JP6165818B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置に関する。
従来、磁気共鳴イメージング装置に関する技術として、被検体が置かれた天板を移動させながら天板の移動方向に垂直な断面を選択励起して磁気共鳴信号を繰り返し収集することで、被検体の体軸方向に広い範囲の画像を生成する方法があった。また、磁気共鳴信号を受信する受信コイルとして複数のコイルエレメントを有するアレイコイルが用いられる場合に、そのアレイコイルを用いて磁気共鳴信号を収集し、収集した磁気共鳴信号に基づいて受信コイルの位置を計測する方法があった。
特開平１０−１７９５５１号公報 米国特許第６７９４８７２号明細書
しかしながら、従来技術では、被検体の広領域撮像と受信コイルの位置計測とを行う場合には、それぞれを個別に実行する必要があり、検査時間が長くなっていた。
実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、アレイコイルと、収集制御部と、広領域画像生成部と、位置計測部とを備える。アレイコイルは、複数のコイルエレメントを配列して形成される。収集制御部は、前記アレイコイルが装着された前記被検体が置かれた天板を移動させて、第１の天板の位置と第２の天板の位置とのそれぞれにおいて、前記アレイコイルから磁気共鳴信号を収集する。広領域画像生成部は、前記収集制御部により収集された磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体を表した広領域画像を生成する。位置計測部は、前記広領域画像の生成に用いられる磁気共鳴信号の強度と該磁気共鳴信号が収集された際の前記第１の天板の位置と前記第２の天板の位置とに基づいて前記コイルエレメントの位置を計測する。
図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置の全体構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係るアレイコイルの一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係る計算機システムの詳細な構成を示す機能ブロック図である。 図４は、第１の実施形態に係るコイル位置情報記憶部によって記憶されるコイル位置情報の一例を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係るデータ収集制御部により実行されるデータ収集を説明するための図である。 図６は、第１の実施形態に係る広領域画像生成部によって生成される広領域画像の一例を示す図である。 図７は、第１の実施形態に係るプロファイルデータ生成部によって生成されるコイルエレメントのプロファイルデータの一例を示す図である。 図８は、第１の実施形態に係るプロファイルデータ生成部によって生成されるＷＢコイルのプロファイルデータの一例を示す図である。 図９は、第１の実施形態に係るコイル位置計測部によるアレイコイルの位置計測を説明するための図である。 図１０は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置による処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は、第２の実施形態に係る計算機システムの詳細な構成を示す機能ブロック図である。 図１２は、第２の実施形態に係る画像データ生成部により生成されるコイルエレメント８０のアレイコイル画像の一例を示す図である。 図１３は、第２の実施形態に係る画像データ生成部により生成されるＷＢコイル画像の一例を示す図である。 図１４は、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置による処理の流れを示すフローチャートである。 図１５は、第３の実施形態に係るデータ収集制御部により実行されるデータ収集を説明するための図である。
以下に、図面を参照して、磁気共鳴イメージング装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態では、磁気共鳴イメージング装置をＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置と呼ぶ。また、磁気共鳴信号をＭＲ信号と呼ぶ。
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、全身用（Whole Body：ＷＢ）コイル６、送信部７、アレイコイル８ａ〜８ｅ、受信部９、及び計算機システム１０を備える。
静磁場磁石１は、中空の円筒形状に形成され、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石１としては、例えば永久磁石、超伝導磁石等が使用される。
傾斜磁場コイル２は、中空の円筒形状に形成され、静磁場磁石１の内側に配置される。この傾斜磁場コイル２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る。これら３つのコイルは、後述する傾斜磁場電源３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。ここで、Ｚ軸方向は、静磁場と同方向である。また、Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向に垂直かつ水平な方向である。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向に垂直な上下の方向である。
ここで、傾斜磁場コイル２によって発生するＸ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、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及びスライス選択用傾斜磁場Ｇｓにそれぞれ対応している。リードアウト用傾斜磁場Ｇｒは、空間的位置に応じてＭＲ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ＭＲ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。
傾斜磁場電源３は、計算機システム１０による制御のもと、撮像部位や撮像目的に応じて設定されたパルスシーケンスにしたがって、傾斜磁場コイル２に電流を供給する。
寝台４は、被検体Ｐが置かれる天板４ａを備え、後述する寝台制御部５による制御のもと、被検体Ｐが載置された状態で天板４ａを傾斜磁場コイル２の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、この寝台４は、天板４ａの長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように設置される。
寝台制御部５は、計算機システム１０による制御のもと、寝台４を駆動して天板４ａを長手方向及び上下方向へ移動する。
ＷＢコイル６は、被検体Ｐの周りに配置され、被検体Ｐから発生するＭＲ信号を受信する。例えば、ＷＢコイル６は、傾斜磁場コイル２の内側に配置され、送信部７から高周波パルスの供給を受けて被検体Ｐに高周波磁場を印加することで、被検体Ｐの任意の断面を選択励起する。また、ＷＢコイル６は、高周波磁場の影響で被検体Ｐから発生するＭＲ信号を受信する。
送信部７は、計算機システム１０による制御のもと、撮像部位や撮像目的に応じて設定されたパルスシーケンスにしたがって、ラーモア周波数に対応する高周波パルスをＷＢコイル６に送信する。
アレイコイル８ａ〜８ｅは、被検体に装着され、被検体Ｐから発生するＭＲ信号を受信する。各アレイコイルは、被検体Ｐから発生するＭＲ信号をそれぞれ受信する複数のコイルエレメントを配列して形成される。そして、各コイルエレメントは、ＭＲ信号を受信すると、受信したＭＲ信号を受信部９へ出力する。
なお、アレイコイル８ａ〜８ｅは撮像対象の部位ごとに用意されており、それぞれ撮像対象の部位に配置される。例えば、アレイコイル８ａは、頭部撮像用であり、被検体Ｐの頭部に配置される。また、アレイコイル８ｂ及び８ｃは、脊椎撮像用であり、被検体Ｐの背中と天板４ａとの間に配置される。また、アレイコイル８ｄ及び８ｅは、腹部撮像用であり、被検体の腹側に配置される。
ここで、アレイコイル８ａ〜８ｅの一例について説明する。図２は、第１の実施形態に係るアレイコイル８ｂの一例を示す図である。なお、ここでは、脊椎用のコイルであるアレイコイル８ｂを例にあげて説明する。図２に示すように、例えば、アレイコイル８ｂは、３列×４行に配列された１２個のコイルエレメント８０を有する。なお、アレイコイルに含まれるコイルエレメントの数は１２個に限られず、撮像対象の部位の大きさや形状に応じて、アレイコイルごとに適切な数のコイルエレメントが配列される。
