JP6013137B2 - 磁気共鳴イメージング装置および周波数シフト量測定方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置および周波数シフト量測定方法に関する。

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、この励起にともなって発生するＭＲ信号から画像を再構成するものである。

この種のＭＲＩ装置においては、画像の画質を低下させる渦電流などの種々の影響を低減することが重要である。

米国特許出願公開第２００６／００２２６７４号明細書

ところで、傾斜磁場印加時に印加量に応じた周波数シフトが発生することにより、中心周波数が変動する場合がある。傾斜磁場コイルの調整状態に応じて変動量は変化するが、この現象により、イメージング中において励起されている原子核の位相が変調を受けるためSNR低下や感度ムラという形で画質が低下する。したがって、周波数シフトが生じる場合には、周波数シフト量を定量的に測定し、周波数シフトによる画質に対する影響を低減させることが好ましい。

本発明の一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、上述した課題を解決するために、双極傾斜磁場パルスを印加するシーケンスを実行することにより第１の位相画像を生成する位相画像生成部と、第１の位相画像の画像値を取得する画像値取得部と、第１の位相画像の画像値と、双極傾斜磁場パルスの磁場強度と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める周波数シフト量算出部と、を備えたものである。

本発明の第１実施形態に係るＭＲＩ装置の一構成例を示すブロック図。 主制御部のＣＰＵによる機能実現部の構成例を示す概略的なブロック図。 周波数シフト量を定量的に測定するために実行されるシーケンスの一例を示す説明図。 図３に示す第１、第２および第３のシーケンスの期間Ｉおよび期間ＩＩと、周波数シフト、渦電流および環境ノイズの信号極性との関係の一例を示す説明図。 第１の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャート。 第２の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャート。 第３の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャート。 第４の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャート。 第１の周波数シフト量補正方法でＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減する際の手順の一例を示すフローチャート。 第２の周波数シフト量補正方法でＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減する際の手順の一例を示すフローチャート。 第３の周波数シフト量補正方法で位相画像から周波数シフトの影響を低減する際の手順の一例を示すフローチャート。

本発明に係る磁気共鳴イメージング装置および周波数シフト量測定方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るＭＲＩ装置１０の一構成例を示すブロック図である。

ＭＲＩ装置１０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石１１、この静磁場用磁石１１の内部に設けられたシムコイル１２、傾斜磁場コイルユニット１３およびＲＦコイルユニット１４をガントリに内蔵した構成を有する。

また、ＭＲＩ装置１０は、制御系２０を有する。制御系２０は、静磁場電源２１、傾斜磁場電源２２、シムコイル電源２３、送信器２４、受信器２５、シーケンスコントローラ２６および情報処理装置３０を有する。

制御系２０の傾斜磁場電源２２は、Ｘ軸傾斜磁場電源２２ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２２ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２２ｚを有する。

情報処理装置３０は、入力部３１、表示部３２、記憶部３３および主制御部３４を有する。

静磁場用磁石１１は静磁場電源２１と接続され、静磁場電源２１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。静磁場用磁石１１は超伝導コイルで構成され、励磁の際に静磁場電源２１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てもよい。なお、静磁場用磁石１１は永久磁石で構成されてもよく、この場合静磁場電源２１が設けられなくともよい。

また、静磁場用磁石１１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル１２が設けられる。シムコイル１２はシムコイル電源２３と接続され、静磁場が均一化されるようシムコイル電源２３からシムコイル１２に電流が供給される。

傾斜磁場コイルユニット１３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル１３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル１３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル１３ｚを有し、静磁場用磁石１１の内部において筒状に形成される。傾斜磁場コイルユニット１３の内側には寝台３５が設けられて撮像領域とされ、寝台３５には被検体Ｐが載置される。ＲＦコイルユニット１４はガントリに内蔵されず、寝台３５や被検体Ｐ近傍に設けられてもよい。

また、傾斜磁場コイルユニット１３は、傾斜磁場電源２２と接続される。傾斜磁場コイルユニット１３のＸ軸傾斜磁場コイル１３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル１３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル１３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２２のＸ軸傾斜磁場電源２２ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２２ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２２ｚと接続される。

