JP5678163B2 - Magnetic resonance imaging system - Google Patents
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Description
本発明は、被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する核磁気共鳴(NMR:nuclear magnetic resonance)信号から画像を再構成する磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置に係り、特に、被検体ごとの特徴に拠らず普遍的なB1シミングを行うことにより、B1不均一性の影響を低減することが可能な磁気共鳴イメージング装置に関する。 The present invention magnetically excites a subject's nuclear spin with a radio frequency (RF) signal of a Larmor frequency, and re-images the nuclear magnetic resonance (NMR) signal generated by this excitation. It is related to the magnetic resonance imaging (MRI) apparatus to be configured, and in particular, it is possible to reduce the influence of B1 non-uniformity by performing universal B1 shimming regardless of the characteristics of each subject. The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus.
磁気共鳴イメージングは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数のRF信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生するMR信号から画像を再構成する撮像法である。 Magnetic resonance imaging is an imaging method in which a nuclear spin of a subject placed in a static magnetic field is magnetically excited with an RF signal having a Larmor frequency, and an image is reconstructed from an MR signal generated by the excitation.
近年、装置の高磁場化に伴いB1不均一性が問題となっている。B1不均一性は、RF磁場不均一性とも呼ばれ、共鳴周波数の高い高磁場装置において、波長が短いRFパルスが生体内で減衰することによって不均一度が増加し、RFパルスの不均一性に伴ってエコー信号も不均一となる現象である。すなわち、高磁場MRI装置では、被検体の誘電率の違い等の影響により、撮影領域の中心と周辺部ではRF送信パルスの信号強度分布が大きく異なる。 In recent years, B1 inhomogeneity has become a problem as the magnetic field of devices increases. B1 inhomogeneity is also called RF magnetic field inhomogeneity, and in a high magnetic field device with a high resonance frequency, RF pulses with a short wavelength are attenuated in vivo and the nonuniformity is increased. As a result, the echo signal also becomes non-uniform. That is, in the high magnetic field MRI apparatus, the signal intensity distribution of the RF transmission pulse is greatly different between the center and the peripheral portion of the imaging region due to the influence of the difference in the dielectric constant of the subject.
このため、B1不均一性の影響を低減するためにB1シミングを行うことが必要となる。すなわち、RF送信パルスの信号強度分布を均一にする補正を行わないと、撮影領域の中心部と周辺部とで感度ムラが生じる恐れがある。そこで、B1不均一性の影響を低減するために、感度ムラが生じる領域について振幅や位相を補正したRF送信パルスを送信することが有効であるという研究報告がなされている(例えば非特許文献1、非特許文献2および非特許文献3参照)。
For this reason, it is necessary to perform B1 shimming in order to reduce the influence of B1 nonuniformity. That is, if correction for making the signal intensity distribution of the RF transmission pulse uniform is not performed, sensitivity unevenness may occur between the central portion and the peripheral portion of the imaging region. Therefore, in order to reduce the influence of B1 nonuniformity, research reports have been made that it is effective to transmit an RF transmission pulse whose amplitude and phase are corrected in a region where sensitivity unevenness occurs (for example, Non-Patent Document 1). Non-Patent
しかしながら、B1不均一性の影響によって感度ムラが生じる領域および適切なRF送信パルスの位相および振幅は、被検体の体重、身長、体積、水の分布、脂肪の分布、筋肉の分布等の特徴に応じて異なる。これに対して、従来提案されているB1シミングの手法は、ある特定の被検体の特徴に応じた送信RFパルスの位相および振幅を予め求め、決定した位相および振幅を有する送信RFパルスを被検体の特徴に応じて感度ムラが生じる領域に送信するといいうものである。このため、被検体が変わると、感度ムラ領域や適切なRF送信パルスの振幅および位相も変わり、定常的に良好なB1シミングを行うことができないという問題がある。逆に言えば、従来の手法をそのまま用いると、被検体ごとに感度ムラ領域が異なるにも関わらず、予め決定された共通の感度ムラ領域について送信RFパルスの振幅や位相を調整することとなる。 However, the area where sensitivity non-uniformity occurs due to the influence of B1 non-uniformity and the phase and amplitude of the appropriate RF transmission pulse depend on characteristics such as the weight, height, volume, water distribution, fat distribution, and muscle distribution of the subject. Depending on. In contrast, the conventionally proposed B1 shimming method obtains in advance the phase and amplitude of a transmission RF pulse according to the characteristics of a specific subject, and sends the transmission RF pulse having the determined phase and amplitude to the subject. It is said that the transmission is performed in a region where the sensitivity unevenness occurs according to the characteristics. For this reason, when the subject changes, the sensitivity unevenness region and the amplitude and phase of an appropriate RF transmission pulse also change, and there is a problem that good B1 shimming cannot be performed constantly. In other words, if the conventional method is used as it is, the amplitude and phase of the transmission RF pulse are adjusted with respect to a predetermined common sensitivity unevenness region, even though the sensitivity unevenness region is different for each subject. .
また、被検体が変わる度に、ユーザが適切な送信RFパルスの位相や振幅を求めることが必要となり、かつ送信RFパルスの位相や振幅の調整を手動で頻繁に行うことが必要となる。 Further, every time the subject changes, it is necessary for the user to obtain an appropriate phase and amplitude of the transmission RF pulse, and it is necessary to manually and frequently adjust the phase and amplitude of the transmission RF pulse.
以上の問題が高磁場装置へのB1シミング機能の実装化の妨げとなっている。そこで、被検体が変わったとしても普遍的かつ簡便にB1シミングを行うための技術の開発が望まれる。 The above problems hinder the implementation of the B1 shimming function in the high magnetic field device. Thus, it is desired to develop a technique for performing B1 shimming universally and easily even if the subject changes.
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、被検体ごとの特徴に拠らず普遍的なB1シミングを行うことにより、B1不均一性の影響を低減することが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to cope with such a conventional situation, and it is possible to reduce the influence of B1 nonuniformity by performing universal B1 shimming regardless of the characteristics of each subject. An object is to provide a magnetic resonance imaging apparatus.
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、被検体に高周波信号を送信するRFコイルと、前記被検体の撮影部位及び前記RFコイルの特徴毎に高周波信号の振幅及び位相の少なくとも一方を保存する記憶手段と、前記被検体の撮像部位を含む撮像条件を入力する入力手段と、前記被検体の撮像部位及び前記RFコイルの特徴に対応する高周波信号の振幅及び位相の少なくとも一方を前記記憶手段から読み込んで、前記振幅及び位相の少なくとも一方を撮像条件としてイメージングを行うことにより画像データを取得するイメージング手段と、を備え、前記RFコイルの特徴は、RF信号の送信用に用いるコイルの数、サイズ、形状、及び種類の少なくとも1つである、ことを特徴とする。 Magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention, an RF coil for transmitting a RF signal to a subject, said storing means for storing at least one of the amplitude and phase of the patient imaging region and wherein each high-frequency signal of the RF coil And input means for inputting imaging conditions including the imaging part of the subject, and at least one of the amplitude and phase of the high-frequency signal corresponding to the imaging part of the subject and the characteristics of the RF coil is read from the storage means. Imaging means for acquiring image data by performing imaging using at least one of the amplitude and the phase as an imaging condition, and the features of the RF coil are the number, size, and shape of coils used for transmitting RF signals. And at least one of the types .
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置においては、被検体ごとの特徴に拠らず普遍的なB1シミングを行うことにより、B1不均一性の影響を低減することができる。 In the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention, the influence of B1 nonuniformity can be reduced by performing universal B1 shimming regardless of the characteristics of each subject.
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。 Embodiments of a magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(構成および機能)
図1は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態を示す構成図である。
(Configuration and function)
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention.
