JP5904815B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置に関する。

MRI装置は、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(MR: nuclear magnetic resonance)信号から画像を再構成する画像診断装置である。

MRI装置における撮像法の１つとして複数のRF受信コイルを用いてイメージングを行うパラレルイメージング(PI: parallel imaging)が知られている。PIでは、各RF受信コイルの感度補正を行うことが必要である。このため、イメージングに先立って複数のRF受信コイルによって形成される感度マップが取得される。

RF受信コイルには、全身用コイル(WBC :whole body coil)と局所用コイルとがある。WBCは、ガントリに内蔵される筒状のRF受信コイルである。一方、局所用コイルは、撮像目的に応じて被検体や寝台に着脱して使用されるRF受信コイルである。局所用コイルは、単一又は複数の表面コイルで構成される。また、複数の表面コイルで構成されるRF受信コイルは、フェーズドアレイコイル(PAC: phased array coil) PACと呼ばれる。

感度マップを取得するためには、WBC及び局所用コイルを用いた感度マップ取得用のMR信号の収集が必要である。すなわち、イメージングスキャンに先立って感度マップ用のプレスキャンが実行される。そして、感度マップは、WBCコイルで収集されたMR信号に基づいて生成されるWBC画像データ及び局所用コイルを用いて収集されたMR信号に基づいて生成される画像データに対するデータ処理によって取得することができる。尚、局所用コイルを使用して収集される画像データのみを元データとして感度マップを求める手法も提案されている。

特開２００５−２３７７０２号公報 特開２００５−２３７７０３号公報

複数のRF受信コイルを用いてイメージングを行うPIでは、RF受信コイルの感度マップをより高精度に求めることが望まれる。そして、より高精度に求められたRF受信コイルの感度マップを用いて、より良好な画質を有するMR画像データを生成することが重要である。

そこで、本発明は、複数のRF受信コイルを用いてイメージングを行う場合において、より高精度にRF受信コイルの感度マップを求め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。

本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、感度情報取得手段及び画像生成手段を備える。感度情報取得手段は、複数の局所用コイルを用いて前記局所用コイルの感度情報の取得用の磁気共鳴信号を収集し、収集した前記磁気共鳴信号から前記感度情報を取得するためのデータ処理を、前記複数の局所用コイルの組合せに応じて決定されるパラメータを用いて行う。画像生成手段は、前記感度情報を用いた感度補正に基づいて、画像データを生成する。

本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。 図１に示すRFコイルの詳細構成の一例を示す図。 図２に示す被検体の体表側にbodyコイルとして設けられるコイル要素の配置例を示す図。 図４は図２に示す被検体の背面側にspine（脊椎）コイルとして設けられるコイル要素の配置例を示す図。 図１に示すRFコイルの詳細構成の別の一例を示す図。 図１に示すコンピュータの機能ブロック図。 図１に示す磁気共鳴イメージング装置により複数のRFコイル２４を受信コイルとして被検体Ｐのイメージングを実行する際の流れを示すフローチャート。 図６に示す感度計算用パラメータ記憶部に保存される閾値の第１の例を示す図。 図８に示すテーブルに基づいて閾値を決定する方法を説明するフローチャート。 図５に示すbodyコイル、spineコイル及びprostateコイルを併用して収集された実空間データに対して設定された閾値の例を示す図。 図６に示す感度計算用パラメータ記憶部に保存される閾値の第２の例を示す図。

本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。

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及びRFコイル２４を備えている。

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及びコンピュータ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及び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及び記憶装置３６が備えられる。

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。

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。

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及び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。

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及び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及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。

そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及び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及び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。

RFコイル２４は、送信器２９及び受信器３０の少なくとも一方と接続される。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MR信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。

図２は図１に示すRFコイル２４の詳細構成の一例を示す図であり、図３は図２に示す被検体Ｐの体表側にbodyコイルとして設けられるコイル要素２４ｃの配置例を示す図、図４は図２に示す被検体Ｐの背面側にspine（脊椎）コイルとして設けられるコイル要素２４ｃの配置例を示す図である。

図２に示すようにRFコイル２４として、筒状のWBC２４ａと複数のPAC２４ｂとを用いることができる。各PAC２４ｂは、複数のコイル要素２４ｃを備えており、被検体Ｐの体表側と背面側とにそれぞれ複数のコイル要素２４ｃが配置される。

一方、受信器３０は、デュプレクサ３０ａ，アンプ３０ｂ、切換合成器３０ｃ及び受信系回路３０ｄを備えている。デュプレクサ３０ａは、送信器２９、WBC２４ａ及びWBC２４ａ用のアンプ３０ｂと接続される。アンプ３０ｂは、各コイル要素２４ｃ及びWBC２４ａの数だけ設けられ、それぞれ個別に各コイル要素２４ｃ及びWBC２４ａと接続される。切換合成器３０ｃは、単一又は複数個設けられ、切換合成器３０ｃの入力側は、複数のアンプ３０ｂを介して複数のコイル要素２４又はWBC２４ａと接続される。受信系回路３０ｄは、各コイル要素２４ｃ及びWBC２４ａの数以下となるように所望の数だけ設けられ、切換合成器３０ｃの出力側に設けられる。