Ｘ軸傾斜磁場電源２２ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２２ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２２ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル１３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル１３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル１３ｚ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が形成される。

ＲＦコイルユニット１４は、送信器２４および受信器２５と接続される。ＲＦコイルユニット１４は、送信器２４から高周波信号を受けて被検体Ｐに送信する機能と、被検体Ｐ内部の原子核スピンの高周波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２５に与える機能とを有する。

制御系２０のシーケンスコントローラ２６は、傾斜磁場電源２２、送信器２４および受信器２５と接続される。シーケンスコントローラ２６は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭをはじめとする記憶媒体などにより構成され、情報処理装置３０から受けたシーケンス情報を記憶する。シーケンス情報には、傾斜磁場電源２２、送信器２４および受信器２５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２２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が含まれる。

シーケンスコントローラ２６は、このシーケンス情報に従って傾斜磁場電源２２、送信器２４および受信器２５の動作を制御することにより、たとえばＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚおよび高周波信号を発生させる。送信器２４は、シーケンスコントローラ２６から受けた制御情報にもとづいて高周波信号をＲＦコイルユニット１４に与える。また、受信器２５が出力したデジタルデータ（ＭＲ信号）は、シーケンスコントローラ２６を介して情報処理装置３０に与えられる。

なお、情報処理装置３０の主制御部３４は、シーケンス情報に対して適宜情報を付加するか、あるいはシーケンス情報そのものを書きかえることによって容易にシーケンスコントローラ２６を制御することができる。たとえば、送信ＲＦパルスの位相を補正する場合、主制御部３４は、その旨の情報をシーケンス情報に対して付加することにより、あるいはその旨の情報を含むようシーケンス情報を修正することにより、シーケンスコントローラ２６を介して送信器２４を制御して送信ＲＦパルスの位相を補正する。また、受信信号の位相を補正する場合、主制御部３４は、その旨の情報をシーケンス情報に対して付加することにより、あるいはその旨の情報を含むようシーケンス情報を修正することにより、シーケンスコントローラ２６を介して受信器２５を制御して受信信号の位相を補正する。

情報処理装置３０の入力部３１は、たとえばキーボード、タッチパネル、テンキー、トラックボールなどの一般的な入力装置により構成され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を主制御部３４に出力する。たとえば、ユーザは入力部３１を介して周波数シフト量の測定開始指示やスキャン画像（ＭＲ画像）を取得するためのシーケンスの開始指示などの情報を主制御部３４に与える。

表示部３２は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、主制御部３４の制御に従って主制御部３４により生成されたスキャン画像などの各種情報を表示する。

記憶部３３は、主制御部３４によるデータの読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体により構成され、様々なシーケンス情報や、画像の生データ、スキャン画像などの各種画像などを記憶する。

主制御部３４は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭをはじめとする記憶媒体などにより構成され、この記憶媒体に記憶されたプログラムに従ってシーケンスコントローラ２６を制御する。

主制御部３４のＣＰＵは、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体に記憶された周波数シフト量補正プログラムおよびこのプログラムの実行のために必要なデータをＲＡＭへロードし、このプログラムに従って、周波数シフト量を定量的に測定する処理や、測定した周波数シフト量にもとづいてスキャン画像から周波数シフトによる影響を低減するための処理を実行する。

主制御部３４のＲＡＭは、ＣＰＵが実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。

主制御部３４のＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、情報処理装置３０の起動プログラム、周波数シフト量補正プログラムや、これらのプログラムを実行するために必要な各種データを記憶する。

なお、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、ＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。

図２は、主制御部３４のＣＰＵによる機能実現部の構成例を示す概略的なブロック図である。なお、この機能実現部は、ＣＰＵを用いることなく回路などのハードウエアロジックによって構成してもよい。

