JPWO2006118110A1

JPWO2006118110A1 - 磁気共鳴イメージング装置および方法

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Publication number: JPWO2006118110A1
Application number: JP2007514745A
Authority: JP
Inventors: 瀧澤　将宏; 将宏瀧澤; 高橋　哲彦; 哲彦高橋
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2026-04-25
Also published as: US20090278535A1; JP5100374B2; US7635979B2; WO2006118110A1

Abstract

テーブル移動撮像に際し、画質劣化を最小限にして撮像時間を短縮するＭＲＩ装置および方法を提供する。被検体を載せたテーブルを移動させながら、被検体の広い範囲について撮像を行う際に、位相エンコード方向の傾斜磁場強度を変化させながら撮像を繰り返すとともに、位相エンコード量に応じてデータ読み出しの際の読み出し傾斜磁場強度を変えて読み出し方向の撮像視野サイズFOVを変更する。撮像視野が拡大した部分ではデータ取得頻度が低くなり、結果として全撮像時間が短縮する。FOVの変更とともにデータサンプリング時間を変更させてもよく、読み出し方向のマトリクスサイズを揃える処理を不要とし空間分解能を維持することができる。

Description

本発明は、核磁気共鳴現象を利用して被検体の検査部位の断層画像を得る磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置と略す）に関し、特に被検体を載せたテーブル（ベッド）を移動しながら撮像するムービングベッド撮像を実現するＭＲＩ装置に関する。

ＭＲＩ装置では、歪みやコントラストの低下のない高画質の画像を得るために、撮影空間は、磁石が発生する静磁場空間のうち静磁場均一度の高い領域に限られる。このような制約下でも被検体が載置されたテーブルを撮影中に移動させることによって、均一な静磁場空間より大きな領域、例えば全身の画像を取得する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、テーブルの移動方向に対し撮像断面を水平に設定し、読み出し方向をテーブル移動方向にとることにより広い範囲を比較的短時間で撮像する手法が開示されている。
特表２００４−５３７３０１号公報

特許文献１に記載された技術は、従来のテーブル移動撮像に比べ撮像時間が短縮されてはいるが、さらなる撮像時間の短縮が望まれている。また、その際、画像を劣化させないことが重要である。

そこで本発明は、テーブル移動撮像に際し、画質劣化を最小限にして撮像時間を短縮することが可能なＭＲＩ装置および方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のＭＲＩ方法および装置は、エコー信号取得時に印加する位相エンコード量に応じて読み出し傾斜磁場方向のデータ取得条件（データ読み出し条件）を変更し、撮像時間の短縮化を図るものである。

すなわち本発明のＭＲＩ方法は、移動手段により被検体の広い撮像範囲が、静磁場空間中を通過するように、前記被検体を移動させるステップと、核磁気共鳴による撮像を行い、1以上の位相エンコードに対応するエコーデータを取得するステップと、前記移動ステップと前記エコーデータ取得ステップとを繰り返すステップと、前記繰り返しステップで取得された複数のエコーデータを用いて前記広い撮像範囲の画像を再構成するステップとを有するＭＲＩ方法において、前記繰り返しステップでは、少なくとも一つの位相エンコードのエコーデータの読み出し条件が、他の位相エンコードのエコーデータの読み出し条件と異なるように制御されることを特徴とする。

また本発明のＭＲＩ装置は、被検体が置かれる空間に静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記空間に傾斜磁場と高周波磁場を発生する磁場発生手段と、読み出し傾斜磁場が印加された前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記核磁気共鳴信号を用いて画像再構成演算を行う信号処理手段と、前記被検体を載置して前記空間へ移動させる移動手段と、前記磁場発生手段、受信手段、信号処理手段および移動手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記移動手段を移動させて前記被検体の広い撮像範囲の画像を取得するＭＲＩ装置において、前記制御手段は、位相エンコードに対応して、エコーデータの読み出し条件が異なるように制御する読み出し条件制御手段を備えたことを特徴とする。

データの読み出し条件の変更は、例えば、読み出し方向の撮像視野サイズの変更、サンプリング時間の変更を含む。

位相エンコードに応じてエコーデータの読み出し条件を変化させることにより、例えば、計測空間データのうち任意の成分についてデータ取得頻度を少なくし、全体としての撮像時間を短縮することができる。また読み出し方向の撮像条件を変更するので、折り返しを防止する必要性による制限がない。さらに位相エンコードに対応した制御を行うことにより、画質の劣化を最小限にすることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明が適用されるＭＲＩ装置の全体概要を示す図である。このＭＲＩ装置は、静磁場発生系２と、傾斜磁場発生系３と、送信系５と、受信系６と、信号処理系７と、シーケンサ４と、中央処理装置（ＣＰＵ）８と、被検体１を寝かせるためのテーブル30とを備えている。

静磁場発生系２は、被検体１の周りの空間にその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させるもので、永久磁石方式、常電導方式或いは超電導方式の磁場発生手段が用いられる。
テーブル30は、テーブル駆動機構31によって制御され、被検体１を寝かせた状態で静磁場発生系２によって形成される静磁場空間内を移動させる。

傾斜磁場発生系３は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル９と、各傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源１０とからなり、シーケンサ４からの命令に従ってそれぞれの傾斜磁場コイルの傾斜磁場電源１０を駆動することにより所望の方向の傾斜磁場Gs、Gp、Grを静磁場空間に発生させる。これら傾斜磁場の印加の仕方により被検体１の撮像断面（スライス面）を選択するとともに、被検体１が発生する核磁気共鳴信号（エコー信号）に位置情報（位相エンコード、周波数エンコード等）を付与することができる。

