、演算処理部151に、測定データvに2次の位相変調項を乗じて位相調整されたものに対して、逆フーリエ変換を行うとともに(ステップS207)、所定の係数および所定の逆位相項を乗算し、再構成画像ρ(x、y)を生成する(ステップS208)。 Next, the system control unit 153 performs inverse Fourier transform on the arithmetic processing unit 151 obtained by multiplying the measurement data v by the second-order phase modulation term (step S207) and a predetermined coefficient. And a predetermined antiphase term are multiplied to generate a reconstructed image ρ c (x, y) (step S208).

最後に、システム制御部153は、演算処理部151に、再構成画像ρ(x、y)を補正し、再構成画像ρ(x,y)の最終的な値を算出させるとともに(ステップS209)、当該算出させた最終的な再構成画像ρ(x,y)をディスプレイ160に出力させて2次元画像、すなわち、被検体10の所定の検査部位における断層画像を表示させ(ステップS210)、本動作を終了させる。 Finally, the system control unit 153 causes the arithmetic processing unit 151 to correct the reconstructed image ρ c (x, y) and calculate the final value of the reconstructed image ρ (x, y) (step S209). ), The calculated final reconstructed image ρ (x, y) is output to the display 160 to display a two-dimensional image, that is, a tomographic image at a predetermined examination site of the subject 10 (step S210). This operation is terminated.

以上本実施形態のMRI装置100は、第1実施形態と同様に、被検体10の撮像中の動きまたは撮像条件の不備などによって再構成される画像の視野(画像サイズ)より被検体10のサイズが大きくなった場合であっても、パラメータに応じて再構成される画像の縮尺を任意のサイズに調整することができるので、再構成される画像サイズより被検体10サイズを小さくするようにパラメータを調整すれば、事後的な演算処理によってエイリアシングによるアーチファクトのない再構成画像を提供することができる。   As described above, the MRI apparatus 100 of the present embodiment is similar to the first embodiment in that the size of the subject 10 is based on the field of view (image size) reconstructed due to the movement of the subject 10 during imaging or the lack of imaging conditions. Since the scale of the reconstructed image can be adjusted to an arbitrary size according to the parameter even when the image becomes larger, the parameter is set so that the size of the subject 10 is smaller than the reconstructed image size. Is adjusted, it is possible to provide a reconstructed image free from artifacts due to aliasing by post-processing.

なお、本実施形態のMRI装置100は、第1実施形態と同様に、取得した一組の測定データに対して画像サイズを変化させつつ、画像再構成を繰り返し行い、高分解能の種々の画像を提供するようにしてもよい。これにより、上述の処理によって折り返しアーチファクトのない一の画像のみでは発見できない場合であっても、被検体10内部の異常を画像として提供することが可能になる。   As in the first embodiment, the MRI apparatus 100 according to the present embodiment repeatedly performs image reconstruction while changing the image size with respect to a set of acquired measurement data, and generates various high-resolution images. You may make it provide. This makes it possible to provide an abnormality in the subject 10 as an image even when it cannot be found by only one image having no aliasing artifacts by the above-described processing.

また、本実施形態の特徴磁界発生部は、単に、2次関数状磁界を発生させるようになっているが、磁界強度の等高線が円筒形状をなした棒状特徴磁界、鞍形をなした星状特徴磁界、球形状乃至楕円形状特徴磁界など磁界強度の変化が中心位置から距離の2乗に比例する磁界強度成分を有していればよい。   In addition, the characteristic magnetic field generation unit of the present embodiment is merely configured to generate a quadratic function-like magnetic field. However, the magnetic field strength contours are cylindrical, rod-shaped characteristic magnetic fields, and star-shaped stars. Any change in magnetic field strength, such as a characteristic magnetic field, a spherical or elliptical characteristic magnetic field, and the like should only have a magnetic field strength component proportional to the square of the distance from the center position.

また、本実施形態は、測定データを取得しつつ、再構成画像を生成するための演算処理を行うようになっているが、予め取得された測定データに基づいて、再構成画像を生成するための演算処理を行うようにしてもよい。   Further, in the present embodiment, calculation processing for generating a reconstructed image is performed while acquiring measurement data. However, in order to generate a reconstructed image based on measurement data acquired in advance. You may make it perform the arithmetic processing of.

また、本実施形態のMRI装置100は、コンピュータおよび記録媒体を備え、画像再構成演算処理を実行する場合に、画像再構成演算処理を実行する制御プログラムを格納し、このコンピュータによって当該各制御プログラムを読み込むことによって上述と同様の各処理を行うようにしてもよい。   Further, the MRI apparatus 100 of the present embodiment includes a computer and a recording medium, and stores a control program for executing the image reconstruction calculation process when the image reconstruction calculation process is executed. Each process similar to the above may be performed by reading.

