JP5955891B2 - 磁気共鳴イメージング装置および受信経路切り替え方法 - Google Patents

Description

この発明は、静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場を照射し、当該被検体から発せられる核磁気共鳴信号を受信コイルで検出して画像を再構成する磁気共鳴イメージング装置および受信経路切り替え方法に関する。

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置は、静磁場中に置かれた被検体に高周波（ＲＦ：Radio Frequency）磁場を照射し、照射した高周波磁場により被検体から発せられる核磁気共鳴（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）信号を検出して画像を再構成する装置である。

かかるＭＲＩ装置では、ＮＭＲ信号を受信するための受信コイルが用いられる。この受信コイルには、全身用（ＷＢ：Whole Body）コイルや、複数の表面コイル（以下、「コイルエレメント」と呼ぶ）から構成されるフェイズドアレイ（ＰＡ：Phased Array）コイルなど、さまざまな種類があり、撮像の種類に応じて適したものが選択される。

ここで、ＭＲＩ装置による撮像法の中には、複数種類の受信コイルを用いるものがある。たとえば、ＰＡコイルを用いて並列に信号を受信・処理することによって高速な撮像を実現するパラレルイメージングでは、本スキャンの前に、各コイルエレメントの感度分布を示す感度マップを作成するための感度プレスキャンが行われる。この感度プレスキャンでは、ＷＢコイルとＰＡコイルがそれぞれ用いられる。

具体的には、感度プレスキャンでは、まず、ＷＢコイルを用いてスキャンが行われ、ＷＢコイルによって受信されたＮＭＲ信号に基づいてＷＢコイル画像が再構成される。その後、ＰＡコイルを用いてスキャンが行われ、ＰＡコイルによって受信されたＮＭＲ信号からＰＡコイル画像が再構成される。そして、ＷＢコイル画像とＰＡコイル画像とを比較することによって各コイルエレメントの感度分布が推定され、感度マップが作成される（たとえば、特許文献１または２を参照）。

このように、従来、複数種類の受信コイルを用いて撮像を行うためには、受信コイルごとにスキャンを行う必要があり、スキャンごとに、受信コイルと受信回路（受信コイルによって受信されたＮＭＲ信号を処理する回路）とを接続する受信経路を切り替える必要があった。たとえば、パラレルイメージングの感度プレスキャンでは、まず、ＷＢコイルと受信回路との間に受信経路を設定して１回目のスキャンが行われ、その後、ＰＡコイルと受信回路との間に受信経路を切り替えたうえで２回目のスキャンが行われていた。

特開２００５−２３７７０２号公報 特開２００５−２３７７０３号公報

しかしながら、従来、上述した受信経路の設定は、スキャンごとに、操作者により選択されたコイル情報に基づいて行われていたため、受信経路の設定中に被検体が動いてしまう場合があった。受信経路を設定している間に被検体が動いてしまうと、スキャンごとに再構成された画像の間でミスレジストレーション（位置のずれなど）が生じる可能性があり、その結果、正しい画像が得られなくなる場合がある。

たとえば、パラレルイメージングの感度スキャンでは、ＰＡコイル画像とＷＢコイル画像との間でミスレジストレーションが生じていた場合、感度分布を正しく推定することができず、感度マップの精度に大きな影響が出てしまう。

このような被検体の動きによる画像のミスレジストレーションを減らすにためは、受信経路をスキャンごとに切り替えるのではなく、スキャン中に切り替えるようにすればよい。それにより、被検体が動く可能性がある時間を減らすことができる。

この発明は、上述した従来技術による課題を解決するためになされたものであり、スキャン中に受信経路を切り替えることを可能にして、画像のミスレジストレーションを減少させることができる磁気共鳴イメージング装置および受信経路切り替え方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場を照射する高周波磁場照射部と、前記高周波磁場照射部により照射された高周波磁場によって前記被検体から発せられる核磁気共鳴信号を検出する第１コイル及び第２コイルと、感度分布情報を収集する撮像に際して設定される撮像条件に基づいて生成された、スキャン中に受信経路の切り替えを指示するイベントコードに基づいて、前記撮像中に、ｋ空間のラインごとに、前記第１コイルからのデータの収集と、前記第２コイルからのデータの収集とを交互に切り替える切り替え部と、を備える。

また、本発明の他の態様にかかる受信経路切り替え方法は、被検体から発せられる核磁気共鳴信号を検出する第１コイル及び第２コイルを備える磁気共鳴イメージング装置が、感度分布情報を収集する撮像に際して設定される撮像条件に基づいて生成された、スキャン中に受信経路の切り替えを指示するイベントコードに基づいて、前記撮像中に、ｋ空間のラインごとに、前記第１コイルからのデータの収集と、前記第２コイルからのデータの収集とを交互に切り替える、ことを含む。

本発明によれば、スキャン中に受信経路を切り替えることを可能にして、画像のミスレジストレーションを減少させることができるという効果を奏する。

図１は、本実施例に係るＭＲＩ装置の全体構成を示す図である。 図２は、架台部、受信部およびシーケンス制御部の構成を示す機能ブロック図である。 図３は、通常撮影時の受信経路切り替え方法を説明するための図である。 図４は、スキャン中に受信経路を切り替える場合の受信経路切り替え方法を説明するための図である。 図５は、架台部制御基板の記憶部により記憶される設定データの一例を示す図である。 図６は、受信経路を優先経路へ切り替える場合の受信経路切り替え方法を説明するための図である。 図７は、本実施例に係る受信経路切り替え方法の一連の処理手順を説明するためのフローチャートである。 図８は、従来のＭＲＩ装置によるパラレルイメージングを説明するための図である。 図９は、本実施例に係るＭＲＩ装置によるパラレルイメージングを説明するための図である。 図１０は、複数の受信経路が接続される局所コイルを用いて感度マップ作成用スキャンが行われる場合を説明するための図である。 図１１は、本スキャンにおいて受信経路を切り替える場合を説明するための図である。 図１２は、コイルエレメントの選択を受け付けるためのコイル選択用画面の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る磁気共鳴イメージング装置および受信経路切り替え方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下に示す実施例では、パラレルイメージングの感度プレスキャンが行われる場合を想定して、ＰＡコイルおよびＷＢコイルに関する受信経路の切り替えを中心に説明する。

