JP7163061B2 - 磁気共鳴イメージング装置およびマルチスライス撮像方法 - 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マルチスライス撮像方法に関する。

従来、静磁場分布に基づいて静磁場に対するシミング（以下、静磁場シミングと呼ぶ）を実行する磁気共鳴イメージング（以下、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）と呼ぶ）装置の技術が知られている。例えば、ＭＲＩ装置は、脂肪抑制のためのプリパルスを伴うマルチスライス撮像における静磁場シミングにより、スライスごとにプリパルスの中心周波数とＲＦパルスの中心周波数とを最適化する。しかしながら、マルチスライス撮像における複数のスライス各々における静磁場の不均一性によっては、画質が向上しないことがある。

特開平７－３２７９６０号公報 特開平９－１８２７２９号公報 特開２０１０－３５９９１号公報

本発明が解決しようとする課題は、磁気共鳴画像の画質を向上可能に、マルチスライス撮像における収集方向を決定することである。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置によれば、入力部と、収集方向決定部と、撮像制御部とを有する。入力部は位置決め画像において、表示断面の位置を示す第１領域を入力する。収集方向決定部は、前記第１領域と少なくとも一部が重なる第２領域に関する静磁場分布と前記第１領域とに基づいて、マルチスライス撮像に関する一連の複数のスライスに直交する収集方向を決定する。撮像制御部は、前記第１領域を含む第３領域における前記複数のスライスに対して、前記収集方向に沿って前記マルチスライス撮像を実行する。

図１は、本実施形態における磁気共鳴イメージング装置の構成を示す図である。 図２は、本実施形態における収集方向の決定に関する処理手順の一例を示す図である。 図３は、本実施形態において、アキシャル断面のマルチスライスに対応する静磁場シミング前の複数の静磁場分布の一例を示す図である。 図４は、本実施形態において、サジタル断面に対応する静磁場シミング前の静磁場分布の一例を示す図である。 図５は、本実施形態において、生成された３次元データに対するＭＰＲ処理により、表示断面に対応する磁気共鳴画像を生成する処理に関する処理手順の一例を示す図である。 図６は、本実施形態の変形例における収集方向決定処理に関する処理手順の一例を示す図である。 図７は、本実施形態の第１応用例における重畳画像の表示例を示す図である。 図８は、本実施形態の第２応用例における収集方向決定処理に関する処理手順の一例を示す図である。 図９は、本実施形態の第２応用例において、ディスプレイの表示画面に表示された歪み情報、不均一情報、および重畳画像の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置と呼ぶ）の実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

（実施形態）
図１を参考にして、本実施形態におけるＭＲＩ装置１００の全体構成について説明する。図１は、本実施形態におけるＭＲＩ装置１００の構成を示す図である。図１に示すように、ＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１０１と、傾斜磁場コイル１０３と、傾斜磁場電源１０５と、寝台１０７と、寝台制御回路１０９と、送信回路１１３と、送信コイル１１５と、受信コイル１１７と、受信回路１１９と、撮像制御回路１２１と、インタフェース１２５と、ディスプレイ１２７と、記憶装置１２９と、処理回路１３１とを備える。インタフェース１２５と、ディスプレイ１２７と、記憶装置１２９と、処理回路１３１とは、無線、有線を問わず、データの伝送のために接続される。なお、被検体Ｐは、ＭＲＩ装置１００に含まれない。

静磁場磁石１０１は、中空の略円筒状に形成された磁石である。静磁場磁石１０１は、内部の空間に略一様な静磁場を発生する。静磁場磁石１０１としては、例えば、超伝導磁石等が使用される。

傾斜磁場コイル１０３は、中空の略円筒状に形成されたコイルである。傾斜磁場コイル１０３は、静磁場磁石１０１の内側に配置される。傾斜磁場コイル１０３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。Ｚ軸方向は、静磁場の方向と同方向であるとする。また、Ｙ軸方向は、鉛直方向とし、Ｘ軸方向は、Ｚ軸及びＹ軸に垂直な方向とする。傾斜磁場コイル１０３における３つのコイルは、傾斜磁場電源１０５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。

傾斜磁場コイル１０３によって発生されるＸ、Ｙ、Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場、位相エンコード用傾斜磁場および周波数エンコード用傾斜磁場（リードアウト傾斜磁場ともいう）を形成する。スライス選択用傾斜磁場は、任意に撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場は、空間的位置に応じて磁気共鳴信号（以下、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）信号と呼ぶ）の位相を変化させるために利用される。周波数エンコード用傾斜磁場は、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。また、傾斜磁場コイル１０３によって発生されるＸ、Ｙ、Ｚ各軸の傾斜磁場は、グラジエントエコー法において、Ｘ－Ｙ平面上のスピンの位相を再収束させるために、傾斜磁場の方向を２回反転させた再収束パルスとして用いられる。加えて、傾斜磁場コイル１０３によって発生されるＸ、Ｙ、Ｚ各軸の傾斜磁場は、後述する静磁場の１次シミングのオフセットとして用いられる。

傾斜磁場電源１０５は、撮像制御回路１２１の制御により、傾斜磁場コイル１０３に電流を供給する電源装置である。

寝台１０７は、被検体Ｐが載置される天板１０７１を備えた装置である。寝台１０７は、寝台制御回路１０９による制御のもと、被検体Ｐが載置された天板１０７１を、ボア１１１内へ挿入する。寝台１０７は、例えば、長手方向が静磁場磁石１０１の中心軸と平行になるように、検査室内に設置される。

寝台制御回路１０９は、寝台１０７を制御する回路である。寝台制御回路１０９は、インタフェース１２５を介した操作者の指示により寝台１０７を駆動することで、天板１０７１を長手方向および上下方向、場合によっては左右方向へ移動させる。寝台制御回路１０９は、寝台制御部の実現手段の一例である。

送信回路１１３は、撮像制御回路１２１の制御により、ラーモア周波数で変調された高周波パルスを送信コイル１１５に供給する。送信回路１１３は、送信部の実現手段の一例である。

送信コイル１１５は、傾斜磁場コイル１０３の内側に配置されたＲＦコイルである。送信コイル１１５は、送信回路１１３からの出力に応じて、高周波磁場に相当するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）パルスを発生する。送信コイル１１５は、例えば、複数のコイルエレメントを有する全身用コイル（以下、ＷＢ（Ｗｈｏｌｅ Ｂｏｄｙ）コイルと呼ぶ）である。ＷＢコイルは、送受信コイルとして使用されてもよい。また、送信コイル１１５は、１つのコイルにより形成されるＷＢコイルであってもよい。

受信コイル１１７は、傾斜磁場コイル１０３の内側に配置されたＲＦコイルである。受信コイル１１７は、高周波磁場によって被検体Ｐから放射されるＭＲ信号を受信する。受信コイル１１７は、受信されたＭＲ信号を受信回路１１９へ出力する。受信コイル１１７は、例えば、１以上、典型的には複数のコイルエレメントを有するコイルアレイである。なお、図１において送信コイル１１５と受信コイル１１７とは別個のＲＦコイルとして記載されているが、送信コイル１１５と受信コイル１１７とは、一体化された送受信コイルとして実施されてもよい。送受信コイルは、被検体Ｐの撮像部位に対応し、例えば、頭部コイルのような局所的な送受信ＲＦコイルである。

受信回路１１９は、撮像制御回路１２１の制御により、受信コイル１１７から出力されたＭＲ信号に基づいて、デジタルのＭＲ信号（以下、ＭＲデータと呼ぶ）を生成する。具体的には、受信回路１１９は、受信コイル１１７から出力されたＭＲ信号に対して各種信号処理を施した後、各種信号処理が施されたデータに対してアナログ/デジタル（Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ））変換を実行する。受信回路１１９は、Ａ／Ｄ変換されたデータを標本化（サンプリング）する。これにより、受信回路１１９は、ＭＲデータを生成する。受信回路１１９は、生成されたＭＲデータを、撮像制御回路１２１に出力する。受信回路１１９は、受信部の実現手段の一例である。

