WO2012057222A1 - 磁気共鳴撮影装置 - Google Patents

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WO2012057222A1
WO2012057222A1 PCT/JP2011/074706 JP2011074706W WO2012057222A1 WO 2012057222 A1 WO2012057222 A1 WO 2012057222A1 JP 2011074706 W JP2011074706 W JP 2011074706W WO 2012057222 A1 WO2012057222 A1 WO 2012057222A1
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measurement
water
shift
image
signal
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PCT/JP2011/074706
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亨 白猪
尾藤　良孝
智嗣 平田
悦久 五月女
陽 谷口
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株式会社 日立メディコ
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
    • G01R33/3621—NMR receivers or demodulators, e.g. preamplifiers, means for frequency modulation of the MR signal using a digital down converter, means for analog to digital conversion [ADC] or for filtering or processing of the MR signal such as bandpass filtering, resampling, decimation or interpolation
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    • G01R33/465—NMR spectroscopy applied to biological material, e.g. in vitro testing
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    • G01R33/4828—Resolving the MR signals of different chemical species, e.g. water-fat imaging
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    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/483—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
    • G01R33/485—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy based on chemical shift information [CSI] or spectroscopic imaging, e.g. to acquire the spatial distributions of metabolites
    • G—PHYSICS
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    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/561—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reduction of the scanning time, i.e. fast acquiring systems, e.g. using echo-planar pulse sequences
    • G01R33/5611—Parallel magnetic resonance imaging, e.g. sensitivity encoding [SENSE], simultaneous acquisition of spatial harmonics [SMASH], unaliasing by Fourier encoding of the overlaps using the temporal dimension [UNFOLD], k-t-broad-use linear acquisition speed-up technique [k-t-BLAST], k-t-SENSE

Definitions

  • the present invention relates to magnetic resonance imaging technology.
  • the present invention relates to a nuclear magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI) technique for imaging a spatial signal intensity distribution for each metabolite.
  • MRSI nuclear magnetic resonance spectroscopic imaging
  • the magnetic resonance imaging apparatus is an apparatus that acquires physical and chemical information of a measurement target by inducing a magnetic resonance phenomenon by irradiating a measurement target placed in a static magnetic field with a high-frequency magnetic field having a specific frequency.
  • Magnetic Resonance Imaging which is currently widely used, mainly uses magnetic resonance phenomena of hydrogen nuclei in water molecules to image differences in hydrogen nuclei density and relaxation time that vary depending on biological tissues. Is the method. As a result, tissue differences can be imaged, which is highly effective in diagnosing diseases.
  • MRS Magnetic Resonance Spectroscopy
  • MRSI Magnetic Resonance Spectroscopy
  • MRS / MRSI proton MRSI
  • MRS / MRSI proton MRSI
  • NAA N-acetylaspartic acid
  • the metabolite in the human body has only a signal intensity of about 1/1000 of that of water molecules, and is buried in the base of a huge peak signal of water, making it difficult to detect the metabolite signal. Therefore, there is a technique for suppressing a water signal in order to measure a signal from a metabolite.
  • a method of detecting a metabolite signal at the edge by suppressing a water signal in advance using a radio frequency (RF) pulse having a frequency band comparable to the frequency band of the water signal (see, for example, Patent Document 1).
  • RF radio frequency
  • a method of suppressing the signal by quasi-saturating the vicinity of the resonance frequency band of an unnecessary signal is referred to as a CHESS (CHEmical Shift Selective) method.
  • Eddy current correction using the phase of water The phase of the metabolite changes due to the eddy current generated when the gradient magnetic field is applied, and the metabolite peak is distorted. In order to correct the peak distortion due to this phase change, the phase is corrected using a water signal having a signal intensity higher than that of the metabolite (see, for example, Non-Patent Document 1). By this eddy current correction, the phase distortion is corrected and a good metabolite peak is obtained.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a technique for acquiring images of a plurality of substances having different chemical shifts such as a water image and a metabolite image without extending the measurement time. With the goal.
  • images of a plurality of desired substances having different chemical shifts are acquired by executing one imaging sequence.
  • a pre-pulse is applied, measurement is performed so that the signal of each substance to be separated is shifted on the image, and the signal is received by a receiving coil equal to or more than the number of substances to be separated.
  • An image reconstructed from the shifted signal is separated into individual substance images using the sensitivity distribution of each receiving coil. Then, correction is performed to restore the position of the shifted image. Further, residual signals of other substances due to measurement and separation processing errors are removed using the separated spectral image.
  • a static magnetic field generation unit that generates a static magnetic field in a space where the subject is placed, a transmission unit that transmits a high-frequency magnetic field pulse to the subject, and a nuclear magnetic resonance signal generated from the subject are received.