また、本実施形態では、各アレイコイルについて、アレイコイルの任意の位置に代表位置が定義される。この代表位置は、アレイコイルが有する各コイルエレメントの位置を相対位置として設定するために用いられる。例えば、図２に示すアレイコイル８ｂでは、アレイコイルの中心位置に代表位置８１が定義される。
受信部９は、計算機システム１０による制御のもと、操作者によって撮像部位や撮像目的に応じて設定されたパルスシーケンスにしたがって、ＷＢコイル６及びアレイコイル８ａ〜８ｅから出力されるＭＲ信号を検出する。そして、受信部９は、検出したＭＲ信号をデジタル化して生データを生成し、生成した生データを計算機システム１０に送信する。
なお、受信部９は、ＷＢコイル６と、アレイコイル８ａ〜８ｅが有する各コイルエレメントとから出力されるＭＲ信号を受信するための複数の受信チャンネルを有する。そして、受信部９は、撮像に用いるコイルエレメントが計算機システム１０から通知された場合には、通知されたコイルエレメントから出力されたＭＲ信号が受信されるように、通知されたコイルエレメントに対して受信チャンネルを割り当てる。これにより、例えば、受信部９は、ＷＢコイル６とアレイコイル８ａ〜８ｅとを切り換えてＭＲ信号を受信することができる。
また、受信部９は、１つのアレイコイルが有する複数のコイルエレメントの中で、操作者により選択された２つ以上のコイルエレメントによって受信されたＭＲ信号を合成する機能も有する。
計算機システム１０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。この計算機システム１０は、インタフェース部１１、データ収集部１２、データ処理部１３、記憶部１４、表示部１５、入力部１６及び制御部１７を有する。
インタフェース部１１は、傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７及び受信部９に接続されており、これらの接続された各部と計算機システム１０との間で授受される信号の入出力を制御する。
データ収集部１２は、インタフェース部１１を介して、受信部９から送信される生データを収集する。そして、データ収集部１２は、収集した生データを記憶部１４に格納する。
データ処理部１３は、記憶部１４に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処理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。また、データ処理部１３は、生成した各種データを記憶部１４に格納する。なお、このデータ処理部１３については、後に詳細に説明する。
記憶部１４は、データ収集部１２によって収集された生データやデータ処理部１３によって生成されたデータなどを被検体Ｐごとに記憶する。なお、この記憶部１４については、後に詳細に説明する。
表示部１５は、データ処理部１３によって生成された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。この表示部１５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。
入力部１６は、操作者から各種操作や情報入力を受け付ける。この入力部１６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、モード切替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。
制御部１７は、図示していないＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を有し、上述した各機能部を制御することによってＭＲＩ装置１００を総括的に制御する。なお、この制御部１７については、後に詳細に説明する。
以上、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の全体構成について説明した。このような構成のもと、本実施形態では、計算機システム１０が、アレイコイル８ａ〜８ｅが装着された被検体Ｐが置かれた天板４ａを連続的に移動しながら、天板４ａの移動方向に垂直な断面を繰り返し選択励起してＭＲ信号を収集する。また、計算機システム１０は、収集したＭＲ信号に基づいて被検体Ｐの広領域画像を生成するとともに、広領域画像の生成に用いられるＭＲ信号の強度とＭＲ信号が収集された際の天板４ａの位置とに基づいてコイルエレメント８ａ〜８ｅの位置を計測する。
すなわち、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、１回の天板移動で収集された同じＭＲ信号を用いて、被検体の広領域撮像と受信コイルの位置計測とをそれぞれ行う。したがって、本実施形態によれば、被検体の広領域撮像と受信コイルの位置計測とをそれぞれ行う場合に、寝台を移動させる回数が減るので、検査時間を短縮することができる。
以下では、計算機システム１０の機能を中心に、かかるＭＲＩ装置１００の詳細について説明する。なお、本実施形態では、アレイコイル８ｂを用いて広領域撮像及びコイルエレメントの位置計測を行う場合を例にあげて説明するが、他のアレイコイルを用いた場合でも、広領域撮像及びコイルエレメントの位置計測を同様に行うことが可能である。
図３は、第１の実施形態に係る計算機システム１０の詳細な構成を示す機能ブロック図である。なお、図３は、図１に示した計算機システム１０が有するデータ処理部１３、記憶部１４及び制御部１７の構成を示している。
図３に示すように、記憶部１４は、生データ記憶部１４ａと、アレイコイルデータ記憶部１４ｂと、ＷＢコイルデータ記憶部１４ｃと、補正データ記憶部１４ｄと、コイル位置情報記憶部１４ｅとを有する。
生データ記憶部１４ａは、データ収集部１２によって収集された生データを被検体Ｐごとに記憶する。
アレイコイルデータ記憶部１４ｂは、アレイコイル８ａ〜８ｅによって受信されたＭＲ信号に基づいて生成されるプロファイルデータを記憶する。このプロファイルデータは、後述するプロファイルデータ生成部１３ｂによって生成される。
ＷＢコイルデータ記憶部１４ｃは、ＷＢコイル６によって受信されたＭＲ信号に基づいて生成されるプロファイルデータを記憶する。このプロファイルデータは、後述するプロファイルデータ生成部１３ｂによって生成される。
補正データ記憶部１４ｄは、ＷＢコイル６により受信されたＭＲ信号の強度に基づいて、各コイルエレメントにより収集されたＭＲ信号における被検体Ｐの部分的な性状の違いによる信号強度の変動を補正した補正データを記憶する。この補正データは、後述するデータ補正部１３ｃによって生成される。
コイル位置情報記憶部１４ｅは、アレイコイル８ａ〜８ｅにそれぞれ設定された代表位置を基準にした各コイルエレメントの物理的な位置を示すコイル位置情報を記憶する。図４は、第１の実施形態に係るコイル位置情報記憶部１４ｅによって記憶されるコイル位置情報の一例を示す図である。図４に示すように、例えば、コイル位置情報記憶部１４ｅは、「コイル名」と、「アレイコイル外寸」と、「エレメント番号」と、「エレメント外寸」と、「相対位置」とを対応付けた情報をコイル位置情報として記憶する。
コイル名は、アレイコイルの種類を一意に識別するための識別情報である。例えば、図４の例では、「アレイコイルＡ」が、頭部撮像用のアレイコイル８ａを示している。また、「アレイコイルＢ」が、脊椎撮像用のアレイコイル８ｂ及び８ｃを示している。また、「アレイコイルＣ」が、腹部撮像用のアレイコイル８ｄ及び８ｅを示している。
アレイコイル外寸は、アレイコイルの外寸を示す情報である。アレイコイルの外寸は、ｘ，ｙ，ｚ軸方向それぞれの長さで表される。例えば、図４の例では、アレイコイルＢのｘ軸方向の外寸が５２０ｍｍであり、ｙ軸方向の外寸が５０ｍｍであり、ｚ軸方向の外寸が４２０ｍｍであることを示している。
エレメント番号は、アレイコイルが有するコイルエレメントをアレイコイルごとに一意に識別するための番号である。例えば、図４の例では、アレイコイルＢが、「１」〜「１２」の１２個のコイルエレメントを有することを示している。
エレメント外寸は、各アレイコイルが有する各コイルエレメントの外寸を示す情報である。各コイルエレメントの外寸は、ｘ，ｙ，ｚ軸方向それぞれの長さで表される。例えば、図４の例では、アレイコイルＢが有する各コイルエレメントのｘ軸方向の外寸が１１０ｍｍであり、ｙ軸方向の外寸が１０ｍｍであり、ｚ軸方向の外寸が１２０ｍｍであることを示している。
相対位置は、アレイコイルに設定された代表位置を基準にしたコイルエレメントの物理的な位置を示す情報である。例えば、相対位置は、アレイコイルの任意の位置に設定された代表位置を原点とした場合のｘ，ｙ，ｚ軸方向の相対座標（ｘ，ｙ，ｚ）で表される。例えば、図４の例では、アレイコイルＢが有するコイルエレメント番号：「１」のコイルエレメントの相対位置が（−１４０，０，１９５）であり、同じくアレイコイルＢが有するコイルエレメント番号：「２」のコイルエレメントの相対位置が（０，０，１９５）であることを示している。
図３の説明にもどって、制御部１７は、データ収集制御部１７ａを有する。