WBC２４ａは、RF信号の送信用のコイルとして用いることができる。また、MR信号の受信用のコイルとして各コイル要素２４ｃを用いることができる。図２乃至図４に示す例では、被検体Ｐの体表側に配置された複数のコイル要素２４ｃによって受信用のRFコイルとしてのbodyコイル２４ｄが形成されている。一方、被検体Ｐの背面側に配置された複数のコイル要素２４ｃによって受信用のRFコイルとしてのspineコイル２４ｅが形成されている。さらに、WBC２４ａを受信用のコイルとして用いることができる。

このため、デュプレクサ３０ａは、送信器２９から出力された送信用のRF信号をWBC２４ａに与える一方、WBC２４ａにおいて受信されたMR信号を受信器３０内のアンプ３０ｂを経由して切換合成器３０ｃに与えるように構成されている。また、各コイル要素２４ｃにおいて受信されたMR信号もそれぞれ対応するアンプ３０ｂを経由して切換合成器３０ｃに出力されるように構成されている。

切換合成器３０ｃは、コイル要素２４ｃやWBC２４ａから受けたMR信号の合成処理及び切換を行って、対応する受信系回路３０ｄに出力するように構成されている。換言すれば、受信系回路３０ｄの数に合わせてコイル要素２４ｃやWBC２４ａから受けたMR信号の合成処理及び切換が切換合成器３０ｃにおいて行われ、所望の複数のコイル要素２４ｃを用いて撮影部位に応じた感度分布を形成して様々な撮影部位からのMR信号を受信できるように構成されている。

ただし、切換合成器３０ｃを設けずに、コイル要素２４ｃやWBC２４ａにおいて受信されたMR信号を直接受信系回路３０ｄに出力するようにしてもよい。さらに、より多くのコイル要素２４ｃを広範囲に亘って配置することもできる。

図５は、図１に示すRFコイル２４の詳細構成の別の一例を示す図である。

図５に示すように、被検体Ｐの体表側に設置されるbodyコイル２４ｄ及び被検体Ｐの背面側に配置されるspineコイル２４ｅとともにprostate（前立腺用）コイル２４ｆを受信用のRFコイル２４として用いることができる。prostateコイル２４ｆは、前立腺癌の検査において肛門から直腸に挿入して使用する棒状の局所コイルである。このため、図５に示す例では、prostateコイル２４ｆが被検体Ｐとなる患者の両足の間において寝台３７に固定されている。

prostateコイル２４ｆは、コイル表面の感度が非常に高い。このためprostateコイル２４ｆを前立腺に接触させれば、前立腺からのMR信号のSNR (signal to noise ratio)を向上させることができる。その反面、prostateコイル２４ｆは、小型であるため感度領域が狭い。従って、prostateコイル２４ｆのみでは、広領域の観察には不向きである。そこで、prostateコイル２４ｆは、通常、bodyコイル２４ｄやspineコイル２４ｅと併用される。これにより、前立腺付近及び前立腺の周囲における画像化を良好なSNRで行うことが可能となる。

prostateコイル２４ｆに例示されるように、撮像目的に応じて様々な局所コイルを受信用のRFコイル２４として用いることができる。prostateコイル２４ｆ以外の局所コイルの例としては、頸動脈のプラークイメージング用のコイルなどが挙げられる。頸動脈のプラークイメージング用のコイルは、head (頭部用)コイルと併用される。

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及び受信器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及び受信器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及び受信器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及びRF信号を発生させる機能を有する。

また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるMR信号の検波及び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。

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MR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。

さらに、磁気共鳴イメージング装置２０には、被検体ＰのECG (electro cardiogram)信号を取得するECGユニット３８が備えられる。ECGユニット３８により取得されたECG信号はシーケンスコントローラ３１を介してコンピュータ３２に出力されるように構成される。そして、必要に応じてECG信号に同期してイメージングを行うECG同期イメージングを実行することができる。

尚、拍動を心拍情報として表すECG信号の代わりに拍動を脈波情報として表す脈波同期(PPG: peripheral pulse gating)信号を取得することもできる。PPG信号は、例えば指先の脈波を光信号として検出した信号である。PPG信号を取得する場合には、PPG信号検出ユニットが設けられる。

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、プログラムの少なくとも一部に代えて、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。

図６は、図１に示すコンピュータ３２の機能ブロック図である。

コンピュータ３２の演算装置３５は、記憶装置３６に保存されたプログラムを実行することにより撮像条件設定部４０及びデータ処理部４１として機能する。データ処理部４１は、感度情報取得部４２、感度パラメータ決定部４３及び画像生成部４４を有する。また、記憶装置３６は、ｋ空間データ記憶部４５、画像データ記憶部４６、感度計算用パラメータ記憶部４７及び感度マップデータ記憶部４８として機能する。

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像条件を設定し、設定した撮像条件をシーケンスコントローラ３１に出力する機能を有する。特に、撮像条件設定部４０は、複数の受信用のRFコイル２４を用いてイメージングを行うPI用の撮像条件を設定する機能を備えている。

PIは、複数のコイル要素２４ｃを用いてMR信号を受信し、かつ位相エンコードをスキップさせることによって画像再構成に必要な位相エンコード数を減らす撮像法である。PIが行われる場合には、MR信号の収集に用いるコイル要素２４ｃの数や各コイル要素２４ｃと撮影部位を関連付けた情報を始めとしてPIに必要な情報が撮像条件として設定される。

