JPWO2008087822A1 - 磁気共鳴撮影装置および磁気共鳴スペクトル画像算出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明を適用した第一の実施の形態を図面を参照して説明する。
φ(t)=tan−1(Im(F(t))/Re(F(t))) (式1)
ここで、tan−1はアークタンジェント関数、Im(X)は複素数Xの虚部、Re(X)は複素数Xの実部を表す。
φ(i)=tan−1(Im(S(i))/Re(S(i))) (式2)
P(i)=C1×i+C0 (式3)
位相補正は、(式2)で求められる信号位相φ(i)から、(式3)で求められる位相歪みP(i)分を減算することにより行う。
φw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))=tan−1{Im(Sw2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N)))/Re(Sw2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N)))} (式4)
なお、求めた小型コイルL(i)毎の信号位相値φw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))は、本計測(水抑圧計測)で計測する信号を補正する補正値、すなわち、MAC合成用補正値として記憶装置11に記憶する。この信号位相値φw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))は、上述のデータの番号iに依存しない信号位相φ(i)のオフセット変動成分C0に相当する。
Re(Sm3(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j)))=cos((−1)×π×φw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))/180)×Re(Sm2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j)))−sin((−1)×π×φw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))/180)×Im(Sm2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))) (式5)
Im(Sm3(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j)))=sin((−1)×π×φw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))/180)×Re(Sm2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j)))+cos((−1)×π×φw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))/180)×Im(Sm2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))) (式6)
次に本発明の第二の実施の形態を説明する。本実施形態においても、第一の実施形態と同様に、非水抑圧計測で得られた小型コイル毎の位相補正値を用いて、その後に行われる水抑圧計測で得られる信号を小型コイル毎に位相補正する。ただし、本実施形態では、水抑圧計測(本計測)による信号を足し合わせる際(MAC合成の際)、各小型コイルのSNRに応じた異なる加算係数を乗算する。なお、第一の実施形態は、本実施形態の全ての小型コイルの加算係数を常に1にしたものといえる。以下、第一の実施形態と異なる点についてのみ説明する。
SNR(L(i))(x(a),y(b),z(c))=(Aw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(N)−Na(L(i))(x(a),y(b),z(c)))/Nd(L(i))(x(a),y(b),z(c)) (式13)
SNR(L(0))(x(0),y(0),z(0))=e (式14)
SNR(L(1))(x(0),y(0),z(0))=f (式15)
SNR(L(2))(x(0),y(0),z(0))=g (式16)
SNR(L(3))(x(0),y(0),z(0))=h (式17)
R(L(0))(x(0),y(0),z(0))=e/max(e,f,g,h)=E (式18)
R(L(1))(x(0),y(0),z(0))=f/max(e,f,g,h)=F (式19)
R(L(2))(x(0),y(0),z(0))=g/max(e,f,g,h)=G (式20)
R(L(3))(x(0),y(0),z(0))=h/max(e,f,g,h)=H (式21)
なお、max(e,f,g,h)は、e,f,g,hのうちの最大の値を取る関数である。
W(L(0))(x(0),y(0),z(0))=E×P/(E+F+G+H) (式22)
W(L(1))(x(0),y(0),z(0))=F×P/(E+F+G+H) (式23)
W(L(2))(x(0),y(0),z(0))=G×P/(E+F+G+H) (式24)
W(L(3))(x(0),y(0),z(0))=H×P/(E+F+G+H) (式25)