撮像制御回路１２１は、処理回路１３１から出力された撮像プロトコルに従って、傾斜磁場電源１０５、送信回路１１３及び受信回路１１９等を制御し、被検体Ｐに対する撮像を行う。撮像プロトコルは、検査に応じた各種パルスシーケンスを有する。撮像プロトコルには、傾斜磁場電源１０５により傾斜磁場コイル１０３に供給される電流の大きさ、傾斜磁場電源１０５により電流が傾斜磁場コイル１０３に供給されるタイミング、送信回路１１３により送信コイル１１５に供給される高周波パルスの大きさや時間幅、送信回路１１３により送信コイル１１５に高周波パルスが供給されるタイミング、受信コイル１１７によりＭＲ信号が受信されるタイミング等が定義されている。撮像制御回路１２１は、撮像制御部の実現手段の一例である。

インタフェース１２５は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付けるための、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。インタフェース１２５は、処理回路１３１等に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換し処理回路１３１へと出力する。なお、本明細書において、インタフェースは、マウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路もインタフェース１２５の例に含まれる。インタフェース１２５は、入力部の実現手段の一例である。

ディスプレイ１２７は、処理回路１３１におけるシステム制御機能１３１１による制御のもとで、画像生成機能１３１３により生成された各種ＭＲ画像、撮像および画像処理に関する各種情報などを表示する。ディスプレイ１２７は、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイ、モニタ等の表示デバイスである。ディスプレイ１２７は、表示部の実現手段の一例である。

記憶装置１２９は、画像生成機能１３１３を介してｋ空間に充填されたＭＲデータ、画像生成機能１３１３により生成された画像データ、各種撮像プロトコル、撮像プロトコルを規定する複数の撮像パラメータを含む撮像条件等を記憶する。記憶装置１２９は、処理回路１３１で実行される各種機能に対応するプログラムを記憶する。記憶装置１２９は、スライスごとの静磁場シミングにより０次シミング値と１次シミング値とを算出するプログラム（以下、算出プログラムと呼ぶ）を記憶する。０次シミング値とは、マルチスライス撮像に関する複数のスライス各々において、水の共鳴周波数に相当する。１次シミング値は、静磁場の不均一性の１次成分に対する補正値である。具体的には、１次シミング値は、複数のスライス各々において、静磁場の不均一性のＸ成分、Ｙ成分、Ｚ成分を補正するために、３つの傾斜磁場コイルに傾斜磁場電源１０５からそれぞれ供給される電流値に相当する。

記憶装置１２９は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、光ディスク等である。また、記憶装置１２９は、ＣＤ－ＲＯＭドライブやＤＶＤドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。記憶装置１２９は、記憶部の実現手段の一例である。

処理回路１３１は、ハードウェア資源として図示していないプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ等のメモリ等を有し、本ＭＲＩ装置１００を制御する。処理回路１３１は、システム制御機能１３１１、画像生成機能１３１３、静磁場シミング機能１３１５、収集方向決定機能１３１７、３次元データ生成機能１３１９を有する。システム制御機能１３１１、画像生成機能１３１３、静磁場シミング機能１３１５、収集方向決定機能１３１７、３次元データ生成機能１３１９にて行われる各種機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶装置１２９に記憶されている。処理回路１３１は、これら各種機能に対応するプログラムを記憶装置１２９から読み出し、読み出したプログラムを実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読みだした状態の処理回路１３１は、図１の処理回路１３１内に示された複数の機能等を有する。

なお、図１においては単一のプロセッサにてこれら各種機能が実現されるものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路１３１を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしてもかまわない。換言すると、上述のそれぞれの機能がプログラムとして構成され、１つの処理回路が各プログラムを実行する場合であってもよいし、特定の機能が専用の独立したプログラム実行回路に実装される場合であってもよい。また、図１においては、単一の記憶装置１２９が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明したが、複数の記憶装置を配置して、処理回路１３１は、個別の記憶装置から、対応するプログラムを読み出す構成としてもかまわない。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）或いは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。

プロセッサは、記憶装置１２９に記憶されたプログラムを読み出し実行することで各種機能を実現する。なお、記憶装置１２９にプログラムを記憶する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成してもかまわない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、寝台制御回路１０９、送信回路１１３、受信回路１１９、撮像制御回路１２１等も同様に、上記プロセッサなどの電子回路により構成される。

処理回路１３１は、システム制御機能１３１１により、ＭＲＩ装置１００を制御する。具体的には、処理回路１３１は、記憶装置１２９に記憶されたシステム制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開されたシステム制御プログラムに従って本ＭＲＩ装置１００の各回路を制御する。例えば、処理回路１３１は、インタフェース１２５を介して操作者から入力された撮像条件に基づいて、撮像プロトコルを記憶装置１２９から読み出す。なお、処理回路１３１は、撮像条件に基づいて、撮像プロトコルを生成してもよい。処理回路１３１は、撮像プロトコルを撮像制御回路１２１に送信し、被検体Ｐに対する撮像を制御する。システム制御機能１３１１を実行する処理回路１３１は、システム制御部の実現手段の一例である。

処理回路１３１は、画像生成機能１３１３により、リードアウト傾斜磁場の強度に従って、ｋ空間のリードアウト方向に沿ってＭＲデータを充填する。処理回路１３１は、ｋ空間に充填されたＭＲデータに対してフーリエ変換を行うことにより、ＭＲ画像を生成する。処理回路１３１は、生成されたＭＲ画像を、ディスプレイ１２７や記憶装置１２９に出力する。画像生成機能１３１３を実行する処理回路１３１は、画像生成部の実現手段の一例である。

以上が本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の全体構成についての概略的な説明である。以下、本実施形態における静磁場シミング機能１３１５、収集方向決定機能１３１７に関する動作について、図２を用いて説明する。図２は、収集方向の決定に関する処理（以下、収集方向決定処理と呼ぶ）に関する処理手順の一例を示す図である。収集方向とは、マルチスライス撮像に関する一連の複数のスライスに直交する方向である。

撮像制御回路１２１は、収集方向決定処理の実行に先立って、被検体Ｐに対して、シミング撮像を実行する。撮像制御回路１２１は、例えば、２つの異なるエコー時間間隔を用いたダブルエコー法を用いたマルチスライス撮像により、シミング撮像を実行する。なお、シミング撮像は、例えば、３つの異なるエコー時間間隔を用いたトリプルエコー法を用いたマルチスライス撮像など他の撮像法により実行されてもよい。シミング撮像が実行される領域は、後述する表示断面の位置を示す第１領域と少なくとも一部が重なる第２領域に対して実行される。具体的には、撮像制御回路１２１は、ダブルエコー法に従って、傾斜磁場電源１０５、送信回路１１３、受信回路１１９を制御する。撮像制御回路１２１は、シミング撮像により、受信コイル１１７及び受信回路１１９を介して、２つのエコー時間間隔に対応するＭＲ信号を収集する。

処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５により、シミング撮像により収集されたＭＲ信号に基づいて、第２領域における複数のスライスにそれぞれ対応する複数の静磁場分布を生成する。具体的には、処理回路１３１は、第２領域における複数のスライスに各々におけるＭＲ信号に基づいて、２つのエコー時間間隔にそれぞれ対応する２つの複素数画像を生成する。処理回路１３１は、２つの複素数画像のうち一方の複素数画像に対して複素共役演算を実施し、複素共役演算が実施された複素数画像と複素共役演算が実施されていない他方の複素数画像との積を計算する。処理回路１３１は、計算された積の位相を用いて位相差画像を生成する。