PIによりMR信号が収集される場合には、各コイル要素２４ｃに対応する画像データに対してPIの条件に基づいてPIにおける後処理である展開（unfolding）処理を行うことにより、展開された画像データが生成される。unfolding処理には、複数のコイル要素２４ｃによって形成されるMR信号の感度情報が必要である。

受信用のRFコイル２４の感度情報は、WBC２４ａ及びWBC２４ａ以外の受信用のRFコイル２４を用いてそれぞれ収集されたMR信号に対するデータ処理によって取得することができる。或いは、WBC２４ａを用いずに、WBC２４ａ以外の受信用のRFコイル２４を用いて収集されたMR信号に対するデータ処理によっても受信用のRFコイル２４の感度情報を取得することができる。

従って、撮像条件設定部４０には、イメージング用のスキャンに先立って感度分布情報の取得用のプレスキャンを実行するためのデータ収集条件を設定する機能が備えられる。例えば、受信用のRFコイル２４の種類及び組合わせ、MR信号の収集領域、高速化率等のPI用の撮像パラメータがプレスキャン用のデータ収集条件として設定される。

このため、撮像条件設定部４０には、少なくとも感度分布情報の取得用のプレスキャンに使用した複数のRFコイル２４を用いて、感度情報を用いた感度補正を伴って被検体Ｐのイメージングを行うためのPI用の撮像条件を設定することができるように構成される。

尚、感度分布情報の取得用のMR信号の収集対象となった被検体Ｐをイメージング対象となる被検体Ｐと同一にすることができるが、他の被検体Ｐをイメージング対象としてもよい。すなわち、感度分布情報の取得用のMR信号の収集対象となった被検体Ｐをイメージング対象となる被検体Ｐと変えてもよい。例えば、患者を模擬したファントムを被検体Ｐとして感度分布情報の取得用のMR信号を収集し、患者を被検体Ｐとしてイメージングを実行するようにしてもよい。

データ処理部４１は、イメージングスキャンやプレスキャン等のMR信号のデータ収集スキャンを実行することによって収集されたMR信号をシーケンスコントローラ３１から取得し、取得したMR信号にデータ処理を施すことによって画像データや感度情報等の必要なデータを生成する機能を有する。データ処理部４１において生成されたデータは記憶装置３６に保存又は表示装置３４に表示させることができる。

データ処理部４１の感度情報取得部４２は、感度分布情報の取得用のプレスキャンによって収集されたMR信号に基づいて受信用のRFコイル２４の感度情報を取得する機能と、取得した感度情報を感度マップデータ記憶部４８に保存する機能とを有する。感度情報は、イメージングに用いられる複数のRFコイル２４を用いて収集されたMR信号に対するデータ処理によって取得することができる。

感度情報は、WBC２４ａを含む複数のRFコイル２４を用いて収集されたMR信号に基づいて取得することができる。或いは、WBC２４ａ以外の複数のRFコイル２４を用いて収集されたMR信号に基づいて取得することもできる。従って、感度情報の取得用のMR信号は、WBC２４ａ及びWBC２４ａ以外の単一のRFコイル２４を用いて収集される場合、WBC２４ａ及びWBC２４ａ以外の複数のRFコイル２４を用いて収集される場合及びWBC２４ａ以外の複数のRFコイル２４を用いて収集される場合がある。

特に、感度情報取得部４２は、WBC２４ａ及びWBC２４ａ以外の複数のRFコイル２４を用いて、或いは、WBC２４ａを使用せずに複数のRFコイル２４を用いて、被検体Ｐから受信用の高周波コイル２４の感度情報の取得用のMR信号を収集する場合に、複数のRFコイル２４の組合せに応じて決定されるパラメータを用いたデータ処理をMR信号に施すことによって感度情報を取得する機能を備えている。

複数のRFコイル２４の組合せに応じてパラメータが決定される代表的な例としては、被検体Ｐの体表側及び背面側の少なくとも一方に配置されるRFコイル２４、すなわちbodyコイル２４ｄ及びspineコイル２４ｅの一方又は双方とprostateコイル２４ｆとによって形成される感度情報が取得対象となる場合が挙げられる。別の例としては、被検体Ｐの頸動脈におけるプラークイメージング用のRFコイル２４及び頭部用コイルによって形成される感度情報が取得対象となる場合が挙げられる

そのために、感度パラメータ決定部４３は、感度情報の取得用のMR信号の収集に使用される複数のRFコイル２４の組合せやデータ収集部位等のデータ収集条件に応じて、感度情報の取得のためのデータ処理に用いられる単一又は複数のパラメータの値を適切な値に設定する機能を備えている。

一方、感度計算用パラメータ記憶部４７には、感度情報の取得のためのデータ処理に用いられる所望のパラメータの値をイメージング用の撮像条件又は感度情報の取得用のデータ収集条件と関連付けて予め保存することができる。すなわち、互いに異なる複数の撮像条件又は感度取得用のデータ収集条件と、各条件に適切なパラメータの複数の値とを関連付けて感度計算用パラメータ記憶部４７に保存することができる。各パラメータの取り得る値と撮像条件又は感度取得用のデータ収集条件との関係は、テーブルとして感度計算用パラメータ記憶部４７に保存することができる。但し、関数を用いて撮像条件又は感度取得用のデータ収集条件と各パラメータの取り得る値とを関連付けてもよい。

