JP6289395B2 - 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）におけるスキャン方法として、３Ｄ−ＦＳＰＧＲ（Three-dimensional fast spoiled gradient-echo）と呼ばれるスキャン方法が知られている。このスキャン方法は、被検者に比較的長めの息止めを要請する必要があるという特徴を有している。また、別のスキャン方法として、２Ｄ／３Ｄ−ＳＳＦＰ（Two-dimensional/Three dimensional steady state free precession）と呼ばれるスキャン方法が知られている。このスキャン方法は、パルスシーケンス（pulse sequence）の繰返時間ＴＲが長くなるとバンディングアーチファクト（banding artifact）が増大するという特徴を有している。そのため、これらのスキャン方法を用いる場合には、繰返時間ＴＲが極力短くなるよう、またその結果として、スキャン時間ＳＴが短縮されるよう、スキャン条件を設定する必要がある。一般的に、繰返時間ＴＲは、バンド幅ＢＷ（band width）に強い依存性を有している。また、繰返時間ＴＲおよびバンド幅ＢＷ以外のパラメータ（parameter）については、目的に応じて特定の値が設定される場合が多い。したがって、操作者は、繰返時間ＴＲおよびバンド幅ＢＷ以外のパラメータを設定した後、繰返時間ＴＲを極力短くするために、バンド幅ＢＷを最適化する必要がある。

また、体格の大きい被検者に対してＦＯＶ（Field Of View）を大きくした場合や、長めの息止めができない被検者に対してスキャン時間ＳＴを短くするために空間分解能を下げた場合などには、リアルタイム・オペレーション（real time operation）中に、逐次、バンド幅ＢＷの値を最適化する必要がある（特許文献１，要約参照）。なお、リアルタイム・オペレーションとは、サイト・プロトコルを読み込んだ後にその場でパラメータを変更する作業のことである。例えば、病院等で患者が既に撮影装置のテーブルに寝ている状態でパラメータを変更する場合が想定される。この場合、パラメータの変更に掛けられる時間に余裕がなく、設定ミスも許されないため、難易度の高い作業となる。

特開２０１１−９８１２８号公報

ところで、上述の如く、繰返時間ＴＲが極力短くなるようバンド幅ＢＷの値を最適化する場合、現状では、操作者がバンド幅ＢＷの設定値を変えながら、そのときの繰返時間ＴＲやスキャン時間ＳＴの変化を見て、これらの値が最も小さくなるような最適なバンド幅ＢＷの特定値ＢＷtr_minを探すといったことが行われている。

しかしながら、このような最適なバンド幅ＢＷの特定値ＢＷtr_minを手動で探す作業は、非常に煩雑であり、ワークフロー（workflow）の大きな妨げとなる。

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、特にはバンド幅ＢＷの値の最適化を容易にする技術が望まれている。

第１の観点の発明は、
繰返時間とは異なり、かつ、バンド幅とは異なる複数のパラメータの値を設定する設定手段と、
前記設定された複数のパラメータの値に基づいて、１周期分のパルスシーケンスの実施に要する第１の時間と、勾配コイルの熱設計上の制限により定まる、１周期分のパルスシーケンスの開始から次の１周期分のパルスシーケンスの実施が可能となるまでに要する第２の時間のうちいずれか長い方として求められる繰返時間が最短となるような前記バンド幅の特定値を決定する決定手段と、を備えたスキャン条件決定装置を提供する。

ここで、「１周期分のパルスシーケンス」とは、パルスシーケンスにおいて周期的に発生させる複数の磁場パルスの組合せであり、励起パルスを発生させてから磁気共鳴信号を受信するまでの一連の処理に対応したものを意味する。

第２の観点の発明は、
前記決定手段が、前記バンド幅が互いに異なる複数の値の各々を取ったときの前記繰返時間をそれぞれ求め、該求められた繰返時間に基づいて前記特定値を決定する、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、
前記決定手段が、最小値問題の解法を用いて、前記特定値を探索する、上記第２の観点のスキャン条件決定装置を提供する。