処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５により、２つの複素数画像のうち少なくとも一つを用いて、強度画像を生成する。処理回路１３１は、強度画像に基づいて、位相差画像における背景領域を抽出する。処理回路１３１は、抽出された背景領域を用いて、位相差画像に対して背景を除去する。処理回路１３１は、背景が除去された位相差画像に対して、位相の連続性を考慮した位相アンラップ処理を実行する。処理回路１３１は、位相アンラップ処理が実行された位相差画像における複数のピクセル各々の位相差の値に対して２つのエコー時間間隔の差に相当するエコー間隔と磁気回転比とを用いた線形変換を行うことで、周波数情報としての２次元的な静磁場分布を生成する。処理回路１３１は、複数の２次元的な静磁場分布を結合することで、３次元的な静磁場分布（以下、シミング前分布と呼ぶ）を生成する。静磁場シミング機能１３１５を実行する処理回路１３１は、静磁場シミング部の実現手段の一例である。また、シミング前分布は、撮像部位、性別、年齢等に応じてデフォルトとして記憶装置１２９に記憶されていてもよい。このとき、シミング撮像は不要となる。

撮像制御回路１２１は、収集方向決定処理の実行に先立って、位置決め撮像を実行する。処理回路１３１は、画像生成機能１３１３により、位置決め撮像により収集されたＭＲ信号を用いて、位置決め画像を生成する。処理回路１３１は、生成された位置決め画像を、ディスプレイ１２７に出力する。

（収集方向決定処理）
（ステップＳａ１）
ディスプレイ１２７は、位置決め画像を表示する。インタフェース１２５は、位置決め画像において、画像生成機能１３１３により生成される後述のＭＲ画像に関する表示断面の位置を示す第１領域を入力する。なお、インタフェース１２５は、複数の表示断面に対応する複数のスライスの位置を入力してもよい。このとき、処理回路１３１は、複数の表示断面を統合することにより第１領域を生成する。なお、第１領域の入力を目的として用いられる画像は、位置決め画像に限定されない。以下の説明において、第１領域または表示断面の位置を受け付ける目的で利用される画像を、便宜上「位置決め画像」と呼ぶこととする。

（ステップＳａ２）
処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５により、第１領域における複数の表示断面の位置とシミング前分布とを用いて、第１領域における複数の表示断面の位置にそれぞれ対応する複数のスライス各々に対してスライス毎静磁場シミングを実行する。具体的には、処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５により、記憶装置１２９から算出プログラムを読み出し、自身のメモリに展開する。処理回路１３１は、算出プログラムにより、第１領域における複数のスライス各々に対して、０次シミング値および１次シミング値を計算する。処理回路１３１は、計算された０次シミング値および１次シミング値を、表示断面の位置に対応するスライスに対応付ける。以下、静磁場シミングの基本式について説明し、次いでスライス毎静磁場シミングについて説明する。

静磁場シミングに関する基本式の一例を以下の式（１）に示す。

式（１）におけるｘ、ｙ、ｚは、空間中の３次元位置である。具体的には、ｘは、水平方向（Ｘ軸）における静磁場の中心（以下、磁場中心と呼ぶ）を原点とした位置を表す。ｙは、鉛直方向（Ｙ軸）における磁場中心を原点とした位置を表す。ｚは、軸長方向（Ｚ軸）における磁場中心を原点とした位置を表す。ｘ、ｙ、ｚの単位は［ｍ］とする。式（１）におけるａ_０は、０次シミング値である。ａ_０は、ＲＦパルスの中心周波数にマイナスを付与した値を表す。ａ_０の単位は［ｐｐｍ］とする。式（１）におけるａ_１、ａ_２、ａ_３は、１次シミング値である。具体的には、ａ_１、ａ_２、ａ_３は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸のそれぞれについて単位長さあたりの共鳴周波数の変化量を表す。単位長さあたりの共鳴周波数の変化量は、傾斜磁場の傾き、すなわち傾斜磁場コイル１０３へ印加される電流値に相当する。ａ_１、ａ_２、ａ_３の単位は［ｐｐｍ／ｍ］とする。式（１）におけるｂ_０（ｘ、ｙ、ｚ）は位置（ｘ、ｙ、ｚ）における静磁場シミング前の共鳴周波数である。換言すれば、ｂ_０（ｘ、ｙ、ｚ）は、上述のシミング前分布に相当する３次元的な静磁場分布を共鳴周波数に変換したもの、すなわち静磁場の不均一性を共鳴周波数の分布として表したものに相当する。ｂ_０（ｘ、ｙ、ｚ）の単位は［ｐｐｍ］とする。ｂ_０’（ｘ、ｙ、ｚ）は位置（ｘ、ｙ、ｚ）におけるシミング後の共鳴周波数とＲＦパルスの中心周波数との差分値である。ｂ_０’（ｘ、ｙ、ｚ）の単位は［ｐｐｍ］とする。

式（１）の左辺、すなわちシミングの後の共鳴周波数とＲＦパルスの中心周波数との差分値は、小さければ小さいほど理想的な静磁場シミングの条件となる。シミング前分布を示す画像について、非背景領域に対応する前景領域における複数の画素（以下、前景画素と呼ぶ）全ての位置の集合（以下、位置集合Ｓと呼ぶ）を考えると、位置集合Ｓは、例えば、以下の式（２）で表される。

式（２）において、ｉは、前景画素の通し番号を表す。Ｎは、前景画素の総数を表す。

この時、式（１）は、シミング前分布の画像における全前景画素に亘ってＮ本分立てることができる。全前景画素に亘るＮ本の式をまとめると、以下の式（３）で表すことができる。

式（３）において、ベクトルｂ’、行列Ｘ、ベクトルａ、ベクトルｂを、

として定義すると、式（３）は、以下の式（４）のように表される。

上述のように、式（１）の左辺、すなわち式（３）または式（４）の左辺のベクトルの各要素は、小さいほど理想的な静磁場シミングとなる。そこで、静磁場の均一性をベクトルｂ’の大きさとして定義し、０次シミング値と１シミング値とをまとめたベクトルａに関するコスト関数Ｅを式（５）として定義する。

式（５）における行列Ωは、ベクトルｂ’の各要素の重要度や相関によって正規化するための行列である。例えば、行列Ωを単位行列とすると、コスト関数は単純なベクトル要素の二乗和となる。また、行列Ωをベクトルｂ’に関する共分散行列とすれば、コスト関数は、マハラノビス距離の二乗となる。式（５）のコスト関数を最小化する０次シミング値と１次シミング値との組み合わせであるベクトルａは、最小二乗法により以下の式（６）として求めることができる。

以下、スライス毎静磁場シミングについて説明する。スライス毎静磁場シミングを実行する第１領域について、第１領域のスライスごとの複数の前景画素の位置集合Ｓ_ｊを考えると、位置集合Ｓ_ｊは、例えば、以下の式（７）で表される。

式（７）において、ｊは、第１領域におけるスライスの通し番号を表す。また、式（７）におけるＭは、第１領域におけるスライス数を表す。式（７）におけるｉは、前景画素の通し番号を表す。Ｎ_ｊは、スライスｊにおける前景画素の総数を表す。

スライス毎静磁場シミングにおいて、式（１）は、第１領域における各スライスｊに対して前景画素Ｎ_ｊ本分立てることができる。スライスｊにおいて、ベクトルｂ_ｊ’、行列Ｘ_ｊ、ベクトルａ_ｊ、ベクトルｂ_ｊを、

