JP6280881B2 - スキャン条件決定装置、磁気共鳴装置、スキャン条件決定方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴装置におけるスキャン（scan）条件を最適化する技術に関する。

磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging）では、磁気共鳴信号の信号雑音比（Signal Noise Ratio：ＳＮＲ）をよくする目的等のため、必要に応じて被検者に息止めを要請する場合がある。この息止め時間については、通常、被検者の年齢や体格等から息止め可能な時間を推定し、これを考慮して調整される。

息止め時間を調整するには、スキャンに要する時間すなわちスキャン時間（scan time）を変化させる必要がある。従来、スキャン時間を変える場合には、操作者は、加算回数や繰返時間など、幾つかのパラメータ（parameter）の値を手動で調整している（特許文献１，要約等参照）。

特開２０１１−９８１２８号公報

しかしながら、加算回数などのパラメータの値は、磁気共鳴信号の収集量に直結するため、磁気共鳴信号のＳＮＲに影響し、ひいては得られる画像の画質に影響を及ぼす。さらに、磁気共鳴信号の適正なＳＮＲを担保するためには、加算回数の変化量に応じてマトリクスサイズ（matrix size）すなわち画像の解像度を変える必要があるが、それも手動で行わなければならない。つまり、所望のスキャン時間で良好な画質の画像が得られるようパラメータの値を最適化する場面において、現状では、操作者の経験や勘に頼らざるを得ず、経験の浅い操作者の場合には、良好な画質を安定して得られない場合や、調整に手間取る場合がある。特に、被検体の体内における水分子の拡散運動を画像化した拡散強調画像（Diffusion Weighted Image：ＤＷＩ）を得る撮像法では、パラメータ値の調整の難易度が高く、その傾向は顕著である。

このような事情により、磁気共鳴装置におけるスキャン条件、特には所望のスキャン時間で良好な画質の画像を得るためのパラメータ値の最適化を、操作者の経験や勘に頼ることなく容易にかつ安定に行うことができる技術が望まれている。

第１の観点の発明は、
所望のスキャン時間の指定を受け付ける受付手段と、
前記指定の前に設定されている第１のスキャン条件を基に、スキャン時間またはスキャンにより得られる信号の信号雑音比に影響を及ぼすパラメータの値を調整することにより、スキャン時間が前記所望のスキャン時間と許容範囲内にて近似または一致し、かつ、前記信号の相対的な信号雑音比（ＳＮ比、Ｓ／Ｎ、またはＳＮＲと同義）の最低値が前記第１のスキャン条件に基づいて見積もられた前記信号の相対的な信号雑音比の最低値と許容範囲内にて近似または一致するような第２のスキャン条件を探索する探索手段と、を備えたスキャン条件決定装置を提供する。

ここで、スキャン時間に関する許容範囲は、例えば、１秒(sec)とすることができる。また、信号雑音比に関する許容範囲は、例えば、５％とすることができる。これらの許容範囲は、任意に設定が可能であり、これらの例に限定されない。

第２の観点の発明は、
前記パラメータが、加算回数、ｙ軸方向解像度、繰返時間、およびデータ収集パス回数（data acquisition path time or acquisition）の少なくとも１つを含む、上記第１の観点のスキャン条件決定装置を提供する。

第３の観点の発明は、
前記探索手段が、
前記第１のスキャン条件に基づいて、該第１のスキャン条件にてスキャンした場合に得られる信号の相対的な信号雑音比の最低値を見積もる第１の見積手段と、
前記第１のスキャン条件を初期状態とし、その後更新される暫定的なスキャン条件に基づいて、該スキャン条件にてスキャンした場合のスキャン時間を見積もる第２の見積手段と、
前記暫定的なスキャン条件に基づいて、該スキャン条件にてスキャンした場合に得られる信号の相対的な信号雑音比の最低値を見積もる第３の見積手段と、
前記暫定的なスキャン条件によるスキャン時間と前記所望のスキャン時間との差分が許容範囲内に収まり、かつ、前記暫定的なスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値と前記第１のスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値との差分が許容範囲内に収まるまで、前記暫定的なスキャン条件に含まれる、加算回数、ｙ軸方向解像度、繰返時間およびデータ収集パス回数の調整を繰返す繰返手段とを有する、上記第２の観点のスキャン条件決定装置を提供する。

第４の観点の発明は、
前記第１のスキャン条件が、拡散強調画像を得るためのスキャン条件である、上記第３の観点のスキャン条件決定装置を提供する。

第５の観点の発明は、
前記第３の見積手段が、次式を用いて相対的な信号雑音比の値を求める、上記第４の観点のスキャン条件決定装置を提供する。

ここで、ｅは指数関数、ｂはｂ値、Ｄは拡散係数、ＮＥＸは加算回数、ｙｒｅｓはｙ軸方向解像度をそれぞれ表している。

第６の観点の発明は、
前記暫定的なスキャン条件が、対応するｂ値が互いに異なる複数のスキャンを行うためのものであり、
前記第２の見積手段が、前記複数のスキャンの各々に対するスキャン時間の合算値を前記暫定的なスキャン条件によるスキャン時間として見積もり、
前記第３の見積手段が、前記複数のスキャンの各々に対する相対的な信号雑音比の値を求め、該求められた相対的な信号雑音比の値の中で最も低い値を前記暫定的なスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値として見積もる、上記第４の観点または第５の観点のスキャン条件決定装置を提供する。