〔第3実施形態〕
次に、図8および図9を用いて本願に係るMRI装置における第3実施形態について説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the MRI apparatus according to the present application will be described with reference to FIGS.

本実施形態では、第1実施形態において、静磁界に磁界強度が2次関数状に変化している特徴磁界を重畳させ、被検体内の原子核のスピンにおける位相を2次関数状に変調させる点に代えて、勾配磁界に対して2次の位相変調を与える高周波パルスを発生させることによって被検体内の原子核のスピンにおける位相を2次関数状に変調させる点に特徴がある。   In the present embodiment, in the first embodiment, a characteristic magnetic field whose magnetic field intensity changes in a quadratic function is superimposed on the static magnetic field, and the phase in the spin of the nucleus in the subject is modulated in a quadratic function. Instead, it is characterized in that the phase in the spin of the nuclei in the subject is modulated into a quadratic function by generating a high-frequency pulse that applies second-order phase modulation to the gradient magnetic field.

なお、本実施形態のMRI装置は、特徴磁界を印加しない点および勾配磁界に対して2次の位相変調を与える高周波パルスを発生させる点を除き、他の構成、動作、再構成画像演算の処理および測定データの演算処理については、第1実施形態と同様であるため、同一部材には同一の番号を付してその説明を省略する。   The MRI apparatus according to the present embodiment has other configurations, operations, and reconstructed image calculation processes except that a characteristic magnetic field is not applied and a high-frequency pulse that applies second-order phase modulation to a gradient magnetic field is generated. Since the calculation processing of the measurement data is the same as that of the first embodiment, the same number is assigned to the same member, and the description thereof is omitted.

まず、図8および図9を用いて本実施形態のMRI装置の概略動作について説明する。なお、図8は、本実施形態のMRI装置の構成を示すブロック図であり、図9は、本実施形態において被検体に印加する高周波パルスの例である。   First, the schematic operation of the MRI apparatus of this embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the MRI apparatus of the present embodiment, and FIG. 9 is an example of a high frequency pulse applied to the subject in the present embodiment.

本実施形態のMRI装置200は、図8に示すように、均一な静磁界を所定空間内に発生させるとともに、所定のタイミングにて、所定の空間内に載置された被写体に印加するX、Y、Z軸の三軸方向の勾配磁界を発生させるようになっている。   As shown in FIG. 8, the MRI apparatus 200 according to the present embodiment generates a uniform static magnetic field in a predetermined space, and applies X to a subject placed in the predetermined space at a predetermined timing. A gradient magnetic field in the three-axis directions of the Y and Z axes is generated.

そして、このMRI装置200は、所定のシーケンスにしたがって、印加された勾配磁界に対して2次の位相変調を与える高周波パルスを被検体10に照射し、かつ、照射コイル50から照射された高周波磁気パルスによる被検体10の組織を構成する原子核の磁気共鳴によって放出される各エコー信号を検出するようになっており、検出したエコー信号に所定の演算処理を行うとともに被検体10における所望の検査部位の断層像を示す画像データを生成するようになっている。   The MRI apparatus 200 irradiates the subject 10 with a high-frequency pulse that applies second-order phase modulation to the applied gradient magnetic field in accordance with a predetermined sequence, and the high-frequency magnetism irradiated from the irradiation coil 50. Each echo signal emitted by the magnetic resonance of the nuclei constituting the tissue of the subject 10 by the pulse is detected, a predetermined calculation process is performed on the detected echo signal, and a desired examination site in the subject 10 is detected. Image data indicating a tomographic image of the image is generated.

特に、本実施形態のMRI装置200は、位相エンコード方向(y方向)および読み取り方向(x方向)に対して(式40)を満たす高周波パルスを印加するようになっている。   In particular, the MRI apparatus 200 of the present embodiment applies a high-frequency pulse that satisfies (Equation 40) in the phase encoding direction (y direction) and the reading direction (x direction).

具体的には、本実施形態のMRI装置200において、例えば、図9に示すにチャープ波と呼ばれる(式40)を満たす高周波パルスを勾配磁界Gxの印加のもとで照射すると、被検体10内における読み取り方向(x方向)のスピンには(式40)の2次の位相変調が与えられる。   Specifically, in the MRI apparatus 200 of the present embodiment, for example, when a high frequency pulse satisfying (Equation 40) called a chirp wave shown in FIG. The second-order phase modulation of (Equation 40) is given to the spin in the reading direction (x direction) at.

なお、tは、経過時間、ωは、共鳴周波数、uは、定数を示し、ωt+utによって波形の振動を決定する。また、a(t)は、チャープ波の波形に対して外形を与えるための関数(パルスの包絡線を形成するための関数)であり、A(x)は、a(t)のフーリエ変換関数である。また、(*)は、畳み込み積分を示す。 Here, t is the elapsed time, ω 0 is the resonance frequency, u is a constant, and the vibration of the waveform is determined by ω 0 t + ut 2 . Further, a (t) is a function (function for forming a pulse envelope) for giving an outline to the chirp wave waveform, and A (x) is a Fourier transform function of a (t). It is. Moreover, (*) indicates a convolution integral.