として定義する。ベクトルｂ_ｊは、上述のシミング前分布に関する複数の静磁場分布のうち、スライスｊに対応する静磁場分布における全前景画素に相当する。スライスｊにおいて、全前景画素に亘るＮ_ｊ本の式をまとめると、以下の式（８）で表すことができる。

処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５により、式（８）について、式（５）と同様にコスト関数を定義する。処理回路１３１は、式（８）に関するのコスト関数を最小化する最小二乗法により、０次シミング値と１次シミング値との組み合わせであるベクトルａ_ｊを、第１領域のスライスごとに計算する。すなわち、処理回路１３１は、第１領域におけるスライスｊごとに、Ｍ通りのベクトルａ_ｊを、シミング値として算出する。

（ステップＳａ３）
処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５および収集方向決定機能１３１７により、シミング値を用いて第１領域における静磁場の不均一性を示す基準不均一度を計算する。具体的には、処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５により、算出されたシミング値を用いて、第１領域におけるスライス毎静磁場シミング後の３次元的な静磁場分布（以下、基準シミング後分布と呼ぶ）を生成する。より詳細には、処理回路１３１は、シミング値とシミング前分布とを式（８）に代入することにより、スライス毎静磁場シミング後の静磁場分布をスライス毎に計算する。処理回路１３１は、式（８）により計算されたスライス毎の静磁場分布を、第１領域における複数のスライスに亘って結合することで、基準シミング後分布を生成する。処理回路１３１は、基準シミング後分布を、第１領域と対応付けて記憶装置１２９に記憶させる。

処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、基準シミング後分布を用いて、基準不均一度を計算する。具体的には、処理回路１３１は、基準シミング後分布における複数のボクセル値を用いて、第１領域における静磁場の不均一度を、基準不均一度として計算する。基準不均一度は、例えば、第１領域に対応する基準シミング後分布における複数のボクセル値の標準偏差である。なお、静磁場の不均一度は、標準偏差に限定されず、例えば、分散などの他の統計値であってもよい。処理回路１３１は、計算された基準不均一度を第１領域と対応付けて、記憶装置１２９に記憶させる。

なお、基準不均一度は、第１領域とは異なり第２領域に包含される他の領域に対して、計算されてもよい。例えば、表示断面に直交する方向とは異なる方向に直交する一連の複数のスライス（以下、他スライス群と呼ぶ）により他の領域が規定される場合、処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５により、他の領域に対してスライス毎静磁場シミングを実行する。このとき、処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５により、ステップＳａ２およびステップＳａ３の処理を実行することで、他の領域に対応する基準不均一度を計算する。他の領域とは、例えば、第１領域と少なくとも一部が重なり、かつ他スライス群がアキシャル方向により規定される領域である。

（ステップＳａ４）
処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、表示断面に直交する方向を微小変化させた複数の参照方向を設定し、複数の参照方向にそれぞれ対応する複数の参照領域を設定する。具体的には、処理回路１３１は、記憶装置１２９に予め記憶された微小変化に対応する角度（以下、微小角度と呼ぶ）を、記憶装置１２９から読み出す。微小角度は、例えば、マルチスライス撮像に関する撮像条件において収集方向を弁別可能な最小な角度に相当する。処理回路１３１は、表示断面に直交する方向に対する半頂角として微小角度を用いた立体角において、表示断面に直交する方向を方位の基準とした複数の方位を、複数の参照方向として設定する。複数の方位は、例えば、４方位、８方位、１６方位などであって、上記最小な角度に対応付けて記憶装置１２９に予め記憶される。

処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、複数の参照方向各々に直交する複数の断面（以下、参照断面と呼ぶ）と第１領域とに基づいて、複数の参照方向にそれぞれ対応する複数の参照領域を設定する。具体的には、処理回路１３１は、複数の参照方向各々において、複数の参照断面により形成される領域が第１領域を含むように参照領域を設定する。処理回路１３１は、複数の参照方向と複数の参照領域とを対応付けて記憶装置１２９に記憶させる。

（ステップＳａ５）
処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５により、複数の参照領域各々に対してスライス毎静磁場シミングを実行する。処理回路１３１は、このスライス毎静磁場シミングの実行により、複数の参照領域にそれぞれ対応する複数のシミング値（以下、参照シミング値と呼ぶ）を計算する。具体的には、処理回路１３１は、シミング前分布に対して参照方向を用いて断面変換処理（以下、ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ－Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）処理と呼ぶ）を行うことで、参照方向に直交する複数のスライスにおける静磁場分布（以下、参照シミング前静磁場分布と呼ぶ）を生成する。処理回路１３１は、参照領域における複数のスライスの位置と参照シミング前静磁場分布とを用いてスライス毎静磁場シミングを参照領域ごとに実行し、複数の参照シミング値を計算する。複数の参照領域にそれぞれ対応する複数の参照シミング値の計算において、式（７）における位置集合Ｓ_ｊは、複数の参照領域各々における複数のスライス毎に設定される。加えて、式（７）におけるｊは、複数の参照領域各々におけるスライスの通し番号となる。また、式（７）におけるＭは、複数の参照領域各々におけるスライス数となる。スライス毎静磁場シミングによる参照シミング値の計算手順については、ステップＳａ２と同様なため、説明は省略する。処理回路１３１は、計算された参照シミング値を、スライス毎静磁場シミングにおいて用いられた参照領域と対応付けて、記憶装置１２９に記憶させる。

（ステップＳａ６）
処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５および収集方向決定機能１３１７により、複数の参照シミング値を用いて、複数の参照領域にそれぞれ対応する複数の参照不均一度を、参照領域ごとに計算する。具体的には、処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５により、参照シミング値を用いて、参照領域における静磁場シミング後の３次元的な静磁場分布（以下、参照シミング後分布と呼ぶ）を生成する。より詳細には、処理回路１３１は、参照シミング値と参照シミング前静磁場分布とを式（８）に代入することにより、スライス毎静磁場シミング後の静磁場分布を参照領域のスライス毎に計算する。処理回路１３１は、式（８）により計算されたスライス毎の静磁場分布を、参照領域における複数のスライスに亘って結合することで、参照シミング後分布を生成する。処理回路１３１は、参照シミング後分布を、参照シミング後分布の生成に用いられた参照領域と対応付けて記憶装置１２９に記憶させる。

処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、参照シミング後分布を用いて、参照領域に対応付けられた参照方向ごとに参照不均一度を計算する。具体的には、処理回路１３１は、参照シミング後分布における複数のボクセル値を用いて、参照領域における静磁場の不均一度を、参照不均一度として計算する。参照不均一度は、例えば、参照領域における複数のボクセル値により計算される標準偏差である。処理回路１３１は、参照領域ごとに計算された複数の参照不均一度を、関連する参照方向と対応付けて、記憶装置１２９に記憶させる。

（ステップＳａ７）
処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、複数の参照不均一度のうち最小の参照不均一度と、基準不均一度とを比較する。基準不均一度より最小の参照不均一度のほうが小さければ（ステップＳａ７のＹｅｓ）、ステップＳａ８の処理が実行される。最小の参照不均一度が基準不均一度以上であれば（ステップＳａ７のＮｏ）、ステップＳａ９の処理が実行される。

（ステップＳａ８）
処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、最小の参照不均一度を、新たなき基準不均一度として設定する。処理回路１３１は、最小の参照不均一度に対応する参照方向を微小変化させた複数の方向にそれぞれ対応する複数の領域を、新たな複数の参照領域として設定する。新たな複数の参照領域の設定は、ステップＳａ４における処理と略同一なため、説明は省略する。本ステップの後、ステップＳａ５乃至７の処理が繰り返される。