  • Receiving means gradient magnetic field applying means for applying a phase encoding gradient magnetic field for adding position information to each magnetic resonance signal, and image reconstruction for reconstructing an image from the nuclear magnetic resonance signal received by the receiving means
  • a magnetic resonance imaging apparatus comprising: a control means for acquiring a measurement image by controlling operations of the transmission means, the transmission means, the reception means, the gradient magnetic field application means, and the image reconstruction means.
  • the reception means includes reception coils equal to or more than the number of substances to be measured, and the received nuclear magnetic resonance signals are arranged in different k spaces for each reception coil
  • the measurement control means includes: A shift measurement unit that obtains a measurement image for each of the reception coils by spatially shifting a plurality of measurement target substances on the image by different shift amounts, and using the sensitivity distribution of each of the reception coils, the shift measurement unit Separating means for separating the measurement image acquired in step 1 into measurement images for each of the plurality of substances, and shift correction means for correcting the shift amount in the measurement image for each substance separated by the separation means.
  • a magnetic resonance imaging apparatus is provided.
  • the present invention it is possible to acquire images of a plurality of substances having different chemical shifts such as a water image and a metabolite image without extending the measurement time.
  • (a)-(c) is an external view of the magnetic resonance apparatus of 1st embodiment.
  • 1 is a schematic configuration diagram of a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) of a first embodiment. It is a functional block diagram of the MRI apparatus of 1st embodiment. It is a block diagram of the high frequency magnetic field coil system of 1st embodiment. It is a sequence diagram of this measurement pulse sequence of 1st embodiment.
  • (a)-(c) is explanatory drawing for demonstrating an example of the area
  • (a) illustrates kt data obtained by the water shift measurement process of the first embodiment
  • (b) illustrates kt data obtained by the water shift measurement of the second embodiment.
  • FIG. 1 is an external view of the MRI apparatus of this embodiment.
  • FIG. 1A shows a horizontal magnetic field type MRI apparatus 100 using a tunnel magnet that generates a static magnetic field with a solenoid coil.
  • FIG. 1B shows a hamburger-type (open-type) vertical magnetic field type MRI apparatus 101 in which magnets are vertically separated in order to enhance the feeling of opening.
  • FIG. 1C shows an MRI apparatus 102 that uses the same tunnel-type magnet as in FIG. 1A and has a feeling of openness by shortening the depth of the magnet and tilting it obliquely.
  • any of these MRI apparatuses having these appearances can be used.
  • the MRI apparatus of the present embodiment is not limited to these forms.
  • various known MRI apparatuses can be used regardless of the form and type of the apparatus.
  • the horizontal magnetic field type MRI apparatus 100 is used as an example.
  • a coordinate system is used in which the static magnetic field direction is the z direction, and the direction parallel to the bed surface on which the subject to be measured is placed is the x direction and the other direction is the y direction.
  • FIG. 2 is a functional configuration diagram of the MRI apparatus 100 of the present embodiment.
  • the MRI apparatus 100 of the present embodiment includes a static magnetic field generating magnet 11, a gradient magnetic field generating coil 12, a high frequency magnetic field coil system 13, a control device 14, a gradient magnetic field power supply 15, and a synthesizer 16. , A modulation device 17, an amplifier 18, an AD converter 19, and a calculator 20.
  • the synthesizer 16 generates a high frequency
  • the modulation device 17 shapes and power amplifies the high frequency generated by the synthesizer 16 and supplies a current to the high frequency magnetic field coil system 13.
  • the high-frequency magnetic field coil system 13 generates a high-frequency magnetic field (excitation pulse: RF pulse) that excites the nuclear spin of the measurement target (subject) 10 by the supplied current, and irradiates the measurement target 10.
  • the gradient magnetic field power supply 15 supplies a current to the gradient magnetic field generation coil 12, and the gradient magnetic field generation coil 12 to which the current is supplied generates a gradient magnetic field and spatially receives a high-frequency signal that is a magnetic resonance signal from the measurement object 10. Modulate according to position.
  • the high frequency magnetic field coil system 13 receives (detects) a modulated high frequency signal.
  • the amplifier 18 amplifies the high frequency signal received by the high frequency magnetic field coil system 3.
  • the control device 14 operates each device in accordance with an instruction from the computer 20.
  • the computer 20 processes and stores the input signal, and controls each device to operate according to a time chart held in advance.
  • the computer 20 includes a CPU, a memory, and a storage device, and implements various arithmetic processes and control processes by loading a program previously stored in the storage apparatus into the memory and executing the program.
  • the MRI apparatus 100 of the present embodiment irradiates (transmits) a high-frequency magnetic field to a measurement target, and a static magnetic field generation unit 110 that generates a static magnetic field in a space where the measurement target 10 is placed, as shown in FIG.
