JP5360757B2 - Magnetic resonance imaging and magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic resonance imaging method capable of appropriately suppressing the influence of a local gradient magnetic field present in an X direction and a Y direction within a slice plane. <P>SOLUTION: Every time the position of a sampling window 20 in a size equivalent to target resolution within a full K space 30 is set over a plurality of times, frequency information equivalent to a part of the full K space 30 is acquired. By Fourier transforming each of two or more pieces of the frequency information, a plurality of MRI images 40 corresponding to each of the frequency information are acquired. For each of a plurality of pixels within the slice plane, the MRI image 40 whose index correlated to the strength of an MRI signal has a maximum is selected from the plurality of acquired MRI images 40, the strength of the MRI signal in the MRI image 40 selected corresponding to the pixel is used for the contrast data of each pixel, and magnetic resonance images are reconstructed on the basis of the contrast data. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は磁気共鳴画像法および磁気共鳴画像装置に関する。   The present invention relates to a magnetic resonance imaging method and a magnetic resonance imaging apparatus.

磁気共鳴画像法(magnetic resonance imaging;以下、「MRI」と略す場合がある)は、人体の精密診察手法として医療分野において広く利用され、MRIについて、すでに多数の文献が公表されている(例えば、特許文献1参照)。   Magnetic resonance imaging (hereinafter may be abbreviated as “MRI”) is widely used in the medical field as a precision examination method for the human body, and many documents on MRI have already been published (for example, Patent Document 1).

また、近年では、MRIを応用した脳活動を計測する磁気共鳴機能画像法(functional MRI;以下、「fMRI」と略す場合がある)が注目を集めている(例えば、特許文献2参照)。このfMRIでは、ミリレベルの空間分解能により人の脳内の活動を非侵襲的に評価できるので、動物実験では評価困難な人の脳の高次機能を適切に知ることができるとされている。   In recent years, a magnetic resonance functional imaging method (functional MRI; hereinafter, sometimes abbreviated as “fMRI”) that measures brain activity using MRI has attracted attention (see, for example, Patent Document 2). In this fMRI, activities in the human brain can be evaluated non-invasively with millimeter-level spatial resolution, and it is said that higher-order functions of the human brain that are difficult to evaluate by animal experiments can be known appropriately.

特に、エコープラナーイメージング(EPI)法は、最もポピュラーな高速MRI撮像法であり、脳機能研究のためのfMRI法においては不可欠なツールとなっている。   In particular, the echo planar imaging (EPI) method is the most popular high-speed MRI imaging method and is an indispensable tool in the fMRI method for brain function research.

しかしながら、EPI特有のボクセル内のローカルな傾斜磁場の存在による信号の減衰は、EPI法のウイークポイントであり、このような問題に対処する様々な取り組みがなされている。   However, signal attenuation due to the presence of a local gradient magnetic field in the EPI-specific voxel is a weak point of the EPI method, and various efforts have been made to deal with such problems.

例えば、スライス方向(以下、「Z方向」と略す場合がある)のローカルな傾斜磁場をキャンセルできるよう、補償用のプリパルスをかけて、Z方向のローカルな傾斜磁場の影響による信号減衰を回復する手法(以下、「Z−shimming法」という)がすでに案出されている(例えば、非特許文献1参照)。   For example, in order to cancel a local gradient magnetic field in the slice direction (hereinafter sometimes abbreviated as “Z direction”), a compensation pre-pulse is applied to recover signal attenuation due to the influence of the local gradient magnetic field in the Z direction. A method (hereinafter referred to as “Z-shimming method”) has been devised (see, for example, Non-Patent Document 1).

特開2002−165774号公報JP 2002-165774 A 特開2007−190120号公報JP 2007-190120 A

Frahm, J他, Direct FLASH MR Imaging of Magnetic Field Inhomogeneities by Gradient Compensation, MAGNETIC RESONANCE IN MEDICINE 6,474-480 (1988)Frahm, J et al., Direct FLASH MR Imaging of Magnetic Field Inhomogeneities by Gradient Compensation, MAGNETIC RESONANCE IN MEDICINE 6,474-480 (1988)

本件発明者は、EPI撮像スキャンによるfMRI技術を用いて、人の脳内メカニズムを可視化できる研究開発に取り組んでいる。   The present inventor is working on research and development that can visualize human brain mechanisms using fMRI technology based on EPI imaging scan.

この研究開発の過程において、スライス面(in plane)のリードアウト方向(周波数エンコード方向ともいう;以下、「X方向」と略す場合がある)、および、位相エンコード方法(以下、「Y方向」と略す場合がある)に存在するローカルな傾斜磁場の問題に着目した。つまり、本件発明者は、fMRI計測法の主流となっているBOLD(Blood Oxygen Level Dependent)効果が、脳賦活時と安静時との間の血中モグロビンの磁化率の変化を利用しており、これにより、スライス面内のローカルな傾斜磁場がBOLD信号の減衰に密接に関係すると考えている。特に、副鼻腔や乳突蜂巣に接触する前頭葉下部の側頭葉などの脳構造に影響され易い部位でのBOLD信号の減衰が問題となるはずである。更に、高磁場になるほど、上記原因によるBOLD信号の減衰が著しくなり、そして、このことが、感度が高い7T以上の高磁場の、fMRI技術への適用を阻害している要因であるとも考えられる。   In the process of this research and development, the slice plane (in plane) lead-out direction (also referred to as the frequency encoding direction; hereinafter, sometimes referred to as “X direction”) and the phase encoding method (hereinafter referred to as “Y direction”) We paid attention to the problem of local gradient magnetic field existing in some cases. In other words, the present inventor uses the change in the magnetic susceptibility of blood moglobin between the time of brain activation and the rest when the BOLD (Blood Oxygen Level Dependent) effect, which is the mainstream of the fMRI measurement method, Thus, it is considered that the local gradient magnetic field in the slice plane is closely related to the attenuation of the BOLD signal. In particular, the attenuation of the BOLD signal should be a problem at sites that are susceptible to brain structures, such as the temporal lobe in the lower frontal lobe that contacts the paranasal sinuses and mastoid honeycomb. Furthermore, as the magnetic field is increased, the attenuation of the BOLD signal due to the above causes becomes more significant, and this is considered to be a factor that impedes the application of the high magnetic field of 7 T or higher with high sensitivity to the fMRI technique. .

以上の状況を踏まえ、本件発明者は、スライス面内のX方向およびY方向に存在するローカルな傾斜磁場の影響を適切に抑制可能な手法の案出に始めて成功した。なお、本明細書では、このような手法のことを「XY−shimming法」と称し、この「XY−shimming法」の詳細は後述する。また、「XY−shimming法」を用いたfMRI技術によって、意図的に作られたスライス面内のローカルな傾斜磁場によるBOLD信号の減衰を回復できることを実験的に検証できたので、その詳細も後述する。   Based on the above situation, the present inventor succeeded for the first time in devising a method capable of appropriately suppressing the influence of the local gradient magnetic field existing in the X and Y directions in the slice plane. In this specification, such a method is referred to as an “XY-shimming method”, and details of the “XY-shimming method” will be described later. In addition, it has been experimentally verified that the attenuation of the BOLD signal due to the local gradient magnetic field in the slice plane created intentionally can be recovered by the fMRI technique using the “XY-shimming method”. To do.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スライス面内のX方向およびY方向に存在するローカルな傾斜磁場の影響を適切に抑制できる磁気共鳴画像法、および、このような磁気共鳴画像法を用いて磁気共鳴画像を表示できる磁気共鳴画像装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and magnetic resonance imaging that can appropriately suppress the influence of local gradient magnetic fields existing in the X and Y directions in the slice plane, and An object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging apparatus capable of displaying a magnetic resonance image using magnetic resonance imaging.