第７の観点の発明は、
前記繰返手段が、
前記所望のスキャン時間が前記第１のスキャン条件によるスキャン時間より小さい場合に、相対的な信号雑音比の値が最も高いｂ値に対応するスキャンの加算回数を減らし、前記第３の見積手段により見積もられた相対的な信号雑音比の最低値が前記第１のスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値に近づくよう、前記ｙ軸方向解像度を調整し、スキャン時間が短くなるよう繰返時間とデータ収集パス回数とを調整するという処理を繰り返す、上記第６の観点のスキャン条件決定装置を提供する。

第８の観点の発明は、
前記繰返手段が、
前記所望のスキャン時間が前記第１のスキャン条件によるスキャン時間より大きい場合に、前記特徴量の値が最も低いｂ値に対応するスキャン条件の加算回数を増やし、前記第３の見積手段により見積もられた前記特徴量の最低値が前記第１のスキャン条件による前記特徴量の最低値に近づくよう、前記ｙ軸方向解像度を調整し、スキャン時間が短くなるよう繰返時間とデータ収集パス回数とを調整するという処理を繰り返す、上記第６の観点または第７の観点のスキャン条件決定装置を提供する。

第９の観点の発明は、
前記第１のスキャン条件が、予め記憶されているスキャン条件である、上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点のスキャン条件決定装置を提供する。

第１０の観点の発明は、
上記第１の観点から第９の観点のいずれか一つの観点のスキャン条件装置を備えた磁気共鳴装置を提供する。

第１１の観点の発明は、
所望のスキャン時間の指定を受け付ける受付ステップ（step）と、
前記指定の前に設定されている第１のスキャン条件を基に、スキャン時間またはスキャンにより得られる信号の信号雑音比に影響を及ぼすパラメータの値を調整することにより、スキャン時間が前記所望のスキャン時間と許容範囲内にて近似または一致し、かつ、スキャンにより得られる信号の相対的な信号雑音比の最低値が前記第１のスキャン条件に基づいて見積もられた前記信号の相対的な信号雑音比の最低値と許容範囲内にて近似または一致するような第２のスキャン条件を探索する探索ステップと、を有するスキャン条件決定方法を提供する。

第１２の観点の発明は、
所望のスキャン時間の指定を受け付ける受付処理と、
前記指定の前に設定されている第１のスキャン条件を基に、スキャン時間またはスキャンにより得られる信号の信号雑音比に影響を及ぼすパラメータの値を調整することにより、スキャン時間が前記所望のスキャン時間と許容範囲内にて近似または一致し、かつ、スキャンにより得られる信号の相対的な信号雑音比の最低値が前記第１のスキャン条件に基づいて見積もられた前記信号の相対的な信号雑音比の最低値と許容範囲内にて近似または一致するような第２のスキャン条件を探索する探索処理と、をコンピュータ（computer）に実行させるためのプログラム（program）を提供する。

上記観点の発明によれば、スキャン時間が所望のスキャン時間であり、かつ、スキャンにより得られる信号の信号雑音比が事前に設定されているスキャン条件によるものと同等レベルで担保されるスキャン条件を自動で探索するので、操作者は、このようなスキャン条件を手動で最適化する作業を省くことができ、スキャン条件の最適化を容易にかつ安定に行うことができる。

発明の一実施形態である磁気共鳴イメージング装置の概略図である。 スキャンを行うときのＭＲＩ装置の処理フローを示す図である。 スキャン条件決定画面の一例を示す図である。 所望のスキャン時間入力後のスキャン条件決定画面の一例を示す図である。 スキャン条件探索処理のフローを示す図である。 本提案法により得られた拡散強調画像の例を示す図である。

以下、発明を実施するための形態について説明する。なお、発明は、以下の形態に限定されることはない。

図１は、発明の一実施形態である磁気共鳴イメージング装置の概略図である。

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置１００は、磁場発生装置２、テーブル（table）３、クレードル（cradle）４、受信コイル（receiving coil）５などを有している。

磁場発生装置２は、被検体１３が収容されるボア（bore）２１と、超伝導コイル２２と、勾配コイル２３と、送信コイル２４とを有している。超伝導コイル２２は静磁場Ｂ０を印加し、勾配コイル２３は、周波数エンコード方向（frequency encode direction）、位相エンコード方向（phase encode direction）、およびスライス（slice）選択方向に勾配磁場を印加する。また、送信コイル２４はＲＦパルス（Radio Frequency Pulse）を送信する。なお、超伝導コイル２２の代わりに、永久磁石を用いてもよい。また、周波数エンコード方向は、ｘ軸方向ともいい、位相エンコード方向は、ｙ軸方向ともいう。

クレードル４は、テーブル３からボア２１に移動できるように構成されている。クレードル４によって、被検体１３はボア２１に搬送される。

受信コイル５は、被検体１３の撮像部位１３ａに取り付けられている。受信コイル５は、撮像部位１３ａからの磁気共鳴信号を受信する。撮像部位１３ａは、例えば、頭部、胸部、腹部などが考えられる。

ＭＲＩ装置１００は、さらに、シーケンサ（sequencer）６、送信器７、勾配磁場電源８、受信器９、中央処理装置１０、入力装置１１、および表示装置１２を有している。

シーケンサ６は、中央処理装置１０の制御を受けて、スキャンを実行するための情報を送信器７および勾配磁場電源８に送る。具体的には、シーケンサ６は、中央処理装置１０の制御を受けて、ＲＦパルスの情報（中心周波数、バンド幅など）を送信器７に送り、勾配磁場の情報（勾配磁場の強度など）を勾配磁場電源８に送る。