データ収集制御部１７ａは、操作者により設定された撮像条件に基づいてパルスシーケンスを生成し、生成したパルスシーケンスにしたがって傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、及び受信部９を制御することで、被検体ＰからＭＲ信号を収集する。なお、ここでいうパルスシーケンスとは、傾斜磁場電源３が傾斜磁場コイル２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７がＷＢコイル６に送信する高周波パルスの強さや送信タイミング、受信部９がＭＲ信号を検出するタイミングなど、被検体Ｐのスキャンを実行するための手順を示す情報である。
本実施形態では、データ収集制御部１７ａは、アレイコイル８ｂが装着された被検体Ｐが置かれた天板４ａを連続的に移動しながら、天板４ａの移動方向に垂直な断面を繰り返し選択励起してＭＲ信号を収集する。
図５は、第１の実施形態に係るデータ収集制御部１７ａにより実行されるデータ収集を説明するための図である。図５に示すように、具体的には、データ収集制御部１７ａは、アレイコイル８ｂが装着された被検体Ｐが置かれた天板４ａをＺ軸方向に連続的に移動する。ここで、被検体Ｐは、体軸がＺ軸方向に沿うように天板４ａに置かれる。そして、データ収集制御部１７ａは、天板４ａを移動しながら、天板４ａの移動方向に垂直なアキシャル断面ＡＸを選択励起してＭＲ信号を収集するパルスシーケンスを繰り返し実行する。
また、本実施形態では、データ収集制御部１７ａは、天板４ａの移動方向に垂直な１次元の方向（ＲＯ（Read Out）方向）に対応するＭＲ信号を収集する。例えば、データ収集制御部１７ａは、１次元のラインスキャンのパルスシーケンスを繰り返し実行することで、Ｘ軸方向に対応するＭＲ信号を収集する。また、データ収集制御部１７ａは、ＭＲ信号を収集するごとに、受信部９を制御して、アレイコイル８ｂとＷＢコイル６とを交互に切り替えながらデータ収集を繰り返す。
図３の説明にもどって、データ処理部１３は、広領域画像生成部１３ａと、プロファイルデータ生成部１３ｂと、データ補正部１３ｃと、コイル位置計測部１３ｄとを有する。
広領域画像生成部１３ａは、データ収集制御部１７ａにより収集されたＭＲ信号に基づいて被検体Ｐの広領域画像を生成する。具体的には、広領域画像生成部１３ａは、アレイコイル８ｂが有する各コイルエレメントによって受信されたＭＲ信号に基づく生データを生データ記憶部１４ａから読み出し、読み出した生データからＺ軸方向に広い範囲の被検体Ｐの画像を生成する。
より具体的には、広領域画像生成部１３ａは、データ収集制御部１７ａにより時系列に収集されたＭＲ信号に基づく生データそれぞれを時系列に順番に読み出し、読み出した生データそれぞれに１次元フーリエ変換処理を施すことで、１次元方向の実空間を表す複数のデータを生成する。そして、広領域画像生成部１３ａは、１次元フーリエ変換処理により生成したデータを実空間上で時系列順に配置することで、被検体Ｐの広領域画像を生成する。このとき、広領域画像生成部１３ａは、ＭＲ信号を収集した時間間隔の間に天板４ａを移動した量に合わせて、実空間上でのデータの配置間隔を決める。このように、天板４ａの移動量に合わせて実空間のデータを配置することで、被検体の形状を正しく表した広領域画像を生成することができる。
図６は、第１の実施形態に係る広領域画像生成部１３ａによって生成される広領域画像の一例を示す図である。図６に示すように、例えば、データ収集制御部１７ａは、広領域画像６０として、被検体Ｐの体軸方向に広い範囲の画像を生成する。
図３の説明にもどって、プロファイルデータ生成部１３ｂは、アレイコイル８ａ〜８ｅが有する複数のコイルエレメント８０それぞれによって受信されたＭＲ信号に基づいて、天板４ａの移動方向に垂直な１次元の方向におけるＭＲ信号の強度の分布を示すプロファイルデータをコイルエレメント８０ごとに生成する。
具体的には、プロファイルデータ生成部１３ｂは、アレイコイル８ｂが有する各コイルエレメントにより収集されたＭＲ信号に基づく生データを生データ記憶部１４ａから読み出す。このとき、プロファイルデータ生成部１３ｂは、広領域画像生成部１３ａが広領域画像の生成に用いる生データを読み出す。ここで、プロファイルデータ生成部１３ｂが広領域画像の生成と同じ生データを用いることで、１回の天板移動で収集されたＭＲ信号に基づいて、広領域撮像とコイルエレメントの位置計測とを両方行うことができるようになる。
そして、プロファイルデータ生成部１３ｂは、読み出した生データから、コイルエレメントごとに、Ｘ軸方向におけるＭＲ信号の強度の分布を示すプロファイルデータを生成する。例えば、プロファイルデータ生成部１３ｂは、生データに対して１次元フーリエ変換処理を施すことで、コイルエレメントのプロファイルデータを生成する。そして、プロファイルデータ生成部１３ｂは、生成した各コイルエレメントのプロファイルデータをそれぞれアレイコイルデータ記憶部１４ｂに格納する。
図７は、第１の実施形態に係るプロファイルデータ生成部１３ｂによって生成されるコイルエレメント８０のプロファイルデータの一例を示す図である。図７において、Ｓ軸は、ＭＲ信号の強度を示している。また、Ｘ軸は、Ｘ軸方向の空間的な位置を示している。また、Ｚ軸は、Ｚ軸方向の空間的な位置を示している。なお、ここでいうＸ軸方向及びＺ軸方向の空間的な位置は、天板４ａ上の所定の位置を原点とした寝台座標系で表される。例えば、寝台座標系の原点は、天板４ａの中央に設定される。この寝台座標系は、天板４ａの移動とともに座標系全体がＺ軸方向へ移動することになる。
図７に示すように、プロファイルデータ生成部１３ｂは、プロファイルデータのもとになったＭＲ信号が収集された時点でのＺ軸方向における天板４ａの位置ごとに、コイルエレメントのプロファイルデータを生成する。例えば、プロファイルデータ生成部１３ｂは、プロファイルデータを生成するごとに、そのプロファイルデータのもとになるＭＲ信号が収集された際の天板４ａの移動量を制御部１７から取得し、取得した移動量から天板４ａの位置を算出してプロファイルデータに関連付けておく。
さらに、プロファイルデータ生成部１３ｂは、ＷＢコイル６により収集されたＭＲ信号に基づく生データを生データ記憶部１４ａから読み出し、読み出した生データからＸ軸方向におけるＭＲ信号の強度の分布を示すプロファイルデータを生成する。例えば、プロファイルデータ生成部１３ｂは、コイルエレメントに関するプロファイルデータと同様に、生データに対して１次元フーリエ変換処理を施すことで、ＷＢコイルのプロファイルデータを生成する。そして、プロファイルデータ生成部１３ｂは、生成したＷＢコイル６のプロファイルデータをＷＢコイルデータ記憶部１４ｃに格納する。
図８は、第１の実施形態に係るプロファイルデータ生成部１３ｂによって生成されるＷＢコイル６のプロファイルデータの一例を示す図である。図８において、Ｓ軸は、ＭＲ信号の強度を示している。また、Ｘ軸は、Ｘ軸方向の空間的な位置を示している。また、Ｚ軸は、Ｚ軸方向の空間的な位置を示している。なお、ここでいうＸ軸方向及びＺ軸方向の空間的な位置は、エレメントコイルのプロファイルデータと同様に、前述した寝台座標系で表される。
図８に示すように、プロファイルデータ生成部１３ｂは、プロファイルデータのもとになったＭＲ信号が収集された時点でのＺ軸方向における天板４ａの位置ごとに、ＷＢコイルのプロファイルデータを生成する。例えば、プロファイルデータ生成部１３ｂは、プロファイルデータを生成するごとに、そのプロファイルデータのもとになるＭＲ信号が収集された際の天板４ａの移動量を制御部１７から取得し、取得した移動量から天板４ａの位置を算出してプロファイルデータに関連付けておく。
図３の説明にもどって、データ補正部１３ｃは、ＷＢコイル６により受信されたＭＲ信号の強度に基づいて、各コイルエレメントにより収集されたＭＲ信号における被検体Ｐの部分的な性状の違いによる信号強度の変動を補正する。
具体的には、データ補正部１３ｃは、アレイコイル８ｂが有する各コイルエレメントのプロファイルデータをアレイコイルデータ記憶部１４ｂから読み出し、ＷＢコイル６のプロファイルデータをＷＢコイルデータ記憶部１４ｃから読み出す。そして、データ補正部１３ｃは、各コイルエレメントのプロファイルデータにおけるＭＲ信号の強度をＷＢコイル６のプロファイルデータにおけるＭＲ信号の強度で除算することで、各コイルエレメントのプロファイルデータを補正した補正データを生成する。そして、データ補正部１３ｃは、生成した補正データを補正データ記憶部１４ｄに格納する。
コイルエレメントは、被検体の一部分から発生するＭＲ信号を受信するものである。そのため、各コイルエレメントによって受信されるＭＲ信号の強度は、同じ感度のコイルエレメントであっても、それぞれが置かれた箇所における被検体の性状によって信号強度が異なる。これに対し、ＷＢコイルは、被検体全体から発生するＭＲ信号を受信するものである。そのため、ＷＢコイルによって受信されるＭＲ信号は、被検体Ｐ全体から発生するＭＲ信号の空間的な分布を表すことになる。したがって、各コイルエレメントのプロファイルデータをＷＢコイル６のプロファイルデータに基づいて補正することで、被検体の部分的な性状の違いによるＭＲ信号の強度のばらつきが補正される。