上記課題を解決するため、本発明は、撮像スキャンによって目標解像度より大きめに得られたK空間に基づいて磁気共鳴画像を構築する磁気共鳴画像法であって、
前記K空間内における目標解像度に相当するサイズのサンプリングウィンドウの位置設定を複数回に亘って行う度に、前記K空間の一部に相当する前記周波数情報を取得し、
前記複数の周波数情報のそれぞれをフーリエ変換することにより、前記周波数情報のそれぞれに対応する磁気共鳴画像を複数個、取得し、
前記スライス面内の複数のピクセルのそれぞれについて、前記取得した複数の磁気共鳴画像の中から、磁気共鳴信号の強度に相関する指標が最大となる磁気共鳴画像を選択し、
前記ピクセルのそれぞれのコントラストデータに、前記ピクセルに対応して選択された磁気共鳴画像における前記磁気共鳴信号の強度を用い、
前記コントラストデータに基づいて磁気共鳴画像を再構築する、磁気共鳴画像法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention is a magnetic resonance imaging method for constructing a magnetic resonance image based on a K space obtained by imaging scanning larger than a target resolution,
The frequency information corresponding to a part of the K space is acquired each time the sampling window having a size corresponding to the target resolution in the K space is set a plurality of times.
By Fourier transforming each of the plurality of frequency information, a plurality of magnetic resonance images corresponding to each of the frequency information is acquired,
For each of the plurality of pixels in the slice plane, from among the plurality of acquired magnetic resonance images, select a magnetic resonance image that maximizes the index correlated with the intensity of the magnetic resonance signal,
Using the intensity of the magnetic resonance signal in the magnetic resonance image selected corresponding to the pixel for the contrast data of each pixel,
Magnetic resonance imaging is provided that reconstructs a magnetic resonance image based on the contrast data.

また、本発明は、被検者が置かれる空間に均一な静磁場を発生できる静磁場発生手段と、
前記空間に直交3軸方向の傾斜磁場を発生できる傾斜磁場発生手段と、
前記被検者の生体組織を構成する静磁場中のプロトンに核磁気共鳴を起こす高周波パルスを照射できる高周波パルス発生手段と、
前記核磁気共鳴が起こったスライス面内のプロトンの磁気モーメント状態に依存する磁気共鳴信号を検出する検出手段と、
上記再構築された磁気共鳴画像を表示する画像処理装置と、を備える磁気共鳴画像装置も提供する。
Further, the present invention provides a static magnetic field generating means capable of generating a uniform static magnetic field in a space where a subject is placed,
A gradient magnetic field generating means capable of generating a gradient magnetic field in three orthogonal directions in the space;
High-frequency pulse generating means capable of irradiating a high-frequency pulse causing nuclear magnetic resonance to protons in a static magnetic field constituting the subject's living tissue;
Detecting means for detecting a magnetic resonance signal depending on a magnetic moment state of protons in a slice plane in which the nuclear magnetic resonance has occurred;
There is also provided a magnetic resonance imaging apparatus comprising: an image processing apparatus that displays the reconstructed magnetic resonance image.

なお、本発明の磁気共鳴画像法では、前記指標が、下記式(1)により定式化されたBOLD感度(BS)であってもよい。

BS=TE×I・・・(1)

ただし、TE:実効エコー時間、I: 磁気共鳴信号の強度(ピクセル値)
In the magnetic resonance imaging method of the present invention, the index may be BOLD sensitivity (BS) formulated by the following formula (1).

BS = TE × I (1)

Where TE: effective echo time, I: intensity of magnetic resonance signal (pixel value)

以上の構成により、ポストプロセス(画像処理)の段階において、スライス面内のローカルな傾斜磁場の影響を適切に抑制できるので、一回の撮像スキャンによってK空間を取得するだけで、スライス面内のピクセル毎にBOLD感度の減衰が少ない適切なコントラストデータが得られる。このため、本実施形態の磁気共鳴画像装置では、このようなコントラストデータに基づいて磁気共鳴画像を再構築でき、当該磁気共鳴画像(コントラスト画像)を画像処理装置上に表示できる。   With the above configuration, since the influence of the local gradient magnetic field in the slice plane can be appropriately suppressed in the post-process (image processing) stage, it is only necessary to acquire the K space by a single imaging scan. Appropriate contrast data with little attenuation of BOLD sensitivity can be obtained for each pixel. Therefore, in the magnetic resonance imaging apparatus of the present embodiment, a magnetic resonance image can be reconstructed based on such contrast data, and the magnetic resonance image (contrast image) can be displayed on the image processing apparatus.

よって、従来の磁気共鳴技術において検出困難であった脳の神経活動部位を含め、人の脳の全領域のBOLD信号を適切に測定できるとともに、感度が高い高磁場の磁気共鳴技術への適用を可能にする。このため、このような磁気共鳴画像の可視化により、人の脳の機能研究の発展、ひいては脳医学における診断技術の画期的な進展が期待できる。   Therefore, it is possible to appropriately measure the BOLD signal of the whole region of the human brain, including the brain activity site that was difficult to detect in the conventional magnetic resonance technology, and to apply it to the high-resonance magnetic resonance technology with high sensitivity. to enable. For this reason, the visualization of such magnetic resonance images can be expected to lead to the development of functional research of the human brain, and thus breakthrough advances in diagnostic technology in brain medicine.

また、本発明の磁気共鳴画像法では、前記撮像スキャンを、エコープラナーイメージング法(EPI)を用いて行ってもよい。   In the magnetic resonance imaging method of the present invention, the imaging scan may be performed using an echo planar imaging method (EPI).

このようなEPI法により、BOLD効果によって脳の賦活化を計測する場合の高速シングル撮像が行える。   By such an EPI method, high-speed single imaging when measuring brain activation by the BOLD effect can be performed.

本発明によれば、スライス面内のX方向およびY方向に存在するローカルな傾斜磁場の影響を適切に抑制できる磁気共鳴画像法、および、このような磁気共鳴画像法を用いて磁気共鳴画像を表示できる磁気共鳴画像装置が得られる。   According to the present invention, magnetic resonance imaging capable of appropriately suppressing the influence of local gradient magnetic fields existing in the X and Y directions in the slice plane, and magnetic resonance imaging using such magnetic resonance imaging A magnetic resonance imaging device that can be displayed is obtained.

