WO2007013423A1 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

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Masahiro Takizawa
Tetsuhiko Takahashi
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Hitachi Medical Corporation
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    • G01R33/56572Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities caused by a distortion of a gradient magnetic field, e.g. non-linearity of a gradient magnetic field

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic resonance imaging (hereinafter abbreviated as “MRI”) apparatus for obtaining a tomographic image of an examination site of a subject using a nuclear magnetic resonance (hereinafter abbreviated as “NMR”) phenomenon.
  • MRI magnetic resonance imaging
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • the present invention relates to a technique for reducing artifacts generated when a sequence for sampling k-space radially is used.
  • body motion artifact an artifact such as an image flowing in the phase encoding direction
  • body motion artifact an artifact such as an image flowing in the phase encoding direction
  • Non-Patent Document 1 the radial sampling method
  • radial sampling method the radial sampling method
  • radial sampling method the radial sampling method
  • radial sampling method the radial sampling method
  • radial sampling method the radial sampling method
  • radial sampling method the radial sampling method
  • radial sampling method the radial sampling method
  • radial sampling method the radial sampling method
  • radial sampling method the radial sampling method
  • the radial sampling method the radial sampling method
  • hybrid MRI method the propeller MRI method in this document
  • sampling is performed radially while changing the rotation angle about a single point in k-space (generally the origin), and the echo signal necessary for image reconstruction is obtained.
  • Technology When shooting using the radial sampling method, since sampling is performed in a radial manner, motion artifacts are scattered around the image (in other words, out of the field of view). It is said that the motion artifacts are less noticeable compared to the above shooting, and it is said to be robust against body motion.
  • the k-space is acquired in a radial manner, so that the distribution of the readout gradient magnetic field in the imaging plane differs for each echo signal. Therefore, if there is nonlinearity of the gradient magnetic field or magnetic field inhomogeneity, this effect will change for each echo signal.
  • the amount of gradient magnetic field applied during sequence execution calculated based on k-space coordinates is different from the amount of gradient magnetic field actually applied during echo signal acquisition, and echo signals are converted to the correct k-space coordinates. Cannot be placed.
  • the radial sampling method has a problem that artifacts due to gradient magnetic field non-linearity and magnetic field inhomogeneity are likely to occur.
  • Non-patent literature 1 GH Glover et al, Projection Reconstruction Techniques for Reduction of Motion Effects in MRI, Magnetic Resonance in Medicine 28: 275-289 (1992)
  • Non-patent literature 2 James G. Pipe, Motion Correction With PROPELLER MRI : Applicatio n to Head Motion and Free— BreathingCardiac Imaging, Magnetic Resonance in Medi cine 42: 963-969 (1999)
  • Non-Patent Document 3 D.C.Peters et al, Centering the Projection Reconstruction Trajector y: Reducing GradientDelay Errors, Magnetic Resonance in Medicine 50: 1-6 (2003) Disclosure of the Invention
  • Non-Patent Document 3 requires an extra measurement for measuring the nonlinearity of the gradient magnetic field, and there is a problem that the total imaging time is extended.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and extends the shooting time without performing additional data measurement using the radial sampling method or the Ibrittdra radial method.
  • the objective is to reduce artifacts caused by non-linear gradient magnetic field and magnetic field inhomogeneity.
  • the MRI apparatus of the present invention is configured as follows.
  • the image reconstruction means Prior to the rearrangement of measurement data in k-space, calculates a correction phase based on reference data selected for the measurement data force for each angle, and calculates the calculated correction phase. And a means for correcting the phase of the measurement data.
  • the MRI apparatus of the present invention can be applied to, for example, an MRI apparatus that performs measurement by a radial sampling method or a hybrid radial method.
  • the imaging means takes one measurement trajectory per angle.
  • Corresponding echoes are measured, and the image reconstruction means uses the one echo as the reference data.
  • the imaging unit measures echoes corresponding to a plurality of phase-encoded parallel loci for one angle, and the image reconstruction unit detects at least one echo selected from the plurality of echoes. Use as reference data.
  • the measurement trajectory means a virtual line drawn in the k space by the echo data arranged in the k space, and the measurement trajectory is determined by a gradient magnetic field applied to generate one echo. Determined.
  • the parallel trajectory means measurement trajectories that are parallel to each other in the k space.
  • the MRI apparatus of the present invention can reduce artifacts caused by non-uniformity of the gradient magnetic field and static magnetic field in the radial sampling method and the hybrid radial method.
  • the phase correction means performs Fourier transform on the reference data with respect to one axis of k-space coordinates, and corrects the phase of the converted data at the position where the subject exists.
  • Phase Alternatively, the reference data is Fourier-transformed with respect to one axis of k-space coordinates, and the phase of the converted data is used as a correction phase to correct each coordinate position.
  • the reference data is Fourier-transformed with respect to one axis of k-space coordinates, and a function fitting of the phase of the converted data is used as a correction phase.
  • the MRI apparatus of the present invention can also be applied to an MRI apparatus that performs continuous imaging.
  • the imaging means measures a set of measurement data by measuring echo data corresponding to one or more measurement trajectories in k-space while changing the angle of the measurement trajectory with respect to the k-space coordinate axis.
  • the phase correction unit selects one of the set of measurement data, calculates a correction phase, and corrects other measurement data using the correction phase.
  • the MRI apparatus of the present invention can also be applied to an MR I apparatus that performs imaging while moving a bed on which a subject is placed.
  • the MRI apparatus of the present invention further includes moving means for moving the subject in a static magnetic field, and the imaging means uses echo data corresponding to one or more measurement trajectories in k-space.
  • the phase correction unit repeats the acquisition of the set of measurement data performed while changing the angle with respect to the spatial coordinate axis and the movement of the subject by the moving unit in synchronization, and the phase correcting unit performs the one or more sets of the set in the repetition. Every time measurement data is acquired, the correction phase is updated, and the updated correction phase is applied to the measurement data acquired after the update to correct the phase.
  • the present invention relates to a radial sampling method or a hybrid radial method in which a phase sampling code is combined with a radial sampling method, and an echo signal resulting from static magnetic field inhomogeneity or gradient magnetic field non-linearity from acquired data.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an example of an MRI apparatus to which the present invention is applied.
  • This MRI apparatus uses a NMR phenomenon to obtain a tomographic image of a subject, and as shown in FIG. 1, a static magnetic field generation system 2, a gradient magnetic field generation system 3, a transmission system 5, and a reception system. 6, a signal processing system 7, a sequencer 4, and a central processing unit (CPU) 8.
  • CPU central processing unit
  • the static magnetic field generation system 2 generates a uniform static magnetic field in a space around the subject 1 in the direction of the body axis or in a direction perpendicular to the body axis. Or ordinary electricity Conductive or superconducting magnetic field generating means are arranged!
  • the gradient magnetic field generation system 3 includes a gradient magnetic field coil 9 wound in three axial directions of ⁇ , ⁇ , and ⁇ , and a gradient magnetic field power source 10 that drives each of the gradient magnetic field coils.
  • a gradient magnetic field in three axial directions of ⁇ , ⁇ , and ⁇ is applied to the subject 1.
  • a slice direction gradient magnetic field pulse is generated in an arbitrary direction to set a slice plane for the subject 1, and a phase encoding direction gradient magnetic field pulse (in the arbitrary direction (GP) and frequency encoding direction gradient magnetic field pulse (GD is generated, and position information of each direction is encoded in the echo signal.
  • the sequencer 4 is a control means that repeatedly applies a high-frequency magnetic field pulse (hereinafter referred to as “RF pulse”) and a gradient magnetic field pulse in a predetermined pulse sequence, and operates under the control of the CPU 8, Various commands necessary for data acquisition of tomographic images are sent to the transmission system 5, the gradient magnetic field generation system 3, and the reception system 6.
  • RF pulse high-frequency magnetic field pulse
  • Various commands necessary for data acquisition of tomographic images are sent to the transmission system 5, the gradient magnetic field generation system 3, and the reception system 6.
  • the transmission system 5 irradiates an RF pulse in order to cause nuclear magnetic resonance to occur in the nuclear spins of the atoms constituting the living tissue of the subject 1, and includes a high-frequency oscillator 11, a modulator 12, a high-frequency amplifier 13, and the like. It also has power with the high frequency coil 14a on the transmitting side.
  • the high-frequency pulse output from the high-frequency oscillator 11 is amplitude-modulated by the modulator 12 at the timing specified by the sequencer 4, and the amplitude-modulated high-frequency pulse is amplified by the high-frequency amplifier 13 and placed close to the subject 1.
  • an electromagnetic wave RF pulse
  • the receiving system 6 detects an echo signal (NMR signal) emitted by nuclear magnetic resonance of the nuclear spin constituting the biological tissue of the subject 1, and is orthogonal to the high-frequency coil 14b and the amplifier 15 on the receiving side. It consists of a phase detector 16 and an A / D converter 17.
  • the response electromagnetic wave (NMR signal) of the subject 1 induced by the electromagnetic wave irradiated from the high frequency coil 14a on the transmitting side is detected by the high frequency coil 14b arranged close to the subject 1 and amplified by the amplifier 15.
  • the signal processing system 7 includes an external storage device such as an optical disk 19 and a magnetic disk 18, and a display 20 made up of a CRT or the like.
  • the CPU 8 Processing such as signal processing and image reconstruction is executed, and the resulting tomographic image of the subject 1 is displayed on the display 20 and recorded on the magnetic disk 18 of the external storage device.
  • the transmission-side and reception-side high-frequency coils 14 a and 14 b and the gradient magnetic field coil 9 are composed of a static magnetic field space of a static magnetic field generation system 2 arranged in a space around the subject 1. It is installed inside.
  • the spin species currently being imaged by the MRI apparatus are protons, which are the main constituents of the subject, as widely used in clinical practice.
  • protons which are the main constituents of the subject, as widely used in clinical practice.
  • Fig. 2 and Fig. 3 show examples of pulse sequences by the radial sampling method (hereinafter referred to as "radial MRI method") and the hybrid radial (also called propeller MRI) method to which the present invention is applied.
  • radial MRI method radial sampling method
  • hybrid radial (also called propeller MRI) method to which the present invention is applied.
  • Each shows a gradient echo pulse sequence.
  • Fig. 4 shows the pulse sequence based on the orthogonal sampling method
  • Figs. 5 (a), (b) and (d) show the arrangement of the data acquired by these pulse sequences in the k space.
  • RF, A / D, and echo in FIGS. 2 to 4 are RF pulse 501, AD conversion (sampling window) 505, echo signal (603 for FIG. 2, 707 to 710 for FIG. 3, and 506 for FIG. 4, respectively) ) Timing.
  • Gs, Gp, and Gr represent the axes of the slice gradient magnetic field, phase encoding gradient magnetic field, and frequency encoding gradient magnetic field.