磁気共鳴イメージング装置20は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石21、この静磁場用磁石21の内部に設けられたシムコイル22、傾斜磁場コイル23およびRFコイル24を備えている。
The magnetic
また、磁気共鳴イメージング装置20には、制御系25が備えられる。制御系25は、静磁場電源26、傾斜磁場電源27、シムコイル電源28、送信器29、受信器30、シーケンスコントローラ31およびコンピュータ32を具備している。制御系25の傾斜磁場電源27は、X軸傾斜磁場電源27x、Y軸傾斜磁場電源27yおよびZ軸傾斜磁場電源27zで構成される。また、コンピュータ32には、入力装置33、表示装置34、演算装置35および記憶装置36が備えられる。
In addition, the magnetic
静磁場用磁石21は静磁場電源26と接続され、静磁場電源26から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石21は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源26と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石21を永久磁石で構成し、静磁場電源26が設けられない場合もある。
The static
また、静磁場用磁石21の内側には、同軸上に筒状のシムコイル22が設けられる。シムコイル22はシムコイル電源28と接続され、シムコイル電源28からシムコイル22に電流が供給されて静磁場が均一化されるように構成される。
A
傾斜磁場コイル23は、X軸傾斜磁場コイル23x、Y軸傾斜磁場コイル23yおよびZ軸傾斜磁場コイル23zで構成され、静磁場用磁石21の内部において筒状に形成される。傾斜磁場コイル23の内側には寝台37が設けられて撮像領域とされ、寝台37には被検体Pがセットされる。RFコイル24にはガントリに内蔵されたRF信号の送受信用の全身用コイル(WBC: whole body coil)や寝台37や被検体P近傍に設けられるRF信号の受信用の局所コイルなどがある。
The gradient
また、傾斜磁場コイル23は、傾斜磁場電源27と接続される。傾斜磁場コイル23のX軸傾斜磁場コイル23x、Y軸傾斜磁場コイル23yおよびZ軸傾斜磁場コイル23zはそれぞれ、傾斜磁場電源27のX軸傾斜磁場電源27x、Y軸傾斜磁場電源27yおよびZ軸傾斜磁場電源27zと接続される。
The gradient
そして、X軸傾斜磁場電源27x、Y軸傾斜磁場電源27yおよびZ軸傾斜磁場電源27zからそれぞれX軸傾斜磁場コイル23x、Y軸傾斜磁場コイル23yおよびZ軸傾斜磁場コイル23zに供給された電流により、撮像領域にそれぞれX軸方向の傾斜磁場Gx、Y軸方向の傾斜磁場Gy、Z軸方向の傾斜磁場Gzを形成することができるように構成される。
The X-axis gradient magnetic
RFコイル24は、送信器29および/または受信器30と接続される。送信用のRFコイル24は、送信器29からRF信号を受けて被検体Pに送信する機能を有し、受信用のRFコイル24は、被検体P内部の原子核スピンのRF信号による励起に伴って発生したNMR信号を受信して受信器30に与える機能を有する。
The
一方、制御系25のシーケンスコントローラ31は、傾斜磁場電源27、送信器29および受信器30と接続される。シーケンスコントローラ31は傾斜磁場電源27、送信器29および受信器30を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源27に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源27、送信器29および受信器30を駆動させることによりX軸傾斜磁場Gx、Y軸傾斜磁場Gy,Z軸傾斜磁場GzおよびRF信号を発生させる機能を有する。
On the other hand, the
また、シーケンスコントローラ31は、受信器30におけるNMR信号の検波およびA/D (analog to digital)変換により得られた複素データである生データ(raw data)を受けてコンピュータ32に与えるように構成される。
In addition, the
このため、送信器29には、シーケンスコントローラ31から受けた制御情報に基づいてRF信号をRFコイル24に与える機能が備えられる一方、受信器30には、RFコイル24から受けたNMR信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにA/D変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ31に与える機能とが備えられる。
For this reason, the
図2は、図1に示すシーケンスコントローラ31、送信器29およびRFコイル24の詳細構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration example of the
図2に示すように、シーケンスコントローラ31には振幅制御部31A、位相制御部31Bおよび信号発生器31Cが備えられる。送信器29には、90度信号分配器29A、振幅位相バランサ29B、一対の送信前段増幅器29C、一対のパワー増幅器29D、一対のアイソレータ29E、一対の50Ω終端29Fが備えられ、1つの信号から分配して得られる2つのRF信号を並列に増幅させる並列駆動RFアンプとして機能する。また、送信器29とRFコイル24との間には、RFフロントエンド38が設けられる。RFフロントエンド38には、送受信切換スイッチ38A、I信号送受チャンネル38B、Q信号送受チャンネル38C、90度位相合成器38D、50Ω終端38Eおよび受信前段増幅器38Fが備えられる。RFコイル24には、I信号を送受信するためのコイルエレメント24AおよびQ信号を送受信するためのコイルエレメント24Bを含む複数のコイルエレメントが備えられる。
As shown in FIG. 2, the
シーケンスコントローラ31の振幅制御部31A、位相制御部31Bおよび信号発生器31Cは、それぞれコンピュータ32からの制御信号により制御できるように構成される。振幅制御部31Aは、送信器29の振幅位相バランサ29Bに制御信号を与えることによりI信号の振幅を調整する機能を有する。位相制御部31Bは、送信器29の振幅位相バランサ29Bに制御信号を与えることによりI信号の位相を調整する機能を有する。信号発生器31Cは、RF信号を発生させて送信器29の90度信号分配器29Aに出力する機能を有する。
The
送信器29の90度信号分配器29Aには、振幅位相バランサ29BおよびQ信号用の送信前段増幅器29Cが並列接続される。振幅位相バランサ29Bの後段には、I信号用の送信前段増幅器29C、パワー増幅器29Dおよびアイソレータ29Eが直列に接続され、Q信号用の送信前段増幅器29Cの後段には、Q信号用のパワー増幅器29Dおよびアイソレータ29Eが直列に接続される。また、I信号およびQ信号用の各アイソレータ29Eには、それぞれ50Ω終端29Fが接続される。
An amplitude / phase balancer 29B and a pre-transmission amplifier 29C for Q signal are connected in parallel to the 90-
90度信号分配器29Aは、信号発生器31Cから取得したRF信号を位相が0度のI信号および位相が90度のQ信号に分配する機能と、分配したI信号を振幅位相バランサ29Bに出力する一方、Q信号を対応する送信前段増幅器29Cに出力する機能を有する。送信前段増幅器29Cは、振幅制御部31Aおよび位相制御部31Bからの制御信号に従って、I信号の振幅および位相を所定の値に設定する機能と、調整後のI信号を対応する送信前段増幅器29Cに出力する機能を有する。各送信前段増幅器29Cおよび各パワー増幅器29Dはそれぞれ信号を増幅する機能を有する。各アイソレータ29Eは、それぞれ50Ω終端38Eにより、信号の回り込み防止や回路の保護のために入力信号と出力信号を直列的に絶縁する機能を有する。
The 90
RFフロントエンド38の送受信切換スイッチ38Aは、I信号送受チャンネル38BをI信号用のアイソレータ29E側と90度位相合成器38D側との間で、Q信号送受チャンネル38CをQ信号用のアイソレータ29E側と90度位相合成器38D側との間で、それぞれ切換えることによりRF信号の送信時における回路接続構成とエコー信号の受信時における回路接続構成とを切換える機能を有する。I信号送受チャンネル38Bは、I信号を送信する一方、I信号に対応するエコー信号を受信するコイルエレメント24Aと接続される。Q信号送受チャンネル38Cは、Q信号を送信する一方、Q信号に対応するエコー信号を受信するコイルエレメント24Bと接続される。90度位相合成器38Dは、I信号送受チャンネル38BおよびQ信号送受チャンネル38Cからそれぞれ出力されたエコー信号を、90度の位相差をキャンセルする位相補正を行った上で合成することにより単一のエコー信号を得る機能と、受信エコー信号を受信前段増幅器38Fに出力する機能とを有する。受信前段増幅器38Fは、90度位相合成器38Dにおいて合成されたエコー信号を増幅して受信器30に出力する機能を有する。
The transmission /
また、コンピュータ32の記憶装置36に保存されたプログラムを演算装置35で実行することにより、コンピュータ32には各種機能が備えられる。ただし、プログラムによらず、各種機能を有する特定の回路を磁気共鳴イメージング装置20に設けてもよい。
Further, the
図3は、図1に示すコンピュータ32の機能ブロック図である。
FIG. 3 is a functional block diagram of the