まず、図１を用いて、本実施例に係るＭＲＩ装置の構成について説明する。図１は、本実施例に係るＭＲＩ装置の全体構成を示す図である。同図に示すように、このＭＲＩ装置１００は、架台部１０、傾斜磁場電源２０、送信部３０、受信部４０、シーケンス制御部５０、寝台部６０、寝台制御部７０および計算機システム８０を備える。

架台部１０は、静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場を照射し、当該被検体から発せられるＮＭＲ信号を検出する。この架台部１０は、特に、静磁場磁石１１と、傾斜磁場コイル１２と、ＷＢコイル１３と、ＰＡコイル１４とを有する。

静磁場磁石１１は、中空の円筒形状に形成された磁石であり、内部の空間に一様な静磁場を発生させる。この静磁場磁石１１としては、例えば永久磁石、超伝導磁石などが用いられる。

傾斜磁場コイル１２は、中空の円筒形状に形成されており、静磁場磁石１１の内側に配置される。この傾斜磁場コイル１２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３つのコイルが組み合わされて形成されている。これら３つのコイルは、傾斜磁場電源２０から個別に電流供給を受けて、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる。

かかる傾斜磁場コイル１２によって発生するＸ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、たとえば、リードアウト用傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅおよびスライス選択用傾斜磁場Ｇｓにそれぞれ対応する。リードアウト用傾斜磁場Ｇｒは、空間的位置に応じてＮＭＲ信号の周波数を変化させるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅは、空間的位置に応じてＮＭＲ信号の位相を変化させるために利用される。スライス選択用傾斜磁場Ｇｓは、任意に撮像断面を決めるために利用される。

ＷＢコイル１３は、傾斜磁場コイル１２の内側に配置され、送信部３０から高周波パルスの供給を受けて高周波磁場を発生させる。このＷＢコイル１３は、発生した高周波磁場の影響で被検体Ｐから発せられるＮＭＲ信号を受信するためにも用いられ、受信したＮＭＲ信号を受信部４０へ送信する。また、このＷＢコイル１３は、他のコイルとのデカップリングを制御するためのスイッチとなるピンダイオードを有している。

ＰＡコイル１４は、傾斜磁場コイル１２の内側に配置され、ＷＢコイル１３によって発生した高周波磁場の影響で被検体Ｐから放射されるＮＭＲ信号を受信する。このＰＡコイル１４は、複数のコイルエレメントから構成されており、各コイルエレメントによってＮＭＲ信号が受信されると、受信されたＮＭＲ信号を受信部４０へ送信する。また、このＰＡコイル１４は、他のコイルとのデカップリングを制御するためのスイッチとなるピンダイオードを有している。

傾斜磁場電源２０は、傾斜磁場コイル１２に電流を供給する。

送信部３０は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部、高周波電力増幅部などを有し、これら各部の動作の結果として、ラーモア周波数に対応する高周波パルスをＷＢコイル１３に送信する。ここで、発振部は、静磁場中における対象原子核に固有の共鳴周波数の高周波信号を発生させる。また、位相選択部は、上記高周波信号の位相を選択する。周波数変換部は、位相選択部から出力された高周波信号の周波数を変換する。また、振幅変調部は、周波数変調部から出力された高周波信号の振幅を例えばｓｉｎｃ関数に従って変調する。高周波電力増幅部は、振幅変調部から出力された高周波信号を増幅する。

受信部４０は、ＷＢコイル１３およびＰＡコイル１４から送信されるＮＭＲ信号を増幅・位相検波・デジタル変換して生データを生成し、生成した生データをシーケンス制御部５０に送信する。

シーケンス制御部５０は、計算機システム８０から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源２０、送信部３０および受信部４０を駆動することによって、被検体Ｐのスキャンを行う。ここで、シーケンス情報とは、傾斜磁場電源２０が傾斜磁場コイル１２に供給する電源の強さや電源を供給するタイミング、送信部３０がＷＢコイル１３に送信する高周波パルスの強さや高周波パルスを送信するタイミング、受信部４０がＮＭＲ信号を検出するタイミングなど、スキャンを行うための手順を定義した情報である。

なお、シーケンス制御部５０は、傾斜磁場電源２０、送信部３０および受信部４０を駆動して被検体Ｐをスキャンした結果、受信部４０から生データが送信されると、その生データを計算機システム８０へ転送する。

寝台部６０は、被検体Ｐが載置される天板６１を備えた装置であり、寝台制御部７０による制御のもと、天板６１を、被検体Ｐが載置された状態で傾斜磁場コイル１２の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、この寝台部６０は、長手方向が静磁場磁石１１の中心軸と平行になるように設置される。

寝台制御部７０は、寝台部６０を制御する装置であり、寝台部６０を駆動して、天板６１を長手方向および上下方向へ移動する。

計算機システム８０は、ＭＲＩ装置１００の全体制御や、データ収集、画像再構成などを行う装置であり、インタフェース部８１、画像再構成部８２、記憶部８３、入力部８４、表示部８５および制御部８６を有している。