  • the gradient magnetic fields of two axes Gp and Gr are applied as the phase encoding gradient magnetic field pulse and the frequency encoding gradient magnetic field pulse.
  • 507 in FIG. 2, 702 in FIG. 3, and 507 in FIG. 4 are the repetition or repetition time (interval of RF pulse 501), 506 in FIG. 2, 701 in FIG. 3, 508 in FIG. Indicates.
  • This pulse sequence differs from the orthogonal sampling method shown in FIG. 4 in that a gradient magnetic field 601 similar to a frequency encoding gradient magnetic field is applied to the axis Gp of the phase encoding gradient magnetic field, and a pulse The difference is that the amplitude of the gradient magnetic fields 601 and 602 applied to the Gp and Gr axes is changed for each repetition 507 of the sequence.
  • the vertical and horizontal axes of the k-space correspond to the axes of the tl ⁇ vertical encoding gradient magnetic field and the frequency encoding gradient magnetic field, respectively, so that a different amount of gradient magnetic field 601, 602 in each repetition 507 of the pulse sequence
  • FIG. 5 (b) shows the result of arranging the echo signal sampled using the pulse sequence of FIG. 2 in the k space.
  • Figure 5 (b) shows the case where 507 is repeated 12 times, and 603-1 to 603-c echo signals are acquired.
  • the rotation angle ⁇ 0 (802) required to fill the k-space uniformly is
  • the Gp-axis and Gr-axis gradient magnetic field outputs GR and GP are the frequency-encoded gradient magnetic field output G and the repetition number n (l ⁇ n ⁇ 12)
  • the advantage of the radial MRI method is that the resolution is good even with a small number of echoes compared to the case of the orthogonal sampling method, and ghosts or artifacts due to body movements are less likely to occur.
  • the rotation angle at the time of imaging the influence on the image quality due to the body movement of the subject can be reduced.
  • the pulse sequence of the hybrid radial method is the above-described radial MRI method with a phase-encoding code.
  • a block of measurement 701 (four in the figure) is used.
  • Divided into 702-1 to 702-4 multiple (5 in the figure) echo signals are acquired in each block.
  • the difference between this pulse sequence and the pulse sequence of the radial MRI method shown in Fig. 2 is that the gradient magnetic field output is set so that each block 702-1 to 702-4 has a different rotation angle in k-space.
  • phase encode pulses are attached.
  • gradient magnetic field pulses 703 and 704 are gradient magnetic field pulses whose output changes according to the rotation angle, and gradient magnetic field pulses 705 and 706 are output before the gradient magnetic field pulses 703 and 704. Magnetic field pulse.
  • first block 702-1 five echo signals 7 07-1 to 707-5 with different phase encoding amounts 705-1 are acquired in the first block 702-1, and then the process proceeds to the second block 702-2.
  • Five echo signals 708-1 to 708-5 with different encoding amounts 705-2 and 706-2 are acquired.
  • FIG. 5 (d) shows the result of arranging the echo signals obtained in this way in the k space.
  • each block 702-1 to 702-4 rotates at an angle of 804, and five echo signals with different phase encoding amounts are acquired in each block.
  • the first block 702-1 five echo signal groups 707-1 to 707-5 with different phase encoding amounts are acquired
  • the second block 702-2 as in the first block.
  • Five echo signal groups 708-1 to 708-5 with different phase encoding amounts are acquired.
  • the data of these blocks are arranged in the k space, they become 805-1 and 805-2, respectively, and the blocks differ from each other by an angle 804.
  • a block that means a unit of measurement for each rotation angle is also called a blade.
  • FIG. 5 (c) is a schematic diagram when the data acquired by the non-orthogonal sampling method is gridded and arranged in the k space.
  • the k space 801 has regular lattice point coordinates as indicated by black circles in FIG.
  • the data acquired by non-orthogonal sampling is 803- Since the different trajectories (J3 ⁇ 4 mark) pass through the k space as shown in l to 803-3, the sampled data indicated by white circles is the same as the lattice point coordinates in the k space (black circles in Fig. 5 (c)). I ’ll do it.
  • these sampled data (white circles in the figure) are used to rearrange the data to the regular grid point coordinates (black circles in Figure 5 (c)) by interpolation.
  • Interpolation is performed using interpolation functions such as the Sine function and Kaiser-Bessel function.
  • the measurement data can be reconstructed by performing Fourier transform in the same manner as the measurement data measured by orthogonal system sampling.
  • the coordinates of the data indicated by white circles are handled as coordinates determined by the gradient magnetic field amplitude (calculated by equations (2) and (3)) set to acquire the data. If there is an error in the gradient magnetic field applied when actually acquiring data, the data is assumed to be at a different coordinate (calculated coordinate) from the coordinate that should actually be placed. As a result, the reconstructed image is affected by errors. Therefore, the signal processing system of the MRI apparatus of the present invention performs a process of correcting the gradient magnetic field error on the acquired data prior to the gridding process.
  • Fig. 6 shows one iteration of the sequence of Fig. 2, showing a case (b) in which the gradient magnetic field offset is caused by an error in the readout gradient magnetic field axis and a case (a) in which there is no gradient magnetic field offset. Talk to you.
  • the time during which the integral amount of the phase gradient magnetic field pulse 301-1 applied to the readout gradient magnetic field axis and the readout gradient magnetic field pulse 302-1 is 0 that is, in the case of the figure
  • the echo signal 301 is generated at the time when the areas of the A part and the B part are the same.
  • the gradient of the readout gradient magnetic field pulse is applied as shown in FIG. 6 (b).
  • the area of the phase gradient magnetic field pulse 301-2 applied with the same polarity as the gradient magnetic field offset is apparently larger (A ').
  • the readout gradient magnetic field pulse 302-2 which is applied with the opposite polarity to the gradient magnetic field offset, has an apparently smaller area (B ')
  • the time for which the integral amount of the gradient magnetic field pulse applied to the gradient magnetic field axis is 0 is shifted backward by P compared to the case of Fig. 6 (a).
  • Such a peak position shift of the echo signal similarly occurs in addition to the gradient magnetic field offset described above, due to a shift in the rising time of the gradient magnetic field, nonlinearity of the gradient magnetic field, static magnetic field inhomogeneity, and the like.
  • these factors are collectively called gradient magnetic field errors.
  • FIG. Figure 7 shows an enlarged view of the center of k-space, with white circles representing the actually measured data points and black circles representing the lattice point coordinates in k-space.
  • Fig. 7 (a) shows an ideal state with no gradient magnetic field error, and the measured data points on the echo signal 903 are regularly arranged radially around one point in the k space (the origin in Fig. 7).
  • the gridding at the time of reconstruction uses the coordinates at the time of sequence calculation, that is, the measured data force is originally at the position indicated by the white circle in Fig. 7 (b), and the gridding is assumed to be at the position indicated by the white circle in Fig. 7 (a).
  • the image signal is lost due to this error, resulting in image quality degradation and artifacts.
  • each processing step will be described in detail with reference to FIG.
  • step 101 one block is measured.
  • the radial MRI method measures one echo signal
  • the hybrid radial method measures the echo signal group belonging to one blade.
  • step 102 the echo signal acquired in units of blocks is subjected to a one-dimensional Fourier transform to obtain echo data.
  • a one-dimensional Fourier transform to obtain echo data.
  • correction reference data is selected from the echo data in the block.
  • Figure 9 shows an example of selecting reference data. The shaded area represents the block selected as a reference.
  • Figure 9 (a) shows the case of the radial MRI method with 10 blocks. In the case of the radial MRI method, since only one echo is acquired in a block, the data of each block is set as reference data 110-l to 110-a.
  • Figure 9 (b) shows the hybrid radial method with 5 blocks 111 and 4 echoes in the block. In the case of the hybrid radial method, all the data in the block has the same rotation angle in k-space, so it is only necessary to select one reference data 112 in each block. For example, if the data in the block has a different phase encoding added to it, select data acquired without adding phase encoding (data with phase encoding 0) as the reference data.
  • step 104 the phase of the reference data selected in step 103 is calculated.
  • step 105 a phase for correcting echo data in the block from the phase of the reference data calculated in step 104 is created. A specific method for creating the correction phase will be described later.
  • step 106 the echo data in the block is corrected using the correction phase created in step 105.
  • the phase correction processing for example, when the complex data to be corrected is C (n, x) and the correction phase is ⁇ ( ⁇ , ⁇ ), the corrected data C ′ (n, x )
  • each block has only one echo, so the phase correction of Eq. (8) is performed only for the reference data from which the correction phase was acquired.
  • the phase correction of equation (8) is performed on each data using the correction phase created by the reference data force.
  • step 107 the echo signal whose phase is corrected in units of blocks is subjected to a one-dimensional inverse Fourier transform to return it to k-space data.
  • step 108 it is checked whether or not it is the final block. If it is the final block, the process proceeds to the next step 109. If it is not the final block, the process returns to step 101 via step 10b to process the next block. To proceed.
  • the above steps 101 to 108 are repeated until the last block is reached. That is, steps 101 to 107 are repeated for each echo signal in the radial MRI method and for each blade in the hybrid radial method.
  • step 109 the phase-corrected all block data are gridded to obtain data on each lattice point in the k space.
  • step 10a the k-space data gridded in step 109 is two-dimensionally Fourier transformed to obtain an image. The above is the description of the flowchart of FIG.
  • the correction phases created in step 105 include those exemplified below, and one of them is used as ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) in the above equation (8).
  • the following correction using the correction phase is a precise correction according to the following numerical order.
  • phase offset of the echo signal differs for each echo, the signals cancel each other and the image quality deteriorates. Therefore, this is improved by calculating and correcting the phase offset component for all echo signals. Since the phase offset component of the echo signal is the same amount of phase offset in the data after Fourier transform, the reference data force should be corrected by calculating the phase offset. At this time, the phase offset avoids the influence of the primary and high order components of the phase. Therefore, using the phase of the center coordinates of the reference data (for example, the position of X / 2 when the number of reference data points is X)
  • ⁇ (n) arc tan (Im [S (n, X / 2)] / Re [S (n, X / 2)]) (4)
  • S (n, x) represents the reference data in the block.
  • N represents the block number and X represents the position map.
  • O This ⁇ (n) is the phase for correction.
  • the phase of the reference data is used as it is for correction, thereby correcting the phase of the primary component caused by the peak position shift. Therefore, the correction phase is
  • ⁇ (n, x) arc tan (Im [S (n, x)] / Re [S (n, x)]) (6)
  • phase-corrected echo signal group in the k space is rotationally symmetric about a predetermined point (for example, the origin). Arrangement. That is, the peak positions in the readout gradient magnetic field direction of the echo signals for each block are substantially coincident with each other, and a rotationally symmetric arrangement about the coincidence point is obtained.