コイル位置計測部１３ｄは、広領域画像の生成に用いられるＭＲ信号の強度とＭＲ信号が収集された際の天板４ａの位置とに基づいて、コイルエレメントの位置を計測する。
具体的には、コイル位置計測部１３ｄは、アレイコイル８ｂが有する各コイルエレメントの補正データを補正データ記憶部１４ｄから読み出し、読み出した補正データに含まれる信号のうち信号値が所定の閾値を超える信号のみを抽出する。ここで、コイル位置計測部１３ｄが、信号値すなわち信号強度が所定の閾値を超える信号のみを用いることで、各コイルエレメントによって受信されたＭＲ信号の中からノイズとしてみなされる信号が除外される。これにより、信頼度が高い信号のみを用いて受信コイルの代表位置の位置が算出されるので、コイルエレメントの位置をより精度よく計測することができるようになる。
そして、例えば、コイル位置計測部１３ｄは、抽出した信号における信号値の重心位置を求めることで、コイルエレメントの位置を算出する。ここで、例えば、Ｘ軸方向の空間的な位置をＸｉ、ＭＲ信号が収集された時点でのＺ軸方向における天板４ａの位置をＺｊ、点（Ｘｉ，Ｚｊ）における信号値をＳｉｊとすると、Ｚ軸方向の重心位置Ｗｚは、以下の式（１）で求められる。
Ｗｚ＝Σ（Ｓｉｊ×Ｚｉ）／ΣＳｉｊ ・・・（１）
また、Ｘ軸方向の重心位置Ｗｘは、以下の式（２）で求められる。
Ｗｘ＝Σ（Ｓｉｊ×Ｘｉ）／ΣＳｉｊ ・・・（２）
コイル位置計測部１３ｄは、上記式（１）及び（２）を用いて、アレイコイル８ｂが有する全てのコイルエレメントについて、Ｚ軸方向の位置Ｗｚ及びＸ軸方向の位置Ｗｘを算出する。ここで、前述したように、コイルエレメント及びＷＢコイルのプロファイルデータにおいて空間的な位置は寝台座標系で表されることから、各コイルエレメントの位置も寝台座標系で表されることになる。
そして、各コイルエレメントの位置を計測した後に、コイル位置計測部１３ｄは、計測した各コイルエレメントの位置とコイル位置計測部１３ｄに記憶されたコイル位置情報とを用いて、アレイコイル８ｂの位置を計測する。
図９は、第１の実施形態に係るコイル位置計測部１３ｄによるアレイコイルの位置計測を説明するための図である。例えば、アレイコイル８ｂが有するコイルエレメントのうちＺ軸方向に並ぶ４つのコイルエレメントについて、算出された計測位置がそれぞれＰ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4であったとする。また、コイル位置計測部１３ｄに記憶されているコイル位置計測情報において、それら４つのコイルエレメントの相対位置がそれぞれＲ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4であったとする。この場合には、例えば図９に示すように、コイル位置計測部１３ｄは、コイル位置情報における各コイルエレメントの相対位置を説明変数Ｅ、各コイルエレメントの計測位置を目的変数Ｏとして定義される１次関数Ｅ＝Ｏ＋Ｉとし、最小二乗法により切片Ｉの値を算出する。
ここで、コイル位置計測部１３ｄは、アレイコイル８ｂが有するＺ軸方向に並ぶ全てのコイルエレメントの組について、切片Ｉの値を算出する。図２に示したように、アレイコイル８ｂはＺ軸方向に並ぶ４つのコイルエレメントの組を３つ有している。したがって、コイル位置計測部１３ｄは、それら３つの組それぞれについて、切片Ｉの値を算出する。そして、例えば、コイル位置計測部１３ｄは、算出した３つの値の平均値を算出し、算出した値をアレイコイル８ｂのＺ軸方向における位置とする。
なお、ここでは、Ｚ軸方向に並ぶコイルエレメントの計測位置からアレイコイル８ｂのＺ軸方向における位置を求める場合について説明した。しかし、実施形態はこれに限られず、同様の方法で、Ｘ軸方向に並ぶコイルエレメントの計測位置からアレイコイル８ｂのＸ軸方向における位置を求めてもよい。または、Ｘ軸方向及びＺ軸方向それぞれにおける位置を求めることで、アレイコイル８ｂの２次元の位置を計測するようにしてもよい。
また、ここでは、最小二乗法を用いてアレイコイル８ｂの位置を算出する場合について説明したが、実施形態はこれに限られず、回帰分析で一般的に用いられる他の統計的手法を用いるようにしてもよい。例えば、ここでは１次関数Ｅ＝Ｏ＋Ｉを用いて回帰分析を行う場合について説明したが、２次関数や指数関数などの他の関数を用いて回帰分析を行うようにしてもよい。この場合には、例えば、コイル位置計測部１３ｄは、各コイルエレメントの計測位置と相対位置とを標本データとして、所定の関数に含まれる係数の値を推計する。これにより、アレイコイルの代表位置を基準にした各コイルエレメントの相対位置Ｏと、各コイルエレメントの計測位置との関係を表す近似式Ｅ＝ｆ（Ｏ）が得られる。そして、コイル位置計測部１３ｄは、得られた近似式Ｅ＝ｆ（Ｏ）を用いてＯ＝０とした場合のＥを求めることで、アレイコイル８ｂのＺ軸方向の位置を算出する。
そして、コイル位置計測部１３ｄは、上述した方法で各コイルエレメント及びアレイコイルの位置を算出すると、例えば、算出した位置を示す情報を表示部１５に出力する。例えば、コイル位置計測部１３ｄは、撮像条件の設定に用いられるユーザインタフェース上に各コイルエレメント及びアレイコイルのいずれか一方または両方の位置を表示させる。
次に、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００による処理の流れについて説明する。図１０は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００による処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここでは、アレイコイル８ａ〜８ｅのうちアレイコイル８ｂが用いられる場合について説明する。
図１０に示すように、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００では、まず、データ収集制御部１７ａが、天板４ａを移動しながらアレイコイル８ｂとＷＢコイル６とを交互に用いて、１次元方向に対応するＭＲ信号を繰り返し収集する（ステップＳ１０１）。
続いて、広領域画像生成部１３ａが、アレイコイル８ｂにより収集されたＭＲ信号の生データから広領域画像を生成する（ステップＳ１０２）。
また、プロファイルデータ生成部１３ｂが、アレイコイル８ｂの各コイルエレメントにより収集されたＭＲ信号の生データからプロファイルデータを生成する（ステップＳ１０３）。さらに、プロファイルデータ生成部１３ｂは、ＷＢコイル６により収集されたＭＲ信号の生データからプロファイルデータを生成する（ステップＳ１０４）。
続いて、データ補正部１３ｃが、ＷＢコイル６のプロファイルデータを用いてアレイコイル８ｂのプロファイルデータを補正する（ステップＳ１０５）。
その後、コイル位置計測部１３ｄが、データ補正部１３ｃによって生成された補正データに基づいて、アレイコイル８ｂが有する各コイルエレメントの位置を計測する（ステップＳ１０６）。さらに、コイル位置計測部１３ｄは、計測された各コイルエレメントの位置からアレイコイルの位置を計測する（ステップＳ１０７）。
その後、データ収集制御部１７ａが、コイル位置計測部１３ｄによって計測された位置に基づいて、撮像用のエレメントコイルを選択する（ステップＳ１０８）。例えば、データ収集制御部１７ａは、コイル位置計測部１３ｄによって計測された位置に基づいて、磁場中心を中心とした所定の大きさの有効範囲内に入るエレメントコイルを特定し、特定したエレメントコイルを撮像用のエレメントコイルとして選択する。
続いて、データ収集制御部１７ａは、広領域画像生成部１３ａによって生成された広領域画像を位置決め画像として、操作者から撮像条件を受け付ける（ステップＳ１０９）。例えば、データ収集制御部１７ａは、広領域画像生成部１３ａによって生成された広領域画像を表示部１５に位置決め画像として表示させ、その位置決め画像に対して関心領域（Region Of Interest：ＲＯＩ）を設定する操作を操作者から受け付ける。そして、データ収集制御部１７ａは、位置決め画像に設定された関心領域によって示される被検体の撮像領域からＭＲ信号を収集するためのパルスシーケンスを生成する。
そして、計算機システム１０が、操作者から受け付けた撮像条件に基づいて、本撮像を実施する（ステップＳ１１０）。具体的には、データ収集制御部１７ａが、生成したパルスシーケンスにしたがって傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、及び受信部９を制御することで、被検体ＰからＭＲ信号を収集する。また、データ処理部１３が、データ収集制御部１７ａによって収集されたＭＲ信号に基づく生データから被検体Ｐの画像を再構成する。