また、感度計算用パラメータ記憶部４７には、感度情報の取得のためのデータ処理に用いられる所望のパラメータの値を、撮像条件又は感度取得用のデータ収集条件に応じて決定するための情報を保存することもできる。すなわち、撮像条件又は感度取得用のデータ収集条件に応じたパラメータの値自体に限らず、撮像条件又は感度取得用のデータ収集条件に応じてパラメータの値を一義的に決定するための情報を感度計算用パラメータ記憶部４７に保存することができる。

そして、感度パラメータ決定部４３は、撮像条件設定部４０から撮像条件又は感度取得用のデータ収集条件を取得し、感度計算用パラメータ記憶部４７に保存された情報を参照することによって、撮像条件又は感度取得用のデータ収集条件に対応する感度情報の取得のためのデータ処理のパラメータを決定するように構成される。

感度情報の取得用のパラメータの値と関連付けることが可能な条件としては、感度情報の取得用のMR信号の収集に使用されるRFコイル２４の特定情報の他、データ収集部位或いは撮像部位等の任意の条件を用いることができる。

一方、感度情報の取得用のパラメータには、データの補間に用いられるパラメータ、フィッティングや重み付け加算の係数、ノイズを除去するための閾値等の様々なパラメータがある。典型的な例では、２０から３０程度のパラメータを設定して感度情報の取得のためのデータ処理が実行される。これらの多数のパラメータのうちデータ処理によって取得される感度情報の結果に支配的なパラメータとしては、WBC２４ａ以外の複数のRFコイル２４を用いてｋ空間データとして収集されたMR信号に基づいて生成される実空間データに対するノイズ除去のための閾値処理の閾値が挙げられる。

従って、より高精度な感度情報を取得する観点からは、少なくとも実空間データに対するノイズ除去のための閾値処理の閾値を適切な値に設定することが有効である。そこで、以降では、複数のRFコイル２４の組合せに応じて決定されるデータ処理のためのパラメータが、WBC２４ａ以外の複数のRFコイル２４に対応する実空間データに対するノイズ除去のための閾値処理の閾値である場合を例に説明する。但し、他のパラメータについても閾値と同様に扱うことができる。

画像生成部４４は、イメージング用のスキャンによって収集されたMR信号に基づいて画像データを生成する機能と、画像データを出力する機能とを有する。より具体的には、画像生成部４４は、イメージングスキャンによって収集されたMR信号をシーケンスコントローラ３１から取得してｋ空間データ記憶部４５に形成されたｋ空間に配置する機能、ｋ空間データ記憶部４５からｋ空間データを取り込んでフーリエ変換(FT: Fourier transform)を含む画像再構成処理を施すことにより画像データを再構成する機能、再構成して得られた画像データを画像データ記憶部４６に書き込む機能、画像データ記憶部４６から取り込んだ画像データに必要な画像処理を施す機能及び画像データを表示装置３４に表示させる機能を有する

次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作及び作用について説明する。ここでは、WBC２４ａ、bodyコイル２４ｄ、spineコイル２４ｅ及びprostateコイル２４ｆを用いて感度分布情報の取得及び前立腺を含む腹部のイメージングを行う場合を例に説明する。

図７は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により複数のRFコイル２４を受信コイルとして被検体Ｐのイメージングを実行する際の流れを示すフローチャートである。

まずステップＳ１において、感度情報の取得用のMR信号の収集に用いられるRFコイル２４又は感度情報の取得用のMR信号のデータ収集部位が指定される。ここでは、WBC２４ａ、bodyコイル２４ｄ、spineコイル２４ｅ及びprostateコイル２４ｆが用いられるため、これらのRFコイル２４を指定する情報が、入力装置３３から撮像条件設定部４０に入力される。或いは、入力装置３３から撮像条件設定部４０に前立腺ガンの検査又は直腸のイメージングといったデータ収集部位の指定情報が入力されると、撮像条件設定部４０は、WBC２４ａ、bodyコイル２４ｄ、spineコイル２４ｅ及びprostateコイル２４ｆを受信コイルとして認識する。

尚、prostateコイル２４ｆ及びWBC２４ａのみでは、PIを行うことができないがbodyコイル２４ｄやspineコイル２４ｅ等のPAC２４ｂと併用することによってprostateコイル２４ｆを用いたPIが可能となる。また、WBC２４ａを使用せずに感度情報用のMR信号を収集することも可能であるが、ここでは、感度情報の取得のためにWBC２４ａで収集されたMR信号も用いる場合を例に説明する。

更に、パルスシーケンスの種類等の他のデータ収集条件が感度情報用のプレスキャンのための条件として設定される。

次にステップＳ２において、感度情報の取得用のプレスキャンが実行される。すなわち、シーケンスコントローラ３１や静磁場用磁石２１等のスキャンを実行するための磁気共鳴イメージング装置２０の構成要素は、設定されたプレスキャン用のデータ収集条件に従ってデータ収集を行う。