（ステップＳａ９）
処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、基準不均一度に対応する方向を、収集方向として決定する。処理回路１３１は、基準不均一度の計算に関連する領域を、マルチスライス撮像における収集範囲（以下、第３領域と呼ぶ）として決定する。第３領域は第１領域を含む領域である。処理回路１３１は、基準不均一度に関するシミング値を、決定された収集方向および第３領域とともに、記憶装置１２９に記憶させる。上記ステップＳａ１乃至ステップＳａ８の処理手順は、表示断面に直交する方向とシミング前分布と第１領域とを初期条件として用いて、参照方向を逐次的に変化させながら計算された参照不均一度と基準不均一度との比較により、収集方向を決定することを目的とした最急降下法に対応する。すなわち、収集方向決定機能１３１７により決定された収集方向は、第１領域における静磁場の不均一性を低減させた第３領域に関して、表示断面に直交する方向に最も近い方向となる。収集方向決定機能１３１７を実行する処理回路１３１は、収集方向決定部の実現手段の一例である。

なお、収集方向の決定手順は、上記ステップＳａ２乃至ステップＳａ９における記載に限定されない。例えば、処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７としてに実装されたシミュレーションプログラムにより、収集方向を決定してもよい。例えば、このシミュレーションプログラムは、第２領域に関するあらゆる参照方向に対して参照不均一度を計算し、計算された参照不均一度のうち最小の不均一度に対応する方向を、収集方向として決定するプログラムである。

また、処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、参照シミング後分布を微分することにより微分画像を生成し、生成された微分画像における複数の画素値の総和（以下、微分和と呼ぶ）を評価関数として用いた最適化処理により、収集方向を決定してもよい。この最適化処理は、第２領域における参照方向を変更させながら、参照方向の変化に対する微分和の変化が低減し、かつ微分和が極小となるように評価関数を繰り返し計算することで、収集方向を決定する。なお、参照不均一度の計算において、処理回路１３１は、参照方向に直交する複数のスライスごとに重み付け加算等を行うことにより、参照方向に対応する不均一度を計算してもよい。スライスごとの重みは、例えば、インタフェース１２５を介した操作者の指示、撮像対象部位、撮像目的等に応じて、適宜設定され、記憶装置１２９に記憶される。

なお、処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、アキシャル方向とコロナル方向とサジタル方向とのうち、スライス毎静磁場シミング後の静磁場の不均一性が最小となる方向を、収集方向として決定してもよい。図３は、アキシャル断面のマルチスライス（以下、アキシャル面と呼ぶ）に対応する静磁場シミング前の複数の静磁場分布Ａｘｓの一例を示す図である。図４は、サジタル断面（以下、サジタル面と呼ぶ）に対応する静磁場シミング前の静磁場分布Ｓｇの一例を示す図である。図３、図４におけるハッチングは、図３における凡例のバーＡｘＢおよび図４における凡例のバーＳｇＢに示すように、静磁場の強度を表している。図３、図４に示すように、アキシャル面の静磁場分布Ａｘｓは、サジタル面の静磁場分布Ｓｇに比べて、略線形で分布している。このため、アキシャル面に対するスライス毎静磁場シミング後の静磁場の不均一性は、サジタル面におけるスライス毎静磁場シミング後の静磁場の不均一性に比べて、１次シミングにより低減される。例えば、スライス毎静磁場シミングの実行前における静磁場分布が、図３および図４に示されるような場合、処理回路１３１は、アキシャル方向を、収集方向として決定する。

以上で説明した各種処理によれば、処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、第１領域と少なくとも一部が重なる第２領域に関する静磁場分布と第１領域とに基づいて、マルチスライス撮像に関する一連の複数のスライスに直交する収集方向を決定する。本ステップにより決定された収集方向に直交する一連の複数のスライス、すなわち第３領域に対して実行されるマルチスライス撮像においてＭＲ信号が収集される複数の収集断面は、ステップＳａ１において入力された表示断面とは異なることとなる。例えば、表示断面がアキシャル面である場合、収集断面はオブリーク方向に垂直な断面となる。

（画像生成機能）
本実施形態における３次元データ生成機能１３１９、および画像生成機能１３１３に関する処理の動作について、図５を用いて説明する。図５は、マルチスライス撮像により収集されたＭＲ信号に基づいて３次元的な画像データ（以下、３次元データと呼ぶ）を生成し、生成された３次元データに対するＭＰＲ処理により表示断面に対応するＭＲ画像を生成する処理（以下、表示断面画像生成処理と呼ぶ）に関する処理手順の一例を示す図である。

（ステップＳｂ１）
撮像制御回路１２１は、決定された収集方向に対応するシミング値と収集方向とを用いて、第３領域に対してマルチスライス撮像を実行する。具体的には、処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５により、決定された収集方向に対応する０次シミング値の符号を反転する、すなわち０次シミング値にマイナスを乗ずることにより、収集方向に直交する複数のスライスにそれぞれ対応するＲＦパルスの中心周波数（以下、スライス毎周波数と呼ぶ）を決定する。処理回路１３１は、決定されたスライス毎周波数を、第３領域におけるスライス毎の１次シミング値、収集方向および第３領域とともに、撮像制御回路１２１に出力する。なお、処理回路１３１は、スライス毎周波数から３．５ｐｐｍ離れた周波数、すなわち脂肪の共鳴周波数を決定してもよい。

撮像制御回路１２１は、決定されたスライス毎周波数、スライス毎の１次シミング値、および収集方向を用いて、第３領域に対してマルチスライス撮像を実行する。このとき、ステップＳａ１での入力に関する表示断面の位置は、マルチスライス撮像に関する第３領域における一連の複数のスライス各々の位置とは異なる。撮像制御回路１２１は、マルチスライス撮像により収集されたＭＲ信号を処理回路１３１に出力する。

（ステップＳｂ２）
処理回路１３１は、３次元データ生成機能１３１９により、マルチスライス撮像により収集されたＭＲ信号に基づいて、第３領域に対応する３次元データを生成する。処理回路１３１は、生成された３次元データを記憶装置１２９に記憶させる。具体的には、処理回路１３１は、マルチスライス撮像により収集されたＭＲ信号を用いて、マルチスライス撮像における複数のスライスにそれぞれ対応する複数のＭＲ画像を生成する。処理回路１３１は、複数のＭＲ画像を用いて隣接するＭＲ画像間のデータを補間することにより、３次元データを生成する。３次元データは、ボリュームデータとも称される。

なお、処理回路１３１は、３次元データ生成機能１３１９により、３次元的なｋ空間に配置されたＭＲデータ（以下、３次元ＭＲデータと呼ぶ）に対してフーリエ変換を実行することで、３次元データを生成してもよい。具体的には、処理回路１３１は、マルチスライス撮像に関する複数のスライスのうち隣接する２つのスライスにおけるＭＲデータを用いて、隣接するスライス間のＭＲデータを補間する。次いで、処理回路１３１は、マルチスライス撮像に関する複数のスライスに関するＭＲデータと補間されたデータとを用いて、３次元ＭＲデータを生成する。処理回路１３１は、３次元ＭＲデータに対するフーリエ変換により、３次元データを生成する。３次元データ生成機能１３１９を実行する処理回路１３１は、３次元データ生成部の実現手段の一例である。

（ステップＳｂ３）
処理回路１３１は、画像生成機能１３１３により、表示断面の位置を用いて３次元データに対してＭＰＲ処理を実行することにより、表示断面の位置に対応するＭＲ画像を生成する。なお、３次元データが３次元ＭＲデータである場合、処理回路１３１は、３次元ＭＲデータを用いた補間処理により、表示断面の位置に対応するＭＲデータ（以下、表示断面ＭＲデータと呼ぶ）を生成する。次いで、処理回路１３１は、表示断面ＭＲデータに対するフーリエ変換により、表示断面の位置に対応するＭＲ画像を生成する。処理回路１３１は、生成されたＭＲ画像をディスプレイ１２７に出力する。ディスプレイ１２７は、表示断面に対応するＭＲ画像を表示する。