  • RF pulse transmitter 120 RF pulse transmitter 120
  • signal receiver 130 that detects (receives) a high-frequency signal caused by the high-frequency magnetic field transmitted by RF pulse transmitter 120
  • gradient that applies a gradient magnetic field that gives spatial information to the high-frequency signal
  • Magnetic field application unit 140 image reconstruction unit 150 that reconstructs an image from the high-frequency signal received by signal reception unit 130, RF pulse transmission unit 120, gradient magnetic field application unit 140, signal reception unit 130, and image reconstruction unit 150
  • Each function of the measurement control unit 160 that controls the operation of the control unit is realized.
  • the static magnetic field generation unit 110 is realized by the static magnetic field generation magnet 11.
  • the RF pulse transmission unit 120 is realized by a portion related to irradiation of a high-frequency magnetic field in the high-frequency magnetic field coil system 13, a synthesizer 16, a modulation device 17, and hardware and control software for applying a high-frequency magnetic field in the control device 14. Is done.
  • the signal receiving unit 130 is realized by a portion related to detection of a high-frequency magnetic field in the high-frequency magnetic field coil system 13, an amplifier 18, an AD converter 19, and hardware and control software for detecting a high-frequency magnetic field in the control device 14. Is done.
  • the gradient magnetic field applying unit 140 is realized by the gradient magnetic field generating coil 12, the gradient magnetic field power supply 15, and the hardware and control software for applying the gradient magnetic field among the control devices 14.
  • the measurement control unit 160 is realized by hardware and control software related to measurement control of the control device 14 and the computer 20.
  • the image reconstruction unit 150 is realized by hardware and control software related to data processing of the computer 20.
  • the RF pulse transmission unit 120, the signal reception unit 130, the gradient magnetic field application unit 140, the measurement control unit 160, and the image reconstruction unit 150 may share hardware and software and cannot be separated.
  • the high-frequency magnetic field coil system 13 is composed of a high-frequency magnetic field coil that is a transmission / reception coil that combines a high-frequency magnetic field transmission coil and a reception coil
  • this high-frequency magnetic field coil belongs to both the RF pulse application unit and the signal reception unit 130.
  • the control software belonging to each unit includes a part that integrates these operations. This configuration shows a typical configuration and is not limited to this.
  • the high-frequency magnetic field coil system 13 will be described in detail.
  • signals of a plurality of substances having different resonance frequencies are simultaneously measured and separated in a reconstructed image.
  • a sensitivity distribution of an antenna hereinafter referred to as a receiving coil
  • the high frequency magnetic field coil system 13 includes a plurality of receiving coils.
  • the number is at least the number of substances to be separated.
  • two substances that is, water and an arbitrary metabolite
  • FIG. 4 is a view for explaining the configuration of the high-frequency magnetic field coil system 13 of the present embodiment.
  • the high-frequency magnetic field coil system 13 of this embodiment includes RF coils 21, 22, and 23 and detuning circuits 24, 25, and 26.
  • the RF coil 21 belongs to an RF pulse application unit, and functions as an antenna that transmits an excitation pulse to the measurement target 10. Hereinafter, it is referred to as a transmission RF coil 21.
  • the transmission RF coil 21 includes a coil and a capacitor, and the inductance (L) of the coil and the capacitance (C) of the capacitor are adjusted to match the resonance frequency of the magnetic resonance signal.
  • the RF coil 22 and the RF coil 23 belong to the signal receiving unit 130 and function as a receiving coil.
  • the reception coil 22 and the reception coil 23 include a coil and a capacitor, and the coil inductance (L) and the capacitor capacity (C) are adjusted to match the resonance frequency of the magnetic resonance signal, similarly to the transmission RF coil 21.
  • the receiving coils 22 and 23 are respectively connected to different amplifiers 18, and the acquired high frequency signal (magnetic resonance signal) is separately passed to the computer 20.
  • each of the receiving coil 22 and the receiving coil 23 is a loop coil, and is arranged so that a sensitivity matrix C described later calculated from the sensitivity distribution has an inverse matrix.
  • the loop surface is arranged parallel to the xz plane.
  • the detuning circuits 24, 25, and 26 shift the LC resonance frequency of the reception coils 22 and 23 and the transmission RF coil 21 from the frequency of the magnetic resonance signal, respectively, at the time of transmission and reception of the high-frequency magnetic field, thereby interfering with the coils. prevent. That is, when an excitation pulse is applied, the detuning circuits 25 and 26 are operated based on the control signal from the control device 14 so that the LC resonance frequencies of the magnetic resonance signal are set so that the receiving coils 22 and 23 do not function as an antenna. Shift from frequency.
  • the detuning circuit 24 is operated based on the control signal from the control device 14, and the LC resonance frequency of the transmission RF coil 21 is set to the frequency of the magnetic resonance signal so that the transmission RF coil 21 does not function as an antenna. Move from.
  • the number and shape of the RF coil, the detuning circuit, and the like are not limited thereto.
  • the number of receiving coils used for signal detection may be three or more. Further, it may be arranged so as to surround the periphery of the measurement object 10.