インタフェース部８１は、シーケンス制御部５０との間で授受される各種信号の入出力を制御する処理部である。たとえば、このインタフェース部８１は、シーケンス制御部５０に対してシーケンス情報を送信し、シーケンス制御部５０から生データを受信する。

ここで、インタフェース部８１によって受信された生データは、スライス選択用傾斜磁場Ｇｓ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅおよびリードアウト用傾斜磁場ＧｒによりＰＥ方向、ＲＯ方向、ＳＥ方向の空間周波数の情報が対応付けられたｋ空間データとして、記憶部８３に格納される。

画像再構成部８２は、記憶部８３によってｋ空間データとして記憶された生データに対して、後処理、すなわちフーリエ変換等の再構成を施すことによって、被検体Ｐ内における所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを生成する処理部である。

記憶部８３は、インタフェース部８１によって受信された生データと、画像再構成部８２によって生成された画像データなどを、被検体Ｐごとに記憶する記憶部である。

入力部８４は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける装置である。この入力部８４としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切り替えスイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを適宜に利用可能である。

表示部８５は、制御部８６による制御のもと、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を表示する装置である。この表示部８５としては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。

制御部８６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを有し、ＭＲＩ装置１００の全体制御を行う処理部である。具体的には、この制御部８６は、入力部８４を介して操作者から入力される撮像条件に基づいてシーケンス情報を生成し、生成したシーケンス情報をシーケンス制御部５０に送信することによってスキャンを制御したり、スキャンの結果としてシーケンス制御部５０から送られるｋ空間データに基づいて行われる画像の再構成を制御したりする。

また、制御部８６は、パラレルイメージングにおける感度マップを作成する機能も備える。具体的には、制御部８６は、パラレルイメージングの感度プレスキャンが行われる場合には、操作者から入力された撮像条件に基づいて、ＰＡコイルを用いたスキャンとＷＢコイルを受信コイルとして用いたスキャンとを続けて行うシーケンス情報を生成する。

そして、制御部８６は、感度プレスキャンが行われた結果、ＰＡコイル１４により受信されたＮＭＲ信号に基づくＰＡコイル画像およびＷＢコイル１３により受信されたＮＭＲ信号に基づくＷＢコイル画像が再構成されると、両画像を比較することによって、ＰＡコイル１４が有する各コイルエレメントの感度分布を推定し、感度マップを作成する。かかる感度マップの作成方法については、一般的に知られている各種の方法が用いられる。

以上、本実施例に係るＭＲＩ装置の全体構成について説明した。このような構成のもと、本実施例では、シーケンス制御部５０が、撮像に際して設定される撮像条件に基づいて、スキャン中に受信経路の切り替えを指示するイベントコードを発生させ、当該イベントコードが発生した場合に、架台部１０が、ＷＢコイル１３やＰＡコイル１４と、受信部４０が有する受信回路とを接続する受信経路を切り替えるようにしている。

そこで、以下では、図２〜７を用いて、主に架台部１０、受信部４０およびシーケンス制御部５０によって行われる受信経路の切り替えについて詳細について説明する。

まず、図２を用いて、架台部１０、受信部４０およびシーケンス制御部５０の構成について説明する。図２は、架台部１０、受信部４０およびシーケンス制御部５０の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、シーケンス制御部５０は、たとえば、ハブおよびＬＡＮ（Local Area Network）を介して計算機システム８０に接続される。また、架台部１０やＷＢコイル１３、ＰＡコイル１４などは、外部からの高周波（ＲＦ波）の混入を防ぐシールドルーム内に設置される。

シーケンス制御部５０は、特に、ＣＰＵ基板５１と、イベント発生基板５２と、架台部制御基板５３とを有する。

ＣＰＵ基板５１は、計算機システム８０から送信されるシーケンス情報に基づいて、シーケンス制御部５０が有する各種の制御基板を制御する。

イベント発生基板５２は、ＣＰＵ基板５１によりイベントの種類やタイミングが設定されたタイムテーブルにしたがって、スキャン中にイベントコードを発生させ、発生したイベントコードを架台部制御基板５２に送信する。

ここで、イベント発生基板５２により発生するイベントコードには、受信経路の切り替えを指示するイベントコードが含まれている。具体的には、イベント発生基板５２は、エコー収集の単位ごとに、受信経路の切り替えを指示するイベントコードを発生させる。

また、受信経路の切り替えを指示するイベントコードには、所定のタイミングで発生する優先コードが含まれている。具体的には、イベント発生基板５２は、他のコイルと比べて優先的に用いられる受信コイル（以下、「優先コイル」と呼ぶ）を用いるタイミングで、優先コードを発生させる。

架台部制御基板５３は、ＣＰＵ基板５１により設定される設定データを記憶部に保持し、記憶部に保持した設定データをシリアル通信によって架台部１０に送信する。具体的には、架台部制御基板５３は、イベント発生基板５２から受信経路の切り替えを指示するイベントコードが送信された場合には、送信されたイベントコードに対応する設定データをあらかじめ記憶されている設定データの中から選択して、架台部１０に送信する。

なお、ここでいう設定データには、受信経路の設定に必要な情報である「受信経路情報」や、ＷＢコイル１３やＰＡコイル１４が有するピンダイオードのオン／オフを切り替えるための情報である「ピンダイオード情報」が含まれている。

また、架台部制御基板５３は、イベント発生基板５２によって優先コードが発生した場合には、架台部１０に優先経路切り替え信号を送信する。

なお、上記で説明した各基板は、ローカルバス５４およびイベントコードビットによって互いに通信可能に接続されている。

架台部１０は、特に、ＲＦスイッチマトリクス基板１５と、ピンダイオードドライブ基板１６とを有する。この架台部１０は、たとえば光通信によって、架台部制御基板５３と接続される。