コンピュータ32は、プログラムにより撮像条件設定部40、シーケンスコントローラ制御部41、k空間データベース42、画像再構成部43、画像データベース44、画像処理部45および振幅位相バランスデータベース46として機能する。撮像条件設定部40は、ROI設定部40Aおよび振幅位相設定部40Bを有する。
The
撮像条件設定部40は、入力装置33からの指示情報に基づいてパルスシーケンスを含む撮影条件を設定し、設定した撮影条件をシーケンスコントローラ制御部41に与える機能を有する。そのために、撮影条件設定部40は、撮影条件の設定用画面情報を表示装置34に表示させる機能を備えている。
The imaging
撮影条件設定部40のROI設定部40Aは、単一または複数の関心領域(ROI: region of interest)を設定する機能を有する。そのために、ROI設定部40Aには、必要に応じて画像データベース44を参照できるように構成される。
The
また、振幅位相設定部40Bは、ROI設定部40Aにおいて設定された各ROIについて収集されるデータ間における信号強度のばらつきおよび/または単一のROI内におけるデータのばらつきが低減されるような被検体Pの励起用のRF送信信号の位相および振幅の一方または双方の絶対値または相対値を決定する機能を備えている。そのために、振幅位相設定部40Bには、画像データベース44を参照できるように構成される。そして、振幅位相設定部40Bは、決定したRF送信信号の位相および振幅をイメージングスキャン用の撮影条件として設定するように構成される。
Further, the amplitude
すなわち、特に磁気共鳴イメージング装置20が高磁場装置である場合には、いわゆるB1不均一性の影響によって撮影部位ごとにRF送信信号の信号強度が変化する。つまり、RF送信信号の信号強度が空間的に不均一となる。また、被検体の体重、身長、体積、水の分布、脂肪の分布、筋肉の分布、体格、年齢等の特徴に応じてもRF送信信号の空間的な不均一性は変化する。このため、B1不均一性の影響によってROIごと、ROI内の位置ごとおよび被検体の特徴ごとに収集される信号の強度のばらつきが変化する。
That is, particularly when the magnetic
そこで、振幅位相設定部40Bにより、B1不均一性の影響を低減するために各ROIにおいて収集されるデータ間における信号強度のばらつきおよび/または単一のROI内におけるデータのばらつきが低減されるような適切なRF送信信号の位相や振幅が決定される。信号強度のばらつきの低減対象となる単一または複数のROIは、入力装置33からの指示情報に基づいて手動で、或いは予め決定された条件に従って自動的にROI設定部40Aにおいて設定することができる。例えば、ユーザが入力装置33を操作することによってROIを手動で設定するROI設定モードとROIが自動的に設定されるROI設定モードを設けることができる。
Therefore, the amplitude
ROIを設定する場合には、ROIを設定するための領域を決定することが必要となる。ROIを設定するための領域はデフォルト値してROI設定部40Aに記憶させておくこともできるが、ROIの設定領域を決定するための位置決め用の準備スキャンを行って収集されたデータに基づいて自動的に、または手動で決定することもできる。
When setting the ROI, it is necessary to determine an area for setting the ROI. The area for setting the ROI can be set as a default value and stored in the
図4は、図3に示すROI設定部40Aにおいて、準備スキャンによって収集されたデータに基づいてROIを設定するための領域を決定する方法を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of determining an area for setting ROI based on data collected by the preparation scan in the
図4において横軸はある1方向の位置を、縦軸は画像データの信号強度を示す。例えば、準備スキャンによって円柱状の人体等価ファントムを撮像すると、中心軸に平行な断面上における再構成画像データの信号強度は図4の実線で示すようになる。尚、画像データの信号強度はROI設定部40Aに自動計測するように設定することが処理の自動化およびユーザ作業の労力低減化に繋がる。図4に示すように、B1不均一性の影響によって、画像データの信号強度は、人体等価ファントムの中心部で大きくなる一方、人体等価ファントムの周辺部では小さくなる。
In FIG. 4, the horizontal axis indicates the position in one direction, and the vertical axis indicates the signal intensity of the image data. For example, when a cylindrical human body equivalent phantom is imaged by a preparatory scan, the signal intensity of the reconstructed image data on a cross section parallel to the central axis is as shown by the solid line in FIG. Note that setting the signal strength of the image data so as to be automatically measured in the
これに対して、B1不均一性の影響がないと仮定した場合における画像データの信号強度の理想値は、図4の一点鎖線で示すように人体等価ファントムが存在する範囲において一定の値をとり、人体等価ファントムの外部ではゼロである。従って、図4の実線で示す画像データの測定値が一点鎖線で示す理想値に近づくようにRF送信パルスの振幅および位相を決定することが必要となる。 On the other hand, the ideal value of the signal strength of the image data assuming no influence of B1 nonuniformity takes a constant value in the range where the human body equivalent phantom exists as shown by the one-dot chain line in FIG. It is zero outside the human body equivalent phantom. Therefore, it is necessary to determine the amplitude and phase of the RF transmission pulse so that the measured value of the image data indicated by the solid line in FIG. 4 approaches the ideal value indicated by the alternate long and short dash line.
ROIを設定するための領域は、画像データの信号強度を参照して、人体等価ファントムが存在すると考えられるある閾値以上となる範囲に設定することができる。これにより人体等価ファントム等の被検体Pの存在領域を、ROIを設定するための領域として抽出することができる。この領域の設定は、表示装置34に図4に示すような画像データの信号強度のプロファイルを表示させ、マウス等の入力装置33を操作して範囲を指定することによってユーザの手動によって行うことができるが、ROI設定部40Aにおいて閾値とデータの信号値との大小関係に基づいて自動的に行うこともできる。
The region for setting the ROI can be set to a range that is equal to or greater than a certain threshold that is considered to contain a human body equivalent phantom with reference to the signal intensity of the image data. As a result, the existence area of the subject P such as a human body equivalent phantom can be extracted as an area for setting the ROI. This area is set manually by the user by displaying a signal intensity profile of image data as shown in FIG. 4 on the
尚、閾値は、信号強度に対する絶対値として定義することができるが、背景のノイズ領域であると考えられる低信号部を画像データから自動的に抽出し、低信号部に対する相対値として定義することもできる。 The threshold value can be defined as an absolute value with respect to the signal intensity, but a low signal portion considered to be a background noise region is automatically extracted from image data and defined as a relative value with respect to the low signal portion. You can also.