図２に示すように、主制御部３４のＣＰＵは、周波数シフト量補正プログラムによって、少なくともシーケンス読込部４１、位相画像生成部４２、画像値取得部４３、周波数シフト量算出部４４およびスキャン画像生成部４５として機能する。この各部４１〜４５は、ＲＡＭの所要のワークエリアをデータの一時的な格納場所として利用する。

シーケンス読込部４１は、記憶部３３に記憶されたシーケンス情報を読み込み、必要に応じてシーケンス情報の内容を示す画像を表示部３２に表示させる。

ここで、周波数シフト量を定量的に求める方法について説明する。

図３は、周波数シフト量を定量的に測定するために実行されるシーケンスの一例を示す説明図である。

傾斜磁場コイルユニット１３において調整状態によっては、傾斜磁場を印加すると空間全体の周波数がシフトしてしまう場合がある。

周波数シフトがおきると、ＦＳＥ（Fast Spin Echo）法、ＥＰＩ（Echo Planar Imaging）法、位相コントラスト法（ＰＣ（Phase Contrast）法）などによるスキャンシーケンスを実行する際に得られるＭＲ画像の画質が劣化してしまう。

そこで、本実施形態に係るＭＲＩ装置１０は、図３に示すシーケンスを実行することにより得られる画像の画像値にもとづいて定量的に周波数シフト量を求めるとともに、求めた周波数シフト量にもとづいてＭＲ画像から周波数シフトによる影響を低減する。

第１のシーケンスは、双極傾斜磁場パルスを印加するシーケンスである。第２のシーケンスは、傾斜磁場パルスなしのシーケンスである。第３のシーケンスは、第１のシーケンスで印加される双極傾斜磁場パルスを極性反転したパルス（以下、反転双極傾斜磁場パルスという）を印加するシーケンスである。

なお、図３には第１のシーケンスの期間Ｉにおいて正のパルスが印加され、期間ＩＩにおいて負のパルスが印加される場合の例について示したが、期間Ｉにおいて負のパルスが印加され、期間ＩＩにおいて正のパルスが印加されてもよい。いずれの場合であっても、第３のシーケンスでは第１のシーケンスで印加される双極傾斜磁場パルスの反転双極傾斜磁場パルスが印加される。

図４は、図３に示す第１、第２および第３のシーケンスの期間Ｉおよび期間ＩＩと、周波数シフト、渦電流および環境ノイズの信号極性との関係の一例を示す説明図である。

周波数シフト量の極性は傾斜磁場の極性に依存しないため、傾斜磁場が印加される第１のシーケンスおよび第３のシーケンスにおいて、傾斜磁場の極性によらず（期間Ｉおよび期間ＩＩともに）、周波数シフト量は同極性となる。また、傾斜磁場が印加されない第２のシーケンスにおいては、周波数シフト量はゼロとなる。

一方、渦電流は、傾斜磁場の極性に応じて極性が変化するため、傾斜磁場が印加される第１のシーケンスおよび第３のシーケンスにおいて、渦電流の極性は傾斜磁場の極性と一致する。また、傾斜磁場が印加されない第２のシーケンスにおいては、渦電流はゼロとなる。

静磁場不均一やＲＦ不均一などに起因する、本実施形態の観点からは外部的な要因とみなせる環境ノイズは、上述の通り全てのシーケンスおよび全ての期間において、同様の大きさの信号が受信データに混入する。環境ノイズに極性のない一定量の大きさの成分となる。図４には環境ノイズの存在を○として示した。

周波数シフト量を定量的に求める方法（以下、周波数シフト量測定方法という）としては、たとえば次の４つの方法が考えられる。

第１の周波数シフト量測定方法は、第１のシーケンスのみを用いて周波数シフト量を求める方法である。

図５は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第１の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャートである。図５において、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。この手順は、シーケンス読込部４１によって記憶部３３に記憶された第１のシーケンスのシーケンス情報が読み込まれてスタートとなる。

まず、ステップＳ１において、位相画像生成部４２は、読み込まれた第１のシーケンスを実行するとともに、第１のシーケンスにより得られたデータにもとづく位相画像（以下、第１の位相画像という）を生成する。