以上に述べた構成によれば、以下に示す効果を得ることができる。
本実施形態におけるＭＲＩ装置１００によれば、位置決め画像において表示断面の位置を示す第１領域を入力し、第１領域と少なくとも一部が重なる第２領域に関する静磁場分布と第１領域とに基づいて、マルチスライス撮像に関する一連の複数のスライスに直交する収集方向を決定し、第１領域を含む第３領域における複数のスライスに対して、収集方向に沿って前記マルチスライス撮像を実行することができる。

また、本実施形態におけるＭＲＩ装置１００によれば、表示断面に直交する方向とは異なる複数の参照方向にそれぞれ対応する複数の参照領域各々に対してスライス毎静磁場シミングを実行することにより、複数の参照領域にそれぞれ対応する複数の参照静磁場分布を生成し、第１領域に対応する静磁場分布を用いて第１領域における静磁場の不均一性を示す基準不均一度を計算し、参照静磁場分布を用いて複数の参照領域各々における静磁場の不均一性を示し複数の参照方向にそれぞれ対応する複数の参照不均一度を計算し、基準不均一度を超えかつ複数の参照不均一度のうち最小の参照不均一度に対応する参照方向を、収集方向として決定することができる。

また、本実施形態におけるＭＲＩ装置１００によれば、表示断面が複数のスライスに対応する複数の断面とは異なる断面であって、マルチスライス撮像により収集されたＭＲ信号に基づいて第３領域に対応する３次元データを生成し、表示断面の位置を用いた断面変換処理を３次元データに対して実行することにより、表示断面に対応するＭＲ画像を生成し、生成されたＭＲ画像をディスプレイ１２７に表示することができる。以上により、本ＭＲＩ装置１００によれば、静磁場の均一性が良い収集方向で収集されたＭＲデータを用いて、操作者が所望する表示断面の位置に対するＭＲ画像を生成することができる。

また、本実施形態における本ＭＲＩ装置１００によれば、アキシャル方向とコロナル方向とサジタル方向とのうち、スライス毎静磁場シミングの後の静磁場分布の不均一度が最小となる方向を、収集方向として決定することができる。これにより、本ＭＲＩ装置１００によれば、収集方向の決定に関する処理時間を短縮させることができ、検査のスループットを向上させることができる。

以上のことから、本ＭＲＩ装置１００、および図２、図５に関するマルチスライス撮像方法によれば、第３領域における一連の複数のスライスにおいて静磁場の均一性が最良となる方向を収集方向として、すなわちマルチスライス撮像においてＭＲ信号が収集される収集断面をＭＲ画像が表示される表示断面とは異ならせて、マルチスライス撮像を実行することができ、操作者が所望するいずれの表示断面の位置であっても、高画質なＭＲ画像を生成することができる。

（変形例）
本変形例と本実施形態との相違は、ＭＰＲ処理による表示断面におけるＭＲ画像の歪みの程度を考慮して、収集方向を決定することにある。図６は、本変形例における収集方向決定処理に関する処理手順の一例を示す図である。図６におけるステップＳｃ１乃至ステップＳｃ３の処理は、例えば、図２におけるステップＳａ６の処理の後に実行される。

（収集方向決定処理）
（ステップＳｃ１）
処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、複数の参照領域にそれぞれ対応する複数の参照断面と表示断面との相対的な位置関係を計算する。相対的な位置関係は、例えば、距離、角度などの幾何学的な指標であって、複数の参照方向各々に対して計算される。

（ステップＳｃ２）
処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、表示断面おけるＭＲ画像の歪みの程度をメッシュで示すメッシュデータを生成する。例えば、処理回路１３１は参照シミング後分布に対応する正方格子データに対して相対的な位置関係を用いてＭＰＲ処理を実行することにより、メッシュデータを生成する。

（ステップＳｃ３）
処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、複数の参照方向各々に対して生成されたメッシュデータに基づいて、複数の参照方向にそれぞれ対応する歪み度を計算する。具体的には、処理回路１３１は、メッシュデータにおける複数の格子点各々において、異なる方向の格子間隔の比率を計算する。処理回路１３１は、複数の格子点にそれぞれ対応する複数の比率を平均化、または加算することにより、ＭＰＲ処理後において表示断面のＭＲ画像の歪みの程度を示す歪み度を計算する。

なお、歪み度の計算は、上記処理に限定されない。例えば、処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、表示断面における２次元的な正方格子と、メッシュデータとを差分することにより表示断面におけるＭＲ画像の歪み成分、例えばワープフィールド（歪み場）に対応する歪み量を計算してもよい。このとき、処理回路１３１は、計算された歪み成分を用いて歪み度を計算する。

（ステップＳｃ４）
処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、計算された複数の歪み度のうち歪み度の上限値（以下、歪み上限値と呼ぶ）以下の歪み度に対応し、基準不均一度を超えかつ複数の参照不均一度のうち最小の参照不均一度を特定する。歪み上限値とは、表示断面におけるＭＲ画像の空間分解能に関する制約条件に対応し、予め記憶装置１２９に記憶される。処理回路１３１は、特定された最小の参照不均一度を用いて、ステップＳａ７の処理を実行する。本変形例における収集方向決定処理によれば、歪み度と参照不均一度との相反（トレードオフ）を最適化するために、歪み度を歪み上限値以下に抑え、かつ静磁場の不均一度を最小にするように、収集方向を決定することができる。なお、本変形例の応用例として、処理回路１３１は、第２領域のあらゆる参照方向に関して参照不均一度と歪み度とを計算し、静磁場の均一性を担保する閾値以下であって最小の参照不均一度と、歪み上限値以下である歪み度とに対応する参照方向を、収集方向として決定してもよい。

以上に述べた構成によれば、以下に示す効果を得ることができる。
本変形例におけるＭＲＩ装置１００によれば、参照方向各々に直交する一連の複数のスライスの位置と表示断面の位置との相対的な位置関係とに基づいて、表示断面における画像の歪みの程度を示し複数の参照方向にそれぞれ対応する複数の歪み度を計算し、複数の歪み度のうち歪み度の上限値以下の歪み度に対応しかつ基準不均一度を超えかつ複数の参照不均一度のうち最小の参照不均一度に対応する参照方向を、収集方向として決定することができる。

以上のことから、本ＭＲＩ装置１００によれば、表示断面におけるＭＲ画像の空間分解能に対する制約として設定された歪み上限値を更に用いて収集方向を決定することができるため、ＭＲ画像の画質を担保したうえで、スライス毎静磁場シミングの後の静磁場の均一性が最良となる方向を収集方向として、マルチスライス撮像を実行することができる。

（第１応用例）
本応用例と本実施形態との相違は、図２におけるステップＳａ９において決定された収集方向に垂直な一連の複数のスライスの位置（以下、マルチスライス位置と呼ぶ）と、図２におけるステップＳａ１で入力された第１領域とを位置決め画像に重畳してディスプレイ１２７に表示し、インタフェース１２５を介して収集方向を調整可能とすることにある。このとき、第１領域における表示断面の位置も位置決め画像に重畳されてもよい。本応用例における処理は、例えば、図２におけるステップＳａ９の後に実行される。

