JPH0475637A - 磁気共鳴映像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は２次元フーリエ変換（２ＤＦＴ）法により磁
気共鳴画像を求める磁気共鳴映像装置に関する。

（従来の技術） 磁気共鳴映像装置は、ある原子核が磁場中で特定波長の
電磁波エネルギを共鳴吸収し、次いでこれを電磁波とし
て放出する磁気共鳴現象を利用し、この共鳴吸収により
誘起される特定周波数の電磁波である磁気共鳴信号（ス
ピン・エコー信号、あるいは自由誘導減衰信号）を検出
し、これを信号処理して、原子核密度、縦緩和時間Ｔｌ
、横緩和時間Ｔ２．　　体液（例えば血流）の流れ、お
よび化学シフトの情報が反映された診断情報、例えば対
象物のスライス像を得るものである。そのため、対象物
内の種々の情報を無侵襲で得ることができるため、生体
の検査および診断に非常に有効である。

一般に、このような磁気共鳴映像装置は、対象物の配置
されるべき映像領域に均一な静磁場を発生するための静
磁場コイル系と、強度が所定方向に漸次線形的に変化す
る勾配磁場を映像領域内に発生するための勾配磁場コイ
ル系と、映像領域に高周波回転磁場（高周波パルス）を
送信すると共に磁気共鳴により誘起された磁気共鳴信号
を検出するための送受信コイル系からなるプローブと、
静磁場コイル系の通電制御を行うための静磁場制御系と
、プローブを介して高周波磁場の送信および磁気共鳴信
号の受信を行なうためのそれぞれ送信器および受信器と
、勾配磁場コイル系により互いに直交するＸ軸、Ｙ軸お
よびＺ軸方向の勾配磁場を発生させるためのそれぞれＸ
、ＹおよびＺ勾配磁場電源と、所定の映像法、例えばフ
ーリエ変換法による画像データ収集シーケンスに基づい
て送信器、ｘ、Ｙおよび２勾配磁場電源を制御するため
のシーケンサと、シーケンサを制御すると共に受信器に
より検出される磁気共鳴信号の信号処理を行うためのコ
ンピュータシステムと、信号処理の結果得られる情報を
画像として表示するための表示装置とを具備している。

映像の手順としては、映像領域に対象物を配置して静磁
場制御系および静磁場コイル系により映像領域に静磁場
が発生された状態でシーケンサを動作させ、映像に必要
な磁気共鳴データの収集のための所定のパルスシーケン
ス　例えばスピン・エコー法に従ったパルスシフケンス
を実行する。

このパルスシーケンスに従って、送信器が駆動されて、
プローブのコイル系からパルス状の高周波回転磁場すな
わち高周波パルスが映像領域の対象物に印加されるとと
もに、Ｘ、ＹおよびＺ勾配磁場電源が駆動されて勾配磁
場コイル系からはＸ、ＹおよびＺ勾配磁場Ｇｘ、Ｇｙ、
およびＧｚが、それぞれスライス勾配磁場Ｇｓ、エンコ
ード勾配磁場Ｇｅ、およびリード勾配磁場Ｇｒとして映
像領域の対象物に印加される。高周波パルスと、この高
周波パルスが被検体に印加されているときに被検体に印
加されているスライス勾配磁場とにより定まるある厚み
を持ったスライス部位に磁気共鳴が励起され、このスラ
イス部位からのスピン・エコー信号をプローブのコイル
で収集し、空間周波数領域（フーリエ空間）における対
象物の１ラインのエコーデータを得る。そして、一連の
シーケンスを所定回数繰返して実行して１画面分のエコ
ーデータを得て、それらを再構成処理して２次元磁気共
鳴画像を生成する。

従来のこのような磁気共鳴映像装置においては、１画面
分のエコーデータを収集する際には、空間周波数領域で
各周波数エンコード（リード）位置において、位相エン
コード（エンコード）方向にエンコード量を一定量づつ
変えながら所定点数のエコーデータをサンプリングし、
順次周波数エンコード位置を一定量づつ変えて、最終的
に矩形状の領域についてのエコーデータを収集している
。

例えば、スピン・エコー法によりエコーデータを収集す
る場合は、空間周波数領域で各リード位置におけるデー
タサンプリングはＴ　ｒｅａｄ時間内にＮ　ｒｅａｄ回
行なわれ、そして次のリード位置におけるデータサンプ
リングはＴＲ時間後に行なわれる。