前記第４の観点の発明は、
前記決定手段が、二分法を用いて前記特定値を探索する、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、
前記決定手段が、二分探索、三分探索または黄金探索により前記特定値を探索する、上記第４の観点のスキャン条件決定装置を提供する。

第６の観点の発明は、
前記決定手段が、勾配法、ニュートン法（Newton method）またはモンテカルロ法（Monte Carlo method）を用いて前記特定値を探索する、上記第３の観点のスキャン条件決定装置を提供する。

第７の観点の発明は、
前記決定手段が、前記バンド幅の値に対する前記第１の時間の変化を表す第１の曲線または直線と、前記バンド幅の値に対する前記第２の時間の変化を表す第２の曲線または直線とを推定し、前記第１の曲線または直線と前記第２の曲線または直線との交点に対応するバンド幅の値を前記特定値として決定する、上記第１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、
前記決定手段が、
前記第１の時間と前記第２の時間とが釣り合うようにパルスシーケンスの調整を行う第１のモード（mode）が設定されたときには、前記バンド幅が互いに異なる複数の値の各々を取ったときの前記繰返時間をそれぞれ求め、該求められた繰返時間に基づいて前記特定値を決定し、
前記調整を行わない第２のモードが設定されたときには、前記バンド幅の値に対する前記第１の時間の変化を表す第１の曲線または直線と、前記バンド幅の値に対する前記第２の時間の変化を表す第２の曲線または直線とを推定し、前記第１の曲線または直線と前記第２の曲線または直線との交点に対応するバンド幅の値を、前記特定値として決定する、上記第１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、
前記設定手段が、操作者の操作に応じて、前記バンド幅を自動設定する機能のオンオフ（on/off）を設定し、
前記決定手段が、前記機能がオンに設定されているときに、前記特定値を決定する、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、
前記複数のパラメータが、３Ｄ−ＦＳＰＧＲ（Three-dimensional fast spoiled gradient-echo）または２Ｄ／３Ｄ−ＳＳＦＰ（Two-dimensional/Three dimensional steady state free precession）であるスキャン法によるスキャンに用いられる、上記第１の観点から第９の観点の一つの観点のスキャン条件決定装置を提供する。

第１１の観点の発明は、
上記第１の観点から第１０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有する磁気共鳴装置を提供する。

第１２の観点の発明は、
繰返時間とは異なり、かつ、バンド幅とは異なる複数のパラメータの値を設定する設定ステップ（step）と、
前記設定された複数のパラメータの値に基づいて、１周期分のパルスシーケンスの実施に要する第１の時間と、勾配コイル（gradient coil）の熱設計上の制限により定まる、１周期分のパルスシーケンスの開始から次の１周期分のパルスシーケンスの実施が可能となるまでに要する第２の時間のうちいずれか長い方として求められる繰返時間が最短となるような前記バンド幅の特定値とを決定する決定ステップと、を有するスキャン条件決定方法を提供する。

第１３の観点の発明は、
繰返時間とは異なり、かつ、バンド幅とは異なる複数のパラメータの値を設定する設定処理と、
前記設定された複数のパラメータの値に基づいて、１周期分のパルスシーケンスの実施に要する第１の時間と、勾配コイルの熱設計上の制限により定まる、１周期分のパルスシーケンスの開始から次の１周期分のパルスシーケンスの実施が可能となるまでに要する第２の時間のうちいずれか長い方として求められる繰返時間が最短となるような前記バンド幅の特定値とを決定する決定処理と、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、繰返時間が最短となるようなバンド幅の特定値を自動で探索して決定するので、操作者は、このようなバンド幅の特定値を手動で調べ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することができる。

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。 スキャン条件を決定するときのＭＲＩ装置の処理フローを示す図である。 スキャン条件を決定するときの表示画面の一例を示す図である。 入力欄Ｃ１およびＣ２に「Ａｕｔｏ」が入力されたときの表示画面の一例を示す図である。 繰返時間ＴＲおよびバンド幅ＢＷを説明するための図である。 繰返時間ＴＲとバンド幅ＢＷとの一般的な関係を示す図である。 二分法を利用した二分探索によりバンド幅ＢＷの最適値を探索する方法のフロー図である。 第１の時間Ｔ１の変化直線と第２の時間Ｔ２の変化直線とを推定し、これら二直線の交点に対応するバンド幅ＢＷの値を特定する方法のフロー図である。 パルスシーケンス調整方法を適用した場合における繰返時間ＴＲとバンド幅ＢＷの値との関係を示す図である。