本発明の実施形態の磁気共鳴画像装置の構成例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structural example of the magnetic resonance imaging device of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の磁気共鳴画像法に用いるパルスシーケンスの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the pulse sequence used for the magnetic resonance imaging method of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の磁気共鳴画像法によって得られるK空間の一例およびK空間にフーリエ変換をかけて得られるスライス面内のfMRI画像の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the K-space obtained by the magnetic resonance imaging method of embodiment of this invention, and an example of the fMRI image in a slice surface obtained by performing a Fourier transform to K-space. X方向およびY方向にローカルな傾斜磁場が存在する場合のEPI法によるfMRI技術の画像解析の問題を模式的に例示した図である。It is the figure which illustrated typically the problem of the image analysis of the fMRI technique by EPI method in case a local gradient magnetic field exists in a X direction and a Y direction. 本発明の実施形態の磁気共鳴画像法(XY−shimming法)の説明に用いる図である。It is a figure used for description of the magnetic resonance imaging method (XY-shimming method) of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の磁気共鳴画像法(XY−shimming法)の説明に用いる図である。It is a figure used for description of the magnetic resonance imaging method (XY-shimming method) of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の磁気共鳴画像法(XY−shimming法)の妥当性を実験検証した結果を表した図である。It is a figure showing the result of carrying out experiment verification of the validity of the magnetic resonance imaging method (XY-shimming method) of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の磁気共鳴画像法(XY−shimming法)の妥当性を実験検証した結果を表した図である。It is a figure showing the result of carrying out experiment verification of the validity of the magnetic resonance imaging method (XY-shimming method) of embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態の磁気共鳴画像装置の構成例を示したブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、機能的磁気共鳴画像装置1(以下、「fMRI装置1」と略す場合がある)は、被検者Xが置かれる空間に均一な静磁場を発生できる静磁場発生磁石2(静磁場発生手段)と、当該空間に直交3軸方向の傾斜磁場を発生できる傾斜磁場コイル5、5(傾斜磁場発生手段)と、を備える。この傾斜磁場コイル5、5には、傾斜磁場発生装置11により駆動電力が給電されている。   As shown in FIG. 1, a functional magnetic resonance imaging apparatus 1 (hereinafter sometimes abbreviated as “fMRI apparatus 1”) is a static magnetic field generating magnet capable of generating a uniform static magnetic field in a space where a subject X is placed. 2 (static magnetic field generating means) and gradient magnetic field coils 5 and 5 (gradient magnetic field generating means) capable of generating a gradient magnetic field in three orthogonal directions in the space. The gradient magnetic field coils 5 and 5 are supplied with driving power by the gradient magnetic field generator 11.

fMRI装置1の高周波発生装置8(高周波パルス発生手段)から出力される高周波信号は、変調器9において適切な信号に変調され、増幅器10において増幅されて高周波送信用コイル3に供給される。これにより、高周波送信用コイル3が、被検者Xの生体組織を構成する静磁場中の原子核(プロトン)に核磁気共鳴を起こせる高周波パルスを照射できる。   A high-frequency signal output from the high-frequency generator 8 (high-frequency pulse generator) of the fMRI apparatus 1 is modulated into an appropriate signal by the modulator 9, amplified by the amplifier 10, and supplied to the high-frequency transmission coil 3. Thereby, the high frequency transmission coil 3 can irradiate the high frequency pulse which can cause nuclear magnetic resonance to the nucleus (proton) in the static magnetic field which comprises the biological tissue of the subject X.

また、プロトンの核磁気共鳴を利用して放射されるエコー信号などの磁気共鳴信号は、fMRI装置1の高周波受信用コイル4に受波され、増幅器12において増幅された後、位相検波器13(信号検出手段)においてアナログ信号として検出される。このアナログ信号は、AD変換器14によってデジタル信号の計測データに変換され、コンピュータ6に送られる。   A magnetic resonance signal such as an echo signal radiated using proton nuclear magnetic resonance is received by the high frequency receiving coil 4 of the fMRI apparatus 1 and amplified by the amplifier 12, and then the phase detector 13 ( Signal detection means) detects an analog signal. The analog signal is converted into measurement data of a digital signal by the AD converter 14 and sent to the computer 6.

fMRI装置1のコンピュータ6は、記憶装置15(RAMやROMなど)、表示装置16(液晶モニターなど)、操作入力部(図示せず)およびCPUなど(図示せず)からなり、後述する磁気共鳴画像の構築や表示を実行できる画像処理装置として機能する。つまり、CPUは、記憶装置15に記憶された画像処理プログラムを読み出し、この画像処理プログラムによる処理手順に従ってAD変換器14から受け取ったデジタル信号の計測データを処理し、この処理結果を表示装置16に磁気共鳴画像として表示する。   The computer 6 of the fMRI apparatus 1 includes a storage device 15 (RAM, ROM, etc.), a display device 16 (liquid crystal monitor, etc.), an operation input unit (not shown), a CPU, etc. (not shown), and will be described later. It functions as an image processing apparatus that can execute image construction and display. That is, the CPU reads out the image processing program stored in the storage device 15, processes the measurement data of the digital signal received from the AD converter 14 according to the processing procedure by the image processing program, and outputs the processing result to the display device 16. Display as a magnetic resonance image.

fMRI装置1のシーケンサ7は、例えば、マイクロプロセッサによって構成されており、コンピュータ6に接続されている。このシーケンサ7は、後述のパルスシーケンス(撮像シーケンス)に従って、磁気共鳴撮像を行うのに必要な命令をfMRI装置1の磁場発生系統(傾斜磁場コイル5、5や傾斜磁場発生装置11など)や高周波送受信系統(高周波発生装置8、変調器9、増幅器10、12、高周波送信用コイル3、高周波受信用コイル4、位相検波器13、AD変換器14など)に送り、これらの動作を制御している。   The sequencer 7 of the fMRI apparatus 1 is constituted by, for example, a microprocessor and is connected to the computer 6. The sequencer 7 sends a command necessary for performing magnetic resonance imaging in accordance with a pulse sequence (imaging sequence) to be described later, a magnetic field generation system (such as the gradient magnetic field coils 5 and 5 and the gradient magnetic field generation device 11) of the fMRI apparatus 1 and a high frequency. Send to transmission / reception system (high frequency generator 8, modulator 9, amplifiers 10, 12, high frequency transmission coil 3, high frequency reception coil 4, phase detector 13, AD converter 14, etc.) and control these operations Yes.

次に、以上のfMRI装置1を用いて、被検者Xの断層像を撮像するパルスシーケンスについて図2を参照しながら説明する。   Next, a pulse sequence for capturing a tomographic image of the subject X using the fMRI apparatus 1 will be described with reference to FIG.

図2は、本発明の実施形態の磁気共鳴画像法に用いるパルスシーケンスの一例を示した図である。磁気共鳴信号を得るパルスシーケンスにはいくつかの方法が提案されているが、ここでは、BOLD効果によって脳の賦活化を計測する場合の高速撮像法として多用されるEPI法によるパルスシーケンスが示されている。   FIG. 2 is a diagram showing an example of a pulse sequence used in the magnetic resonance imaging method of the embodiment of the present invention. Several methods have been proposed for a pulse sequence for obtaining a magnetic resonance signal. Here, a pulse sequence based on the EPI method, which is frequently used as a high-speed imaging method when measuring brain activation by the BOLD effect, is shown. ing.