なお、上記処理手順において、データ補正部１３ｃによってアレイコイル８ｂのプロファイルデータが補正された後に、データ処理部１３が、補正されたプロファイルデータを用いて、広領域画像生成部１３ａによって生成された広領域画像を補正するようにしてもよい。この場合には、例えば、データ処理部１３は、広領域画像生成部１３ａによって生成された広領域画像に（ＷＢコイル６のプロファイルデータにおけるＭＲ信号の強度）／（各コイルエレメントのプロファイルデータにおけるＭＲ信号の強度）を乗ずることで、広領域画像を補正する。この補正は、広領域画像に対して、データ補正部１３ｃが各コイルエレメントのプロファイルデータにおけるＭＲ信号の強度を補正した結果として得られた信号値の逆数を乗ずることに該当する。この補正により、広領域画像において信号値が小さい箇所が強調されることになるので、より精度が高い広領域画像が得られる。
また、ここでは、広領域画像生成部１３ａが広領域画像を生成した後に、コイル位置計測部１３ｄが各コイルエレメント及びアレイコイルの位置を計測する場合について説明したが、ＭＲＩ装置１００による処理の順序はこれに限られない。例えば、コイル位置計測部１３ｄが各コイルエレメント及びアレイコイルの位置を計測した後に、広領域画像生成部１３ａが広領域画像を生成してもよい。また、例えば、広領域画像生成部１３ａとコイル位置計測部１３ｄとが並列に処理を行ってもよい。
上述したように、第１の実施形態では、データ収集制御部１７ａは、アレイコイル８ｂが装着された被検体Ｐが置かれた天板４ａを連続的に移動しながら、天板４ａの移動方向に垂直な断面を繰り返し選択励起してＭＲ信号を収集する。また、広領域画像生成部１３ａは、データ収集制御部１７ａにより収集されたＭＲ信号に基づいて、被検体Ｐの広領域画像を生成する。また、コイル位置計測部１３ｄは、広領域画像の生成に用いられるＭＲ信号の強度とＭＲ信号が収集された際の天板４ａの位置とに基づいて、アレイコイル８ｂが有する各コイルエレメントの位置を計測する。したがって、第１の実施形態によれば、１回の寝台移動で被検体の広領域撮像と受信コイルの位置計測とをそれぞれ行うことができるので、寝台を移動させる回数を減らすことが可能になる。これにより、被検体の広領域撮像と受信コイルの位置計測とをそれぞれ行う場合に、検査時間を短縮することができる。
また、第１の実施形態では、データ収集制御部１７ａは、アレイコイル８ｂとＷＢコイル６とを交互に切り替えながらＭＲ信号を収集する。そして、データ補正部１３ｃは、ＷＢコイル６により受信されたＭＲ信号の強度に基づいて、各コイルエレメントにより収集されたＭＲ信号における被検体Ｐの部分的な性状の違いによる強度の変動を補正する。また、コイル位置計測部１３ｄは、データ補正部１３ｃにより生成された補正データを用いて、各コイルエレメントの位置を計測する。したがって、第１の実施形態によれば、被検体の部分的な性状の違いによるＭＲ信号の強度のばらつきが補正されるので、コイルエレメントの位置を精度よく計測することができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、天板４ａの移動方向に垂直な１次元の方向に対応するＭＲ信号を収集して、被検体の広領域撮像及び受信コイルの位置計測を行う場合について説明した。以下に示す第２の実施形態では、天板４ａの移動方向に垂直な２次元の方向に対応するＭＲ信号を収集することで、被検体の広領域撮像及び受信コイルの位置計測を行うとともに、コイルエレメントの感度分布を表す感度マップを生成する場合について説明する。
なお、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置の全体構成は図１に示したものと同じであり、計算機システムの構成が異なるのみである。そこで、本実施形態では、計算機システムの機能を中心に説明する。また、本実施形態でも、アレイコイル８ｂを用いて広領域撮像及びコイルエレメントの位置計測を行う場合を例にあげて説明するが、他のアレイコイルを用いた場合でも、同様に広領域撮像及びコイルエレメントの位置計測を行うことが可能である。
図１１は、第２の実施形態に係る計算機システム２０の詳細な構成を示す機能ブロック図である。なお、図１１は、本実施形態に係る計算機システム２０が有するデータ処理部２３、記憶部２４及び制御部２７の構成を示している。また、以下では、図３に示した機能部と同じ役割を果たす機能部については、同じ符号を付すこととして詳細な説明を省略する。
図１１に示すように、記憶部２４は、生データ記憶部１４ａと、アレイコイル画像記憶部２４ｂと、ＷＢコイル画像記憶部２４ｃと、補正データ記憶部２４ｄと、コイル位置情報記憶部２４ｅとを有する。
アレイコイル画像記憶部２４ｂは、アレイコイル８ａ〜８ｅによって受信されたＭＲ信号に基づいて生成される断面画像を記憶する。なお、以下では、アレイコイル８ａ〜８ｅによって受信されたＭＲ信号に基づいて生成される断面画像をアレイコイル画像と呼ぶ。このアレイコイル画像は、後述する画像データ生成部２３ｂによって生成される。
ＷＢコイル画像記憶部２４ｃは、ＷＢコイル６によって受信されたＭＲ信号に基づいて生成される断面画像を記憶する。なお、以下では、ＷＢコイル６によって受信されたＭＲ信号に基づいて生成される断面画像をＷＢコイル画像と呼ぶ。このＷＢコイル画像は、後述する画像データ生成部２３ｂによって生成される。
補正データ記憶部２４ｄは、ＷＢコイル６により受信されたＭＲ信号の強度に基づいて、各コイルエレメントにより収集されたＭＲ信号における被検体Ｐの部分的な性状の違いによる信号強度の変動を補正した補正画像を記憶する。この補正画像は、後述するデータ補正部２３ｃによって生成される。
制御部２７は、データ収集制御部２７ａを有する。
データ収集制御部２７ａは、アレイコイル８ｂが装着された被検体Ｐが置かれた天板４ａを連続的に移動しながら、天板４ａの移動方向に垂直な断面を繰り返し選択励起してＭＲ信号を収集する。具体的には、データ収集制御部２７ａは、第１の実施形態と同様に、アレイコイル８ｂが装着された被検体Ｐが置かれた天板４ａをＺ軸方向に連続的に移動する。また、被検体Ｐは、体軸がＺ軸方向に沿うように天板４ａに置かれる。そして、データ収集制御部２７ａは、天板４ａを移動しながら、天板４ａの移動方向に垂直なアキシャル断面ＡＸを選択励起してＭＲ信号を収集するパルスシーケンスを繰り返し実行する。
そして、本実施形態では、データ収集制御部２７ａは、天板４ａの移動方向に垂直な２次元の方向に対応するＭＲ信号を収集する。例えば、データ収集制御部２７ａは、シングルショットＦＳＥ（Fast Spin Echo）のパルスシーケンスを繰り返し実行することで、Ｘ軸方向に対応するＭＲ信号を収集する。ここで、シングルショットＦＳＥとは、被検体に対して励起用のパルスを印加した後にリフォーカス用のパルスを繰り返し印加することで、１回の励起で複数のＭＲ信号（エコー信号）を収集する撮像法である。また、データ収集制御部２７ａは、ＭＲ信号を収集するごとに、受信部９を制御して、アレイコイル８ｂとＷＢコイル６とを交互に切り替えながらデータ収集を繰り返す。
なお、データ収集制御部２７ａがＭＲ信号の収集に用いる撮像法は、１回の励起で複数のＭＲ信号を収集するものに限られない。例えば、データ収集制御部２７ａは、ＦＥ系の撮像法を用いてＭＲ信号を収集してもよい。その場合には、例えば、データ収集制御部２７ａは、１つの信号取得を開始してから次の信号取得を開始するまでの時間であるＴＲ（Repetition Time）ごとに、アレイコイル８ｂとＷＢコイル６とを交互に切り替えながらデータ収集を繰り返す。
データ処理部２３は、広領域画像生成部２３ａと、画像データ生成部２３ｂと、データ補正部２３ｃと、コイル位置計測部２３ｄと、感度マップ生成部２３ｅとを有する。
広領域画像生成部２３ａは、データ収集制御部２７ａにより収集されたＭＲ信号に基づいて被検体Ｐの広領域画像を生成する。具体的には、広領域画像生成部２３ａは、アレイコイル８ｂが有する各コイルエレメントによって受信されたＭＲ信号に基づく生データを生データ記憶部１４ａから読み出し、読み出した生データからＺ軸方向に広い範囲の被検体Ｐの画像を生成する。
より具体的には、広領域画像生成部２３ａは、データ収集制御部２７ａにより収集されたＭＲ信号に基づく生データを時系列に順番に読み出し、読み出した生データそれぞれに２次元フーリエ変換処理を施すことで、２次元方向の実空間を表す複数の画像データを生成する。そして、広領域画像生成部２３ａは、２次元フーリエ変換処理により生成した画像データを実空間上で時系列順に配置することで、被検体Ｐの３次元画像データを生成する。このとき、広領域画像生成部２３ａは、ＭＲ信号を収集した時間間隔の間に天板４ａを移動した量に合わせて、実空間上での画像データの配置間隔を決める。このように、天板４ａの移動量に合わせて実空間のデータを配置することで、被検体の形状を正しく表した広領域画像を生成することができる。そして、広領域画像生成部２３ａは、生成された３次元画像データに対してＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）処理やＭＰＲ（Multi-Planar Reconstruction）処理などの２次元化処理を施すことで、被検体Ｐの画像を生成する。