Re(Sm3(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j)))=cos((−1)×π×φw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))/180)×Re(Sm2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j)))−sin((−1)×π×φw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))/180)×Im(Sm2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))) (式26)
Im(Sm3(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j)))=sin((−1)×π×φw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))/180)×Re(Sm2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j)))+cos((−1)×π×φw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))/180)×Im(Sm2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))) (式27)
Re(Sm4(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j)))=Re(Sm3(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j)))×W(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N)) (式28)
Im(Sm4(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j)))=Re(Sm3(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j)))×W(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N)) (式29)
前記第二の計測ステップにおいて、前記各小型コイルで得られたk空間の磁気共鳴信号Sm1(L(i))(kx(a),ky(b),kz(c))(t(j))に対して、各k空間軸方向にk空間成分と実空間成分とを変換し、2次元実空間もしくは3次元実空間(x(a),y(b),z(c))の磁気共鳴信号を算出する第二のk空間−実空間変換ステップと、前記第二のk空間−実空間変換ステップで算出された実空間の磁気共鳴信号Sm2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))に対して、各小型コイルの実空間点毎に、全点の位相値φm(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))を前記位相値算出ステップで算出した補正値を用いて位相補正し、位相補正後の磁気共鳴信号Sm3(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))を算出する位相値補正ステップと、前記位相値補正ステップで算出された各小型コイルの実空間点毎の磁気共鳴信号Sm3(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))を、実空間点毎に複素数加算し、加算後の信号Sm4(x(a),y(b),z(c))(t(j))を、MACで得られた複数の画像を足し合わせるMAC合成を行った磁気共鳴信号(MAC合成後磁気共鳴信号)とするMAC合成ステップと、前記MAC合成ステップで算出されたMAC合成後磁気共鳴信号の実空間点毎の磁気共鳴信号Sm4(x(a),y(b),z(c))(t(j))に対して、時間軸方向に時間成分と周波数成分とを変換し、周波数軸(f軸)方向の情報を有する2次元実空間もしくは3次元実空間の磁気共鳴スペクトル画像Sm5(x(a),y(b),z(c))(f(j))を算出する時間−周波数変換ステップと、を含むことを特徴とする磁気共鳴スペクトル画像算出方法を提供する。
SNR(L(1))(x(0),y(0),z(0))=e (式14)
SNR(L(2))(x(0),y(0),z(0))=f (式15)
SNR(L(3))(x(0),y(0),z(0))=g (式16)
SNR(L(4))(x(0),y(0),z(0))=h (式17)
R(L(1))(x(0),y(0),z(0)) = e/max(e,f,g,h)=E (式18)
R(L(2))(x(0),y(0),z(0)) = f/max(e,f,g,h)=F (式19)
R(L(3))(x(0),y(0),z(0)) = g/max(e,f,g,h)=G (式20)
R(L(4))(x(0),y(0),z(0))=h/max(e,f,g,h)=H (式21)
なお、max(e,f,g,h)は、e,f,g,hのうちの最大の値を取る関数である。
W(L(1))(x(0),y(0),z(0))=E×P/(E+F+G+H) (式22)
W(L(2))(x(0),y(0),z(0))=F×P/(E+F+G+H) (式23)
W(L(3))(x(0),y(0),z(0))=G×P/(E+F+G+H) (式24)
W(L(4))(x(0),y(0),z(0))=H×P/(E+F+G+H) (式25)
Claims (15)
- 静磁場、高周波磁場および傾斜磁場をそれぞれ発生する磁場発生手段と、前記静磁場中に置かれた被検体から発生する磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記磁場発生手段および検出手段を制御する計測制御手段と、前記核磁気共鳴信号を用いて磁気共鳴スペクトル画像を作成し、表示する演算手段とを備え、前記検出手段が複数の小型コイルからなる受信コイルを有する磁気共鳴撮影装置であって、