処理回路１３１は、画像生成機能１３１３により、位置決め画像において、決定された収集方向に垂直な一連の複数のスライスの位置（以下、マルチスライス位置と呼ぶ）を決定する。マルチスライス位置は、ステップＳｂ１において実行されるマルチスライス撮像が実行される複数のスライス位置に対応する。処理回路１３１は、位置決め画像に、マルチスライス位置と表示断面の位置とを位置決め画像に重畳することにより、重畳画像を生成する。

ディスプレイ１２７は、ステップＳｂ１において実行されるマルチスライス撮像の実行前に、重畳画像と収集方向とを表示する。このとき、収集方向は、インタフェース１２５を介した操作者の指示（以下、方向変更指示と呼ぶ）により、変更されてもよい。方向変更指示は、重畳画像とともに表示された収集方向を調整する指示であってもよいし、重畳画像におけるマルチスライス位置を変更する指示であってもよい。収集方向が変更されると、処理回路１３１は、画像生成機能１３１３により、マルチスライス位置を変更することにより、重畳画像を更新する。ディスプレイ１２７は、更新された重畳画像を表示する。重畳画像の更新は、インタフェース１２５を介して収集方向の決定指示が入力されるまで、方向変更指示に入力に応じて繰り返される。収集方向の決定指示が入力されると、処理回路１３１は、静磁場シミング機能１３１５により、変更された収集方向に応じて、ステップＳａ５に記載のように参照シミング値を再計算する。

図７は、本応用例における重畳画像ＳＰの表示例を示す図である。図７における重畳画像ＳＰは、例えば、スキャンプラン画面として、マルチスライス撮像の実行前すなわちステップＳｂ１の実行前に表示される。図７において、位置決め画像ＬＩには、第１領域ＩＦＯＶにおける表示断面の位置と、第３領域ＲＦＯＶにおけるマルチスライス位置とが、収集方向ＡＱＤとともに重畳される。収集方向ＡＱＤに対する方向変更指示の入力に応じて、第３領域ＲＦＯＶにおけるマルチスライス位置は更新されて表示される。

以上に述べた構成によれば、以下に示す効果を得ることができる。
本応用例におけるＭＲＩ装置１００によれば、決定された収集方向に直交する一連の複数のスライスの位置と表示断面の位置とを位置決め画像に重畳することにより重畳画像を生成し、生成された重畳画像をディスプレイ１２７に表示することができる。これにより、本ＭＲＩ装置１００によれば、決定された収集方向ＡＱＤ、第３領域ＲＦＯＶおよびスライス領域ＩＦＯＶを位置決め画像ともに表示することができるため、操作者は、相対的な位置関係を視認しながら収集方向を調整することができる。以上のことから、本変形例におけるＭＲＩ装置１００によれば、収集方向の調整に関する操作性およびスループットを向上させることができる。

（第２応用例）
本応用例と本実施形態との相違は、第１の応用例に加えて、ＭＲ画像の歪みの程度を示す歪み情報と、決定された収集方向に関する静磁場の不均一性の程度を示す不均一情報とをディスプレイ１２７に表示し、インタフェース１２５を介して収集方向を調整可能とすることにある。図８は、本応用例における収集方向決定処理に関する処理手順の一例を示す図である。図８における各処理は、例えば、図２におけるステップＳａ９の処理の後に実行される。

（収集方向決定処理）
（ステップＳｄ１）
処理回路１３１は、画像生成機能１３１３により、図２のステップＳａ９において決定された収集方向に関するマルチスライス位置と表示断面の位置とを位置決め画像に重畳することにより、重畳画像を生成する。本応用例において、ステップＳａ９で決定された収集方向は、仮の収集方向に相当する。本ステップにおける処理は、第１応用例に記載の処理に準拠するため、説明は省略する。

（ステップＳｄ２）
処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、ステップＳａ９において決定された収集方向を仮の収集方向として、仮の収集方向に関するマルチスライス位置と、表示断面の位置との相対的な位置関係を計算する。処理回路１３１は、計算された相対的な位置関係と、仮の収集方向に対応する参照シミング後分布とに基づいて、仮の収集方向に関する静磁場の不均一性の程度を示す不均一情報を生成する。不均一情報は、例えば、マルチスライス位置のうち中央部分のスライスにおけるスライス毎静磁場シミングの後の静磁場分布に相当する。なお、不均一情報に関するスライスは、第３領域における中央部分のスライスに限定されず、第３領域における任意のスライスとして設定可能である。具体的には、処理回路１３１は、相対的な位置関係と中央部分のスライスの位置とを用いて、仮の収集方向に対応する参照シミング後分布に対してＭＰＲ処理を実行することにより、不均一情報を生成する。なお、不均一情報は、仮の収集方向に関する参照不均一度であってもよい。

（ステップＳｄ３）
処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、相対的な位置関係を用いたＭＰＲ処理により、表示断面におけるＭＲ画像の歪みの程度を示す歪み情報を生成する。歪み情報は、例えば、本実施形態の変形例におけるステップＳｃ２に記載のメッシュデータに対応する。なお、歪み情報として、メッシュデータの代わりにワープフィールドが用いられてもよい。

（ステップＳｄ４）
ディスプレイ１２７は、歪み情報と不均一情報とを、重畳画像とともに表示する。例えば、ディスプレイ１２７は、トレードオフな関係にある歪み度と不均一度とを、歪み情報および不均一情報として、重畳画像とともに表示する。図９は、ディスプレイ１２７の表示画面ＤＳに表示された歪み情報ＣＩ、不均一情報ＳＭＦＤ、および重畳画像の一例を示す図である。図９における不均一情報ＳＭＦＤは、例えば、不均一度をカラー情報として用いたカラーマップとして表示される。

なお、表示画面ＤＳには、不均一情報として、不均一度、標準偏差等がさらに表示されてもよい。また、重畳画像ＳＰにおける斜線部分は、不均一情報ＳＭＦＤに対応するスライスである。また、不均一情報ＳＭＦＤは、第１領域ＩＦＯＶの中央部分におけるスライス毎静磁場シミングの後の２次元的な静磁場分布が表示されてもよい。また、不均一情報ＳＭＦＤは、カラーマップで示された静磁場分布として、歪み情報ＣＩに重畳されてもよい。

（ステップＳｄ５）
収集方向ＡＱＤに対する方向変更指示がインタフェース１２５を介して操作者により入力されると（ステップＳｄ５のＹｅｓ）、変更された収集方向を用いて、ステップＳｄ１乃至ステップＳｄ４の処理が繰り返される。すなわち、処理回路１３１は、収集方向決定機能１３１７により、重畳画像ＳＰに対して入力された操作者の指示に従って収集方向を変更する。次いで、処理回路１３１は、ステップＳｄ１に記載のように、画像生成機能１３１３により、変更された収集方向に関する相対的な位置関係に従って、重畳画像を更新する。加えて、処理回路１３１は、ステップＳｄ２およびステップＳｄ３における記載に従って、変更された収集方向に関する相対的な位置関係に従って、歪み情報と不均一情報とを更新する。ディスプレイ１２７は、ステップＳｄ４における記載のように、更新された歪み情報と更新された不均一情報とを、更新された重畳画像とともに表示する。収集方向ＡＱＤが変更されなければ、ステップＳｄ６の処理へ移行する。

（ステップＳｄ６）
インタフェース１２５により収集方向の決定指示が入力されなければ（ステップＳｄ６のＮｏ）、ステップＳｄ５の処理に戻る。インタフェース１２５により収集方向の決定指示が入力されると（ステップＳｄ６のＹｅｓ）、図５におけるステップＳｂ１の処理が実行される。