同様にして、勾配磁界Gyの印加の下で、同様の高周波パルスを与えると位相エンコード方向(y方向)にも2次の位相変調を与えることができる。
また、高周波パルスを印加する時間を長くとると(式41)のA(x)は、デルタ関数状になり、当該A(x)の項は、ほぼ無視することができる。このとき、本実施形態のMRI装置は、(式42)に示す測定データvを取得することができるようになっている。ただし、(式42)は(式43)を満足する。
Similarly, when a similar high-frequency pulse is applied under application of the gradient magnetic field Gy, second-order phase modulation can also be applied in the phase encoding direction (y direction).
Further, if the time for applying the high-frequency pulse is made longer, A (x) in (Equation 41) becomes a delta function, and the term of A (x) can be almost ignored. At this time, the MRI apparatus of the present embodiment can acquire the measurement data v shown in (Expression 42). However, (Formula 42) satisfies (Formula 43).

ここで、勾配磁界GxおよびGyを等しい強度にし、これをG(Gx=Gy)とすると、(式44)となり、本実施形態のMRI装置200は、第1実施形態と同形式(式14)の測定データv、すなわち、被検体10内における原子核のスピンの位相を2次関数状に変調させた測定データvを取得することができるようになっている。ただし、(式44)において、(Dγ)/uは、第1実施形態の撮像パラメータにおけるγbτに相当する。 Here, if the gradient magnetic fields Gx and Gy are equal in intensity, and this is G (Gx = Gy), (Equation 44) is obtained, and the MRI apparatus 200 of the present embodiment has the same format as that of the first embodiment (Equation 14). Measurement data v, that is, measurement data v obtained by modulating the spin phase of the nuclei in the subject 10 into a quadratic function can be acquired. However, in (Equation 44), (Dγ 2 G 2 ) / u corresponds to γbτ in the imaging parameters of the first embodiment.

このため、本実施形態のMRI装置200は、第1実施形態と同様に、再構成される画像サイズを示す予め定められたまたは操作者の操作により設定された画像サイズ係数αに基づいて、取得した測定データに対して上述のように変数変換および原子核のスピンにおける位相変調の調整を行いつつ、逆フレネル変換を行うことが可能となり、被検体10の検査部位の断層像を示す再構成画像ρα(x、y)を表示するための画像データを生成することができるようになっている。 Therefore, as in the first embodiment, the MRI apparatus 200 according to the present embodiment is acquired based on an image size coefficient α that is set in advance or set by an operator's operation indicating the reconstructed image size. As described above, it is possible to perform inverse Fresnel transformation while adjusting variable transformation and phase modulation in the spin of the nucleus as described above, and a reconstructed image ρ showing a tomographic image of the examination site of the subject 10 Image data for displaying α (x, y) can be generated.

次に、図8を用いて本実施形態のMRI装置200における各部の構成およびその動作について説明する。   Next, the configuration and operation of each unit in the MRI apparatus 200 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態のMRI装置200は、静磁界コイル20と、勾配磁界を印加するとともに特徴磁界を印加する勾配磁界コイル60と、照射コイル40と、受信コイル50と、の各コイルを有しているとともに、静磁界コイル20を駆動する高安定直流電源部105と、勾配磁界を発生させて勾配磁界コイル60を駆動する勾配磁界電源部110と、を備えている。   The MRI apparatus 200 of the present embodiment includes a static magnetic field coil 20, a gradient magnetic field coil 60 that applies a gradient magnetic field and a characteristic magnetic field, an irradiation coil 40, and a reception coil 50. In addition, a high-stable DC power supply unit 105 that drives the static magnetic field coil 20 and a gradient magnetic field power supply unit 110 that generates a gradient magnetic field and drives the gradient magnetic field coil 60 are provided.

また、このMRI装置200は、高周波信号を発生する高周波発振器120と、高周波発振器120からの高周波信号に基づいて高周波パルスを生成するパルス生成部225と、この生成された高周波パルスを増幅する高周波増幅器130と、受信回路135と、位相検波器140と、A/D変換器145と、を備えている。   The MRI apparatus 200 includes a high-frequency oscillator 120 that generates a high-frequency signal, a pulse generation unit 225 that generates a high-frequency pulse based on the high-frequency signal from the high-frequency oscillator 120, and a high-frequency amplifier that amplifies the generated high-frequency pulse. 130, a receiving circuit 135, a phase detector 140, and an A / D converter 145.

さらに、このMRI装置200は、信号処理制御部150と、シーケンサ155と、ディスプレイ160と、を備えている。   The MRI apparatus 200 further includes a signal processing control unit 150, a sequencer 155, and a display 160.