以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、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、およびスライス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。

クレードル４は、テーブル３からボア（bore）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の頭部１３ａに取り付けられている。受信コイル５は、頭部からの磁気共鳴信号を受信する。

ＭＲＩ装置１００は、更に、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（Radio Frequency Pulse）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、ＲＦ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、設定部１０１、および決定部１０２などを有している。

設定部１０１は、スキャン条件を決定するための多数のパラメータのうち、繰返時間ＴＲおよびバンド幅ＢＷ以外の複数のパラメータの値を設定する。

決定部１０２は、設定部１０１により設定された、繰返時間ＴＲおよびバンド幅ＢＷ以外の複数のパラメータの値に基づいて、繰返時間ＴＲと、繰返時間ＴＲが最短となるバンド幅ＢＷの特定値を決定する。

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、設定部１０１および決定部１０２は、それぞれ、発明における設定手段および決定手段の一例である。

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。

ＭＲＩ装置１００は、設定された、繰返時間およびバンド幅以外の複数のパラメータの値に基づいて、ＭＲ画像のデータ（data）をできるだけ短い繰返時間ＴＲで、すなわちできるだけ短いスキャン時間ＳＴで収集するためのバンド幅ＢＷの値を決定することができる。以下に、このようなバンド幅ＢＷをどのように決定しているかについて説明する。

図２は、スキャン条件を決定するときのＭＲＩ装置１００の処理フローを示す図である。

ステップＳ１では、操作者１４は、先ず、表示装置１２に、スキャン条件を決定するときの画面を表示させる操作を行う。中央処理装置１０は、この操作に応じて、スキャン条件を決定するときの画面を表示装置１２に表示させる。なお、ここでは、３Ｄ−ＦＳＰＧＲや、２Ｄ／３Ｄ−ＳＳＦＰなど、繰返時間ＴＲすなわちスキャン時間ＳＴを最短にすることを優先するようなスキャン方法を用いてスキャンする場合を想定する。

図３は、スキャン条件を決定するときの表示画面の一例を示す図である。

図３の例では、スキャン条件を決定するための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。また、これら多数のパラメータによって決定されたスキャン条件でスキャンを行う場合のスキャン時間ＳＴも示されている。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）、周波数エンコード方向のマトリクス（matrix）の数（Frequency）、位相エンコード方向のマトリクスの数（Phase）、加算回数（NEX）、バンド幅（Band Width）などが含まれる。これら多数のパラメータの入力欄または表示欄には、事前に設定された値やそれらの値から算出される値がそれぞれ表示されている。

ここで、パラメータとして、繰返時間ＴＲおよびバンド幅ＢＷに着目する。

表示画面には、バンド幅ＢＷの値を入力するための入力欄Ｃ１と繰返時間ＴＲを表示する表示欄Ｃ２とが表示されている。バンド幅ＢＷの入力欄Ｃ１には、事前に設定された値が入力されている。繰返時間ＴＲは、入力・設定することはできず、設定されたバンド幅ＢＷの値を含む他のパラメータの値に基づいて最短となる時間が算出され、その時間がその表示欄Ｃ２に表示される。

ステップＳ２では、操作者１４は、バンド幅ＢＷを手動で設定するか、自動で設定するかを決める。ここでは、バンド幅ＢＷを自動で設定する場合について考える。この場合、操作者１４は、入力欄Ｃ１に「Ａｕｔｏ」を入力する（図４参照）。

図４は、入力欄Ｃ１に「Ａｕｔｏ」が入力されたときの表示画面の一例を示す図である。

入力欄Ｃ１に「Ａｕｔｏ」が入力されると、バンド幅ＢＷを自動で設定する機能がオンになる。

ステップＳ３では、操作者１４は、多数のパラメータのうち繰返時間ＴＲおよびバンド幅ＢＷ以外の複数のパラメータについて、所望の値を入力する。設定部１０１は、これら複数のパラメータについて入力された値を設定する。