  • a plurality of RF coils may be used for both transmission and reception.
  • Each RF coil may have various shapes such as a circular shape, a square shape, a birdcage shape, a butterfly shape, and a saddle shape, and the arrangement of capacitors is not particularly limited. Further, in the figure, for the sake of simplicity, only one detuning circuit 24, 25, 26 is shown.
  • the measurement control unit 160 of the present embodiment controls the operations of the RF pulse transmission unit 120, the signal reception unit 130, the gradient magnetic field application unit 140, and the image reconstruction unit 150, and performs imaging with the MRI apparatus 100. To do.
  • the measurement control unit 160 of the present embodiment controls each unit to acquire images of water and metabolites by executing one image acquisition sequence. Specifically, measurement is performed so that only the water signal is shifted on the image, and the spectrum image is reconstructed from the obtained echo signal (magnetic resonance signal).
  • the spectrum image is separated into a spectrum image (water shift spectrum image) in which the water signal is shifted and a metabolite spectrum image.
  • a water spectrum image in which the shift of the water shift spectrum image is corrected and returned to the correct position is obtained. Further, the water signal remaining in the metabolite spectrum image is removed using the separated water shift spectrum image and water spectrum image.
  • the measurement control unit 160 of this embodiment includes a shift measurement unit 210, a separation processing unit 220, a shift correction unit 230, and a residual signal removal unit 240, as shown in FIG. . Details of the functions of the respective units will be described below.
  • the shift measurement unit 210 performs a shift measurement process in which signals of a plurality of substances to be measured are shifted by different shift amounts to acquire a spectrum image.
  • the measurement image is obtained for each of the receiving coils 22 and 23 by reconstructing two-dimensional k-space and one-dimensional three-dimensional data acquired for each of the receiving coils 22 and 23.
  • the k-space two-dimensional and temporal one-dimensional three-dimensional data acquired for each of the receiving coils 22 and 23 is simply referred to as kt data.
  • the shift measurement unit 210 controls the RF pulse transmission unit 120, the signal reception unit 130, and the gradient magnetic field application unit 140 according to this pulse sequence.
  • the pulse sequence executed by the shift measurement unit 210 includes a pre-pulse sequence that modulates only the longitudinal magnetization of the water signal to a predetermined intensity, and a region-selective MRSI pulse sequence that images a signal from a desired region (hereinafter, this measurement pulse). Called a sequence).
  • FIG. 5 An example of the main measurement pulse sequence 300 is shown in FIG.
  • the horizontal axis represents time (t) and the vertical axis represents the high-frequency magnetic field RF, gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz in the x, y, and z directions, and the respective operation timings and intensities are represented.
  • AD represents a signal acquisition period.
  • the main measurement pulse sequence 300 shown in FIG. 5 is a known MRSI pulse sequence.
  • a predetermined region of interest is selectively selected using one excitation pulse RF1, two inversion pulses RF2 and RF3, and gradient magnetic field pulses Gs1, Gs1 ′, Gs2, and Gs3.
  • FID signal free induction decay
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a region excited by the main measurement pulse sequence 300.
  • 6A, 6B, and 6C are a positioning transformer image 410, a sagittal image 420, and a coronal image 430, respectively.
  • an inversion pulse RF2 and a gradient magnetic field Gs2 are applied to invert only the nuclear magnetization in a region where the z-direction cross section 401 and the y-direction cross section 402 intersect.
  • the application timing of the inversion pulse RF2 and the gradient magnetic field Gs2 is controlled so that the time difference between the pulse centers 301 and 302 is TE / 4 (TE is an echo time).
  • the inversion pulse RF3 and the gradient magnetic field Gs3 are applied to invert only the nuclear magnetization in the region of interest 404 where the z-direction section 401, the y-direction section 402, and the x-direction section 403 intersect.
  • the application timing of the inversion pulse RF3 and the gradient magnetic field Gs3 is controlled so that the time difference between the pulse centers 302 and 303 is TE / 2.
  • AD is started and the free induction decay signal FID1 is acquired.
  • the signal acquisition period Tp1 of the free induction decay signal FID1 is determined by setting a desired spectrum band and the number of sampling points.
  • the gradient magnetic fields Gd1 to Gd6 and the gradient magnetic fields Gd1 ′ to Gd6 ′ are used to rephase the phase of nuclear magnetization excited by the excitation pulse RF1 and to dephase the phase of nuclear magnetization excited by the inversion pulses RF2 and RF3. It is. Further, the phase encoding gradient magnetic fields Gp1 and Gp2 are applied after the excitation pulse RF1. The phase encoding gradient magnetic fields Gp1 and Gp2 change the intensity for each excitation, and give position information to the nuclear magnetic resonance signal generated from the region of interest 404. In the present embodiment, for example, the Gp1 N 1 times, assuming that changing the Gp2 N 2 times, changing the Gp2 N 2 times every to 1 changes the Gp1.