送信器７は、シーケンサ６から送られた情報に基づいて、送信コイル２４を駆動する駆動信号を出力する。

勾配磁場電源８は、シーケンサ６から送られた情報に基づいて、勾配コイル２３を駆動する駆動信号を出力する。

受信器９は、受信コイル５で受信された磁気共鳴信号を信号処理し、中央処理装置１０に伝送する。

中央処理装置１０は、シーケンサ６および表示装置１２に必要な情報を伝送したり、受信器９から受け取った信号に基づいて画像を再構成したりするなど、ＭＲＩ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲＩ装置１００の各部の動作を制御する。

また、中央処理装置１０は、スキャン条件記憶部１０１、スキャン条件呼出部１０２、スキャン時間指定受付部１０３、スキャン条件探索部１０４などを有している。

スキャン条件記憶部１０１は、１つまたは複数のスキャン条件を記憶している。スキャン条件記憶部１０１は、本例では、少なくとも、拡散強調画像を得るためにある程度最適化されたスキャン条件を記憶している。この拡散強調画像を得るためのスキャン条件は、例えば、ＭＲＩ装置の提供元が用意したもの、あるいは、使用者側がそれをベース（base）に若干の変更を加えたものである。なお、スキャン条件は、プロトコル（protocol）などとも呼ばれる。

スキャン条件呼出部１０２は、スキャン条件記憶部１０１に記憶されているスキャン条件を読み出して設定する。設定されるスキャン条件を、ここでは、第１のスキャン条件Ｒ１とする。本例では、拡散強調画像を得るためにある程度最適化されたものを読み出す。スキャン条件の読出しは、操作者１４による操作に応答して行うようにしてもよいし、スキャン条件決定画面を表示させる際に自動的に行うようにしてもよい。

スキャン時間指定受付部１０３は、操作者１４による所望のスキャン時間ＳＴdの指定を受け付ける。

スキャン条件探索部１０４は、スキャン時間が、指定された所望のスキャン時間ＳＴdであり、画質が良好な拡散強調画像が得られるよう最適化されたスキャン条件を探索する。より具体的には、所望のスキャン時間ＳＴdの指定の前に設定されている第１のスキャン条件Ｒ１を基に、加算回数ＮＥＸ、ｙ軸方向解像度ｙｒｅｓ、繰返時間ＴＲ、およびデータ収集パス回数Ａｃｑの値を調整することにより、スキャン時間が所望のスキャン時間ＳＴdと許容範囲内にて近似または一致し、かつ、スキャンにより得られる磁気共鳴信号のＳＮＲの最低値が第１のスキャン条件Ｒ１に基づいて見積もられた磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲの最低値と許容範囲内にて近似または一致するような第２のスキャン条件を探索する。

スキャン条件探索部１０４は、基準ＳＮＲ見積部１０５、暫定スキャン時間見積部１０６、暫定ＳＮＲ見積部１０７、およびパラメータ調整繰返部１０８を有している。

基準ＳＮＲ見積部１０５は、スキャン条件を最適化する前の元の第１のスキャン条件Ｒ１にてスキャンした場合に得られる磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲの最悪値（最低値）ＳＮＲmin1を見積もり、これを磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲの基準として記憶する。

暫定スキャン時間見積部１０６は、暫定的なスキャン条件Ｒtempに基づいて、このスキャン条件にてスキャンした場合に要するスキャン時間を、暫定的なスキャン時間ＳＴtempとして見積もる。暫定的なスキャン条件Ｒtempとは、スキャン時間を最適化する前の元の第１のスキャン条件Ｒ１を初期状態とし、その後、最適化された第２のスキャン条件Ｒ２を探索する際に更新されるスキャン条件である。

暫定ＳＮＲ見積部１０７は、暫定的なスキャン条件Ｒtempに基づいて、このスキャン条件にてスキャンした場合に得られる磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲを、ｂ値ごとに算出する。

パラメータ調整繰返部１０８は、磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲを上記基準としたＳＮＲmin1とほぼ同じレベルで保持しつつ、暫定的なスキャン時間ＳＴtempが所望のスキャン時間ＳＴdに十分近づくまで、暫定的なスキャン条件Ｒtempにおける特定のパラメータの値に対して調整を繰り返す。より詳しくは、暫定的なスキャン条件Ｒtempによる暫定的なスキャン時間ＳＴtempと所望のスキャン時間ＳＴdとの差分が許容範囲内に収まり、かつ、暫定的なスキャン条件Ｒtempによる磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲの最低値ＳＮＲmin_tempと、初期状態であった元の第１のスキャン条件Ｒ１による相対的なＳＮＲの最低値ＳＮＲmin1との差分が許容範囲内に収まるまで、暫定的なスキャン条件Ｒtempに含まれる、加算回数ＮＥＸ、ｙ軸方向解像度ｙｒｅｓ、繰返時間ＴＲ、およびデータ収集パス回数Ａｃｑの調整を繰返す。

中央処理装置１０は、例えばコンピュータによって構成されており、所定のプログラムを実行させることにより、これら各部として機能する。なお、スキャン時間指定受付部１０３、スキャン条件探索部１０４、基準ＳＮＲ見積部１０５、暫定スキャン時間見積部１０６、暫定ＳＮＲ見積部１０７、およびパラメータ調整繰返部１０８は、それぞれ、発明における指定受付手段、探索手段、第１の見積手段、第２の見積手段、第３の見積手段、および繰返手段の一例である。

