JPH09182728A - 磁気共鳴撮像方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 体動アーチファクトを除去するために体動検
出器を必要としない磁気共鳴撮像方法および装置を実現
する。 【解決手段】 位相エンコードの順序を被検体の体動に
応じて制御することにより、ｋ空間における測定データ
の変化の周波数がナイキスト周波数となるように被検体
をスキャンするスキャン手段Ｂ，Ｇ，Ｒ，ＴＲ，ＧＲ，
ＲＶ，ＣＮＴと、前記測定データをフーリエ変換するこ
とによって被検体の画像を再構成する画像再構成手段Ｃ
ＯＭとを有する磁気共鳴撮像装置において、スキャン手
段は位相エンコードの順序を被検体の体動の位相に基づ
いて制御するように構成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴撮像方法
および装置に関する。さらに詳しくは、位相エンコード
の順序を被検体の体動に応じて制御して測定データを収
集することにより再構成画像の体動アーチファクト(art
ifact)を除去する磁気共鳴撮像方法および装置である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、磁気共鳴撮像装置において
は、例えば被検体の呼吸動作等の周期的な体動によって
再構成画像に生じるアーチファクト（体動アーチファク
ト）を除去するため、被検体の体動を検出してその検出
信号に応じて位相エンコードの順序を制御すること（ビ
ューオーダリング(view ordering) ）が行なわれる。

【０００３】ビューオーダリングにより、収集された測
定データはｋ空間において位相エンコード方向にあたか
も体動によりナイキスト(Nyquist) 周波数で変調されか
のようになる。このため、そのような測定データを２次
元フーリエ変換（画像再構成）したとき、アーチファク
トは再構成画像の位相エンコード方向のＦＯＶ(fieldof
view) の両端に移動するので、ＦＯＶを画像表示範囲
の２倍に選ぶことにより、表示画面からアーチファクト
を除去することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】体動を検出するため、
被検体には検出器が装着される。呼吸動作を検出すると
き等は、空気を封入したベルトを被検体に巻付け呼吸動
作による空気圧の変化を利用して体動を検出するように
しているが、そのような検出装置は被検体にとって負担
の大きいものであり、特に病弱な被検体にとっては過酷
となる場合もある。このため、もし検出器を使用せずに
済ませられるなら、それは大いに好ましい。

【０００５】検出器を使用しないとなると、被検体の体
動は予測によって求めなければならない。その場合、予
測は正確でなければならず、予測が不正確で実態とずれ
ている場合は、アーチファクトを除去するどころか却っ
て増加させることにもなりかねない。

【０００６】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、体動アーチファクトを除去
するために体動検出器を必要としない磁気共鳴撮像方法
および装置を実現することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】課題を解決するための第
１の発明は、位相エンコードの順序を被検体の体動に応
じて制御することにより、ｋ空間における測定データの
変化の周波数がナイキスト周波数となるように被検体を
スキャンし、前記測定データをフーリエ変換することに
よって被検体の画像を再構成する磁気共鳴撮像方法にお
いて、前記位相エンコードの順序を被検体の予測した体
動の位相に基づいて制御することを特徴とする磁気共鳴
撮像方法である。

【０００８】課題を解決するための第１の発明におい
て、前記位相エンコードの順序は１スキャンに含まれる
予測した複数の体動周期の少数の周期毎の位相に基づい
て制御することがより効果的な体動アーチファクト除去
を行なう点で好ましい。

【０００９】この場合、少数の周期は１周期乃至３周
期、最も好ましくは１周期であることがさらに効果的な
体動アーチファクト除去を行なう点で好ましい。課題を
解決するための第１の発明によれば、位相エンコードの
順序を被検体の予測した体動の位相に基づいて制御する
ようにしたので、体動の初期位相の影響を受けずに体動
アーチファクトを除去することができ、したがって、体
動アーチファクト除去のための体動検出器を必要としな
い磁気共鳴撮像方法を実現することができる。

【００１０】課題を解決するための第２の発明は、位相
エンコードの順序を被検体の体動に応じて制御すること
により、ｋ空間における測定データの変化の周波数がナ
イキスト周波数となるように被検体をスキャンするスキ
ャン手段と、前記測定データをフーリエ変換することに
よって被検体の画像を再構成する画像再構成手段とを有
する磁気共鳴撮像装置において、前記スキャン手段は前
記位相エンコードの順序を被検体の予測した体動の位相
に基づいて制御するように構成されていることを特徴と
する磁気共鳴撮像装置である。

【００１１】課題を解決するための第２の発明によれ
ば、位相エンコードの順序を被検体の予測した体動の位
相に基づいて制御するようにしたので、体動の初期位相
の影響を受けずに体動アーチファクトを除去することが
でき、したがって、体動アーチファクト除去のための体
動検出器を必要としない磁気共鳴撮像装置を実現するこ
とができる。

【００１２】課題を解決するための第３の発明は、位相
エンコードの順序を被検体の体動に応じて制御すること
により、ｋ空間における測定データの変化の周波数がナ
イキスト周波数となるように被検体をスキャンするスキ
ャン手段と、前記測定データをフーリエ変換することに
よって被検体の画像を再構成する画像再構成手段とを有
する磁気共鳴撮像装置において、前記スキャン手段は前
記位相エンコードの順序を１スキャンに含まれる予測し
た複数の体動周期の少数の周期毎の位相に基づいて制御
するように構成されていることを特徴とする磁気共鳴撮
像装置である。

【００１３】課題を解決するための第３の発明におい
て、前記少数の周期は１周期乃至３周期、最も好ましく
は１周期であることが効果的な体動アーチファクト除去
を行なう点で好ましい。