ＲＦスイッチマトリクス基板１５は、架台部制御基板５３からシリアル通信によって設定データを受信し、受信した設定データに含まれる受信経路情報を用いて受信経路を変更する。これにより、ＲＦスイッチマトリクス基板１５は、ＷＢコイル１３やＰＡコイル１４から受信部４０へ送信されるＮＭＲ信号を選択することができる。

具体的には、ＲＦスイッチマトリクス基板１５は、架台部制御基板５３から送信された設定データを記憶するための記憶部を有しており、この記憶部に各種の設定データを記憶させることによって、その設定データに応じたパターンの受信経路を設定する。すなわち、記憶部に記憶させる設定データを変化させることによって、複数パターンの受信経路を可変的に設定することができる。

なお、かかるＲＦスイッチマトリクス基板１５は、ＰＡコイル１４と受信回路との間に受信経路を設定する場合には、１つのコイルエレメントに対して受信回路が接続されるように受信経路を設定することもできるし、２つ以上のコイルエレメントを組み合わせたコイルエレメント群（全体で一つのコイルエレメントとしてみなされる）に対して受信回路が接続されるように受信経路を設定することもできる。

また、ＲＦスイッチマトリクス基板１５は、架台部制御基板５３から優先経路切り替え信号を受信する。ここで、ＲＦスイッチマトリクス基板１５は、設定データによって可変的に設定される受信経路とは別に、優先コイルと受信回路とを接続する受信経路を「優先経路」としてあらかじめ有している。そして、ＲＦスイッチマトリクス基板１５は、優先経路切り替え信号を受信した場合には、設定データを用いて設定した受信経路から優先経路に切り替える。

ピンダイオードドライブ基板１６は、架台部制御基板５３により受信された設定データを取得し、取得した設定データに含まれるピンダイオード情報に基づいて、ＷＢコイル１３およびＰＡコイル１４が有するピンダイオードのオン／オフを制御する。

受信部４０は、受信基板４１を有する。受信基板４１は、複数の受信回路から構成されており、ＲＦスイッチマトリクス基板１５により設定される受信経路あるいは優先経路を介してＷＢコイル１３やＰＡコイル１４からＮＭＲ信号を受信する。

次に、図３を用いて、通常撮影時の受信経路切り替え方法について説明する。図３は、通常撮影時の受信経路切り替え方法を説明するための図である。ここで説明する受信経路切り替え方法は、従来用いられていた方法と同じである。

同図に示すように、通常撮影時には、スキャン前に設定された撮像条件に含まれるコイル情報（ユーザによって選択されたコイルに関する情報）に基づいて、ＣＰＵ基板５１が、ローカルバス５４経由で架台部制御基板５３に設定データを送信する。架台部制御基板５３は、設定データを受信すると、受信した設定データを記憶部５３ａに保持する。

その後、架台部制御基板５３は、ＣＰＵ基板５１からの送信命令に応じて、記憶部５３ａに保持されている設定データをシリアル通信によりＲＦスイッチマトリクス基板１５に送信する。そして、ＲＦスイッチマトリクス基板１５が、送信された設定データを用いて受信経路を設定する。

次に、図４を用いて、スキャン中に受信経路を切り替える場合の受信経路切り替え方法について説明する。図４は、スキャン中に受信経路を切り替える場合の受信経路切り替え方法を説明するための図である。

同図に示すように、スキャン中に受信経路を切り替える場合には、イベント発生基板５２が、ＣＰＵ基板５１によって設定されたタイムテーブルにしたがって、エコー収集の単位の区切りで、受信経路の切り替えを指示するイベントコードを発生させ、架台部制御基板５３に送信する。

架台部制御基板５３は、イベントコードを受信すると、受信したイベントコードに対応する設定データをあらかじめ記憶部５３ａに記憶されている設定データの中から選択して、架台部１０に送信する。

図５は、架台部制御基板５３の記憶部５３ａにより記憶される設定データの一例を示す図である。たとえば、同図に示すように、設定データには、イベントコードに対応付けられて、受信経路情報およびピンダイオード情報が設定される。同図に示す例では、設定データは、「０００１」、「００１０」、「１１１０」などに対応付けられて記憶されている。

さらに、設定データには、優先コイルを用いるタイミングでイベント発生基板５２が発生させる優先コードに対応付けられて、優先経路切り替え信号も設定される。同図に示す例では、「１１１１」を優先コードとしている。

たとえば、架台部制御基板５３は、イベント発生基板５２からイベントコード「００１０」が送信された場合には、受信経路情報２およびピンダイオード情報２を含む設定データを架台部１０に送信する。

架台部制御基板５３から設定データが送信されると、架台部１０では、ＲＦスイッチマトリクス基板１５が、送信された設定データに含まれている受信経路情報を用いて受信経路を設定する。また、ピンダイオードドライブ基板１６が、設定データに含まれているピンダイオード情報に基づいてピンダイオードのオン／オフを切り替える。

なお、ＷＢコイル１３が高周波磁場を発生している間や、ＷＢコイル１３またはＰＡコイル１４がＮＭＲ信号を受信している間にイベント発生基板５２と架台部制御基板５３との間でシリアル通信が行われると、再構成される画像にノイズが生じることが知られている。そのため、イベント発生基板５２が架台部制御基板５３に設定データをシリアル通信で送信するタイミングは、ＷＢコイル１３が高周波磁場を発生している間と、ＷＢコイル１３またはＰＡコイル１４がＮＭＲ信号を受信している間とを除いたタイミングで行われる。

次に、図６を用いて、受信経路を優先経路へ切り替える場合の受信経路切り替え方法について説明する。図６は、受信経路を優先経路へ切り替える場合の受信経路切り替え方法を説明するための図である。なお、ここでは、ＷＢコイル１３が優先コイルとして設定されており、架台部制御基板５３の記憶部５３ａには、図５に示した設定データが記憶されているとする。