  • the simple phase includes a phase offset component, the phase offset is corrected at the same time by using the simple phase.
  • the phase of the reference data may contain these components in addition to the peak position deviation. Therefore, if the phase of the reference data is used as it is, the image contrast may be locally distorted.
  • ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) ⁇ ( ⁇ ) X ⁇ 2 + ⁇ ( ⁇ ) ⁇ ⁇ + ( ⁇ ) (7)
  • the echo signal group in the k-space in which the phase correction is performed is rotationally symmetric about a predetermined point (for example, the origin) in the same manner as the correction using the simple phase of 2 above.
  • a predetermined point for example, the origin
  • the phase components other than those caused by the peak position deviation can be eliminated as compared with the case 2 above, so that the matching degree of the peak position of the echo signal for each block can be further increased.
  • the signal disappears by correcting it. Image quality can be improved.
  • FIG. 10 is a flowchart showing each processing step of the correction processing when the radial MRI method or the hybrid radial method is performed according to the present embodiment. Note that processing steps representing the same processing as in the flowchart of FIG. Also, “block” in FIG. 10 represents the unit for each rotation angle, as in FIG. Hereinafter, only the processing steps different from the flowchart of FIG. 8 will be described in detail, and only the outline of the same processing steps will be described.
  • step 201 data of all blocks is measured.
  • step 102 the echo signals of all blocks are each subjected to a one-dimensional Fourier transform to obtain echo data. That is, the process of step 102 in FIG. 8 is performed for all blocks.
  • reference data for acquiring a correction phase is selected.
  • the reference data may be selected for each block in the same manner as in step 103 of FIG. 8, or may be selected by selecting data of an arbitrary block.
  • An example of selection is shown in Fig. 9 (c).
  • Figure 9 (c) is the same as Figure 9 (a) In this case, only 113 is selected as the force reference data, and 114 is not selected as the reference data.
  • step 104 the phase of the reference data selected in step 202 is calculated as in step 104 of FIG.
  • step 105 similarly to step 105 in FIG. 8, the phase force of the reference data calculated in step 104 is also used to correct the data in the block. Any of 1 to 3 (phase offset, simple phase, phase fitting) described above may be used as the correction phase.
  • step 203 based on the correction phase created in step 105, the correction phase is interpolated.
  • This interpolation processing need not be performed when the reference data is selected for each block.
  • the correction phase of the selected block is determined by interpolation using the correction phase created in the selected block.
  • the correction phase ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) created in each block is fitted with a predetermined function in the block direction ( ⁇ direction). For example, when fitting with a quadratic function, correction is made when the zeroth, first, and second order coefficients after fitting are ⁇ (X), ⁇ (X), and ⁇ (X), respectively.
  • ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) ⁇ ( ⁇ ) ⁇ ⁇ + ⁇ ( ⁇ ) ⁇ ⁇ + ⁇ ( ⁇ ) (9)
  • This correction phase takes into consideration that the gradient magnetic field error, which is a problem in the radial MRI method or the Ibriddra radial method, changes depending on the ratio of the gradient magnetic field application axis.
  • step 106 similarly to step 106 in FIG. 8, the correction phase ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) of each block created in step 203 is used to perform phase correction on the data in that block for each block. .
  • step 107 as in step 107 in FIG. 8, the echo signal whose phase has been corrected in units of blocks is subjected to a one-dimensional inverse Fourier transform to return it to k-space data.
  • step 109 all the block data that has undergone phase correction is deleted as in step 109 of FIG. To obtain data on each grid point in k-space.
  • step 10a similarly to step 10a in FIG. 8, the k-space data gridded in step 109 is two-dimensionally Fourier transformed to obtain an image.
  • phase fitting described in paragraph 0051 an example of fitting with a higher-order function when creating a correction phase in step 105 (3. phase fitting described in paragraph 0051) is provided.
  • a correction phase can be created using only specific order coefficients.
  • the accuracy of the phase map after fitting can be improved, and the correction accuracy can be improved as compared with the case where a linear function is used as the initial force fitting function.
  • a third embodiment of the MRI apparatus of the present invention will be described.
  • This embodiment is applied to phase correction of data acquired by the hybrid radial method with phase encoding.
  • processing for correcting the peak deviation in the phase encoding direction is added in the step of selecting the reference (step 103 or step 203) in the first embodiment or the second embodiment.
  • the second embodiment is the same as the first embodiment or the second embodiment.
  • PE direction the phase encoding direction
  • step 202 processes 121 to 126 in the phase encoding direction as shown in FIG. 11 are covered.
  • step 121 Fourier transform is performed in the PE direction.
  • reference data in the PE direction is selected.
  • CPE (y) (l ⁇ y ⁇ Y) if the data after Fourier transformation in the PE direction is I ( X , y) (l ⁇ x ⁇ X, l ⁇ y ⁇ Y), for example
  • I ( X , y) (l ⁇ x ⁇ X, l ⁇ y ⁇ Y) for example
  • step 123 a correction phase, ⁇ ( ⁇ , ⁇ ), is created using the PE direction reference data CPE (y) created in step 122.
  • fitting may be performed with a function.
  • step 124 the data in the block is phase-corrected using the correction phase ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) created in step 123.
  • the phase correction process the same process as in equation (8) is performed.
  • step 125 the inverse Fourier transform is performed in the ⁇ direction.
  • step 126 correction reference data is selected. This is the same as 103 and 1 in the first embodiment.
  • FIG. 12 schematically shows an embodiment in which the present invention is applied to fluoroscopy (dynamic imaging) as an example of continuous imaging.
  • fluoroscopy dynamic imaging
  • imaging is performed by a pulse sequence of a radial MRI method or a hybrid radial method.
  • the time-series image 132 may be reconstructed using independent k-space data 131-l to 131-n, or a part of k-space data may be shared between temporally adjacent images. It can be reconstructed.
  • the second and subsequent images are shown as being reconstructed by sharing one-half of one k-space data between adjacent images (eco-one share method). ! /
  • phase correction in the rotation angle direction (block direction) of the k-space data obtained by the radial MRI method or the hybrid radial method is performed.
  • the phase correction is performed in the same manner as in the first to third embodiments described above. That is, the data of each block of k-space data is subjected to one-dimensional Fourier transform, the converted data force reference data is selected, a correction phase is created using this reference data, and the data in the block is phase corrected. .
  • phase correction for aligning the peak position in the phase encoding direction for the data in the block may be performed.
  • the correction phase used for phase correction may be created every time k-space data that can be reconstructed is collected, but there is a gradient magnetic field error that causes the peak position shift of the echo. If time-dependent factors are not included, it can be created only once and applied to all image reconstruction data. Alternatively, with respect to k-space data acquired continuously, the correction phase is updated at a predetermined frequency (at a rate of once every plural times), and the updated correction phase is used for image reconstruction thereafter. The phase of the processed data may be corrected for each block.
  • a correction phase 133-1 is created from the measurement data, and k-space is obtained.
  • the data 131-1 is corrected, and after gridding, the image is reconstructed to create and display the first image 132-1.
  • the second image 132-2 is reconstructed using the data acquired in the second half of the k-space data 131-1 and the data acquired in the first half of the k-space data 131-2.
  • the data used for image reconstruction is phase-corrected using the correction phase 133-1 created using the k-space data 131-1.
  • the correction phase 133-1 is used to correct data used for the reconstruction of the images 132-3 to 132-6.
  • the measurement data force correction phase 133-2 is created and used for subsequent data correction.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing an example in which the phase correction according to the present invention is applied to the bed moving imaging method.
  • Bed moving imaging is a technology that images a subject area wider than an imaging space with a limited size by moving the bed on which the subject is placed relative to the static magnetic field space (imaging space). It is.
  • the slice direction is not limited! /, But the figure shows the case where the direction parallel to the bed moving direction is the slice direction .
  • imaging can be performed in the same manner as spiral scanning in CT devices by continuously moving the bed and imaging.
  • the case where the bed is moved step by step for each slice will be described.
  • one slice image data 141-l to 141-n corresponds to one k-space data of FIG. 12, and one slice image data is reconstructed from one k-space data.
  • one k-space data is subjected to one-dimensional Fourier transform, and after conversion, the reference data is selected for each block and a correction phase is created. And correct the phase so that the peak positions of the echoes in the block match.
  • a correction phase may be created and phase correction performed each time one k-space data is collected.
  • a new correction is made every time three slices are captured.
  • a phase is created and used for each measurement data to reconstruct the three slice images.
  • the frequency of creating the correction phase is increased or the created correction phase is interpolated in the bed movement direction to create the correction phase. Applies to measurement data that was not done.
  • the phase-corrected data for each slice is subjected to one-dimensional inverse Fourier transform, then gridded, rearranged in k space, and reconstructed to create image data.
  • the whole body image data of the subject is obtained by synthesizing the image data of each slice.
  • the present embodiment it is possible to reduce artifacts due to static magnetic field inhomogeneity and gradient magnetic field non-linearity in bed moving imaging using a non-orthogonal sampling method.
  • by increasing the frequency of creating the correction phase in the bed movement direction it is possible to eliminate the influence of magnetic field inhomogeneity that depends on the subject.
  • the present invention is not limited to the contents disclosed in the above embodiments, and can take various forms based on the spirit of the present invention.
  • the force radial sampling method and the hybrid radial method described in the above embodiment for the gradient echo pulse sequence do not depend on the type of the pulse sequence, such as the SE pulse sequence, the FSE pulse sequence, the EPI panoramic sequence, etc. Applicable to.
  • the force Gr axis and Gp axis are described for the case where the Gr axis and Gp axis in the two-dimensional plane rotate in the k space. It can be associated with any axis of ⁇ , ⁇ , and ⁇ in space, and oblique photography and off-center photography can also be performed. Furthermore, rotation in a three-dimensional sphere can also be performed.
  • the figure shows a small number of blocks as an example of the radial MRI method and the hybrid radial method
  • the number of blocks and the number of echoes in the block can be set arbitrarily. Performs the same processing.
  • the number of echoes to be acquired, the rotation angle, and the number of segments can be set arbitrarily.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an MRI apparatus to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a pulse sequence of a gradient echo of a radial MRI method to which the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the pulse sequence of the noble and radial method to which the present invention is applied.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a general gradient echo pulse sequence.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a sampling method and k-space.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the influence of gradient magnetic field error.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the influence of a gradient magnetic field offset.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining signal processing according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating signal processing according to the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating signal processing according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining signal processing according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a fourth embodiment in which the present invention is applied to continuous imaging.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a fifth embodiment in which the present invention is applied to bed moving imaging.