シーケンサ４は、ＣＰＵ８の制御で動作し、高周波磁場パルス（ＲＦパルス）と傾斜磁場パルスを所定のパルスシーケンスに従い繰り返し印加するために送信系５、傾斜磁場発生系３及び受信系６を制御する。

送信系５は、被検体１の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるためにＲＦパルスを照射するもので、高周波発振器11と変調器12と高周波増幅器13と送信側の高周波コイル14aとからなる。高周波発振器11から出力された高周波パルスをシーケンス４からの指令によるタイミングで変調器12により振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器13で増幅した後に被検体１に近接して配置された高周波コイル14aに供給することにより、電磁波であるＲＦパルスが被検体１に照射される。

受信系６は、被検体１の生体組織を構成する原子の原子核スピンの核磁気共鳴により放出されるエコー信号を検出するもので、受信側の高周波コイル14bと増幅器15と直交位相検波器16とＡ/Ｄ変換器17とからなる。送信側の高周波コイル14aから照射された電磁波によって誘起される被検体の応答の電磁波（NMR信号）が被検体１に近接して配置された高周波コイル14bで検出され、増幅器15で増幅された後、シーケンサ４からの指令によるタイミングで直交位相検波器16により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがＡ/Ｄ変換器17でディジタル量に変換されて信号処理系７に送られる。

信号処理系７は、磁気ディスク18、光ディスク19等の外部記憶装置と、ＣＲＴ等からなるディスプレイとを有し、受信系６からのデータがＣＰＵ８に入力されると、ＣＰＵ８が信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体１の断層画像をディスプレイに表示すると共に外部記憶装置の磁気ディスク18等に記録する。

ＣＰＵ８は、信号処理系７の一部を構成すると共に、装置全体を制御する制御部として機能し、上述したシーケンサ４を介した撮像の制御と、テーブル駆動機構31を介したテーブルの移動・停止の制御を行い、シーケンサ４によって制御される撮像速度と整合するようにテーブル移動速度を制御する。
操作部25は、装置の各種制御情報や信号処理系７で行う処理に必要な情報を入力するもので、トラックボールやマウス23、キーボード24などを備えている。操作部25はディスプレイ20に近接して配置され、操作者がディスプレイ20を見ながら操作部25を通してインタラクティブに装置の各種処理を制御する。

次にこのような構成のＭＲＩ装置で実行されるテーブル移動撮像について説明する。図２は、本発明のＭＲＩ装置が実行するテーブル連続移動撮像の一実施の形態を示す図で、この実施の形態ではテーブル30に対し水平に撮像断面を設定し、テーブル30を被検体１の体軸方向（Ｈ−Ｆ方向）に移動させながら撮像を行う。図中、（a）及び（b）はテーブルの移動方向と撮像断面との関係を示す図、（c）及び（d）は計測されたエコー信号を読み出し方向にフーリエ変換した後のデータの配置を示すものである。

この実施の形態では、撮像断面は装置座標に対して固定した状態で、装置に対しテーブルを移動しながら連続して撮像を行う。これにより被検体１座標から見た場合、撮像断面201-1、201-2はテーブルの移動方向と逆方向に移動し、最終的に広い視野のデータが得られる。

撮像のためのパルスシーケンスとしては、特に限定されず、公知の高速パルスシーケンスが採用できる。図３に一例として２Ｄグラディエントエコー系のパルスシーケンスを示す。図中ＲＦ、Gs、Gp、GrはＲＦパルス、スライス傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、周波数エンコード傾斜磁場の印加タイミング、AD／Ｅchoはエコー信号とそのサンプリング時間を示す。このグラディエントエコーパルスシーケンスでは、撮像断面を選択する選択傾斜磁場302とともに被検体の核スピンを励起する周波数のＲＦパルス301を印加し、次いで位相エンコード方向の傾斜磁場303を印加し、さらに読み出し傾斜磁場304を印加しながら、励起ＲＦパルス301印加からエコー時間307経過後に、サンプリング時間305内でエコー信号306を計測する。図２に示す実施の形態では、ＣＯＲ面を撮像面としているので、スライス方向（ｚ方向）をテーブルの移動方向に直交する方向とし、位相エンコード方向（ｙ方向）を被検体の左右方向、読み出し方向（ｘ方向）をテーブルの移動方向とする。

このようなシーケンスを、位相エンコードを変化させながら所定の繰り返し時間308で繰り返す。位相エンコードは、位相エンコード傾斜磁場303の強度と印加時間の積で決まり、一般には強度のみを変化させる。テーブルを移動しない撮像の場合には、全ての位相エンコードのデータを取得した時点で、図３（b）に示すように１枚の画像再構成に必要なｋ空間データ310となるが、テーブルを移動しながら撮像するムービングベッド撮像の場合には、各エコー毎にテーブルの移動方向（読み出し方向）にずれて読み出し傾斜磁場が印加されることになるので、図２（c）に示すように、エコーを読み出し方向にフーリエ変換したデータ202-1〜202-8はｘ方向にずれたものになる。しかしデータ202-8を計測後、データ202-1と同じ位相エンコード量に戻り、位相エンコードを変化させながらデータ202-9〜202-16を取得するというように、位相エンコードを再帰的に変化させていくことにより、一つの位相エンコードについてデータは連続することになり、結果として、図２（d）に示すようにｘ方向に連続したデータ203-1〜203-8が得られる。このデータをさらに位相エンコード方向にフーリエ変換することにより広範囲の、例えば全身の再構成画像を得ることができる。