同図に示すように、受信経路を優先経路へ切り替える場合には、イベント発生基板５２が、エコー収集の単位の区切りで、優先コード「１１１１」を発生させ、発生した優先コード「１１１１」を架台部制御基板５３に送信する。

架台部制御基板５３は、優先コード「１１１１」を受信すると、記憶部５３ａにより記憶されている設定データの中から、優先コード「１１１１」に対応付けられている設定データを取得する。図５に示したように、優先コード「１１１１」に対応付けられている設定データには優先経路切り替え信号が設定されているので、架台部制御基板５３は、その優先経路切り替え信号を架台部１０に送信する。

架台部制御基板５３から優先経路切り替え信号が送信されると、架台部１０では、ＲＦスイッチマトリクス基板１５が、記憶部１５ａに記憶されている設定データによって設定されていたＰＡコイル１４の受信経路を解除し、あらかじめ設定されている優先経路、すなわち、優先コイルであるＷＢコイル１３と受信回路とを接続する受信経路を設定する。

なお、上記で説明した優先経路への切り替えで用いられる優先経路切り替え信号は、単に切り替えを指示するためのものであるので、少ないビット数の信号でよい。その一方で、設定データは、切り替えの対象となる受信経路が増えるにしたがって、優先経路切り替え信号と比べてより多くのビット数が必要となる。

また、近年では、各種の撮像法が開発されるとともに、ＰＡコイル１４を構成するコイルエレメントの数や受信基板４１を構成する受信回路の数が増加する傾向にある（多チャンネル化）。コイルエレメントの数や受信回路の数が増加すると、設定可能な受信経路のパターンも増えるため、設定データに必要なビット数はさらに増加する。

このように、設定データのビット数が増えた場合には、架台部制御基板５３から架台部１０にシリアル通信で設定データを送信する際の通信時間の増大が懸念される。しかし、上記で説明した優先経路切り替え信号を用いた切り替えでは、あらかじめ優先経路を有するようにＲＦスイッチマトリクス基板１５を構成しておくことによって、ビット数が少ない優先経路切り替え信号のみで受信経路を切り替えることができるので、受信経路の切り替えにかかる時間を短くすることができる。

なお、ここではＲＦスイッチマトリクス基板１５が一つの優先経路のみを有する場合について説明したが、複数の優先経路を有するようにしてもよい。その場合には、優先経路切り替え信号のビット数を、優先経路の数に合わせて増やすようにする。

以上、説明したように、本実施例では、イベント発生基板５２が、スキャン中にエコー収集の単位の区切りでイベントコードを発生させることによって、エコー収集の単位ごとに受信経路（優先経路を含む）を自在に切り替えることができる。すなわち、スキャン中に、エコー収集の単位ごとに、ＮＭＲ信号を受信させる受信コイルを自在に切り替えることができる。

ここで、通常、ＭＲＩ装置によるデータ収集では、１回のスキャンの中で、高周波磁場による励起から受信コイルによるエコー収集までの処理が、ｋ空間のラインごとに繰り返し行われる。そのため、たとえば、パラレルイメージングにおける感度プレスキャンでは、１回目のスキャンで、ＷＢコイルによるエコー収集が繰り返し行われたのちに、２回目のスキャンで、ＰＡコイルによるエコー収集が繰り返し行われる。

しかし、本実施例では、上述したように、スキャン中に、エコー収集の単位ごとに受信コイルを切り替えることができるので、たとえば、感度プレスキャンにおいて、ＷＢコイル１３とＰＡコイル１４とをエコー収集ごとに交互に切り替えることも可能である。すなわち、本実施例では、ｋ空間のラインごとに、ＷＢコイル画像用のデータとＰＡコイル画像用のデータとを交互に収集することができる。

これにより、感度プレスキャンにおいて、１回のスキャンでＷＢコイル１３によるエコー収集とＰＡコイル１４によるエコー収集とをまとめて行うことができるので、被検体の動きによる影響を減らすことができる。さらに、ｋ空間のラインごとにＷＢコイル１３とＰＡコイル１４とを切り替えることによって、ラインごとにみた場合に、ＷＢコイル画像用のデータとＰＡコイル画像用のデータとの間で、収集タイミングの時間のずれが少なくなるので、両画像間のミスレジストレーションを減らすことが可能になる。

次に、本実施例に係る受信経路切り替え方法の一連の処理手順について説明する。図７は、本実施例に係る受信経路切り替え方法の一連の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、ここでは、パラレルイメージングの感度プレスキャンが行われる場合の受信経路の切り替えについて説明する。

同図に示すように、操作者によって感度プレスキャンの撮像条件が設定されたのちに、入力部８４がスキャンの開始指示を受け付けると（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、ＣＰＵ基板５１による制御のもと、まず、ＷＢコイル１３が、被検体Ｐに高周波磁場を照射し、その後、イベント発生基板５２が、優先経路に対応するイベントコード（優先コード）を発生させ、架台部制御基板５３に送信する（ステップＳ１０２）。

続いて、架台部制御基板５３が、送信された優先コードに対応する設定データを記憶部５３ａに記憶されている設定データの中から取得し、取得した設定データに設定されている優先経路切り替え信号を架台部１０に送信する（ステップＳ１０３）。

架台部制御基板５３から優先経路切り替え信号が送信されると、架台部１０では、ＲＦスイッチマトリクス基板１５が、優先経路（ＷＢコイル１３に接続されている受信経路）を設定する（ステップＳ１０４）。これにより、ＷＢコイル１３によってエコー収集が行われる（ステップＳ１０５）。