なお、例えば、本実施形態の静磁界コイル20および高安定直流電源部105は、本発明の磁界発生手段および静磁界発生回路を構成し、本実施形態の勾配磁界コイル60および勾配磁界電源部110は、本発明の磁界発生手段、勾配磁界発生回路を構成する。また、例えば、本実施形態のパルス生成部225および照射コイル40は、高周波パルス発生手段を構成し、シーケンサ155は、本発明の制御手段を構成する。さらに、例えば、本実施形態の受信コイル50および位相検波器140は、本発明の受信手段を構成し、信号処理制御部150は、本発明の処理手段を構成する。   For example, the static magnetic field coil 20 and the highly stable DC power supply unit 105 of the present embodiment constitute the magnetic field generation means and the static magnetic field generation circuit of the present invention, and the gradient magnetic field coil 60 and the gradient magnetic field power supply unit 110 of the present embodiment. Constitutes a magnetic field generating means and a gradient magnetic field generating circuit of the present invention. Further, for example, the pulse generation unit 225 and the irradiation coil 40 of the present embodiment constitute high frequency pulse generation means, and the sequencer 155 constitutes control means of the present invention. Further, for example, the receiving coil 50 and the phase detector 140 of the present embodiment constitute a receiving means of the present invention, and the signal processing control unit 150 constitutes a processing means of the present invention.

勾配磁界60は、例えば、平行線条、長方形コイルまたは円形コイルから構成されており、勾配磁界電源部110によって発生されたX、Y、Zの三軸方向の磁界強度が線形に変化する線形勾配を有する各勾配磁界Gx、Gy、Gzを所定の空間内に印加するようになっている。   The gradient magnetic field 60 is composed of, for example, parallel wires, rectangular coils, or circular coils, and a linear gradient in which the magnetic field strengths in the three-axis directions of X, Y, and Z generated by the gradient magnetic field power supply unit 110 change linearly. Each of the gradient magnetic fields Gx, Gy, Gz having the following is applied in a predetermined space.

パルス生成部225には、高周波発振器120にて発振された高周波信号が入力されるようになっており、このパルス生成部125は、シーケンサ155からの指示の下、入力された高周波信号に基づいて、上述したチャプター波と呼ばれる高周波パルスであって、被検体10内が載置された勾配磁界の磁界強度に対応したラーモア周波数に等しい高周波磁界を有するとともに所定の周波数スペクトルを有する高周波パルスを生成し、高周波増幅器130に出力するようになっている。   A high frequency signal oscillated by the high frequency oscillator 120 is input to the pulse generation unit 225, and the pulse generation unit 125 is based on the input high frequency signal under an instruction from the sequencer 155. A high-frequency pulse called a chapter wave described above, which has a high-frequency magnetic field equal to the Larmor frequency corresponding to the magnetic field strength of the gradient magnetic field placed in the subject 10 and a predetermined frequency spectrum, is generated. , And output to the high-frequency amplifier 130.

以上本実施形態のMRI装置200は、第1実施形態と同様に、受信された核磁気共鳴信号に基づき符号化されたデータに対し2次の位相変調処理を実施すると、フレネル回折式と同型になるため、特徴磁界を印加するための時間、原子核固有の定数および再構成される画像のサイズ係数から構成されたパラメータに基づき、当該原子核のスピンにおける位相を変調させるための位相変調を施しつつ、逆フレネル変換を行えば、当該パラメータとして設定されたサイズ値にて被検体10内部の画像化を行うことができる。   As described above, the MRI apparatus 200 according to the present embodiment is similar to the Fresnel diffraction type when the second-order phase modulation processing is performed on the data encoded based on the received nuclear magnetic resonance signal, as in the first embodiment. Therefore, while applying phase modulation to modulate the phase in the spin of the nucleus based on the parameter configured from the time for applying the characteristic magnetic field, the nuclear specific constant and the size factor of the reconstructed image, If inverse Fresnel transformation is performed, the inside of the subject 10 can be imaged with the size value set as the parameter.

したがって、本実施形態のMRI装置200は、被検体10の撮像中の動きまたは撮像条件の不備などによって再構成される画像の視野(画像サイズ)より被検体10のサイズが大きくなった場合であっても、画像サイズ係数αに応じて再構成される画像の縮尺を任意のサイズに調整することができるので、再構成される画像サイズより被検体10サイズを小さくするようにパラメータを調整すれば、事後的な演算処理によってエイリアシングによるアーチファクトのない再構成画像を提供することができる。   Therefore, the MRI apparatus 200 of the present embodiment is a case where the size of the subject 10 is larger than the field of view (image size) of the image reconstructed due to movement during imaging of the subject 10 or inadequate imaging conditions. However, since the scale of the reconstructed image can be adjusted to an arbitrary size according to the image size coefficient α, if the parameters are adjusted so that the size of the subject 10 is smaller than the reconstructed image size. Further, it is possible to provide a reconstructed image free from artifacts due to aliasing by post-processing.

