JPWO2011155461A1 - 磁気共鳴イメージング装置および送信感度分布算出方法 - Google Patents

Abstract

短時間に高い精度でＢ１分布を算出し、高品質の画像を得る。複数チャンネルを持つＲＦコイルを用いて電磁波を照射するＲＦシミングにおいて、各チャンネルに与えるＲＦパルスのチャンネル間位相差および振幅比を計算するために必要な送信感度分布を、複数の再構成画像間の差分画像の絶対値を用いて算出する。複数の再構成画像は、それぞれ、異なるフリップ角でプリパルスを印加後に撮影シーケンス実行することにより得る。差分画像は、例えば、最小のフリップ角で得られた画像を基準画像とし、基準画像との間で作成する。なお、さらに得られた複数の差分画像どうしを除算し、その結果から送信感度分布を作成してもよい。

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置（以下、ＭＲＩ装置）に関わり、特に、送信用高周波コイルの送信感度不均一を低減するＲＦシミングに用いる送信感度分布算出技術に関する。

ＭＲＩ装置は、主に水素原子核の核磁気共鳴現象を利用した医用画像診断装置である。一般には、静磁場に置かれた被検体にスライス傾斜磁場を印加すると同時に特定の周波数をもつ高周波磁場を印加して、撮影したい断面内の核磁化を励起させる。次に、位相エンコード傾斜磁場およびリードアウト傾斜磁場の印加により励起された核磁化に平面位置情報を与え、核磁化が発生する核磁気共鳴信号を計測する。核磁気共鳴信号の計測は、ｋ空間と呼ばれる計測空間が充填されるまで繰り返し行う。ｋ空間に充填された信号は、逆フーリエ変換により画像化される。各傾斜磁場は、それぞれ直交三軸方向に対応する三系統の傾斜磁場コイルにより印加される。高周波磁場は、送信用高周波（ラジオ波、以下、ＲＦ）コイルにＲＦパルスを送信し、電磁波を照射することにより印加される。また、核磁気共鳴信号の計測には、受信用ＲＦコイルを用いる。

ＲＦパルスおよび各傾斜磁場は、あらかじめ設定されたパルスシーケンスに基づいて印加される。このパルスシーケンスは、目的に応じて種々のものが知られている。例えば、グラディエントエコー（ＧｒＥ）タイプのパルスシーケンスでは、パルスシーケンスの繰り返し時間（ＴＲ)毎に位相エンコード傾斜磁場を順次変化させ、１枚の断層像を得るために必要な数の核磁気共鳴信号を計測する。

ＲＦパルスの強度は、撮影パラメータであるフリップ角により任意に設定することができる。ここで、フリップ角９０度は、計測する核磁気共鳴信号（自由誘導減衰信号：ＦＩＤ信号）が最大となるＲＦパルスの強度であり、フリップ角が９０度のＲＦパルスを９０度パルスと呼ぶ。また、フリップ角１８０度に相当するＲＦパルスは１８０度パルスと呼ぶ。印加する各傾斜磁場の強度は、撮影パラメータである撮影視野、受信帯域、計測マトリックスのサイズなどから計算され、設定される。

画像コントラストを修飾する目的でパルスシーケンスの前に付加するＲＦパルスをプリパルスと呼ぶ。代表的なプリパルスに、１８０度パルスを任意のパルスシーケンスの前に送信する反転回復パルスがある。反転回復パルス送信からｋ空間の中心の核磁気共鳴信号を計測するまでの時間を反転時間ＴＩと呼び、この反転時間ＴＩを調整することで、目的に応じた画像コントラストを取得する。

近年、画像のＳＮ比向上のため、ＭＲＩ装置の高磁場化が進み、３Ｔ以上の静磁場強度を持つ装置の普及が進んでいる。高磁場装置では、高いコントラストの画像が得られる一方で、腹部画像などにムラが生じるという高磁場装置特有の問題が発生する。この画像ムラの原因には、送信用ＲＦコイルが撮影領域に形成する回転磁界の不均一が挙げられる。これを送信感度分布（Ｂ１分布）の不均一と呼ぶ。これは、高磁場化に伴って、照射する電磁波の磁気共鳴周波数が高くなると生体内での電磁波の波長が生体の大きさとほぼ同等スケールとなり、電磁波の位相が変化する等の理由により発生する。

Ｂ１分布の不均一を低減する方法として、複数のチャンネルを持つ送信用ＲＦコイルを用いて電磁波を照射する「ＲＦシミング」という手法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これは、各チャンネルに与えるＲＦパルスの位相と振幅とを制御することによって、撮像領域におけるＢ１分布の不均一を低減させる方法である。一般的に、Ｂ１分布の均一度が高いＲＦシミングを実現するには、各チャンネルに与える位相と振幅とを、各チャンネルが作り出すＢ１分布に基づいて決定する。Ｂ１分布は被検体の体型や組織構造等に依存するため、被検体毎、撮影部位毎に各チャンネルのＢ１分布を計測する必要がある。

Ｂ１分布の一般的な計測方法には、Ｄｏｕｂｌｅ Ａｎｇｌｅ Ｍｅｔｈｏｄがある。これは、任意のフリップ角αと、その２倍のフリップ角２αで撮影した画像を用いてＢ１分布を計算する方法である（例えば、非特許文献１参照。）。また、フリップ角が異なる複数枚の画像を取得し、取得した画像信号をパルスシーケンスごとに定義される画像信号強度の理論式でフィッティングすることにより、Ｂ１分布を算出する方法が提案されている（例えば、非特許文献２参照。）。また、フィッティングを行わず、信号強度変化の周期からＢ１分布を計算する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。さらに、プリパルスを付加したパルスシーケンスにおいて、プリパルスのフリップ角を段階的に変えて複数枚の画像を撮影し、画像信号強度変化の周期からＢ１分布を算出する方法も提案されている（例えば、非特許文献３参照。）。

米国特許第７０７８９０１号明細書 特開２００８−０６７８３０号公報

「Ｂ１ Ｍａｐｐｉｎｇ」（Ｉｎｓｋｏ ＥＫ，Ｂｏｌｉｎｇｅｒ Ｌ．著、Ｉｎ：Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １１ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ＳＭＲＭ， Ｂｅｒｌｉｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ，１９９２，ｐ．４３０２） 「Ｒａｐｉｄ Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｔ１ Ｍａｐｐｉｎｇ ｂｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｆｌｉｐ Ａｎｇｌｅｓ：Ａｃｃｕｒａｔｅ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ Ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｆｉｅｌｄ Ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ」（Ｈａｉ−Ｌｉｎｇ Ｍａｅｒｇａｒｅｔ Ｃｈｅｎｇ， Ｃｇｒａｈａｍ Ａ Ｗｒｉｇｈｔ著、Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ５５：５６６−５７４， ２００６） 「７Ｔ ｖｓ． ４Ｔ： ＲＦ Ｐｏｗｅｒ， Ｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ， ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｉｎ Ｈｅａｄ Ｉｍａｇｅｓ」（Ｊ．Ｔ． Ｖａｕｇｈａｎ， Ｍ． Ｇａｒｗｏｏｄ， Ｇ．Ｍ． Ｃｏｌｌｉｎｓ， Ｗ． Ｌｉｕ， Ｌ． ＤｅｌａＢａｒｒｅ， Ｇ． Ａｄｒｉａｎｙ， Ｐ． Ａｎｄｅｒｓｅｎ， Ｈ． Ｍｅｒｋｌｅ， Ｒ． Ｇｏｅｂｅｌ， Ｍ．Ｂ． Ｓｍｉｔｈ，ａｎｄ Ｋ． Ｕｇｕｒｂｉｌ著、Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ４６：２４−３０， ２００１）

非特許文献１に開示の技術では、画像信号に対する縦緩和時間(Ｔ１)の影響を除去するため、ＴＲ（ＲＦパルスの送信間隔である繰り返し時間）を５秒程度の長い間隔に設定する必要がある。これにより、単純な計算式によりＢ１分布を計算することが可能となるが、計測時間が長くなる。非特許文献２および特許文献２に開示の技術によれば、緩和時間がフィッティングで使用する関数に含まれるため、その影響を除去する必要がなく、短いＴＲでの計測が可能となる。従って、非特許文献１に開示の手法より高速にＢ１分布を計算できる。しかし、算出精度が撮影する画像枚数に依存するとともに煩雑な計算が必要となる。非特許文献３に開示の技術によれば、Ｂ１分布算出の基礎となる画像信号の強度変化の周期はプリパルスのフリップ角にのみ依存し、その後に実行されるパルスシーケンスの影響を受けない。このため、ＴＲの短いパルスシーケンスを用いることにより、非特許文献１に開示の手法より高速にＢ１分布を計算できる。しかし、非特許文献２および特許文献２に開示の手法と同様、算出精度が、撮影する画像枚数に依存するとともに煩雑な計算が必要となる。