次に、ステップＳ２において、画像値取得部４３は、第１の位相画像の画像値を取得する。

次に、ステップＳ３において、周波数シフト量算出部４４は、第１の位相画像の画像値と、双極傾斜磁場パルスの磁場強度および磁場印加時間と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める。

以上の手順により、第１のシーケンスのみを用いて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。

第１の周波数シフト量測定方法によれば、渦電流の影響および環境ノイズの影響を低減することは難しいものの、単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。

第２の周波数シフト量測定方法は、第１のシーケンスおよび第２のシーケンスを用いて周波数シフト量を求める方法である。

図６は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第２の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャートである。図６において、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。この手順は、シーケンス読込部４１によって記憶部３３に記憶された第１のシーケンスおよび第２のシーケンスのシーケンス情報が読み込まれてスタートとなる。図５と同等のステップには同一符号を付し、重複する説明を省略する。

ステップＳ１１において、位相画像生成部４２は、読み込まれた第２のシーケンスを実行するとともに、第２のシーケンスにより得られたデータにもとづく位相画像（以下、第２の位相画像という）を生成する。

次に、ステップＳ１２において、画像値取得部４３は、第１の位相画像と第２の位相画像との差分である位相差分画像の画像値を取得する。

次に、ステップＳ１３において、周波数シフト量算出部４４は、第１の位相画像と第２の位相画像との位相差分画像の画像値と、双極傾斜磁場パルスの磁場強度および磁場印加時間と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める。

以上の手順により、第１のシーケンスおよび第２のシーケンスを用いて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。

第２の周波数シフト量測定方法においては、第１の位相画像と第２の位相画像との位相差分画像の画像値が用いられる。図４に示すように、第１の位相画像と第２の位相画像との差分をとることにより、環境ノイズの影響を低減することができる。

したがって、第２の周波数シフト量測定方法によれば、環境ノイズの影響を低減した画像値を用いることができるため、第１の周波数シフト量測定方法に比べてより正確に単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。

第３の周波数シフト量測定方法は、第１のシーケンスおよび第３のシーケンスを用いて周波数シフト量を求める方法である。

図７は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第３の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャートである。図７において、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。この手順は、シーケンス読込部４１によって記憶部３３に記憶された第１のシーケンスおよび第３のシーケンスのシーケンス情報が読み込まれてスタートとなる。図５と同等のステップには同一符号を付し、重複する説明を省略する。

ステップＳ２１において、位相画像生成部４２は、読み込まれた第３のシーケンスを実行するとともに、第３のシーケンスにより得られたデータにもとづく位相画像（以下、第３の位相画像という）を生成する。

次に、ステップＳ２２において、画像値取得部４３は、第１の位相画像と第３の位相画像との和をとり、この和画像の画像値を取得する。

なお、画像値取得部４３は、第１および第２の周波数シフト量測定方法とスケールを揃えるよう、和画像の画像値を２で除した値を周波数シフト量算出部４４に与えてもよい。

次に、ステップＳ２３において、周波数シフト量算出部４４は、第１の位相画像と第３の位相画像との和画像の画像値と、双極傾斜磁場パルスの磁場強度および磁場印加時間と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める。

以上の手順により、第１のシーケンスおよび第３のシーケンスを用いて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。

第３の周波数シフト量測定方法においては、第１の位相画像と第３の位相画像との和画像の画像値が用いられる。図４に示すように、第１の位相画像と第３の位相画像との和をとることにより、渦電流の影響を低減することができる。

したがって、第３の周波数シフト量測定方法によれば、渦電流の影響を低減した画像値を用いることができるため、第１の周波数シフト量測定方法に比べてより正確に単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。

第４の周波数シフト量測定方法は、第１のシーケンス、第２のシーケンスおよび第３のシーケンスを用いて周波数シフト量を求める方法である。

図８は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第４の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャートである。図８において、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。この手順は、シーケンス読込部４１によって記憶部３３に記憶された第１のシーケンス、第２のシーケンスおよび第３のシーケンスのシーケンス情報が読み込まれてスタートとなる。図６と同等のステップには同一符号を付し、重複する説明を省略する。