【００１４】課題を解決するための第３の発明によれ
ば、位相エンコードの順序を１スキャンに含まれる予測
した複数の体動周期の少数の周期毎の位相に基づいて制
御するようにしたので、体動の初期位相および周期の変
化に影響されずに体動アーチファクトを除去することが
でき、したがって、体動アーチファクト除去のために体
動検出器を必要としない磁気共鳴撮像装置を実現するこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１に磁気共鳴撮像装置の
ブロック図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例
である。なお、本装置の構成によって本発明の装置に関
する実施の形態の一例が示される。また、本装置の動作
によって本発明の方法に関する実施の形態の一例が示さ
れる。 〔１〕装置の構成 図１において、Ｍは静磁場発生装置であり、その静磁場
空間内に勾配コイルＧ、送信コイルＢおよび受信コイル
Ｒが配置される。勾配コイルＧは３系統のコイルを有
し、互いに垂直な３方向の勾配磁場、すなわちスライス
勾配磁場、リード勾配磁場および位相エンコード勾配磁
場をそれぞれ生じるようになっている。受信コイルＲの
内側には被検体Ｏの撮像対象部位が挿入される。

【００１６】被検体ＯはクレードルＣＬ上に載置され
る。クレードルＣＬは移送装置ＭＶによって移送される
ようになっている。勾配駆動装置ＧＲは、勾配コイルＧ
に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させるものである。
勾配駆動装置ＧＲは３系統の駆動部を有し勾配コイルＧ
における３系統の勾配コイルをそれぞれ駆動するように
なっている。

【００１７】送信装置ＴＲは、送信コイルＢに送信信号
（ＲＦパルス）を与えて、被検体Ｏ内の測定対象原子例
えば水素原子のスピンを励起するための高周波磁場を発
生させるものである。

【００１８】受信装置ＲＶは、受信コイルＲが検出した
被検体Ｏ内の磁気共鳴信号を受信するものである。な
お、被検体Ｏの胴部等を撮像するのに送信コイルＢを受
信コイルとして利用する場合は、その検出信号を受信す
る場合がある。

【００１９】アナログ・ディジタル変換装置ＡＤは、受
信装置ＲＶから出力される受信信号をディジタル信号に
変換してコンピュータＣＯＭに入力するものである。制
御装置ＣＮＴは移送装置ＭＶ、勾配駆動装置ＧＲ、送信
装置ＴＲ、受信装置ＲＶおよびアナログ・ディジタル変
換装置ＡＤに制御信号を与えてそれらの動作を制御し、
スキャンを遂行するものである。

【００２０】送信コイルＢ、勾配コイルＧ、受信コイル
Ｒ、送信装置ＴＲ、勾配駆動装置ＧＲ、受信装置ＲＶお
よび制御装置ＣＮＴは本発明におけるスキャン手段の実
施の形態の一例である。

【００２１】コンピュータＣＯＭは、アナログ・ディジ
タル変換装置ＡＤから与えられる測定データを図示しな
いメモリに記憶するとともに、それに基づいて画像再構
成を行なって被検体Ｏの画像を再構成するものである。
コンピュータＣＯＭは本発明における画像再構成手段の
実施の形態の一例である。コンピュータＣＯＭはまた制
御装置ＣＮＴに指令を与えてその動作を管制する。

【００２２】操作装置ＯＰは、操作者によって操作され
コンピュータＣＯＭに操作者の指令を与えるものであ
る。表示装置ＤＩＳは、コンピュータＣＯＭが再構成し
た画像を表示するものである。表示装置ＤＩＳはまた操
作者に対するメッセージ等を表示し、操作者が対話式に
コンピュータＣＯＭを操作できるようになっている。 〔２〕スキャンおよび画像再構成 図２に、本装置による測定データ収集のパルスシーケン
スの一例を１ビュー分について示す。なお、図２のパル
スシーケンスはスピンエコー法によるパルスシーケンス
の一例である。

【００２３】図２において、ＲＦパルスＲｆは送信装置
ＴＲによって発生され送信コイルＢに与えられる信号で
ある。スライス勾配信号Ｇｓ、リード勾配信号Ｇｒおよ
び位相エンコード勾配信号Ｇｐは、勾配駆動装置ＧＲの
３系統の駆動部によってそれぞれ発生され、勾配コイル
Ｇの３系統の勾配コイル、すなわち、スライス勾配コイ
ル、リード勾配コイルおよび位相エンコード勾配コイル
にそれぞれ与えられる信号である。スピンエコー信号Ｓ
は受信コイルＲによって検出され受信装置ＲＶで受信さ
れる信号である。

【００２４】１ビューのパルスシーケンスは次のように
進行する。先ず、時相Ｔ１においてＲＦパルスＲｆ（９
０°パルス）とスライス勾配信号Ｇｓとにより被検体Ｏ
の所定のスライスが選択励起される。

【００２５】次いで時相Ｔ２において、リード勾配信号
Ｇｒにより、励起されたスピンのディフェーズ(dephas
e) が行なわれ、かつ位相エンコード勾配信号Ｇｐによ
ってスピンの位相エンコードが行なわれる。

【００２６】次いで時相Ｔ３において、ＲＦパルスＲｆ
（１８０°パルス）とスライス勾配信号Ｇｓとによりス
ピンの選択反転が行なわれ、その後、時相Ｔ４において
リード勾配Ｇｒによりスピンエコー信号Ｓの読み出しが
行なわれる。

【００２７】スピンエコー信号Ｓは受信コイルＲを通じ
て受信装置ＲＶによって受信される。受信されたスピン
エコー信号Ｓは、アナログ・ディジタル変換装置ＡＤに
より時間軸に沿ってサンプリングされ、ディジタルデー
タに変換されてコンピュータＣＯＭのメモリに記憶され
る。サンプリング点は例えば２５６点とされる。