そして、これを繰り返し、リード方向において所定のサ
ンプリング点数（Ｎ　ｅｎｃｏｄｅ）分のエコーデータ
、すなわち、Ｎ　ｒｅａｄＸ　Ｎ　ｅｎｃｏｄｅの矩形
状のマトリクスについての離散的なエコーデータが収集
される。このエコーデータを２次元フーリエ変換するこ
とにより、実空間での画像データ（磁気共鳴画像データ
）が得られる。

ここで、エコーデータは実空間での画像を２次元逆フー
リエ変換したものであるので、空間周波数領域において
同一の空間周波数成分を有するエコーデータはエンコー
ド軸とリード軸との交点（原点）を中心とする円周上に
位置する。そのため、矩形マトリクスの四隅部分のエコ
ーデータは画像を再構成するにあたってあまり重要では
ない。

しかしながら、従来では、収集した全エコーデー・夕は
一時的にメモリに格納される。そのため、エコーデータ
の記憶用のメモリを有効に使うことができない欠点があ
った。

また、従来はエコーデータはデータの容量が莫大である
ために一時的にしか記憶せずに、すぐに画像再構成処理
を行い、再構成後の画像を記憶していた。このため、画
像の拡大、フィリタリング等の処理は再構成後の画像に
対して行なっていた。

しかし、再構成後にこれらの処理を行なうことは、これ
らの処理をエコーデータに対して行なう場合に較べて、
回路規模が大きくなるにもかかわらず、精度が悪いとと
もに時間がかかるという欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は上述した事情に対処すべくなされたもので、
必要なエコーデータのみを収集、記憶し、記憶用のメモ
リを有効に使うことができ、その結果　高精度な画像処
理を簡単な構成で短時間に行なうことができる２次元フ
ーリエ変換法を用いる磁気共鳴映像装置を提供すること
である。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明による磁気共鳴映像装置は、対象物の磁気共鳴
信号を空間周波数領域で原点を中心とする円形、もしく
は菱形領域において収集する手段と、収集された信号を
記憶する手段と、記憶された信号の周囲にＯ信号を挿入
して前記円形、もしくは菱形領域を含む矩形領域の磁気
共鳴信号を生成してから対象物の画像を再構成する２次
元フーリエ変換手段とを具備する。

この発明による他の磁気共鳴映像装置は、対象物の磁気
共鳴信号を空間周波数領域で原点を中心とする矩形領域
において収集する手段と、収集された信号のうち前記矩
形に内接する円形、もしくは菱形領域内のものをサンプ
リングする手段と、サンプリングされた信号を記憶する
手段と、記憶された信号の周囲に０信号を挿入して前記
矩形領域の磁気共鳴信号を生成してから対象物の画像を
再構成する２次元フーリエ変換手段とを具備する。

この発明によるさらに他の磁気共鳴映像装置は、空間周
波数領域で原点を中心とする円形、もしくは菱形領域に
ついての対象物の磁気共鳴信号を記憶する手段と、記憶
された磁気共鳴信号の周囲の画像の拡大率に応じた領域
に０信号を挿入して画像の拡大率に応じた大きさの矩形
領域の磁気共鳴信号を生成するＯつめ手段と、Ｏつめ手
段の出力から対象物の画像を再構成する２次元フーリエ
変換手段とを具備する （作用） この発明による磁気共鳴映像装置によれば、空間周波数
領域で原点を中心とする矩形領域の四隅を省略した円形
、または菱形領域についてのエコーデータのみが収集、
記憶されているので、データ記憶用のメモリを効率よく
使うことができるとともに、エコーデータで拡大、フィ
ルタリング等の処理を行なうことができるので、簡単な
演算で短時間に高精度な画像処理を行なうことができる
。

（実施例） 以下図面を参照してこの発明による磁気共鳴映像装置の
一実施例を説明する。第１図は一実施例の概略的な構成
を示すブロック図である０図示しないプローブ内の送信
コイル、または送受信コイルから映像領域内の対象物に
高周波回転磁場（高周波パルス）を送信することにより
生じた磁気共鳴により誘起され受信コイル、または送受
信コイルで検出された磁気共鳴信号（例えばスピン・エ
コー信号）がサンプルホールド回路１２を介してＡ／Ｄ
変換器１４に入力される。サンプルホールド回路１２は
シーケンスパルス発生回路１６からのサンプリングパル
スに同期してスピン・エコー信号をサンプリングする。