ステップＳ１２で画像値取得部４３により第１の位相画像と第２の位相画像との差分である位相差分画像の画像値（データＡ）が取得されると、ステップＳ４１において、位相画像生成部４２は、読み込まれた第３のシーケンスを実行するとともに、第３の位相画像を生成する。

次に、ステップＳ４２において、位相画像生成部４２は、読み込まれた第２のシーケンスを実行するとともに、第２の位相画像を生成する。

次に、ステップＳ４３において、画像値取得部４３は、第３の位相画像と第２の位相画像との差分である位相差分画像の画像値（データＢ）を取得する。

次に、ステップＳ４４において、周波数シフト量算出部４４は、第１の位相画像と第２の位相画像との位相差分画像の画像値（データＡ）と第３の位相画像と第２の位相画像との差分である位相差分画像の画像値（データＢ）との和と、双極傾斜磁場パルスの磁場強度および磁場印加時間と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める。

第４の周波数シフト量測定方法においては、第１の位相画像と第２の位相画像との位相差分画像の画像値（データＡ）と第３の位相画像と第２の位相画像との差分である位相差分画像の画像値（データＢ）との和が用いられる。この和は、環境ノイズの影響が低減されるとともに渦電流の影響が低減されたものである。

したがって、第４の周波数シフト量測定方法によれば、渦電流の影響および環境ノイズの影響を低減した画像値を用いることができるため、第１、第２および第３の周波数シフト量測定方法に比べてより正確に単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。

以上説明したように、本実施形態に係るＭＲＩ装置１０によれば、周波数シフト量を定量的に測定することができる。

なお、いずれの周波数シフト量測定方法においても、シーケンスの実行対象は位相画像が取得可能なものであればよく、被検体Ｐにかえて所定のファントムとしてもよい。

次に、被検体ＰのＭＲ画像を得るためのスキャンシーケンスにより得られるＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減する方法（以下、周波数シフト量補正方法という）について説明する。

周波数シフト量補正方法としては、たとえば次の３つの方法が考えられる。

第１の周波数シフト量補正方法は、送信ＲＦパルスの位相を補正する方法である。

図９は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第１の周波数シフト量補正方法でＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減する際の手順の一例を示すフローチャートである。図９において、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。この手順は、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量がスキャン画像生成部４５に与えられてスタートとなる。

まず、ステップＳ５１において、シーケンス読込部４１は、被検体ＰのＭＲ画像を得るための所定のスキャンシーケンスのシーケンス情報を記憶部３３から読み込む。

次に、ステップＳ５２において、スキャン画像生成部４５は、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報および所定のスキャンシーケンスにおいて印加される傾斜磁場量の情報にもとづいて、ＭＲ画像に対する周波数シフトによる影響が低減されるように所定のスキャンシーケンスにおいて印加される送信ＲＦパルスの位相を補正するよう、シーケンスコントローラ２６を介して送信器２４を制御する。

たとえばＦＳＥ法では、周波数シフトがおきると、主エコーＳＥ（Spin Echo）成分と副エコーＳＴＥ（Stimulated Echo）成分の位相が一致しなくなってしまい、感度ムラが生じてしまう。そこで、所定のスキャンシーケンスがＦＳＥ法によるスキャンシーケンスである場合は、スキャン画像生成部４５は、ＳＥ成分とＳＴＥ成分の位相が一致するように送信ＲＦパルスの位相を補正するよう、シーケンスコントローラ２６を介して送信器２４を制御する。

なお、送信ＲＦパルスの位相を補正量は、所定のスキャンシーケンスに含まれるＴＥ（Echo Time）、エコースペース、ＲＦパルスのパルス長等の情報にもとづいて修正してもよい。

次に、ステップＳ５３において、スキャン画像生成部４５は、所定のスキャンシーケンスを実行することにより得られたデータにもとづいてＭＲ画像を生成するとともに、この画像を表示部３２に表示させる。