入力装置１１は、操作者１４の操作に応じて、種々の命令を中央処理装置１０に入力する。表示装置１２は種々の情報を表示する。

図２は、スキャンを行うときのＭＲＩ装置１００の処理フロー（flow）を示す図である。

ステップ（step）Ｓ１では、スキャン条件決定画面の表示操作を受け付ける。具体的には、操作者１４が、先ず、表示装置１２に、拡散強調画像取得用のスキャン条件を決定するときの画面（スキャン条件決定画面）を表示させる操作を行う。入力装置１１は、その操作を受け付け、操作情報を中央処理装置１０に送る。

ステップＳ２では、スキャン条件を読み出す。具体的には、スキャン条件読出部１０２が、スキャン条件決定画面の表示に先んじて、スキャン条件記憶部１０１に予め記憶されているスキャン条件を読み出して設定する。ここで読み出されて設定される第１のスキャン条件Ｒ１は、拡散強調画像を取得するために用意されたものであり、各パラメータの値がある程度最適化されている。例えば、各パラメータの値は、スキャンによって収集される磁気共鳴信号のＳＮＲやスキャンに要するスキャン時間、画像の解像度など、種々の要素が適当にバランスされている。

ステップＳ３では、スキャン条件決定画面を表示する。具体的には、中央処理装置１０が、スキャン条件決定画面を表示装置１２に表示させる。スキャン条件決定画面には、ステップＳ２で設定された第１のスキャン条件Ｒ１を構成する多数のパラメータの値が表示される。

図３は、スキャン条件決定画面の一例を示す図である。

図３の例では、第１のスキャン条件Ｒ１を構成する多数のパラメータについて入力欄または表示欄が示されている。これら多数のパラメータの入力欄または表示欄には、第１のスキャン条件Ｒ１を構成する各パラメータの値やそれらの値から算出される値が初期値としてそれぞれ表示されている。

多数のパラメータには、例えば、撮影断面（Scan Plane）、周波数エンコード方向のＦＯＶ（Freq. FOV）、スライス厚（Slice Thickness）、スライス間隔（Spacing）、周波数エンコード方向（Freq. Dir）、繰返時間（TR）、スライス枚数（#Slices）、エコー時間（TE）、一回のスキャンで設定可能なエコー時間の数（# of TE(s) Per Scan）、エコートレイン長（echo train length）、反転時間（Inv. time）、周波数エンコード方向のマトリクス（matrix）の数（Frequency）またはｘ軸方向解像度（xres）、位相エンコード方向のマトリクスの数（Phase）またはｙ軸方向解像度（yres）、加算回数（NEX）、バンド幅（Band Width）、データ収集パス回数（Acquisition）などが含まれる。

また、多数のパラメータには、ｂ値（b value）と呼ばれるパラメータが含まれる。ｂ値は、拡散強調画像を得るためのスキャン条件において重要なパラメータであり、ＭＰＧ（Motion Probing Gradient）を印加する強さを表したもの（単位はs/mm²）である。ｂ値が大きいほど、拡散がより強調された画像が得られる。２つ以上の異なるｂ値にて撮像すれば、Ｔ２の影響を排除して、見かけの拡散係数（apparent diffusion coefficient：ＡＤＣ）を求めることができる。本例では、ｂ値が互いに異なる２つの拡散強調画像を得ることを想定する。また、加算回数ＮＥＸは、ｂ値ごとに別々に設定し、その他のパラメータの値は共用することを想定する。したがって、本例にて扱うスキャン条件は、第１の拡散強調画像を得るための第１のｂ値ｂ1と第１の加算回数ＮＥＸ1とによるスキャンと、第２の拡散強調画像を得るための第２のｂ値ｂ2と第２の加算回数ＮＥＸ2とによるスキャンとを行うためのものとなる。

なお、第１のスキャン条件Ｒ１を構成するパラメータの値に関し、第１のｂ値ｂ1と第２のｂ値ｂ2は、例えば、５０と５００である。第１の加算回数ＮＥＸ1と第２の加算回数ＮＥＸ2は、例えば、１と２である。ｙ軸方向解像度ｙｒｅｓは、例えば、１２８、データ収集パス回数Ａｃｑは、例えば、１である。

ここで、パラメータとして、スキャン時間、ｂ値、加算回数、ｙ軸方向解像度、繰返時間、およびデータ収集パス回数に着目する。

スキャン条件決定画面には、スキャン時間ＳＴ、第１のｂ値ｂ1、および第２のｂ値ｂ2の値をそれぞれ入力するための入力欄Ｃ１〜Ｃ３が表示されている。また、スキャン条件決定画面には、第１の加算回数ＮＥＸ1、第２の加算回数ＮＥＸ2、ｙ軸方向解像度ｙｒｅｓ、繰返時間ＴＲ、およびデータ収集パス回数Ａｃｑの値をそれぞれ表示するための表示欄Ｃ４〜Ｃ８が表示されている。

スキャン時間ＳＴ、第１のｂ値ｂ1、および第２のｂ値ｂ2については、これらの入力欄Ｃ１〜Ｃ３を用いて直接的に値を入力・設定することができる。第１の加算回数ＮＥＸ1、第２の加算回数ＮＥＸ2、ｙ軸方向解像度ｙｒｅｓ、繰返時間ＴＲ、およびデータ収集パス回数Ａｃｑについては、操作者１４が直接的に値を入力・設定することはできない。

ステップＳ４では、所望のスキャン時間ＳＴdの指定を受け付ける。具体的には、操作者１４が、スキャン時間ＳＴの入力欄Ｃ１に、所望のスキャン時間ＳＴdを入力して指定する。スキャン時間指定受付部１０３は、その指定を受け付け、指定された所望のスキャン時間ＳＴdを、スキャン時間の目標に設定する。