以上に述べた構成によれば、以下に示す効果を得ることができる。
本応用例におけるＭＲＩ装置１００によれば、表示断面の位置と収集方向に垂直な一連の複数のスライスの位置との相対的な位置関係を用いた断面変換処理により表示断面におけるＭＲ画像の歪みの程度を示す歪み情報を生成し、相対的な位置関係と収集方向に関するスライス毎静磁場シミングの後の静磁場分布とに基づいて収集方向に関する静磁場の不均一性の程度を示す不均一情報を生成し、歪み情報と不均一情報とを重畳画像とともにディスプレイ１２７に表示することができる。すなわち、本ＭＲＩ装置１００によれば、トレードオフな関係にある歪み度と均一度とを、歪み情報および不均一情報として、重畳画像とともに表示することができる。

また、本ＭＲＩ装置１００によれば、重畳画像に対して入力された操作者の指示に従って収集方向を変更し、変更された収集方向に対応する相対的な位置関係に従って歪み情報と不均一情報とを更新し、変更された収集方向に対応する相対的な位置関係に従って重畳画像を更新し、更新された歪み情報と更新された不均一情報とを、更新された重畳画像とともにディスプレイ１２７に表示することができる。

以上のことから、本ＭＲＩ装置１００によれば、収集方向の変更に応じて歪み情報と不均一情報と重畳画像とを更新して表示することができるため、操作者は相対的な位置関係と歪み情報と不均一情報とを視認しながら収集方向を調整することができ、収集方向の調整に関する操作性およびスループットを向上させることができる。

本実施形態および各種応用例の上記変形例の他の応用例として、本ＭＲＩ装置１００の技術的思想をクラウド等で実現する場合には、インタネット上のサーバーは、例えば図１の構成図における記憶装置１２９および処理回路１３１を有するものとなる。このとき、画像生成機能１３１３、静磁場シミング機能１３１５、収集方向決定機能１３１７、３次元データ生成機能１３１９等は、当該機能を実行するプログラム（医用処理プログラム）をサーバーの処理回路１３１にインストールし、これらをメモリ上で展開することによって実現される。

本明細書における送信部は、実施形態で述べた送信回路１１３によって実現する他にも、ハードウェアのみ、あるいはハードウェアとソフトウェアの混合によって同機能を実現するものであってもかまわない。本明細書における受信部は、実施形態で述べた受信回路１１９によって実現する他にも、ハードウェアのみ、あるいはハードウェアとソフトウェアの混合によって同機能を実現するものであってもかまわない。本明細書における撮像制御部は、実施形態で述べた撮像制御回路１２１によって実現する他にも、ハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、あるいはハードウェアとソフトウェアの混合によって同機能を実現するものであってもかまわない。本明細書における処理部は、実施形態で述べた処理回路１３１によって実現する他にも、ハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、あるいはハードウェアとソフトウェアの混合によって同機能を実現するものであってもかまわない。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、ＭＲ画像の画質を向上可能に、マルチスライス撮像における収集方向を決定することができる。

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。

１００ ＭＲＩ装置
１０１ 静磁場磁石
１０３ 傾斜磁場コイル
１０５ 傾斜磁場電源
１０７ 寝台
１０９ 寝台制御回路
１１１ ボア
１１３ 送信回路
１１５ 送信コイル
１１７ 受信コイル
１１９ 受信回路
１２１ 撮像制御回路
１２５ インタフェース
１２７ ディスプレイ
１２９ 記憶装置
１３１ 処理回路
１０７１ 天板
１３１１ システム制御機能
１３１３ 画像生成機能
１３１５ 静磁場シミング機能
１３１７ 収集方向決定機能
１３１９ ３次元データ生成機能

Claims (9)

1. 位置決め画像において、表示断面の位置を示す第１領域を入力する入力部と、
   前記第１領域と少なくとも一部が重なる第２領域に関する静磁場分布と前記第１領域とに基づいて、マルチスライス撮像に関する一連の複数のスライスに直交する収集方向を決定する収集方向決定部と、
   前記第１領域を含む第３領域における前記複数のスライスに対して、前記収集方向に沿って前記マルチスライス撮像を実行する撮像制御部と、
   を具備する磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記表示断面は、前記複数のスライスに対応する複数の断面とは異なり、
   前記マルチスライス撮像により収集された磁気共鳴信号に基づいて、前記第３領域に対応する３次元データを生成する３次元データ生成部と、
   前記表示断面の位置を用いた断面変換処理を前記３次元データに対して実行することにより、前記表示断面に対応する磁気共鳴画像を生成する画像生成部と、
   前記磁気共鳴画像を表示する表示部と、をさらに具備する、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記表示断面に直交する方向とは異なる複数の参照方向にそれぞれ対応する複数の参照領域各々に対してスライス毎静磁場シミングを実行することにより、複数の参照領域にそれぞれ対応する複数の参照静磁場分布を生成する静磁場シミング部をさらに具備し、
   前記収集方向決定部は、
   前記第１領域に対応する前記静磁場分布を用いて、前記第１領域における静磁場の不均一性を示す基準不均一度を計算し、
   前記参照静磁場分布を用いて、前記複数の参照領域各々における静磁場の不均一性を示し、前記複数の参照方向にそれぞれ対応する複数の参照不均一度を計算し、
   前記基準不均一度を超えかつ前記複数の参照不均一度のうち最小の参照不均一度に対応する前記参照方向を、前記収集方向として決定する、
   請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記収集方向決定部は、
   前記参照方向各々に直交する一連の複数のスライスの位置と前記表示断面の位置との相対的な位置関係とに基づいて、前記表示断面における画像の歪みの程度を示し前記複数の参照方向にそれぞれ対応する複数の歪み度を計算し、
   前記複数の歪み度のうち前記歪み度の上限値以下の歪み度に対応しかつ前記基準不均一度を超えかつ前記複数の参照不均一度のうち最小の参照不均一度に対応する前記参照方向を、前記収集方向として決定する、
   請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記画像生成部は、前記収集方向に直交する前記一連の複数のスライスの位置と前記表示断面の位置とを前記位置決め画像に重畳することにより重畳画像を生成し、
   前記表示部は、前記重畳画像を表示する、
   請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記収集方向決定部は、
   前記表示断面の位置と前記一連の複数のスライスの位置との相対的な位置関係を用いた前記断面変換処理により、前記磁気共鳴画像の歪みの程度を示す歪み情報を生成し、
   前記相対的な位置関係と前記静磁場分布とに基づいて、前記収集方向に関する前記第３領域の静磁場の不均一性の程度を示す不均一情報を生成し、
   前記表示部は、前記歪み情報と前記不均一情報とを、前記重畳画像とともに表示する、
   請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記収集方向決定部は、アキシャル方向とコロナル方向とサジタル方向とのうち、前記静磁場分布の不均一度が最小となる方向を、前記収集方向として決定する、
   請求項１、請求項２、請求項５、および請求項６のうちいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記収集方向決定部は、
   前記重畳画像に対して入力された操作者の指示に従って前記収集方向を変更し、
   前記変更された収集方向に対応する前記相対的な位置関係に従って、前記歪み情報と前記不均一情報とを更新し、
   前記画像生成部は、前記変更された収集方向に対応する前記相対的な位置関係に従って、前記重畳画像を更新し、
   前記表示部は、前記更新された歪み情報と前記更新された不均一情報とを、前記更新された重畳画像とともに表示する、
   請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 位置決め画像において、表示断面の位置を示す第１領域を入力し、
   前記第１領域と少なくとも一部が重なる第２領域に関する静磁場分布と前記第１領域とに基づいて、マルチスライス撮像に関する一連の複数のスライスに直交する収集方向を決定し、
   前記第１領域を含む第３領域における前記複数のスライスに対して、前記収集方向に沿って前記マルチスライス撮像を実行する、
   ことを具備するマルチスライス撮像方法。

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