【００２８】このようなパルスシーケンスが繰り返し時
間ｔｒ毎に所定回数、例えば２５６回繰り返され、１ス
キャンの測定データが収集される。繰り返し時間ｔｒは
励起されたスピンが十分に緩和する時間となるように選
ばれ、数１００ｍｓ程度の値になる。したがって、１ス
キャンの測定データを収集するには、ｔｒが例えば４０
０ｍｓの場合１０２．４秒の時間がかかる。

【００２９】Ｓ／Ｎ(signal-to-noise ratio) を高める
ために同一個所を例えば２回測定して平均値を求める場
合は、同一ビューを２回ずつ繰り返すので、スキャン時
間は２倍になる。平均化のための測定回数はＮＥＸ(num
ber of excitation)と呼ばれる。ＮＥＸは必要に応じて
所望の値に設定される。

【００３０】位相エンード勾配信号Ｇｐの振幅はビュー
毎に変更され、毎回異なった位相エンコードが行われ
る。図２においてはそれを位相エンコード勾配信号Ｇｐ
の複数の振幅によって示している。

【００３１】パルスシーケンスは、図３に示すようなグ
ラディエントエコー法によるパルスシーケンスを利用す
ることもできる。図３のパルスシーケンスにおいては、
スピンを反転させるための１８０°パルスは用いられ
ず、リード勾配磁場Ｇｒの操作によりグラディエントエ
コー（勾配エコー）信号Ｓを発生させるようになってい
る。そして、この勾配エコー信号が受信される。

【００３２】このようなスキャンにより収集されるスピ
ンエコー信号（または勾配エコー信号、以下スピンエコ
ー信号で代表する）がコンピュータＣＯＭのメモリに記
憶され、図４に示すようなｋ空間のデータマップが形成
される。図４において、横軸ｋｘはスピンエコー信号の
読み出し方向であり、縦軸ｋｙは位相エンコード方向で
ある。

【００３３】横軸ｋｘに沿ってスピンエコー信号のサン
プリングデータが配列される。サンプリング点数が２５
６のとき、２５６個のデータが配列される。縦軸ｋｙに
沿って各ビューのスピンエコー信号が位相エンコード番
号に従って配列される。１スキャンのビュー数が２５６
であるとき位相エンコード番号は０〜２５５である。位
相エンコード番号が１ステップ変化する度に位相エンコ
ード量が一定量ずつ変化する。

【００３４】この例では、データマップは２５６ｘ２５
６のマトリクスサイズを有する。位相エコード方向のマ
トリクスサイズは位相エンコード方向のＦＯＶを与え
る。以下、位相エンコード方向のＦＯＶを単にＦＯＶと
いう。

【００３５】このデータマップのデータを２次元フーリ
エ変換することにより、被検体Ｏの断面についての画像
を再構成することができる。再構成画像のマトリクスサ
イズはｋ空間のデータマップのマトリクスサイズに対応
して２５６ｘ２５６となる。

【００３６】被検体Ｏの頭部等、体動のない部位をスキ
ャンするときは、図５に示すように、ビュー番号と位相
エンコード番号は番号の同じもの同士が対応付けられ
る。これによって、０番目のビューにおいては位相エン
コード番号０の位相エンコードが行なわれ、１番目のビ
ューにおいては位相エンコード番号１の位相エンコード
が行なわれ、以下同様にｉ（〜２５５）番目のビューに
おいては位相エンコード番号ｉ（〜２５５）の位相エン
コードが行なわれる。 〔３〕体動アーチファクト除去の原理 被検体Ｏが例えば呼吸等により周期的な体動をするとき
は、上記のようなビュー番号と位相エンコード番号の対
応付けでスキャンすると再構成画像に体動アーチファク
トが生じる。そこで、従来からビュー番号と位相エンコ
ード番号の対応付け（ビューオーダリング）を体動に応
じて制御することにより体動アーチファクトを除去する
ことが行なわれる。

【００３７】本発明もビューオーダリングを制御する点
では従来と共通である。そこで説明の順序として、まず
ビューオーダリング制御による体動アーチファクト除去
の原理について説明する。なお、説明を簡単にするため
１次元に縮退させて説明する。

【００３８】図６〜図１０にビューオーダリング制御の
説明図を示す。被検体Ｏの体動が図６（ａ）に示すよう
に一定周期ＴＭの正弦波であるとしたとき、スライス内
の各点の磁気共鳴信号はこの正弦波に従って変動する。

【００３９】そのような変動をする磁気共鳴信号につい
て、（ｂ）に示すように繰り返し時間ｔｒのビューで信
号採取した場合、各ビューの測定データは各ビューの発
生時点の体動の振幅に対応して（ｃ）に示すように変化
する。

【００４０】（ｃ）のように変化する測定データが得ら
れたビューを、データ変化（体動振幅）が小さい順に並
べ変えると、各ビューは図７に示すように正弦波の半周
期の軌跡に沿って並ぶ。このような並べ変えはローソー
ト(low sort)と呼ばれる。

【００４１】ローソートによって、各ビューの並びはビ
ュー番号とは無関係になり、例えばビュー番号０のビュ
ーは順位１２７に順位付けられ、ビュー番号１のビュー
は順位１５６に順位付けられ、ビュー番号２のビューは
順位２００に順位付けられ…、というようになる。

【００４２】このようにローソートされた体動振幅につ
き、図８に示すように、例えば第１順位のデータと第２
５４順位のデータとで位置を交換し、第３順位のデータ
と第２５２順位のデータとで位置を交換し、第５順位の
データと第２５０順位のデータとで位置を交換し、…、
というように両端から数えて同順位のもの同士で１つ置
きに位置の交換を行なう。この位置の交換はスワップ(s
wap)と呼ばれる。