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Abstract

 静磁場、傾斜磁場および高周波磁場の各磁場を発生する手段と、被検体から発生するエコー信号を受信する手段とを備え、k空間における1以上の計測軌跡に対応するエコーデータを、該計測軌跡のk空間座標軸に対する角度を変えながら計測し、角度毎に少なくとも一つの計測データを収集する撮影手段と、前記計測データをk空間に再配置し画像再構成する画像再構成手段とを備えたMRI装置において、画像再構成手段は、k空間への計測データの再配置に先立ち、角度毎に、計測データから選択した基準データをもとに補正用位相を算出し、算出された補正用位相を用いて計測データを位相補正する。これにより撮影時間を延長することなく、傾斜磁場の非線形性や磁場不均一に起因するアーチファクトを低減する。  

Description

明 細 書
磁気共鳴イメージング装置
技術分野
[0001] 本発明は、核磁気共鳴 (以下、「NMR」と略記する)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 (以下、「MRI」と略記する)装置に関し、 特に k空間を放射状にサンプリングするシーケンスを用いた時に発生するアーチファ タトを低減する技術に関する。
背景技術
[0002] MRI装置では、撮影中に被検体が動 ヽた場合、その影響は画像全体に及び、位相 エンコード方向に画像が流れた様なアーチファクト(以下、「体動アーチファクト」と略 記する)が生じる。これは、一般的に k空間と呼ばれるデータ空間上の各格子点のェ コー信号をサンプリングする際に、周波数エンコード方向に平行なサンプリングを位 相エンコード方向に繰り返す(以下、「直交系 (Cartesian)サンプリング法」と 、う)為で ある。
[0003] この直交系(Cartesian)サンプリング法に対して、非直交系(Non-Cartesian)サンプ リングと呼ばれる手法があり、ラディアルサンプリング法 ([非特許文献 1])や、ラディア ルサンプリング法に位相エンコードを組み合わせた、ハイブリッドラディアル法 ([非特 許文献 2]、この文献ではプロペラ MRI法といわれている)がその一例である。
[0004] ラディアルサンプリング法は、 k空間の略一点(一般的には原点)を回転中心として 回転角を変えながら放射状にサンプリングを行い、一枚の画像再構成に必要なェコ 一信号を得る技術である。ラディアルサンプリング法を用いて撮影を行った場合、放 射状にサンプリングを行うことから、体動アーチファクトが画像の周辺に散らばる(つま り、注目すべき視野の外側へ出る)ため、直交系サンプリング法の撮影と比較して体 動アーチファクトが目立たなくなり、体動に対してロバストといわれている。
[0005] しかし、ラディアルサンプリング法は、 k空間を放射状に取得することから、エコー信 号毎に撮影面内の読み出し傾斜磁場の配分が異なることになる。そのため、傾斜磁 場の非線形性や磁場不均一があると、この影響がエコー信号毎に変化することにな る。つまり、 k空間の座標に基づいて計算した、シーケンス実行時の傾斜磁場印加量 と、エコー信号取得時に実際に印加された傾斜磁場量とが異なることになり、エコー 信号を正しい k空間の座標に配置できない。このようなことから、直交系サンプリング 法と比較して、ラディアルサンプリング法は画像に傾斜磁場の非線形性や磁場不均 一によるアーチファクトを生じやすい、という問題がある。ラディアルサンプリング法に おける上記アーチファクトを補正するため、シーケンス実行前にあら力じめ傾斜磁場 の非線形性を測定しておき、本計測に反映する手法がある [非特許文献 3]。
[0006] 非特千文献 1 : G.H. Glover et al, Projection Reconstruction Techniques for Reductio n of Motion Effectsin MRI, Magnetic Resonance in Medicine 28: 275—289 (1992) 非特許文献 2 :JamesG. Pipe, Motion Correction With PROPELLER MRI: Applicatio n to Head Motion and Free— BreathingCardiac Imaging, Magnetic Resonance in Medi cine 42: 963-969(1999)
非特許文献 3 : D.C. Peters et al, Centering the Projection Reconstruction Trajector y: Reducing GradientDelay Errors, Magnetic Resonance in Medicine 50: 1-6(2003) 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] [非特許文献 3]に開示された手法では、傾斜磁場の非線形を測定するための余分 な計測が必要になるので、全撮影時間が延長してしまう課題がある。
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ラディアルサンプ リング法、或いはノ、イブリツドラディアル法にぉ 、て、付加的なデータ計測をしな 、で 撮影時間を延長すること無ぐ傾斜磁場の非線形性や磁場不均一に起因するアーチ ファクトを低減することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 前記課題を解決するために、本発明の MRI装置は次の様に構成される。
静磁場、傾斜磁場および高周波磁場の各磁場を発生する手段と、被検体から発生 するエコー信号を受信する手段とを備え、 k空間における 1以上の計測軌跡に対応 するエコーデータを、該計測軌跡の k空間座標軸に対する角度を変えながら計測し、 角度毎に少なくとも一つの計測データを収集する撮影手段と、前記計測データを前 記 k空間に再配置し画像再構成する画像再構成手段とを備え、
前記画像再構成手段は、 k空間への計測データの再配置に先立ち、前記角度毎 に、前記計測データ力 選択した基準データをもとに補正用位相を算出し、算出され た補正用位相を用いて前記計測データを位相補正する手段を備えたことを特徴とす る。
[0009] 本発明の MRI装置は、例えば、ラディアルサンプリング法或いはハイブリッドラディア ル法による計測を行なう MRI装置に適用することができ、前者の場合、撮影手段は、 一つの角度につき一つの計測軌跡に対応するエコーを計測し、画像再構成手段は 、当該一つのエコーを前記基準データとする。また後者の場合、撮影手段は、一つ の角度につき、位相エンコードされた複数の平行軌跡に対応するエコーを計測し、 画像再構成手段は、前記複数のエコーから選択した少なくとも一つのエコーを前記 基準データとする。
なお本発明において計測軌跡とは、 k空間に配置されたエコーデータによって k空 間に描かれる仮想的な線を意味し、計測軌跡は一つのエコーを発生させるために付 与される傾斜磁場によって決まる。また平行軌跡とは、 k空間において互いに平行で ある計測軌跡を意味する。
[0010] 本発明の MRI装置は、ラディアルサンプリング法やハイブリッドラディアル法にお!ヽ て、傾斜磁場の非線形性ゃ静磁場不均一に起因するアーチファクトを低減すること ができる。
[0011] 本発明の MRI装置において、位相補正手段は、例えば、基準データを k空間座標 の 1つの軸についてフーリエ変換し、変換後のデータの、被検体の存在する位置に おける位相を補正用位相とする。或いは、基準データを k空間座標の 1つの軸につい てフーリエ変換し、変換後のデータの位相を補正用位相として、それぞれの座標位 置について補正する。或いは、基準データを k空間座標の 1つの軸についてフーリエ 変換し、変換後のデータの位相を関数フィッティングしたものを補正用位相とする。
[0012] 本発明の MRI装置は、連続撮影を行なう MRI装置にも適用できる。
例えば、撮影手段は、 k空間における 1以上の計測軌跡に対応するエコーデータを 該計測軌跡の k空間座標軸に対する角度を変えながら計測して一組の計測データ の取得を繰り返し、前記位相補正手段は、前記一組の計測データの一つを選択して 補正用位相を算出し、当該補正用位相を用いて、他の計測データを補正する。
[0013] また本発明の MRI装置は、被検体を載せたベッドを移動させながら撮影を行なう MR I装置にも適用できる。
例えば、本発明の MRI装置は、被検体を静磁場中で移動させる移動手段をさら〖こ 備え、前記撮影手段は、 k空間における 1以上の計測軌跡に対応するエコーデータ を該計測軌跡の k空間座標軸に対する角度を変えながら実施する一組の計測デー タの取得と前記移動手段による被検体の移動とを同期させながら繰り返し、前記位相 補正手段は、前記繰り返しにおいて、 1以上の前記一組の計測データの取得毎に補 正用位相を更新し、更新された補正用位相を更新後に取得される計測データに適 用して位相補正する。
発明の効果
[0014] 本発明は、ラディアルサンプリング法、或 ヽはラディアルサンプリング法に位相ェン コードを組み合わせたハイブリッドラディアル法に対し、取得したデータから静磁場不 均一や傾斜磁場の非線形性に起因するエコー信号のピークずれを算出して補正す ることにより、付加的なデータ計測をしないで撮影時間を延長すること無ぐ画像の信 号消失などの静磁場不均一や傾斜磁場の非線形性に起因するアーチファクトを低 減できる。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、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け、その繰り返 しの説明は省略する。
[0016] 図 1は本発明が適用される MRI装置の一例の全体構成を示すブロック図である。こ の MRI装置は、 NMR現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図 1に示すよう に、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とを備えて構成される。
[0017] 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、被検体 1の周りに永久磁石方式または常電 導方式あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置されて!、る。
[0018] 傾斜磁場発生系 3は、 Χ,Υ,Ζの 3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル 9と、それぞれの 傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源 10とから成り、後述のシーケンサ 4からの命 令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源 10を駆動することにより、 Χ,Υ,Ζの 3軸 方向の傾斜磁場を被検体 1に印加する。 3軸方向の傾斜磁場を組み合わせることに より、任意の方向にスライス方向傾斜磁場パルス (Gs)を発生させて被検体 1に対する スライス面を設定するとともに、任意の方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス (G P)及び周波数エンコード方向傾斜磁場パルス (GDを発生して、エコー信号にそれぞ れの方向の位置情報をエンコードする。
[0019] シーケンサ 4は、高周波磁場パルス(以下、「RFパルス」と 、う)と傾斜磁場パルスを ある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御手段で、 CPU8の制御で動作し 、被検体 1の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系 5、傾斜磁場発生 系 3、および受信系 6に送る。