なお、本実施形態においては、再構成画像演算の処理において、第2実施形態の方法にて行うことも可能である。すなわち、上述のように第2実施形態においても測定データvに基づいて演算可能であるため、当該第2実施形態の方法にて行うことも可能である。   In the present embodiment, the reconstructed image calculation process can be performed by the method of the second embodiment. That is, as described above, since the calculation can be performed on the basis of the measurement data v in the second embodiment, it can be performed by the method of the second embodiment.

また、本実施形態では、勾配磁界に対してチャプター波と呼ばれる高周波パルスを印加することによって、被検体10内における原子核のスピンの位相を2次関数状に変調させた測定データvを取得しているが、再構成画像演算の処理を行うデータとして(式45)を具備する測定データvを取得可能に各種の磁界を印加させることができれば、画像サイズ係数αを用いて第1実施形態および第2実施形態における再構成画像演算の処理を適用することができる。ただし、Qは、核の固有の定数(核磁気回転比)などを含む所定の定数、kおよびkyは、上述と同様に、γGおよびγGなどの位相エンコード方向(y方向)の勾配磁界Gyにおける印加時間ty、読み取り方向(x方向)の勾配磁界Gxにおける印加時間txの関数、ρは、被写体関数を示す。 In this embodiment, by applying a high-frequency pulse called a chapter wave to the gradient magnetic field, measurement data v obtained by modulating the spin phase of the nucleus in the subject 10 into a quadratic function is obtained. However, if various magnetic fields can be applied so that the measurement data v including (Equation 45) can be acquired as data for performing the reconstruction image calculation process, the first embodiment and the first embodiment can be performed using the image size coefficient α. The reconstructed image calculation process in the second embodiment can be applied. However, Q is a predetermined constant, including constants specific nuclear (nuclear gyromagnetic ratio), k x and ky are the same manner as described above, .GAMMA.g x t x and .GAMMA.g y t phase encoding direction, such as y (y ) Is a function of the application time ty in the gradient magnetic field Gy in the direction), the application time tx in the gradient magnetic field Gx in the reading direction (x direction), and ρ.

また、本実施形態のMRI装置100は、コンピュータおよび記録媒体を備え、画像再構成演算処理を実行する場合に、画像再構成演算処理を実行する制御プログラムを格納し、このコンピュータによって当該各制御プログラムを読み込むことによって上述と同様の各処理を行うようにしてもよい。   Further, the MRI apparatus 100 of the present embodiment includes a computer and a recording medium, and stores a control program for executing the image reconstruction calculation process when the image reconstruction calculation process is executed. Each process similar to the above may be performed by reading.

本願に係るMRI装置の第1実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 1st Embodiment of the MRI apparatus which concerns on this application. 第1実施形態のMRI装置における効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect in the MRI apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態のパルスシーケンスを示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows the pulse sequence of 1st Embodiment. 第1実施形態のMRI装置における演算処理部の演算処理において、従来の方法と比較し、第1実施形態の演算処理の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the arithmetic processing of 1st Embodiment in the arithmetic processing of the arithmetic processing part in the MRI apparatus of 1st Embodiment compared with the conventional method. 第1実施形態のMRI装置における測定データの取得処理を含む当該測定データの演算処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the calculation process of the said measurement data including the measurement data acquisition process in the MRI apparatus of 1st Embodiment. 取得した一組の測定データに対して画像サイズを変化させつつ、画像再構成を繰り返し行った場合における画像の例である。It is an example of an image when image reconstruction is repeatedly performed while changing the image size with respect to a set of acquired measurement data. 第2実施形態のMRI装置における測定データの取得処理を含む当該測定データの演算処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the calculation process of the said measurement data including the measurement data acquisition process in the MRI apparatus of 2nd Embodiment. 本願に係るMRI装置の第2実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 2nd Embodiment of the MRI apparatus which concerns on this application. 第2実施形態のMRI装置における効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect in the MRI apparatus of 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…被検体
20…静磁界コイル
30…勾配磁界/特徴磁界コイル
40…照射コイル
50…受信コイル
60…勾配磁界コイル
100…MRI装置
105…高安定直流電源部
110…勾配磁界電源部
115…特徴磁界発生回路
120…高周波発信回路
125、225…パルス生成部
130…高周波増幅器
135…受信回路
140…位相検波器
145…A/D変換器
150…信号処理制御部
151…演算処理部
153…システム制御部
155…シーケンサ
160…ディスプレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Subject 20 ... Static magnetic field coil 30 ... Gradient magnetic field / characteristic magnetic field coil 40 ... Irradiation coil 50 ... Receiving coil 60 ... Gradient magnetic field coil 100 ... MRI apparatus 105 ... High stable DC power supply part 110 ... Gradient magnetic field power supply part 115 ... Feature Magnetic field generation circuit 120... High-frequency transmission circuit 125, 225... Pulse generation unit 130... High-frequency amplifier 135 ... Reception circuit 140 ... Phase detector 145 ... A / D converter 150 ... Signal processing control unit 151. Part 155 ... Sequencer 160 ... Display