また、ROIの設定も手動または自動で行うことができる。ROIを設定するための条件としては、ROIの数、位置、形状の他、隣接するROI間におけるオーバーラップ率またはオーバーラップ量、ROIの設定領域の面積に対するROIの面積の割合が挙げられる。隣接するROIをオーバーラップさせれば、イメージングスキャンによって連続的な画像データを得ることができる。このため、イメージングスキャン用のROIに合わせて準備スキャン用にオーバーラップさせた複数のROIを設定することができる。ROIを設定するためのパラメータはデフォルト値としてROI設定部40Aに記憶させることができ、入力装置33の操作によって変更することもできる。
ROI can also be set manually or automatically. The conditions for setting the ROI include the number of ROIs, the position, and the shape, the overlap rate or the overlap amount between adjacent ROIs, and the ratio of the ROI area to the area of the ROI setting region. If adjacent ROIs are overlapped, continuous image data can be obtained by an imaging scan. Therefore, it is possible to set a plurality of overlapped ROIs for the preparation scan in accordance with the ROI for the imaging scan. Parameters for setting the ROI can be stored in the
図5は、図3に示すROI設定部40Aにおいて設定される複数のROIの一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a plurality of ROIs set in the
図5に示すように人体等価ファントムの断面の輪郭がROIを設定するための領域として画像データのプロファイルに基づいて抽出される。そして、例えば、中心部に所望のサイズの1つのROI A1を、周辺部に4つの所望のサイズのROI B1, ROI B2, ROI B3, ROI B4を互に所望のオーバーラップ率でオーバーラップさせて設定することができる。設定された複数のROIに関する情報は、ROI設定部40Aから振幅位相設定部40Bに与えられる。
As shown in FIG. 5, the outline of the cross section of the human body equivalent phantom is extracted based on the profile of the image data as a region for setting the ROI. Then, for example, one ROI A1 having a desired size is overlapped at the center and four desired sizes of ROI B1, ROI B2, ROI B3, and ROI B4 are overlapped with each other at a desired overlap ratio. Can be set. Information on the plurality of set ROIs is given from the
しかしながら、図4に示すように画像データの中心部と周辺部とでは、B1不均一性の影響により信号強度に偏差が存在する。このため、ROIごとに信号強度にばらつきが存在することとなる。また、単一のROI内においても信号強度にばらつきが存在する。そこで、振幅位相設定部40Bは、単一のROI内および/または複数のROI間における信号強度間のばらつきが最小となるようなRF送信信号の振幅および位相をイメージングスキャン用の撮影条件として求めるように構成される。
However, as shown in FIG. 4, there is a deviation in signal intensity due to the influence of B1 non-uniformity between the central portion and the peripheral portion of the image data. For this reason, the signal intensity varies for each ROI. There is also a variation in signal strength within a single ROI. Therefore, the amplitude
ROI内およびROI間における信号強度のばらつきを最小にする方法としては、信号強度のばらつきを表す指標を定義し、定義した指標が最小となるようなRF送信信号の振幅および位相を求めて撮影条件として設定する方法およびより均一なB1分布が得られるようなRF送信信号の振幅および位相を求めて撮影条件として設定する方法がある。 As a method of minimizing variations in signal strength within and between ROIs, define an index that represents the variation in signal strength, and determine the amplitude and phase of the RF transmission signal so that the defined index is minimized. And a method of obtaining the amplitude and phase of an RF transmission signal so as to obtain a more uniform B1 distribution and setting it as an imaging condition.
まず、信号強度のばらつきを表す指標が最小となるようなRF送信信号の振幅および位相を求める方法について説明する。 First, a method for obtaining the amplitude and phase of an RF transmission signal that minimizes an index representing signal intensity variation will be described.
例えば、図5に示すように中心部に1つのROI A1が設定され、周辺部にi個のROI B1, ROI B2, ROI B3, …, ROI Biが設定される場合には、ROI間におけるデータの信号強度の偏差Dは、式(1)のように定義することができる。
[数1]
D=Ia1-(Ib1+Ib2+Ib3+…+Ibi)/i (1)
ただし、Ia1はROI A1についての信号強度の代表値、Ibk (1≦k≦i)はROI Bkについての信号強度の代表値である。信号強度の代表値は、各ROI内における信号強度の平均値、中間値、最大値あるいは最小値とすることができる。また、特異値やエラー値を除去して平均値や中間値等の代表値を求めてもよい。
For example, as shown in FIG. 5, when one ROI A1 is set in the central portion and i pieces of ROI B1, ROI B2, ROI B3,..., ROI Bi are set in the peripheral portion, the data between the ROIs The signal strength deviation D can be defined as in equation (1).
[Equation 1]
D = Ia1- (Ib1 + Ib2 + Ib3 +… + Ibi) / i (1)
However, Ia1 is a representative value of the signal intensity for ROI A1, and Ibk (1 ≦ k ≦ i) is a representative value of the signal intensity for ROI Bk. The representative value of the signal strength can be an average value, an intermediate value, a maximum value, or a minimum value of the signal strength within each ROI. Further, representative values such as an average value and an intermediate value may be obtained by removing singular values and error values.
すなわち、式(1)に示すように信号強度が相対的に大きい中心部のROI A1についての信号強度の代表値と信号強度が相対的に小さい周辺部のROI Bkについての信号強度の平均値との差を複数のROI間におけるデータの信号強度の偏差Dとして定義することができる。ただし、式(1)によらず、ROIの数や形状或いは撮影目的等の条件に応じて任意にROI間におけるデータの信号強度の偏差Dを定義することができる。また、単一のROI内におけるデータの信号強度の偏差についてもROI内に複数の領域や点を設定することによって同様に式(1)のように定義することができる。 That is, as shown in Equation (1), the representative value of the signal strength for the central ROI A1 with relatively large signal strength and the average value of the signal strength for the peripheral ROI Bk with relatively small signal strength and Can be defined as the deviation D of the signal strength of the data between multiple ROIs. However, the deviation D of the signal strength of the data between the ROIs can be arbitrarily defined according to the conditions such as the number and shape of the ROIs or the imaging purpose regardless of the equation (1). Further, the deviation of the signal intensity of data within a single ROI can be similarly defined as in equation (1) by setting a plurality of regions and points within the ROI.
尚、各ROI内における信号強度は、ROI設定部40Aにおいて自動計測した値を用いることができるが、振幅位相設定部40Bにおいて自動計測することもできる。
The signal intensity in each ROI can be a value automatically measured by the
このように複数のROI間または単一のROI内におけるデータの信号強度の偏差Dが数値として求められると、偏差Dを最小とするRF送信信号の振幅および位相を任意の探索方法で計算することが可能となる。偏差Dを最小とするRF送信信号の振幅および位相を探索する代表的な方法としては、格子探索法および2分法が挙げられる。必要に応じて格子探索法および2分法の双方を用いることもできる。 When the deviation D of the signal strength of the data between multiple ROIs or within a single ROI is obtained as a numerical value, the amplitude and phase of the RF transmission signal that minimizes the deviation D can be calculated by an arbitrary search method. Is possible. Typical methods for searching for the amplitude and phase of an RF transmission signal that minimizes the deviation D include a lattice search method and a bisection method. If necessary, both the lattice search method and the bisection method can be used.
格子探索法は、RF送信信号の位相および振幅を2次元的に変化させた場合における、つまり位相および振幅をパラメータとするROI間またはROI内の信号強度の偏差Ddata群を取得し、偏差Ddata群に基づいて偏差Dを最小とするRF送信信号の振幅および位相を探索する方法である。このため、格子探索法を利用する場合には、RF送信信号の位相および振幅をそれぞれ変えた準備スキャンが実行される。RF送信信号の位相および振幅をそれぞれ変えた準備スキャンの撮影条件は、撮像条件設定部40において設定されることとなるが、緩和時間等を考慮するとマルチスライス撮影としてスライス断面ごとにRF送信信号の位相または振幅を所定の間隔で徐々に変化させることが撮影時間の短縮化に繋がる。さらに、上述した被検体Pの輪郭を抽出するためのデータを収集するための準備スキャンとRF送信信号の位相および振幅をそれぞれ変えた準備スキャンを共通化することも撮影時間の短縮化に繋がる。
In the lattice search method, when the phase and amplitude of the RF transmission signal are changed two-dimensionally, that is, the deviation Ddata group of the signal strength between ROIs or within the ROI using the phase and amplitude as parameters, and the deviation Ddata group This is a method for searching for the amplitude and phase of the RF transmission signal that minimizes the deviation D based on the above. For this reason, when the lattice search method is used, a preparation scan in which the phase and amplitude of the RF transmission signal are changed is executed. The imaging conditions for the preparatory scan in which the phase and amplitude of the RF transmission signal are changed are set in the imaging
撮像条件設定部40において撮影条件として設定されたRF送信信号の振幅および位相は、それぞれシーケンスコントローラ制御部41を通じてシーケンスコントローラ31の振幅制御部31Aおよび位相制御部31Bに出力される。そして、振幅制御部31Aおよび位相制御部31Bによる振幅位相バランサ29Bの制御によりRF送信信号のI信号の振幅および位相をそれぞれ設定された値に調整することができる。
The amplitude and phase of the RF transmission signal set as the imaging condition in the imaging
図6は、図3に示す振幅位相設定部40Bにおいて格子探索法により最適なRF送信信号の振幅および位相を探索する方法を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of searching for the optimum amplitude and phase of the RF transmission signal by the lattice search method in the amplitude /
図6において横軸はRF送信信号の振幅をQ信号の振幅AqとI信号の振幅Aiの比として表している。また縦軸は、RF送信信号の位相をQ信号の位相ΦqとI信号の位相Φiとの比として表している。 In FIG. 6, the horizontal axis represents the amplitude of the RF transmission signal as a ratio of the amplitude Aq of the Q signal and the amplitude Ai of the I signal. The vertical axis represents the phase of the RF transmission signal as a ratio of the phase Φq of the Q signal and the phase Φi of the I signal.