本発明のＭＲＩ装置では、このようなテーブル移動撮像を実行するに際し、位相エンコードを変化させるのに対応してデータの読み出し条件を変更し、撮像時間を短縮する。データの読み出し条件には、具体的には、読み出し傾斜磁場の強度、サンプリング時間、サンプリング帯域が含まれ、位相エンコード量によってデータ計測頻度が少なくなるようにこれらの条件を変更する。

以下、このような位相エンコードに応じた読み出し条件制御の第１の実施の形態を説明する。
第１の実施の形態では、テーブル連続移動撮像において、印加する位相エンコード傾斜磁場パルスの印加量（位相エンコード量）に応じて、計測を複数のブロックに分割し、ブロック毎に読み出し傾斜磁場方向の撮影視野の大きさを変更する。

図４は第１の実施の形態によるＣＰＵ（制御部）８の制御手順を示す図である。図４ａは手順の概要を、図４ｂは手順の詳細を示している。第１の実施の形態では、まずテーブル連続移動撮像が選択され、撮像のためのパルスシーケンス及びそのパラメータ（位相エンコード数、エコー時間、繰り返し時間）が設定されると、図示するように、ステップ101で計測条件が設定される。計測条件の設定では、ユーザーにより読み出し条件制御のためのパラメータの設定が行われ（ステップ401）、位相エンコード量に応じた撮像視野の設定と、エコー取得順序の設定と、テーブルの移動速度や撮像時間の算出が実行される（ステップ402、403）。パラメータの設定については後に詳述する。

位相エンコード量に応じた撮像視野（ＦＯＶ）の設定は、例えば図５（a）に示すように、計測空間（ｋ空間）を位相エンコード量に応じて複数（図では３つ）のブロック501-1、501-2、501-3に分け、低空間周波数領域であるブロック501-2の読み出し方向の撮像視野サイズ(FOV)502-2を基準としたとき、高空間周波数領域であるブロック501-1、501-3は読み出し方向の撮像視野サイズ502-1、502-3を基準より大きく、例えば２倍に設定する。読み出し方向の視野サイズの変更は、読み出し方向の傾斜磁場強度を変えることにより実現できる。

即ち、撮像視野サイズFOVと傾斜磁場強度Grとは次式（１）の関係があるので、
Gr=BW/(γ・FOV) （１）
（BWはサンプリング帯域、γは磁気回転比）
サンプリング帯域が一定であれば読み出し方向の傾斜磁場強度GrはFOVと反比例し、傾斜磁場強度Grを例えば２分の１にすることによりFOVを２倍にすることができる。この様子を図６に示す。図６（a）、（b）は図３に示すパルスシーケンスの読み出し傾斜磁場304、サンプリング時間305、エコー信号306のみを示したものであり、（a）を基準としたとき、（b）では読み出し傾斜磁場Grの強度が1/2になっている。（ｃ）に示すように、被検体が存在する範囲601を視野とするような傾斜磁場強度304-aに対し、傾斜磁場強度を1/2にした時（304-b）には、傾斜磁場強度304-aと同じ傾斜磁場強度の範囲で取得できる読み出し方向のデータの範囲、すなわち視野サイズ603が広がる。従って、高空間周波数領域のブロック501-1、501-3の計測において、読み出し傾斜磁場を図６（b）に示すように制御することにより、これらブロック501-1、501-3の撮像視野サイズは、ブロック501-2の撮像視野サイズの２倍になる。

位相エンコード量によって読み出し方向の撮像視野サイズを変更するのに伴ない、エコー信号の位相エンコード量によって計測の頻度が異なることになるので、エコー信号の計測順序を設定する（ステップ402）。図７に視野サイズとデータ取得順序との関係を示す。図はデータをｘ方向にフーリエ変換したハイブリッド空間データを示し、図中、四角で囲った部分が一つのデータを表し、その中心の黒丸が磁場中心である。

図７（a）は通常のテーブル連続移動撮像の場合であり、この場合には、視野サイズは一定であるので、各位相エンコードのデータが一定間隔で周期的に計測される。テーブルの移動速度は、データの加算がないとすると、視野範囲のｘ方向幅のテーブル移動時間が全位相エンコード分の計測時間に一致するように設定される。

これに対し、例えば、高空間周波数成分（ブロック501-1、501-3）の視野サイズを低空間周波数成分（ブロック501-2）の視野サイズ（基準）の２倍にした場合には、図７（b）に示すように、ブロック501-1、501-3を1回計測する間に、ブロック501-2を2回計測するように計測順序が制御される。この場合のテーブルの移動速度は、最も視野サイズが大きいブロックの読み出し方向の視野幅をテーブルが移動する時間が、高空間周波数成分の１回の計測と低空間周波数成分の２回の計測に要する時間と一致するか、それより遅くなるように設定される（ステップ403）。これによりデータが欠落することなく、低空間周波数成分を高頻度で計測することができる。また、位相エンコードの計測順序は、基本的には設定した視野サイズが最も小さな領域を高頻度とし、設定した視野サイズが大きくなるにつれて頻度が少なくなるようにする。これは、領域の分割数と視野サイズが決まれば、一意に決めることができるので、ステップ402において自動で設定可能である。

以下、視野サイズを変更してデータを取得する場合の最適なテーブル移動速度の求め方を説明する。ここでは計測空間の領域を図７（ｂ）に示したように、低空間周波数領域（領域１）と高空間周波数領域（領域２）の２つに分割し、それぞれで異なる視野サイズを設定した場合を考える。