なお、本実施形態のfMRI装置1では、公知のEPI法が用いられ、EPI法によって計測された計測データの、「XY−shimming法」と称するポストプロセス(画像処理)に特徴がある。よって、ここでは、図2のEPI法について、「XY−shimming法」に関係する部分を中心に概略的に説明する。   The fMRI apparatus 1 according to the present embodiment uses a known EPI method, and is characterized by a post process (image processing) called “XY-shimming method” of measurement data measured by the EPI method. Therefore, here, the EPI method of FIG. 2 will be schematically described focusing on the portion related to the “XY-shimming method”.

図2に示すように、スライス傾斜磁場パルスGzの印加と同時に、α度高周波パルスα(RF励起パルス)を印加することにより、被検者Xのスライス面におけるプロトンが選択励起される。これにより、プロトンの励起状態からの回復過程時の自由誘導減衰(free induction decay)信号(図示せず)が放出される。このようにして、被検者Xの2次元画像であるスライス選択方向のスライス面を特定できる。   As shown in FIG. 2, simultaneously with the application of the slice gradient magnetic field pulse Gz, by applying an α-degree high frequency pulse α (RF excitation pulse), protons on the slice plane of the subject X are selectively excited. This releases a free induction decay signal (not shown) during the recovery process from the proton excited state. In this way, the slice plane in the slice selection direction, which is a two-dimensional image of the subject X, can be specified.

次いで、エコー信号の計測のときにリードアウト方向(X方向)の傾斜磁場Gxおよび位相エンコード方向(Y方向)の傾斜磁場Gyを高速に切り替え、K空間を一筆書きのように撮像スキャンする。なお、ここで、印加された傾斜磁場Gx、Gyの積分値が、K空間(K-space)におけるX方向、Y方向の周波数情報の位置座標になる。   Next, when measuring the echo signal, the gradient magnetic field Gx in the readout direction (X direction) and the gradient magnetic field Gy in the phase encoding direction (Y direction) are switched at high speed, and the K space is imaged and scanned like a single stroke. Here, the integrated values of the applied gradient magnetic fields Gx and Gy become the position coordinates of the frequency information in the X direction and the Y direction in the K space.

つまり、エコー信号を計測するときに、リードアウト方向(X方向)には、プラスとマイナスの傾斜磁場Gxが交互に印加され、これにより、図2に示すように、エコーセンタPを中心として、K空間のX方向の周波数情報の座標位置(Kx)を往復するよう、撮像スキャンが行われる。また、傾斜磁場Gxのプラスとマイナスとの切り替えに合わせて位相エンコード方向(Y方向)に傾斜磁場Gyを短時間印加することにより、K空間のY方向の周波数座標位置(Ky)を少しだけのプラス方向にずらしている。このようにして、両者を併せると、図2に示すように、K空間を一筆書きに撮像スキャンできる。   That is, when the echo signal is measured, plus and minus gradient magnetic fields Gx are alternately applied in the lead-out direction (X direction), thereby, as shown in FIG. An imaging scan is performed so as to reciprocate the coordinate position (Kx) of the frequency information in the X direction in the K space. In addition, by applying the gradient magnetic field Gy in the phase encoding direction (Y direction) for a short time in accordance with the switching between the plus and minus of the gradient magnetic field Gx, the frequency coordinate position (Ky) in the Y direction of the K space can be set a little. Shifted in the positive direction. In this way, when both are combined, as shown in FIG. 2, the K-space can be imaged and scanned in a single stroke.

以上の一回の撮像スキャンにより、2次元周波数情報としてのK空間が得られ、このK空間にフーリエ変換をかけると、図3に示すような磁気共鳴機能画像(fMRI画像;以下、単に「MRI画像」と略す)が得られる。   The K space as the two-dimensional frequency information is obtained by the one imaging scan described above. When this K space is subjected to Fourier transform, a magnetic resonance function image (fMRI image; hereinafter, simply “MRI”) as shown in FIG. Abbreviated as “image”).

なお、K空間自体は、MRI技術において良く知られている。よって、K空間の詳細な説明は省略する。   The K space itself is well known in the MRI technique. Therefore, detailed description of the K space is omitted.

次に、X方向およびY方向にローカルな傾斜磁場ΔGx、ΔGyが存在する場合の問題点について述べる。   Next, problems when local gradient magnetic fields ΔGx and ΔGy exist in the X direction and the Y direction will be described.

図4は、X方向およびY方向にローカルな傾斜磁場が存在する場合のEPI法によるfMRI技術の画像解析の問題を模式的に例示した図である。   FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a problem of image analysis of the fMRI technique by the EPI method when local gradient magnetic fields exist in the X direction and the Y direction.

図4(a)には、X方向にローカルな傾斜磁場ΔGxが一様に存在する場合の、撮像スキャンの影響が模式的に図示されている。図4(b)には、Y方向にローカルな傾斜磁場ΔGyが一様に存在する場合の、撮像スキャンの影響が模式的に図示されている。図4(c)には、X方向およびY方向にローカルな傾斜磁場ΔGx、ΔGyが一様に存在する場合の、撮像スキャンの影響が模式的に図示されている。   FIG. 4A schematically illustrates the influence of the imaging scan when the local gradient magnetic field ΔGx exists uniformly in the X direction. FIG. 4B schematically illustrates the influence of the imaging scan when the local gradient magnetic field ΔGy is uniformly present in the Y direction. FIG. 4C schematically illustrates the influence of the imaging scan when local gradient magnetic fields ΔGx and ΔGy exist uniformly in the X and Y directions.

上述のとおり、印加された傾斜磁場Gxの積分値が、K空間(K-space)におけるX方向の周波数情報の位置座標(Kx)になる。よって、X方向のローカルな傾斜磁場ΔGxが一様に存在すると、図4(a)に示すように、K空間の軌跡(trajectory)がKxのプラス側にシフトする。すると、K空間の軌跡のエコーセンタPもKxのプラス側にずれる。よって、サンプリングウィンドウ20(acquisition window)とK空間の軌跡との間のスライス面内でのシフトが生じる。すると、サンプリングウィンドウ20の周波数情報のみがフーリエ変換されるので、MRI信号の減衰が起こり、BOLD信号の感度に悪影響を与える。最悪、MRI信号のドロップアウトを招く場合がある。   As described above, the integrated value of the applied gradient magnetic field Gx becomes the position coordinate (Kx) of the frequency information in the X direction in the K space. Therefore, if the local gradient magnetic field ΔGx in the X direction exists uniformly, the trajectory in the K space shifts to the positive side of Kx as shown in FIG. Then, the echo center P of the locus of the K space is also shifted to the plus side of Kx. Therefore, a shift occurs in the slice plane between the sampling window 20 (acquisition window) and the locus of the K space. Then, since only the frequency information of the sampling window 20 is Fourier transformed, the MRI signal is attenuated and adversely affects the sensitivity of the BOLD signal. In the worst case, the dropout of the MRI signal may be caused.

なお、図4(b)に示す如く、Y方向のローカルな傾斜磁場ΔGyが一様に存在する場合でも、図4(c)に示す如く、X方向およびY方向にローカルな傾斜磁場ΔGx、ΔGyが一様に存在する場合でも、同じ類の問題が生じるが、ここでは、これらの詳細な説明は省略する。   As shown in FIG. 4B, even when the local gradient magnetic field ΔGy in the Y direction exists uniformly, as shown in FIG. 4C, the local gradient magnetic fields ΔGx, ΔGy in the X direction and the Y direction are obtained. However, the same kind of problem occurs, but a detailed description thereof will be omitted here.