  • Gp1 and Gp2 are changed by a combination of N 1 ⁇ N 2 times.
  • the N 1 ⁇ N 2 nuclear magnetic resonance signal FID1 obtained in this way is arranged in k space to obtain kt data from the region of interest 404.
  • the pre-pulse sequence 310 of the present embodiment includes a high-frequency magnetic field pulse (hereinafter referred to as a water selective pulse) RFC that selectively excites only nuclear magnetization contained in water, and a gradient magnetic field Gsp1 to spoil the transverse magnetization of water. Gsp3.
  • a water selective pulse a high-frequency magnetic field pulse
  • Gsp1 a gradient magnetic field
  • the water selection pulse RFC of this embodiment for example, a Gaussian high frequency magnetic field pulse having a water resonance frequency as a center frequency and a narrow excitation band (about 1.0 ppm) is used. Further, after the water selective pulse RFC irradiation, any one or all of the spoiler gradient magnetic fields Gsp1 to Gsp3 in the x-axis, y-axis, and z-axis directions are applied.
  • RF pulses having two different pulse intensities (flip angles) are used as the water selection pulse RFC. These are referred to as water selection pulses RFC1 and RFC2, respectively.
  • Water selection pulses RFC1 and RFC2 are Mm for the longitudinal magnetization of the metabolite, Mw1 for the longitudinal magnetization of water whose intensity is modulated by the water selection pulse RFC1, and S1 for the signal obtained by exciting the longitudinal magnetization Mw1 for water.
  • Mw2 the longitudinal magnetization of water whose intensity is modulated by the pulse RFC2
  • S2 the signal obtained by exciting the longitudinal magnetization Mw2 of water
  • Mm and Mw1 are parallel
  • Mm and Mw2 are antiparallel
  • S2 S1 Adjust to satisfy the condition of xexp (i ⁇ ).
  • the pulse intensity of each of the water selection pulses RFC1 and RFC2 is calculated in advance and stored in the computer 20.
  • the pre-pulse sequence 310 in which the number of times of irradiation with the water selection pulse RFC is one.
  • the number of times of irradiation with the water selection pulse RFC in the pre-pulse sequence 310 is not limited to this. The above conditions may be realized by two or more irradiations.
  • the shift measurement unit 210 executes the pre-pulse sequence 310 as a pulse sequence so that the water selection pulses RFC1 and RFC2 are alternately irradiated for each phase encoding step of the main measurement pulse sequence 300, and the receiving coil Get kt data for each.
  • a pulse sequence including the pre-pulse sequence 310 that modulates only the longitudinal magnetization of the water signal to a predetermined intensity and the main measurement pulse sequence 300 is referred to as a water shift sequence, and kt data is acquired using the water shift sequence. This measurement is called water shift measurement.
  • phase encoding gradient magnetic fields in the x and y directions are Gp1 and Gp2, respectively
  • the coordinates in the kx direction and ky direction on the k space are kx n1 and ky n2
  • the phase encoding gradient magnetic field strengths corresponding to these are respectively.
  • Gpx n1 , Gpy n2 , and the total number of phase encoding steps be N 1 and N 2 , respectively.
  • n 1 , n 2 , N 1 , and N 2 are natural numbers, and n 1 ⁇ N 1 and n 2 ⁇ N 2 . Furthermore, when n 1 and n 2 where the phase encoding gradient magnetic fields Gpx n1 and Gpy n2 are 0 are v 1 and v 2 , respectively, k-space coordinates (kx v1 and ky v2 ) are set to the center (k 0 ) of k-space. ).
  • Shift measuring section 210 of this embodiment if n 1 is an odd number the water selective pulse RFC 1, if n 1 is an even number of water selection pulse RFC2, respectively controlled to irradiate the pre-pulse sequence 310.
  • FIG. 8 is a processing flow of water shift measurement processing by the shift measurement unit 210.
  • the shift measurement unit 210 sets n 2 and n 1 to 1 as a counter of the phase encoding step (steps S1101 and S1102). Then, even / odd of n 1 is discriminated (step S1103), and if it is an odd number, the water selection pulse RFC1 is irradiated in the pre-pulse sequence 310 (step S1104). On the other hand, if it is an even number, the water selection pulse RFC2 is irradiated in the pre-pulse sequence 310 (step S1105).
  • the shift measurement unit 210 executes the main measurement pulse sequence 300, receives signals by the respective reception coils 22 and 23 (step S1106), and arranges them in the respective k spaces.
  • the order of the phase encoding steps is not limited.
  • the combination for irradiating the water selection pulses RFC1 and RFC2 is not limited to the above as long as only the water signal can be measured so as to shift on the image.
  • FIG. 9 shows k-space at an arbitrary time of kt data measured when the water shift sequence is executed in the procedure shown in FIG.