通常のテーブル連続移動撮像では、シーケンスの繰り返し時間をＴＲ、取得する位相エンコード数をＮ、読み出し方向のデータ点数をＸとした場合、テーブルの移動速度Ｖは、

を満足する必要がある。これに対し、位相エンコード方向のデータサイズに対する領域１の取得比率（％）をＲ_N（０≦Ｒ_N≦１００）、視野サイズの増加率をＲ_x（１≦Ｒ_x）とした場合、それぞれの領域のテーブル移動速度Ｖ₁、Ｖ₂は、領域を分割しない場合のテーブル移動速度Ｖに対して、

となる。

例えば、領域１を位相エンコード方向のデータサイズの半分（Ｒ_N＝５０）に設定し、領域２の視野サイズを２倍（Ｒ_x＝２）に設定した場合、

となる。この場合、視野サイズを変更しないときと比較して１．３３倍に高速化できる。またＲ_N、Ｒ_xの設定によっては、２つの領域でテーブル移動速度の制限が異なる場合があるが、テーブルを連続的に移動するには、Ｖ₁、Ｖ₂の小さいほうの速度に設定するとよい。

このように位相エンコード量に応じた視野サイズの設定とデータ計測順序及びテーブル移動速度を含む計測条件の設定を行ったならば、設定された条件に基きデータの計測を開始する（図４：ステップ102、ステップ404）。データの計測は、例えば、図３に示すパルスシーケンスを基本として、これに上述した条件を付加して、テーブルを移動しながらエコー信号の計測を繰り返す（ステップ405）。本実施の形態では、設定された同一位相エンコード領域内では同一の読み出し条件、すなわち同一の撮像視野で当該位相エンコード領域内の位相エンコードを変更しながら計測を繰り返し、位相エンコード領域が変わると読み出し条件を変更し、計測を繰り返す（ステップ406）。

被検体の測定対象となる全ての撮像領域の計測が終了したならば、或いは画像再構成するのに必要なエコー信号が揃ったならば、取得したエコー信号を用いて画像を再構成する（ステップ408）。ただし、この場合、位相エンコード量によって視野サイズが異なるので、まずマトリックスサイズを揃えるための処理を行う（ステップ103、407）。

以下、マトリックスサイズを揃えるための処理について図８を参照して説明する。この処理は、データの空間分解能を同一にする処理であり、フーリエ変換前の計測空間データに対して行うことも、フーリエ変換後のデータに対して行うことも可能である。図８（a）〜（c）は、フーリエ変換後のデータに対する処理を、（d）〜（e）は、計測空間データに対する処理を説明する図である。

図８（a）は、基本となる撮像視野で取得したデータの一列を一次元フーリエ変換した後の信号強度プロファイルとして示したものであり、被検体領域801-1より若干広いデータ範囲802-1のデータが得られている。図８（b）は、（a）に対し撮像視野を基本の２倍にした場合であり、視野サイズだけを変更したのでデータ範囲802-1は（a）に示す基本視野サイズの場合と同じであるが、相対的に被検体領域801-2が縮小している。マトリックスサイズを揃える処理は、この（b）に示す縮小したデータを（c）に示すように拡大する処理であり、スプライン補間やＳｉｎｃ関数を用いた補間等、公知の手法を利用することができる。このように拡大すると、被検体領域801-2だけでなく、データ範囲802-1も同時に広がりデータ範囲802-2となる。これにより被検体領域がｘ方向に繋がっている場合には、より広い範囲のデータとなる。

図８（d）は、（b）に示すデータを逆フーリエ変換した計測空間のデータ列であり、図中黒丸が測定したデータ点を表す。このような計測空間データの補間は、データ範囲802-1の外側を０データで埋め、（d）で示すようにデータ範囲を広くすればよい。その後、データ802-2を逆フーリエ変換することにより（c）と同様の拡大後のデータ列を得る。
マトリックスサイズを揃える処理が終了したデータは、画像再構成のためにデータ空間に配置される。

上述したデータ計測（ステップ404）からデータ再構築（ステップ407）までを撮像対象である範囲の最終位置まで繰り返す（ステップ104）。最終的に全範囲のデータが収集された後、例えば、ｋｙ-ｘ空間（ハイブリッド空間）に配置されたデータをｙ方向にフーリエ変換することにより撮像対象全体の画像を得る（ステップ105、408）。なお画像の再構成ステップは、図４に示したように、撮像全範囲のデータを取得した後に行っても良いが、撮像視野ごとに全位相エンコードのデータが揃った時点で画像再構成し、各撮像視野の画像を合成するようにしてもよい。

以上、説明したように本実施の形態によれば、位相エンコード量に応じて撮像を数ブロックに分け、それぞれ異なる読み出し方向の撮像視野サイズで撮像することにより、低空間周波数成分では計測頻度（エコーデータの取得頻度）を高く、高空間周波数成分では計測頻度を低くして、画質の劣化を最小限にして撮像時間を短縮することができる。
このように撮影することで、ＭＲＩで一般的に取得する形態診断用の画像において、被検体の形状を得るのに必要な低空間周波数の情報を劣化（空間分解能低下や撮像視野ＦＯＶを大きくした場合の画像歪みの増加等）させること無く画像化できる。

なお上記実施の形態では、高空間周波数成分を取得する際の撮像視野サイズを、低空間周波数成分を取得する際の撮像視野サイズの２倍にした場合を説明したが、例えば、図７（c）に示すように、高空間周波数成分を取得する際の撮像視野サイズを３倍に設定してもよく、変更するサイズの大きさは、画質を考慮して任意に設定することができる。