そのために予め寝台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。

そして、入力装置３３から撮像条件設定部４０にスキャン開始指示が与えられると、撮像条件設定部４０はパルスシーケンスを含むデータ収集条件をシーケンスコントローラ３１に出力する。そうすると、シーケンスコントローラ３１は、撮像条件設定部４０から取得したデータ収集条件に従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることにより被検体Ｐがセットされたデータ収集領域に傾斜磁場を形成させるとともに、送信用のRFコイル２４からRF信号を発生させる。

このため、被検体Ｐの内部における磁気共鳴により生じたMR信号が、それぞれ受信用のRFコイル２４であるWBC２４ａ、bodyコイル２４ｄ、spineコイル２４ｅ及びprostateコイル２４ｆにより受信されて受信器３０に与えられる。受信器３０は、MR信号に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MR信号である生データを生成する。そして、受信器３０は、デジタル化されたMR信号をコンピュータ３２に出力する。

次に、コンピュータ３２の感度情報取得部４２は、MR信号をｋ空間データ記憶部４５に形成されたｋ空間にｋ空間データとして配置する。尚、感度情報の取得用のMR信号は、複数の受信用のRFコイル２４によって収集されるため、RFコイル２４毎にｋ空間データが収集される。

次にステップＳ３において、感度情報の取得用のプレスキャンによって収集されたMR信号に基づいて実空間データが生成される。すなわち、感度情報取得部４２は、WBC２４ａを用いて収集されたｋ空間データに画像再構成処理を施すことにより、実空間データとしてWBCデータを生成する。

一方、感度情報取得部４２は、WBC２４ａ以外の各RFコイル２４を用いてそれぞれ収集された各ｋ空間データに画像再構成処理を施すことにより、各RFコイル２４に対応する実空間データを生成する。更に、感度情報取得部４２は、WBC２４ａ以外の各RFコイル２４に対応する実空間データを合成してWBC２４ａ以外の各RFコイル２４に共通の実空間データを生成する。実空間データの合成方法としては、画素値の２乗和の平方根をとるSOS (sum of square)処理や画素値の強度の絶対値の和をとる処理など、イメージングに用いられる合成処理と同じ処理が用いられる。

このようにして生成された実空間データは、各RFコイル２４によって形成される感度マップデータの生成に用いられる。しかしながら、実空間データには、無信号部分が存在する。無信号部分は、ノイズ領域に対応しており、感度マップデータの精度劣化の要因となる。そこで、実空間データからノイズ領域を除去するための閾値処理が実行される。

そのために、ステップＳ４Ａにおいて、感度パラメータ決定部４３によりWBCデータに対するノイズ除去のための閾値が決定される。一方、ステップＳ４Ｂにおいて、感度パラメータ決定部４３によりWBC２４ａ以外の各RFコイル２４に対応する実空間データに対するノイズ除去のための閾値が決定される。

すなわち、感度パラメータ決定部４３は、撮像条件設定部４０から感度情報の取得用のデータ収集条件を取得する。そして、感度パラメータ決定部４３は、感度計算用パラメータ記憶部４７を参照し、データ収集条件に対応する適切な閾値を決定する。感度パラメータ決定部４３には、実空間データに対する閾値を含む感度マップデータの生成処理に用いられる様々なパラメータがデータファイルとして保存されている。

従って、感度パラメータ決定部４３が感度計算用パラメータ記憶部４７に保存されているデータファイルからWBCデータに関連付けられたノイズ除去のための閾値を取得することができる。一方、WBC２４ａ以外の各RFコイル２４に対応する実空間データに対するノイズ除去のための閾値については、単一のRFコイル２４と関連付けることができない。そこで、感度パラメータ決定部４３は、感度計算用パラメータ記憶部４７に保存されているデータファイルを参照し、RFコイル２４の組合せに応じた適切な閾値を決定する。

図８は、図６に示す感度計算用パラメータ記憶部４７に保存される閾値の第１の例を示す図である。

図８に示すように、コイルID(COIL1, COIL2, COIL3, COIL4)で識別される複数のRFコイル２４をそれぞれ閾値(TH1, TH2, TH3, TH4)と関連付けてテーブルとして感度計算用パラメータ記憶部４７に保存することができる。すなわち、WBC２４ａと共に、或いは単独でRFコイル２４を用いて被検体ＰからMR信号を収集する場合に、感度マップデータの生成のための閾値処理に用いられるRFコイル２４毎の閾値を感度計算用パラメータ記憶部４７に予め記憶させておくことができる。

しかしながら、WBC２４ａ以外に複数のRFコイル２４を用いる場合には、共通の実空間データが複数のRFコイル２４に対応している。このため、RFコイル２４毎に関連付けられた閾値をそのまま用いることができない。そこで、WBC２４ａ以外に複数のRFコイル２４を用いる場合に備えて、データ収集領域(R1, R2, R3)を閾値(TH01, TH02, TH03)と関連付けてテーブルとして感度計算用パラメータ記憶部４７に保存することができる。