  • S1 and S2 indicate water signals whose intensity is modulated by water selection pulses RFC1 and RFC2, respectively.
  • the phase encoding gradient magnetic field strengths Gpx n1 and Gpy n2 applied corresponding to the coordinates kx n1 and ky n2 in the kx and ky directions are shown as coordinate axes.
  • the kt data at an arbitrary time obtained by the above water shift sequence is obtained by alternately arranging S1 and S2 in the kx direction and signals having the same signal intensity in the ky direction. It becomes.
  • the shift measurement unit 210 performs water shift measurement according to the water shift sequence described above, and receives the signals S1 and S2 modulated by the phase encoding gradient magnetic fields by the reception coils 22 and 23, respectively. Then, the signals S1 and S2 are arranged in the kt space provided for each of the receiving coils 22 and 23 as shown in FIG. 9 to obtain kt data.
  • the kt data acquired by the receiving coil 22 is called kt 22
  • the kt data acquired by the receiving coil 23 is called kt 23 .
  • the shift measurement unit 210 performs Fourier transform (FFT) on the kt data kt 22 and kt 23 obtained by the water shift measurement, respectively, and generates spatial two-dimensional and spectral one-dimensional three-dimensional images I 22 and I 23 . Calculate each.
  • the three-dimensional images I 22 and I 23 obtained here are simply called spectral images. In the obtained spectral image, only the water signal is shifted.
  • DFT discrete Fourier transform
  • the water shift amount ⁇ d in the image after the Fourier transform can be calculated by the following equation (2).
  • the separation processing unit 220 performs a separation process of separating the measurement image acquired by the shift measurement unit 210 into an image of each measurement target substance using the sensitivity distribution of each reception coil.
  • a coil sensitivity example is calculated from the sensitivity distribution for each receiving coil, and an inverse matrix of the coil sensitivity matrix is used, and a spectrum image is converted into a spectrum image of each measurement target substance (here, a water spectrum image and a metabolite). Spectral image).
  • FIG. 10A is a diagram for explaining the spectrum image I 22
  • FIG. 10B is a diagram for explaining the spectrum image I 23 .
  • the water / metabolite signal distribution 501 shown in FIGS. 10A and 10B imitates the distribution of water and metabolite signals that actually exist in the region of interest 404. It is assumed that the region of interest 404 is uniformly distributed.
  • the metabolite spectrum image 522 acquired by the receiving coil 22 shown in FIG. 10A is measured as the water / metabolite signal distribution 501 multiplied by the sensitivity distribution 520 of the receiving coil 22. Further, the water shift spectrum image 523 is measured as the water / metabolite signal distribution 501 multiplied by the sensitivity distribution 520 and then shifted in the x direction by 1 ⁇ 2 of the image by the water shift sequence.
  • the actually measured spectrum image 524 (I 22 ) is measured as the sum of the water shift spectrum image 523 and the metabolite spectrum image 522.
  • the metabolite spectrum image 532 acquired by the receiving coil 23 is measured as the water / metabolite signal distribution 501 multiplied by the sensitivity distribution 530 of the receiving coil 23.
  • the water shift spectrum image 533 is measured as the water / metabolite signal distribution 501 multiplied by the sensitivity distribution 530 and then shifted by 1 ⁇ 2 of the image in the x direction by the water shift sequence.
  • the actually measured spectrum image 534 (I 23 ) is measured as the sum of the water shift spectrum image 533 and the metabolite spectrum image 532.
  • the water shift spectrum image 523 measured by the receiving coil 22 can be interpreted as being obtained by the procedure shown in FIG. That is, the water shift spectrum image 523 measured by the receiving coil 22 is a water signal shift distribution 541 obtained by shifting only the water signal distribution in the water / metabolite signal distribution 501 existing at the position of the region of interest 404 in the x direction.
  • the sensitivity distribution 520 can be interpreted as a product of a shift sensitivity distribution 540 obtained by shifting the sensitivity distribution 520 in the x direction.
  • the spectrum image 524 (I 22 ) can be interpreted as the sum of the water / metabolite signal distribution 501 multiplied by the sensitivity distribution 520 and the water signal shift distribution 541 multiplied by the shift sensitivity distribution 540.
  • the water shift spectrum image 533 measured by the receiving coil 23 can be interpreted as the water signal shift distribution multiplied by the shift sensitivity distribution obtained by shifting the sensitivity distribution 530 in the x direction.
  • the spectrum image 534 (I 23 ) can be interpreted as the sum of the water / metabolite signal distribution 501 multiplied by the sensitivity distribution 530 and the water signal shift distribution multiplied by the shift sensitivity distribution.
  • the sensitivity distribution 520, 530 metabolites sensitivity distribution C m, metabolites sensitivity distribution C m sensitivity distribution obtained by shifting the x-direction was defined as water sensitivity distribution C w, the metabolite spectrum image m, the image The water shift spectrum image shifted by 1 ⁇ 2 in the x direction is set as w s, and the reception coils 22 and 23 of any voxel (x, y) in the measured spectrum images (I 22 ) 524 and (I 23 ) 534 are measured.