[0020] 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と力も成る。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サ 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 (RFパルス)が被検 体 1に照射される。
[0021] 受信系 6は、被検体 1の生体組織を構成する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 (NMR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とから成る。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 1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 l7でディジタル量に変換されて、信号処理系 7に送られる。 [0022] 信号処理系 7は、光ディスク 19、磁気ディスク 18等の外部記憶装置と、 CRT等からな るディスプレイ 20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 20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。
[0023] なお、図 1にお 、て、送信側及び受信側の高周波コイル 14a、 14bと傾斜磁場コイル 9は、被検体 1の周りの空間に配置された静磁場発生系 2の静磁場空間内に設置され ている。
[0024] 現在 MRI装置の撮影対象スピン種は、臨床で普及しているものとしては、被検体の 主たる構成物質であるプロトンである。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和 現象の空間分布を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能 を 2次元もしくは 3次元的に撮影する。
[0025] 次に、上記 MRI装置において実施される撮影方法を説明する。図 2および図 3に、 本発明が適用されるラディアルサンプリング法 (以下、「ラディアル MRI法」と 、う)およ びハイブリッドラディアル (プロペラ MRIとも呼ばれている)法によるパルスシーケンスの 例として、それぞれグラディエントエコー系のパルスシーケンス示す。また図 4に直交 系サンプリング法によるパルスシーケンス、図 5 (a)、(b)、(d)に、これらパルスシーケ ンスにより取得したデータの k空間への配置を示す。
[0026] 図 2〜4の RF、 A/D、 echoはそれぞれ、 RFパルス 501、 AD変換(サンプリングウィンド ゥ) 505、エコー信号(図 2について 603、図 3について 707〜710、図 4について 506)の タイミングを表す。 Gs、 Gp、 Grは、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軸を表す。ラディアル MRI法およびノヽイブリツドラディアル法 においては、 Gp、 Grの二つの軸の傾斜磁場が位相エンコード傾斜磁場パルスおよ び周波数エンコード傾斜磁場パルスとして印加される。図 2における 507、図 3におけ る 702、図 4における 507は計測の繰り返し又は繰り返し時間 (RFパルス 501の間隔)を 、図 2における 506、図 3における 701、図 4における 508は画像取得時間を示す。
[0027] まず図 2に示すラディアル MRI法のパルスシーケンスについて説明する。このパル スシーケンスは、図 4で示した直交系サンプリング法とは、位相エンコード傾斜磁場の 軸 Gpにも周波数エンコード傾斜磁場と同様の傾斜磁場 601を印加することと、パルス シーケンスの各繰り返し 507毎に Gp,Gr軸に印加する傾斜磁場 601、 602の振幅を変 えることが異なっている。 k空間の縦軸と横軸は、それぞ; tl^立相エンコード傾斜磁場 および周波数エンコード傾斜磁場の軸に対応して ヽるので、パルスシーケンスの各 繰り返し 507で異なる量の傾斜磁場 601、 602の振幅を用いることで、 k空間の略一点 を中心として放射状に回転したデータを取得できる。
[0028] 図 2のパルスシーケンスを用 、てサンプリングしたェコ一信号を k空間に配置した結 果を図 5 (b)に示す。図 5 (b)は、 507を 12回繰り返し、それぞれ 603-1〜603-cのェコ 一信号を取得した場合である。この場合、 k空間を均等に埋めるために必要な回転 角△ 0 (802)は、
Δ θ = π /12 (1)
であり、このようなサンプリングを行うため、 Gp軸、 Gr軸の傾斜磁場出力 GR,GPは、直 交系サンプリング法で用いる周波数エンコード傾斜磁場の出力を G、繰り返し番号を n(l≤n≤12)とした時、
GP=G X sin(A 0 X (n- 1》 (2)
GR=G X cos(A 0 X (n- 1》 (3)
である。ラディアル MRI法のメリットは、直交系サンプリング法の場合と比較して、少な いエコー数でも分解能が良いことと、体動によるゴースト若しくはアーチファクトが発 生しにくいことである。また、撮影時の回転角を調整することで、被検体の体動による 画質への影響を少なくできる。
[0029] ハイブリッドラディアル法のパルスシーケンスは、上述のラディアル MRI法に位相ェ ンコードを付カ卩したものであり、図 3に示すように、計測 701を複数(図では 4つ)のブロ ック 702-1〜702-4に分割し、それぞれのブロック内で複数(図では 5個)のエコー信 号を取得する。このパルスシーケンスと図 2に示すラディアル MRI法のパルスシーケン スとの違いは、ブロック 702-1〜702-4毎に異なる k空間上の回転角となるように、傾斜 磁場出力を設定し、それぞれのブロック 702-1〜702-4内では、位相エンコードパルス を付カ卩していることである。図 3では、傾斜磁場パルス 703、 704は回転角度に応じて 出力が変化する傾斜磁場パルス、傾斜磁場パルス 703、 704の前に出力される傾斜 磁場パルス 705、 706は位相エンコード量を付加する傾斜磁場パルスである。図の場 合では、第 1のブロック 702-1内で位相エンコード量 705-1の異なる 5つのエコー信号 7 07-1〜707-5を取得した後、第 2のブロック 702-2に移行して、位相エンコード量 705- 2及び 706-2の異なる 5つのエコー信号 708-1〜708-5を取得する。この操作を第 3の ブロック 702-3、第 4のブロック 702-4についても同様に行い、エコー信号 709-1〜709 -5、 710-1〜710-5を取得し、画像再構成に必要な全てのエコー信号を取得する。な お、図の場合は、ブロック 702-1は Ky軸に、ブロック 702-3は Ky軸に並行となるように シーケンスを実行して!/、る (ブロック 702-1とブロック 702-3は互 、に直交する)ため、傾 斜磁場ブロック 706-1と 705-3には位相エンコード成分が含まれず、出力が一定であ る。
[0030] このようにして取得したエコー信号を、 k空間に配置した結果を、図 5(d)に示す。こ の場合では、各ブロック 702-1〜702-4毎に、角度 804で回転し、それぞれのブロック 内では位相エンコード量が異なる 5個のエコー信号を取得している。例えば、第 1の ブロック 702-1では、位相エンコード量の異なる 5つのエコー信号群 707-1〜707-5を 取得しており、第 2のブロック 702-2では、第 1のブロックと同様に位相エンコード量の 異なる 5つのエコー信号群 708-1〜708-5を取得する。これらブロックのデータを k空 間に配置すると、それぞれ 805-1 ,805-2となり、ブロック間は互 、に角度 804だけ異な つている。なおハイブリッドラディアル法では、回転角度毎の計測の単位を意味する ブロックは、ブレードとも呼ばれる。
[0031] ラディアル MRI法およびハイブリッドラディアル法で取得したデータは、 k空間の規 則正しい格子座標にはのらない。そこで、サンプリングしたデータ力 補間処理を用 いて、規則正しい格子座標上のデータを作成するグリッディング処理を行なう。グリツ デイング処理については、例えば [非特許文献 4]に記載されている。以下、簡単に説 明する。
特干文献 4:J.I. Jackson et al, selection of a Convolution Function for Fourier Inv ersion UsingGndding, IEEE Trans. Med. Imaging, vol.10, pp.473— 478
[0032] 図 5(c)は、非直交系サンプリング法で取得したデータを、グリッディング処理して k空 間に配置した場合の模式図である。 k空間 801は、図 5(c)の黒丸で示すように規則正 しい格子点の座標を有する。しかし、非直交系サンプリングで取得したデータは 803- l〜803-3の様に k空間に対して異なる軌跡 (J¾標)を通るので、白丸で示すサンプリン グされたデータは k空間の格子点座標 (図 5(c)中の黒丸)と一致しな 、。グリッディング 処理では、これらサンプリングされたデータ (図中の白丸)を用いて、補間処理により規 則正しい格子点座標 (図 5(c)中の黒丸)にデータを再配置する。補間処理は、例えば Sine関数や Kaiser-Bessel関数の補間用関数を用いて行う。
[0033] グリッディング処理をすることにより、計測データは直交系サンプリングで計測された 計測データと同様にフーリエ変換することにより画像再構成することができる。グリツ デイング処理において、白丸で示すデータの座標は、そのデータを取得するために 設定された (例えば式 (2)、(3)で算出された)傾斜磁場の振幅で決まる座標として扱 われる。し力 実際にデータを取得する際に印加された傾斜磁場に誤差が生じた場 合には、データは実際に配置されるべき座標とは異なる座標 (算出された座標)にあ るものとしてグリッディング処理されることになり、その結果、再構成された画像は誤差 による影響を受ける。そこで本発明の MRI装置の信号処理系は、グリッディング処理 に先立って、取得したデータに対し、傾斜磁場の誤差を補正する処理を行なう。
[0034] まず傾斜磁場の誤差がデータに与える影響について説明する。一例として、エコー 信号取得中の読み出し傾斜磁場軸に誤差が生じた場合の例を説明する。図 6は、図 2のシーケンスの一回の繰り返しを示し、読み出し傾斜磁場軸の誤差によって傾斜磁 場オフセットを生じて 、る場合 (b)と、傾斜磁場オフセットが無 、場合 (a)を示して ヽ る。誤差すなわち傾斜磁場オフセットがない場合には、読み出し傾斜磁場軸に印加 したディフェイズ傾斜磁場パルス 301-1と、読み出し傾斜磁場パルス 302-1の積分量 が 0となる時間(すなわち、図の場合は A部と B部の面積が同じとなる時間)にエコー 信号 301が生じる。
[0035] これに対し、読み出し傾斜磁場方向に傾斜磁場誤差あるいは静磁場不均一による オフセット- Gがある場合、図 6 (b)のように読み出し傾斜磁場パルスの印加量に、傾
0
斜磁場オフセット量- Gをカ卩えたものがエコー信号取得中に印加された傾斜磁場の
0
総量となるため、傾斜磁場オフセットと同極性に印加するディフェイズ傾斜磁場パル ス 301-2の面積は、見かけ上大きくなる (A')。一方、傾斜磁場オフセットと逆極性に印 カロされる読み出し傾斜磁場パルス 302-2は、面積が見かけ上小さくなり (B')、読み出し 傾斜磁場軸に印加した傾斜磁場パルスの積分量が 0となる時間は、図 6(a)の場合と 比較して後ろ側へ Pだけシフトする。