Claims (7)

被検体に所定の磁界を印加して当該被検体の組織を構成する原子の原子核に磁気共鳴を生じさせ、前記被検体内部の局所的な核磁化の位相を空間的に非線形に符号化して当該被検体内部の画像を再構成する磁気共鳴画像化装置であって、
前記被検体が載置される空間内に、均一な静磁界および線形勾配を有する勾配磁界を少なくとも含む前記所定の磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記原子の原子核に磁気共鳴を生じさせる高周波パルスを発生する高周波パルス発生手段と、
前記磁気共鳴を生じさせて前記原子核のスピンにおける位相を2次関数状に変調させるとともに当該位相を空間的に非線形に符号化するため、前記磁界発生手段および前記高周波パルス発生手段を所定のシーケンスにて動作制御させる制御手段と、
前記所定のシーケンスにしたがって前記被検体から放出される核磁気共鳴信号を受信し、所定のデータに符号化する受信手段と、
前記符号化されたデータに基づいて前記被検体内部の画像を再構成する画像再構成演算を行う処理手段と、
を備え、
前記処理手段が、(1)前記符号化されたデータに対して、前記原子核の位相を2次関数状に変調させるための磁界強度に関する値、前記原子核固有の定数および再構成される画像サイズを定めるための値から構成されたパラメータに基づいて、所定の位相変調を施しつつ、フーリエ変換を実行し、(2)前記フーリエ変換されたデータに対して所定の位相変調と係数を与えつつ逆フーリエ変換を実行し、逆フレネル変換を行うことによって前記画像再構成演算を行うことを特徴とする磁気共鳴画像化装置。
A predetermined magnetic field is applied to the subject to cause magnetic resonance in atomic nuclei constituting the subject's tissue, and the local nuclear magnetization phase inside the subject is spatially nonlinearly encoded to A magnetic resonance imaging apparatus for reconstructing an image inside a subject,
A magnetic field generating means for generating the predetermined magnetic field including at least a uniform static magnetic field and a gradient magnetic field having a linear gradient in a space in which the subject is placed;
High-frequency pulse generating means for generating a high-frequency pulse for causing magnetic resonance in the atomic nucleus;
In order to cause the magnetic resonance to modulate the phase of the spin of the nucleus into a quadratic function and to encode the phase spatially nonlinearly, the magnetic field generating means and the high-frequency pulse generating means are arranged in a predetermined sequence. Control means for controlling the operation,
Receiving means for receiving a nuclear magnetic resonance signal emitted from the subject according to the predetermined sequence, and encoding the signal into predetermined data;
Processing means for performing an image reconstruction operation for reconstructing an image inside the subject based on the encoded data;
With
Said processing means (1) relative to the previous SL encoded data, values for the magnetic field strength for modulating the phase of the nuclei in the quadratic function-shaped, the nuclei-specific constants and reconstructed image size Based on a parameter composed of values for determining the value , Fourier transform is performed while performing predetermined phase modulation, and (2) reverse while giving predetermined phase modulation and a coefficient to the Fourier-transformed data. A magnetic resonance imaging apparatus that performs the image reconstruction calculation by performing Fourier transformation and performing inverse Fresnel transformation .
請求項1に記載の磁気共鳴画像化装置において、
前記磁界発生手段が、
前記被検体が載置される空間内に静磁界を発生させる静磁界発生回路と、
前記空間内に勾配磁界を発生させる勾配磁界発生回路と、
前記空間内に磁界強度が非線形に変化する非線形勾配であって、前記被検体内の原子核のスピンの位相を拡散させるために使用する2次関数状に強度が変化する特徴磁界を発生させる特徴磁界発生回路と、
を有し、
前記処理手段が、前記パラメータを構成する前記磁界強度に関する値として前記特徴磁界を印加する際の時間を用いて前記符号化されたデータに対して前記画像再構成演算を行うことを特徴とする磁気共鳴画像化装置。
The magnetic resonance imaging apparatus of claim 1.
The magnetic field generating means is
A static magnetic field generation circuit for generating a static magnetic field in a space in which the subject is placed;
A gradient magnetic field generating circuit for generating a gradient magnetic field in the space;
A characteristic magnetic field that generates a characteristic magnetic field that is a non-linear gradient in which the magnetic field intensity changes non-linearly in the space and that changes in intensity in a quadratic function used to diffuse the spin phase of the nuclei in the subject. Generating circuit;
Have
The magnetism is characterized in that the processing means performs the image reconstruction operation on the encoded data using a time when the characteristic magnetic field is applied as a value related to the magnetic field intensity constituting the parameter. Resonance imaging device.