続いて、ＣＰＵ基板５１による制御のもと、ＷＢコイル１３が、被検体Ｐに高周波磁場を照射し、その後、イベント発生基板５２が、ＰＡコイル１４の受信経路に対応するイベントコードを発生させ、架台部制御基板５３に送信する（ステップＳ１０６）。

続いて、架台部制御基板５３が、送信されたイベントコードに対応する設定データを記憶部５３ａに記憶されている設定データの中から選択して、シリアル通信で架台部１０に送信する（ステップＳ１０７）。

架台部制御基板５３から設定データが送信されると、架台部１０では、ＲＦスイッチマトリクス基板１５が、送信された設定データに基づいて、ＰＡコイル１４の受信経路を設定する（ステップＳ１０８）。これにより、ＰＡコイル１４によってエコー収集が行われる（ステップＳ１０９）。なお、このとき、ピンダイオードドライブ基板１６も、設定データに基づいてピンダイオードのオン／オフを切り替える。

こうして、ｋ空間の全てのラインについてデータが収集されるまでの間は、上述したステップＳ１０２〜Ｓ１０９の処理が繰り返し実行される。そして、ｋ空間の全てのラインについてデータが収集されると、画像再構成部８２が、ＰＡコイル１４によって収集されたデータとＷＢコイル１３によって収集されたデータとを分離する（ステップＳ１１１）。

続いて、画像再構成部８２は、ＰＡコイル１４によって収集されたデータからＰＡコイル画像を再構成し（ステップＳ１１２）、さらに、ＷＢコイル１３によって収集されたデータからＷＢコイル画像を再構成する（ステップＳ１１３）。

そして、制御部８６が、再構成されたＰＡコイル画像およびＷＢコイル画像を比較することによってＰＡコイル１４の感度分布を推定し、感度マップを作成する（ステップＳ１１４）。

このように、本実施例に係る受信経路切り替え方法によれば、パラレルイメージングの感度プレスキャンにおいて、ＷＢコイル１３とＰＡコイル１４とがエコー収集の単位（ｋ空間のライン）ごとに自動的に切り替えられるので、１回のスキャンで感度マップを作成することができる。

上述してきたように、本実施例によれば、シーケンス制御部５０のイベント発生基板５２が、撮像に際して設定される撮像条件に基づいて、スキャン中に受信経路の切り替えを指示するイベントコードを発生させる。そして、当該イベントコードが発生した場合に、架台部１０のＲＦスイッチマトリクス基板１５が、受信コイルと受信回路とを接続する受信経路を切り替える。したがって、本実施例によれば、スキャン中に受信経路を切り替えることを可能にして、画像のミスレジストレーションを減少させることができる。

また、本実施例によれば、架台部制御基板５３の記憶部５３ａが、受信経路の設定に必要な情報を含む設定データとイベントコードとを対応付けて記憶する。また、架台部制御基板５３が、イベント発生基板５２によって発生したイベントコードに対応する設定データを記憶部５３ａにより記憶された設定データの中から選択する。そして、架台部１０のＲＦスイッチマトリクス基板１５が、架台部制御基板５３によって選択された設定データを用いて受信経路を設定する。したがって、受信コイルの数が増えた場合でも、設定可能な受信経路の数だけあらかじめ設定データを用意しておくことによって、撮像法の種類に応じてより柔軟に受信経路を切り替えることができるようになる。

また、本実施例によれば、シーケンス制御部５０のイベント発生基板５２により発生するイベントコードには、所定のタイミングで発生する優先コードが含まれている。そして、架台部１０のＲＦスイッチマトリクス基板１５が、優先的に用いられる受信コイルと前記受信回路とを接続する受信経路を優先経路としてあらかじめ有するとともに、イベント発生基板５２によって優先コードが発生した場合には、当該優先経路に受信経路を切り替える。したがって、特定の受信コイルを優先的に用いた撮像が行われる場合に、効率よく受信経路の切り替えを行うことができるようになる。

また、本実施例によれば、架台部制御基板５３の記憶部５３ａにより記憶される設定データには、受信コイルが有するピンダイオードの動作を制御するためのピンダイオード情報が含まれている。そして、ピンダイオードドライブ基板１６が、シーケンス制御部５０のイベント発生基板５２によって発生したイベントコードに対応する設定データに含まれるピンダイオード情報に基づいて、架台部１０のＲＦスイッチマトリクス基板１５によって設定される受信経路により接続される受信コイルが有するピンダイオードの動作を制御する。したがって、受信経路の切り替えに合わせてコイル間のデカップリングを自動的に制御することが可能になり、より高い精度でＮＭＲ信号を検出することができるようになる。

また、本実施例によれば、スキャン中にエコー収集の単位ごとに受信コイルの切り替えができるため、パラレルイメージングにおける感度マップ作成のためのＷＢコイル画像とＰＡコイル画像との間のミスレジストレーションを減少させ、エコー収集の単位以上での動き（腸の動き、呼吸性の動き）に起因する感度推定不良を改善することができる。

なお、本実施例では、パラレルイメージングが行われる場合を想定して、ＰＡコイルおよびＷＢコイルに関する受信経路の切り替えを説明したが、本発明はこれに限られるわけではなく、他の撮像法が行われる場合や他の種類の受信コイルが用いられる場合にも同様に適用することができる。

たとえば、被検体全体を覆うことができるＰＡコイルを用いて、天板を移動しながら撮像が行われる場合には、撮像領域の中心付近に位置するコイルエレメントまたはコイルエレメント郡によってＮＭＲ信号が受信されるように、天板の移動量に合わせて、コイルエレメントまたはコイルエレメント郡に接続された受信経路を切り替えるようにする。