このように、実空間データに対する閾値は、使用するRFコイル２４又はデータ収集領域に応じて予め適切な値として準備されている。

しかしながら、WBC２４ａ以外に複数のRFコイル２４を用いる場合において、データ収集領域に関連付けられた閾値のみを用いると不適切な場合が生じ得る。仮に、閾値が過剰に大きい値に設定されると感度マップデータの生成に用いられる実空間データが不足することとなる。逆に、閾値が過剰に小さい値に設定されると不要なアーチファクト成分が感度マップデータの生成処理に用いられることとなる。

例えば、bodyコイル２４ｄを単独で使用した場合の感度はspineコイル２４ｅを単独で使用した場合の感度と同等である。従って、WBC２４ａ以外にbodyコイル２４ｄ及びspineコイル２４ｅのみが使用された場合には、データ収集領域として腹部に関連付けられた閾値を適切な閾値として用いることができる。

これに対して、prostateコイル２４ｆを単独で使用した場合の感度は、bodyコイル２４ｄ及びspineコイル２４ｅをそれぞれ単独で使用した場合の各感度に比べて極めて高い。従って、WBC２４ａ以外にbodyコイル２４ｄ、spineコイル２４ｅ及びprostateコイル２４ｆが使用された場合には、腹部に関連付けられた閾値は不適切となる。

そこで、WBC２４ａ以外に複数のRFコイル２４を使用する場合においても、データ収集領域に関連付けられた閾値ではなく、予め指定されたRFコイル２４に関連付けられた閾値が適用されるようにすることができる。そのために、感度計算用パラメータ記憶部４７には、指定されたRFコイル２４を特定するための情報を保存することができる。

図８に示す例では、WBC２４ａと共に、或いは単独でRFコイル２４を用いて被検体ＰからMR信号を収集する場合に用いられるRFコイル２４毎の閾値に、それぞれ優先度がRFコイル２４を特定するための情報として割り当てられている。このため、感度パラメータ決定部４３は、感度計算用パラメータ記憶部４７に保存されたデータファイルの優先度を参照してデータ収集領域に関連付けられた閾値を適用するのか或いは特定のRFコイル２４に関連付けられた閾値を適用するのかを判定することができる。

図９は、図８に示すテーブルに基づいて閾値を決定する方法を説明するフローチャートである。

まず、ステップＳ２０において、感度パラメータ決定部４３は、撮像条件設定部４０から感度情報の取得用のMR信号の受信に用いられたRFコイル２４の識別情報としてコイルIDを取得する。

次に、ステップＳ２１において、感度パラメータ決定部４３は、WBC２４ａ以外に複数のRFコイル２４が使用されたか否かを判定する。そして、WBC２４ａ以外に複数のRFコイル２４が使用されていないと判定される場合には、ステップＳ２２において、感度パラメータ決定部４３は、コイルIDに関連付けられた閾値をテーブルから取得して適用する。

一方、WBC２４ａ以外に複数のRFコイル２４が使用されたと判定される場合には、ステップＳ２３において、１以上の優先度が付与されたコイルIDが存在するか否かを判定する。そして、１以上の優先度が付与されたコイルIDが存在しないと判定される場合には、ステップＳ２４において、感度パラメータ決定部４３は、データ収集領域に関連付けられた閾値をテーブルから取得して適用する。

一方、１以上の優先度が付与されたコイルIDが存在すると判定される場合には、ステップＳ２５において、感度パラメータ決定部４３は、優先度が１以上でかつ最小のコイルIDに関連付けられた閾値をテーブルから取得して適用する。

つまり、１以上の値の優先度が付与されたコイルIDで識別されるRFコイル２４が使用される場合には、コイルIDに関連付けられた閾値が適用されるようにすることができる。尚、１以上の値の優先度が複数のRFコイル２４に付与された場合に単一のRFコイル２４が択一的に特定されるように、１以上の値を有する各優先度は互いに異なる値となっている。

このような優先度を用いた判定アルゴリズムを用いれば、予め指定されたRFコイル２４がMR信号の収集に用いられる場合には指定されたRFコイル２４に関連付けられた閾値を用いて閾値処理を行う一方、指定されたRFコイル２４がMR信号の収集に用いられない場合には撮像部位に関連付けられた閾値を用いて閾値処理を行うようにすることができる。尚、優先度の定義及び優先度を用いた判定アルゴリズムについては、図８及び図９に示す例に限らず任意に決定することができる。

従って、例えば、bodyコイル２４ｄ及びspineコイル２４ｅの各優先度を-1に設定する一方、prostateコイル２４ｆの優先度を1に設定すれば、bodyコイル２４ｄ、spineコイル２４ｅ及びprostateコイル２４ｆが使用された場合に相対的に感度が高いprostateコイル２４ｆに対応する閾値を適用することができる。また、bodyコイル２４ｄ及びspineコイル２４ｅの各優先度を互いに異なる値に設定すれば、bodyコイル２４ｄ及びspineコイル２４ｅのみを使用してMR信号が収集された場合において、bodyコイル２４ｄ及びspineコイル２４ｅのいずれかに対応する閾値を適用することができる。

尚、前立腺のイメージングに用いられるRFコイル２４以外の例としては、headコイルの優先度を-1に設定する一方、頸動脈のプラークイメージング用の局所コイルの優先度を1に設定する例が挙げられる。この場合、相対的に感度が高い頸動脈のプラークイメージング用の局所コイルに関連付けられた閾値を適用することができる。