請求項1に記載の磁気共鳴画像化装置において、
前記磁界発生手段が、
被検体が載置される空間内に静磁界を発生させる静磁界発生回路と、
前記空間内に勾配磁界を発生させる勾配磁界発生回路と、
を有し、
前記高周波パルス発生手段が、前記勾配磁界に対して2次の位相変調を与える前記高周波パルスを発生させるとともに、
前記処理手段が、前記パラメータを構成する前記磁界強度に関する値として前記勾配磁界の強度を用いて前記符号化されたデータに対して前記画像再構成演算を行うことを特徴とする磁気共鳴画像化装置。
The magnetic resonance imaging apparatus of claim 1.
The magnetic field generating means is
A static magnetic field generation circuit for generating a static magnetic field in a space where the subject is placed;
A gradient magnetic field generating circuit for generating a gradient magnetic field in the space;
Have
The high-frequency pulse generating means generates the high-frequency pulse that gives secondary phase modulation to the gradient magnetic field;
The magnetic resonance imaging apparatus characterized in that the processing means performs the image reconstruction calculation on the encoded data using the intensity of the gradient magnetic field as a value relating to the magnetic field intensity constituting the parameter. .
請求項1乃至3の何れか一項に記載の磁気共鳴画像化装置において、
前記処理手段が、前記符号化されたデータに対して前記位相変調および前記画像サイズを定めるための値を逆数として用いた前記パラメータに基づく前記フーリエ変換を行うとともに、前記フーリエ変換されたデータに対して前記逆フーリエ変換を繰り返すことによって、前記画像再構成演算を行うことを特徴とする磁気共鳴画像化装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
The processing means performs the Fourier transform on the encoded data based on the parameter using the phase modulation and the value for determining the image size as an inverse, and the Fourier-transformed data A magnetic resonance imaging apparatus for performing the image reconstruction calculation by repeating the inverse Fourier transform.
被検体に所定の磁界を印加して当該被検体の組織を構成する原子の原子核に磁気共鳴を生じさせ、前記被検体内部の局所的な核磁化の位相を空間的に非線形に符号化して当該被検体内部の画像を再構成する磁気共鳴画像化方法であって、  A predetermined magnetic field is applied to the subject to cause magnetic resonance in atomic nuclei constituting the subject's tissue, and the local nuclear magnetization phase inside the subject is spatially nonlinearly encoded to A magnetic resonance imaging method for reconstructing an image inside a subject,
前記被検体が載置される空間内に、均一な静磁界および線形勾配を有する勾配磁界を少なくとも含む前記所定の磁界を発生させる磁界発生工程と、  A magnetic field generating step for generating the predetermined magnetic field including at least a uniform static magnetic field and a gradient magnetic field having a linear gradient in a space in which the subject is placed;
前記原子の原子核に磁気共鳴を生じさせる高周波パルスを発生する高周波パルス発生工程と、  A high-frequency pulse generating step for generating a high-frequency pulse for generating magnetic resonance in the atomic nucleus;
前記磁気共鳴を生じさせて前記原子核のスピンにおける位相を2次関数状に変調させるとともに当該位相を空間的に非線形に符号化するため、前記静磁界、前記勾配磁界および前記高周波パルスを所定のシーケンスにて動作制御させる制御工程と、  In order to cause the magnetic resonance to modulate the phase of the spin of the nucleus into a quadratic function and to encode the phase spatially nonlinearly, the static magnetic field, the gradient magnetic field, and the high-frequency pulse are in a predetermined sequence. A control process for controlling the operation at
前記所定のシーケンスにしたがって前記被検体から放出される核磁気共鳴信号を受信し、所定のデータに符号化する受信工程と、  Receiving a nuclear magnetic resonance signal emitted from the subject according to the predetermined sequence, and encoding it into predetermined data;
前記符号化されたデータに基づいて前記被検体内部の画像を再構成する画像再構成演算を行う処理工程と、  A processing step of performing an image reconstruction operation for reconstructing an image inside the subject based on the encoded data;
を含み、  Including
前記被検体内部の画像を再構成する際に、(1)前記符号化されたデータに対して、前記原子核の位相を2次関数状に変調させるための磁界強度に関する値、前記原子核固有の定数および再構成される画像サイズを定めるための値から構成されたパラメータに基づいて、所定の位相変調を施しつつ、フーリエ変換を実行し、(2)前記フーリエ変換されたデータに対して所定の位相変調と係数を与えつつ逆フーリエ変換を実行し、逆フレネル変換を行うことによって前記画像再構成演算を行うことを特徴とする磁気共鳴画像化方法。  When reconstructing an image inside the object, (1) a value relating to a magnetic field intensity for modulating the phase of the nucleus into a quadratic function with respect to the encoded data, a constant specific to the nucleus And a Fourier transform is performed while performing a predetermined phase modulation based on a parameter composed of values for determining a reconstructed image size, and (2) a predetermined phase is applied to the Fourier-transformed data. A magnetic resonance imaging method comprising performing an inverse Fourier transform while giving a modulation and a coefficient, and performing an inverse Fresnel transform to perform the image reconstruction calculation.