ここで、上記実施例で説明したＭＲＩ装置１００によるパラレルイメージングについて説明する。図８は、従来のＭＲＩ装置によるパラレルイメージングを説明するための図である。また、図９は、本実施例に係るＭＲＩ装置によるパラレルイメージングを説明するための図である。

従来のＭＲＩ装置は、パラレルイメージングを行う場合、図８に示すように、まず、感度マップ作成用スキャンとして、ＰＡコイル（ＰＡＣ）を用いたスキャン（ＰＡＣ収集）とＷＢコイルを用いたスキャン（ＷＢコイル収集）とをそれぞれ行う。続いて、従来のＭＲＩ装置は、ＰＡコイルによって収集されたデータからＰＡコイル画像を再構成し、ＷＢコイルによって収集されたデータからＷＢコイル画像を再構成する。そして、従来のＭＲＩ装置は、再構成したＰＡコイル画像およびＷＢコイル画像を用いて感度マップを作成する。その後、従来のＭＲＩ装置は、本スキャンとしてＰＡＣを用いたスキャン（ＰＡＣ収集）を行ったうえで、感度マップを用いてＰＡＣ画像を展開する。すなわち、従来のＭＲＩ装置によるパラレルイメージングでは、合計で３回のスキャンが行われている。

これに対し、本実施例に係るＭＲＩ装置１００は、パラレルイメージングを行う場合、図９に示すように、感度マップ作成用スキャンとして、ＰＡコイル（ＰＡＣ）１４とＷＢコイル１３とをエコー収集の単位ごとに切り替えながらデータを収集する（インライン収集）。これにより、ＭＲＩ装置１００の記憶部８３には、ＰＡコイル１４によって収集されたデータとＷＢコイル１４によって収集されたデータとが交互に格納される。

続いて、ＭＲＩ装置１００は、ＰＡコイル１４によって収集されたデータとＷＢコイル１４によって収集されたデータとを分離する。これにより、ＰＡコイル１４によって収集されたデータについては、４つの受信経路ごとにデータが得られる。また、ＷＢコイル１４によって収集されたデータについては、１つの受信経路のデータが得られる。

そして、ＭＲＩ装置１００は、ＰＡコイル１４によって収集されたデータからＰＡコイル画像を再構成し、ＷＢコイル１３によって収集されたデータからＷＢコイル画像を再構成する。さらに、ＭＲＩ装置１００は、再構成したＰＡコイル画像およびＷＢコイル画像を比較することによって感度マップを作成する。

その後、ＭＲＩ装置１００は、本スキャンとしてＰＡコイル１４を用いたスキャン（ＰＡＣ収集）を行ったうえで、感度マップ作成用スキャンによって作成された感度マップを用いてＰＡコイル画像を展開する。すなわち、ＭＲＩ装置１００によるパラレルイメージングでは、合計で２回のスキャンが行われる。

このように、本実施例に係るＭＲＩ装置１００は、感度マップ作成用スキャンおよび本スキャンの２回のスキャンでパラレルイメージングを行うことができる。また、ＭＲＩ装置１００によれば、エコー収集の単位ごとにＰＡコイル１４とＷＢコイル１３との間で受信経路を切り替えることによって、１回のスキャンで感度マップ作成用スキャンを行うことができる。したがって、スキャンとスキャンとの間で被検体が動くことによる画像のミスレジストレーションを減少させることができる。

なお、上述した実施例では、感度マップ作成用スキャンにおいて、１つの受信経路が接続されるＷＢコイルが用いられる場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。たとえば、ＷＢコイルの代わりに、複数の受信経路が接続される局所コイル（例えば、頭部コイルや脊椎コイルなど）が用いられる場合にも同様に適用することが可能である。

図１０は、複数の受信経路が接続される局所コイルを用いて感度マップ作成用スキャンが行われる場合を説明するための図である。なお、図１０は、ＰＡコイル（ＰＡＣ）１４に接続される受信経路の数が「４」であり、局所コイルに接続される受信経路の数が「３」である場合を示している。

図１０に示すように、この場合には、ＭＲＩ装置１００は、感度マップ作成用スキャンとして、ＰＡコイル１４と局所コイルとをエコー収集の単位ごとに切り替えながらデータを収集する（インライン収集）。これにより、ＭＲＩ装置１００の記憶部８３には、ＰＡコイル１４によって収集されたデータと局所コイルによって収集されたデータとが交互に格納される。

続いて、ＭＲＩ装置１００は、ＰＡコイル１４によって収集されたデータと局所コイルによって収集されたデータとを分離する。これにより、ＰＡコイル１４によって収集されたデータについては、４つの受信経路ごとにデータが得られる。また、局所コイルによって収集されたデータについては、３つの受信経路ごとにデータが得られる。

さらに、ＭＲＩ装置１００は、ＰＡコイル１４によって収集されたデータからＰＡコイル画像を再構成し、局所コイルによって収集されたデータから局所コイル画像を再構成する。そして、ＭＲＩ装置１００は、再構成したＰＡコイル画像および局所コイル画像を用いて感度マップを作成する。

その後、ＭＲＩ装置１００は、本スキャンとしてＰＡコイル１４を用いたスキャン（ＰＡＣ収集）を行ったうえで、感度マップを用いてＰＡコイル画像を展開する。すなわち、ＰＡコイル１４と局所コイルとを用いてパラレルイメージングを行う場合も、合計で２回のスキャンが行われる。

このように、本実施例に係るＭＲＩ装置１００によれば、複数の受信経路が接続される局所コイルを用いて感度マップ作成用スキャンが行われる場合でも、１回のスキャンで感度マップ作成用スキャンを行うことができる。なお、ここでは、ＰＡコイル１４に接続される受信経路の数と局所コイルに接続される受信経路の数とが異なる場合について説明したが、それぞれの受信経路の数が同じであってもよい。