画像データ生成部２３ｂは、アレイコイル８ａ〜８ｅが有する複数のコイルエレメント８０それぞれによって受信されたＭＲ信号に基づいて、天板４ａの移動方向に垂直な２次元の方向におけるＭＲ信号の強度の分布を示す画像データをコイルエレメント８０ごとに生成する。
具体的には、画像データ生成部２３ｂは、アレイコイル８ｂが有する各コイルエレメントにより収集されたＭＲ信号に基づく生データを生データ記憶部１４ａから読み出す。このとき、画像データ生成部２３ｂは、広領域画像生成部２３ａが広領域画像の生成に用いる生データを読み出す。ここで、画像データ生成部２３ｂが、広領域画像の生成と同じ生データを用いることで、１回の天板移動で収集されたＭＲ信号に基づいて、広領域撮像とコイルエレメントの位置計測とを両方行うことができるようになる。
そして、画像データ生成部２３ｂは、読み出した生データから、コイルエレメント８０ごとに、Ｘ−Ｙ軸方向におけるＭＲ信号の強度の分布を示す画像データをアレイコイル画像として生成する。例えば、画像データ生成部２３ｂは、生データに対して２次元フーリエ変換処理を施すことでアレイコイル画像を生成する。そして、画像データ生成部２３ｂは、生成した各コイルエレメントのアレイコイル画像をアレイコイル画像記憶部２４ｂに格納する。
図１２は、第２の実施形態に係る画像データ生成部２３ｂにより生成されるコイルエレメント８０のアレイコイル画像の一例を示す図である。図１２において、Ｘ軸は、Ｘ軸方向の空間的な位置を示している。また、Ｙ軸は、Ｙ軸方向の空間的な位置を示している。また、Ｚ軸は、Ｚ軸方向の空間的な位置を示している。なお、ここでいうＸ軸方向、Ｙ座標及びＺ軸方向の空間的な位置は、天板４ａ上の所定の位置を原点とした寝台座標系で表される。例えば、寝台座標系の原点は、天板４ａの中央に設定される。この寝台座標系は、天板４ａの移動とともに座標系全体がＺ軸方向へ移動することになる。
図１２に示すように、画像データ生成部２３ｂは、アレイコイル画像のもとになったＭＲ信号が収集された時点でのＺ軸方向における天板４ａの位置ごとに、コイルエレメントのアレイコイル画像を生成する。例えば、画像データ生成部２３ｂは、アレイコイル画像を生成するごとに、そのアレイコイル画像のもとになるＭＲ信号が収集された際の天板４ａの移動量を制御部２７から取得し、取得した移動量から天板４ａの位置を算出してアレイコイル画像に関連付けておく。
さらに、画像データ生成部２３ｂは、ＷＢコイル６により収集されたＭＲ信号に基づく生データを生データ記憶部１４ａから読み出し、読み出した生データからＸ−Ｙ軸方向におけるＭＲ信号の強度の分布を示す画像データをＷＢコイル画像として生成する。例えば、画像データ生成部２３ｂは、コイルエレメントに関するアレイコイル画像と同様に、生データに対して２次元フーリエ変換処理を施すことでＷＢコイル画像を生成する。そして、画像データ生成部２３ｂは、生成したＷＢコイル画像をＷＢコイル画像記憶部２４ｃに格納する。
図１３は、第２の実施形態に係る画像データ生成部２３ｂにより生成されるＷＢコイル画像の一例を示す図である。図１３において、Ｘ軸は、Ｘ軸方向の空間的な位置を示している。また、Ｙ軸は、Ｙ軸方向の空間的な位置を示している。また、Ｚ軸は、Ｚ軸方向の空間的な位置を示している。なお、ここでいうＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の空間的な位置は、エレメントコイルのアレイコイル画像と同様に、前述した寝台座標系で表される。
図１３に示すように、画像データ生成部２３ｂは、ＷＢコイル画像のもとになったＭＲ信号が収集された時点でのＺ軸方向における天板４ａの位置ごとに、ＷＢコイル画像を生成する。例えば、画像データ生成部２３ｂは、ＷＢコイル画像を生成するごとに、そのＷＢコイル画像のもとになるＭＲ信号が収集された際の天板４ａの移動量を制御部２７から取得し、取得した移動量から天板４ａの位置を算出してＷＢコイル画像に関連付けておく。
図１１の説明にもどって、データ補正部２３ｃは、ＷＢコイル６により受信されたＭＲ信号の強度に基づいて、各コイルエレメントにより収集されたＭＲ信号における被検体Ｐの部分的な性状の違いによる信号強度の変動を補正する。
具体的には、データ補正部２３ｃは、アレイコイル８ｂが有する各コイルエレメントのアレイコイル画像をアレイコイル画像記憶部２４ｂから読み出し、ＷＢコイル画像をＷＢコイル画像記憶部２４ｃから読み出す。そして、データ補正部２３ｃは、各コイルエレメントのアレイコイル画像におけるＭＲ信号の強度をＷＢコイル画像におけるＭＲ信号の強度で除算することで、各コイルエレメントのアレイコイル画像を補正した補正画像を生成する。そして、データ補正部２３ｃは、生成した補正画像を補正データ記憶部２４ｄに格納する。ここで、データ補正部２３ｃが各コイルエレメントのアレイコイル画像をＷＢコイル画像に基づいて補正することで、被検体の部分的な性状の違いによるＭＲ信号の強度のばらつきが補正される。
コイル位置計測部２３ｄは、広領域画像の生成に用いられるＭＲ信号の強度とＭＲ信号が収集された際の天板４ａの位置とに基づいて、コイルエレメントの位置を計測する。
具体的には、コイル位置計測部２３ｄは、アレイコイル８ｂが有する各コイルエレメントの補正画像を補正データ記憶部２４ｄから読み出し、読み出した補正画像に含まれる信号の信号値をＹ軸方向に加算する。その後、コイル位置計測部２３ｄは、加算した信号値が所定の閾値を超える信号のみを抽出する。ここで、コイル位置計測部２３ｄが、信号値すなわち信号強度が所定の閾値を超える信号のみを用いることで、各コイルエレメントによって受信されたＭＲ信号の中からノイズとしてみなされる信号が除外される。これにより、信頼度が高い信号のみを用いて受信コイルの代表位置の位置が算出されるので、より精度よくコイルエレメントの位置を計測することができるようになる。
そして、例えば、コイル位置計測部２３ｄは、抽出した信号における信号値の重心位置を求めることで、コイルエレメントの位置を算出する。例えば、コイル位置計測部２３ｄは、第１の実施形態と同様に、式（１）及び（２）を用いて、アレイコイル８ｂが有する全てのコイルエレメントについて、Ｚ軸方向の位置Ｗｚ及びＸ軸方向の位置Ｗｘを算出する。ここで、前述したように、アレイコイル画像及びＷＢコイル画像において空間的な位置は寝台座標系で表されることから、各コイルエレメントの位置も寝台座標系で表されることになる。
そして、各コイルエレメントの位置を計測した後に、コイル位置計測部２３ｄは、計測した各コイルエレメントの位置とコイル位置計測部２３ｄに記憶されたコイル位置情報とを用いて、第１の実施形態と同様にアレイコイル８ｂの位置を計測する（図９を参照）。そして、コイル位置計測部２３ｄは、上述した方法で各コイルエレメント及びアレイコイルの位置を算出すると、例えば、算出した位置を示す情報を表示部１５に出力する。例えば、コイル位置計測部２３ｄは、撮像条件の設定に用いられるユーザインタフェース上に各コイルエレメント及びアレイコイルのいずれか一方または両方の位置を表示させる。
感度マップ生成部２３ｅは、アレイコイル画像及びＷＢコイル画像を用いて、コイルエレメントの感度分布を表す感度マップを生成する。具体的には、感度マップ生成部２３ｅは、画像データ生成部２３ｂによってアレイコイル画像が生成されると、生成されたアレイコイル画像をコイルエレメントごとにアレイコイル画像記憶部２４ｂから読み出す。また、感度マップ生成部２３ｅは、画像データ生成部２３ｂによってＷＢコイル画像が生成されると、生成されたＷＢコイル画像をＷＢコイル画像記憶部２４ｃから読み出す。そして、感度マップ生成部２３ｅは、読み出した各アレイコイル画像それぞれとＷＢコイル画像とを比較して、コイルエレメントごとに感度マップを生成する。
次に、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置による処理の流れについて説明する。図１４は、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置による処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここでは、アレイコイル８ａ〜８ｅのうちアレイコイル８ｂが用いられる場合について説明する。
図１４に示すように、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置１００では、まず、データ収集制御部２７ａが、天板４ａを移動しながらアレイコイル８ｂとＷＢコイル６とを交互に用いて、２次元方向に対応するＭＲ信号を繰り返し収集する（ステップＳ２０１）。
続いて、広領域画像生成部２３ａが、アレイコイル８ｂにより収集されたＭＲ信号の生データから広領域画像を生成する（ステップＳ２０２）。