従って、精度良くＢ１分布を算出しようとすると時間がかかり、高速に算出しようとすると、精度が低下する。限られた検査時間内に精度よくＢ１分布を算出できないと、適切なＲＦシミングもできず、Ｂ１分布の不均一を補正できず、画質の低下を招く。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、短時間に高い精度でＢ１分布を算出し、高品質の画像を得る技術を提供することを目的とする。

本発明は、複数チャンネルを持つＲＦコイルを用いて電磁波を照射するＲＦシミングにおいて、各チャンネルに与えるＲＦパルスのチャンネル間位相差および振幅比を計算するために必要な送信感度分布を、複数の再構成画像間の差分画像の絶対値を用いて算出する。複数の再構成画像は、それぞれ、異なるフリップ角でプリパルスを印加後に撮影シーケンス実行することにより得る。差分画像は、例えば、最小のフリップ角で得られた画像を基準画像とし、基準画像との間で作成する。なお、さらに得られた複数の差分画像どうしを除算し、その結果から送信感度分布を作成してもよい。

具体的には、被検体が配置される空間に静磁場を形成する静磁場形成手段と、前記被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段と、複数のチャンネルを持つ送信コイルを有し、前記被検体に高周波磁場を印加する高周波磁場印加手段と、前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を受信する信号受信手段と、所定の撮影シーケンスに従って、前記傾斜磁場印加手段、前記高周波磁場印加手段および前記信号受信手段の動作を制御して計測を行う計測制御手段と、前記送信コイルの送信感度分布の不均一を補正するよう、前記各チャンネルから印加する高周波パルスの、チャンネル間の位相差および振幅比を算出する送信感度シミング準備手段と、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、前記送信感度シミング準備手段は、前記送信コイルのチャンネル毎に、プリパルスを付加した撮像シーケンスを、前記プリパルスを異なるフリップ角で印加しながら繰り返し実行し、前記プリパルスのフリップ角毎の複数の再構成画像を取得する送信感度計測手段と、前記送信コイルのチャンネル毎に、前記複数の再構成画像から基準画像を決定し、当該基準画像以外の各再構成画像との差分画像を算出し、算出した差分画像を用いて送信感度分布を算出する送信感度分布算出手段と、前記算出した送信感度分布に基づいて、前記送信コイルの各チャンネルに送信する高周波パルスのチャンネル間位相差および振幅比を、それぞれ算出する位相差振幅比算出手段と、前記算出した位相差および振幅比を、前記計測制御手段に設定する位相差振幅比設定手段と、を備え、前記計測制御手段は、前記高周波磁場印加手段が前記送信コイルの各チャンネルそれぞれから、前記設定された位相差および振幅比で高周波パルスを印加するよう制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を提供する。

また、静磁場空間に配置された被検体に高周波パルスを印加する、磁気共鳴イメージング装置の送信コイルの複数のチャンネルの送信感度分布を算出する送信感度分布算出方法であって、前記チャンネル毎に、プリパルスを付加した撮像シーケンスを、前記プリパルスを異なるフリップ角で印加しながら繰り返し実行し、前記プリパルスのフリップ角毎の複数の再構成画像を取得する送信感度計測ステップと、前記チャンネル毎に、前記複数の再構成画像から基準画像を決定し、当該基準画像以外の各再構成画像との差分画像を算出し、算出した差分画像を用いて送信感度分布を算出する送信感度分布算出ステップと、を備えることを特徴とする送信感度分布算出方法を提供する。

本発明によれば、短時間に高い精度でＢ１分布を算出でき、高品質の画像を得ることができる。

第一の実施形態の磁気共鳴イメージング装置のブロック図である。 第一の実施形態の情報処理装置の機能ブロック図である。 第一の実施形態の撮影処理のフローチャートである。 第一の実施形態のＲＦシミング準備処理のフローチャートである。 第一の実施形態で用いるシーケンスを説明するための説明図である。 第一の実施形態のＢ１分布算出処理のフローチャートである。 第一の実施形態のプリパルスのフリップ角に対する画素の信号強度をＢ１毎にプロットしたグラフである。 （ａ）は、第一の実施形態のシーケンスを実行して得られた画素の信号強度をプリパルスのフリップ角毎にプロットしたグラフであり、（ｂ）は、信号強度の差分値の絶対値をプリパルスのフリップ角毎にプロットした結果から、近似関数を求める処理を説明するための説明図である。 第二の実施形態のＢ１分布算出処理のフローチャートである。 第二の実施形態の最適なフリップ角の選択範囲を説明するための説明図である。 （ａ）は、ＲＦパルスの照射波形を、（ｂ）は、励起プロファイルを説明するための説明図である。

＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用する第一の実施形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。また、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は、本実施形態の磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置１００の典型的な構成を説明するためのブロック図である。このＭＲＩ装置は、マグネット１０１と、傾斜磁場コイル１０２と、送信用ＲＦコイル（送信コイル）１０３と、受信用ＲＦコイル（受信コイル）１０４と、シーケンサ１１０と、傾斜磁場電源１１２と、高周波パルス発生器１１３と、受信器１１４と、情報処理装置１２０と、記憶装置１２１と、表示装置１２２と、入力装置１２３と、寝台１４０と、を備える。さらに、静磁場均一同を調整する必要がある場合、シムコイル１０５とシム電源１１５とを備える。

マグネット１０１は、被検体１３０が置かれる空間に静磁場（Ｂ０）を形成する。被検体１３０は、寝台（テーブル）１４０上に配置される。マグネット１０１は、ＭＲＩ装置の構造に応じて、種々の形態のものが採用される。

傾斜磁場コイル１０２は、互いに直交する３方向の傾斜磁場を与える。傾斜磁場は、スライス選択、位相エンコード、周波数エンコードなどの位置情報を核磁気共鳴信号に与える。傾斜磁場コイル１０２は、傾斜磁場電源１１２により駆動される。また、シムコイル１０５は、複数のチャンネルからなり、シム電源１１５により電流が供給され、駆動される。

送信コイル１０３は、被検体１３０に対し高周波磁場を印加する。送信コイル１０３に送信するＲＦパルスは、高周波パルス発生器１１３により生成され、静磁場中に置かれた被検体１３０に高周波磁場を印加する。本実施形態では、送信コイル１０３は、送信するＲＦパルスの位相と振幅とを独立に制御可能な複数のチャンネル１５０で構成される。各チャンネル１５０に送信されるＲＦパルスの位相および振幅はシーケンサ１１０により制御される。以下、本実施形態では、送信コイル１０３は、ｍ個のチャンネル１５０から構成されるものとして、説明する。なお、送信コイル１０３を構成するチャンネル１５０の数は限定されない。

受信コイル１０４は、被検体１３０から発生する核磁気共鳴信号を受信する。受信器１１４は、受信コイル１０４で受信した核磁気共鳴信号を検波する。検波の基準とする核磁気共鳴周波数はシーケンサ１１０によりセットされる。検波された核磁気共鳴信号は、情報処理装置１２０に送られる。なお、本実施形態では送信コイル１０３と受信コイル１０４とに別個のものを用いる場合を例にあげて説明するが、送信コイル１０３と受信コイル１０４との機能を兼用する１つのコイルで構成してもよい。

シーケンサ１１０は、傾斜磁場電源１１２、高周波パルス発生器１１３及び受信器１１４の動作を制御し、傾斜磁場、高周波磁場の印加および核磁気共鳴信号の受信のタイミング、印加量等を制御する。タイミングの制御は、撮影方法によって予め設定されているパルスシーケンスと呼ばれるタイムチャートに従って情報処理装置１２０からの指示に従って行われる。パルスシーケンスは、予め、記憶装置１２１に記憶される。また、使用するパルスシーケンスの選択、それぞれの印加量等の詳細な条件は、予め記憶装置１２１に設定される。設定は、情報処理装置１２０により、または、ユーザにより入力装置１２３を介してなされる。

