JP7427616B2 - 磁気共鳴イメージング装置、画像処理装置、及び、位相補正方法 - Google Patents
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Description
位相補正部233における具体的な算出手法には後述するが、本実施形態のMRI装置では、x方向位相補正及びky方向位相補正のそれぞれにおいて、個々のチャネル毎に算出した位相補正値を位相補正に用いるのではなく、各チャネルに共通の位相補正値を算出し、それを位相補正に用いることが特徴である。これにより、チャネル間のばらつきによる合成画像へのアーチファクト出現を抑制することができる。
SENSE法の演算では、受信コイルの感度分布を用いて画像の折り返しを除去するが、SENSE法の演算に先立って位相補正を行っておくことで、受信コイルの感度分布と計測データと位相ずれをなくすことができ、位相ずれに起因する画質の劣化を防止することができる。
本実施形態は、2回積算のシングルショットの2D-EPIでチャネル毎に得られたプリスキャンデータを用いて、共通の位相補正値を算出する。また必須ではないが、近傍のスライスの位相差データを合成し、これを用いて共通の位相補正値を算出する。本実施形態における2回積算のシングルショットのEPIのk空間スキャンでは、図3(C)に示したように、1回目と2回目とでは、読み出し傾斜磁場の印加方向が逆、即ちk空間におけるスキャンの向きが逆となるようにする。従って、得られる補正用データは、互いにスキャンの向きが逆の一組のデータとなる。
本ステップでは、前処理部23(補正用データ作成部231)が、2回積算のシングルショットで得たk空間データをx方向にフーリエ変換することによりx-ky空間データとする。1回目のスキャンと2回目のスキャンとが、スキャンする方向が逆となるようにデータを収集しているので、x-ky空間データでは、隣接するライン間で、傾斜磁場形状の対称性のずれに起因する位相ずれ(x方向の位相ずれ)が生じている。
x方向補正部51は、上述したx方向の位相ずれを補正する。このため、x-ky空間データからx方向の位相補正に用いるライン(ky方向のライン)を抽出する。抽出するラインは、例えば、信号値が最大となるky=0に相当するラインとする。
差分位相算出部511が、1回目のラインデータと、2回目のラインデータとの複素積算により差分位相を算出する。差分位相dは、1回目のラインデータをl1、2回目のl2とすると、式(1)で表される複素積算dsから、式(2)により算出することができる。
チャネル間平均部512が、式(2)で算出した差分位相のチャネル間平均cを算出する。チャネル間平均cは、式(3)を用いて、複素平均により算出する。複素平均により算出することで、絶対値が維持され、ここでもチャネル毎の絶対値による重み付けがなされたことになる。
2D撮像では、所定の領域について複数のスライスにわけてデータを取得するので(式(1)のzがz>1)、この場合には、互いに近傍にある複数のスライスの差分位相を、複素平均を取ることで合成する。合成対象となるスライスの数Lは特に限定されないが、数枚~10枚程度とし、例えば式(4)により決定する。式中、Zは任意に指定可能な合成対象領域の厚み(例えば20mmとする)、SliceGapは隣り合うスライス間の距離である。
x方向傾き算出部513は、ステップS805で得た差分位相cm(x、z)を用いてx方向の傾きを算出する。このため、まずx方向位相微分算出部が、式(7-1)により、複素積算を行い、式(7-2)によりx方向について位相微分(1ピクセル当たりの位相変化)cdを求める。次いでx方向平均算出部が、式(8)を用いて、式(7-2)の位相微分cdを複素平均し、これをx方向の傾きαφとする。
x方向切片算出部514は、ステップS806で算出した位相の傾きαφを用いて、切片を算出する。このため、まず、基準となる位置の位相を求める。基準となる位置は、任意であるが、例えばフーリエ中心(データの中心位置)とする。この場合の位相(仮位相)φ0は、式(9)で表すことができる。式(9)においてx0は、基準となる位置(フーリエ中心)の座標である。
位相補正部515は、ステップS807で得た仮位相φ0と切片の複素平均φsとを用いて、式(12)により補正用位相(位相補正値)を算出し、本スキャンデータのx方向の位相を式(13)により補正する。
1回目の本スキャンデータのうち奇数ラインのデータ及び2回目の本スキャンデータのうち偶数ラインのデータは、式(13-1)を用い、元のx-ky空間データから、h(x、ky、z)を複素除算する。また1回目の本スキャンデータのうち偶数ラインのデータ及び2回目の本スキャンデータのうち奇数ラインのデータは、式(13-2)を用い、元のx-ky空間データから、h(x、ky、z)を複素除算する。
また図11に実線で示す補正用位相(2倍の値)を用いて、例えば偶数ラインのみを補正し、奇数ラインに揃えてもよい。