シーケンスパルス発生回路１６からは高周波（ＲＦ）パ
ルスが送信コイル、または送受信コイルへ、映像領域に
勾配磁場を発生するためのＧｓ（スライス勾配磁場）、
Ｇｒ（リード勾配磁場）、Ｇｅ（エンコード勾配磁場）
パルスが勾配磁場コイルへ供給される。なお、コイル系
としてはこれら以外にも、映像領域に均一な静磁場を発
生するための静磁場コイルもある。

Ａ／Ｄ変換器１４の出力はデータ圧縮回路１８を介して
、あるいはデータ圧縮回路１８をバイパスして直接に、
エコーデータファイル装＠２０に格納される。データ圧
縮回路１８は従来のように空間周波数領域内で矩形領域
（第２図、第３図に破線）について収集されたエコーデ
ータを圧縮して、第２図に示すような円形領域、あるい
は第３図に示すような菱形領域についてのエコーデータ
を作成する回路である。具体的には、リード方向Ｆｒの
各エンコード位置ｎ（ｎ＝１〜Ｎｅ）においてＧｒ−Ｔ
ｒ（ｎ）の領域以外のエコーデータは捨てる。ここで、
Ｔｒ（ｎ）はリード方向Ｆｒの各エンコードステップｎ
毎のトータルのサンプリング時間であり、予め求めてお
いて、テーブルとして用意しておく、ここで、Ｔｒ（ｎ
）を等差筋に変化させると、第３図に示すような菱形領
域についてのエコーデータを作成できる。これにより、
画像の再構成にあまり重要ではないエコーデータを省く
ことができ、エコーデータファイル装置２０を有効に使
用することができる。なお、データの圧縮率は菱形領域
のエコーデータの方が高い。

エコーデータファイル装置２０にはＡ／Ｄ変換器１４の
出力がデータ圧縮回路１８を介さずに直接入力可能とな
っている。これは、この実施例ではサンプルホールド回
路１２で受信エコー信号をサンプリングする際に第２図
に示す円形領域　または第３図に示す菱形領域について
のみデータを収集するように制御することも可能である
ので、それに対処するためである。

第４図にスピン・エコー法を適応した場合の第２図に破
線で示す円形領域についてのみエコー信号を収集するた
めのパルスシーケンスを示す、先ず、送信コイル、また
は送受信コイルに高周波パルスが印加されることにより
、そこからパルス状の高周波回転磁場、すなわち高周波
パルス（典型的にはフリップ角が９０°　　１８０°の
選択励起パルス）が映像領域内の対象物に印加される０
次に、Ｘ、　　ＹおよびＺ勾配磁場電源が駆動され、勾
配磁場コイル系からはＸ、　　ＹおよびＺ勾配磁場Ｇｘ
、Ｇｙ、およびＧｚが、それぞれスライス勾配磁場Ｇｓ
、エンコード勾配磁場Ｇｅ、およびリード勾配磁場Ｇｒ
として映像領域内の対象物に印加される０選択励起パル
スと、この選択励起パルスが対象物に印加されるとき印
加されているスライス勾配磁場とにより定まるある厚み
を持ったスライス部位に磁気共鳴が励起され、このスラ
イス部位からのスピンエコー信号が受信コイル、または
送受信コイルで検出される。この時、エコーパルスをサ
ンプリングするためのサンプリングパルスのピッチΔｔ
ｒは一定に保ったまま、リード方向の各エンコードステ
ップ（ｎ＝１．２、・・・Ｎｅ）毎にトータルのサンプ
リング時間ｔｒを可変することにより、円形領域　また
は菱形領域についてのエコーデータを得ることができる
。

サンプリング時間ｔｒの求め方を第５図、第６図を参照
して説明する。第５図、第６図に円形、菱形領域につい
てエコーデータを収集する際のエコーデータ上のリード
方向の長さを示す、ここで、リード方向の長さＦｒ（ｆ
、）はＧｒの強度ｇ、サンプリング時間ｔｒとの積、　
Ｆｒ（ｆｇ）＝ｇ・ｔｒとして表わされる。そのため、
リード方向の長さを変えるには、ｇ、またはｔｒを変え
ればよく、データ収集領域の形に応じてこれらを変える
。