また、静磁場均一度調整時は、シーケンサ１１０は、各シムコイルに流れる電流を制御する。すなわち、シーケンサ１１０は、シム電源１１５に命令を送り、静磁場不均一を補正するような付加的な磁場をシムコイル１０５に発生させる。

情報処理装置１２０は、パルスシーケンスおよびユーザからの指示に従って、シーケンサ１１０に指令を出力し、撮影を実行する。また、受信器１１４を介して得た核磁気共鳴信号に対して様々な演算処理を行ない、画像を再構成する。さらに、再構成した画像から送信コイル１０３の送信感度の不均一を補正するパラメータを算出する。情報処理装置１２０には、受信器１１４、シーケンサ１１０、記憶装置１２１、表示装置１２２、入力装置１２３などが接続される。表示装置１２２は、生成したスペクトル情報や画像情報をユーザに表示するインタフェースである。入力装置１２３は、計測条件や演算処理に必要な条件、パラメータ等をユーザが入力するためのインタフェースである。記憶装置１２１には、情報処理装置１２０が生成した再構成画像を含む各種の情報、入力装置１２３を介して入力された情報等、パルスシーケンス等が必要に応じて記録される。

なお、情報処理装置１２０は、ＣＰＵとメモリとを備える。情報処理装置１２０の各種の機能は、記憶装置１２１等に格納されたプログラムをＣＰＵがメモリにロードして実行することにより実現される。

本実施形態の情報処理装置１２０は、前述のように、ＭＲＩ装置１００の各部を制御して、静磁場および送信感度の不均一を補正し、本撮影を実行する。本実施形態の情報処理装置１２０は、これを実現するため、図２に示すように、参照計測を実行する参照計測部２１０と、静磁場シミングを行う静磁場シミング部２２０と、ＲＦシミングのためのパラメータを算出し、シーケンサ１１０に設定するＲＦシミング準備部２３０と、本撮影を実行する本撮影部２４０と、本撮影で得られた核磁気共鳴信号を画像再構成し表示装置１２２に表示する表示処理部２５０とを備える。

まず、上記各部による撮影時の処理の流れの概略を説明し、その後、各部による処理の詳細を説明する。図３は、本実施形態のＭＲＩ装置１００における、被検体１３０を撮像する際の撮影処理の処理フローである。撮影処理は、ユーザからの撮影開始の指示、または、予め登録されたプログラムに従って開始される。

検査開始の指示を受け付けると、まず、参照計測部２１０は、撮影準備のための参照スキャンを実行する（ステップＳ１１０１）。次に、静磁場シミング部２２０は、静磁場（Ｂ０）シミングのための計測を行い、Ｂ０分布を計算し、静磁場不均一を補正するシム電流値を調整する（静磁場シミング処理；ステップＳ１１０２）。次に、ＲＦシミング準備部２３０は、送信感度（Ｂ１）分布算出のための計測を行い、Ｂ１分布を計算し、送信感度を補正するためのパラメータを算出し、シーケンサ１１０に設定する（ＲＦシミング準備処理；ステップＳ１１０３）。ここでは、各チャンネル１５０に与えるＲＦパルスのチャンネル間位相差および振幅比（以後、位相差および振幅比）を決定し、シーケンサ１１０に設定する。そして、本撮影部２４０は、検査目的に応じて本撮影を実行する（ステップＳ１１０４）。このとき、シーケンサ１１０は、ＲＦシミング準備部２３０が設定した位相差および振幅比を保ち、各チャンネル１５０にＲＦパルスを送信するよう、高周波パルス発生器１１３に指示を行う。表示処理部２５０は、本撮影により得られた再構成画像を表示装置１２２に表示する（ステップＳ１１０５）。

なお、上記撮影処理は、被検体１３０が変わる毎に、また、同一被検体１３０であっても、撮影対象部位が変更される毎に繰り返される。

以下、図３の撮影処理の各処理の詳細を説明する。

参照計測部２１０は、ステップＳ１１０１の参照スキャンとして、プリスキャン、スカウトスキャンなどを実行する。プリスキャンは、中心周波数、ＲＦパルスの照射パワーおよび受信ゲインの調整を目的として実行される。スカウトスキャンは、被検体１３０の位置の同定を目的として実行される。参照計測部２１０は、所定のパルスシーケンスに従ってシーケンサ１１０に指示を出し、各参照スキャンを実行する。なお、これらの情報が既に取得済みである場合は、この参照スキャンは行わなくてもよい。この場合、参照計測部２１０は備えなくてもよい。

次に、ステップＳ１１０２における静磁場シミング部２２０による、静磁場（Ｂ０）シミング処理について説明する。静磁場シミング部２２０は、静磁場不均一を補正するよう、シムコイル１０５に供給する電流値を決定する。計算された電流値はシーケンサ１１０に受け渡され、シーケンサ１１０からの指示に従って、シム電源１１５から出力される。シム電源１１５から供給される電流に従ってシムコイル１０５が磁場を発生することにより、静磁場（Ｂ０）不均一は補正される。なお、静磁場に不均一がない場合は、この静磁場シミング処理は行わなくてもよい。この場合、静磁場シミング部２２０は備えなくてもよい。

上記電流値を決定するため、静磁場シミング部２２０は、まず、静磁場分布（Ｂ０分布）を計測する。Ｂ０分布計測のため、静磁場シミング部２２０は、エコー時間ＴＥの異なる２つのＧｒＥ（グラディエントエコー）系のパルスシーケンスによる計測を実行する。この計測は、予め保持されるＧｒＥ系のパルスシーケンスに従って、静磁場シミング部２２０がシーケンサ１１０に指示を出すことにより実行される。

そして、静磁場シミング部２２０は、各パルスシーケンスにより得られた核磁気共鳴信号から、それぞれ画像を再構成する。

次に、静磁場シミング部２２０は、得られた２つの再構成画像間の位相差を計算する。そして、静磁場シミング部２２０は、得られた位相差を用い、静磁場分布偏り（静磁場不均一）ΔＢ０の分布を作成する。

静磁場不均一ΔＢ０は、画像間の位相差ΔΦ、ＴＥの時間差ΔＴおよび核磁気回転比γを用い、以下の式（１）で表わされる。

静磁場シミング部２２０は、式（１）を用いて、各画素の静磁場不均一を求め、静磁場不均一分布を作成する。そして、静磁場シミング部２２０は、これに基づいてシムコイル１０５に供給する電流値を算出する。計算された電流値はシーケンサ１１０に設定され、シーケンサ１１０からの指示に従って、シム電源１１５から出力される。

なお、静磁場シミング部２２０は、さらに、補正後の静磁場不均一分布を計算にて算出するよう構成してもよい。また、補正前後の静磁場不均一分布を表示画像として構成し、表示装置１２２に表示してもよい。このように構成することにより、操作者がＢ０シミング処理による静磁場分布の変化を確認することができる。

次に、ステップＳ１１０３のＲＦシミング準備部２３０によるＲＦシミング準備処理について説明する。ＲＦシミング準備部２３０は、送信コイル１０３が撮影領域に形成する回転磁界の強度分布である送信感度分布（Ｂ１分布）を算出し、その不均一を補正するよう、各チャンネル１５０に送信するＲＦパルスのチャンネル間位相差および振幅比を算出し、シーケンサ１１０に設定する。これを実現するために、ＲＦシミング準備部２３０は、図２に示すように、Ｂ１分布計測部２３１と、Ｂ１分布算出部２３２と、位相差振幅比算出部２３３と、位相差振幅比設定部２３４と、を備える。これらの機能により、算出した位相差及び振幅比がシーケンサ１１０に設定される。シーケンサ１１０は、以後の計測において、設定された位相差および振幅比でＲＦパルスを生成して各チャンネル１５０に送信するよう、高周波パルス発生器１１３に指示を出す。

図４は、本実施形態のＲＦシミング準備部２３０の各部によるＲＦシミング準備処理の処理フローである。本図に示すように、まず、Ｂ１分布計測部２３１は、各チャンネル１５０のＢ１分布を算出するための計測（Ｂ１分布計測）を行い、再構成画像を取得する（ステップＳ１２０１）。そして、Ｂ１分布算出部２３２は、得られた再構成画像を用い、チャンネル１５０毎のＢ１分布を算出するＢ１分布算出処理を行う（ステップＳ１２０２）。そして、位相差振幅比算出部２３３は、得られたＢ１分布から各チャンネル１５０に送信するＲＦパルスの位相差および振幅比を算出する位相差振幅比算出処理を行う（ステップＳ１２０３）。そして、位相差振幅比設定部２３４は、算出された各チャンネル１５０に送信するＲＦパルスのチャンネル間位相差および振幅比をシーケンサ１１０に設定する（ステップＳ１２０４）。以下、各処理の詳細を説明する。