【００４３】スワップが完了した状態では、図９に示す
ように各ビューについて新たな順位が定まる。なお、図
９においては、直観的理解を容易にするためにビュー数
を極めて少なく表現している。以下、同様な表現法を採
用する。

【００４４】このようなスワップによる順位の再編成は
ハイソート(high sort) と呼ばれる。ハイソートされた
状態では、図９に示すように体動振幅の極性がその配列
順位の１ステップ毎に交互に切り換わるようになる。

【００４５】ハイソートにはもう１つのやり方がある。
それは、ローソートされたビュー順位について、前半の
第０〜１２７順位のビューと後半の第１２８〜２５５順
位のビューとを相互に入れ子（インターリーブ(interle
ave)）にするものである。

【００４６】すなわち、第０順位と第１順位の間に第１
２８順位を挿入し、第１順位と第２順位の間に第１２９
順位を挿入し、第２順位と第３順位の間に第１３０順位
を挿入し…、というようにする。

【００４７】これによって、図１０に示すように再編成
されたビュー順位が得られる。図１０においても体動振
幅の極性がその配列順位の１ステップ毎に交互に切り換
わるようになる。

【００４８】ハイソート後の順位はその並びの通りに位
相エンコード番号に対応付けられる。すなわち、第０順
位のビューには位相エンコード番号０が対応付けられ、
第１順位のビューには位相エンコード番号１が対応付け
られ、第２順位のビュー番号には位相エンコード番号２
が対応付けられ…、というようになる。これがビューオ
ーダリング制御である。

【００４９】例えば図１０の入れ子方式のハイソートを
行なったとき、図１１に示すようなビューオーダリング
が形成される。図１１において、横軸がビュー番号、縦
軸が位相エンコード番号である。すなわち、体動がない
場合の図５のようなビューオーダリングが、体動がある
場合は図１１のように制御されることになる。

【００５０】このようなビューオーダリングに従った位
相エンコードによって、図６（ａ）のような体動をする
被検体Ｏをスキャンすると、ｋ空間においては位相エン
コード方向（ｋｙ）に沿って例えば図１２に示すように
変化する測定データが得られる。

【００５１】図１２において、横軸が位相エンコード方
向、縦軸はデータ変化の規格化された振幅を表す。図１
２において、測定データの変化は位相エンコードの１ス
テップ毎に振幅が変わるものとなり、いわゆるナイキス
ト周波数で変調されたものとなる。

【００５２】ｋ空間における測定データの変化の包絡線
はハイソートされた体動振幅の包絡線と相似になる。し
たがって、図１２に示す測定データの変化の包絡線は図
１０のようにハイソートされた体動振幅の包絡線と相似
である。なお、スワップによってハイソートを行なった
ときは図９に示す包絡線と相似になる。

【００５３】このような変化をする測定データをフーリ
エ変換したとき、再構成画像においては、例えば図１３
に示すように、実体像Ｒに対してそのゴースト（体動ア
ーチファクト）ＧがＦＯＶの両端に生じるようになる。
したがって、ＦＯＶの大きさを画像表示範囲の２倍にと
ることにより、表示画面には体動アーチファクトが表示
されないようにすることができる。

【００５４】ただし、それは検出器を用いて体動を正確
に検出した上でハイソートおよびそれに基づくビューオ
ーダリング制御を行なった場合であり、検出器を用いる
ことなく予測に基づいて行なう場合は、予測と実際との
間のずれによりアーチファクトの除去は不完全なものに
なる。

【００５５】例えば、体動の初期位相が予測とはπ／４
違っているとすると、図１１のビューオーダリングでス
キャンしても、ｋ空間での測定データの変化は図１４の
ようになり、フーリエ変換して得られる再構成画像は図
１５に示すようになる。図１５において、主たる体動ア
ーチファクトＧはＦＯＶの両端に移動するものの、実体
像Ｒ上およびその周辺にアーチファクトＧ’が生じる。

【００５６】ローソートにより、体動振幅は、図７に示
したように正弦波の最小値から最大値までの半周期内に
ソートされる。このため、正弦波の正および負の半波に
おいて頂点の両側の対称的な振幅は順序の区別がつけら
れない。このようなローソートの特性に起因して、体動
振幅に基づくビューオーダリング制御は初期位相の変化
に影響され易いものとなる。 〔４〕体動アーチファクト除去の実施形態 本発明においては、ローソートおよびハイソートを上記
のような体動振幅に代えて体動の位相に着目して行なう
ことを特徴とする。以下それについて説明する。

【００５７】体動が、図１６（ａ）に示すように、周期
ｂｃｔ(breething cycle time)の正弦波であるとしたと
き、体動の位相は（ｂ）のように変化する。なお、位相
の値は０−２πを０−１に規格化してある。このような
体動をする被検体Ｏにつき、（ｃ）に示すように繰り返
し時間ｔｒのビューでスキャンを行なうと、各ビュー発
生時点での体動位相は（ｄ）のようになる。

【００５８】ここで、例えばｂｃｔは３〜５秒、ｔｒは
４００ｍｓ、１スキャン時間は１０２．４秒である。
（ｄ）のような体動位相をローソートすると、図１７に
示すように、体動の１周期（位相０〜１）にわたってソ
ートされたものとなる。前記の体動振幅によるローソー
トが半周期内のソートになるのに対して、体動位相によ
るローソートは１周期内のソートとなる。

【００５９】図１７のローソートを体動振幅で見ると図
１８に示すようにソーティングしたものに相当する。こ
のようなソーティングは振幅を利用したローソートによ
っては不可能であり、位相を用いることにより初めて可
能となる。