  • Metabolite sensitivity distributions C m are respectively represented by C m (a, x, y), C m (b, x, y), and water sensitivity distributions C w are represented by C w (a, x, y), C w ( b, x, y), where m (x, y) is a metabolite signal and w s (x, y) is a water shift signal shifted by 1 ⁇ 2 in the x direction on the image, spectral images I 22 , I any voxels in 23 (x, y) of the signal intensity I 22 (x, y), I 23 (x, y) is Represented by the following formula (3).
  • Equation (3) a matrix composed of sensitivity distributions C m and C w is referred to as a sensitivity matrix C.
  • the separation processing unit 220 of the present embodiment separates a metabolite signal and a water signal by using the difference in sensitivity ratio between the water sensitivity distribution and the metabolite sensitivity distribution of an arbitrary voxel in each receiving coil. Therefore, the metabolite signal m (x, y) and the water shift signal w s (x, y) at each coordinate point (x, y) of the metabolite spectrum image m and the water shift spectrum image w s are represented by the sensitivity matrix C. When the determinant is not 0, the inverse matrix C ⁇ 1 is used to calculate the determinant by the following equation (4).
  • the separation processing unit 220 of the present embodiment uses the above equation (4), and the spectral values I 22 and I 23 obtained by the receiving coils 22 and 23 are converted into signal values of arbitrary voxels (x, y), respectively. , M (x, y) metabolite spectrum image and w s (x, y) water shift spectrum image.
  • the sensitivity distribution (metabolite sensitivity distribution C m ) used for the separation process is calculated by a method similar to a generally known sensitivity distribution calculation method. For example, when the transmission RF coil 21 belonging to the RF pulse transmission unit 120 has a spatially uniform sensitivity distribution, an image obtained by transmission / reception by the transmission RF coil 21 and the transmission RF coil 21 are transmitted and received by the reception coils 22, 23.
  • the sensitivity distribution of each of the receiving coils 22 and 23 is calculated from the intensity ratio with the image obtained by using for reception. Further, the sensitivity distribution of each of the receiving coils 22 and 23 is calculated from the intensity ratio between the square sum image of each image obtained by using the transmitting RF coil 21 for transmission and the receiving coils 22 and 23 for reception. Also good.
  • the sensitivity of the receiving coils 22 and 23 often changes smoothly and spatially. Therefore, acquiring only the low frequency region shortens the measurement time and suppresses body motion artifacts. be able to.
  • the imaging sequence for calculating the sensitivity distribution may be executed before the shift measurement is performed, and the calculation may be performed from the obtained MRI image.
  • a sensitivity distribution calculated from a preliminary measurement result using a simulated sample may be used.
  • the calculated sensitivity distribution is stored in the storage device of the computer 20.
  • the water sensitivity distribution C w in this embodiment is obtained by shifting weight shifted metabolites sensitivity distribution C m of water to be shifted by the water shift measurement.
  • the shift correction unit 230 performs a shift correction process for returning each signal of the measurement image acquired by the shift measurement unit 210 from the measurement image separated by the separation processing unit 220 to the original position. Do.
  • the shift correction unit 230 of the present embodiment converts each signal to The water spectrum image w is obtained by moving in the reverse direction by the shift amount shifted in the water shift sequence and performing shift correction to return to the original image position.
  • Shift correction may be performed on a water shift spectrum images w s water shift spectrum image w s Fourier transform may be performed on the k-space using Equation (1).
  • each pixel is moved in the direction opposite to the shift direction by the shift amount.
  • the shift amount after moving each pixel in the shift direction and the reverse direction is multiplied by -1.
  • the phase ⁇ is multiplied at each point in the kx direction using the equation (1).
  • the residual signal removal unit 240 performs residual signal removal processing for removing signals of other substances remaining due to errors in measurement and separation processing.
  • a water signal remains in the calculated metabolite spectrum image m due to an error included in the measurement and separation process. There are two main factors that cause this residual water signal: an error due to water intensity modulation in the (first) water shift sequence, and an error due to separation processing using the (second) sensitivity matrix.
  • FIGS. 12A is a metabolite spectrum image m
  • FIG. 12B is a water shift spectrum image w s calculated by the separation process
  • FIG. 12C is a water spectrum image w obtained by shift correction of the water shift spectrum image w s .
  • the signal strength of water of a predetermined voxel VA (x, y) in each image is mVA (x, y), w s VA (x, y), and wVA (x, y), respectively.
  • the water signal of the voxel VA when the water signal is intensity-modulated and measured only with the water selection pulse RFC1 is S1
  • mVA (S1 + S2) / 2
  • wVA (S1-S2) / 2 (6)
  • the residual water signal mVA in the voxel VA of the metabolite spectrum image m calculated by the separation process according to the equation (4) is zero.