まず、ステップＳ１２０１のＢ１分布計測部２３１によるＢ１分布計測を説明する。Ｂ１分布計測部２３１は、Ｂ１分布計測として、所定の撮影シーケンスを、それぞれフリップ角が異なるプリパルスを付加して複数回実行し、フリップ角毎に再構成画像を得る。このとき、少なくとも３種の異なるフリップ角を用いる。図５は、本実施形態のＢ１分布計測に用いるシーケンス３００を説明するための図である。図中の横軸は時間軸を表わす。Ｂ１分布計測部２３１は、シーケンス３００に従って、シーケンサ１１０に指示を出し、Ｂ１分布算出用の計測を実行する。

シーケンス３００は、一定の時間間隔３０６（以下、ＴＤ）で、ｎ回（ｎは３以上の整数）繰り返されるセグメント３０１を備える。各セグメント３０１は、プリパルス３０２と撮影シーケンス３０３とを備える。

プリパルス３０２は、任意のフリップ角に設定可能な一個のＲＦパルス（プリパルス）である。セグメント３０１の繰り返し毎に、プリパルス３０２のフリップ角を変化させる。以下、各回のフリップ角を、α０、α１、・・・、α（ｎ−１）とする。なお、プリパルス３０２の印加後には、横磁化を飽和させるための傾斜磁場を続けて印加する。ただし、プリパルス３０２印加時は、スライス選択傾斜磁場を印加しない。

撮影シーケンス３０３は、特に種類は問わない。例えば、フリップ角を低く設定したＧｒＥ系のパルスシーケンスを用いる。撮影パラメータも任意に設定できる。各セグメント３０１において、プリパルス３０２の印加から、撮影シーケンス３０３においてｋ空間の中心の核磁気共鳴信号を計測するタイミング３０４までの時間間隔３０５をＴＩとする。

本実施形態では、Ｂ１分布計測部２３１は、上述のように、異なるｎ種のフリップ角のプリパルス３０２を印加し、それぞれ画像再構成に必要な核磁気共鳴信号を取得し、ｎ枚の再構成画像を得る。Ｂ１分布計測部２３１は、このシーケンス３００によるＢ１分布計測を、ｍ個のチャンネル１５０をそれぞれ単体で駆動させて、ｍ回実行する。従って、Ｂ１分布計測部２３１は、本実施形態のＢ１分布計測により、ｎ×ｍ個の再構成画像を得る。

次に、ステップＳ１２０２の、Ｂ１分布算出部２３２によるＢ１分布算出処理について説明する。図６に、Ｂ１分布算出部２３２によるＢ１分布算出処理の概略を示す。以下の処理は、チャンネル１５０毎に行われる。

本図に示すように、Ｂ１分布算出部２３２は、まず、当該チャンネル１５０のＢ１分布計測で得られたｎ枚の再構成画像から基準画像を選択する（ステップＳ１３０１）。基準画像は、いずれの再構成画像でもよいが、例えば、プリパルス３０２のフリップ角αが最小の画像が望ましい。

次に、Ｂ１分布算出部２３２は、基準画像と残りのｎ−１枚の再構成画像それぞれとの差分画像を生成する差分処理を行う（ステップＳ１３０２）。差分処理は、位相情報を含んだ複素画像データを用いて行う。

そして、Ｂ１分布算出部２３２は、作成したｎ−１枚の差分画像を用いてＢ１分布を算出する（ステップＳ１３０３）。Ｂ１分布の算出は、Ｂ１分布によって、フリップ角αに対する信号強度変化の周期が変化することを利用して各画素のＢ１値を算出することにより行う。以下、本実施形態のＢ１分布算出処理の詳細を説明する。

まず、シーケンス３００によるＢ１分布計測で取得する再構成画像の信号強度について説明する。ここでは、シーケンス３００の所定のセグメント３０１で取得された再構成画像の一つの画素に着目し、説明する。このセグメント３０１で印加されるプリパルス３０２のフリップ角をα、撮影シーケンス３０３による信号強度の変化をＳｓｅｑ（Ｔ１、Ｔ２、ＴＲ、ＴＥ、フリップ角等に依存する関数）、画素に対応する撮影領域に存在するプロトンの縦緩和時間をＴ１、送信感度分布をＢ１、とすると、着目画素の信号強度Ｓ（α）は、以下の式（２）で表される。そして、式（２）は、式（２）’のように変形できる。

式（２）’より、フリップ角αに対する着目画素の信号強度Ｓ(α）の変化の周期は、Ｂ１により変化する。図７に、式（２）’に基づきフリップ角αに対する着目画素の信号強度Ｓ(α）をプロットした図を示す。横軸がプリパルス３０２のフリップ角（ＦＡ）α、縦軸が着目画素の信号強度Ｓ（α）である。また、Ｂ１は、０．５、１．０、２．０とした。図中にプロットされている負の信号強度は、正の信号強度の位相からπ位相がずれた信号に相当する。

例えば、最小のフリップ角をα０とし、フリップ角がこのα０のプリパルス３０２を印加して取得した画像を基準画像とする。この場合、残りの各再構成画像(フリップ角αｉ（ｉは、１≦ｉ≦ｎ−１を満たす整数））毎の各差分画像の着目画素の信号強度Ｓ（αｉ）−Ｓ（α０）は、以下の式（３）で表される。

図８（ａ）に、本実施形態のＢ１分布計測で得られたｎ枚の再構成画像の、着目画素の信号強度を、横軸をプリパルスのフリップ角（ＦＡ）、縦軸を信号強度Ｓ(α）とした座標系にプロットした結果(信号強度グラフ）７０１を示す。ここでは、一例として、プリパルス３０２のフリップ角を１０回変更し、１０枚の再構成画像を得た場合を示す。また、図８（ｂ）に、式（３）に従って得た、差分画像の着目画素の信号強度の絶対値を、同じく、横軸をプリパルスのフリップ角（ＦＡ）、縦軸を信号強度の絶対値｜Ｓ(α）―Ｓ（α０）｜とした座標系にプロットした結果７０２を示す。ここでは、αがα０の場合（すなわち、｜Ｓ（α０）−Ｓ（α０）｜＝０）もプロットしてある。

図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、差分画像の信号強度の絶対値の変化を示すプロット結果７０２の近似式が極大値を取るフリップ角のうち最小のフリップ角αｍｉｎは、図８（ａ）に示す信号強度グラフ７０１の変化の半周期目のフリップ角に相当する。Ｂ１分布算出部２３２は、これを利用し、Ｂ１を算出する。

具体的には、Ｂ１分布算出部２３２は、まず、図８（ｂ）に示すプロット結果７０２から、差分画像の絶対値の変化の近似関数７０３を決定する。近似関数は、プロット結果７０２に対し、フィッティングを行うことにより、決定する。フィッティングは、例えば、区分毎に近似するスプラインフィッティングにより行う。なお、少なくとも３種の異なるフリップ角でセグメント３０１を繰り返すのは、このフィッティングにより近似関数７０３を得るためである。

次に、Ｂ１分布算出部２３２は、決定した近似関数７０３における極大値７０４を算出する。そして、算出した極大値７０４の中でプリパルス３０２のフリップ角が最小となるフリップ角αｍｉｎを算出する。

そして、Ｂ１分布算出部２３２は、得られたαｍｉｎを用い、着目画素のＢ１値を、以下の式（４）により算出する。

Ｂ１分布算出部２３２は、各画素について、上記処理を行い、各画素のＢ１値を求め、Ｂ１分布とする。なお、Ｂ１分布の算出方法はこれに限らない。また、Ｂ１分布の算出は、上述のように、Ｂ１分布算出用の計測と同様にｍ個のチャンネル１５０ごとに行う。