前記計測制御手段は、水からの核磁気共鳴信号を抑圧することなく核磁気共鳴スペクトルを計測する第一の計測シーケンス手段と、水からの核磁気共鳴信号を抑圧して核磁気共鳴スペクトルを計測する第二の計測シーケンス手段とを備え、
前記演算手段は、前記第一の計測シーケンス手段により前記複数の小型コイル各々で計測された各画素の核磁気共鳴信号を用いて、前記複数の小型コイル各々の画素毎の信号位相値を算出し、前記第二の計測シーケンス手段により前記複数の小型コイル各々で計測した各画素の核磁気共鳴信号を前記信号位相値を用いて各々位相補正した後、前記小型コイル毎に作成される画像を合成すること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 請求項1記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記演算手段は、前記第一の計測シーケンス手段により前記複数の小型コイル各々で計測した各画素の磁気共鳴信号を用いて、前記複数の小型コイル各々の画素毎に前記複数の小型コイル各々の信号雑音比に応じた加算係数を算出し、前記小型コイル毎に作成される画像を合成する際、前記加算係数を前記複数の小型コイル各々の画素毎に乗算すること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 請求項1記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記演算手段は、前記位相補正後の合成により得られた各画素の核磁気共鳴信号から算出される合成後の各画素の核磁気共鳴スペクトルに対し、スペクトル軸方向の位相補正を行うこと
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 請求項1記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記計測制御手段は、前記第一の計測シーケンスにおける前記磁場発生手段が発生する傾斜磁場のうち少なくとも1軸の傾斜磁場であって位相エンコードに用いられる傾斜磁場の印加ステップ数が、前記第二の計測シーケンスにおける前記磁場発生手段が発生する前記少なくとも1軸の傾斜磁場の印加ステップ数よりも少ないこと
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 請求項1記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記計測制御手段は、前記第一の計測シーケンスにおいて、核磁気共鳴信号計測を繰り返す際の繰り返し時間を、前記第二の計測シーケンスで用いる繰り返し時間よりも短くすること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 請求項5記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記計測制御手段は、前記第一の計測シーケンスにおいて、前記磁場発生手段が発生する励起用の高周波磁場のフリップ角を、前記第二の計測シーケンスで用いるフリップ角よりも小さくすること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 請求項1記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記計測制御手段は、前記第一の計測シーケンスにおいて、前記被検体から発生する磁気共鳴信号を前記検出手段が検出し始める検出開始時刻を、前記第二の計測シーケンスにおける検出開始時刻よりも早くすること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 請求項1記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記計測制御手段は、前記第一の計測シーケンスにおいて、前記被検体から発生する磁気共鳴信号を前記検出手段が検出する検出時間を、前記第二の計測シーケンスで用いる検出時間よりも短くすること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 静磁場中に置かれた検査対象に高周波磁場を少なくとも1回照射し、前記高周波磁場の照射の後に前記検査対象に傾斜磁場を少なくとも1回印加し、前記傾斜磁場の印加の後に前記検査対象から発生する磁気共鳴信号を受信コイルで検出し、検出した前記磁気共鳴信号から磁気共鳴スペクトル画像を算出する磁気共鳴スペクトル画像算出方法であって、
前記受信コイルは複数の小型コイルL(i)(ここで、iはコイル番号を表す2以上I以下の整数:i=1,2,…,I)からなるマルチアレイコイル(MAC)であり、
2次元k空間もしくは3次元k空間(kx(a),ky(b),kz(c))(ここで、aはkx軸方向の計測番号を表すA以下の整数、bはky軸方向の計測番号を表すB以下の整数、cはkz軸方向の計測番号を表すC以下の整数、2次元の場合はA,B,Cのいずれか1つが1で他の2つは2以上の整数、3次元の場合はA,B,Cのいずれもが2以上の整数)の非水抑圧時のスペクトル情報を計測する第一の計測ステップと、
前記第一の計測ステップにおいて、前記各小型コイルで得られたk空間の磁気共鳴信号Sw1(L(i))(kx(a),ky(b),kz(c))(t(j))(ここで、jは時間軸(t軸)方向のデータ番号を表すJ以下の整数)に対して、各k空間軸(kx,ky,kz)方向にk空間成分と実空間成分とを変換し、2次元実空間もしくは3次元実空間(x(a),y(b),z(c))の磁気共鳴信号を算出する第一のk空間−実空間変換ステップと、