また上記実施の形態では、位相エンコード量に応じて撮像を３つのブロックに分けて（計測空間を２つの領域に分割して）、それぞれ異なる撮像視野サイズを設定した場合を説明したが、分割数は任意である。また図５（b）に示すように、位相エンコード量の変化に応じて撮像視野サイズ503を連続的に変更することも可能である。

さらに上記実施の形態では、位相エンコード量を連続的に変化させる場合を説明したが、本発明の適用において位相エンコードの印加順序に制限はなく、本発明の効果が最も発揮できるように、任意の順序やステップ的に変更することが可能である。

テーブル連続移動撮像においては、テーブルの移動方向と逆方向に撮像視野も移動するので、データの取得順序はテーブルの移動速度の制約を受ける。したがってテーブルの移動速度を一定にする場合には、上述した位相エンコードの印加順序の変更や、テーブル移動に合わせた視野サイズの変更或いは読み出し方向に重なるデータの加算処理が必要となる場合がある。

以下、第１の実施の形態の変更例として、テーブル移動に合わせた視野サイズの変更或いはデータ加算を行なう例を図９に示す。図９では、簡単のために位相エンコードステップ６とし、データ読み出し条件を順次変更した場合を示している。図示するように、テーブルの移動速度を一定にした場合、位相エンコードステップ１〜６までのデータを計測する間に、被検体座標における磁場中心位置は図中黒丸で示したように移動する。位相エンコードステップ６のデータを計測した後、再度、位相エンコードステップ１のデータを計測するまでに、位相エンコードステップ２〜５の計測が繰り返される。ここで両端の位相エンコードステップ１、６では同じ間隔で計測が繰り返されるため、この間のテーブル移動量は一定であり、撮像視野も一定でよい。しかし、位相エンコードステップ２〜５では同一位相エンコードの計測を行なう間隔（その間にテーブルが移動する量）は一定にはならない。したがってデータが重ならないようにするには、撮像視野サイズを計測の繰り返し毎にサイクリックに変更する必要がある。一方、位相エンコードに対し視野サイズを固定した場合には、図中、斜線で示したように同一位相エンコードのデータがオーバーラップして取得される。この場合には、オーバーラップしたデータ部分を加算処理する。
このような変更を加えることにより、上記実施の形態と同様に画質の劣化を最小限にして撮像時間を短縮するという効果が得られる。

次に、本発明における読み出し条件制御の第２の実施の形態として、低空間周波数成分では計測頻度を低く、高空間周波数成分では計測頻度を高くする場合の実施の形態を、図１０を参照して説明する。

本実施の形態でも、撮像を３つのブロック1001-1、1001-2、1001-3の３つに分割する点は第1の実施の形態と同じであるが、ここでは高空間周波数のブロック1001-1、1001-3の視野サイズを基準としたとき、低空間周波数のブロックの視野サイズを基準の３倍に設定している。従って計測順序は、図示するように、低空間周波数のブロックの計測頻度は、高空間周波数のブロック1001-1、1001-3の計測頻度の３分の１となるように設定される。この計測順序は、同一ブロック内では位相エンコードが連続的に変更されるが、ブロックとブロックとの間は必ずしも連続性が保たれない点も、第1の実施の形態とは異なっている。

本実施の形態においても低空間周波数領域の視野サイズを大きく設定したことにより、第1の実施の形態と同様に撮像時間を短縮できる。具体的には、例えば高空間周波数のブロックの割合がデータの５０％、計測頻度が３分の１である場合、テーブル速度が一定であれば１．３３倍の速度向上（７５％の時間短縮効果）が得られ、テーブル速度を可変にすれば約６６％（＝（50+50/3）÷100）の時間短縮効果が得られる。
本実施の形態は、高空間周波数領域の更新頻度が高いので、例えばアンギオグラフィ（ＭＲＡ）のように血管構造などを対象とする撮像に効果がある。

このように本発明においては、計測空間のどの周波数成分の読み出し条件を変更するか、すなわちどの周波数成分で計測頻度を高く或いは低くするかは目的とする撮像に応じて任意に設定することができる。計測頻度を高く設定する周波数成分は、診断対象とする構造が再構成画像の中に占める大まかな割合に応じて選択すると良い。例えば、微細な構造の変化を診断する場合は、高周波数成分を高頻度で更新するのが良く、逆に全体の構造をある程度判断できれば良い場合は、低周波数成分を高頻度で更新するのが良い。

次に上記実施の形態を実行するためのパラメータ設定画面の実施の形態を説明する。パラメータ設定画面は、位相エンコード量に応じた読み出し条件を制御するに際し、ユーザーが読み出し条件を設定するためにディスプレイ２０に表示される。図１１（ａ）、（ｂ）にそれぞれパラメータ設定画面の一例を示す。

図１１（ａ）に示すパラメータ設定画面は、計測空間の領域分割数や分割された各ブロックのデータ比率およびＦＯＶ比率などパラメータの入力を受け付けるためのパラメータ入力部1101、1106-1、1106-2や、パラメータ設定の結果を計測空間として表示する結果表示部1102などが設けられている。ユーザーは、まずパラメータ入力部1101で計測空間の分割数を設定する。これにより、結果表示部1102には設定された分割数に領域分けされた計測空間が表示される。さらにパラメータ入力部1106-1、1106-2・・・で、各領域１〜３の、計測空間のデータ比率（１〜１００％）とＦＯＶの比率を設定する。図示する例では、計測空間は３つの領域（５つブロック）に分割されており、領域１を基準として、領域２及び領域３のデータ比率とＦＯＶの比率を設定するようになっている。これらパラメータが入力されると、その結果は、結果表示部1102の計測空間上に反映される。これによりユーザーは設定結果を目視で確認でき、必要に応じて、再入力することができる。また好適には、パラメータ設定を反映して撮影時間が即座に計算されて撮影時間表示部1109に表示されると良い。