また、画像データ生成部２３ｂが、アレイコイル８ｂの各コイルエレメントにより収集されたＭＲ信号の生データからアレイコイル画像を生成する（ステップＳ２０３）。さらに、画像データ生成部２３ｂは、ＷＢコイル６により収集されたＭＲ信号の生データからＷＢコイル画像を生成する（ステップＳ２０４）。
続いて、データ補正部２３ｃが、ＷＢコイル画像を用いて、各コイルエレメントのアレイコイル画像を補正する（ステップＳ２０５）。
その後、コイル位置計測部２３ｄが、データ補正部２３ｃによって生成された補正画像に基づいて、アレイコイル８ｂが有する各コイルエレメントの位置を計測する（ステップＳ２０６）。さらに、コイル位置計測部２３ｄは、計測された各コイルエレメントの位置からアレイコイルの位置を計測する（ステップＳ２０７）。
そして、感度マップ生成部２３ｅが、アレイコイル画像とＷＢコイル画像とを用いて、コイルエレメントの感度分布を表す感度マップを生成する（ステップＳ２０８）。
その後、データ収集制御部２７ａが、コイル位置計測部２３ｄによって計測された位置に基づいて、撮像用のエレメントコイルを選択する（ステップＳ２０８）。例えば、データ収集制御部２７ａは、コイル位置計測部２３ｄによって計測された位置に基づいて、磁場中心を中心とした所定の大きさの有効範囲内に入るエレメントコイルを特定し、特定したエレメントコイルを撮像用のエレメントコイルとして選択する。
続いて、データ収集制御部２７ａは、広領域画像生成部２３ａによって生成された広領域画像を位置決め画像として、操作者から撮像条件を受け付ける（ステップＳ２０９）。例えば、データ収集制御部２７ａは、広領域画像生成部２３ａによって生成された広領域画像を表示部１５に位置決め画像として表示させ、その位置決め画像に対して関心領域（Region Of Interest：ＲＯＩ）を設定する操作を操作者から受け付ける。そして、データ収集制御部２７ａは、位置決め画像に設定された関心領域によって示される被検体の撮像領域からＭＲ信号を収集するためのパルスシーケンスを生成する。
そして、計算機システム２０が、操作者から受け付けた撮像条件に基づいて、本撮像を実施する（ステップＳ２１０）。具体的には、データ収集制御部２７ａが、生成したパルスシーケンスにしたがって傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、及び受信部９を制御することで、被検体ＰからＭＲ信号を収集する。また、データ処理部２３が、データ収集制御部２７ａによって収集されたＭＲ信号に基づく生データから被検体Ｐの画像を再構成する。その後、データ処理部２３は、感度マップ生成部２３ｅによって生成された感度マップを用いて、本撮像により得られた画像の輝度補正を行う（ステップＳ２２２）。
なお、上記処理手順において、感度マップ生成部２３ｅによって感度マップを生成された後に、データ処理部１３が、生成された感度マップを用いて、広領域画像生成部２３ａによって生成された広領域画像の輝度補正を行うようにしてもよい。これにより、広領域画像の信号レベルを均一化することができるので、広領域化画像に生じる輝度ムラを低減させることができる。
また、ここでは、広領域画像生成部２３ａが広領域画像を生成した後に、コイル位置計測部２３ｄが各コイルエレメント及びアレイコイルの位置を計測する場合について説明したが、ＭＲＩ装置１００による処理の順序はこれに限られない。例えば、コイル位置計測部２３ｄが各コイルエレメント及びアレイコイルの位置を計測した後に、広領域画像生成部２３ａが広領域画像を生成してもよい。また、例えば、広領域画像生成部２３ａとコイル位置計測部２３ｄとが並列に処理を行ってもよい。また、アレイコイル画像及びＷＢコイル画像が生成された後であれば、コイル位置計測部２３ｄによってコイルエレメントの位置計測が行われる前に、感度マップ生成部２３ｅが感度マップを生成してもよい。
上述したように、第２の実施形態では、データ収集制御部２７ａは、アレイコイル８ｂが装着された被検体Ｐが置かれた天板４ａを連続的に移動しながら、天板４ａの移動方向に垂直な断面を繰り返し選択励起してＭＲ信号を収集する。また、広領域画像生成部２３ａは、データ収集制御部２７ａにより収集されたＭＲ信号に基づいて、被検体Ｐの広領域画像を生成する。また、コイル位置計測部２３ｄは、広領域画像の生成に用いられるＭＲ信号の強度とＭＲ信号が収集された際の天板４ａの位置とに基づいて、アレイコイル８ｂが有する各コイルエレメントの位置を計測する。したがって、第２の実施形態によれば、１回の寝台移動で被検体の広領域撮像と受信コイルの位置計測とをそれぞれ行うことができるので、寝台を移動させる回数を減らすことが可能になる。これにより、被検体の広領域撮像と受信コイルの位置計測とをそれぞれ行う場合に、検査時間を短縮することができる。
また、第２の実施形態では、データ収集制御部２７ａは、アレイコイル８ｂとＷＢコイル６とを交互に切り替えながらＭＲ信号を収集する。そして、データ補正部２３ｃは、ＷＢコイル６により受信されたＭＲ信号の強度に基づいて、各コイルエレメントにより収集されたＭＲ信号における被検体Ｐの部分的な性状の違いによる強度の変動を補正する。また、コイル位置計測部２３ｄは、データ補正部２３ｃにより生成された補正データを用いて、各コイルエレメントの位置を計測する。したがって、第２の実施形態によれば、被検体の部分的な性状の違いによるＭＲ信号の強度のばらつきが補正されるので、コイルエレメントの位置を精度よく計測することができる。
また、第２の実施形態では、画像データ生成部２３ｂは、アレイコイル８ｂにより収集されたＭＲ信号に基づいてアレイコイル画像を生成し、ＷＢコイルにより収集されたＭＲ信号に基づいてＷＢコイル画像を生成する。また、感度マップ生成部２３ｅは、アレイコイル画像及びＷＢコイル画像を用いて、コイルエレメントの感度分布を表す感度マップを生成する。したがって、第２の実施形態によれば、１回の寝台移動で、被検体の広領域撮像と、受信コイルの位置計測と、感度マップ生成とをそれぞれ行うことができる。これにより、被検体の広領域撮像と、受信コイルの位置計測と、感度マップ生成とをそれぞれ行う場合に、検査時間を短縮することができる。
また、上記第２の実施形態では、データ収集制御部２７ａが、天板４ａをＺ軸方向に連続的に移動しながら、Ｘ−Ｙ軸方向に対応するＭＲ信号を収集する場合について説明した。この場合には、同じ断面についてＭＲ信号を収集している間も天板４ａが移動することになるので、生成された１つの断面の画像データにおいて、Ｘ軸方向のライン間でＺ軸方向のずれが生じることになる。
そこで、例えば、データ収集制御部２７ａが、１つの断面の画像を再構成するために必要な複数のＭＲ信号を収集している間は、選択励起する位置を天板４ａの移動に追従して移動させるようにしてもよい。この場合には、一例として、データ収集制御部２７ａは、リフォーカス用のパルスの搬送周波数オフセットを制御することで、選択励起の位置を移動させる。
例えば、データ収集制御部２７ａは、以下に示す式（３）に基づいて、ｋ番目に印加されるリフォーカス用のパルスの搬送周波数オフセットΔｆk（ｋ≧１）を制御する。
Δｆk＝Δｆ0＋｛γ・Ｇｓ・Ｖ・ＥＴＳ・（ｋ−１／２）｝／２π ［Ｈｚ］ ・・・（３）
ここで、γは磁気回転比、Ｇｓはスライス方向の傾斜磁場パルスの強度［Ｔ／ｍ］、Ｖは天板４ａの移動速度［ｍ／ｓ］、Δｆ0は最初に印加される励起用のパルスの搬送周波数オフセット、ＥＴＳはＭＲ信号（エコー信号）の間隔［ｓ］である。
このように、データ収集制御部２７ａが、１つの断面の画像を再構成するために必要な複数のＭＲ信号を収集している間は、選択励起する位置を天板４ａの移動に追従して移動させることによって、受信コイルの位置をより精度よく計測することができる。
なお、ＷＢコイル画像は、ペアとなるアレイコイル画像と選択励起の位置が同じであるのが望ましい。そこで、データ収集制御部２７ａは、ＷＢコイル画像に関するＭＲ信号を収集している間も、天板４ａの移動に追従して選択励起の位置を移動させる。例えば、データ収集制御部２７ａは、以下に示す式（４）に基づいて、ＷＢコイルを用いた収集でｋ番目に印加されるリフォーカス用のパルスの搬送周波数オフセットΔｆkWB（ｋ≧１）を制御する。
ΔｆkWB＝Δｆ0PAC＋［γ・Ｇｓ・Ｖ・｛ＥＴＳ・（ｋ−１／２）＋ΔＴ｝］／２π ［Ｈｚ］ ・・・（４）
ここで、Δｆ0PACは、アレイコイルを用いた収集で最初に印加されるリフォーカス用のパルスの搬送周波数オフセット、ΔＴは、アレイコイルを用いた収集の開始時刻とＷＢコイルを用いた収集の開始時刻との差である。
このように、アレイコイルを用いた収集及びＷＢコイルを用いた収集において、選択励起の位置を天板４ａの移動に追従して移動させることによって、より精度の高い感度マップを生成することができるようになる。
また、上記第１及び第２の実施形態では、アレイコイル８ｂが有するコイルエレメントごとにプロファイルデータ又はアレイコイル画像を生成する場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、２つ以上のコイルエレメントによって受信されたＭＲ信号を合成して、合成したＭＲ信号ごとにプロファイルデータ又はアレイコイル画像を生成してもよい。