例えば、Q信号の位相Φqを0度としつつI信号の位相Φiを+Xから-Yの範囲で90度から一定の間隔で変化させる一方、I信号の振幅Aiを制御することによってQ信号の振幅AqとI信号の振幅Aiとの比をAqmax:AiminからAqmin:Aimaxの範囲で一定の間隔で変化させて準備スキャンを実行するものとする。尚、Aqmax:Aiminは4:1が、Aqmin:Aimaxは1:4が、それぞれ限界であるという報告がある。そうすると、図6に示すような2次元空間の各格子点上にQ信号とI信号の振幅比Aq/AiおよびI信号の位相Φiに応じた信号強度の偏差Ddata(Aq/Ai, Φi)が得られる。マルチスライス撮影の場合には、スライス数に等しい数の格子点が存在することとなる。 For example, while the phase Φq of the Q signal is set to 0 degree, the phase Φi of the I signal is changed at a constant interval from 90 degrees in the range of + X to -Y, while the amplitude Ai of the I signal is controlled by controlling the amplitude Ai of the I signal. It is assumed that the preparatory scan is executed by changing the ratio between the amplitude Aq and the amplitude Ai of the I signal at a constant interval in the range of Aqmax: Aimin to Aqmin: Aimax. There is a report that Aqmax: Aimin has a limit of 4: 1 and Aqmin: Aimax has a limit of 1: 4. Then, the deviation Ddata (Aq / Ai, Φi) of the signal intensity corresponding to the amplitude ratio Aq / Ai of the Q signal and the I signal and the phase Φi of the I signal on each lattice point in the two-dimensional space as shown in FIG. can get. In the case of multi-slice imaging, there are as many grid points as the number of slices.
ここで、格子点上の偏差Ddataのうち最小となる偏差Ddata_minを探索する。次に、最小の偏差Ddata_minとなる格子点上を取り囲む周囲の点を抽出する。そうすると、信号強度の最小の偏差Dminをとる点は、最小の偏差Ddata_minとなる格子点の周囲の点で囲まれる範囲内に存在すると考えることができる。そこで、最小の偏差Ddata_minとなる格子点の周囲の点におけるそれぞれの偏差Ddataを用いた補間処理によって最小の偏差Dminおよび対応する点、すなわちQ信号とI信号の振幅比Aqopt/AioptおよびI信号の位相Φi=90+ΔΦoptを推定することができる。補間処理としては、線形補間、スプライン補間、2次補間等の任意の補間処理とすることが可能であり、ユーザがこれらの補間方法の候補から選択できるようにすることもできる。例えば3次元スプライン補間が実用的である。 Here, the smallest deviation Ddata_min among the deviations Ddata on the lattice points is searched. Next, surrounding points that surround the lattice point with the smallest deviation Ddata_min are extracted. Then, it can be considered that the point having the minimum deviation Dmin of the signal intensity exists within the range surrounded by the points around the lattice point having the minimum deviation Ddata_min. Therefore, the minimum deviation Dmin and the corresponding point, that is, the amplitude ratio Aqopt / Aiopt and I signal of the Q signal and I signal, are interpolated using the respective deviations Ddata at the points around the lattice point that becomes the minimum deviation Ddata_min. The phase Φi = 90 + ΔΦopt can be estimated. As the interpolation processing, any interpolation processing such as linear interpolation, spline interpolation, and quadratic interpolation can be performed, and the user can select from these interpolation method candidates. For example, three-dimensional spline interpolation is practical.
尚、全ての格子点上における偏差Ddataを用いて任意の次数の関数を用いたフィッティングを行うことにより最小の偏差Dmin並びに対応するQ信号とI信号の振幅比Aqopt/AioptおよびI信号の位相Φi=90+ΔΦoptを求めることもできる。ただし、上述したように、最小の偏差Ddata_minとなる格子点の周囲の点のみを用いて狭い範囲でフィッティングを行う方が、より近似が成立して計算精度を向上させることができる。 By fitting using a function of any order using the deviation Ddata on all grid points, the minimum deviation Dmin and the corresponding Q signal to I signal amplitude ratio Aqopt / Aiopt and the I signal phase Φi = 90 + ΔΦopt can also be obtained. However, as described above, fitting is performed in a narrow range using only the points around the lattice point having the minimum deviation Ddata_min, so that approximation can be established and calculation accuracy can be improved.
一方、2分法は、RF送信信号の振幅および位相のいずれか一方を変えて収集した2つの画像データのROI間またはROI内における信号強度の偏差D1, D2の大小関係を判定し、値が小さい側の近傍について再びRF送信信号の振幅および位相のいずれか一方を変えて2つの画像データを収集するという作業を繰り返すことにより、偏差Dを最小とするRF送信信号の振幅および位相を探索する方法である。このため、2分法を利用する場合には、RF送信信号の位相および振幅のいずれか一方を変えて画像データを収集する準備スキャンと、2つの画像データのROI間における信号強度の偏差D1, D2の大小関係を判定する処理が繰返し実行される。 On the other hand, the bisection method determines the magnitude relationship between the signal intensity deviations D1 and D2 between or within the ROI of two image data collected by changing either the amplitude or phase of the RF transmission signal. Searching for the amplitude and phase of the RF transmission signal that minimizes the deviation D by repeating the operation of collecting two image data by changing either the amplitude or phase of the RF transmission signal again in the vicinity of the smaller side Is the method. For this reason, when the bisection method is used, a preparation scan for collecting image data by changing either one of the phase and amplitude of the RF transmission signal, and a signal intensity deviation D1, between the ROIs of the two image data The process of determining the magnitude relationship of D2 is repeatedly executed.
図7は、図3に示す振幅位相設定部40Bにおいて2分法により最適なRF送信信号の振幅および位相を探索する方法を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of searching for the optimum amplitude and phase of the RF transmission signal by the bisection method in the amplitude /
図7において横軸は、RF送信信号のI信号の振幅Aを示し、縦軸はI信号の振幅Aに対応するROI間の信号強度の偏差D(A)を示す。例えば、RF送信信号の振幅Aを変える場合に、間に最小の偏差Dminに対応する振幅Aoptが存在すると考えられる十分に離れた2つの振幅を基点A1, A2として決定し、2つの振幅A1, A2の中点(A1+A2)/2に相当する振幅を求める。次に、中点(A1+A2)/2と隣り合う両側の2つの基点A1, A2との間におけるそれぞれの中点(3A1+A2)/4, (A1+3A2)/4を求める。 In FIG. 7, the horizontal axis represents the amplitude A of the I signal of the RF transmission signal, and the vertical axis represents the signal strength deviation D (A) between the ROIs corresponding to the amplitude A of the I signal. For example, when the amplitude A of the RF transmission signal is changed, two amplitudes A1, A2 that are sufficiently separated from each other and are considered to have the amplitude Aopt corresponding to the minimum deviation Dmin are determined as the base points A1, A2. The amplitude corresponding to the midpoint (A1 + A2) / 2 of A2 is obtained. Next, the midpoints (3A1 + A2) / 4 and (A1 + 3A2) / 4 between the midpoint (A1 + A2) / 2 and the two base points A1 and A2 on both sides adjacent to each other are obtained.