次に、本実施形態のfMRI装置1の特徴部であるポストプロセス(画像処理)段階でのスライス面内のエコーセンタPのシフト調整方法(XY−shimming法)について図面を参照しながら説明する。   Next, a shift adjustment method (XY-shimming method) of the echo center P in the slice plane at the post process (image processing) stage, which is a characteristic part of the fMRI apparatus 1 of the present embodiment, will be described with reference to the drawings.

まず、本件発明者は、既存の「Z−shimming法」と同じ類の手法、つまり、スライス面内のエコーセンタPのシフト調整において、X方向および/またはY方向に補償用のプリパルスを印加するという手法の可否を検討した。その結果、このような補償用のプリパルス印加法は、撮像時間の増大を招き、使い勝手が悪いとの結論に至った。特に、ローカルな傾斜磁場の強度がピクセル毎に異なると考えられるので、ピクセル毎に異なったプリパルスの印加が必要となり、このような多数のプリパルスを印加すること自体が、脳の活動を実時間(短時間)で知ることを意図する脳機能研究の実情に合わないと判断した。   First, the present inventor applies a prepulse for compensation in the X direction and / or the Y direction in the same kind of method as the existing “Z-shimming method”, that is, in the shift adjustment of the echo center P in the slice plane. The possibility of this method was examined. As a result, it has been concluded that such a pre-pulse application method for compensation causes an increase in imaging time and is unusable. In particular, since it is considered that the intensity of the local gradient magnetic field is different for each pixel, it is necessary to apply different prepulses for each pixel. Judging from the actual situation of brain function research intended to know in a short time).

図5および図6は何れも、本発明の実施形態の磁気共鳴画像法(XY−shimming法)の説明に用いる図である。   5 and 6 are diagrams used for explaining magnetic resonance imaging (XY-shimming method) according to the embodiment of the present invention.

まず、図5に示すように、一回のEPI撮像スキャンにより、通常のMRI画像よりも高解像度の、スライス面内におけるフルK空間30(full K-space;生データ)が取得される。そして、このフルK空間30は、コンピュータ6の記憶装置15(図1参照)に記憶される。例えば、通常のfMRI技術で良く使われる64×64の空間解像度のEPI撮像スキャンによって、MRI画像40を取得したい場合、この64×64よりも高解像度の96×96のEPI撮像スキャンによって、フルK空間30を取得するとよい。   First, as shown in FIG. 5, a full K-space 30 (raw data) in the slice plane having a higher resolution than that of a normal MRI image is acquired by one EPI imaging scan. The full K space 30 is stored in the storage device 15 (see FIG. 1) of the computer 6. For example, when it is desired to acquire the MRI image 40 by the EPI imaging scan having a spatial resolution of 64 × 64, which is often used in the normal fMRI technique, the full K The space 30 may be acquired.

このようにして、EPI撮像スキャンによって、目標解像度(64×64)より大きめにフルK空間30が得られる。   In this manner, the full K space 30 larger than the target resolution (64 × 64) is obtained by the EPI imaging scan.

次いで、高解像度(ここでは、96×96)のフルK空間30が、記憶装置15からコンピュータ6の内部メモリに読み出され、コンピュータ6の操作画面(図1の表示装置16)上で、図5に示すように、目標解像度(低解像度;ここでは、64×64)に相当するサイズのサンプリングウィンドウ20(移動ウィンドウ)の位置設定が適宜の回数に亘り行われる。そして、このような位置設定を行う度に、サンプリングウィンドウ20に対応するフルK空間30の一部である周波数情報が、複数個(KS−1、KS−2・・・)取得され、これらの周波数情報(KS−1、KS−2・・・)が、コンピュータ6の記憶装置15に記憶される。なお、フルK空間30の中に、バランスよくサンプリングウィンドウ20を設定するとよい。   Next, a high-resolution (here 96 × 96) full K space 30 is read from the storage device 15 to the internal memory of the computer 6 and displayed on the operation screen of the computer 6 (display device 16 in FIG. 1). As shown in FIG. 5, the position setting of the sampling window 20 (moving window) having a size corresponding to the target resolution (low resolution; here, 64 × 64) is performed an appropriate number of times. Each time such position setting is performed, a plurality of pieces of frequency information (KS-1, KS-2,...) That are part of the full K space 30 corresponding to the sampling window 20 are acquired. Frequency information (KS-1, KS-2...) Is stored in the storage device 15 of the computer 6. Note that the sampling window 20 may be set in the full K space 30 in a well-balanced manner.

その後、複数の周波数情報(KS−1、KS−2・・・)のそれぞれがフーリエ変換されることにより、これらの周波数情報(KS−1、KS−2・・・)のそれぞれに対応するMRI画像40が複数個(image-1、image-2、・・・)取得され、これらのMRI画像40(image-1、image-2、・・・)が、コンピュータ6の記憶装置15に記憶される。   Thereafter, each of the plurality of frequency information (KS-1, KS-2,...) Is Fourier-transformed, so that the MRI corresponding to each of these frequency information (KS-1, KS-2,...). A plurality of images 40 (image-1, image-2,...) Are acquired, and these MRI images 40 (image-1, image-2,...) Are stored in the storage device 15 of the computer 6. The

以上のMRI画像の構築動作によれば、フルK空間30内の様々な設定位置での周波数情報を用いてフーリエ変換が行われ、多くのMRI画像40(image-1、image-2、・・・)が得られる。   According to the above construction operation of the MRI image, Fourier transform is performed using frequency information at various set positions in the full K space 30, and many MRI images 40 (image-1, image-2,...・) Is obtained.

よって、図6(a)に示すように、エコーセンタPがKx方向にシフトした場合、エコーセンタPのシフト量と同じ量だけサンプリング位置が、Kx方向にずれたサンプリングウィンドウ20Aの周波数情報にフーリエ変換をかけるとよい。   Therefore, as shown in FIG. 6A, when the echo center P is shifted in the Kx direction, the sampling position is shifted by the same amount as the shift amount of the echo center P to the frequency information of the sampling window 20A shifted in the Kx direction. It is good to apply conversion.

これにより、ローカルな傾斜磁場ΔGxの影響が少ないMRI画像を得ることができる。   Thereby, an MRI image with little influence of the local gradient magnetic field ΔGx can be obtained.

そして、このようなフルK空間30の一部に相当する周波数情報を使って再構築されたMRI画像は、恰もリードアウト方向(X方向)に補償用のプリパルス(傾斜磁場)をかけて撮像した画像と同一視できる。   The MRI image reconstructed using the frequency information corresponding to a part of the full K space 30 was captured by applying a compensation prepulse (gradient magnetic field) in the lead-out direction (X direction). Can be identified with the image.

また、図6(b)に示すように、エコーセンタPがKy方向にシフトした場合、エコーセンタPのシフト量と同じ量だけサンプリング位置が、Ky方向にずれたサンプリングウィンドウ20Bの周波数情報にフーリエ変換をかけるとよい。   Further, as shown in FIG. 6B, when the echo center P is shifted in the Ky direction, the sampling position is shifted by the same amount as the shift amount of the echo center P to the frequency information of the sampling window 20B shifted in the Ky direction. It is good to apply conversion.