ステップＳ４では、決定部１０２が、設定された複数のパラメータの値に基づいて、繰返時間ＴＲが最短となるバンド幅ＢＷの特定値ＢＷtr_minと、そのときの繰返時間ＴＲminとを決定する。当該決定方法の詳細については後述する。

ステップＳ５では、中央処理装置１０が、決定されたスキャン条件にしたがってスキャンを実施するよう各部を制御する。

なお、操作者１４は、バンド幅ＢＷに対する自動設定の機能のオン操作を、他のパラメータの値として所望の値を設定した後に行うようにしてもよい。この場合、決定部１０２は、当該自動設定の機能のオン操作に応答して、他のパラメータの設定値に基づき、繰返時間ＴＲが最短となるバンド幅ＢＷの特定値ＢＷtr_minと、そのときの繰返時間ＴＲminとを決定する。

ここで、繰返時間ＴＲが最短となるバンド幅ＢＷの特定値ＢＷtr_minと、そのときの繰返時間ＴＲminとを決定する方法について説明する。

まず、繰返時間ＴＲおよびバンド幅ＢＷについて改めて説明する。

図５は、繰返時間ＴＲおよびバンド幅ＢＷを説明するための図である。

図５に示すように、繰返時間ＴＲとは、励起パルスから次の励起パルスまでの時間のことであり、パルスシーケンスにおいて、ひとつのＲＦパルスの組み合わせが繰り返される基本周期（時間間隔）のことである。すなわち、繰返時間ＴＲは、パターン化されたパルスシーケンスを繰り返し実施する際の周期に相当する時間である。スピンエコー法においては、９０°パルスと次の９０°パルスまでの時間になる。

また、画像化において、位置情報は読み取り傾斜（勾配）磁場の勾配によって、エコー信号の共鳴周波数の違いとして認識されることから、収集されるエコー信号は、広い周波数帯域の成分をもつことになる。このときの周波数帯域がバンド幅ＢＷとよばれる。バンド幅ＢＷは、パルスシーケンスにおける勾配パルスの磁場Ｇｘの大きさ（高さ）｜Ｇｘ｜に比例するものである。バンド幅ＢＷの上限は、使用する傾斜（勾配）磁場システムの最大出力に依存する。

勾配パルスの磁場Ｇｘの大きさを｜Ｇｘ｜［Ｇ／ｃｍ］、磁気回転比をγ［ｋＨｚ／Ｇ］とすると、ＢＷ［ｋＨｚ］＝γ［ｋＨｚ／Ｇ］*｜Ｇｘ｜［Ｇ／ｃｍ］*ＦＯＶ［ｃｍ］／２となる。実際には、設定されたＦＯＶとＢＷによって、｜Ｇｘ｜=ＢＷ／（γ*ＦＯＶ／２）が決定される。

図６は、繰返時間ＴＲとバンド幅ＢＷとの一般的な関係を示す図である。

勾配パルスは、パルスシーケンスにおける勾配パルスの波形の面積が設計上定められた所定の面積になるよう規定することが重要である。そのため、バンド幅ＢＷを大きくすると勾配パルスの必要な時間は少なくて済むことなる。つまり、バンド幅ＢＷが大きいほど、１周期分のパルスシーケンスの開始から終了までの実施に要する第１の時間Ｔ１は減少し、バンド幅ＢＷが小さいほど第１の時間Ｔ１は増大する。他方、バンド幅ＢＷを大きくすると、勾配コイルに流れる実効電流は増大し、勾配コイルの抵抗成分による発熱量は増える。その結果、勾配コイルの熱設計上の制限により、すなわち勾配コイルの発熱による損傷や特性の変化を抑えるために、放熱・冷却に要する時間も増える。つまり、バンド幅ＢＷが大きいほど、１周期分のパルスシーケンスを開始してから次の１周期分のパルスシーケンスを開始することができるようになるまでに要する第２の時間Ｔ２は増大し、バンド幅ＢＷが小さいほど第２の時間Ｔ２は減少する。