この場合には、例えば、受信部９が、複数のコイルエレメントのうち天板４ａの移動方向に垂直な方向に並ぶ複数のコイルエレメントにより受信されたＭＲ信号を合成する。そして、コイル位置計測部１３ｄが、受信部９により合成されたＭＲ信号を用いて、天板４ａの移動方向に垂直な方向に並ぶ複数のコイルエレメントからなるコイルエレメント群の位置を計測する。
（第３の実施形態）
なお、上記第１及び第２の実施形態では、データ収集制御部は、アレイコイルが装着された被検体の選択励起する位置を変えながら磁気共鳴信号を収集する。具体的には、上記第１及び第２の実施形態では、データ収集制御部は、被検体が置かれた天板を連続的に移動しながら、天板の移動方向に垂直な断面を繰り返し選択励起してＭＲ信号を収集する例について説明した。
しかしながら、ＭＲ信号を収集する方法は、第１及び第２の実施形態で説明したものに限られない。例えば、データ収集制御部は、被検体が置かれた天板を断続的に移動しながら、天板の移動方向に垂直な断面を繰り返し選択励起してＭＲ信号を収集してもよい。このような方法は、ステップアンドシュートとも呼ばれる。そこで、以下では、ステップアンドシュートを用いた例を第３の実施形態として説明する。
第３の実施形態に係るデータ収集制御部は、被検体が置かれた天板の移動と停止とを交互に繰り返し、天板を停止している間に、被検体の選択励起する位置を天板の移動方向に沿って変えながらＭＲ信号を収集する。
図１５は、第３の実施形態に係るデータ収集制御部により実行されるデータ収集を説明するための図である。図１５の左から右に順に示すように、第３の実施形態に係るデータ収集制御部は、例えば、アレイコイル８ｂが装着された被検体Ｐが置かれた天板４ａのＺ軸方向への移動と停止とを交互に繰り返す。ここで、図１５に示す左、中央、右の図は、それぞれ天板４ａが停止した状態を示している。また、図１５に示すように、被検体Ｐは、体軸がＺ軸方向に沿うように天板４ａに置かれる。
そして、データ収集制御部は、天板４ａを停止している間に、被検体Ｐの選択励起する位置を天板４ａの移動方向に沿って変えながらＭＲ信号を収集する。例えば、データ収集制御部は、天板４ａが停止している間に、選択励起するアキシャル断面ＡＸを天板４ａの移動間隔と同じ距離だけ天板４ａの移動方向とは逆方向に移動させる（図１５に示す太い実線の矢印を参照）。
また、データ収集制御部は、天板４ａを移動させたときには、選択励起するアキシャル断面ＡＸの位置を天板４ａの移動間隔と同じ距離だけ天板４ａの移動方向に戻す（図１５に示す破線の矢印を参照）。データ収集制御部は、こうして天板４ａの移動と停止とを繰り返し、天板４ａを停止している間に、選択励起するアキシャル断面ＡＸの位置を移動させながら、ＭＲ信号を収集するパルスシーケンスを繰り返し実行する。
そして、ここでは説明を省略するが、第３の実施形態でも、広領域画像生成部が、データ収集制御部により収集されたＭＲ信号に基づいて被検体の広領域画像を生成し、コイル位置計測部が、広領域画像の生成に用いられるＭＲ信号の強度とそのＭＲ信号が収集された際の天板の位置とに基づいてコイルエレメントの位置を計測する。したがって、第３の実施形態でも、被検体の広領域撮像と受信コイルの位置計測とをそれぞれ行うことができ、寝台を移動させる回数を減らすことが可能になる。
なお、上記第３の実施形態では、天板４ａが停止した状態で被検体の選択励起する位置を移動させる。そのため、第３の実施形態では、撮像空間内における磁場の不均一性によって画像に生じる歪みを補正するための処理を併用するのが望ましい。
以上説明したとおり、第１、第２及び第３の実施形態によれば、被検体の広領域撮像と受信コイルの位置計測とを行う場合に、検査時間を短縮することができる。
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同様に、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ものである。
１００ 磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）
４ａ 天板
８ａ〜８ｅ アレイコイル
１０ 計算機システム
１３ａ 広領域画像生成部
１３ｄ コイル位置計測部
１７ 制御部
１７ａ データ収集制御部

Claims (10)

  1. 複数のコイルエレメントを配列して形成されたアレイコイルと、
    前記アレイコイルが装着された被検体が置かれた天板を移動させて、第１の天板の位置と第２の天板の位置とのそれぞれにおいて、前記アレイコイルから磁気共鳴信号を収集する収集制御部と、
    前記収集制御部により収集された磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体を表した広領域画像を生成する広領域画像生成部と、
    前記広領域画像の生成に用いられる磁気共鳴信号の強度と該磁気共鳴信号が収集された際の前記第１の天板の位置と前記第２の天板の位置とに基づいて前記コイルエレメントの位置を計測する位置計測部と
    を備える、磁気共鳴イメージング装置。
  2. 前記収集制御部は、前記天板の移動方向に垂直な方向をリードアウト方向として前記磁気共鳴信号を収集する、
    請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  3. 前記被検体の周りに配置され、前記被検体から発生する磁気共鳴信号を受信する全身用コイルをさらに備え、
    前記全身用コイルにより受信された磁気共鳴信号の強度に基づいて、各コイルエレメントにより収集された磁気共鳴信号における強度の変動を補正する補正部をさらに備え、
    前記位置計測部は、前記補正部により生成された補正データを用いて、前記コイルエレメントの位置を計測する、
    請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  4. 前記収集制御部は、前記天板の移動方向に垂直な１次元の方向に対応する磁気共鳴信号を収集する、
    請求項１〜３のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
  5. 前記広領域画像生成部は、前記収集制御部により時系列に収集された磁気共鳴信号に基づく生データそれぞれに１次元フーリエ変換処理を施すことで、１次元方向の実空間を表す複数のデータを生成し、生成したデータを実空間上で時系列順に配置することで、前記広領域画像を生成する、
    請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  6. 前記収集制御部は、前記天板の移動方向に垂直な２次元の方向に対応する磁気共鳴信号を収集する、
    請求項１〜３のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
  7. 前記コイルエレメントにより収集された磁気共鳴信号に基づいて第１の画像データを生成し、前記全身用コイルにより収集された磁気共鳴信号に基づいて第２の画像データを生
    成する画像データ生成部と、
    前記第１の画像データ及び前記第２の画像データを用いて、前記コイルエレメントの感度分布を表す感度マップを生成する感度マップ生成部と、
    をさらに備える、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  8. 前記感度マップ生成部により生成された前記感度マップを用いて、前記広領域画像生成部により生成された前記広領域画像の輝度補正を行う画像補正部をさらに備える、
    請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  9. 前記広領域画像生成部は、前記収集制御部により時系列に収集された磁気共鳴信号に基づく生データそれぞれに２次元フーリエ変換処理を施すことで、２次元方向の実空間を表す複数の画像データを生成し、生成した画像データを実空間上で時系列順に配置することで前記被検体の３次元画像データを生成し、生成した３次元画像データに対して２次元化
    処理を施すことで、前記広領域画像を生成する、
    請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  10. 前記複数のコイルエレメントのうち前記天板の移動方向に垂直な方向に並ぶ複数のコイルエレメントにより受信された磁気共鳴信号を合成する合成部をさらに備え、
    前記位置計測部は、前記合成部により合成された磁気共鳴信号を用いて、前記天板の移動方向に垂直な方向に並ぶ複数のコイルエレメントからなるコイルエレメント群の位置を計測する、
    請求項１〜９のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
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