【００６０】図１７のローソートをスワップによってハ
イソートすると図１９に示すようになる。図１９に示す
ハイソートは、体動振幅でみると図２０のようにハイソ
ートしたものに相当する。

【００６１】図１７のローソートを入れ子によってハイ
ソートすると図２１に示すようになる。図２１に示すハ
イソートは、体動振幅でみると図２２のようにハイソー
トしたものに相当する。

【００６２】図２１に示す入れ子方式のハイソートに従
ってビューオーダリングを行なうと、例えば図２３に示
すようなビュー番号と位相エンコード番号との対応付け
が得られる。

【００６３】このビューオーダリングでスキャンして得
られた測定データは、ｋ空間で図２４に示すように変化
する。この測定データの変化の包絡線は図２２に示すハ
イソートの包絡線と相似である。

【００６４】ｋ空間の測定データをフーリエ変換して得
られる画像は図２５に示すようになり、体動アーチファ
クトＧがＦＯＶの両端に飛ばされ実体像Ｒとその周辺に
はアーチファクトを含まない画像が得られる。

【００６５】ここで、体動の初期位相が例えばπ／４ず
れたとすると、図２３に示すビューオーダリング（位相
ずれを無視したビューオーダリング）でスキャンした場
合、ｋ空間における測定データの変化は図２６に示すよ
うになる。そについての再構成画像は図２７に示すよう
になり、図２５と変わりないものが得られる。

【００６６】すなわち、体動位相に基づいてビューオー
ダリング制御を行なうと、体動の初期位相に影響される
ことなく体動アーチファクトの除去を行なうことができ
る。上記において、ローソートは、図１６（ｄ）に示し
た１スキャン中の全ての体動位相を対象とし、それを図
１７のように１周期内にソートしている。この場合、１
スキャン時間（例えば１０２．４秒）内に体動周期（例
えば５秒）が複数周期含まれることにより、実際の体動
の周期が予測と違っていると誤差の累積が生じる。

【００６７】そのような場合には全ビューを通じたロー
ソートは適切なものでなくなり、結局ビューオーダリン
グが不適切となって十分な体動アーチファクト除去がで
きなくなるおそれがある。

【００６８】そのようなおそれがあるときは、ローソー
トを次のように変更する。すなわち、ローソートは１ス
キャンの全ビューを通じてではなく、予測体動周期の各
周期毎あるいは少数の周期毎に行なうようにするのであ
る。

【００６９】周期数が少ない程誤差の累積が少ないの
で、できるだけ少ない周期が望ましい。この意味で１周
期が最も誤差が少ない点で好ましい。誤差が小さい場合
は数周期程度までは許容できよう。

【００７０】詳しく説明すれば、図１６（ａ），（ｂ）
のような振幅，位相の体動に対して、（ｃ）のようなビ
ューでスキャンし（ｄ）のような体動位相とビューの対
応が得られるとしたとき、体動の最初の１周期内に属す
るビュー０〜１４の範囲で１つのローソートを行い、同
様に、次の１周期に属するビューの範囲、その次の１周
期に属するビューの範囲、…においてそれぞれローソー
トを行なう。

【００７１】ビュー０〜１４の範囲について例えば図２
８に示すようなローソート結果が得られたとすると、こ
れについてハイソートを行なう。また、ビュー２４２〜
２５５の範囲について例えば図２９に示すようなローソ
ート結果が得られたとすると、これについてもハイソー
トを行なう。

【００７２】ハイソートはスワップまたは入れ子のいず
れによっても良い。スワップの場合は図１９および図２
０に示したものと同様なハイソートが得られる。入れ子
の場合は図２１および図２２に示したものと同様なハイ
ソートが得られる。

【００７３】同様なハイソートを各ビュー範囲（体動周
期）毎に行い、それぞれハイソート結果を求める。これ
らハイソート結果を用いてビューオーダリングを行なう
ために、ハイソート結果を体動の発生順に連結して統合
ハイソートを形成する。これによって、スワップ方式の
場合は図３０（図３１）に示すような統合ハイソートが
形成され、入れ子の場合は図３２（図３３）に示すよう
な統合ハイソートが形成される。

【００７４】そして、この統合ハイソートに基づいてビ
ューオーダリングを行なう。以上のようなローソート、
ハイソートおよび統合ハイソートについて式を用いて説
明すれば次の通りである。

【００７５】１ビュー当たりの体動位相変化量は次式で
与えられる。

【００７６】

【数１】

【００７７】ここで、 ｎｅｘ：ＮＥＸ数 なお、（ｉｎｔ）は整数を求める演算を表す。（１）式
において体動位相変化量ｐｈ₀ は０−２πの範囲を０−
１に規格化したものとなっている。

【００７８】入れ子によるハイソートを行なう便宜上、
（１）式で与えられるものの２倍を仮に１ビュー当たり
の位相変化量とし、

【００７９】

【数２】

【００８０】とする。（２）式で与えられる位相変化量
ｐｈを用いて、次式により各ビューｉにおける位相を求
める。

【００８１】

【数３】

【００８２】（３）式において、ｐｈはｐｈ₀ の２倍で
あるから、第１項はビューの位相を体動周期ｂｃｔの半
周期で規格化することを示す。これによって、体動周期
の前半に属するビューの位相と後半に属するビューの位
相は平等に扱えるようになる。

【００８３】第２項はｐｈ＊ｉ／２の整数分、すなわち
ｐｈ₀ ＊ｉの整数分を求めるものであるから周期数（周
波数ではない）を求めるものとなる。したがって、
（３）式は、周期数によってラベリングされた半周期規
格化位相を与えるものとなる。