図１１（ｂ）に示す本発明のパラメータ設定画面は、ＦＯＶ比率を連続的に変更する場合の設定画面である。このパラメータ設定画面も、パラメータ入力部1111、結果表示部1102、撮影時間表示部1109などが設けられていることは、図１１（ａ）の場合と同様である。ユーザーは、パラメータ入力部1111で、ＦＯＶ比率を連続的に変更する領域２について、領域１を基準として、データ比率とＦＯＶ比率を設定する。設定後の計測空間の形状は、結果表示部1102に表示される。この場合、領域２の取得するエコー信号（各位相エンコードの信号）とエコー信号毎のＦＯＶ比率は、入力したデータ比率とＦＯＶ比率を基にして、自動で算出される。同時に撮影時間も算出され、撮影時間表示部1109に表示される。

図１１では、ＦＯＶ比率を段階的に変更する場合の設定画面と、連続的に変更する場合の設定画面を別個に示したが、同一の画面で両方の方式を設定することも可能である。例えば、図１１（ａ）に示すパラメータ設定画面のパラメータ入力部1101（領域分割数）で特定の数値或いは文字を選択することにより、ＦＯＶ比率を連続的に変更する方式を選択可能にし、この方式が選択された場合には、パラメータ入力部1106に、（ｂ）のパラメータ入力部1111と同等の機能を持たせればよい。或いは連続的に変更する方式が選択された場合は、（ｂ）に示す設定画面が表示されるようにしてもよい。

パラメータを設定するための画面の構成は、上述した実施の形態に限定されず、種々の変更や追加が可能である。例えば図１１（ａ）のパラメータ入力部を単一のパラメータ入力部1106で構成し、そこで領域を順次選択し、それぞれデータ比率とＦＯＶの比率を設定するなどの方式に変更してもよい。またＦＯＶをベッド移動方向に重複する場合のオーバーラップ度（上限値）などを入力するための入力部などを設けてもよい。

次に本発明による読み出し条件制御の第３の実施の形態を説明する。
本実施の形態の撮影手順を図１２に示す。図１２に示す撮影手順のうち、ステップ411〜ステップ415までの手順は図４（ｂ）に示したステップ401〜ステップ405と同様である。上述した第１および第２の実施の形態では、データ計測時に位相エンコード傾斜磁場の出力量に応じて読み出し方向の撮像視野サイズを変更したが、本実施の形態では撮像視野サイズの変更に併せてサンプリング時間305も変更する。これにより視野サイズが異なっても空間分解能が同じデータを取得する。

一般にデータの画素ピッチＰは、視野サイズＦＯＶとマトリクスサイズMatから次式（２）で求まる。
Ｐ＝ＦＯＶ÷Mat （２）

一方、サンプリング時間ADとマトリクスサイズは、式（３）に示すように、サンプリング帯域BWが一定であれば比例する関係にある。
AD＝Mat÷BW （３）
従って視野サイズＦＯＶに比例してサンプリング時間AD（サンプリング点数）を変更することにより、画素ピッチ（空間分解能）を一定に保つことができる。

計測空間を３つのブロックに分割した場合を例にとると、データ計測ステップ415において、図５（a）に示したように、位相エンコード量の高いデータを計測するブロック501-1、501-3では、読み出し傾斜磁場強度を低く設定し、例えば、読み出し方向の撮像視野サイズを低空間周波数成分を計測するブロック501-2の２倍にして計測する。この際、サンプリング時間504-1〜504-3も図５（c）に示すように低空間周波数成分の計測の２倍にしてサンプリング点数を２倍にする。これによりブロック501-1、501-3とブロック501-2とで、画素ピッチＰが揃うことになるので、データ再構築ステップ103では、取得したデータを１次元フーリエ変換するのみでよい。

このように本実施の形態によれば、位相エンコード量に応じて読み出し方向の撮像視野サイズとサンプリング点数を共に変更するので、空間分解能を低下させることなく撮像時間を短縮できる。なおサンプリング点数を増やした場合、シーケンスの繰り返し時間が延長される場合があるが、サンプリング時間の単位は数十msのオーダーであるのでシーケンスの繰り返し時間が長い場合には、サンプリング時間延長の影響は無視できる程度であり、本実施の形態を適用するメリットが大きい。

また以上の説明では、撮像視野サイズ及びサンプリング時間を計測ブロック毎に変更する場合を示したが、図５（b）、（d）に示すように、撮像視野サイズを位相エンコード量の変化に合わせて連続的に変更する場合には、サンプリング時間505も視野サイズの変更に合わせて連続的に変更する。さらに本実施の形態においても、同一位相エンコード量の計測において計測毎に視野サイズを変更したり、データが一部オーバーラップするように視野サイズを設定するなどの変更が可能である。さらに第２の実施の形態と同様に、計測空間の低空間周波数領域で視野サイズを大きく、高空間周波数領域で視野サイズを小さくするように読み出し条件を制御することも可能である。

次に本発明の第４の実施の形態を説明する。
本実施の形態では、位相エンコード量に対応して読み出し方向の撮像視野サイズを変更するとともに、撮像位置に応じてテーブル位置を変更する。本実施の形態の撮像手順を図１３に示す。本実施の形態が、図４ａの実施の形態と異なる点は、テーブル位置変更ステップ110が追加されていることである。