これにより、ローカルな傾斜磁場ΔGyの影響が少ないMRI画像を得ることができる。   Thereby, an MRI image with little influence of the local gradient magnetic field ΔGy can be obtained.

そして、このようなフルK空間30の一部に相当する周波数情報を使って再構築されたMRI画像は、恰も位相エンコード方向(Y方向)に補償用のプリパルス(傾斜磁場)をかけて撮像した画像と同一視できる。   The MRI image reconstructed using the frequency information corresponding to a part of the full K space 30 was picked up by applying a compensation prepulse (gradient magnetic field) in the phase encoding direction (Y direction). Can be identified with the image.

更に、図6(c)に示すように、エコーセンタPがKx方向およびKy方向にシフトした場合、エコーセンタPのシフト量と同じ量だけサンプリング位置が、Kx方向およびKy方向にずれたサンプリングウィンドウ20Cの周波数情報にフーリエ変換をかけるとよい。   Further, as shown in FIG. 6C, when the echo center P is shifted in the Kx direction and the Ky direction, the sampling position is shifted in the Kx direction and the Ky direction by the same amount as the shift amount of the echo center P. A Fourier transform may be applied to the 20C frequency information.

これにより、ローカルな傾斜磁場ΔGx、ΔGyの影響が少ないMRI画像を得ることができる。   Thereby, an MRI image with little influence of local gradient magnetic fields ΔGx, ΔGy can be obtained.

そして、このようなフルK空間30の一部に相当する周波数情報を使って再構築されたMRI画像は、恰もリードアウト方向(X方向)および位相エンコード方向(Y方向)に補償用のプリパルス(傾斜磁場)をかけて撮像した画像と同一視できる。   The MRI image reconstructed using the frequency information corresponding to a part of the full K space 30 is compensated in the lead-out direction (X direction) and the phase encoding direction (Y direction). It can be identified with an image captured by applying a gradient magnetic field.

以上のとおり、本実施形態の磁気共鳴画像法によれば、一回のEPI撮像スキャンによってフルK空間30を取得するだけで、コンピュータ6によるポストプロセス(画像処理)の段階で、X方向およびY方向の様々なシフト調整効果(shimming effect)が発揮された多くのMRI画像40(image-1、image-2、・・・)が得られる。   As described above, according to the magnetic resonance imaging method of the present embodiment, only the full K space 30 is acquired by one EPI imaging scan, and the X direction and the Y direction are obtained at the post-process (image processing) stage by the computer 6. A large number of MRI images 40 (image-1, image-2,...) In which various direction shift adjustment effects (shimming effects) are exhibited are obtained.

よって、本実施形態の磁気共鳴画像法では、EPI撮像スキャンの時間が殆ど犠牲にならないという従来の補償用プリパルス印加法と比較した有利な効果を奏する。   Therefore, the magnetic resonance imaging method of the present embodiment has an advantageous effect compared with the conventional compensation pre-pulse application method in which the time of the EPI imaging scan is hardly sacrificed.

ここで、コンピュータ6によるポストプロセス(画像処理)の段階において、MRI画像40(image-1、image-2、・・・)の中から最適なMRI画像(つまり、ローカルな傾斜磁場を最も適切にキャンセルできる画像)を評価する手法(言い換えれば、このような画像を選択する手法)の確立が必要となる。特に、スライス面内(2次元)のMRI画像のピクセル(i、j;ここでは、i=1〜64、j=1〜64)毎に、最適なMRI画像が異なるはずなので、以上の評価手法(選択手法)の案出が、「XY−shimming法」の実用化においては不可欠であると考えられる。   Here, in the post-process (image processing) stage by the computer 6, an optimum MRI image (that is, a local gradient magnetic field is most appropriately selected from the MRI images 40 (image-1, image-2,...)). It is necessary to establish a method for evaluating a cancelable image (in other words, a method for selecting such an image). In particular, since the optimum MRI image should be different for each pixel (i, j; i = 1 to 64, j = 1 to 64) of the MRI image in the slice plane (two-dimensional), the above evaluation method It is considered that the creation of (selection method) is indispensable in the practical application of the “XY-shimming method”.

本件発明者は、このような評価手法(選択手法)に、下記式(1)により定式化された、MRI信号の強度に相関する一指標としてのBOLD感度(BS)を用いると好都合であることに気がついた。

BS=TE×I・・・(1)

式(1)において「TE」は実効エコー時間であり、「I」は、MRI画像のMRI信号の強度(ピクセル値)である。
It is convenient for the inventor to use the BOLD sensitivity (BS) as an index correlated with the intensity of the MRI signal formulated by the following formula (1) for such an evaluation method (selection method). I noticed.

BS = TE × I (1)

In Equation (1), “TE” is the effective echo time, and “I” is the intensity (pixel value) of the MRI signal of the MRI image.

なお、BOLD感度を表す上記式(1)は、論文(例えば、R. Deichmann他, Compensation of Susceptibility-Induced BOLD Sensitivity Losses in Echo-Planar fMRI Imaging, NeuroImage 15, 120-135 (2002))においてすでに公表されている。よって、上記式(1)の詳細な説明は省略する。   The above formula (1) representing BOLD sensitivity has already been published in a paper (for example, R. Deichmann et al., Compensation of Susceptibility-Induced BOLD Sensitivity Losses in Echo-Planar fMRI Imaging, NeuroImage 15, 120-135 (2002)). Has been. Therefore, detailed description of the above formula (1) is omitted.

つまり、本件発明者は、MRI画像40(image-1、image-2、・・・)の中から、スライス面内のピクセル(i、j)毎に、BOLD感度(BS)が最大となるMRI画像を選ぶと、選択されたMRI画像が当該選択対象のピクセル(i、j)にとって最適なMRI画像に該当すると考えた。そして、このような評価手法(選択手法)の妥当性は、後述の実験検証により裏付けられた。   That is, the inventor of the present invention has the MRI that maximizes the BOLD sensitivity (BS) for each pixel (i, j) in the slice plane from the MRI image 40 (image-1, image-2,...). When an image is selected, it is considered that the selected MRI image corresponds to the optimum MRI image for the pixel (i, j) to be selected. And the validity of such an evaluation method (selection method) was supported by experimental verification described later.

よって、本実施形態の磁気共鳴画像法では、スライス面内のピクセル(i、j)のそれぞれについて、BOLD感度(BS)が最大となるMRI画像を、複数のMRI画像40(image-1、image-2、・・・)の中から選択する。そして、ピクセル(i、j)のそれぞれのコントラストデータに、ピクセル(i、j)に対応して選択されたMRI画像におけるMRI信号の強度が用いられる。   Therefore, in the magnetic resonance imaging method of the present embodiment, for each pixel (i, j) in the slice plane, an MRI image that maximizes the BOLD sensitivity (BS) is represented by a plurality of MRI images 40 (image-1, image-1). -2, ...) Then, the intensity of the MRI signal in the MRI image selected corresponding to the pixel (i, j) is used for the contrast data of the pixel (i, j).