以上の手順により、ＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。

第１の周波数シフト量補正方法によれば、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報および所定のスキャンシーケンスにおいて印加される傾斜磁場量の情報にもとづいて送信ＲＦパルスの位相を補正することにより、ＲＦ送信位相のずれによる感度ムラが改善することができ、ＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。

第２の周波数シフト量補正方法は、受信信号の位相を補正する方法である。

リードアウト傾斜磁場に起因する周波数シフトにより、受信信号の位相が累積的な変調を受けるため、リードアウト方向に画像シフトが発生する。そこで、リードアウト時に印加される傾斜磁場による周波数シフトの影響を補正するよう受信信号の位相を補正することにより、位置ずれを改善する。

図１０は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第２の周波数シフト量補正方法でＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減する際の手順の一例を示すフローチャートである。図１０において、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。この手順は、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量がスキャン画像生成部４５に与えられてスタートとなる。図９と同等のステップには同一符号を付し、重複する説明を省略する。

ステップＳ６１において、スキャン画像生成部４５は、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報および所定のスキャンシーケンスにおいて印加される傾斜磁場量の情報にもとづいて、ＭＲ画像に対する周波数シフトによる影響が低減されるように所定のスキャンシーケンスにおいて受信されるＭＲ信号の位相を補正するよう、シーケンスコントローラ２６を介して受信器２５を制御する。

次に、ステップＳ６２において、スキャン画像生成部４５は、所定のスキャンシーケンスを実行することにより得られたデータにもとづいてＭＲ画像を生成するとともに、この画像を表示部３２に表示させる。

以上の手順により、ＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。

第２の周波数シフト量補正方法によれば、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報および所定のスキャンシーケンスにおいて印加される傾斜磁場量の情報にもとづいて受信信号の位相を補正することにより、受信信号の位相ズレによる位置ずれを改善することができ、ＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。

第３の周波数シフト量補正方法は、位相コントラスト法（ＰＣ法）によるスキャンシーケンスにおいて得られる画像値を補正する方法である。

位相コントラスト法によるスキャンシーケンスを実行する際に周波数シフトが生じていると、位相が変調を受けるため流れのない位置であっても流れがあるかのような結果が得られてしまう。

そこで、周波数シフト量算出部４４により求められた周波数シフト量にもとづいて再構成画像にオフセットを加える後処理を行うことにより、適切な流速値が得られるようにするとよい。送信ＲＦパルスの位相や受信信号の位相を補正していない場合でも、単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報にもとづいて画像処理により画像値を補正することによってもＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。

図１１は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第３の周波数シフト量補正方法で位相画像から周波数シフトの影響を低減する際の手順の一例を示すフローチャートである。図１１において、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。この手順は、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量がスキャン画像生成部４５に与えられてスタートとなる。

まず、ステップＳ７１において、シーケンス読込部４１は、位相コントラスト法によるスキャンシーケンスのシーケンス情報を記憶部３３から読み込む。

次に、ステップＳ７２において、スキャン画像生成部４５はこのシーケンス情報にもとづいてシーケンスコントローラ２６を制御してスキャンを実行する。

次に、ステップＳ７３において、スキャン画像生成部４５は、位相コントラスト法によるスキャンシーケンスを実行することにより得られた位相画像値に対して、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報および所定のスキャンシーケンスにおいて印加される傾斜磁場量の情報にもとづいてオフセットを加えて補正したＭＲ画像を生成するとともに、この画像を表示部３２に表示させる。

以上の手順により、ＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。

第３の周波数シフト量補正方法によれば、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報および位相コントラスト法によるスキャンシーケンスにおいて印加される傾斜磁場量の情報にもとづいて位相画像の画像値を後処理で補正することにより、ＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。また、位相画像の画像値から算出される血流の流速値をより信頼性の高いものとすることができる。