読み出し方向の視野サイズが一定の場合には、テーブル移動速度は、テーブルが読み出し方向の視野幅を移動する時間が全位相エンコードのデータを計測する時間と一致するように、一定に設定される。このようなテーブル移動速度で位相エンコード量に応じて視野サイズを変更した場合に、撮像視野の中心を磁場中心に一致させてデータ計測を行なうとすると、時間的に連続するデータ計測において位相エンコード量が連続しないところでは次のデータ計測時に撮像視野の中心を磁場中心に一致させるためにテーブルを移動させる時間が必要となる。また撮像時間の短縮に対応してテーブル移動速度を速くした場合には、撮像が間に合わずデータが欠落する可能性がある。例えば、図７（c）に示したデータ計測では、区間701-1、701-2、702-1、702-2、702-3が次の計測までのテーブル移動時間である。この例では、区間701がシーケンス実行時間よりも長い場合を示している。このため、区間701ではデータ計測後、テーブル位置が移動するのを待って計測を再開することになる。

本実施の形態では、このような待ち時間による撮像時間の延長を防ぐために、テーブル位置変更ステップ110において次のデータ計測位置を算出し、次のデータ計測開始前にテーブルを先送りしてから計測を行なう。テーブルを先送りすべき距離は、計測条件の設定ステップ101で、ブロック毎の視野サイズと計測順序及びテーブル移動速度が設定されると、自動的に位相エンコードが不連続となる区間の長さが決まるので、この長さから求めることができる。

データ計測ステップ102では、第１の実施の形態と同様に、読み出し方向の視野サイズのみを変更してもよいし、第３の実施の形態と同様に、視野サイズとサンプリング時間を共に変更してもよい。読み出し方向の視野サイズのみを変更した場合には、データ再構築ステップ103では、視野サイズの異なるデータ間でデータ点数を揃えるための処理を行なう。テーブル位置変更ステップ110からデータ再構築ステップ103までを撮像対象である範囲の最終位置まで繰り返し（ステップ104）、全範囲のデータが収集された後、例えば、ｋｙ-ｘ空間（ハイブリッド空間）に配置されたデータをｙ方向にフーリエ変換することにより撮像対象全体の画像を得る（ステップ105）。本実施の形態においても、画像の再構成ステップ105は、図１３に示したように、撮像全範囲のデータを取得した後に行っても良いし、撮像視野ごとに全位相エンコードのデータが揃った時点で画像再構成し、各撮像視野の画像を合成するようにしてもよい。

本実施の形態によれば、テーブル移動のために計測を中断することなく連続して撮像を行なえるので、最小時間で広視野撮像を行なうことができる。

次に第５の実施の形態を説明する。本実施の形態は、テーブルを複数のステーション（撮像ブロック）間で移動させて各ステーション毎に撮像を行う手法（マルチステーション撮像）に本発明を適用したものである。図１４はマルチステーション撮像の場合のテーブル位置（a）、（b）及びデータ取得タイミング（c）を示す図である。

マルチステーション撮像では、図１４（a）、（b）に示すように、テーブル（テーブル）を複数のステーションＡ、Ｂ、Ｃに順次移動し、各ステーションではテーブル位置を固定した状態で撮像901-1、901-2、901-3を行なう。読み出し方向は、テーブル移動方向とする。この際、位相エンコード量の小さい低空間周波数成分501-2については、全ての撮像901-1、901-2、901-3でデータの計測を行い、高空間周波数成分501-1、501-3については、例えば（c）に示すように、低空間周波数成分501-2を撮像する場合の２倍の撮像視野でデータの計測を行なう。即ち、高空間周波数成分については、１/２の頻度で計測を行なう。これにより高空間周波数成分の計測頻度の減少に応じて撮像時間が短縮される。

この場合には、第１の実施の形態と同様にデータの再構築処理することで、第１の実施の形態と同様に空間分解能を低下させることなく撮像時間の短縮を図ることができる。

以上、本発明の各実施の形態を、２次元撮像の場合を例にして説明したが、本発明はマルチスライス撮像やスライスエンコードを用いた３次元撮像に適用することも可能である。マルチスライス撮像の場合には、図２に示す断面位置201の各データ202-1、202-2、202-3・・・を取得する間に、断面201と平行な他の断面のデータが取得される。また３次元撮像の場合は各データ202-1、202-2、202-3・・・がスライスエンコード方向の情報を持つデータとなるほかは図２と同様である。さらに本発明においては、図３に示すグラディエントエコー系のパルスシーケンスに限定されず種々のパルスシーケンスを採用することができる。

本発明が適用されるＭＲＩ装置の全体概要を示す図ムービングベッド撮像とそれによる取得データを説明する図ムービングベッド撮像で採用されるパルスシーケンスの一例を示す図本発明の第１の実施の形態の手順を示すフロー図本発明の第１の実施の形態の詳細な手順を示すフロー図位相エンコード量に対応した視野サイズおよびサンプリング時間の変更の例を示す図本発明におけるデータ読み出し条件の変更を説明する図テーブル連続移動撮像における取得データの取得順序とハイブリッド空間配置を示す図で、（a）は読み出し方向の撮像視野サイズが一定の場合、（b）及び（c）は位相エンコード量によって視野サイズが変更された場合を示す。第１の実施の形態におけるデータ再構築処理を説明する図。第１の実施の形態の変更例を示す図。第２の実施の形態における計測順序を示す図。本発明のＭＲＩ装置におけるパラメータ設定画面の例を示す図。本発明の第３の実施の形態の手順を示すフロー図本発明の第４の実施の形態の手順を示すフロー図。本発明が適用される別のテーブル移動撮像方法（マルチステーション撮像）と、その場合の視野サイズの変更の実施の形態を示す図。