【００８４】ｍ（ｉ）の値を全ビューについて求め、値
の小さい順に並べてビューの順位付けを行なう。このと
き、周期数によるラベリングにより、ｍ（ｉ）は後の周
期のものほど値が大きくなり、順位が後ろになる。ま
た、同一周期の中では半周期で規格化された位相の小さ
い順に順位付けられる。

【００８５】半周期で規格化された位相で順位付けられ
ることにより、位相の小さい順に並べる（ローソートす
る）と周期の前半に属するビューと後半に属するビュー
とは入れ子になり、結果的には図２１に示したハイソー
トまで一挙に行なわれることになる。これは入れ子方式
の利点である。

【００８６】なお、入れ子方式を採用せずスワップ方式
によるときは、（２）式における係数２および（３）式
の第２項における係数１／２を共に１とし、かつ各周期
毎のローソートの範囲内でスワップを行なえば良い。こ
れによって、図１９に示したようなハイソートが行なえ
る。

【００８７】図２１（図２２）のような各周期における
ハイソートがラベリングに従って順序付けられると、図
３２（図３３）に示したような統合ハイソートが形成さ
れる。

【００８８】このような統合ハイソートにおいてｉ番目
に位相が小さいビューの順位をｏｄ（ｉ）とし、次式に
従って位相エンコード番号を決める。

【００８９】

【数４】

【００９０】これによって、例えば図３４に示すような
ビューオーダリングが行なわれる。このようなビューオ
ーダリングに従ってスキャンしたとき、ｋ空間における
測定データの変化は図３５に示すようになる。図３５に
おける測定データの変化の包絡線は図３３に示したもの
と相似になる。

【００９１】このように変化する測定データのフーリエ
変換は図３６に示すようになる。図３５において、体動
アーチファクトＧはＦＯＶの両端に飛ばされ、実体像Ｒ
およびその周辺にはアーチファクトが存在しない。

【００９２】この画像再構成を数式で示せば、測定デー
タのフーリエ変換（画像再構成）は次式で与えられる。

【００９３】

【数５】

【００９４】ここで、 Ｂ（ω）：測定データの実体画像成分 ω₀ ＝２π／ｔｒ＊ｂｃｔ ω ＝２π／ＦＯＶ＊ｋ ｋ：位相エンコード番号 なお、アスタリスク（＊）は乗算を表す。

【００９５】（５）式のフーリエ変換を実行すると、

【００９６】

【数６】

【００９７】（６）式に示すように、ゴースト（体動ア
ーチファクト）はＦＯＶの両端（±ＦＯＶ／２）に飛ん
でかつ±ＦＯＶ／（４π）＊ω₀ ＝±ＦＯＶ／２＊ｔｒ
／ｂｃｔだけぶれたものとなる。通常ｔｒ＜＜ｂｃｔで
あるから、ぶれは画像上極めて小さなものとなる。

【００９８】ハイソートが体動の各周期単位で行われる
ことにより、体動周期が予測したものと相違してもその
影響は各周期単位のハイソート内に止まり、１スキャン
全体を通じて誤差が累積することはない。したがって、
体動周期が予測と異なる場合でもその影響は小さく、体
動アーチファクトの除去は効果的に行なわれる。

【００９９】さらに、ハイソートを入れ子方式で行なっ
た場合は、以下に述べるように、体動周期が予測とずれ
た場合のｋ空間における測定データの変化の包絡線の不
連続性が緩和され、体動アーチファクト除去性能の劣化
が抑制される。

【０１００】すなわち、図３７（ａ）に示すように、実
際の体動周期ｂｃｔＡが予測した体動周期ｂｃｔＥから
ずれているとすると、入れ子方式によるハイソートの体
動振幅の包絡線は図３７（ｂ）に示すようになる。

【０１０１】図３７（ｂ）において、包絡線Ａ１は予測
体動周期ｂｃｔＥの前半における体動曲線を周期ｂｃｔ
Ｅ一杯に引き伸ばしたものとなり、包絡線Ｂ１は予測体
動周期ｂｃｔＥの後半における体動曲線を周期ｂｃｔＥ
一杯に引き伸ばしたものとなる。

【０１０２】各予測体動周期においても同様になること
により、図示のような包絡線の繋がりが得られる。これ
に対して、スワップ方式を利用すると包絡線は（ｃ）に
示すようになり、（ｂ）に示す入れ子方式による包絡線
と比較して、体動周期の継ぎ目での連続性が劣るものと
なる。

【０１０３】ハイソートされた体動振幅の包絡線はｋ空
間における測定データの変化の包絡線を決定するから、
相対的に包絡線の連続性の良い入れ子方式は体動アーチ
ファクト除去効果が優れている。 〔５〕スキャンの実施形態 上記のような体動アーチファクト除去手法を採用したと
きのスキャンの実施形態について以下に説明する。

【０１０４】図３８に、動作のフローチャートを示す。
図３８において、ステージＳＴ１においてパラメータの
設定が行なわれる。パラメータの設定は操作装置ＯＰを
通じて操作者によって行なわれる。

【０１０５】この操作により、１スキャンのビュー数と
ＮＥＸ数が設定される。体動アーチファクトが表示画面
に出ないようにするために、位相エンコード方向のＦＯ
Ｖは画像表示範囲の２倍に設定される。そして、このよ
うなＦＯＶ拡大にかかわらず空間分解能をＦＯＶ拡大前
と同じに維持するために、ビュー数はＦＯＶ拡大前の２
倍の値に設定される。