例示すると、ピクセル(i=1、j=1)において、仮にBOLD感度(BS)が最大となるMRI画像がMRI画像40(image-1)であれば、このピクセル(i=1、j=1)のコントラストデータに、MRI画像40(image-1)のピクセル(i=1、j=1)のMRI信号の強度が用いられる。   For example, if the MRI image having the maximum BOLD sensitivity (BS) in the pixel (i = 1, j = 1) is the MRI image 40 (image-1), this pixel (i = 1, j = 1) ), The intensity of the MRI signal of the pixel (i = 1, j = 1) of the MRI image 40 (image-1) is used.

また、ピクセル(i=10、j=10)において、仮にBOLD感度(BS)が最大となるMRI画像がMRI画像40(image-15)であれば、このピクセル(i=10、j=10)のコントラストデータに、MRI画像40(image-15)のピクセル(i=10、j=10)のMRI信号の強度が用いられる。   If the MRI image having the maximum BOLD sensitivity (BS) is the MRI image 40 (image-15) in the pixel (i = 10, j = 10), this pixel (i = 10, j = 10) The intensity of the MRI signal of the pixel (i = 10, j = 10) of the MRI image 40 (image-15) is used for the contrast data of.

最終的に、本実施形態の磁気共鳴画像法では、以上のピクセル(i、j)のそれぞれのコントラストデータに基づいて磁気共鳴画像(コントラスト画像)が再構築され、このような再構築された磁気共鳴画像が、コンピュータ6の表示装置16上に表示される。   Finally, in the magnetic resonance imaging method of the present embodiment, a magnetic resonance image (contrast image) is reconstructed based on the contrast data of each of the pixels (i, j), and the reconstructed magnetic field is reconstructed. The resonance image is displayed on the display device 16 of the computer 6.

以下、本実施形態の磁気共鳴画像法(XY−shimming法)の妥当性を実験検証した結果を述べる。なお、以下の実験検証では、スライス面内のローカルな傾斜磁場を人工的(意図的)に作れるよう、マンガン乾電池の中の二酸化マンガン(MnO2)の粉を袋に詰めて、被検者Xの頭部にこの袋を当てて行われた。 Hereinafter, the results of experimental verification of the validity of the magnetic resonance imaging method (XY-shimming method) of the present embodiment will be described. In the following experiment verification, manganese dioxide (MnO 2 ) powder in a manganese dry battery is packed in a bag so that a local gradient magnetic field in the slice plane can be artificially (intentionally) created. It was done with this bag on the head.

図7および図8は、本発明の実施形態の磁気共鳴画像法(XY−shimming法)の妥当性を実験検証した結果を表した図である。   7 and 8 are diagrams showing the results of experimental verification of the validity of the magnetic resonance imaging method (XY-shimming method) of the embodiment of the present invention.

図7(a)では、従来のEPI撮像スキャン磁気共鳴機能画像法(以下、「EPI画像法」と略す)により得られたスライス面内(2次元)のMRI画像(撮像写真)が示されている。図7(b)では、本実施形態のEPI画像法により得られたスライス面内(2次元)のMRI画像(撮像写真)が示されている。図7(c)では、傾斜磁場の影響を受け難いものの、EPI画像法よりも低速の方法によるMRI構造画像(撮像写真)が、本来の脳全体のMRI画像の参考として例示されている。   FIG. 7A shows a slice plane (two-dimensional) MRI image (captured photograph) obtained by a conventional EPI imaging scan magnetic resonance functional imaging method (hereinafter abbreviated as “EPI imaging method”). Yes. FIG. 7B shows a slice plane (two-dimensional) MRI image (captured photograph) obtained by the EPI imaging method of the present embodiment. In FIG. 7C, an MRI structure image (captured photograph) obtained by a method slower than the EPI image method, although hardly affected by the gradient magnetic field, is illustrated as a reference for the original MRI image of the entire brain.

図7に示すように、従来のEPI画像法では、二酸化マンガンの袋を当てた部分に近い脳部位(図7(a)の矢印部分)において、MRI画像の影が広がっている。このため、当該部位でのMRI信号の強度が、二酸化マンガンによるローカルな傾斜磁場の影響を受けて低下し、その結果、BOLD感度が減衰していると考えられる。   As shown in FIG. 7, in the conventional EPI imaging method, the shadow of the MRI image spreads in the brain region (the arrow portion in FIG. 7A) close to the portion where the bag of manganese dioxide is applied. For this reason, it is considered that the intensity of the MRI signal at the part is lowered due to the influence of the local gradient magnetic field due to manganese dioxide, and as a result, the BOLD sensitivity is attenuated.

これに対して、図7(a)および図7(b)の比較から容易に理解できるとおり、本実施形態のEPI画像法では、MRI画像の影の部分が、従来のEPI画像法に比べて大幅に回復している。   In contrast, as can be easily understood from the comparison between FIG. 7A and FIG. 7B, in the EPI image method of the present embodiment, the shadow portion of the MRI image is compared with the conventional EPI image method. It has recovered significantly.

図8では、被検者Xに両手タッピングを行わせて、スライス面の位置を「上」、「中」、「下」とした3箇所のBOLD信号の時間変化が、従来のEPI画像法(図8のプロファイル100)および本実施形態のEPI画像法(図8のプロファイル200)について図示されている。   In FIG. 8, the subject X is subjected to two-hand tapping, and the time change of the BOLD signal at the three positions where the slice plane positions are “upper”, “middle”, and “lower” is the conventional EPI imaging method ( The profile 100) of FIG. 8 and the EPI imaging method of the present embodiment (profile 200 of FIG. 8) are shown.

図8に示した従来のEPI画像法でのBOLD信号の時間変化(プロファイル100)では、MRI画像の影(図7参照)となっている部位のBOLD信号の特徴が表れていない。   In the time change (profile 100) of the BOLD signal in the conventional EPI imaging method shown in FIG. 8, the characteristics of the BOLD signal in the region that is the shadow of the MRI image (see FIG. 7) do not appear.

これに対して、本実施形態のEPI画像法でのBOLD信号の時間変化(プロファイル200)では、本来の被検者Xの両手タッピング時のBOLD信号の時間変化(詳細な説明および図示は省略)とほぼ同じ傾向が示されている。   On the other hand, in the time change of the BOLD signal (profile 200) in the EPI imaging method of the present embodiment, the time change of the BOLD signal when the original subject X is tapped with both hands (detailed explanation and illustration are omitted). The same tendency is shown.

以上の実験検証により、本実施形態の磁気共鳴画像法(XY−shimming法)の妥当性が裏付けられたと考えられる。   It is thought that the validity of the magnetic resonance imaging method (XY-shimming method) of this embodiment was supported by the above experimental verification.

以上のとおり、本実施形態の磁気共鳴画像法は、ポストプロセス(画像処理)の段階において、スライス面内のローカルな傾斜磁場ΔGx、ΔGyの影響を適切に抑制できるので、一回のEPI撮像スキャンによってフルK空間30を取得するだけで、スライス面内のピクセル(i、j)毎にBOLD感度の減衰が少ない適切なコントラストデータが得られる。このため、本実施形態のfMRI装置1では、このようなコントラストデータに基づいて磁気共鳴画像を再構築でき、当該磁気共鳴画像(コントラスト画像)をコンピュータ6上に表示できる。   As described above, the magnetic resonance imaging method of the present embodiment can appropriately suppress the influence of the local gradient magnetic fields ΔGx and ΔGy in the slice plane at the post-process (image processing) stage, so that one EPI imaging scan is performed. By simply acquiring the full K space 30, appropriate contrast data can be obtained with little attenuation of the BOLD sensitivity for each pixel (i, j) in the slice plane. Therefore, the fMRI apparatus 1 of the present embodiment can reconstruct a magnetic resonance image based on such contrast data, and can display the magnetic resonance image (contrast image) on the computer 6.