符号の説明

１・・・被検体、２・・・静磁場発生系、３・・・傾斜磁場発生系、４・・・シーケンサ、５・・・送信系、６・・・受信系、７・・・信号処理系、８・・・ＣＰＵ、３０・・・テーブル、３１・・・テーブル駆動機構。

Claims

移動手段により被検体の広い撮像範囲が、静磁場空間中を通過するように、前記被検体を移動させるステップと、
核磁気共鳴による撮像を行い、1以上の位相エンコードに対応するエコーデータを取得するステップと、
前記移動ステップと前記エコーデータ取得ステップとを繰り返すステップと、
前記繰り返しステップで取得された複数のエコーデータを用いて前記広い撮像範囲の画像を再構成するステップと、
を有する磁気共鳴イメージング方法において、
前記繰り返しステップでは、少なくとも一つの位相エンコードのエコーデータの読み出し条件が、他の位相エンコードのエコーデータの読み出し条件と異なるように制御されることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
請求項１記載の磁気共鳴イメージング方法において、
前記繰り返しステップでは、前記読み出し条件として、読み出し方向の撮像視野サイズが異なるように制御されることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
請求項１記載の磁気共鳴イメージング方法において、
前記繰り返しステップでは、前記読み出し条件として、読み出し方向のサンプリング時間が異なるように制御されることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング方法において、
前記繰り返しステップでは、ｋ空間の高空間周波数領域の位相エンコードに対応するエコーデータの取得のための撮像視野サイズが、低空間周波数領域の位相エンコードに対応するエコーデータの取得のための撮像視野サイズよりも大きくされることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング方法において、
前記繰り返しステップでは、ｋ空間の高空間周波数領域の位相エンコードに対応するエコーデータの取得のための撮像視野サイズが、低空間周波数領域の位相エンコードに対応するエコーデータの取得のための撮像視野サイズよりも小さくされることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
請求項４に記載の磁気共鳴イメージング方法において、
前記繰り返しステップでは、ｋ空間の高空間周波数領域の位相エンコードに対応するエコーデータの取得頻度が、低空間周波数領域の位相エンコードに対応するエコーデータの取得頻度よりも少なくされることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
請求項５に記載の磁気共鳴イメージング方法において、
前記繰り返しステップでは、ｋ空間の高空間周波数領域の位相エンコードに対応するエコーデータの取得頻度が、低空間周波数領域の位相エンコードに対応するエコーデータの取得頻度よりも多くされることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
請求項４乃至７のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング方法において、
位相エンコードに対応した読み出し条件の変更は、再構成画像における検査対象構造の画像全体に対する割合に応じて設定されることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
請求項４乃至８のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング方法において、
前記繰り返しステップでは、撮像視野サイズの大小に対応して、サンプリング時間がそれぞれ長短されることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
請求項９記載の磁気共鳴イメージング方法において、
前記繰り返しステップでは、前記読み出し条件の異なるエコーデータ間で、読み出し方向の空間分解能が略同一になるようにサンプリング時間が制御されることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
請求項１記載の磁気共鳴イメージング方法において、
前記繰り返しステップでは、同一位相エンコードのエコーデータの読み出し条件が周期的に変化するように制御されることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
請求項１記載の磁気共鳴イメージング方法において、
前記画像再構成ステップでは、前記読み出し条件が異なるエコーデータ間で、読み出し方向のマトリクスサイズが同一にされることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
請求項１記載の磁気共鳴イメージング方法において、
前記移動ステップでは、前記読み出し条件の変更に対応して、前記移動手段の移動速度が位相エンコード毎の撮像視野の中心が磁場中心と略一致するように制御されることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
請求項１記載の磁気共鳴イメージング方法において、
前記移動ステップの前に、前記読み出し条件を設定するステップを有することを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
被検体が置かれる空間に静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記空間に傾斜磁場と高周波磁場を発生する磁場発生手段と、読み出し傾斜磁場が印加された前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記核磁気共鳴信号を用いて画像再構成演算を行う信号処理手段と、前記被検体を載置して前記空間へ移動させる移動手段と、前記磁場発生手段、受信手段、信号処理手段および移動手段の動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記移動手段を移動させて前記被検体の広い撮像範囲の画像を取得する磁気共鳴イメージング装置において、
前記制御手段は、位相エンコードに対応して、エコーデータの読み出し条件が異なるように制御する読み出し条件制御手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項１５記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記読み出し条件制御手段は、前記読み出し条件として、少なくとも読み出し方向の撮像視野サイズが異なるように、前記読み出し傾斜磁場の印加を制御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１６に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記読み出し条件制御手段は、ｋ空間の高空間周波数領域の位相エンコードに対応するエコーデータの取得のための撮像視野サイズを、低空間周波数領域の位相エンコードに対応するエコーデータの取得のための撮像視野サイズよりも大きく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１７に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記読み出し条件制御手段は、ｋ空間の高空間周波数領域の位相エンコードに対応するエコーデータの取得頻度を、低空間周波数領域の位相エンコードに対応するエコーデータの取得頻度よりも少なく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１５記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記制御手段は、前記移動手段により被検体を連続的に移動させながら、移動方向を前記読み出し傾斜磁場の印加方向として前記被検体の広い撮像範囲の画像を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１５記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記制御手段は、前記移動手段による被検体の撮像領域の移動と、前記被検体を停止させて、移動方向を読み出し傾斜磁場の印加方向として前記移動された撮像領域の画像を取得する撮像とを繰り返すことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項１５記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記読み出し条件を設定する手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。