一般的に、繰返時間ＴＲは、上記の第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２が支配的となり、これらの時間のうち大きい方を下回ることができない。また、繰返時間ＴＲは、スキャン時間ＳＴに直接反映されるため、他に影響がない限り、短いほどよいと言える。そのため、あるバンド幅ＢＷに対して通常採るべき繰返時間ＴＲは、そのバンド幅ＢＷにおける第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２のうち大きい方であると考えることができる。そして、このような繰返時間ＴＲは、バンド幅ＢＷの値の変化に対して下に凸となる曲線を描くように変化し、いずれかのバンド幅ＢＷで最小値を取る。

そこで、バンド幅ＢＷの値に対して変化する繰返時間ＴＲの最小値を探索することで、繰返時間ＴＲが最短となる最適なバンド幅ＢＷtr_minを特定することができる。このようなバンド幅ＢＷtr_minを特定する方法としては、例えば、次に挙げるような第１の特定方法および第２の特定方法を考えることができる。

まず、第１の特定方法について説明する。第１の特定方法は、最小値問題の解法を利用して、繰返時間ＴＲが最短となるバンド幅ＢＷtr_minを探索する方法である。最小値問題の解法としては、例えば、二分法、ニュートン法、勾配法、モンテカルロ法などが考えられる。なお、二分法を利用した方法としては、例えば、二分探索、三分探索、三分探索において探索領域の分割に黄金比を用いる黄金探索などによる方法が考えられる。

ここでは、第１の特定方法の例として、二分法を利用した二分探索による方法を例示する。

図７は、二分法を利用した二分探索によりバンド幅ＢＷの最適値を探索する方法のフロー図である。

ステップＰ１では、バンド幅ＢＷの探索領域の範囲における上端値ＢＷmaxおよび下端値ＢＷminとして、バンド幅ＢＷの可変範囲（許容範囲）の上限値ＢＷupper_limitおよび下限値ＢＷlower_limitをそれぞれ設定する。また、探索開始時におけるバンド幅ＢＷの初期値ＢＷ１を設定する。

ステップＰ２では、繰返時間ＴＲ（ＢＷ）＝ｍａｘ｛Ｔ１（ＢＷ），Ｔ２（ＢＷ）｝、ＢＷ０＝ＢＷ１−ΔＢＷ，ＢＷ２＝ＢＷ１＋ΔＢＷ （ΔＢＷ＞０）として、繰返時間ＴＲ（ＢＷ１），ＴＲ（ＢＷ０），ＴＲ（ＢＷ２）を計算する。

ステップＰ３では、ＴＲ（ＢＷ０）＜ＴＲ（ＢＷ１）＜ＴＲ（ＢＷ２）という条件を満たすか否かを判定する。この条件を満たす場合には、上端値ＢＷmaxにＢＷ０をコピー（copy）して更新する。この条件を満たさない場合には、さらにＴＲ（ＢＷ０）＞ＴＲ（ＢＷ１）＞ＴＲ（ＢＷ２）という条件を満たすか否かを判定する。この条件を満たす場合には、下端値ＢＷminにＢＷ２をコピーして更新する。これにより、最初に設定した探索範囲のうち、繰返時間ＴＲの最小値ＴＲminを含まないと思われる探索領域を切り捨てる。

ステップＰ４では、ＴＲ（ＢＷ０）＞ＴＲ（ＢＷ１）＜ＴＲ（ＢＷ２）という条件を満たすか否かを判定する。満たす場合には、ステップＰ５に進み、バンド幅ＢＷの値ＢＷ１を、繰返時間ＴＲが最小（最短）となるバンド幅ＢＷの特定値ＢＷtr_minとして特定し、探索処理を終了する。満たさない場合には、ステップＰ６に進む。

ステップＰ６では、探索領域[ＢＷmin，ＢＷmax]の中間値（ＢＷmin＋ＢＷmax）／２をＢＷmidに設定する。そして、バンド幅ＢＷの値が中間値ＢＷmidであるときの繰返時間ＴＲ（ＢＷmid）を求める。