例えば、円形の場合は ｔ　　ｒ　　（ｆ　！＋）　　＝　　２　　Ｘ　　　ｆ
　、、、、”−二Ｆ、２と　Ｌ、　　矩形の場合は ｔ　ｒ　（ｆ　、）　＝（２／（ｒ）Ｃｆ　ｌ！、、、
−ｆ　！＋）＝ｆｆ（ｆ□、、ｌ−ｆ！＋）とすればよ
い、これらのｔｒ（ｆｌりは予め求めておいてテーブル
として用意しておけばよい、なお、上の例ではサンプリ
ング時間ｔｒを可変したが、強度ｇを可変してもよい。

このように円形、または菱形領域についてのエコーデー
タであるエコーデータファイル装置２０の出力がフィル
タ回路２２により平滑化される。

これは、円形傾板　または菱形領域の境界部分ではデー
タの値が急激に変わるので、このまま再構成した際に発
生するトランケーションアーチファクトを防止するため
である。具体的には、第７図に示すように各エンコード
ステップ毎のエコーデータに周辺を平滑化する窓関数（
フィルタ関数）を掛けることにより行なわれる。

フィルタ回路２２の出力が０″つめ回路２４を介して２
次元高速フーリエ変換（２ＤＦＦＴ）回路２６に供給さ
れ、画像再構成が行なわれる。

“０″つめ回路２４．２ＤＦＦＴ回路２６が双５ｉｎｃ
補間ユニット２７を構成する。一般に、　２次元のディ
ジタル画像を補間により拡大する方法としては、アルゴ
リズムが簡単な双線形補間法があるが、この方法では、
エツジが階段状になり画質が悪い、これに対して、高品
位な補間拡大法として双５ｉｎｃ補間法がある。しかし
、この方法も、実空間では、５ｉｎｅ関数（ｓｉｎｘ　
−ｉ−ｘ　）を回転させた関数と画像データとをコンポ
ルージョンすることにより行なわれるので、コンポルー
ジョンの回数が非常に多く、長い計算時間を要し、実用
的ではない、しかし、双５ｉｎｅ補間を空間周波数領域
で行なう場合には、拡大サイズに応じてエコーデータの
周囲にＯデータを挿入して拡大サイズに応じた矩形のエ
コーデータとしてから２次元フーリエ変換を行なえばよ
く、簡単な構成で高精度な補間拡大が短時間に行なえる
。

第８図に、斜線で示す半径Ｎ／２の円形の領域でエコー
データを収集し、拡大補間なしく１倍）の通常の再構成
画像と、面積比で４倍に双ｓ　ｉｎｃ補間拡大した再構
成画像を示す、拡大補間なしの場合は、半径Ｎ／２の円
形領域に外接する矩形と円形領域との間にＯをつめ、Ｎ
ＸＮのサイズで２次元フーリエ変換を行なうことより、
ＮＸＮのマトリクスサイズの画像が得られる０面積比で
４倍の双５ｉｎｃ補間拡大の場合は、エコーデータ上で
拡大補間なしの場合に加え、さらに、　リード、エンコ
ードの各々両側にＮ個づつ、合計２ＮＸ２Ｎマトリクス
分だけ、円形領域の外側へ０を広げ、２ＮＸ２Ｎのサイ
ズで２ＤＦＴを行なうことにより、２ＮＸ２Ｎマトリク
スの双ｓ　ｉｎｃ補間拡太画像を得ることができる。

なお、空間周波数領域で円形領域のエコーデータは空間
分解能の等方性が高いので、再構成画像の等方性も良く
なる。これは、丸いものがより丸く再構成される結果と
なる。