【０１０６】すなわち、

【０１０７】

【数７】

【０１０８】ここで、 ｖｉｅｗ：画像表示マトリクスに相当するビュー数 また、ＮＥＸは次のように設定される。

【０１０９】

【数８】

【０１１０】また、実ＮＥＸがコンピュータＣＯＭによ
り次のように求められる。

【０１１１】

【数９】

【０１１２】なお、（ｆｌｏａｔ）は実数を求める演算
を表す。全ビュー（ａｖｉｅｗ）のうち画像表示マトリ
クスに相当するビュー（ｖｉｅｗ）のＮＥＸをその他の
部分よりも多くするときは、実ＮＥＸは非整数となる。

【０１１３】次に、ステージＳＴＡ２において、コンピ
ュータＣＯＭによりソーティングが行なわれる。ソーテ
ィングの詳細なフローチャートを図３９に示す。図３９
に示すように、ステージＳＴ２１においてソーティング
のための初期設定が行なわれる。

【０１１４】先ずビューの繰り返し時間ｔｒの決定が行
なわれる。スキャンを心拍同期（ゲーティング）で行な
う場合は、ｔｒは予め測定された心拍周期ｂｐｍ(beat
perminutes)に基づいて決定される。ゲーティングで行
なわないときは電源同期または非同期のいずれかの指定
に応じて適宜のｔｒが決定される。

【０１１５】次に、ＮＥＸの設定が行なわれる。先ずベ
ースＮＥＸが下記のように決定される。

【０１１６】

【数１０】

【０１１７】さらに、実ＮＥＸが非整数となる場合は非
整数化ＮＥＸが下記のように決定される。

【０１１８】

【数１１】

【０１１９】なお、非整数化ＮＥＸとは、実ＮＥＸを非
整数化するＮＥＸという意味であり、ｉｎｅｘ２それ自
体は整数である。次に、ＮＥＸがｉｎｅｘ２となる部分
のビュー数を下記のように求める。

【０１２０】

【数１２】

【０１２１】次に、境界のビュー番号を下記のように求
める。

【０１２２】

【数１３】

【０１２３】

【数１４】

【０１２４】これによって、ｋ空間が位相エンコード方
向（ｋｙ）において下記のような３つの領域ｐ１，ｐ
２，ｐ３に分割される。 領域ｐ１： ０≦（ビュー番号）＜ｉｎ１ 領域ｐ２： ｉｎ１≦（ビュー番号）＜ｉｎ２ 領域ｐ３： ｉｎ２≦（ビュー番号）＜ａｖｉｅｗ これを図示すれば、図４０のようになる。ここで、領域
ｐ１，ｐ３についてはＮＥＸがｉｎｅｘ１とされ、領域
ｐ２についてはｉｎｅｘ２とされる。

【０１２５】次に、ステージＳＴ２２において体動に関
する位相計算が行なわれる。位相計算は各領域ｐ１，ｐ
２，ｐ３毎に行なわれる。位相は後に半周期規格化位相
を計算するための基本位相（位相ステップ）が求められ
る。

【０１２６】位相ステップは、領域ｐ１，ｐ３について
は下記によって求められる。

【０１２７】

【数１５】

【０１２８】領域ｐ２については下記によって求められ
る。

【０１２９】

【数１６】

【０１３０】次に、ステージＳＴ２３において半周期規
格化位相の計算が行なわれる。先ず、上記の位相ステッ
プを用いて、各ビューの位相を下記に示すように各領域
ｐ１，ｐ２，ｐ３毎に求める。

【０１３１】

【数１７】

【０１３２】

【数１８】

【０１３３】

【数１９】

【０１３４】そして、下記により、半周期規格化位相を
周期数ラベル付きで求める。

【０１３５】

【数２０】

【０１３６】ｍ（ｉ）は各領域毎に求められる。次に、
ｍ（ｉ）の値の小さい順にビューに順位を付ける。この
とき、ｉ番目に小さい位相を与えるビュー番号を下記の
通りとする。

【０１３７】

【数２１】

【０１３８】次に、ステージＳＴ２４において、ｍ
（ｉ）の値に応じてビューの並べ換えが行なわれる。次
に、ステージＳＴ２５において、各ビューに対する位相
エンコード番号付けが行なわれる。位相エンコード番号
付けはｏｄ（ｉ）に従って下記のように行なわれる。

【０１３９】

【数２２】

【０１４０】次に、ステージＳＴ２６において、位相エ
ンコード振幅決めが行なわれる。位相エンコードは、

【０１４１】

【数２３】

【０１４２】とし（ただし、ｉｓｔｅｐは位相エンコー
ドの１ステップ当たりのエンコード量）、

【０１４３】

【数２４】

【０１４４】によって振幅が決定される。以上がステー
ジＳＴ２におけるソーティングである。次に、ステージ
ＳＴ３において上記の位相エンコード（ビューオーダリ
ング）に従ってスキャンが行なわれる。スキャンによっ
て得られた測定データに基づいてステージＳＴ４におい
て画像再構成が行なわれ、再構成された画像がステージ
ＳＴ５において表示装置ＤＩＳに出力される。

【０１４５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、課題を解決
するための第１の発明によれば、位相エンコードの順序
を被検体の予測した体動の位相に基づいて制御するよう
にしたので、体動の初期位相の影響を受けずに体動アー
チファクトを除去することができ、したがって、体動ア
ーチファクト除去のための体動検出器を必要としない磁
気共鳴撮像方法を実現することができる。

【０１４６】また、課題を解決するための第２の発明に
よれば、位相エンコードの順序を被検体の予測した体動
の位相に基づいて制御するようにしたので、体動の初期
位相の影響を受けずに体動アーチファクトを除去するこ
とができ、したがって、体動アーチファクト除去のため
の体動検出器を必要としない磁気共鳴撮像装置を実現す
ることができる。