ステップＰ７では、繰返時間ＴＲ（ＢＷmin），ＴＲ（ＢＷmid），ＴＲ（ＢＷmax）を互いに比較して、探索領域[ＢＷmin，ＢＷmax]における下側（左側）領域[ＢＷmin，ＢＷmid]と上側（右側）領域[ＢＷmid，ＢＷmax]のうち、繰返時間ＴＲの最小値ＴＲminを含まないと考えられるいずれか一方の領域を切り捨てる。そして、新たな探索領域[ＢＷmin，ＢＷmax]に、残った領域をコピーして更新する。

つまり、ＢＷtr_min＜ＢＷmidである可能性よりＢＷmid＜ＢＷtr_minである可能性の方が大きい場合には、下側（左側）領域[ＢＷmin，ＢＷmid]を切り捨て、上側（右側）領域[ＢＷmid，ＢＷmax]を残し、これを新たな探索領域[ＢＷmin，ＢＷmax]とする。一方、ＢＷmid＜ＢＷtr_minである可能性よりＢＷtr_min＜ＢＷmidである可能性の方が大きい場合には、上側（右側）領域[ＢＷmid，ＢＷmax]を切り捨て、下側（左側）領域[ＢＷmin，ＢＷmid]を残し、これを新たな探索領域[ＢＷmin，ＢＷmax]とする。なお、ＢＷtr_min＜ＢＷmidである可能性やＢＷmid＜ＢＷtr_minである可能性については、バンド幅ＢＷの値に対する繰返時間ＴＲの変化の特性に基づいて、繰返時間ＴＲ（ＢＷmin），ＴＲ（ＢＷmid），ＴＲ（ＢＷmax）から推定する。

具体例としては、ＴＲ（ＢＷmin）＜ＴＲ（ＢＷmax）ならば、ＢＷmid＜ＢＷtr_minである可能性よりＢＷtr_min＜ＢＷmidである可能性の方が大きいと考え、現時点におけるＢＷmidを次のＢＷmaxとする。逆に、ＴＲ（ＢＷmin）＞ＴＲ（ＢＷmax）ならば、ＢＷtr_min＜ＢＷmidである可能性よりＢＷmid＜ＢＷtr_minである可能性の方が大きいと考え、現時点におけるＢＷmidを次のＢＷminとする。

ステップＰ８では、探索領域[ＢＷmin，ＢＷmax]の幅＜閾値ＴＨbwという条件を満たすか否かを判定する。あるいは、探索領域の絞り込みの回数Ｎ≧閾値ＴＨnという条件を満たすか否かを判定する。この条件を満たす場合には、ステップＰ９に進み、探索領域[ＢＷmin，ＢＷmax]の中の値、例えば中間値ＢＷmidを、繰返時間ＴＲが最短となるバンド幅ＢＷの特定値ＢＷtr_minとして特定する。一方、この条件を満たさない場合には、ステップＰ６に戻り、探索処理を続行する。

次に、第２の特定方法について説明する。第２の特定方法は、バンド幅ＢＷの値に対する第１の時間Ｔ１の変化を表す曲線または直線と、バンド幅ＢＷの値に対する第２の時間Ｔ２の変化を表す曲線または直線とを推定し、これら二つの線の交点に対応するバンド幅ＢＷの値を、繰返時間ＴＲが最短となるバンド幅ＢＷの特定値ＢＷtr_minとして特定する方法である。

ここでは、第２の特定方法の例として、第１の時間Ｔ１の変化直線と第２の時間Ｔ２の変化直線とを推定し、これら二直線の交点に対応するバンド幅ＢＷの値を特定する方法を例示する。

図８は、第１の時間Ｔ１の変化直線と第２の時間Ｔ２の変化直線とを推定し、これら二直線の交点に対応するバンド幅ＢＷの値を特定する方法のフロー図である。

ステップＱ１では、バンド幅ＢＷの探索領域の範囲における上端値ＢＷmaxおよび下端値ＢＷminとして、バンド幅ＢＷの可変範囲（許容範囲）の上限値ＢＷupper_limitおよび下限値ＢＷlower_limitをそれぞれ設定する。

ステップＱ２では、バンド幅ＢＷが下端値ＢＷminを取るときの第１の時間Ｔ１（ＢＷmin）および第２の時間Ｔ２（ＢＷmin）と、バンド幅ＢＷが上端値ＢＷmaxを取るときの第１の時間Ｔ１（ＢＷmax）および第２の時間Ｔ２（ＢＷmax）とを求める。