以上がx方向補正部51が行う位相補正である。このように、x方向の位相補正では、位相補正値であるx方向の傾きと切片を全て複素平均で算出しているので、信号値の大きさを維持した位相補正値を得ることができる。また不安定な位相アンラップやフィッティング処理を行うことなく、図11に示したような補正用位相を算出することができ、安定的に共通の位相補正値を算出することができる。
本実施形態では、チャネル毎にプリスキャンデータを2回の撮像で得ているので、x-ky空間データを撮像毎に分け(1回目の補正用データ、2回目の補正用データ)、これらをさらに奇数ラインのデータと偶数ラインのデータに分割する。これにより、x-ky空間データは、1回目奇数ライン、1回目偶数ライン、2回目奇数ライン、2回目偶数ラインの4つのパターンに分割される。
次いで各パターンのデータに対し、Ky’方向の位相微分(Ky’方向の傾き)を算出する。位相微分は、x方向の傾きを求める場合(式(7-1)、式(7-2))と同様に、隣接するライン間の複素積算、すなわち一方を複素共役とした積算により求める。代表として一つのパターンのデータp1o(Ky’,x,z,ch)に対する計算式を次式(14-1)、(14-2)に示す。他のパターンについても同様の計算を行い、位相微分を求める。
ステップS902で得られた結果に対し、Ky’方向及びx方向のピクセル間、及びチャネル間で複素平均する(式(15))。
ステップS903で、4つのパターンについて式(15)により算出されたky方向の傾きの平均を取り、補正値を算出する。各パターンのky方向の傾きは、1ラインとばし(奇・偶それぞれ)のデータから算出しているので、その平均を取る際に、傾きの角度の合計をパターン数4で除算するのではなく、次式(16)に示すように、2で除算する。
前述のx方向の位相補正を行った本スキャンデータを、ステップS904で算出した補正値で補正する。この補正は、x-ky空間で行う。すなわち、本スキャンデータ(k空間データ)をx方向にフーリエ変換してx-ky空間データとし、それに対し、補正係数hsを複素積算する。これにより、実空間においてy方向にシフトさせる補正と同等の補正が行われる。
上述したky方向の位相補正では、補正用データを4つのパターンに分割して位相補正値を算出し、その結果を合成して位相補正値としているので、傾きの算出精度が向上する。また奇数ラインと偶数ラインを分割して処理するので、x方向の位相補正を前提としないため、x方向位相補正処理とは独立した処理として行うことができる。さらに、4つのパターンの合成を複素平均で行うことにより、絶対値を反映した位相補正値が得られ、且つ位相アンラップやフィッティング処理を不要とし、安定的に傾きを算出することができる。
これら図の比較からわかるように、チャネル毎に位相補正した場合には、図15(B)中、黒矢印で示すように、画像の一部に折り返しアーチファクトが発生しているが、本実施形態の処理を行うことにより、このようなアーチファクトの発生が抑制されている。
実施形態1では、撮像部10がPI法のシーケンスで撮像を行う場合を説明したが、本発明は複数チャネルの受信コイルを用いたEPIであれば、倍速率1すなわちアンダーサンプリングしない撮像についても適用することが可能である。
1回の場合には、奇数ラインとそれに続く偶数ライン(例えば、ky=0のラインと、その隣り合うライン)とを1組として、上述したx方向補正を行う。またky方向補正では、奇数ラインと偶数ラインの二つのパターンに分割して位相補正値を算出した後、合成すればよい。
Claims (14)
- 所定のパルスシーケンスに従い高周波磁場パルス及び傾斜磁場パルスを印加し、検査対象から発生する核磁気共鳴信号を収集する撮像部と、前記核磁気共鳴信号を用いて前記検査対象の画像を作成する演算部とを備え、
前記撮像部は、複数チャネルの受信コイルを備え、前記パルスシーケンスとして、1回の励起用高周波磁場パルス印加後に複数の核磁気共鳴信号を取得するEPI法のパルスシーケンスを実行し、前記演算部は、EPI法のパルスシーケンスの実行によって前記受信コイルの複数のチャネルでそれぞれ得た核磁気共鳴信号からなるデータの位相を補正する前処理部を含み、
前記前処理部は、
複数のチャネルでそれぞれ受信した補正用のデータを用いて1組のラインデータ間の複素積算により差分位相を算出し、チャネル毎の差分位相を複素平均し、当該複素平均した差分位相から位相補正係数を算出し、当該位相補正係数から共通の位相補正値を算出する補正値算出部と、
当該共通の位相補正値を用いて各チャネルが受信した画像形成用のデータの位相を補正する位相補正部とを備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記補正値算出部は、前記チャネル毎に算出した差分位相を、複数のスライスについて算出し、合成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記補正値算出部は、複数のスライスの差分位相の合成に、ガウスカーネル関数を用いることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記前処理部は、前記補正用のデータをx-ky空間データに変換し、当該x-ky空間データを用いて前記共通の位相補正