次に、上記ステップＳ１２０３の、位相差振幅比算出部２３３による位相差振幅比算出処理を説明する。位相差振幅比算出部２３３は、算出されたＢ１分布に基づき、各チャンネル１５０に送信するＲＦパルスのチャンネル間位相差および振幅比を算出する。算出は、例えば、最小二乗法を用いて行う。具体的には、理想のＢ１分布をｍ、各チャンネル１５０のＢ１分布をＡ、各チャンネル１５０におけるＲＦパルスの位相差および振幅比をｘとすると、これらは、以下の式（５）に示す行列式の関係となる。

ここで、理想のＢ１分布ｍの要素は全て同じ値とする。最小二乗法により、式（５）を満たすｘの最適値を求める。

そして、ステップＳ１２０４において、位相差振幅比設定部２３４は、位相差振幅比算出部２３３が求めた各チャンネル１５０に送信するＲＦパルスのチャンネル間位相差および振幅比を、シーケンサ１１０にセットする。シーケンサ１１０は、以降の撮影において、セットされた位相差および振幅比で、各チャンネル１５０にＲＦパルスを送信するよう高周波パルス発生器１１３に指示する。これにより、Ｂ１シミングがなされる。

次に、ステップＳ１１０４における、本撮影部２４０による本撮影の実行について説明する。本撮影部２４０は、検査目的に応じて操作者により決定されるパルスシーケンスに従って、本撮影を実行する。このとき、シーケンサ１１０は、ＲＦシミング準備部２３０が設定した位相差および振幅比で、各チャンネル１５０にＲＦパルスを送信するよう高周波パルス発生器１１３に指示を行う。そして、高周波パルス発生器１１３は、指示された位相差および振幅比で各ＲＦパルスを生成し、チャンネル１５０それぞれから被検体１３０へ印加する。これにより、Ｂ１不均一を低減した画像を取得することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、プリパルスを付加したパルスシーケンスをプリパルスのフリップ角を段階的に変えて実行することにより得た、複数枚の再構成画像の基準画像との差分画像を用いてＢ１分布を算出する。Ｂ１分布は、差分画像の信号強度の絶対値をフィッティングすることにより、信号強度の変化の周期を決定し、算出する。そして、差分画像の信号強度には、複素データの差分値を用いる。従って、本実施形態によれば、従来の関数フィッティングによるＢ１分布算出で必要な信号の折り返し処理が不要になるため、ノイズによる誤差を抑制でき、安定した高い精度でＢ１分布を算出できる。

本実施形態によれば、高精度なＢ１分布を用いて各チャンネルに送信するＲＦパルスのチャンネル間位相差および振幅比を算出できるため、高精度なＢ１シミングが可能となる。従って、高い精度でＢ１補正がなされるため、高品質の画像を得ることができる。

また、本実施形態によれば、Ｂ１分布算出の基礎となる画像信号の強度変化の周期はプリパルスのフリップ角にのみ依存し、その後の実行されるパルスシーケンスの影響を受けない。このため、ＴＲの短いパルスシーケンスを用いることができる。従って、短時間に高い精度でＢ１分布を算出できる。

従って、本実施形態によれば、短時間に高品質の画像を得ることができる。

なお、上記実施形態では、プリパルス３０２のフリップ角として設定する角度を特に限定していないが、例えば、最小のフリップ角を０度としてもよい。この場合、基準画像も、プリパルスの３０２のフリップ角を０度としてセグメント３０１を実行した結果から再構成された画像を用いる。この場合の着目画素の信号強度は、以下の式（６）で表される。

ここで、（１−ｃｏｓ（Ｂ１・α））＞０であるため、式（６）を用いることで、絶対値を用いることなく、折り返し処理を行わない関数フィッティングにてＢ１分布を計算できる。従って、最小のフリップ角を０度とすることにより、本実施形態同様の効果を、より簡易な計算で得ることができる。

＜＜第二の実施形態＞＞
次に本発明を適用する第二の実施形態について説明する。本実施形態のＭＲＩ装置は基本的に第一の実施形態のＭＲＩ装置と同様の構成を有する。ただし、本実施形態では、ＲＦシミング準備部がＢ１分布を算出する際、差分処理に加え、除算処理を行う。以下、本実施形態に関し、第一の実施形態と異なるＲＦシミング準備部によるＲＦシミング準備処理に主眼をおいて説明する。なお、本実施形態のＲＦシミング準備部２３０も、第一の実施形態同様、Ｂ１分布計測部２３１と、Ｂ１分布算出部２３２と、位相差振幅比算出部２３３と、位相差振幅比設定部２３４と、を備える。

本実施形態のＢ１分布計測は、基本的に第一の実施形態と同様のシーケンス３００を用いて行われる。また、本実施形態のＢ１分布計測においても、セグメント３０１を、各々プリパルス３０２のフリップ角を変えて、少なくとも３回繰り返す。これは、得られた再構成画像から差分画像を生成し、さらに、差分画像どうし、除算を行うためである。以下、セグメント３０１を３回繰り返す場合を例にあげて、本実施形態のＲＦシミング準備部２３０によるＲＦシミング準備処理を説明する。各回のプリパルス３０２のフリップ角を、それぞれ、α０、α１、α２とする。また、第一の実施形態同様、ＲＦシミング準備処理に先立ち、静磁場シミング等が実行され、静磁場は均一な状態であると仮定する。

まず、第一の実施形態のステップＳ１２０１同様、Ｂ１分布計測部２３１は、Ｂ１分布算出用の計測を行い、それぞれの結果から再構成画像を取得する。各フリップ角α０、α１、α２で得られた再構成画像の着目画素の信号強度をそれぞれＳ（α０）、Ｓ（α１）、Ｓ（α２）とする。

次に、Ｂ１分布算出部２３２は、Ｂ１分布算出処理を行う。本実施形態のＢ１分布算出処理を、図９を用いて説明する。なお、図９は、本実施形態のＢ１分布算出部２３２による、Ｂ１分布算出処理の処理フローである。以下の処理は、チャンネル１５０毎に行われる。

まず、Ｂ１分布算出部２３２は、第一の実施形態同様、まず、当該チャンネル１５０のＢ１分布計測で得られた複数の再構成画像から基準画像を選択する（ステップＳ１３０１）。ここでは、３枚の再構成画像から、最小のフリップ角α０のプリパルス３０２を印加して取得した再構成画像を基準画像として選択する。本実施形態においても、基準画像は、いずれの再構成画像でもよいが、プリパルス３０２のフリップ角αが最小の画像が望ましい。

基準画像を決定すると、Ｂ１分布算出部２３２は、第一の実施形態同様、基準画像と他の複数の再構成画像との差分画像を生成する差分処理を行う（ステップＳ１３０２）。各差分画像の着目画素の信号強度は、式（２）より、以下の式（７）および（８）で表される。以下、着目画素の信号強度が式（７）で表される差分画像を、第一の差分画像、同、式（８）で表される差分画像を、第二の差分画像と呼ぶ。

次に、Ｂ１分布算出部２３２は、第二の差分画像を第一の差分画像で除算し、除算画像を得る除算処理を行う（ステップＳ１３１３）。なお、第一の差分画像を、第二の差分画像で除算してもよい。除算画像は、以下の式（９）で表される。

そして、Ｂ１分布算出部２３２は、式（９）を用い、各画素のＢ１を計算する。式（９）は、式（２）において未知数であるＳ_ｓｅｑおよびＴ１が除去された非線形方程式である。従って、Ｂ１分布算出部２３２は、この非線形方程式を解き、各画素のＢ１値を算出する。このように、本実施形態では、フィッティング処理無しでＢ１を算出できる。Ｂ１分布算出部２３２は、各画素についてＢ１を算出し、Ｂ１分布を算出する（ステップＳ１３１４）。

以上の手順でＢ１分布を算出すると、位相差振幅比算出部２３３は、第一の実施形態のステップＳ１２０３同様、算出したＢ１分布を用い、位相差振幅比算出処理を行い、各チャンネル１５０に送信するＲＦパルスのチャンネル間位相差および振幅比を算出する。

以上説明したように、本実施形態によれば、少なくとも３回、それぞれプリパルス３０２のフリップ角を変えてセグメント３０１を繰り返して得た結果の中から３つの画像を選択する。そして、それらの画像に対し上述の差分処理および除算処理を行うことで、式（２）において未知数であるＳ_ｓｅｑおよびＴ１を除去でき、式（９）に示すＢ１分布のみの関数を導出できる。従って、式（９）に示す非線形方程式を解くことでＢ１分布を算出でき、Ｂ１分布算出処理の計算処理が単純化できる。