ステップＱ３では、繰返時間ＴＲおよびバンド幅ＢＷを二軸とするグラフにおいて、バンド幅ＢＷが下端値ＢＷminを取るときの第１の時間Ｔ１（ＢＷmin）に対応する点（ＢＷmin，Ｔ１（ＢＷmin））と、バンド幅ＢＷが上限値ＢＷmaxを取るときの第１の時間Ｔ１（ＢＷmax）に対応する点（ＢＷmax，Ｔ１（ＢＷmax））とを結ぶ第１の直線Ｌ１を求める。また、同グラフにおいて、バンド幅ＢＷが下端値ＢＷminを取るときの第２の時間Ｔ２（ＢＷmin）に対応する点（ＢＷmin，Ｔ２（ＢＷmin））と、バンド幅ＢＷが上端値ＢＷmaxを取るときの第２の時間Ｔ２（ＢＷmax）に対応する点（ＢＷmax，Ｔ２（ＢＷmax））とを結ぶ第２の直線Ｌ２を求める。

ステップＱ４では、第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２との交点Ｃを求める。

ステップＱ５では、この交点Ｃに対応するバンド幅ＢＷの値ＢＷcを、特定値ＢＷtr_minとして求める。

なお、パルスシーケンスの調整方法の一つとして、第１の時間Ｔ１と第２の時間Ｔ２とが釣り合うようにパルス波形を調整する方法が考えられる。このパルスシーケンス調整方法を適用した場合、上記の第１の時間Ｔ１及び第２の時間Ｔ２は、バンド幅ＢＷの値の変化に対して複雑な動きをすることが分かっている。つまり、第１の時間Ｔ１及び第２の時間Ｔ２のうち大きい方を取る繰返時間ＴＲも、バンド幅ＢＷの値の変化に対して複雑な動きをする。

図９は、上記パルスシーケンス調整方法を適用した場合における繰返時間ＴＲとバンド幅ＢＷの値との関係を示した図である。このような場合には、上記第１及び第２の時間の波形を単純な関数の波形として推定することは難しい。そこで、繰返時間ＴＲが最短となるバンド幅ＢＷの特定値を特定する際に、当該パルスシーケンス調整方法を適用する第１のモードが設定されているときには、波形の推定を行わない第１の特定方法を用い、当該パルスシーケンス調整方法を適用しない第２のモードが設定されているときには、波形の推定を行う第２の特定方法を用いるようにしてもよい。このようにすれば、波形の推定が容易であるときは、その推定を行って少ない処理量で効率よく最適なバンド幅ＢＷの特定値を特定し、波形の推定が困難であるときは、処理量が比較的多くなっても確実に精度よく最適なバンド幅ＢＷの特定値を特定するという、バランス（balance）のとれた特定を行うことができる。

以上、本実施形態によれば、繰返時間ＴＲが最短となるようなバンド幅ＢＷの特定値を自動で探索して決定するので、操作者１４は、最適なバンド幅ＢＷの特定値を手動で調べ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することができる。その結果、リアルタイム・オペレーションやサイト・プロトコル（site protocol）作成のワークフロー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。

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、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
１０２ 設定部
１０３ 決定部

Claims (12)