被検体に所定の磁界を印加して当該被検体の組織を構成する原子の原子核に磁気共鳴を生じさせ、前記被検体内部の局所的な核磁化の位相を空間的に非線形に符号化して当該被検体内部の画像を再構成する磁気共鳴画像化装置であって、前記被検体が載置される空間内に、均一な静磁界および線形勾配を有する勾配磁界を少なくとも含む前記所定の磁界を発生させる磁界発生手段と、前記原子の原子核に磁気共鳴を生じさせる高周波パルスを発生する高周波パルス発生手段と、前記磁気共鳴を生じさせて前記原子核のスピンにおける位相を2次関数状に変調させるとともに当該位相を空間的に非線形に符号化するため、前記磁界発生手段および前記高周波パルス発生手段を所定のシーケンスにて動作制御させる制御手段と、を備え、コンピュータによって前記所定のシーケンスにしたがって前記被検体から放出される核磁気共鳴信号を受信し、所定のデータに符号化して前記被検体内部の画像を再構成する画像再構成演算を行う前記磁気共鳴画像化装置において、  A predetermined magnetic field is applied to the subject to cause magnetic resonance in atomic nuclei constituting the subject's tissue, and the local nuclear magnetization phase inside the subject is spatially nonlinearly encoded to A magnetic resonance imaging apparatus for reconstructing an image inside a subject, wherein the predetermined magnetic field including at least a uniform static magnetic field and a gradient magnetic field having a linear gradient is generated in a space in which the subject is placed A magnetic field generating means for generating, a high frequency pulse generating means for generating a high frequency pulse for generating a magnetic resonance in the atomic nucleus of the atom, a phase of the spin of the atomic nucleus is modulated in a quadratic function form by generating the magnetic resonance, and Control means for controlling the operation of the magnetic field generation means and the high-frequency pulse generation means in a predetermined sequence in order to encode the phase spatially nonlinearly. The magnetic resonance image which receives the nuclear magnetic resonance signal emitted from the subject according to the predetermined sequence by the data and encodes the data into predetermined data to reconstruct the image inside the subject. In the conversion device,
前記コンピュータを、  The computer,
前記所定のシーケンスにしたがって前記被検体から放出される核磁気共鳴信号を受信し、所定のデータに符号化して取得する取得手段、  Receiving means for receiving a nuclear magnetic resonance signal emitted from the subject according to the predetermined sequence, and encoding and acquiring the predetermined data;
前記符号化されたデータに基づいて前記被検体内部の画像を再構成する画像再構成演算を行う演算手段、  A calculation means for performing an image reconstruction calculation for reconstructing an image inside the subject based on the encoded data;
前記画像再構成演算を行うことによって画像データを生成して出力する出力手段、  Output means for generating and outputting image data by performing the image reconstruction calculation;
として機能させるとともに、  And function as
前記演算手段としては、前記被検体内部の画像を再構成する際に、(1)前記符号化されたデータに対して、当該原子核のスピンにおける位相を変調させる位相変調を施しつつ、前記原子核の位相を2次関数状に変調させるための磁界強度に関する値、前記原子核固有の定数および再構成される画像サイズを定めるための値から構成されたパラメータに基づくフーリエ変換を実行し、(2)前記フーリエ変換されたデータに対して所定の位相変調と係数を与えつつ逆フーリエ変換を実行し、逆フレネル変換を行うことによって前記画像再構成演算を行うことを特徴とする演算処理プログラム。  As the calculation means, when reconstructing an image inside the subject, (1) while performing phase modulation to modulate the phase of the spin of the nucleus with respect to the encoded data, Performing a Fourier transform based on a parameter composed of a value relating to a magnetic field intensity for modulating the phase into a quadratic function, a constant specific to the nucleus and a value for determining a reconstructed image size, and (2) An arithmetic processing program that performs inverse Fourier transform while giving predetermined phase modulation and a coefficient to Fourier transformed data, and performs the image reconstruction calculation by performing inverse Fresnel transform.
コンピュータに読み取り可能な情報記憶媒体であって、請求項6に記載の演算処理プログラムを記憶したことを特徴とする情報記憶媒体。An information storage medium readable by a computer, wherein the arithmetic processing program according to claim 6 is stored.
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