本実施形態では、フィッティング計算を行わないため、計算時間を短縮できるとともに結果の精度が向上する。従って、第一の実施形態で得られる効果に加え、より高い精度で高速にＢ１分布を得ることができ、得られる画像の品質も向上する。

なお、本実施形態においても、第一の実施形態同様、基準画像を得るセグメント３０１のプリパルス３０２のフリップ角α０として、０度を選択してもよい。さらに、例えば、０度、９０度、１８０度のように、α２をα１の２倍の値と設定してもよい。

この場合、式（９）は、以下の式（１０）のように変形できる。

式（１０）においてα１＝αとすると、着目画素のＢ１は以下の式（１１）で算出できる。

このように、各セグメント３０１のプリパルス３０２のフリップ角を、０度、α、２α（例えば、０度、９０度、１８０度）に設定すると、式（１１）に示すように、三角関数の計算のみでＢ１分布を算出できる。従って、より、高速に、高精度にＢ１分布を得ることができる。これに伴い、より高い品質の画像を得ることができる。

なお、本実施形態では、少なくとも３回、プリパルスのフリップ角を異なる値に設定してセグメント３０１を実行することにより、Ｂ１分布を算出できる。ただし、Ｎｙｑｕｉｓｔの定理より、ある周波数を分離する場合、少なくとも１周期あたり２サンプルが必要となる。従って、精度良くＢ１分布を算出するためには、これを満たすよう各セグメント３０１のプリパルスのフリップ角を設定する。

例えば、上述のように、プリパルス３０２のフリップ角を０度（第一のフリップ角）、α（第二のフリップ角）、２α（第三のフリップ角）の３種としてＢ１計測を実行し、Ｂ１分布を算出する場合、第二のフリップ角αは、以下の範囲から選択する。図１０は、第二のフリップ角αの選択範囲を説明するための説明図である。本図には、Ｂ１＝１．０の場合の、プリパルス３０２のフリップ角に対する着目画素の信号強度Ｓ（α）の変化８００をプロットする。

上述のＮｙｑｕｉｓｔの定理より、任意のフリップ角αとその２倍のフリップ角２αで図中の信号強度の変化の周期を特定するためには、αは以下の式（１２）を満たす必要がある。

すなわち、図１０のフリップ角の範囲８０１（０＜α≦π）からαを選択する必要がある。ここで、フリップ角の範囲８０１は、信号強度変化８００の１/２周期に相当する。

例えば、第二のフリップ角αとして９０度を選択する場合、Ｂ１が２．０以下の場合、式（１２）を満たすため、信号強度の変化の周期を特定できる。しかし、Ｂ１がそれより大きい値となると、両フリップ角で信号強度変化の周期を特定できず、折りかえった値で算出される。従って、第二のフリップ角αとして９０度を選択すると、算出できるＢ１値は２．０までである。式（１２）より、第二フリップ角αを小さく設定すればするほど、算出できるＢ１値の上限が大きくなる。

一方、０度に近いフリップ角の範囲８０２では、第二のフリップ角αにより得られる再構成画像と第三のフリップ角２αにより得られる再構成画像との信号強度の差が小さくなり、信号強度の差が画像の画像ノイズの大きさに近づくにともないノイズの影響により周波数の分離精度が低下する。

以上のことから、第二フリップ角αを小さく設定するほど高いＢ１分布まで算出できるが、Ｂ１が低い値の算出精度が低下する。一方、第二フリップ角αを大きく設定するほどＢ１の低い値を精度よく算出できるが、算出できるＢ１の上限値が小さくなる。従って、第二フリップ角αは、予めＢ１がとり得る範囲を考慮して選択する。

この関係を利用し、第二のフリップ角αとして採用する値を、予測されるＢ１の範囲に応じて決定するよう構成してもよい。この変形例の手法を以下説明する。ここでは、Ｂ１分布計測において、各回のプリパルス３０２のフリップ角を、０度を含み、０度以外で互いのフリップ角の関係が一方の２倍となるフリップ角のペアを２組以上含むよう設定し、セグメント３０１を、予め、少なくとも４回実行する。そして、所定の演算によりＢ１の範囲を特定し、それに応じて、０度とともに差分および除算に用いるフリップ角のペアを決定する。

まず、作成される差分画像の中から異なる２つを選択し、選択した両差分画像の着目画素の信号強度の絶対値の大小により、所定のＢ１値以上か否かを判別し、Ｂ１の範囲を特定する。そして、所定のＢ１値以上と判別された場合、小さいフリップ角のペアを、差分および除算に用いるペアと決定する。所定のＢ１値より小さいと判別された場合は、大きいフリップ角のペアを、差分および除算に用いるペアと決定する。所定のＢ１値は、両絶対値が等しくなるＢ１値の中の最小の値を選択する。

以下、具体的な例をあげて、ＲＦシミング準備部２３０による、本変形例のＲＦシミング準備処理を説明する。ここでは、セグメントの繰り返し回数を４回とし、各回のプリパルス３０２のフリップ角を、それぞれ、０度、９０度、１８０度、３６０度とする。上記フリップ角のペアは、９０度と１８０度、１８０度と３６０度の２組である。

まず、本実施形態のＢ１分布計測部２３１は、上記条件でＢ１分布計測を実行し、フリップ角毎の再構成画像を作成する。

次に、Ｂ１分布算出部２３２は、プリパルス３０２のフリップ角が最小、すなわち、０度に設定して実行したセグメント３０１で取得した再構成画像を基準画像とし、それぞれ、差分画像を作成する。プリパルス３０２のフリップ角を０度、９０度、１８０度、３６０度に設定して得た各再構成画像の着目画素の信号強度を、それぞれ、Ｓ（０）、Ｓ（９０）、Ｓ（１８０）、Ｓ（３６０）とすると、作成される差分画像の、着目画素の信号強度の絶対値は、｜Ｓ（９０）−Ｓ（０）｜、｜Ｓ（１８０）−Ｓ（０）｜、｜Ｓ（３６０）−Ｓ（０）｜となる。

ここでは、｜Ｓ（９０）―Ｓ（０）｜と｜Ｓ（３６０）―Ｓ（０）｜とを、Ｂ１値の範囲判定に用いる。ここで、Ｂ１＝０．８のとき、Ｄ１＝Ｓ（９０）−Ｓ（０）は、Ｄ２＝Ｓ（３６０）−Ｓ（０）と等しくなる。

まず、｜Ｓ（９０）―Ｓ（０）｜と｜Ｓ（３６０）―Ｓ（０）｜との大きさを比較する。その結果、｜Ｓ（９０）―Ｓ（０）｜≧｜Ｓ（３６０）―Ｓ（０）｜の場合、Ｂ１≧０．８と推定できる。この場合、より大きい上限値を算出可能なα、すなわち、９０度を第二のフリップ角αとし、第三のフリップ角２αは１８０度とする。そして、第一の差分画像（Ｓ（９０）―Ｓ（０））と第二の差分画像（Ｓ（１８０）―Ｓ（０））とからＢ１分布を算出する。一方、｜Ｓ（９０）―Ｓ（０）｜＜｜Ｓ（３６０）―Ｓ（０）｜の場合、Ｂ１＜０．８と推定できる。そこで、この場合、０度と１８０度と３６０度との組を採用し、第二の差分画像Ｓ（１８０）―Ｓ（０）と第三の差分画像Ｓ（３６０）―Ｓ（０）とからＢ１分布を算出する。

上記のように、セグメント３０１を、上記条件で少なくとも４回実行し、得られた結果を用いてフリップ角のペアを決定する。ここで、Ｂ１の範囲を特定し、用いるフリップ角のペアを決定するにあたり、採用するペア以外のフリップ角で得られた再構成画像を用いてもよい。以下、具体例で説明する。

ここでは、セグメント３０１の繰り返し回数を５回とし、各回のプリパルス３０２のフリップ角を、それぞれ、０度、９０度、１８０度、２７０度、３６０度とする。上記フリップ角のペアは、９０度と１８０度、１８０度と３６０度の２組である。