前記第一のk空間−実空間変換ステップで算出された実空間の磁気共鳴信号Sw2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))に対して、各小型コイルの実空間点毎に、先頭からN番目の信号Sw2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))の位相値φw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))を算出し、算出結果から補正値を求める位相値算出ステップと、
2次元k空間もしくは3次元k空間(kx(a),ky(b),kz(c))の水抑圧時のスペクトル情報を計測する第二の計測ステップと、
前記第二の計測ステップにおいて、前記各小型コイルで得られたk空間の磁気共鳴信号Sm1(L(i))(kx(a),ky(b),kz(c))(t(j))に対して、各k空間軸方向にk空間成分と実空間成分とを変換し、2次元実空間もしくは3次元実空間(x(a),y(b),z(c))の磁気共鳴信号を算出する第二のk空間−実空間変換ステップと、
前記第二のk空間−実空間変換ステップで算出された実空間の磁気共鳴信号Sm2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))に対して、各小型コイルの実空間点毎に、全点の位相値φm(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))を前記位相値算出ステップで算出した補正値を用いて位相補正し、位相補正後の磁気共鳴信号Sm3(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))を算出する位相値補正ステップと、
前記位相値補正ステップで算出された各小型コイルの実空間点毎の磁気共鳴信号Sm3(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))を、実空間点毎に複素数加算し、加算後の信号Sm4(x(a),y(b),z(c))(t(j))を、MACで得られた複数の画像を足し合わせるMAC合成を行った磁気共鳴信号(MAC合成後磁気共鳴信号)とするMAC合成ステップと、
前記MAC合成ステップで算出されたMAC合成後磁気共鳴信号の実空間点毎の磁気共鳴信号Sm4(x(a),y(b),z(c))(t(j))に対して、時間軸方向に時間成分と周波数成分とを変換し、周波数軸(f軸)方向の情報を有する2次元実空間もしくは3次元実空間の磁気共鳴スペクトル画像Sm5(x(a),y(b),z(c))(f(j))を算出する時間−周波数変換ステップと、を含むこと
を特徴とする磁気共鳴スペクトル画像算出方法。 - 請求項9記載の磁気共鳴スペクトル画像算出方法であって、
前記時間−周波数変換ステップで算出した周波数軸(f軸)方向の情報を有する2次元実空間もしくは3次元実空間の磁気共鳴スペクトル画像Sm5(x(a),y(b),z(c))(f(j))に対してスペクトル軸方向の位相補正を施し、2次元実空間もしくは3次元実空間の磁気共鳴スペクトル画像Sm6(x(a),y(b),z(c))(f(j))を算出する第二の位相値補正ステップをさらに備えること
を特徴とする磁気共鳴スペクトル画像算出方法。 - 静磁場中に置かれた検査対象に高周波磁場を少なくとも1回照射し、前記高周波磁場の照射の後に、前記検査対象に傾斜磁場を少なくとも1回印加し、前記傾斜磁場の印加の後に、前記検査対象から発生する磁気共鳴信号を受信コイルで検出し、検出された前記磁気共鳴信号から磁気共鳴スペクトル画像を算出する磁気共鳴スペクトル画像算出方法であって、
前記受信コイルは複数の小型コイルL(i)(ここで、iはコイル番号を表す2以上I以下の整数:i=1,2,…,I)からなるマルチアレイコイル(MAC)であり、
2次元k空間もしくは3次元k空間(kx(a),ky(b),kz(c))(ここで、aはkx軸方向の計測番号を表すA以下の整数、bはky軸方向の計測番号を表すB以下の整数、cはkz軸方向の計測番号を表すC以下の整数、2次元の場合はA,B,Cのいずれか1つが1で他の2つは2以上の整数、3次元の場合はA,B,Cのいずれもが2以上の整数)の非水抑圧時のスペクトル情報を計測する第一の計測ステップと、
前記第一の計測ステップにおいて、前記各小型コイルで得られたk空間の磁気共鳴信号Sw1(L(i))(kx(a),ky(b),kz(c))(t(j))(ここで、jは時間軸(t軸)方向のデータ番号を表すJ以下の整数)に対して、各k空間軸(kx,ky,kz)方向にk空間成分と実空間成分を変換する演算を施し、2次元実空間もしくは3次元実空間(x(a),y(b),z(c))の磁気共鳴信号を算出する第一のk空間−実空間変換ステップと、
前記第一のk空間−実空間変換ステップで算出された実空間の磁気共鳴信号Sw2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))に対して、各小型コイルの実空間点毎に、先頭からN番目の信号Sw2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))の絶対値Aw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))と位相値φw(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(N))とを算出し、両算出結果をそれぞれ補正用絶対値および補正用位相値とする絶対値位相値算出ステップと、