また、上記実施例では、感度マップ作成用スキャンにおいて受信経路を切り替える場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、本スキャンにおいて受信コイルを切り替えることも可能である。

図１１は、本スキャンにおいて受信経路を切り替える場合を説明するための図である。なお、図１１は、２つのＰＡコイル（ＰＡＣ）の間で受信経路を切り替える場合を示しており、第一のＰＡコイルに接続される受信経路の数が「４」であり、第二のＰＡコイルに接続される受信経路の数が「３」である場合を示している。

図１１に示すように、この場合には、ＭＲＩ装置１００は、本スキャンとして、第一のＰＡコイル１４と第二のＰＡコイルとをエコー収集の単位ごとに切り替えながらデータを収集する。これにより、ＭＲＩ装置１００の記憶部８３には、第一のＰＡコイルによって収集されたデータと第二のＰＡコイルによって収集されたデータとが交互に格納される。

続いて、ＭＲＩ装置１００は、第一のＰＡコイルによって収集されたデータと第二のＰＡコイルによって収集されたデータとを分離する。これにより、第一のＰＡコイルによって収集されたデータについては、４つの受信経路ごとにデータが得られる。また、第二のＰＡコイルによって収集されたデータについては、３つの受信経路ごとにデータが得られる。そして、ＭＲＩ装置１００は、第一のＰＡコイルによって収集されたデータからＰＡコイル画像を再構成し、第二のＰＡコイルによって収集されたデータからＰＡコイル画像を再構成する。

このように、本実施例に係るＭＲＩ装置１００によれば、複数の受信コイルの間で受信経路を切り替えながら本スキャンを行うことが可能である。したがって、ＭＲＩ装置１００が有する受信経路の数が限られているような場合でも、１回のスキャン中に複数の受信コイルの間で受信経路を切り替えることによって、実際の受信経路の数よりも多い数のデータを収集することができる。例えば、図１１に示した例では、ＭＲＩ装置１００が有する受信経路の数が「４」であったとしても、第一のＰＡコイルおよび第二のＰＡコイルに交互に受信経路を接続することによって、７つの受信経路のデータを収集することができる。

すなわち、この方法によれば、ＭＲＩ装置が有する受信経路の数を擬似的に増やすことが可能になる。これにより、例えば、ＭＲＩ装置が、撮像に用いるコイルエレメントの選択を受け付ける機能を有していた場合には、実際の受信経路の数よりも多い数のコイルエレメントを操作者から受け付けることができるようになる。

図１２は、コイルエレメントの選択を受け付けるためのコイル選択用画面の一例を示す図である。例えば、ＭＲＩ装置が有する受信経路の数が「４」であったとする。その場合、従来のＭＲＩ装置は、図１２の左側に示すように、操作者は最大で４つのコイルエレメントしか受け付けることができない。しかし、本実施例に係るＭＲＩ装置１００は、複数のコイルエレメントの間で受信経路を切り替えることができるので、図１２の右上または右下に示すように、最大で８つのコイルエレメントを受け付けることができる。

以上のように、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置および受信経路切り替え方法は、複数種類の受信コイルを用いる撮像が行われる場合に有用であり、特に、スキャンごとに再構成された画像のミスレジストレーションが生じる可能性がある場合に適している。

１００ 磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置
１０ 架台部
１１ 静磁場磁石
１２ 傾斜磁場コイル
１３ ＷＢコイル
１４ ＰＡコイル
１５ ＲＦスイッチマトリクス基板
１５ａ 記憶部
１６ ピンダイオードドライブ基板
２０ 傾斜磁場電源
３０ 送信部
４０ 受信部
４１ 受信基板
５０ シーケンス制御部
５１ ＣＰＵ基板
５２ イベント発生基板
５３ 架台部制御基板
５３ａ 記憶部
５４ ローカルバス
６０ 寝台部
６１ 天板
７０ 寝台制御部
８０ 計算機システム
８１ インタフェース部
８２ 画像再構成部
８３ 記憶部
８４ 入力部
８５ 表示部
８６ 制御部

Claims (5)

1. 静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場を照射する高周波磁場照射部と、
   前記高周波磁場照射部により照射された高周波磁場によって前記被検体から発せられる核磁気共鳴信号を検出する第１コイル及び第２コイルと、
   感度分布情報を収集する撮像に際して設定される撮像条件に基づいて生成された、スキャン中に受信経路の切り替えを指示するイベントコードに基づいて、前記撮像中に、ｋ空間のラインごとに、前記第１コイルからのデータの収集と、前記第２コイルからのデータの収集とを交互に切り替える切り替え部と、
   を備える、磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記第２コイルは、複数のコイルエレメントを有するコイルであって、
   前記第１コイルから収集されたデータと前記第２コイルから収集されたデータとを用いて生成された、前記第２コイルの各コイルエレメントの感度分布情報に基づいて、画像を再構成する画像再構成部をさらに備える、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記第１コイルは、全身用コイルであり、前記第２コイルは、複数のコイルエレメントを有するフェイズドアレイコイルである、請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記第１コイルは、局所コイルであり、前記第２コイルは、複数のコイルエレメントを有するフェイズドアレイコイルである、請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 被検体から発せられる核磁気共鳴信号を検出する第１コイル及び第２コイルを備える磁気共鳴イメージング装置が、
   感度分布情報を収集する撮像に際して設定される撮像条件に基づいて生成された、スキャン中に受信経路の切り替えを指示するイベントコードに基づいて、前記撮像中に、ｋ空間のラインごとに、前記第１コイルからのデータの収集と、前記第２コイルからのデータの収集とを交互に切り替える、
   ことを含む、受信経路切り替え方法。

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