まず、本実施形態のＢ１分布計測部２３１は、上記条件でＢ１分布計測を実行し、フリップ角毎の再構成画像を作成する。

次に、Ｂ１分布算出部２３２は、プリパルス３０２のフリップ角が最小、すなわち、０度に設定して実行したセグメント３０１で取得した再構成画像を基準画像とし、それぞれ、差分画像を作成する。プリパルス３０２のフリップ角を０度、９０度、１８０度、２７０度、３６０度に設定して得た各再構成画像の着目画素の信号強度を、それぞれ、Ｓ（０）、Ｓ（９０）、Ｓ（１８０）、Ｓ（２７０）、Ｓ（３６０）とすると、作成される差分画像の、着目画素の信号強度の絶対値は、｜Ｓ（９０）−Ｓ（０）｜、｜Ｓ（１８０）−Ｓ（０）｜、｜Ｓ（２７０）−Ｓ（０）｜、｜Ｓ（３６０）−Ｓ（０）｜となる。

ここで、Ｂ１＝１．０のとき、Ｄ１＝Ｓ（９０）−Ｓ（０）は、Ｄ２＝Ｓ（２７０）−Ｓ（０）と等しくなる。すなわち、Ｂ１値１．０のとき、両差分画像の着目画素の信号強度が等しくなる。従って、ここでは、｜Ｓ（９０）―Ｓ（０）｜と｜Ｓ（２７０）―Ｓ（０）｜とを、Ｂ１値の範囲判定に用いる。まず、｜Ｓ（９０）―Ｓ（０）｜と｜Ｓ（２７０）―Ｓ（０）｜との大きさを比較する。

そして、比較の結果、｜Ｓ（９０）―Ｓ（０）｜≧｜Ｓ（２７０）―Ｓ（０）｜の場合、Ｂ１≧１．０と推定できる。従って、この場合、より大きい上限値を算出可能なα、すなわち、９０度を第二のフリップ角αとする。すなわち、第三のフリップ角２αは１８０度とする。そして、第一の差分画像（Ｓ（９０）―Ｓ（０））と第二の差分画像（Ｓ（１８０）―Ｓ（０））とからＢ１分布を算出する。

一方、｜Ｓ（９０）―Ｓ（０）｜＜｜Ｓ（２７０）―Ｓ（０）｜の場合、Ｂ１＜１．０と推定できる。そこで、この場合、０度と１８０度と３６０度との組を採用し、第二の差分画像（Ｓ（１８０）―Ｓ（０））と第三の差分画像（Ｓ（３６０）―Ｓ（０））とからＢ１分布を算出する。

以上のように、本変形例によれば、得られた再構成画像の信号強度によりＢ１の範囲を推定し、推定範囲に適した再構成画像を用いてＢ１分布を計算する。これにより、Ｂ１に応じて最適なフリップ角のプリパルスにより得られた再構成画像を用いてＢ１分布を算出できる。従って、少ない計測回数で、高い精度でＢ１分布を算出できる。すなわち、より短時間に上記第二の実施形態と同様の精度でＢ１分布を算出できる。

なお、第一の実施形態も同様に、各回のプリパルス３０２のフリップ角αを、０度を含み、０度以外で互いのフリップ角の関係が一方の２倍となるフリップ角のペアを２つ以上含むように設定して、セグメント３０１を４回以上実行し、Ｂ１の範囲に応じて、差分に用いるフリップ角のペアを決定するよう構成してもよい。

上記各実施形態では、ＲＦシミング準備処理の前に静磁場シミング処理を行い、静磁場の不均一を是正した状態でＲＦシミング準備処理を行うものとして説明している。しかし、静磁場シミング処理を行った場合であっても、静磁場の不均一が残る場合がある。そのような場合は、静磁場不均一による送信感度分布の補正処理を行うよう構成してもよい。本補正処理を以下に説明する。

静磁場分布に不均一のある領域では、プリパルス３０２のように、傾斜磁場を印加しないで印加されるＲＦパルス（非選択励起ＲＦパルス）は、静磁場不均一による周波数差と励起プロファイルとに応じて、その励起強度に差が生じる。なお、撮影パルスシーケンス３０１で用いられるＲＦパルスのように、ＲＦパルスの送信と同時にスライス選択傾斜磁場が印加されるＲＦパルスの場合、静磁場不均一の影響はスライス方向の位置ずれとして現れ、励起強度の差としては現れない。上記Ｂ１分布計測のシーケンス３００において、プリパルス３０２は非選択励起ＲＦパルスであるため、静磁場不均一の影響による送信感度分布（第二の送信感度分布）ｒＢ０が発生する。

ここで、第二の送信感度ｒＢ０について説明する。

静磁場分布に不均一のある領域では、その不均一度ΔＢ０に応じて、ＲＦパルスの励起プロファイルの中心周波数は、中心周波数からΔｆだけずれる。ΔＢ０と中心周波数との差Δｆは、以下の式（１３）で表わされる。ここで、γは磁気回転比である。

励起プロファイルの中心周波数がΔｆだけずれると、励起強度に差が生じる。図１１（ａ）にＲＦパルスの送信波形４０１の模式図を示す。また、図１１（ｂ）にＲＦパルスの励起プロファイル４０２の模式図を示す。図１１（ａ）の４０３は時間軸、図１１（ｂ）の４０４は周波数軸を表す。励起プロファイル４０２は、送信波形４０１をフーリエ変換したものであり、その送信帯域４０５は、ＲＦパルスの印加時間４０６によって決まる。励起プロファイル４０２の中心周波数ｆ０（４０７）は、ＲＦパルスの送信周波数に一致する。また、励起プロファイル４０２の縦軸は励起プロファイルの励起強度に相当する。従って、静磁場不均一度ΔＢ０によって生じる励起プロファイル４０２の中心周波数４０７からの周波数の差４０８に応じて、励起強度に差４０９が生じる。

このとき、励起プロファイルの中心周波数における励起強度をＰ０、中心周波数と周波数差がΔｆの周波数における励起強度をＰ１とすると、周波数差Δｆを生じさせる不均一度ΔＢ０の領域に対応する画素の第二の送信感度ｒＢ０は以下の式（１４）で表わされる。

このような領域の画素の送信感度Ｂ１には、送信用ＲＦコイルの送信感度不均一によって発生する第一の送信感度Ｂ１ｏと、ＲＦパルスの励起プロファイルと静磁場の不均一によって発生する第二の送信感度ｒＢ０との成分が含まれる。すなわち、Ｂ１＝Ｂ１ｏ×ｒＢ０である。従って、本来算出すべき送信感度Ｂ１ｏは、Ｂ１をｒＢ０で除算することにより得られる。なお、上記各実施形態は、静磁場の不均一が略解消した状態、すなわち、ｒＢ０＝１．０、Ｂ１＝Ｂ１ｏの場合である。

ＲＦシミング準備部２３０のＢ１分布算出部２３２は、まず、Ｂ０シミングにより不均一を補正後の静磁場分布を、中心周波数ｆ０との周波数差Δｆの分布に変換する。これは、上記式（１３）を用いて行う。

次に、Ｂ１分布算出部２３２は、プリパルス３０２で使用するＲＦパルスの励起プロファイルから、中心周波数における励起強度Ｐ０と周波数差Δｆに応じた励起強度Ｐ１を算出する。励起強度Ｐ１の算出は、周波数差Δｆと励起強度Ｐ１との関係をデータテーブルとして予め保持し、周波数差Δｆに対応付けて保持される励起強度Ｐ１を抽出するよう構成してもよい。また、予め周波数差Δｆを変数として励起強度Ｐ１を算出する関数を用意し、この関数を用いて算出するよう構成してもよい。

その後、Ｂ１分布算出部２３２は、式（１４）に従ってｒＢ０を算出する。そして、上記各実施形態で算出した画素毎のＢ１を、ｒＢ０で除算し、Ｂ１ｏを算出する。

この場合、位相差振幅比算出処理では、位相差振幅比算出部２３３は、Ｂ１の代わりに算出したＢ１ｏを用い、各チャンネル１５０が照射するＲＦパルスのチャンネル間位相差および振幅比を算出する。

なお、上記各実施形態では、Ｂ１分布算出計測で使用する撮影シーケンス３０３は、任意のパルスシーケンスに設定することができる。ただし、ＥＰＩ（Ｅｃｈｏ ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）やＲＳＳＧ（ＲＦ Ｓｐｏｉｌｅｄ Ｓｔｅａｄｙ Ｓｔａｔｅ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｒｒｅｗｏｕｎｄ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｅｃｈｏ）などの高速撮影シーケンスであることが好ましい。これにより、撮影時間が短縮できるためである。