図１０は、図５に示すbodyコイル２４ｄ、spineコイル２４ｅ及びprostateコイル２４ｆを併用して収集された実空間データに対して設定された閾値の例を示す図である。

図１０の各グラフにおいて横軸は直腸を横切る線ROI(region of interest)上の一次元の位置を示し、縦軸は実空間データの信号強度を示す。また図１０において左側のグラフはprostateコイル２４ｆを単独で用いて画像データを生成した場合における画像信号の強度分布を、中央のグラフはbodyコイル２４ｄを単独で用いて画像データを生成した場合における画像信号の強度分布を、右側のグラフはspineコイル２４ｅを単独で用いて画像データを生成した場合における画像信号の強度分布を、それぞれ示す。

図１０に示すようにbodyコイル２４ｄ及びspineコイル２４ｅの感度は互いに同等であるのに対し、prostateコイル２４ｆの感度は極端に高い。従って、仮にデータ収集領域として腹部に関連付けられた閾値TH_Rを適用すると、閾値TH_Rの値は最大信号値の10%となる。従って、prostateコイル２４ｆによって収集された画像信号の最大値の10%が閾値TH_Rの値となる。この結果、bodyコイル２４ｄ及びspineコイル２４ｅにより収集される画像信号が必要以上に除去されることとなる。これは、感度マップデータの精度劣化に繋がる。

これに対して、bodyコイル２４ｄ、spineコイル２４ｅ及びprostateコイル２４ｆを用いて腹部からデータ収集を行った場合であっても、優先度の設定によりprostateコイル２４ｆに関連付けられた閾値TH_Cを適用すれば、閾値TH_Cの値は最大信号値の2%となる。この結果、bodyコイル２４ｄ、spineコイル２４ｅ及びprostateコイル２４ｆにより収集される画像信号から適切にノイズ成分を除去することができる。

尚、上述の例では、感度計算用パラメータ記憶部４７に保存される優先度等の情報に基づいて予め指定されたRFコイル２４を特定する場合について説明したが、他の方法によってRFコイル２４の組合せに応じた適切な閾値を決定することもできる。

図１１は、図６に示す感度計算用パラメータ記憶部４７に保存される閾値の第２の例を示す図である。

図１１に示すように優先度を設定する代わりに、複数のRFコイル２４の組合せに対して１つの閾値を関連付けることもできる。図１１に示す例では、データ収集領域とも閾値が関連付けられている。従って、複数のRFコイル２４の組合せに該当しない場合には、データ収集領域に関連付けられた閾値を適用することができる。逆に複数のRFコイル２４の組合せに該当する場合には、複数のRFコイル２４に関連付けられた閾値を適用することができる。

この場合において、コイルIDが３で識別されるRFコイル２４のように、全ての複数のRFコイル２４の組合せに含まれるRFコイル２４が存在する場合には、そのRFコイル２４がMR信号の収集に用いられるか否かの判定を行うようにしてもよい。すなわち、予め指定されたRFコイル２４がMR信号の収集に用いられる場合には指定されたRFコイル２４を含む複数のRFコイル２４に関連付けられた閾値を用いて閾値処理を行う一方、指定されたRFコイル２４がMR信号の収集に用いられない場合にはデータ収集領域に関連付けられた閾値を用いて閾値処理を行うようにすることができる。

また、データ収集領域と閾値とを関連付けずに複数のRFコイル２４の組合せ毎に閾値を関連付けてもよい。但し、優先度等の情報に基づいて指定されたRFコイル２４を特定する方法を用いれば、複数のRFコイル２４の組合せの数が多い場合であっても簡易なテーブルを用いて閾値の決定を行うことができる。

このようにして感度パラメータ決定部４３により閾値が決定されると、決定された閾値が感度情報取得部４２に与えられる。

次に、図７のステップＳ５Ａにおいて、感度情報取得部４２によりWBCデータの閾値処理が実行される。一方、ステップＳ５Ｂにおいて、感度情報取得部４２によりWBC２４ａ以外の各RFコイル２４に対応する実空間データに対する閾値処理が実行される。

次に、ステップＳ６Ａにおいて、感度情報取得部４２により閾値処理後のWBCデータに対する所望の後処理が実行される。一方、ステップＳ６Ｂにおいて、感度情報取得部４２によりWBC２４ａ以外の各RFコイル２４に対応する閾値処理後の実空間データに対する後処理が実行される。

閾値処理後の後処理としては、領域縮小（リジョンリダクション）処理等の処理が挙げられる。後処理に用いられるパラメータについても閾値処理の閾値と同様に、RFコイル２４の組合せに応じた適切な値に設定することができる。すなわち、感度パラメータ決定部４が感度計算用パラメータ記憶部４７に保存されたデータファイルを参照することによってRFコイル２４の組合せに応じたパラメータの値を決定することができる。

次に、ステップＳ７において、感度情報取得部４２により感度マップデータが生成される。具体的には、WBC２４ａ以外の各RFコイル２４に対応する実空間データの絶対値をWBCデータの絶対値で除算する処理、正規化処理、スムージング処理、補間処理、領域拡張処理及び重み付け加算処理等の様々な処理のうち予め決定された処理が実行される。尚、WBCデータが収集されない場合には、除算処理が実行されないこととなる。