そして、準備スキャンによって中点(A1+A2)/2の両側の2点(3A1+A2)/4, (A1+3A2)/4に相当する2つの振幅にRF送信信号の振幅を設定して画像データの収集を行う。次に、2点(3A1+A2)/4, (A1+3A2)/4にそれぞれ対応する画像データの信号強度の各偏差D((3A1+A2)/4), D((A1+3A2)/4)を計算する。次に2つの偏差D((3A1+A2)/4), D((A1+3A2)/4)を比較して小さい値をとる側を特定する。そうすると、最小の偏差Dminに対応する振幅Aoptは、2つの基点A1, A2の中点(A1+A2)/2よりも小さい偏差D(A)の値をとる側に存在すると考えることができる。 Then, the amplitude of the RF transmission signal is set to two amplitudes corresponding to the two points (3A1 + A2) / 4 and (A1 + 3A2) / 4 on both sides of the middle point (A1 + A2) / 2 by the preparation scan. Collect image data. Next, each deviation D ((3A1 + A2) / 4), D ((A1 + 3A2) of the signal intensity of image data corresponding to two points (3A1 + A2) / 4, (A1 + 3A2) / 4, respectively / 4) is calculated. Next, the two deviations D ((3A1 + A2) / 4) and D ((A1 + 3A2) / 4) are compared to specify the side having the smaller value. Then, it can be considered that the amplitude Aopt corresponding to the minimum deviation Dmin exists on the side of taking the value of the deviation D (A) smaller than the midpoint (A1 + A2) / 2 of the two base points A1, A2.
そこで、小さい偏差D(A)の値に対応する点(3A1+A2)/4または(A1+3A2)/4を中点とする両側の2点A1またはA2と(A1+A2)/2を新たな基点として上述した2つの異なる振幅に対応する画像データ収集および比較判定処理を行う。このような画像データ収集および比較判定処理を繰り返すことにより最小の偏差Dminおよび対応する振幅Aoptを求めることができる。 Therefore, two points A1 or A2 and (A1 + A2) / 2 on both sides with the point (3A1 + A2) / 4 or (A1 + 3A2) / 4 corresponding to the value of the small deviation D (A) as the midpoint Image data collection and comparison determination processing corresponding to the two different amplitudes described above are performed as new base points. By repeating such image data collection and comparison determination processing, the minimum deviation Dmin and the corresponding amplitude Aopt can be obtained.
尚、ある程度、振幅についての探索が終了したら同様な手法により位相についての探索を行うことが望ましい。そして振幅についての探索および位相についての探索を、探索結果を反映しつつ交互に繰り返すことにより偏差Dを最小にするためのRF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptを求めることができる。この場合、例えば、互に異なる振幅でRF送信信号を送信して2つのスライス画像データを収集するマルチスライス撮影用のシーケンスと、互に異なる位相でRF送信信号を送信して2つのスライス画像データを収集するマルチスライス撮影用のシーケンスとをそれぞれ複数セット準備し、各マルチスライス撮影の間に偏差Dの計算や偏差Dの比較判定処理を行って処理結果を次のマルチスライス撮影に反映させることが撮影時間の短縮化に繋がる。マルチスライス撮影は、振幅および位相のそれぞれについて4回程度繰り返せば実用的な精度で最小の偏差Dminおよび対応する振幅Aopt、位相Φoptを求めることができると考えられる。 It should be noted that when the search for amplitude is completed to some extent, it is desirable to search for phase by the same method. Then, the phase Φopt and the amplitude Aopt of the RF transmission signal for minimizing the deviation D can be obtained by alternately repeating the search for the amplitude and the search for the phase while reflecting the search result. In this case, for example, a sequence for multi-slice imaging in which RF transmission signals are transmitted with different amplitudes to collect two slice image data, and two slice image data are transmitted with RF transmission signals having different phases. Prepare multiple sets of multi-slice shooting sequences to collect data, perform deviation D calculation and deviation D comparison judgment processing between each multi-slice shooting, and reflect the processing results to the next multi-slice shooting Will lead to shortened shooting time. In multi-slice imaging, it is considered that the minimum deviation Dmin and the corresponding amplitude Aopt and phase Φopt can be obtained with practical accuracy by repeating about four times for each of amplitude and phase.
次に、より均一なB1分布が得られるようなRF送信信号の振幅および位相を求めて撮影条件として設定する方法について説明する。 Next, a method for obtaining the amplitude and phase of the RF transmission signal so as to obtain a more uniform B1 distribution and setting as an imaging condition will be described.
この場合には、RF送信信号の位相および振幅をそれぞれ変えた準備スキャンによって予めB1分布(RF磁場分布)が取得される。B1分布は、公知の方法により出荷前または撮像の度に取得することができる。例えば、30度RFパルスおよび60度RFパルスを印加してそれぞれ収集した信号間の演算により、B1分布以外の影響による成分を除去することによって、B1分布成分を抽出することができる。B1分布を求める際の被検体Pは、ファントムであっても良いが、人体とすることが精度上望ましい。また、B1分布は、被検体Pの体重や身長等の体型、RF送信信号の送信に使用するRFコイル24および撮像部位ごとに異なる。このため、被検体Pの体型、使用するRFコイル24および撮像部位ごとに取得しておくことが精度上望ましい。
In this case, the B1 distribution (RF magnetic field distribution) is acquired in advance by a preparation scan in which the phase and amplitude of the RF transmission signal are changed. The B1 distribution can be acquired by a known method before shipment or every imaging. For example, the B1 distribution component can be extracted by removing a component due to an influence other than the B1 distribution by calculating between signals acquired by applying a 30 degree RF pulse and a 60 degree RF pulse. The subject P for obtaining the B1 distribution may be a phantom, but it is desirable for accuracy to be a human body. In addition, the B1 distribution varies depending on the body shape such as the weight and height of the subject P, the
このようにして取得されるB1分布は、信号強度分布と同様の特性を有する。そして、B1分布に基づいて最適なRF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptを求めることができる。すなわち、被検体Pの体型等の撮像条件に対応する、より均一なB1分布が得られるRF送信信号の振幅および位相を撮影条件として設定することができる。 The B1 distribution obtained in this way has the same characteristics as the signal intensity distribution. Then, the optimum phase Φopt and amplitude Aopt of the RF transmission signal can be obtained based on the B1 distribution. That is, the amplitude and phase of the RF transmission signal corresponding to the imaging conditions such as the body shape of the subject P and the like, which can obtain a more uniform B1 distribution, can be set as the imaging conditions.