また、ＴＩは可能な限り短く設定し、撮影シーケンス３０３においてｋ空間の中心の核磁気共鳴信号は可能な限り早いタイミングで計測されることが好ましい、これは、撮影シーケンス３０３で取得する核磁気共鳴信号にプリパルス３０２の影響を大きく与えるためである。これにより、式（２）で表わされる画像の信号強度変化の振幅が大きくなり、Ｂ１分布計算の精度が向上する。

また、上記各実施形態のＭＲＩ装置では、Ｂ１分布計測に用いるシーケンス３００のプリパルス３０２として、上述のように非選択励起型のプリパルス３０２を用いる。このように、上記各実施形態では、プリパルス３０２が非選択励起型であるため、撮影シーケンス３０３には、マルチスライスの撮影も適用が可能である。

また、逆に、プリパルス３０２として、スライス選択傾斜磁場を印加する選択励起型のプリパルスを用いるよう構成してもよい。この場合、用いるプリパルスは、任意のフリップ角に設定可能なＲＦパルスとし、横磁化飽和させるための傾斜磁場を続けて印加する。このように、用いるプリパルスを選択励起型にすることにより、静磁場不均一がある場合においても、静磁場不均一による送信感度分布の補正が必要ない。ただし、撮影シーケンス３０３はシングルスライスの撮影に限定される。この場合、複数スライスの撮影を行う場合は、プリパルス３０２も含めたセグメント３０１でのマルチスライス撮像構造を作る。

一般に、ＴＤを短く設定する方がＢ１分布計測にかかる時間が短縮し、好ましい。しかし、上記各実施形態のＢ１分布算出用の計測では、プリパルス３０２同士の干渉がないことを前提としている。すなわち、ＴＤ間で縦磁化が完全回復している状態を前提としている。このため、ＴＤはある程度の長さが必要となる。上記各実施形態では、両者を勘案し、健常な生体内において全体のＢ１均一度に寄与するＴ１値から最適なＴＤを決定する。

また、腹水などがある場合は全体のＢ１均一度に寄与するＴ１値が長くなるため、健常な生体で設定したＴＤより長く設定することが好ましい。このため、上記各実施形態のＭＲＩ装置において、参照スキャンのスカウト画像などで、腹水などのＴ１の長い組織が多く確認される場合、自動的にＴＤを長く設定するか、あるいは、推奨事項として操作者にＴＤを長めに設定することを促すよう構成してもよい。このように構成することにより、腹水などがある領域が撮影対象であっても、精度良くＢ１を算出できる。

以上説明したように、上記各実施形態によれば、高速かつ高精度なＢ１分布を簡便に算出することができる。従って、画質を維持したまま、撮影時間を短縮できる。逆に、短時間に高品質の画像を得ることができる。すなわち、上記各実施形態によれば、Ｂ１分布を高速かつ簡便に計測できるため、画像ムラを抑制した検査を短時間で実行することができる。

１００：ＭＲＩ装置、１０１：マグネット、１０２：傾斜磁場コイル、１０３：送信コイル、１０４：受信コイル、１０５：シムコイル、１１０：シーケンサ、１１２：傾斜磁場電源、１１３：高周波パルス発生器、１１４：受信器、１１５：シム電源、１２０：情報処理装置、１２１：記憶装置、１２２：表示装置、１２３：入力装置、１３０：被検体、１４０：テーブル、１５０：チャンネル、２１０：参照計測部、２２０：静磁場シミング部、２３０：ＲＦシミング準備部、２３１：Ｂ１分布計測部、２３２：Ｂ１分布算出部、２３３：位相差振幅比算出部、２３４：位相差振幅比設定部、２４０：本撮影部、２５０：表示処理部、３００：シーケンス、３０１：セグメント、３０２：プリパルス、３０３：撮影シーケンス、３０４：計測タイミング、３０５：ＴＩ、３０６：ＴＤ、４０１：照射波形、４０２：励起プロファイル、４０３：時間軸、４０４：周波数軸、４０５：送信帯域、４０６：印加時間、４０７：中心周波数、４０８：周波数の差、４０９：励起強度の差、７０１：信号強度グラフ、７０２：差分画像の絶対値のプロット結果、７０３：近似関数、７０４：極大値、８０１：フリップ角の範囲、８０２：フリップ角の範囲

Claims (11)

1. 被検体が配置される空間に静磁場を形成する静磁場形成手段と、前記被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段と、複数のチャンネルを持つ送信コイルを有し、前記被検体に高周波磁場を印加する高周波磁場印加手段と、前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を受信する信号受信手段と、所定の撮影シーケンスに従って、前記傾斜磁場印加手段、前記高周波磁場印加手段および前記信号受信手段の動作を制御して計測を行う計測制御手段と、前記送信コイルの送信感度分布の不均一を補正するよう、前記各チャンネルから印加する高周波パルスの、チャンネル間の位相差および振幅比を算出する送信感度シミング準備手段と、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記送信感度シミング準備手段は、
   前記送信コイルのチャンネル毎に、プリパルスを付加した撮像シーケンスを、前記プリパルスを異なるフリップ角で印加しながら繰り返し実行し、前記プリパルスのフリップ角毎の複数の再構成画像を取得する送信感度計測手段と、
   前記送信コイルのチャンネル毎に、前記複数の再構成画像から基準画像を決定し、当該基準画像以外の各再構成画像との差分画像を算出し、算出した差分画像を用いて送信感度分布を算出する送信感度分布算出手段と、
   前記算出した送信感度分布に基づいて、前記送信コイルの各チャンネルに送信する高周波パルスのチャンネル間位相差および振幅比を、それぞれ算出する位相差振幅比算出手段と、
   前記算出した位相差および振幅比を、前記計測制御手段に設定する位相差振幅比設定手段と、を備え、
   前記計測制御手段は、前記高周波磁場印加手段が前記送信コイルの各チャンネルそれぞれから、前記設定された位相差および振幅比で高周波パルスを印加するよう制御すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記送信感度計測手段は、前記撮像シーケンスを少なくとも３回繰り返し実行し、
   前記送信感度分布算出手段は、前記算出した差分画像同士をさらに除算し、当該除算結果を用いて前記送信感度分布を算出すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記プリパルスのフリップ角は、０度を含むこと
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
4. 請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記プリパルスのフリップ角は、さらに、０度以外の第一の角度、前記第一の角度の２倍の角度を含むこと
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
5. 請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記送信感度計測手段は、前記撮像シーケンスを少なくとも４回繰り返し実行し、
   前記プリパルスのフリップ角は、０度以外で互いのフリップ角の関係が一方の２倍となるフリップ角のペアを２組以上含むこと
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
6. 請求項５記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記送信感度分布算出手段は、前記差分画像の画素毎の信号強度に基づいて、当該画素の送信感度の範囲を決定し、決定した範囲に応じて送信感度分布を算出する再構成画像を決定すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
7. 請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記送信感度分布算出手段は、前記フリップ角を０度に設定して実行された撮影シーケンスで取得された再構成画像を前記基準画像とすること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
8. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記静磁場の不均一を補正する静磁場シミング手段をさらに備え、
   前記送信感度シミング準備手段は、前記静磁場シミング手段により前記静磁場の不均一が補正された状態で、前記送信感度分布の不均一を補正すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
9. 請求項８記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記送信感度分布算出手段は、静磁場の不均一による送信感度分布への影響を補正値として算出する補正値算出手段をさらに備え、
   前記送信感度分布算出手段は、前記補正値算出手段が算出した補正値をさらに用い、前記送信感度分布を算出すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
10. 請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記補正値算出手段は、前記静磁場シミング手段による補正後の静磁場分布と印加するプリパルスの送信帯域とから前記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。
11. 静磁場空間に配置された被検体に高周波パルスを印加する、磁気共鳴イメージング装置の送信コイルの複数のチャンネルの送信感度分布を算出する送信感度分布算出方法であって、
    前記チャンネル毎に、プリパルスを付加した撮像シーケンスを、前記プリパルスを異なるフリップ角で印加しながら繰り返し実行し、前記プリパルスのフリップ角毎の複数の再構成画像を取得する送信感度計測ステップと、
    前記チャンネル毎に、前記複数の再構成画像から基準画像を決定し、当該基準画像以外の各再構成画像との差分画像を算出し、算出した差分画像を用いて送信感度分布を算出する送信感度分布算出ステップと、を備えること
    を特徴とする送信感度分布算出方法。

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