1. 繰返時間とは異なり、かつ、バンド幅とは異なる複数のパラメータの値を設定する設定手段と、
   前記設定された複数のパラメータの値に基づいて、１周期分のパルスシーケンスの実施に要する第１の時間と、勾配コイルの熱設計上の制限により定まる、１周期分のパルスシーケンスの開始から次の１周期分のパルスシーケンスの実施が可能となるまでに要する第２の時間のうちいずれか長い方として求められる繰返時間が最短となるような前記バンド幅の特定値を決定する決定手段であって、前記バンド幅の値に対する前記第１の時間の変化を表す第１の曲線または直線と、前記バンド幅の値に対する前記第２の時間の変化を表す第２の曲線または直線とを推定し、前記第１の曲線または直線と前記第２の曲線または直線との交点に対応するバンド幅の値を前記特定値として決定する決定手段と、を備えたスキャン条件決定装置。
2. 前記決定手段は、前記バンド幅が互いに異なる複数の値の各々を取ったときの前記繰返時間をそれぞれ求め、該求められた繰返時間に基づいて前記特定値を決定する、請求項１に記載のスキャン条件決定装置。
3. 前記決定手段は、最小値問題の解法を用いて、前記特定値を探索する、請求項２に記載のスキャン条件決定装置。
4. 前記決定手段は、二分法を用いて前記特定値を探索する、請求項３に記載のスキャン条件決定装置。
5. 前記決定手段は、二分探索、三分探索または黄金探索により前記特定値を探索する、請求項４に記載のスキャン条件決定装置。
6. 前記決定手段は、勾配法、ニュートン法またはモンテカルロ法を用いて前記特定値を探索する、請求項３に記載のスキャン条件決定装置。
7. 前記決定手段は、
   前記第１の時間と前記第２の時間とが釣り合うようにパルスシーケンスの調整を行う第１のモードが設定されたときには、前記バンド幅が互いに異なる複数の値の各々を取ったときの前記繰返時間をそれぞれ求め、該求められた繰返時間に基づいて前記特定値を決定し、
   前記調整を行わない第２のモードが設定されたときには、前記バンド幅の値に対する前記第１の時間の変化を表す第１の曲線または直線と、前記バンド幅の値に対する前記第２の時間の変化を表す第２の曲線または直線とを推定し、前記第１の曲線または直線と前記第２の曲線または直線との交点に対応するバンド幅の値を、前記特定値として決定する、請求項１に記載のスキャン条件決定装置。
8. 前記設定手段は、操作者の操作に応じて、前記バンド幅を自動設定する機能のオンオフを設定し、
   前記決定手段は、前記機能がオンに設定されているときに、前記特定値を決定する、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のスキャン条件決定装置。
9. 前記複数のパラメータは、３Ｄ−ＦＳＰＧＲ（Three-dimensional fast spoiled gradient-echo）または２Ｄ／３Ｄ−ＳＳＦＰ（Two-dimensional/Three dimensional steady state free precession）であるスキャン法によるスキャンに用いられる、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のスキャン条件決定装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のスキャン条件決定装置を有する磁気共鳴装置。
11. 繰返時間とは異なり、かつ、バンド幅とは異なる複数のパラメータの値を設定する設定ステップと、
    前記設定された複数のパラメータの値に基づいて、１周期分のパルスシーケンスの実施に要する第１の時間と、勾配コイルの熱設計上の制限により定まる、１周期分のパルスシーケンスの開始から次の１周期分のパルスシーケンスの実施が可能となるまでに要する第２の時間のうちいずれか長い方として求められる繰返時間が最短となるような前記バンド幅の特定値とを決定する決定ステップであって、前記バンド幅の値に対する前記第１の時間の変化を表す第１の曲線または直線と、前記バンド幅の値に対する前記第２の時間の変化を表す第２の曲線または直線とを推定し、前記第１の曲線または直線と前記第２の曲線または直線との交点に対応するバンド幅の値を前記特定値として決定する決定ステップと、を有するスキャン条件決定方法。
12. 繰返時間とは異なり、かつ、バンド幅とは異なる複数のパラメータの値を設定する設定処理と、
    前記設定された複数のパラメータの値に基づいて、１周期分のパルスシーケンスの実施に要する第１の時間と、勾配コイルの熱設計上の制限により定まる、１周期分のパルスシーケンスの開始から次の１周期分のパルスシーケンスの実施が可能となるまでに要する第２の時間のうちいずれか長い方として求められる繰返時間が最短となるような前記バンド幅の特定値とを決定する決定処理であって、前記バンド幅の値に対する前記第１の時間の変化を表す第１の曲線または直線と、前記バンド幅の値に対する前記第２の時間の変化を表す第２の曲線または直線とを推定し、前記第１の曲線または直線と前記第２の曲線または直線との交点に対応するバンド幅の値を前記特定値として決定する決定処理と、をコンピュータに実行させるためのプログラム。
    

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