よって、従来のfMRI技術において検出困難であった脳の神経活動部位を含め、人の脳の全領域のBOLD信号を測定できるとともに、感度が高い高磁場のfMRI技術への適用を可能にする。このため、このようなXY−shimming法を用いた磁気共鳴画像の可視化により、人の脳の機能研究の発展、ひいては脳医学における診断技術の画期的な進展が期待できる。   Therefore, it is possible to measure the BOLD signal in the entire region of the human brain including the brain activity site that has been difficult to detect in the conventional fMRI technology, and to apply to the highly sensitive high magnetic field fMRI technology. For this reason, by visualizing magnetic resonance images using such an XY-shimming method, it is possible to expect the development of functional research of the human brain, and thus breakthrough advances in diagnostic technology in brain medicine.

なお、本発明は上述した実施形態、並びに、実施例に限定されるものではない。その他、各部、各工程の具体的構成要素についても上記実施形態、並びに、実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above and an Example. In addition, the specific components of each part and each process are not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、本実施形態の磁気共鳴画像法では、EPI法を例示したが、これに限らず、他のパルスシーケンスを用いた磁気共鳴画像法でも本技術を適用できる。   For example, in the magnetic resonance imaging method of the present embodiment, the EPI method has been exemplified. However, the present technology is not limited to this, and the present technology can also be applied to magnetic resonance imaging methods using other pulse sequences.

本発明の磁気共鳴画像法によれば、スライス面内のX方向およびY方向に存在するローカルな傾斜磁場の影響を適切に抑制できる。   According to the magnetic resonance imaging method of the present invention, it is possible to appropriately suppress the influence of a local gradient magnetic field existing in the X direction and the Y direction in the slice plane.

よって、本発明は、プロトンの核磁気共鳴を利用する磁気共鳴画像法の撮像手法として利用でき、例えば、脳医学における画像診断技術に応用できる。   Therefore, the present invention can be used as an imaging method of magnetic resonance imaging using nuclear magnetic resonance of protons, and can be applied to, for example, diagnostic imaging techniques in brain medicine.

1 fMRI装置
2 静磁場発生磁石
3 高周波送信用コイル
4 高周波受信用コイル
5 傾斜磁場コイル
6 コンピュータ(画像処理装置)
7 シーケンサ
8 高周波発生装置
9 変調器
10、12 増幅器
11 傾斜磁場発生装置
13 位相検波器
14 AD変換器
15 記憶装置
16 表示装置
20、20A、20B、20C サンプリングウィンドウ
30 フルK空間
40 MRI画像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 fMRI apparatus 2 Static magnetic field generating magnet 3 High frequency transmission coil 4 High frequency reception coil 5 Gradient magnetic field coil 6 Computer (image processing apparatus)
7 Sequencer 8 High-frequency generator 9 Modulator 10, 12 Amplifier 11 Gradient magnetic field generator 13 Phase detector 14 AD converter 15 Storage device 16 Display device 20, 20A, 20B, 20C Sampling window 30 Full K space 40 MRI image

Claims (4)

撮像スキャンによって目標解像度より大きめに得られたK空間に基づいて磁気共鳴画像を構築する磁気共鳴画像法であって、
前記K空間内における目標解像度に相当するサイズのサンプリングウィンドウの位置設定を複数回に亘って行う度に、前記K空間の一部に相当する前記周波数情報を取得し、
前記複数の周波数情報のそれぞれをフーリエ変換することにより、前記周波数情報のそれぞれに対応する磁気共鳴画像を複数個、取得し、
前記スライス面内の複数のピクセルのそれぞれについて、前記取得した複数の磁気共鳴画像の中から、磁気共鳴信号の強度に相関する指標が最大となる磁気共鳴画像を選択し、
前記ピクセルのそれぞれのコントラストデータに、前記ピクセルに対応して選択された磁気共鳴画像における前記磁気共鳴信号の強度を用い、
前記コントラストデータに基づいて磁気共鳴画像を再構築する、磁気共鳴画像法。
A magnetic resonance imaging method for constructing a magnetic resonance image based on a K space obtained larger than a target resolution by an imaging scan,
The frequency information corresponding to a part of the K space is acquired each time the sampling window having a size corresponding to the target resolution in the K space is set a plurality of times.
By Fourier transforming each of the plurality of frequency information, a plurality of magnetic resonance images corresponding to each of the frequency information is acquired,
For each of the plurality of pixels in the slice plane, from among the plurality of acquired magnetic resonance images, select a magnetic resonance image that maximizes the index correlated with the intensity of the magnetic resonance signal,
Using the intensity of the magnetic resonance signal in the magnetic resonance image selected corresponding to the pixel for the contrast data of each pixel,
Magnetic resonance imaging that reconstructs a magnetic resonance image based on the contrast data.
前記撮像スキャンは、エコープラナーイメージング法を用いて行われる請求項1に記載の磁気共鳴画像法。   The magnetic resonance imaging method according to claim 1, wherein the imaging scan is performed using an echo planar imaging method. 前記指標が、下記式(1)により定式化されたBOLD感度(BS)である請求項1または2に記載の磁気共鳴画像法。
BS=TE×I・・・(1)
ただし、
TE:実効エコー時間、I: 磁気共鳴信号の強度(ピクセル値)
The magnetic resonance imaging method according to claim 1, wherein the index is BOLD sensitivity (BS) formulated by the following formula (1).
BS = TE × I (1)
However,
TE: Effective echo time, I: Magnetic resonance signal intensity (pixel value)
被検者が置かれる空間に均一な静磁場を発生できる静磁場発生手段と、
前記空間に直交3軸方向の傾斜磁場を発生できる傾斜磁場発生手段と、
前記被検者の生体組織を構成する静磁場中のプロトンに核磁気共鳴を起こす高周波パルスを照射できる高周波パルス発生手段と、
前記核磁気共鳴が起こったスライス面内のプロトンの磁気モーメント状態に依存する磁気共鳴信号を検出する検出手段と、
請求項1ないし3のいずれかに記載の再構築された磁気共鳴画像を表示する画像処理装置と、を備える磁気共鳴画像装置。
A static magnetic field generating means capable of generating a uniform static magnetic field in a space where the subject is placed;
A gradient magnetic field generating means capable of generating a gradient magnetic field in three orthogonal directions in the space;
High-frequency pulse generating means capable of irradiating a high-frequency pulse causing nuclear magnetic resonance to protons in a static magnetic field constituting the subject's living tissue;
Detecting means for detecting a magnetic resonance signal depending on a magnetic moment state of protons in a slice plane in which the nuclear magnetic resonance has occurred;
A magnetic resonance imaging apparatus comprising: an image processing apparatus that displays the reconstructed magnetic resonance image according to claim 1.
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