図４は、所望のスキャン時間入力後のスキャン条件決定画面の一例を示す図である。本例では、スキャン時間の入力欄Ｃ１に所望のスキャン時間ＳＴdとして「０：１６」（０分１６秒）が入力されている。

ステップＳ５では、スキャン条件を探索する。具体的には、スキャン条件探索部１０４が、スキャン時間が所望のスキャン時間ＳＴdであり、良好な画質の拡散強調画像が得られるよう最適化された第２のスキャン条件Ｒ２を探索する。このスキャン条件探索処理の詳細については、後述する。

ステップＳ６では、本スキャン条件を設定する。中央処理装置１０が、探索された第２のスキャン条件Ｒ２を本スキャン条件として設定する。

ステップＳ７では、スキャンを行う。具体的に、中央処理装置１０が、本スキャン条件に基づいて各部を制御することにより、スキャンを実行させる。

ステップＳ８では、画像を再構成する。具体的には、中央処理装置１０が、スキャンによって得られた磁気共鳴信号のデータに基づいて、第１のｂ値ｂ1による第１の拡散強調画像、および第２のｂ値ｂ2による第２の拡散強調画像を生成する。また、中央処理装置１０は、これら２つの拡散強調画像に基づいて、各位置の拡散係数を画像化したＡＤＣマップ（Apparent Diffusion Coefficient map）を生成する。

ステップＳ９では、画像を表示する。具体的には、中央処理装置１０が、表示装置１２を制御して、生成された画像を画面に表示させる。

ここで、上記のスキャン条件探索処理について詳しく説明する。このスキャン条件探索処理では、スキャン時間ＳＴが、操作者１４によって指定された所望のスキャン時間ＳＴdであり、かつ、磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲが、所望のスキャン時間ＳＴdが指定される前に設定されている第１のスキャン条件Ｒ１による磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲの最低値ＳＮＲmin1とほぼ同レベルで担保されるような第２のスキャン条件Ｒ２を探索する。

具体的には、スキャン条件探索部１０５が、第１のスキャン条件Ｒ１を基準に、加算回数ＮＥＸ、ｙ軸方向解像度ｙｒｅｓ、繰返時間ＴＲ、およびデータ収集パス回数Ａｃｑの値を調整することにより、スキャン時間ＳＴが所望のスキャン時間ＳＴdと許容範囲内にて一致し、かつ、磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲの最低値が、第１のスキャン条件Ｒ１により見積もられた最低値ＳＮＲmin1と許容範囲内にて一致するような第２のスキャン条件Ｒ２を探索する。

以下、このスキャン条件探索処理の流れについて説明する。

図５は、スキャン条件探索処理のフローを示す図である。

ステップＰ１では、暫定的なスキャン条件を設定する。具体的には、スキャン条件探索部１０４が、第１のスキャン条件Ｒ１を初期状態とし、後に更新される暫定的なスキャン条件Ｒtempを設定する。

ステップＰ２では、暫定的なＳＮＲおよび基準ＳＮＲを見積もる。具体的には、基準ＳＮＲ見積部１０５が、暫定的なスキャン条件Ｒtempに基づき、このスキャン条件にてスキャンした場合に得られる磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲの最悪値（最低値）を見積もる。なお、この時点では、暫定的なスキャン条件Ｒtempは初期状態にあり、第１のスキャン条件Ｒ１そのものである。つまり、ここで見積もられた磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲの最悪値（最低値）は、第１のスキャン条件Ｒ１による相対的なＳＮＲの最悪値となる。ここでは、この値を、基準ＳＮＲmin1として記憶する。

一般的に、磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲの値は、例えば次式を用いて求めることができる。

ここで、ｅは指数関数、ｂはｂ値、Ｄは拡散係数、ＮＥＸは加算回数、ｙｒｅｓはｙ軸方向解像度をそれぞれ表している。拡散係数Ｄは、典型的な値、例えば０．００１と仮定する。

本例では、暫定的なスキャン条件Ｒtempは、第１のｂ値ｂ1によるスキャンと、第２のｂ値ｂ2によるスキャンとを行うためのものである。また、加算回数ＮＥＸは、ｂ値ごとに用意されているので、暫定的なスキャン条件Ｒtempには、第１のｂ値ｂ1によるスキャンに対する第１の加算回数ＮＥＸ1_tempと、第２のｂ値ｂ2によるスキャンに対する第２の加算回数ＮＥＸ2_tempとが含まれる。そこで、ここでは、次式を用いて、暫定的なスキャン条件Ｒtempにおける第１のｂ値ｂ1に対応したスキャンによる磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲ（ＳＮＲ1temp）と、第１のスキャン条件Ｒ１における第２のｂ値ｂ2に対応したスキャンによる磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲ（ＳＮＲ2temp）とを求める。

そして、暫定的なスキャン条件Ｒtempによる磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲの最悪値（最低値）ＳＮＲmin_tempを、次式を用いて求める。

ＳＮＲmin_temp＝ｍｉｎ{ＳＮＲ1temp，ＳＮＲ2temp} …（４）
ここで、ｍｉｎは最小値を取る関数である。

上述したように、暫定的なスキャン条件Ｒtempは、この時点で初期状態であるから、初めに設定された第１のスキャン条件Ｒ１そのものである。そこで、ここで求めたＳＮＲmin_tempを、第１のスキャン条件Ｒ１による磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲの最悪値（最低値）ＳＮＲmin1として記憶する。