0
[0036] このようなエコー信号のピーク位置シフトは、上述した傾斜磁場オフセットのほか、 傾斜磁場の立ち上がり時間のずれや、傾斜磁場の非線形性、静磁場不均一などに よっても同様に生じる。ここでは、これらの要因をまとめて傾斜磁場誤差と呼んでいる
[0037] 次にこのような傾斜磁場誤差がラディアル MRI法による計測データに与える影響に ついて、図 7を用いて説明する。図 7は、 k空間中心部を拡大して示しており、白丸は 実際に計測したデータ点を、黒丸は k空間の格子点座標を表す。
図 7(a)は、傾斜磁場誤差が無い理想的な状態であり、計測したエコー信号 903上の データ点は、 k空間の 1点 (図 7では原点)を中心にして放射状に規則正しく並ぶ。
[0038] これに対し、傾斜磁場誤差に起因してピーク位置ずれがあった場合には、 k空間の 回転方向に応じてエコー信号を配置すると、図 7 (b)で示すように、ピーク位置のデ 一タ点は原点からずれ、エコー信号 904上のデータ点は規則正 、放射状にならな い。
再構成時のグリッディングではシーケンス計算時の座標を用いるため、すなわち、 本来図 7 (b)の白丸で示す位置にある計測データ力 図 7 (a)の白丸で示す位置に あるとしてグリッディングがなされるため、この誤差の影響で画像の信号消失などが発 生して画質が劣化し、アーチファクトとなる。
ノ、イブリツドラディアル法の場合は、図 5 (d)で示すブロック 805の回転角毎に図 7 (b )と同様の誤差が生じ、この場合もアーチファクトとなる。この傾斜磁場誤差は、読み 出し傾斜磁場パルスの印加軸によって変わる要素も含まれるため、ラディアル MRI法 では回転角に応じて傾斜磁場誤差の影響が異なることが多!、。
[0039] 以上説明した、ラディアル MRI法のアーチファクト発生要因を踏まえて、本発明の M RI装置の補正処理の実施の形態を説明する。
<第 1の実施の形態 >
本発明の MRI装置の第 1の実施の形態を、図 8を用いて説明する。図 8は、ラディア ル MRI法又はハイブリッドラディアル法実施時の補正処理の各処理ステップを示すフ ローチャートである。なお、図 8の「ブロック」は回転角度毎の単位を表す。つまり、ラ ディアル MRI法ではブロックは各エコー信号に対応(即ち、ブロック数 =プロジェクショ ン数)し、ハイブリッドラディアル法ではブロックはブレードに対応する(即ち、ブロック 数 =ブレード数)。以下、図 8に基づいて各処理ステップを詳細に説明する。
[0040] ステップ 101で、 1ブロックの計測を行う。つまり、ラディアル MRI法では 1つのエコー 信号を、ハイブリッドラディアル法では 1つのブレードに属するエコー信号群の計測を 行う。
[0041] ステップ 102で、ブロック単位で取得したエコー信号を一次元フーリエ変換してェコ 一データとする。つまり、ラディアル MRI法ではステップ 101で計測した 1つのエコー信 号を一次元フーリエ変換し、ハイブリッドラディアル法ではステップ 101で計測した 1つ のブレードに属するエコー信号群の各々を一次元フーリエ変換する。
[0042] ステップ 103で、ブロック内のエコーデータから、補正の基準となるデータを選出す る。図 9に基準データの選出の一例を示す。斜線で示す領域が基準として選出する ブロックを表す。図 9(a)は、ブロック数が 10のラディアル MRI法の場合である。ラディア ル MRI法の場合はブロック内に 1エコーしか取得しないので、それぞれのブロックのデ ータを基準データ 110-l〜110-aとする。図 9(b)はブロック 111の数が 5、ブロック内の エコー数が 4のハイブリッドラディアル法の場合である。ハイブリッドラディアル法の場 合、ブロック内のデータは全て k空間の回転角が同じであるので、基準データ 112は各 ブロック内で一つ選出すればよい。例えば、ブロック内のデータはそれぞれ異なる位 相エンコードが付加されている力 基準データとしては、位相エンコードを付カ卩しない で取得したデータ (位相エンコードが 0のデータ)を選出すればょ 、。
[0043] ステップ 104で、ステップ 103で選出した基準データの位相を算出する。ステップ 105 で、ステップ 104で算出した基準データの位相からブロック内のエコーデータを補正 するための位相を作成する。補正用位相作成の具体的な方法は、後述する。
[0044] ステップ 106で、ステップ 105で作成した補正用位相を用いて、ブロック内のエコー データを補正する。位相補正処理としては、例えば、補正対象となる複素データを C( n,x)、補正用の位相を φ (η,χ)としたとき、補正後のデ一一タ C'(n,x)は、
Re [し'、 η,χノ ]=Re[C、n,x)] X cos( φ (η,χ))— lm[C、n,x)] X sm{ φ (η,χ ) Im[C'(n,x)]=lm[C(n,x)] X cos( φ (n,x)) + Re[C(n,x)] X sin( φ (η,χ)) (8) である (ここで、 Re[],Im[]はそれぞれデータの実部、虚部を表す)。ラディアル MRI法で は、各ブロックが 1エコーのみ有するので、補正用位相を取得した基準データのみに 対して式 (8)の位相補正を行う。ハイブリッドラディアル法では、ブロック内に複数のデ ータがあるので、基準データ力 作成した補正用位相を用いて各データに対して式( 8)の位相補正を行う。
[0045] ステップ 107で、ブロック単位で位相補正されたエコー信号を一次元逆フーリエ変換 して k空間のデータに戻す。
[0046] ステップ 108で、最終ブロックか否かをチェックし、最終ブロックであれば次のステツ プ 109に移行し、最終ブロックでなければステップ 10bを介してステップ 101に戻り、次 ぎのブロックの処理を進める。そして、上記 101〜108のステップを最後のブロックにな るまで繰り返す。つまり、上記ステップ 101〜107を、ラディアル MRI法ではエコー信号 毎に、ハイブリッドラディアル法ではブレード毎に繰り返す。
[0047] ステップ 109で、位相補正された全ブロックデータをグリッディングして、 k空間の各 格子点上のデータを求める。ステップ 10aで、ステップ 109でグリッディングされた k空 間データを二次元フーリエ変換して画像を得る。以上迄が、図 1のフローチャートの 説明である。
[0048] 次に上記ステップ 105で行われる補正用位相作成の具体的方法を説明する。ステツ プ 105で作成される補正用位相は、以下に例示するものがあり、いずれかを上記式( 8)の φ (η,χ)として用いる。以下の補正用位相を用いた補正は、以下の番号順により 精緻な補正となる。
[0049] 1.位相オフセット成分
取得したエコー信号をグリッディングして k空間データを作成する際、エコー信号の 位相オフセットがエコー毎に異なる場合、エコー間で信号が打ち消し合い画質が劣 化する。そこで、全てのエコー信号について位相オフセット成分を計算し補正するこ とでこれを改善する。エコー信号の位相オフセット成分は、フーリエ変換後のデータ にも同量の位相オフセットとなるので、基準データ力も位相オフセットを算出して補正 するのが良い。この時、位相オフセットは、位相の一次成分や高次成分の影響を避 けるため、基準データの中心座標 (例えば、基準データの点数が Xの場合、 X/2の位 置)の位相を用い、
φ (n)=arc tan(Im[S(n,X/2)]/Re[S(n,X/2)]) (4)
o
により算出する (ここで、 S(n,x)はブロック内の基準データを表す。 nはブロック番号、 X は位置座表を表す。 )oこの φ (n)を補正用の位相とする。
0
(η,χ) = φ (η) (5)
ο
[0050] 2.単純位相
エコー信号毎のピーク位置のずれを補正するために、基準データの位相をそのま ま補正用の位相とすることで、ピーク位置ずれに起因する一次成分の位相補正を行 う。従って、補正用の位相は、
φ (n,x) = arc tan(Im[S(n,x)]/Re[S(n,x)]) (6)
である。
このような単純位相による位相補正によって、例えば図 7(a)に示されている様に、位 相補正された k空間内のエコー信号群は所定の略一点 (例えば原点)を中心に回転 対称な配置となる。つまり、ブロック毎のエコー信号の、読み出し傾斜磁場方向のピ ーク位置が略一致して、その一致点を中心とした回転対称な配置となる。また単純位 相は位相オフセット成分を含んで 、るので、単純位相を用いることにより位相オフセッ トの補正も同時に行なわれることになる。
[0051] 3.位相フィッティング
静磁場不均一が大きい場合や、撮影対象に脂肪などが含まれる場合には、局所的 に位相が回転するので、基準データの位相にはピーク位置ずれ以外にこれらの成分 が含まれる場合がある。そのため、基準データの位相をそのまま用いると、局所的に 画像コントラストが歪む場合がある。
[0052] そこで、算出したデータを所定の関数でフィッティングすることによって、ピーク位置 ずれ以外の位相回転の影響を排除する。フィッティング処理では、基準データの位 相をアンラップ処理した後、一次あるいは高次関数を用いてフィッティングするのが良 い。例えば、フィッティング用関数として二次関数を用い、各ブロックのフィッティング 後の 0次、一次、二次の係数をそれぞれ φ (η)、 φ (η)、 φ (η)とした場合、補正用の 位相は
φ (η,χ) = φ (η) X χ2+ φ (η) Χ χ+ (η) (7)
2 1 0
である (フィッティング次数を一次とした場合は、 φ (η)=0である)。
2
[0053] このような位相フィッティングによる位相補正によって、上記 2の単純位相を用いた 補正と同様に、位相補正された k空間内のエコー信号群は所定の一点 (例えば原点) を中心に回転対称な配置となるが、上記 2の場合と比較して、ピーク位置ずれに起因 する以外の位相成分を排除できるので、ブロック毎のエコー信号のピーク位置の一 致度をより高めることができる。以上迄が、補正用位相作成の具体的方法の説明であ る。
[0054] 以上説明したように本実施例によれば、静磁場不均一や傾斜磁場の非線形性に 起因するエコー信号のピークずれがあっても、それを補正することにより、画像の信 号消失などのアーチファクトを低減して、画質を向上させることができる。
[0055] <第 2の実施の形態 >
次に、本発明の MRI装置の第 2の実施の形態を説明する。第 1の実施の形態との主 な違いは、最初に全ての計測 201を実施後、データを補正用する点、および基準デ 一タは各ブロック力 選択するのではなぐ所望のブロック間隔を置 、て選択すること ができる点である。図 10は、本実施の形態による、ラディアル MRI法又はハイブリッド ラディアル法実施時の補正処理の各処理ステップを示すフローチャートである。尚、 図 8のフローチャートと同じ処理を表す処理ステップには、同じステップ番号を付して いる。また図 10の「ブロック」は回転角度毎の単位を表すことも図 8と同様である。以 下、図 8のフローチャートと異なる処理ステップのみ詳細に説明し、同じ処理ステップ についは概要を説明するのみとする。
[0056] ステップ 201で、全ブロックのデータを計測する。
ステップ 102で、全ブロックのエコー信号をそれぞれ一次元フーリエ変換してエコー データとする。つまり、図 8のステップ 102の処理を、全ブロックについて行う。
ステップ 202で、補正用位相を取得するための基準データを選出する。基準データ は、図 8のステップ 103と同様にブロック毎に選出しても良いし、任意のブロックのデー タを選別して選択しても良い。選択の一例を図 9(c)に示す。図 9(c)は、図 9(a)と同一 の計測の場合である力 基準用データとして、 113のみを選択し、 114は基準用データ として選択しな 、場合である。