【０１４７】また、課題を解決するための第３の発明に
よれば、位相エンコードの順序を１スキャンに含まれる
予測した複数の体動周期の少数の周期毎の位相に基づい
て制御するようにしたので、体動の初期位相および周期
の変化に影響されずに体動アーチファクトを除去するこ
とができ、したがって、体動アーチファクト除去のため
に体動検出器を必要としない磁気共鳴撮像装置を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】本発明の実施の形態の一例の装置におけるスキ
ャンのパルスシーケンスを示す図である。

【図３】本発明の実施の形態の一例の装置におけるスキ
ャンのパルスシーケンスを示す図である。

【図４】ｋ空間における測定データのデータマップを示
す図である。

【図５】ビュー番号と位相エンコード番号との対応を示
す図である。

【図６】体動とスキャンとの関係を示す図である。

【図７】ローソートを示す図である。

【図８】スワップを示す図である。

【図９】スワップによるハイソートを示す図である。

【図１０】入れ子によるハイソートを示す図である。

【図１１】ビュー番号と位相エンコード番号との対応を
示す図である。

【図１２】ｋ空間のデータ変化を示す図である。

【図１３】再構成画像を示す図である。

【図１４】ｋ空間のデータ変化を示す図である。

【図１５】再構成画像を示す図である。

【図１６】本発明の実施の形態の一例の装置における体
動とスキャンとの関係を示す図である。

【図１７】本発明の実施の形態の一例の装置におけるロ
ーソートを示す図である。

【図１８】本発明の実施の形態の一例の装置におけるロ
ーソートを示す図である。

【図１９】本発明の実施の形態の一例の装置におけるス
ワップによるハイソートを示す図である。

【図２０】本発明の実施の形態の一例の装置におけるス
ワップによるハイソートを示す図である。

【図２１】本発明の実施の形態の一例の装置における入
れ子によるハイソートを示す図である。

【図２２】本発明の実施の形態の一例の装置における入
れ子によるハイソートを示す図である。

【図２３】本発明の実施の形態の一例の装置におけるビ
ュー番号と位相エンコード番号との対応を示す図であ
る。

【図２４】本発明の実施の形態の一例の装置におけるｋ
空間のデータ変化を示す図である。

【図２５】本発明の実施の形態の一例の装置における再
構成画像を示す図である。

【図２６】本発明の実施の形態の一例の装置におけるｋ
空間のデータ変化を示す図である。

【図２７】本発明の実施の形態の一例の装置における再
構成画像を示す図である。

【図２８】本発明の実施の形態の一例の装置におけるロ
ーソートを示す図である。

【図２９】本発明の実施の形態の一例の装置におけるロ
ーソートを示す図である。

【図３０】本発明の実施の形態の一例の装置におけるス
ワップによるハイソートを示す図である。

【図３１】本発明の実施の形態の一例の装置におけるス
ワップによるハイソートを示す図である。

【図３２】本発明の実施の形態の一例の装置における入
れ子によるハイソートを示す図である。

【図３３】本発明の実施の形態の一例の装置における入
れ子によるハイソートを示す図である。

【図３４】本発明の実施の形態の一例の装置におけるビ
ュー番号と位相エンコード番号との対応を示す図であ
る。

【図３５】本発明の実施の形態の一例の装置におけるｋ
空間のデータ変化を示す図である。

【図３６】本発明の実施の形態の一例の装置における再
構成画像を示す図である。

【図３７】本発明の実施の形態の一例の装置における体
動とハイソートの関係を示す図である。

【図３８】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフ
ロー図である。

【図３９】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフ
ロー図である。

【図４０】本発明の実施の形態の一例の装置におけるｋ
空間の構成を示す図である。

【符号の説明】

Ｍ 静磁場発生装置 Ｂ 送信コイル Ｇ 勾配コイル Ｒ 受信コイル Ｏ 被検体 ＣＬ クレードル ＭＶ 移送装置 ＴＲ 送信装置 ＧＲ 勾配駆動装置 ＲＶ 受信装置 ＡＤ アナログ・ディジタル変換装置 ＣＮＴ 制御装置 ＣＯＭ コンピュータ ＤＩＳ 表示装置 ＯＰ 操作装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位相エンコードの順序を被検体の体動に
   応じて制御することにより、ｋ空間における測定データ
   の変化の周波数がナイキスト周波数となるように被検体
   をスキャンし、前記測定データをフーリエ変換すること
   によって被検体の画像を再構成する磁気共鳴撮像方法に
   おいて、前記位相エンコードの順序を被検体の予測した
   体動の位相に基づいて制御することを特徴とする磁気共
   鳴撮像方法。
2. 【請求項２】 位相エンコードの順序を被検体の体動に
   応じて制御することにより、ｋ空間における測定データ
   の変化の周波数がナイキスト周波数となるように被検体
   をスキャンするスキャン手段と、前記測定データをフー
   リエ変換することによって被検体の画像を再構成する画
   像再構成手段とを有する磁気共鳴撮像装置において、前
   記スキャン手段は前記位相エンコードの順序を被検体の
   予測した体動の位相に基づいて制御するように構成され
   ていることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
3. 【請求項３】 位相エンコードの順序を被検体の体動に
   応じて制御することにより、ｋ空間における測定データ
   の変化の周波数がナイキスト周波数となるように被検体
   をスキャンするスキャン手段と、前記測定データをフー
   リエ変換することによって被検体の画像を再構成する画
   像再構成手段とを有する磁気共鳴撮像装置において、前
   記スキャン手段は前記位相エンコードの順序を１スキャ
   ンに含まれる予測した複数の体動周期の少数の周期毎の
   位相に基づいて制御するように構成されていることを特
   徴とする磁気共鳴撮像装置。