ステップＰ３では、暫定的なスキャン時間を見積もる。具体的には、暫定スキャン時間見積部１０６が、暫定的なスキャン条件Ｒtempに基づいて暫定的なスキャン時間ＳＴtempを見積もる。暫定的なスキャン時間ＳＴtempは、第１のｂ値ｂ1に対応したスキャンによるスキャン時間ＳＴtemp_b1と、第２のｂ値ｂ2に対応したスキャンによるスキャン時間ＳＴtemp_b2との合算値となる。

ステップＰ４では、暫定的なスキャン時間ＳＴtempから目標となる所望のスキャン時間ＳＴdを減算して、その差に相当する時間差ΔＳＴを求める。

ΔＳＴ＝ＳＴtemp−ＳＴd …（５）

ステップＰ５では、時間差ΔＳＴ＞０という条件を満たすか否かを判定する。満たすときは、スキャン時間ＳＴがより短くなるようなパラメータ値の調整が必要であると判断し、ステップＰ６に進む。一方、満たさないときは、スキャン時間ＳＴがより長くなるようなパラメータ値の調整が必要であると判断し、ステップＰ７に進む。

ステップＰ６では、スキャン時間ＳＴを短くするための調整を行う。具体的には、暫定的なスキャン条件Ｒtempにおいて、見積もられた相対的なＳＮＲが最も高いスキャンにおける加算回数ＮＥＸを１だけ減らす。言い換えると、見積もられた相対的なＳＮＲが最も高いｂ値に対応する加算回数ＮＥＸを１だけ減らす。これは、暫定的なスキャン条件Ｒtempにおいて、磁気共鳴信号のＳＮＲに最も余裕のあるスキャンに対する加算回数ＮＥＸを減らすことにより、そのＳＮＲを下げる代わりにスキャン時間ＳＴを短くする調整を行うことを意味する。この処理を終えたら、ステップＰ８に進む。

ステップＰ７では、スキャン時間ＳＴを長くするための調整を行う。具体的には、暫定的なスキャン条件Ｒtempにおいて、見積もられた相対的なＳＮＲが最も低いスキャンにおける加算回数ＮＥＸを１だけ増やす。言い換えると、見積もられた相対的なＳＮＲが最も低いｂ値に対応する加算回数ＮＥＸを１だけ増やす。これは、暫定的なスキャン条件Ｒtempにおいて、磁気共鳴信号のＳＮＲに最も余裕のないスキャンに対する加算回数ＮＥＸを増やすことにより、そのＳＮＲを上げる代わりにスキャン時間ＳＴを長くする調整を行うことを意味する。この処理を終えたら、ステップＰ８に進む。

ステップＰ８では、暫定ＳＮＲ見積部１０７が、暫定的なスキャン条件Ｒtempに基づき、ｂ値ごとに磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲを算出する。

そして、暫定的なスキャン条件Ｒtempによる磁気共鳴信号の相対的なＳＮＲの最悪値（最低値）ＳＮＲmin_tempを求める。

ＳＮＲmin_temp＝ｍｉｎ{ＳＮＲ1temp，ＳＮＲ2temp} …（８）

ステップＰ９では、ステップＰ８で算出された、ｂ値ごとの相対的なＳＮＲのうちの最悪値が、初期状態の第１のスキャン条件Ｒ１による相対的なＳＮＲの最悪値、すなわち基準ＳＮＲmin1と、所定の許容範囲内で近似または一致するよう、ｙ軸方向解像度ｙｒｅｓを調整する。ここでの許容範囲は、例えば、基準ＳＮＲmin1の５％とすることができる。ちなみに、ｘ軸方向解像度ｘｒｅｓ（周波数エンコード方向のマトリクス数Ｆｒｅｑ）は、画像の歪に影響するため、ここでは変化させない。

ステップＰ１０では、暫定的なスキャン時間ＳＴtempが最短となるように、繰返時間ＴＲとデータ収集パス回数ＡＣとを最適化する処理を行う。

ステップＰ１１では、暫定的なスキャン時間ＳＴtempが目的である所望のスキャン時間ＳＴdに十分近いか否かを判定する。判定には、例えば、暫定的なスキャン時間ＳＴtempが、所望のスキャン時間ＳＴdと、所定の許容範囲内で近似または一致するか否かを判定する。つまり、これらスキャン時間の差分の閾値判定等により行う。ここでの許容範囲は、例えば、１秒（sec）とすることができる。この判定において、暫定的なスキャン時間ＳＴtempが所望のスキャン時間ＳＴdに十分近いと判定された場合には、処理を終了する。十分近いとはいえないと判定された場合には、ステップＰ４に戻って処理を継続する。

このようにして探索された第２のスキャン条件Ｒ２を構成する各パラメータの値は、例えば、図４のスキャン条件決定画面に示されるような値となる。すなわち、第２のスキャン条件Ｒ２を構成するパラメータの値に関し、第１のｂ値ｂ1と第２のｂ値ｂ2は、例えば、５０と５００のままである。第１の加算回数ＮＥＸ1と第２の加算回数ＮＥＸ2は、例えば、１と１である。ｙ軸方向解像度ｙｒｅｓは、例えば、９６、データ収集パス回数Ａｃｑは、例えば、２である。図３に示す第１のスキャン条件Ｒ１の例との比較では、第２の加算回数ＮＥＸ2は、２から１に減っている。ｙ軸方向解像度ｙｒｅｓは、１２８から９６に減っている。データ収集パス回数Ａｃｑは、１から２に増えている。