値の算出及び位相補正を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記前処理部は、x方向の位相補正を行うx方向補正部と、ky方向の位相補正を行うky方向補正部とを備え、前記x方向補正部及びky方向補正部のそれぞれについて、共通の位相補正値を算出することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項5に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記x方向補正部は、チャネル毎に、x-ky空間の1組のラインデータ間の複素積算により差分位相を算出し、チャネル毎の差分位相を複素平均することによりチャネル間平均の差分位相を算出し、当該チャネル間平均の差分位相から、前記位相補正係数としてx方向の傾きとx方向切片とを算出し、当該位相補正係数で決まる補正用位相をx方向における共通の位相補正値とすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項5に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ky方向補正部は、チャネル毎の補正用データを、EPIのショット数及びラインデータの奇偶に応じて複数のパターンに分割するデータ分割部を備え、前記データ分割部により分割されたパターンごとに前記位相補正係数としてky方向の傾きを算出し、各パターンのky方向の傾きを平均して、ky方向における共通の位相補正値とすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記補正用のデータは、前記撮像部がプリスキャンによって得たデータであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項8に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記撮像部は、前記補正用のデータ及び前記画像形成用のデータを、同じEPIシーケンスを用いて取得することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項9に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記撮像部は、k空間のスキャン方向が互いに逆となる2回のEPIシーケンスを実行し、前記前処理部は、2回のEPIシーケンスで得たデータを1組のデータとして前記位相補正値を算出することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記演算部は、前記撮像部がアンダーサンプリングによって得たk空間データをパラレルイメージング演算により画像再構成する画像再構成部を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 磁気共鳴イメージング装置が複数チャネルの受信コイルでチャネル毎に受信したデータを処理し画像を再構成する画像処理装置であって、
複数のチャネルでそれぞれ受信した補正用のデータを用いて1組のラインデータ間の複素積算による差分位相を算出し、チャネル毎の差分位相を複素平均し、当該複素平均した差分位相から位相補正係数を算出し、当該位相補正係数から共通の位相補正値を算出する補正値算出部と、
当該共通の位相補正値を用いて各チャネルが受信した画像形成用のデータの位相を補正する位相補正部と、
位相補正された画像形成用のデータを用いて画像を再構成する再構成部と、を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 複数チャネルの受信コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置で、EPIシーケンスにより複数のチャネルそれぞれで取得した画像形成用データの位相を補正する位相補正方法であって、
複数のチャネルでそれぞれ受信した補正用のデータを用いて共通の位相補正値を算出するステップ、及び、前記共通の位相補正値を用いて各チャネルが受信した画像形成用のデータの位相を補正するステップと、を含み、
前記共通の位相補正値を算出するステップは、複数のチャネルでそれぞれ受信した補正用のデータを用いて1組のラインデータ間の複素積算による差分位相を算出するステップ、及び、チャネル毎の差分位相を複素平均し、当該複素平均した差分位相を用いて位相補正係数を算出するステップを含むことを特徴とする位相補正方法。 - 請求項13に記載の位相補正方法であって、
前記共通の位相補正値を算出するステップは、x-ky空間のx方向の共通の位相補正値を算出するステップと、ky方向の共通の位相補正値を算出するステップとを含み、
前記x方向の共通の位相補正値を算出するステップと、前記ky方向の共通の位相補正値を算出するステップとを独立して実行することを特徴とする位相補正方法。
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