本実施形態に係るＭＲＩ装置１０によれば、周波数シフト量を定量的に測定することができる。また、周波数シフト量は一般に、装置に固有の値を有する。したがって、あらかじめ周波数シフト量を定量的に求めておくことにより、スキャン画像（ＭＲ画像）から周波数シフトによる影響を容易かつ正確に低減することができ、画質を向上させることができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ ＭＲＩ装置
１３ 傾斜磁場コイルユニット
１４ ＲＦコイルユニット
２０ 制御系
２４ 送信器
２５ 受信器
２６ シーケンスコントローラ
３０ 情報処理装置
３１ 入力部
３２ 表示部
３３ 記憶部
３４ 主制御部
４２ 位相画像生成部
４３ 画像値取得部
４４ 周波数シフト量算出部
４５ スキャン画像生成部

Claims (8)

1. 双極傾斜磁場パルスを印加するシーケンスを実行することにより第１の位相画像を生成する位相画像生成部と、
   前記第１の位相画像の画像値を取得する画像値取得部と、
   前記第１の位相画像の前記画像値と、前記双極傾斜磁場パルスの磁場強度と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める周波数シフト量算出部と、
   を備えた磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記位相画像生成部は、
   傾斜磁場パルスなしのシーケンスを実行することにより第２の位相画像をさらに生成し、
   前記画像値取得部は、
   前記第１の位相画像と前記第２の位相画像との差分画像の画像値を取得し、
   前記周波数シフト量算出部は、
   前記第１の位相画像と前記第２の位相画像との差分画像の画像値と、前記双極傾斜磁場パルスの磁場強度と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める、
   請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記位相画像生成部は、
   前記双極傾斜磁場パルスを極性反転した反転双極傾斜磁場パルスを印加するシーケンスを実行することにより第３の位相画像をさらに生成し、
   前記画像値取得部は、
   前記第１の位相画像と前記第３の位相画像との和画像の画像値を取得し、
   前記周波数シフト量算出部は、
   前記第１の位相画像と前記第３の位相画像との和画像の画像値と、前記双極傾斜磁場パルスの磁場強度と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める、
   請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記位相画像生成部は、
   傾斜磁場パルスなしのシーケンスを実行することにより第２の位相画像をさらに生成するとともに、前記双極傾斜磁場パルスを極性反転した反転双極傾斜磁場パルスを印加するシーケンスを実行することにより第３の位相画像をさらに生成し、
   前記画像値取得部は、
   前記第１の位相画像と前記第２の位相画像との差分画像の画像値を取得するとともに前記第３の位相画像と前記第２の位相画像との差分画像の画像値を取得し、
   前記周波数シフト量算出部は、
   前記第１の位相画像と前記第２の位相画像との差分画像の画像値と前記第３の位相画像と前記第２の位相画像との差分画像の画像値との和と、前記双極傾斜磁場パルスの磁場強度と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める、
   請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 被検体のＭＲ画像を得るためのスキャンシーケンスを実行する際に、前記周波数シフト量算出部により求められた前記単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量にもとづいて、前記スキャンシーケンスにおいて印加される送信高周波パルスの位相を補正するよう前記送信高周波パルスを送信する送信部を制御するスキャン画像生成部、
   をさらに備えた請求項１ないし４のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 被検体のＭＲ画像を得るためのスキャンシーケンスを実行する際に、前記周波数シフト量算出部により求められた前記単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量にもとづいて、前記スキャンシーケンスにおいて受信されるＭＲ信号の位相を補正するよう前記ＭＲ信号を受信する受信部を制御するスキャン画像生成部、
   をさらに備えた請求項１ないし５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 位相コントラスト法によるスキャンシーケンスを実行する際に、前記スキャンシーケンスを実行することにより得られた位相画像値に対して、前記周波数シフト量算出部により求められた前記単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量にもとづくオフセットを加えて補正するスキャン画像生成部、
   をさらに備えた請求項１ないし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. 双極傾斜磁場パルスを印加するシーケンスを実行することにより第１の位相画像を生成するステップと、
   前記第１の位相画像の画像値を取得するステップと、
   前記第１の位相画像の前記画像値と、前記双極傾斜磁場パルスの磁場強度と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めるステップと、
   を有する周波数シフト量測定方法。

Images