前記第一のk空間−実空間変換ステップで算出された実空間の磁気共鳴信号Sw2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))に対して、所定数の点の絶対値信号から、各小型コイルの実空間点毎に、ノイズ平均値Na(L(i))(x(a),y(b),z(c))とノイズ標準偏差Nd(L(i))(x(a),y(b),z(c))とを算出するノイズ算出ステップと、
前記絶対値位相値算出ステップで算出した補正用絶対値と、前記ノイズ算出ステップで算出したノイズ平均値Na(L(i))(x(a),y(b),z(c))およびノイズ標準偏差Nd(L(i))(x(a),y(b),z(c))とから、各小型コイルの実空間点毎に、信号雑音比SNR(L(i))(x(a),y(b),z(c))を算出する信号雑音比算出ステップと、
2次元k空間もしくは3次元k空間(kx(a),ky(b),kz(c))の水抑圧時のスペクトル情報を計測する第二の計測ステップと、
前記第二の計測ステップにおいて、前記各小型コイルで得られたk空間の磁気共鳴信号Sm1(L(i))(kx(a),ky(b),kz(c))(t(j))に対して、各k空間軸方向にk空間成分と実空間成分とを変換し、2次元実空間もしくは3次元実空間の磁気共鳴信号を算出する第2(x(a),y(b),z(c))のk空間−実空間変換ステップと、
前記第二のk空間−実空間変換ステップで算出された実空間の磁気共鳴信号Sm2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))に対して、各小型コイルの実空間点毎に、全点の位相値φm(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))を前記絶対値位相値算出ステップで算出した補正用位相値を用いて位相補正し、位相補正後の磁気共鳴信号Sm3(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))を算出する位相値補正ステップと、
前記位相値補正ステップで算出された各小型コイルの実空間点毎の磁気共鳴信号Sm3(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))に対して、前記信号雑音比算出ステップで算出した前記各小型コイルの実空間点毎の信号雑音比SNR(L(i))(x(a),y(b),z(c))を用いて算出した加算係数を乗算する信号雑音比乗算ステップと、
前記信号雑音比乗算ステップで算出された各小型コイルの実空間点毎の磁気共鳴信号Sm4(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))を、実空間点毎に複素数加算し、加算後の信号Sm5(x(a),y(b),z(c))(t(j))をMACで得られた複数の画像を足し合わせるMAC合成を行った磁気共鳴信号(MAC合成後磁気共鳴信号)とするMAC合成ステップと、
前記MAC合成ステップで算出されたMAC合成後磁気共鳴信号の実空間点毎の磁気共鳴信号Sm5(x(a),y(b),z(c))(t(j))に対して、時間軸方向に時間成分と周波数成分を変換する演算を施し、周波数軸(f軸)方向の情報を有する2次元実空間もしくは3次元実空間の磁気共鳴スペクトル画像Sm6(x(a),y(b),z(c))(f(j))を算出する時間−周波数変換ステップと、を含むこと
を特徴とする磁気共鳴スペクトル画像算出方法。 - 請求項11記載の磁気共鳴スペクトル画像算出方法であって、
前記ノイズ算出ステップでは、前記第一のk空間−実空間変換ステップで算出された実空間の磁気共鳴信号Sw2(L(i))(x(a),y(b),z(c))(t(j))に対して、後部のM点分の絶対値信号を用いて前記ノイズ平均値Na(L(i))(x(a),y(b),z(c))と前記ノイズ標準偏差Nd(L(i))(x(a),y(b),z(c))とを算出すること
を特徴とする磁気共鳴スペクトル画像算出方法。 - 請求項11記載の磁気共鳴スペクトル画像算出方法であって、
前記時間−周波数変換ステップで算出した周波数軸(f軸)方向の情報を有する2次元実空間もしくは3次元実空間の磁気共鳴スペクトル画像Sm6(x(a),y(b),z(c))(f(j))に対してスペクトル軸方向の位相補正を施し、2次元実空間もしくは3次元実空間の磁気共鳴スペクトル画像Sm7(x(a),y(b),z(c))(f(j))を算出する第二の位相値補正ステップをさらに備えること
を特徴とする磁気共鳴スペクトル画像算出方法。 - 請求項9記載の磁気共鳴スペクトル画像算出方法であって、
前記第一の計測ステップにおいて各小型コイルで得られた磁気共鳴信号を用いて各小型コイルの感度分布を算出する感度算出ステップをさらに含み、
前記MAC合成ステップに代えて、
前記位相値補正ステップで算出された各小型コイルの実空間点毎の磁気共鳴信号と、前記感度算出ステップで算出された各小型コイルの感度分布とを用いて、画像の折り返しを除去する演算を行ない、各小型コイルで得られた複数の画像を合成する合成ステップを含むこと
を特徴とする磁気共鳴スペクトル画像算出方法。 - 請求項11記載の磁気共鳴スペクトル画像算出方法であって、
前記第一の計測ステップにおいて各小型コイルで得られた磁気共鳴信号を用いて各小型コイルの感度分布を算出する感度算出ステップをさらに含み、
前記MAC合成ステップに代えて、
前記位相値補正ステップで算出された各小型コイルの実空間点毎の磁気共鳴信号と、前記感度算出ステップで算出された各小型コイルの感度分布とを用いて、画像の折り返しを除去する演算を行ない、各小型コイルで得られた複数の画像を合成する合成ステップを含むこと
を特徴とする磁気共鳴スペクトル画像算出方法。
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