尚、ここまでは、準備スキャンによって収集されたデータに基づいて信号強度の偏差が最小となるRF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptを求める方法および最も均一なB1分布が得られるRF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptを求める方法について説明したが、予め被検体Pの特徴、撮影部位、RFコイル24の特徴等の撮影条件に応じて求めたB1不均一性の影響を低減させる最適なRF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptをデータベース化してコンピュータ32に保存しておき、撮影条件に応じて適切なRF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptを利用するように構成することもできる。
Up to this point, the method for obtaining the phase Φopt and amplitude Aopt of the RF transmission signal that minimizes the deviation in signal intensity based on the data collected by the preparatory scan and the phase of the RF transmission signal that provides the most uniform B1 distribution Although the method for obtaining Φopt and amplitude Aopt has been described, the optimum RF transmission signal that reduces the influence of B1 non-uniformity obtained in advance according to the imaging conditions such as the characteristics of the subject P, the imaging region, the characteristics of the
そこで、コンピュータ32のデータ振幅位相バランスデータベース46には、被検体Pの特徴、撮影部位、RFコイル24の特徴等の撮影条件に応じた最適なRF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptが保存される。被検体Pの特徴としては、被検体Pの体重や身長等の体型、体積、水の分布、脂肪の分布、筋肉の分布、体格、年齢が挙げられる。また、RFコイル24の特徴としては、RF信号の送信用に用いられる表面コイルの数、サイズ、形状、種類が挙げられる。
Therefore, in the data amplitude
過去に準備スキャンを実行して上述した方法により振幅位相設定部40Bにおいて求められた撮影条件ごとのRF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptは、データ振幅位相バランスデータベース46に書き込んで保存することができる。この場合、適切なRF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptは、装置ごとに異なる値となる。一方、準備スキャンを伴う上述した手法によらず、他の方法で事前に推定あるいは求めた撮影条件ごとの適切なRF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptを装置の出荷時にデータ振幅位相バランスデータベース46に保存しておくこともできる。この場合、RF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptを磁気共鳴イメージング装置20の機種に応じた値とすることもできる。ただし、精度向上の観点から適切なRF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptを撮像の度に求めてデータ振幅位相バランスデータベース46に保存してもよい。
The phase Φopt and the amplitude Aopt of the RF transmission signal for each imaging condition obtained in the amplitude
そして、振幅位相設定部40Bは、データ振幅位相バランスデータベース46を参照し、入力装置33から入力された被検体Pの特徴、撮影部位、RFコイル24の特徴等の撮影条件に対応するRF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptをデータ振幅位相バランスデータベース46から読み込んでイメージングスキャン用の撮影条件として設定するように構成される。
Then, the amplitude
尚、RF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptの代わりに、撮影条件ごとのB1分布を表す関数またはテーブルをデータ振幅位相バランスデータベース46に保存し、撮影条件に対応するB1分布に基づいて振幅位相設定部40Bが最適なRF送信信号の位相Φoptおよび振幅Aoptを設定するように構成しても良い。
In addition, instead of the phase Φopt and the amplitude Aopt of the RF transmission signal, a function or table representing the B1 distribution for each photographing condition is stored in the data amplitude
次に、コンピュータ32の他の機能について説明する。
Next, other functions of the
シーケンスコントローラ制御部41は、入力装置33またはその他の構成要素からの情報に基づいて、シーケンスコントローラ31に撮像条件設定部40から受けたパルスシーケンスを含む撮影条件を与えることにより駆動制御させる機能を有する。また、シーケンスコントローラ制御部41は、シーケンスコントローラ31から生データを受けてk空間データベース42に形成されたk空間に配置する機能を有する。このため、k空間データベース42には、受信器30において生成された各生データがk空間データとして保存される。
The sequence
画像再構成部43は、k空間データベース42からk空間データを取り込んでフーリエ変換(FT: Fourier transformation)を含む画像再構成処理を施すことにより被検体Pの画像データを再構成する機能と、再構成して得られた画像データを画像データベース44に書き込む機能を有する。このため、画像データベース44には、画像再構成部43において再構成された画像データが保存される。
The image reconstruction unit 43 has a function of reconstructing image data of the subject P by taking in k-space data from the k-space database 42 and performing image reconstruction processing including Fourier transformation (FT). It has a function of writing the image data obtained by the configuration into the
画像処理部45は、画像データベース44から画像データを取り込んで必要な画像処理を行って表示用の2次元の画像データを生成する機能と、生成した表示用の画像データを表示装置34に表示させる機能を有する。
The
(動作および作用)
次に磁気共鳴イメージング装置20の動作および作用について説明する。
(Operation and action)
Next, the operation and action of the magnetic
ここでは、複数のROIを設定し、ROI間における信号強度の偏差が最小となるように、RF送信信号の振幅および位相を決定する場合について説明する。単一のROI内における信号強度の偏差が最小となるようにRF送信信号の振幅および位相を決定する場合や、均一なB1分布が得られるようにRF送信信号の振幅および位相を決定する場合についても同様な流れでイメージングを行うことができる。 Here, a case will be described in which a plurality of ROIs are set and the amplitude and phase of the RF transmission signal are determined so that the signal intensity deviation between the ROIs is minimized. When determining the amplitude and phase of the RF transmission signal so that the deviation in signal strength within a single ROI is minimized, or when determining the amplitude and phase of the RF transmission signal so that a uniform B1 distribution is obtained Can be imaged in the same way.
図8は、図1に示す磁気共鳴イメージング装置20によりRF送信信号の位相および振幅の調整によるB1シミングを伴って被検体Pの画像データを収集する際の手順を示すフローチャートであり、図中Sに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for collecting image data of the subject P with B1 shimming by adjusting the phase and amplitude of the RF transmission signal by the magnetic
まずステップS1において、コンピュータ32のROI設定部40Aにおいて複数のROIが手動または自動で作成される。自動でROIが作成される場合には、準備スキャンが実行され、後述する信号処理および画像再構成処理により画像データが得られる。そして、画像データの信号強度の閾値処理を伴ってROIを設定するための領域が抽出される。
First, in step S1, a plurality of ROIs are created manually or automatically in the
次に、ステップS2において、振幅位相設定部40Bによりデータ振幅位相バランスデータベース46が参照され、被検体Pの特徴やROI等の撮影条件に対応する適切なRF送信信号の位相および振幅がデータ振幅位相バランスデータベース46に保存されているか否かが判定される。
Next, in step S2, the data amplitude
そして、適切なRF送信信号の位相および振幅がデータ振幅位相バランスデータベース46に保存されていない場合にはステップS3において、RF送信信号の振幅および位相を変えた準備スキャンが実行される。尚、適切なRF送信信号の位相および振幅がデータ振幅位相バランスデータベース46に保存されている場合でも、入力装置33から準備スキャンにより適切なRF送信信号の位相および振幅を算出する指示が振幅位相設定部40Bに入力された場合にはステップS3において準備スキャンが実行される。
If the appropriate phase and amplitude of the RF transmission signal are not stored in the data amplitude
そのために、撮像条件設定部40によりRF送信信号の振幅および位相を変えた準備スキャン用の撮影条件が設定される。そして、設定された撮影条件に従ってデータ収集が行われる。
For this purpose, the imaging
すなわち、予め寝台37に被検体Pがセットされ、静磁場電源26により励磁された静磁場用磁石21(超伝導磁石)の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源28からシムコイル22に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。
That is, the subject P is set on the
そして、入力装置33からシーケンスコントローラ制御部41に準備スキャンの開始指示が与えられると、シーケンスコントローラ制御部41は撮影条件設定部40からRF送信信号の振幅および位相を変えた撮影条件を取得してシーケンスコントローラ31に与える。シーケンスコントローラ31は、シーケンスコントローラ制御部41から受けた撮影条件に従って傾斜磁場電源27、送信器29および受信器30を駆動させることにより被検体Pがセットされた撮像領域に傾斜磁場を形成させるとともに、RFコイル24からRF信号を発生させる。
Then, when an instruction to start the preparation scan is given from the