図６は、本提案法により得られた拡散強調画像の例を示す図である。本例は、被検者の腹部における同一スライスの断層像である。第１のｂ値ｂ1＝５０、第２のｂ値ｂ2＝５００であり、いずれのｂ値においても一回の息止めで撮像したものである。左側は、第１のｂ値ｂ1＝５０のときの画像群、右側は、第２のｂ値ｂ2＝５００のときの画像群である。各画像の上部には、スキャン時間（時：分）が記載されている。各画像の下部には、第１のｂ値ｂ1＝５０のときの加算回数ＮＥＸ1と、第２のｂ値ｂ2＝５００のときの加算回数ＮＥＸ2とが記載されている。これらの画像を見ると、本提案法によれば、スキャン時間ＳＴを所望のスキャン時間に変更するだけで、加算回数ＮＥＸ、ｙ軸方向解像度ｙｒｅｓ、繰返時間ＴＲ、およびデータ収集パス回数ＡＣが最適化され、磁気共鳴信号のＳＮＲが適正に担保された良好な画質の画像を安定して得られることが分かる。

以上、本実施形態によれば、スキャン時間が、指定された所望のスキャン時間と許容範囲内で一致し、磁気共鳴信号のＳＮＲが、元のスキャン条件によるＳＮＲと許容範囲内で一致するスキャン条件を自動で求めて決定することができ、操作者１４は、所望のスキャン時間で良好な画質の画像が得られるスキャン条件を、操作者の経験や勘に頼らずに、容易かつ安定に設定することができる。その結果、操作者の負担が軽減されるだけでなく、スキャン条件の設定に要する時間を削減することができ、また、画像の画質低下によりスキャンのやり直しを行う機会を低減することができ、ワークフロー（workflow）を改善することができる。

なお、発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。

例えば、上記の実施形態では、互いに異なる２つｂ値について撮像を行う場合について説明しているが、互いに異なる３つ以上のｂ値について撮像を行うようにしてもよい。

また例えば、上記の実施形態では、拡散強調画像を得る場合について説明しているが、発明は、その他の画像を得る場合についても適用することができる。

また、上記の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置であるが、本装置と同様な方法でスキャン条件を決定するスキャン条件決定方法や、スキャン条件決定装置も発明の一実施形態である。また、そのようなスキャン条件決定方法による処理をコンピュータに実行させるためのプログラムや、このようなプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体もまた、発明の一実施形態である。

１００ ＭＲＩ装置
２ 磁場発生装置
３ テーブル
４ クレードル
５ 受信コイル
６ シーケンサ
７ 送信器
８ 勾配磁場電源
９ 受信器
１０ 中央処理装置
１１ 入力装置
１２ 表示装置
１３ 被検体
１４ 操作者
２１ ボア
２２ 超伝導コイル
２３ 勾配コイル
２４ 送信コイル
１０１ スキャン条件記憶部
１０２ スキャン条件呼出部
１０３ スキャン時間指定受付部
１０４ スキャン条件探索部
１０５ 基準ＳＮＲ見積部
１０６ 暫定スキャン時間見積部
１０７ 暫定ＳＮＲ見積部
１０８ パラメータ調整繰返部

Claims (8)

1. 所望のスキャン時間の指定を受け付ける受付手段と、
   前記指定の前に設定されており拡散強調画像を得るためのスキャン条件である第１のスキャン条件を基に、スキャン時間またはスキャンにより得られる信号の信号雑音比に影響を及ぼすパラメータの値を調整することにより、スキャン時間が前記所望のスキャン時間と許容範囲内にて近似または一致し、かつ、前記信号の相対的な信号雑音比の最低値が前記第１のスキャン条件に基づいて見積もられた前記信号の相対的な信号雑音比の最低値と許容範囲内にて近似または一致するような第２のスキャン条件を探索する探索手段と、
   を備え、
   前記探索手段は、
   前記第１のスキャン条件に基づいて、該第１のスキャン条件にてスキャンした場合に得られる信号の相対的な信号雑音比の最低値を見積もる第１の見積手段と、
   前記第１のスキャン条件を初期状態とし、その後更新される暫定的なスキャン条件に基づいて、該スキャン条件にてスキャンした場合のスキャン時間を見積もる第２の見積手段と、
   前記暫定的なスキャン条件に基づいて、該スキャン条件にてスキャンした場合に得られる信号の相対的な信号雑音比の最低値を見積もる第３の見積手段と、
   前記暫定的なスキャン条件によるスキャン時間と前記所望のスキャン時間との差分が許容範囲内に収まり、かつ、前記暫定的なスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値と前記第１のスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値との差分が許容範囲内に収まるまで、前記暫定的なスキャン条件に含まれる、加算回数、ｙ軸方向解像度、繰返時間およびデータ収集パス回数の調整を繰返す繰返手段とを有し、
   前記暫定的なスキャン条件は、対応するｂ値が互いに異なる複数のスキャンを行うためのものであり、
   前記第２の見積手段は、前記複数のスキャンの各々に対するスキャン時間の合算値を前記暫定的なスキャン条件によるスキャン時間として見積もり、
   前記第３の見積手段は、前記複数のスキャンの各々に対する相対的な信号雑音比の値を求め、該求められた相対的な信号雑音比の値の中で最も低い値を前記暫定的なスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値として見積もる、スキャン条件決定装置。
2. 前記第３の見積手段は、次式を用いて相対的な信号雑音比の値を求める、請求項１に記載のスキャン条件決定装置。
   