[0057] ステップ 104で、図 8のステップ 104と同様に、ステップ 202で選出した基準データの 位相を算出する。ステップ 105で、図 8のステップ 105と同様に、ステップ 104で算出し た基準データの位相力もブロック内のデータを補正するための位相を作成する。補 正位相は、前述した 1〜3 (位相オフセット、単純位相、位相フィッティング)のいずれ を用いてもよい。
[0058] ステップ 203で、ステップ 105で作成した補正用位相を元に、補正用位相の補間処 理を行う。この補間処理は、基準データをブロック毎に選択した場合には行なわなく てもよい。基準データを任意の間隔で選択したブロックから選択した場合に、選択し たブロックで作成された補正用位相を用いて、選択されな力つたブロックの補正用位 相を補間により求める。
[0059] 補間処理としては、各ブロックで作成した補正用位相 φ (η,χ)をブロック方向(η方向 )に所定の関数でフィッティングする。例えば二次関数でフィッティングする場合、フィ ッティング後の 0次、一次、二次の係数をそれぞれ φ (X), φ (X), φ (X)としたとき、補正
0 1 2
用の位相は、
φ (η,χ)= φ (χ) Χ η + φ (χ) Χ η+ φ (χ) (9)
2 1 0
である。この補正用位相は、ラディアル MRI法又はノ、イブリツドラディアル法で問題と なる傾斜磁場誤差が、傾斜磁場印加軸の割合に依存して変化することを考慮したも のである。
[0060] ブロック方向の補間処理を行なうことにより、少ないブロックのデータ力 補正用位 相を作成できる。従って、例えばブロックの基準データが極端に歪んで劣化した場合 、基準データをリジェクトすることが考えられる力 この場合にも適用できる。
[0061] ステップ 106で、図 8のステップ 106と同様に、ステップ 203で作成した各ブロックの補 正用位相 φ (η,χ)を用いて、ブロック毎にそのブロック内のデータを位相補正する。 ステップ 107で、図 8のステップ 107と同様に、ブロック単位で位相補正されたエコー 信号を一次元逆フーリエ変換して k空間のデータに戻す。
ステップ 109で、図 8のステップ 109と同様に、位相補正された全ブロックデータをダリ ッデイングして、 k空間の各格子点上のデータを求める。
ステップ 10aで、図 8のステップ 10aと同様に、ステップ 109でグリッディングされた k空 間データを二次元フーリエ変換して画像を得る。
以上迄が、図 10のフローチャートの説明である。
[0062] 以上説明した第 1および第 2の実施の形態では、ステップ 105で補正用位相を作成 する際、高次関数でフィッティングする例(段落番号 0051で説明した、 3.位相フイツ ティング)を示した力 フィッティング結果のうち、特定の次数の係数のみを用いて補 正用位相を作成することもできる。この場合は、まずフィッティング関数として高次関 数を用いてフィッティング後の位相マップを得るとともに、結果 (フィッティング後の位 相マップ)から、エコーのピーク位置ずれに直接関係する一次の成分を取り出し、こ の成分の補正を行なう。これにより、フィッティング後の位相マップの精度を向上でき 、最初力 フィッティング関数として一次関数を用いた場合よりも補正の精度を良くす ることがでさる。
[0063] また、ステップ 203で補正用の位相を補間する際も、特定の次数の係数のみを補間 して使用することもできる。これも、エコーのピーク位置ずれに起因する成分のみを補 正するのに効果的である。
[0064] <第 3の実施の形態 >
次に、本発明の MRI装置の第 3の実施の形態を説明する。この実施の形態は、位 相エンコードを伴うハイブリッドラディアル法で取得したデータの位相補正に適用され る。本実施の形態は、第 1の実施の形態或いは第 2の実施の形態の、基準を選択す るステップ (ステップ 103或いはステップ 203)において、位相エンコード方向のピーク ずれを補正する処理を追加すること以外は、第 1の実施の形態或いは第 2の実施の 形態と同様である。
[0065] ハイブリッドラディアルシーケンスにお!/、ては、ブロック毎に位相エンコードを付カロし たデータを取得する力 このとき、各ブロックで取得したデータに位相エンコード方向 (以下、 PE方向)にピークずれがある場合、位相エンコードを付加しないで取得したデ ータを基準データとして選出しても、最適なデータではない。
[0066] そこで、基準データの選出ステップ (第 1の実施の形態のステップ 103あるいは第 2の 実施の形態のステップ 202)において、図 11に示すような、位相エンコード方向の処 理 121〜126をカ卩える。
ステップ 121で、 PE方向にフーリエ変換する。
ステップ 122で、 PE方向の参照データを選出する。参照データ CPE(y)(l≤y≤Y)とし ては、 PE方向のフーリエ変換後のデータを I(X,y)(l≤x≤X,l≤y≤Y)とした場合、例え ば読み出し方向のデータ点数の中心位置 (X/2 ,y)のデータを選択し、
CPE(y)=I(X/2,y) (10)
とする。
[0067] ステップ 123で、ステップ 122で作成した PE方向の参照データ CPE(y)を用いて、補正 用の位相、 Φ(χ,γ)を作成する。このとき、
Φ (x,y)=arc
tan(Im[CPE(y)]/Re[CPE(y)]) (11)
である。また、補正用位相 Φ(χ,γ)の精度を向上するために、関数でフィッティングして も良い。
[0068] ステップ 124で、ステップ 123で作成した補正用の位相 Φ(χ,γ)を用いて、ブロック内 のデータを位相補正する。位相補正処理としては、式 (8)と同様の処理を行う。
ステップ 125で、 ΡΕ方向に逆フーリエ変換する。
ステップ 126で、補正用基準データを選出する。これは、第 1の実施例の 103及び第
2の実施例の 203で記載した処理と同じである。
[0069] 以上説明したように本実施の形態によれば、第 1の実施の形態の効果に加えて、傾 斜磁場誤差が、傾斜磁場印加軸の割合に依存して変化する場合にも、その誤差の 影響を除去して、画質を向上させることができる。
[0070] <第 4の実施の形態 >
次に、本発明の MRI装置の第 4の実施の形態を説明する。上述した第 1から第 3の 実施の形態では、 1回の撮像 (一つの k空間データの位相補正)の例を説明したが、 本実施の形態は、ダイナミック撮影やフルオロスコピーのような連続撮影に本発明を 適用したものである。図 12に連続撮像の一例として、フルオロスコピー(ダイナミック 撮像)に本発明を適用した実施の形態を模式的に示す。 [0071] フルオロスコピーは、検査対象の同一領域を時系列的に撮像し、時系列的に得ら れる画像の表示'更新を繰り返す。ここで撮像は、ラディアル MRI法或いはハイブリツ ドラディアル法のパルスシーケンスによって行う。時系列画像 132は、それぞれ独立し た k空間データ 131- l〜131-nを用いて再構成されたものでもよいし、時間的に隣接 する画像同士で k空間データの一部を共用して再構成されたものでもよヽ。図示する 実施の形態では、 2枚目以降の画像は、隣接する画像同士で 1つの k空間データの 2 分の 1を共用して画像再構成された場合 (ェコ一シェア法)を示して!/、る。
[0072] 画像再構成に先立ち、ラディアル MRI法或いはハイブリッドラディアル法によって取 得した k空間データの回転角度方向(ブロック方向)の位相補正を行なう。位相補正 は、前述した第 1〜第 3の実施の形態と同様に行なう。すなわち、 k空間データの各ブ ロックのデータを一次元フーリエ変換し、変換後のデータ力 基準データを選択し、 この基準データを用いて補正用位相を作成し、ブロック内のデータを位相補正する。 ハイブリッドラディアル法の場合には、さらにブロック内のデータについて位相ェンコ ード方向にピーク位置を揃えるための位相補正を行なってもよ 、。
[0073] 位相補正に用いる補正用位相は、 1枚の画像再構成が可能な k空間データが収集 される度に作成してもよいが、エコーのピーク位置ずれの原因となる傾斜磁場誤差が 経時的な要因を含まない場合、 1回だけ作成し、それを全ての画像再構成用のデー タに適用することも可能である。或いは連続して取得される k空間データに対し、所定 の頻度 (複数回に 1回の割合)で補正用位相を更新し、更新された補正用位相を用 いて、その後に画像再構成に供されるデータをブロック毎に位相補正してもよい。
[0074] 図 12に示す実施の形態では、 1枚の画像を再構成可能な k空間データ 131-1が取 得されると、その計測データから補正用位相 133-1を作成し、 k空間データ 131-1を補 正し、グリッディング後、画像再構成し 1枚目の画像 132-1を作成、表示する。 2枚目 の画像 132-2は、 k空間データ 131-1のうち後半で取得されたデータと、 k空間データ 131-2のうち前半で取得されたデータとを用いて画像再構成される。その際、画像再 構成に用いるデータは、 k空間データ 131-1を用いて作成された補正用位相 133-1を 用いて位相補正される。以後、 k空間データ 131-4が取得されるまでは、補正用位相 1 33-1を用 ヽて画像 132-3〜 132-6の再構成に用 ヽるデータを補正する。 k空間データ 131-4が取得されると、その計測データ力 補正用位相 133-2を作成し、以後のデー タの補正に用いる。
[0075] <第 5の実施の形態 >
本発明をベッド移動撮像に適用した第 5の実施の形態を説明する。図 13は、ベッド 移動撮像法に本発明による位相補正を適用した例を模式的に示す図である。ベッド 移動撮像は、被検体を載せたベッドを静磁場空間 (撮像空間)に対し相対的に移動 させながら撮像することにより、大きさに制限のある撮像空間よりも広い被検体領域を 撮像する技術である。ベッド移動撮像へのラディアル MRI法或いはノ、イブリツドラディ アル法の適用にお 、てスライス方向の制限はな!/、が、図ではベッド移動方向に平行 な方向をスライス方向とした場合を示している。この撮像方法では、ベッドを連続移動 して撮像することにより、 CT装置におけるスパイラルスキャンと同様の撮像が可能と なる。ここでは説明を簡単にするために、ベッドをスライス毎にステップ的に移動し撮 像する場合を説明する。
[0076] 図 13に示す実施の形態では、足から頭に向けてステップ状にベッドを移動しながら 体軸と直交する断面を順次撮像する。ここで 1つのスライス画像データ 141-l〜141-n は、図 12の 1つの k空間データに対応しており、 1つの k空間データから一つのスライ ス画像データが再構成される。再構成に際しては、第 1〜第 3の実施の形態と同様に 、まず 1つの k空間データを一次元フーリエ変換し、変換後のデータ力もブロック毎に 基準データを選択し、補正用位相を作成し、ブロック内のエコーのピーク位置が一致 するように位相を補正する。一つの k空間データを収集するごとに補正用位相を作成 し、位相補正を行なってもよいが、図 13に示す実施の形態では、 3枚のスライスを撮 像する度に、新たなに補正用位相を作成し、それを 3枚のスライスを画像再構成する ための各計測データに用いて位相補正する。
[0077] ベッド移動撮像では、スライス毎に被検体の撮像位置が異なるので傾斜磁場ゃ静 磁場不均一の局所的な変化が静止撮像の場合より多く生じる可能性がある。従って ベッド移動方向に付 、て精度よ 、補正を行なうためには、補正用位相を作成する頻 度を高くするか、作成した補正用位相をベッド移動方向に補間し、補正用位相を作 成しなかった計測データに適用する。 スライス毎に位相補正後のデータを一次元逆フーリエ変換した後、グリッディングし て k空間に再配置し、画像再構成し画像データを作成する。各スライスの画像データ を合成することにより被検体の全身画像データを得る。
[0078] 本実施の形態によれば、非直交系サンプリング法を適用したベッド移動撮像にお いて静磁場不均一や傾斜磁場の非線形性に起因するアーチファクトを低減できる。 特にベッド移動方向について補正用位相作成の頻度を上げることにより、被検体に 依存する磁場不均一の影響も排除することができる。