具体的には、シーケンスコントローラ31の信号発生器31Cにおいて発生したRF信号が送信器29の90度信号分配器29Aに出力され、90度信号分配器29AにおいてI信号およびQ信号に分配される。I信号の振幅および位相は、振幅位相バランサ29Bにおいて振幅制御部31Aおよび位相制御部31Bからの制御信号に従って調整される。そして、I信号およびQ信号は、送信前段増幅器29C、パワー増幅器29D、アイソレータ29Eおよび送受信切換スイッチ38Aを経由してそれぞれI信号送受チャンネル38BおよびQ信号送受チャンネル38Cから対応するコイルエレメント24A、24Bに出力される。これによりコイルエレメント24A、24Bからは振幅および位相が調整されたRF送信信号が被検体Pに向けて送信される。
Specifically, the RF signal generated by the signal generator 31C of the
このため、被検体Pの内部における核磁気共鳴により生じたNMR信号が、RFコイル24のコイルエレメント24A、24Bにより受信されて送受信切換スイッチ38A、90度位相合成器38Dおよび受信前段増幅器38Fを経由して受信器30に与えられる。受信器30は、RFコイル24からNMR信号を受けて、所要の信号処理を実行した後、A/D変換することにより、デジタルデータのNMR信号である生データを生成する。受信器30は、生成した生データをシーケンスコントローラ31に与える。シーケンスコントローラ31は、生データをシーケンスコントローラ制御部41に与え、シーケンスコントローラ制御部41はk空間データベース42に形成されたk空間に生データをk空間データとして配置する。
Therefore, an NMR signal generated by nuclear magnetic resonance inside the subject P is received by the
次に、画像再構成部43は、k空間データベース42からk空間データを取り込んで画像データを再構成し、得られた画像データを画像データベース44に書き込む。これにより画像データベース44には、異なるRF送信信号の振幅および位相に対応する複数のROIごとの画像データが保存される。
Next, the image reconstruction unit 43 retrieves k-space data from the k-space database 42 to reconstruct the image data, and writes the obtained image data into the
次に、ステップS4において、コンピュータ32の振幅位相設定部40Bは予め定められた定義に従ってROI間における画像データの信号強度のばらつきを表す指標として信号強度の代表値のROI間における偏差を求める。そして、異なるRF送信信号の振幅および位相に対応する複数の画像データの偏差に基づいて、任意の探索方法で偏差が最小となるようなRF送信信号の振幅および位相を算出する。
Next, in step S4, the amplitude /
次に、ステップS5において、振幅位相設定部40Bは、算出したRF送信信号の振幅および位相をイメージングスキャン用の撮影条件として設定する。
Next, in step S5, the amplitude /
一方、ステップS2において、被検体Pの特徴やROI等の撮影条件に対応する適切なRF送信信号の位相および振幅がデータ振幅位相バランスデータベース46に保存されていると判定された場合には、ステップS6において、振幅位相設定部40Bは、対応する適切なRF送信信号の位相および振幅をイメージングスキャン用の撮影条件として設定する。
On the other hand, if it is determined in step S2 that the phase and amplitude of the appropriate RF transmission signal corresponding to the imaging condition such as the characteristics of the subject P and the ROI are stored in the data amplitude
次に、ステップS7において、撮影条件として設定されたRF送信信号の位相および振幅を用いてイメージングスキャンが実行される。イメージングスキャンの流れは準備スキャンの流れと同様である。 Next, in step S7, an imaging scan is executed using the phase and amplitude of the RF transmission signal set as the imaging condition. The flow of the imaging scan is the same as the flow of the preparation scan.
次に、ステップS8における画像再構成処理が行われる。このため、画像データベース44には、イメージングスキャンによって収集され、適切なRF送信信号の位相および振幅の調整によるB1シミングによってB1不均一性の影響が低減された画像データが保存される。そして、画像処理部45は、画像データベース44から画像データを取り込んで必要な画像処理を行って表示用の2次元の画像データを生成する。さらに、生成された表示用の画像データは表示装置34に表示される。
Next, the image reconstruction process in step S8 is performed. For this reason, the
つまり、以上のような磁気共鳴イメージング装置20は、B1不均一性の影響を低減させるためにRFコイル24から送信されるRF送信信号の振幅や位相を変化させるようにしたものである。特に、磁気共鳴イメージング装置20では、所望の単一または複数のROIを設定することが可能である。そして、例えばROI内および/またはROI間におけるデータの信号強度のばらつきが低減されるようにRF送信信号の振幅や位相が決定される。或いは、より均一なB1分布が得られるようにRF送信信号の振幅や位相が決定される。
That is, the magnetic
(効果)
このため、磁気共鳴イメージング装置20によれば、信号強度のばらつきの補正対象となる領域の設定の自由度が向上し、B1シミング対象領域に関する操作性を改善することができる。また、被検体Pの特徴等の撮影条件に適応的に最適なRF送信信号の振幅および位相を簡易に求めてB1シミングを行うことができる。このため、NMR信号を劣化させることなくRFコイル24からデータ処理システムに伝送することが可能となり、B1シミング機能を装置に実装することができる。
(effect)
For this reason, according to the magnetic
(変形例)
尚、上述した実施形態では、各ROIに対応する画像データの信号強度の偏差をばらつきの指標としたが、各ROIに対応するk空間データの信号強度の偏差をばらつきの指標とすることもできる。
(Modification)
In the above-described embodiment, the deviation of the signal intensity of the image data corresponding to each ROI is used as an indicator of variation. However, the deviation of the signal intensity of the k-space data corresponding to each ROI can be used as an indicator of variation. .
20 磁気共鳴イメージング装置
21 静磁場用磁石
22 シムコイル
23 傾斜磁場コイル
24 RFコイル
24A、24B コイルエレメント
25 制御系
26 静磁場電源
27 傾斜磁場電源
28 シムコイル電源
29 送信器
29A 90度信号分配器
29B 振幅位相バランサ
29C 送信前段増幅器
29D パワー増幅器
29E アイソレータ
29F 50Ω終端
30 受信器
31 シーケンスコントローラ
31A 振幅制御部
31B 位相制御部
31C 信号発生器
32 コンピュータ
33 入力装置
34 表示装置
35 演算装置
36 記憶装置
37 寝台
38 RFフロントエンド
38A 送受信切換スイッチ
38B I信号送受チャンネル
38C Q信号送受チャンネル
38D 90度位相合成器
38E 50Ω終端
38F 受信前段増幅器
40 撮像条件設定部
40A ROI設定部
40B 振幅位相設定部
41 シーケンスコントローラ制御部
42 k空間データベース
43 画像再構成部
44 画像データベース
45 画像処理部
46 振幅位相バランスデータベース
P 被検体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記被検体の撮影部位及び前記RFコイルの特徴毎に高周波信号の振幅及び位相の少なくとも一方を保存する記憶手段と、
前記被検体の撮像部位を含む撮像条件を入力する入力手段と、
前記被検体の撮像部位及び前記RFコイルの特徴に対応する高周波信号の振幅及び位相の少なくとも一方を前記記憶手段から読み込んで、前記振幅及び位相の少なくとも一方を撮像条件としてイメージングを行うことにより画像データを取得するイメージング手段と、
を備え、
前記RFコイルの特徴は、RF信号の送信用に用いるコイルの数、サイズ、形状、及び種類の少なくとも1つである、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 An RF coil that transmits a high-frequency signal to the subject ;
Storage means for storing at least one of an amplitude and a phase of a high-frequency signal for each feature of the imaging region of the subject and the RF coil ;
Input means for inputting imaging conditions including an imaging region of the subject;
Image data is obtained by reading at least one of the amplitude and phase of a high-frequency signal corresponding to the imaging part of the subject and the characteristics of the RF coil from the storage unit and performing imaging using at least one of the amplitude and phase as an imaging condition. An imaging means for obtaining
With
The RF coil is characterized by at least one of the number, size, shape, and type of coils used for transmitting RF signals.
Magnetic resonance imaging apparatus characterized by.
前記イメージング手段は、前記撮像部位、前記RFコイルの特徴及び前記被検体の特徴に応じた、前記振幅及び位相の少なくとも一方を前記撮像条件としてイメージングを行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The storage means further stores at least one of the amplitude and phase for each feature of the subject,
The imaging means performs imaging using at least one of the amplitude and phase according to the imaging region , the characteristics of the RF coil, and the characteristics of the subject as the imaging conditions.
Magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, characterized in that.
ことを特徴とする請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The characteristic of the subject is the body shape of the subject.
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2.
前記送受信RFコイルへの送信信号と、前記送受信RFコイルからの受信信号とを切り換えるスイッチ、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The RF coil is a transmission / reception RF coil for both transmission and reception,
A switch for switching a transmission signal to the transmission / reception RF coil and a reception signal from the transmission / reception RF coil;
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, further comprising:
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