２ＤＦＦＴ回路２６の出力が表示装置２８で表示される
とともに、画像ファイル装置３０で記録される。

この実施例によれば、エコーデータ自身を記憶している
ので、記憶容量が少なくて済むとともに、拡大等の信号
処理が簡単に行える。

上述の実施例では、全象限のエコーデータを収集したが
、第１象限のみについてエコーデータを収集してもよい
、磁気共鳴イメージングでは、対象物は実関数（虚数部
はない）なので、そのフーリエ変換であるエコーデータ
の複素共役データは次の関係にある。複素共役データＨ
（ξ、η）、Ｈ（−ξ、−η）の関係は 実部：Ｈｒ（ξ、η）＝Ｈｒ（−ξ、−η）、虚部：　
　Ｈｉ　　（ξ、η）＝−Ｈｉ（−ξ、−η）の関係に
ある。そのため、Ｈ（ξ、η）のうちξ〉Ｏ２η〉Ｏｌ
すなわち第１象限のデータさえあれば、ＭＲ面画像作成
できることになる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、空間周波数領
域で円形、または菱形領域についてのみエコーデータを
収集し、収集したエコーデータを記憶し、あるいは、た
とえデータ収集は矩形領域について行なっても円形、ま
たは菱形領域以外のデータは捨てて円形、または菱形領
域についてのエコーデータを記憶し、エコーデータにお
いて画像のマトリクスサイズ（拡大サイズ）に応じて０
づめを行なってから画像再構成を行なうことにより、必
要なエコーデータのみを収集、記憶し、記憶用のメモリ
を有効に使うことができ、その結果、高精度な画像拡大
処理を簡単な構成で短時間に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による磁気共鳴映像装置の一実施例の
ブロック図、第２図、第３図は実施例によるエコーデー
タの収集領域の例としての円形傾板　菱形領域を示す図
、第４図はスピン・エコー法を適応した場合のエコーデ
ータの収集のためのパルスシーケンスを示す図、第５図
、第６図は円形傾板　菱形領域についてのサンプリング
時間の求め方を示す図、第７図はフィルタ回路の動作を
示す波形図、第８図は双５ｉｎｅ補間による画像拡大の
例を示す図である。 １２・・・サンプルホールド回路、　１６・・・シーケ
ンスパルス発生回路、　１８・・・データ圧縮回路、２
゜・・・エコーデータファイル装置、　２２・・・フィ
ルタ回路、　２４・・・ＩＩ　ＯＩＩつめ回路、　２６
・・・２次元高速フーリエ変換回路、　２７・・・双５
ｉｎｃ補間ユニット・　２８・・・表示装！ 出願人代理人　　弁理士　　鈴江武彦 第５図 第６図 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）対象物の磁気共鳴信号を空間周波数領域で原点を
   中心とする円形、もしくは菱形領域において収集する手
   段と、収集された信号を記憶する手段と、記憶された信
   号の周囲に０信号を挿入して前記円形、もしくは菱形領
   域を含む矩形領域の磁気共鳴信号を生成してから対象物
   の画像を再構成する２次元フーリエ変換手段とを具備す
   る磁気共鳴映像装置。（２）対象物の磁気共鳴信号を空
   間周波数領域で原点を中心とする矩形領域において収集
   する手段と、収集された信号のうち前記矩形に内接する
   円形、もしくは菱形領域内のものをサンプリングする手
   段と、サンプリングされた信号を記憶する手段と、記憶
   された信号の周囲に０信号を挿入して前記矩形領域の磁
   気共鳴信号を生成してから対象物の画像を再構成する２
   次元フーリエ変換手段とを具備する磁気共鳴映像装置。 （３）空間周波数領域で原点を中心とする円形、もしく
   は菱形領域についての対象物の磁気共鳴信号を記憶する
   手段と、記憶された磁気共鳴信号の周囲の画像の拡大率
   に応じた領域に０信号を挿入して画像の拡大率に応じた
   大きさの矩形領域の磁気共鳴信号を生成する０つめ手段
   と、前記０つめ手段の出力から対象物の画像を再構成す
   る２次元フーリエ変換手段とを具備する磁気共鳴映像装
   置。 （４）前記０つめ手段は磁気共鳴信号に対して所定のフ
   ィルタ関数を乗じた後、周囲に０信号を挿入する手段を
   具備することを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴映
   像装置。 （５）対象物の磁気共鳴信号を空間周波数領域で原点を
   中心とする円形、もしくは菱形領域のうち第１象限につ
   いて収集する手段と、収集された信号を記憶する手段と
   、記憶された信号の周囲に０信号を挿入して前記円形、
   もしくは菱形領域を含む矩形領域の磁気共鳴信号を生成
   してから対象物の画像を再構成する２次元フーリエ変換
   手段とを具備する磁気共鳴映像装置。