[0079] 以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、以上の実施の形態で開示さ れた内容にとどまらず、本発明の趣旨を踏まえた上で各種形態を取り得る。例えば、 上記実施の形態ではグラディエントエコーパルスシーケンスにつ 、て記載した力 ラ ディアルサンプリング法及びハイブリッドラディアル法はパルスシーケンスの種類には 依存せず、 SEパルスシーケンス、 FSEパルスシーケンス、 EPIパノレスシーケンスなどに 適用できる。
[0080] また、ラディアル MRI法及びノヽイブリツドラディアル法の実施の形態として、二次元 面内の Gr軸, Gp軸で k空間の回転を行う場合について説明した力 Gr軸, Gp軸は撮 影空間の Χ,Υ,Ζの任意の軸と対応させることが可能であり、オブリーク撮影やオフセン ター撮影も実行できる。更に、三次元球内での回転を行うこともできる。
[0081] また、図ではラディアル MRI法やハイブリッドラディアル法の例としてブロック数を少 なく示したが、実際の撮影では、ブロック数とブロック内のエコー数は任意に設定する ことができ、この場合も同様の処理を行う。同様に、ラディアル MRI法についても、取 得するエコー数及び回転角、セグメント数は任意に設定することができる。 図面の簡単な説明
[0082] [図 1]本発明が適用される MRI装置の全体構成を示す図。
[図 2]本発明が適用されるラディアル MRI法のグラディエントエコーのパルスシーケン スを説明する図。
[図 3]本発明が適用されるノ、イブリツドラディアル法のパルスシーケンスを説明する図 [図 4]一般的なグラディエントエコーのパルスシーケンスを説明する図。 [図 5]サンプリング方法と k空間を説明する図。
[図 6]傾斜磁場誤差の影響を説明する図。
[図 7]傾斜磁場オフセットの影響を説明する図。
[図 8]本発明の第 1の実施の形態の信号処理を説明する図。
[図 9]本発明の信号処理を説明する図。
[図 10]本発明の第 2の実施の形態の信号処理を説明する図。
[図 11]本発明の第 3の実施の形態の信号処理を説明する図。
[図 12]本発明を連続撮像に適用した第 4の実施の形態を説明する図。
[図 13]本発明をベッド移動撮像に適用した第 5の実施の形態を説明する図。
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···中央処理装置 (CPU)、 9· · ·傾斜磁場コィ ル、 10· · '傾斜磁場電源、 11· ··高周波発振器、 12·· '変調器、 13· ··高周波増幅器 、 14a- ··高周波コイル (送信側)、 14 ··高周波コイル (受信側)、 15·· '増幅器、 16··· 直交位相検波器、 17· · 'A/D変換器、 18· · '磁気ディスク、 19· "光ディスク、 20· · · ディスプレイ、 501 · ··高周波パルス、 502·· 'スライス選択傾斜磁場、 503· · '位相ェン コード傾斜磁場パルス、 504· · '周波数エンコード傾斜磁場パルス、 505·· 'データサ ンプルウィンド、 506· · ·エコー信号、 507· · '繰り返し時間間隔、 508· · '画像取得時 間。

Claims

請求の範囲
[1] 静磁場、傾斜磁場および高周波磁場の各磁場を発生する手段と、被検体から発生 するエコー信号を受信する手段とを備え、 k空間における 1以上の計測軌跡に対応 するエコーデータを、該計測軌跡の k空間座標軸に対する角度を変えながら計測し、 角度毎に少なくとも一つの計測データを収集する撮影手段と、前記計測データを前 記 k空間に再配置し画像再構成する画像再構成手段とを備えた磁気共鳴イメージン グ装置において、
前記画像再構成手段は、前記 k空間への計測データの再配置に先立ち、前記角 度毎に、前記計測データ力 選択した基準データをもとに補正用位相を算出し、算 出された補正用位相を用いて前記計測データを位相補正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。
[2] 請求項 1記載の磁気共鳴イメージング装置にぉ 、て、
前記撮影手段は、一つの角度につき一つの計測軌跡に対応するエコーを計測し、 前記画像再構成手段は、当該一つのエコーを前記基準データと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にぉ 、て、
前記撮影手段は、一つの角度につき、位相エンコードされた複数の平行軌跡に対 応するエコーを計測し、前記画像再構成手段は、前記複数のエコーから選択した少 なくとも一つのエコーを前記基準データとすることを特徴とする磁気共鳴イメージング 装置。
[4] 請求項 1記載の磁気共鳴イメージング装置にぉ 、て、
前記位相補正手段は、前記基準データを k空間座標の 1つの軸についてフーリエ 変換し、変換後のデータの、被検体の存在する位置における位相を前記補正用位 相とすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
[5] 請求項 1記載の磁気共鳴イメージング装置にぉ 、て、
前記位相補正手段は、前記基準データを k空間座標の 1つの軸についてフーリエ 変換し、変換後のデータの位相を前記補正用位相として、それぞれの座標位置につ V、て補正することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
[6] 請求項 1記載の磁気共鳴イメージング装置にぉ 、て、
前記位相補正手段は、前記基準データを k空間座標の 1つの軸についてフーリエ 変換し、変換後のデータの位相を関数フィッティングしたものを前記補正用位相とす 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にぉ 、て、
前記位相補正手段は、同じ角度で計測された複数のエコーのピーク位置が略一致 するように位相補正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な 、し 6の 、ずれか 1項に記載の磁気共鳴イメージング装置にぉ 、て、 前記位相補正手段は、複数の選択された角度毎の補正用位相に基づき、他の選 択されていない角度についての補正用位相を補間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。
[9] 請求項 8に記載の磁気共鳴イメージング装置にお 、て、
前記位相補正手段は、角度毎に求めた補正用位相を、放射方向と直交する方向 に関数フィッティング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。
[10] 請求項 3な 、し 8の 、ずれか 1項に記載の磁気共鳴イメージング装置にぉ 、て、 前記位相補正手段は、一つの角度について取得された複数のエコーのうち、位相 エンコードが 0であるエコーを基準データとして選択することを特徴とする磁気共鳴ィ メージング装置。
[11] 請求項 10に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記位相補正手段は、一つの角度について取得された複数のエコーに対し、位相 エンコード方向の位相を補正する処理を行なった後、基準データを選択することを特 徴とする磁気共鳴イメージング装置。
[12] 請求項 11に記載の磁気共鳴イメージング装置にぉ 、て、
前記位相補正手段は、前記複数のエコーを位相エンコード方向にフーリエ変換し、 変換後のデータの読み出し方向の中心位置の位相を用 、て、前記位相エンコード 方向の位相を補正する処理を行なうことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
[13] 請求項 11に記載の磁気共鳴イメージング装置にぉ 、て、
前記位相補正手段は、前記複数のエコーを位相エンコード方向にフーリエ変換し、 変換後のデータを関数フィッティングして、前記位相エンコード方向の位相を補正す る処理を行なうことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
[14] 請求項 1な!、し 13の 、ずれか 1項に記載の磁気共鳴イメージング装置にぉ 、て、 前記撮影手段は、 k空間における 1以上の計測軌跡に対応するエコーデータを該 計測軌跡の k空間座標軸に対する角度を変えながら計測して一組の計測データの 取得を繰り返し、
前記位相補正手段は、前記一組の計測データの一つを選択して補正用位相を算 出し、当該補正用位相を用いて、他の計測データ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。
[15] 請求項 1ないし 13のいずれか 1項に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前 記被検体を静磁場中で移動させる移動手段をさらに備え、
前記撮影手段は、 k空間における 1以上の計測軌跡に対応するエコーデータを該 計測軌跡の k空間座標軸に対する角度を変えながら実施する一組の計測データの 取得と前記移動手段による被検体の移動とを同期させながら繰り返し、
前記位相補正手段は、前記繰り返しにおいて、 1以上の前記一組の計測データの 取得毎に補正用位相を更新し、更新された補正用位相を更新後に取得される計測 データに適用して位相補正することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
[16] 静磁場に置かれた被検体に所定のパルスシーケンスに従 、傾斜磁場および高周 波磁場を印加し、 k空間の座標軸に対する角度を変化させながら放射状に計測した データを用いて前記被検体の画像を再構成する画像再構成方法にぉ ヽて、 各角度の計測データに対し、
同一角度で計測された 1ないし複数の計測データを一次元フーリエ変換する処理( 1)と、
フーリエ変換後の 1ないし複数の計測データ力 少なくとも一つの基準データを選 出する処理(2)と、
選出された基準データの位相から補正用位相を作成する処理 (3)と、
前記補正用位相を用いて同一角度で計測された 1ないし複数の計測データを補正 する処理 (4)と、 補正後の 1ないし複数の計測データを一次元逆フーリエ変換する処理 (5)とを実行 するステップと、
一次元逆フーリエ変換後の各角度の計測データを用いて補間により前記 k空間の 格子点上にデータを再配置するステップと、
前記 k空間に再配置されたデータ力 フーリエ変換により画像再構成するステップ とを備えたことを特徴とする画像再構成方法。
[17] 請求項 16に記載の画像再構成方法において、
前記補正用位相を作成する処理(3)は、
選出された基準データの位相から補正用位相を作成する処理 (3— 1)と、 前記選別された複数の角度について作成された補正用位相を用いて、選別されな 力つた角度の補正用位相を補間により作成する処理 (3— 2)とを含むことを特徴とす る画像再構成方法。
[18] 請求項 16または 17に記載の画像再構成方法であって、
各角度の計測データは、位相エンコードの異なる複数のエコーを含み、 前記基準データを選出する処理(2)は、前記複数のエコーを位相エンコード方向 にフーリエ変換する処理(2— 1)と、
位相エンコードにフーリエ変換されたデータ力 参照データを選出する処理(2— 2
)と、
前記参照データを用いて位相エンコード方向の補正用位相を作成する処理(2— 3 )と、
前記位相エンコード方向の補正用位相を用いて前記フーリエ変換されたデータを 補正する処理(2— 4)と、
前記補正後のデータを位相エンコード方向に逆フーリエ変換する処理(2— 5)とを 含み、
逆フーリエ変換後に基準データを選出することを特徴とする画像再構成方法。
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