感度マップデータの生成処理についても、感度パラメータ決定部４により処理に用いられるパラメータをRFコイル２４の組合せに応じた適切な値に設定することができる。

そして、感度情報取得部４２は、複数のRFコイル２４に対応する感度分布情報として感度マップデータを感度マップデータ記憶部４８に保存する。これにより、感度マップデータに対応する複数のRFコイル２４を用いたPIが可能となる。

次に、ステップＳ８において、PIの撮像条件に従ってイメージングスキャンが実行される。そのために、撮像条件設定部４０においてPI用の撮像条件が設定される。ここでは、WBC２４ａ、bodyコイル２４ｄ、spineコイル２４ｅ及びprostateコイル２４ｆを用いて前立腺を含む腹部のイメージング用の撮像条件が設定される。そして、感度情報の取得用のプレスキャンと同様な流れでイメージングスキャンが実行される。これにより、RFコイル２４毎のｋ空間データがｋ空間データ記憶部４５に収集される。

次に、ステップＳ９において、画像生成部４４によりRFコイル２４毎のｋ空間データに基づく画像再構成処理、展開処理及び感度補正処理を含むデータ処理が実行される。これにより表示用の診断画像データが生成される。

尚、感度補正処理に必要となる感度マップデータは、感度マップデータ記憶部４８から取得される。この感度マップデータは、RFコイル２４の組合せに応じて適切に決定された閾値を用いて閾値処理された元データから生成されている。このため、高精度な感度マップデータを用いて感度補正処理を行うことができる。また、良好な画質を有する診断画像データを生成することができる。

次に、ステップＳ１０において、画像生成部４４は、診断画像データを表示装置３４に出力する。この結果、表示装置３４には、良好な画質を有する腹部の診断画像が表示される。

つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置２０は、WBC２４ａ以外の複数のRFコイル２４の組合せに応じて感度マップデータの生成に用いられるパラメータの値を適切な値に設定できるようにしたものである。

このため、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、極端に感度が異なるRFコイル２４を含む複数のRFコイル２４を用いてイメージングを行う場合において、感度分布情報をより正確に求めることができる。

例えば、prostateコイル２４ｆを用いる場合には、データ収集領域が同じであってもノイズ除去のための閾値処理の閾値をbodyコイル２４ｄ及びspineコイル２４を用いる場合と異なる適切な値に設定することができる。この結果、ノイズ除去のための閾値処理によって過剰にデータが除去されることを回避することができる。そして、PIにおける画像処理の結果、画像が欠けるといった事態を回避することができる。

以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

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 WBC
２４ｂ PAC
２４ｃ コイル要素
２４ｄ bodyコイル
２４ｅ spineコイル
２４ｆ prostateコイル
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
３０ 受信器
３１ シーケンスコントローラ
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 ECGユニット
４０ 撮像条件設定部
４１ データ処理部
４２ 感度情報取得部
４３ 感度パラメータ決定部
４４ 画像生成部
４５ ｋ空間データ記憶部
４６ 画像データ記憶部
４７ 感度計算用パラメータ記憶部
４８ 感度マップデータ記憶部
Ｐ 被検体

Claims (8)

1. 複数の局所用コイルを用いて前記局所用コイルの感度情報の取得用の磁気共鳴信号を収集し、収集した前記磁気共鳴信号から前記感度情報を取得するためのデータ処理を、前記複数の局所用コイルの組合せに応じて決定されるパラメータを用いて行う感度情報取得手段と、
   前記感度情報を用いた感度補正に基づいて、画像データを生成する画像生成手段と、
   を備える磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記感度情報取得手段は、前記複数の局所用コイルに対応する磁気共鳴信号に基づいて生成される実空間データに対するノイズ除去のための閾値処理の閾値を前記パラメータとして前記データ処理を行うように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記感度情報取得手段は、前記複数の局所用コイルが第１の組合せの場合に、前記複数の局所用コイルのうちのいずれかの局所用コイルに関連付けられたパラメータを、前記データ処理のための前記パラメータとして決定するように構成される請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記感度情報取得手段は、前記複数の局所用コイルが第２の組合せの場合に、前記複数の局所用コイルの組合せに関連付けられたパラメータを、前記データ処理のための前記パラメータとして決定するように構成される請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記感度情報取得手段は、前記複数の局所用コイルが第３の組合せの場合に、データ収集領域に関連付けられたパラメータを、前記データ処理のための前記パラメータとして決定するように構成される請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 全身用コイルと共に、或いは単独で複数の局所用コイルを用いて被検体から磁気共鳴信号を収集する場合に、前記データ処理のために用いられる局所用コイル毎のパラメータ及び前記磁気共鳴信号の収集に用いられた複数の局所用コイルを特定するための情報を記憶する記憶手段を更に備える請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記感度情報取得手段は、被検体の体表側及び背面側の少なくとも一方に配置される局所用コイル及び前立腺用コイルによって形成される感度情報を取得するように構成される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記感度情報取得手段は、被検体の頸動脈におけるプラークイメージング用の局所用コイル及び頭部用コイルによって形成される感度情報を取得するように構成される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。

Images