   ここで、ｅは指数関数、ｂはｂ値、Ｄは拡散係数、ＮＥＸは加算回数、ｙｒｅｓはｙ軸方向解像度をそれぞれ表している。
3. 前記繰返手段は、
   前記所望のスキャン時間が前記第１のスキャン条件によるスキャン時間より小さい場合に、相対的な信号雑音比の値が最も高いｂ値に対応するスキャンの加算回数を減らし、前記第３の見積手段により見積もられた相対的な信号雑音比の最低値が前記第１のスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値に近づくよう、前記ｙ軸方向解像度を調整し、スキャン時間が短くなるよう繰返時間とデータ収集パス回数とを調整するという処理を繰り返す、請求項１又は２に記載のスキャン条件決定装置。
4. 前記繰返手段は、
   前記所望のスキャン時間が前記第１のスキャン条件によるスキャン時間より大きい場合に、前記相対的な信号雑音比の値が最も低いｂ値に対応するスキャン条件の加算回数を増やし、前記第３の見積手段により見積もられた前記相対的な信号雑音比の最低値が前記第１のスキャン条件による前記相対的な信号雑音比の最低値に近づくよう、前記ｙ軸方向解像度を調整し、スキャン時間が長くなるよう繰返時間とデータ収集パス回数とを調整するという処理を繰り返す、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスキャン条件決定装置。
5. 前記第１のスキャン条件は、予め記憶されているスキャン条件である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスキャン条件決定装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のスキャン条件決定装置を備えた磁気共鳴装置。
7. 所望のスキャン時間の指定を受け付ける受付ステップと、
   前記指定の前に設定されており拡散強調画像を得るためのスキャン条件である第１のスキャン条件を基に、スキャン時間またはスキャンにより得られる信号の信号雑音比に影響を及ぼすパラメータの値を調整することにより、スキャン時間が前記所望のスキャン時間と許容範囲内にて近似または一致し、かつ、前記信号の相対的な信号雑音比の最低値が前記第１のスキャン条件に基づいて見積もられた前記信号の相対的な信号雑音比の最低値と許容範囲内にて近似または一致するような第２のスキャン条件を探索する探索ステップと、を有し、
   前記探索ステップは、
   前記第１のスキャン条件に基づいて、該第１のスキャン条件にてスキャンした場合に得られる信号の相対的な信号雑音比の最低値を見積もる第１の見積ステップと、
   前記第１のスキャン条件を初期状態とし、その後更新される暫定的なスキャン条件に基づいて、該スキャン条件にてスキャンした場合のスキャン時間を見積もる第２の見積ステップと、
   前記暫定的なスキャン条件に基づいて、該スキャン条件にてスキャンした場合に得られる信号の相対的な信号雑音比の最低値を見積もる第３の見積ステップと、
   前記暫定的なスキャン条件によるスキャン時間と前記所望のスキャン時間との差分が許容範囲内に収まり、かつ、前記暫定的なスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値と前記第１のスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値との差分が許容範囲内に収まるまで、前記暫定的なスキャン条件に含まれる、加算回数、ｙ軸方向解像度、繰返時間およびデータ収集パス回数の調整を繰返す繰返ステップとを有し、
   前記暫定的なスキャン条件は、対応するｂ値が互いに異なる複数のスキャンを行うためのものであり、
   前記第２の見積ステップは、前記複数のスキャンの各々に対するスキャン時間の合算値を前記暫定的なスキャン条件によるスキャン時間として見積もり、
   前記第３の見積ステップは、前記複数のスキャンの各々に対する相対的な信号雑音比の値を求め、該求められた相対的な信号雑音比の値の中で最も低い値を前記暫定的なスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値として見積もる、スキャン条件決定方法。
8. 所望のスキャン時間の指定を受け付ける受付処理と、
   前記指定の前に設定されており拡散強調画像を得るためのスキャン条件である第１のスキャン条件を基に、スキャン時間またはスキャンにより得られる信号の信号雑音比に影響を及ぼすパラメータの値を調整することにより、スキャン時間が前記所望のスキャン時間と許容範囲内にて近似または一致し、かつ、前記信号の相対的な信号雑音比の最低値が前記第１のスキャン条件に基づいて見積もられた前記信号の相対的な信号雑音比の最低値と許容範囲内にて近似または一致するような第２のスキャン条件を探索する探索処理と、をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記探索処理は、
   前記第１のスキャン条件に基づいて、該第１のスキャン条件にてスキャンした場合に得られる信号の相対的な信号雑音比の最低値を見積もる第１の見積処理と、
   前記第１のスキャン条件を初期状態とし、その後更新される暫定的なスキャン条件に基づいて、該スキャン条件にてスキャンした場合のスキャン時間を見積もる第２の見積処理と、
   前記暫定的なスキャン条件に基づいて、該スキャン条件にてスキャンした場合に得られる信号の相対的な信号雑音比の最低値を見積もる第３の見積処理と、
   前記暫定的なスキャン条件によるスキャン時間と前記所望のスキャン時間との差分が許容範囲内に収まり、かつ、前記暫定的なスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値と前記第１のスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値との差分が許容範囲内に収まるまで、前記暫定的なスキャン条件に含まれる、加算回数、ｙ軸方向解像度、繰返時間およびデータ収集パス回数の調整を繰返す繰返処理とを有し、
   前記暫定的なスキャン条件は、対応するｂ値が互いに異なる複数のスキャンを行うためのものであり、
   前記第２の見積処理は、前記複数のスキャンの各々に対するスキャン時間の合算値を前記暫定的なスキャン条件によるスキャン時間として見積もり、
   前記第３の見積処理は、前記複数のスキャンの各々に対する相対的な信号雑音比の値を求め、該求められた相対的な信号雑音比の値の中で最も低い値を前記暫定的なスキャン条件による相対的な信号雑音比の最低値として見積もる、プログラム。