  • the water signal mVA may remain due to a noise component included in the sensitivity distribution or an error included in the sensitivity distribution at a position where the measurement target (subject) 10 is not present.
  • the ratio of the water signal remaining due to the error in the separation process is q
  • the residual water signal mVA in the voxel VA of the metabolite spectrum image m is expressed by Expression (12).
  • mVA q ⁇ w s VA (12)
  • the residual signal removal unit 240 performs Fourier transform (FFT) on each of the metabolite spectrum image m, the water spectrum image w, and the water shift spectrum image w s in the spectrum direction, thereby obtaining a real space two-dimensional and temporal one-dimensional three-dimensional image.
  • FFT Fourier transform
  • the residual signal removal unit 240 calculates proportional constants p and q of each voxel of each FID image m t , w t , and w st by the least square method (proportional constant calculation processing: step S1202).
  • the residual signal removal unit 240 calculates the proportional constants p and q by the least square method using w t and w st as basis functions, using Expression (15) derived from Expression (14).
  • H is a symbol representing a transposed complex conjugate.
  • the residual signal removal unit 240 calculates the residual water signal mVA in each voxel VA (x, y) using the calculated proportionality constants p and q, and the FID image m t (x , Y) is subtracted from mVA (x, y) to calculate the FID image m ct (x, y) after residual signal removal (removal processing: step 1203).
  • the residual signal removing unit 240 obtains a metabolite spectrum image from which the residual water signal mVA is removed by performing Fourier transform (FFT) on the FID image m ct after the residual signal is removed (FFT processing on the post-removal image: Step 1204).
  • FFT Fourier transform
  • the residual water signal generated by the (first) factor and (second) factor is superimposed on the metabolite peak and is so small that it does not affect the metabolite spectrum image, the residual signal removal process is not performed. May be. In this case, the residual signal removal unit 240 may not be provided.
  • the measurement control unit 160 includes the separation processing unit 220, the shift correction unit 230, and the residual signal removal unit 240 is described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the image reconstruction unit 150 may include these units.
  • FIG. 14 shows an example of the positional relationship between the measurement object 10, the region of interest 404 selected by the measurement pulse sequence 300, and the receiving coils 22 and 23 when the measurement control unit 160 of the present embodiment performs measurement processing.
  • the separation processing unit 220 separates the water sensitivity distribution and the metabolite sensitivity distribution of any voxel in each of the receiving coils 22 and 23 in order to separate the metabolite signal and the water signal.
  • the sensitivity distribution of the loop coil decreases monotonically with the distance from the center of the loop in the direction horizontal to the loop surface, and decreases monotonously with the distance from the loop surface in the direction perpendicular to the loop surface.
  • the receiving coils 22 and 23 have the loop plane orthogonal to the slice plane as shown in FIG. And arranged in an array in the x direction.
  • the receiving coils 22 and 23 are arranged so that the loop plane is orthogonal to the slice plane and arranged in an array in the x direction, the water shift direction in the water shift sequence is set to the x direction.
  • FIG. 15 is a processing flow of the measurement processing of this embodiment.
  • the shift measurement unit 210 When the measurement start instruction is received, the shift measurement unit 210 performs water shift measurement and obtains kt data for each reception coil (step S1301). Then, the shift measurement unit 210 performs FFT on the obtained kt data to obtain a spectrum image for each reception coil (step S1302).
  • the separation processing unit 220 calculates a coil sensitivity matrix for each reception coil from the sensitivity distribution of each reception coil (step S1303). Then, using the coil sensitivity matrix, the spectrum image is separated into a water shift spectrum image and a metabolite spectrum image (step S1304).
  • the shift correction unit 230 performs a shift correction process on the water shift spectrum image after separation to obtain a water spectrum image (step S1305).
  • the residual signal removal unit 240 performs residual signal removal processing (step S1306).
  • a water image and a metabolite image can be acquired by executing one image acquisition sequence. That is, a water image and a metabolite image can be acquired without extending the measurement time.
  • the case where the number of reception coils is two is described as an example, but the number of reception coils is not limited to two. There may be three or more.
  • the sensitivity matrix C is a 2 ⁇ 3 matrix.
  • it can be solved by a method of normalizing the matrix, which is a general matrix solving method, converting it into a 2 ⁇ 2 regular matrix and obtaining its inverse matrix.
  • the noise component of each receiving coil may be measured, and an inverse matrix weighted using a noise covariance matrix (hereinafter referred to as a noise correlation matrix) of each receiving coil may be obtained.
  • the case where two receiving coils 22 and 23 arranged in an array in the x direction perpendicular to the xy plane are used as an example of the receiving coil.
  • two or more receiving coils arranged in a cylindrical diameter around the measurement object 10 may be used.
  • the four receiving coils 31, 32, 33, and 34 each have a substantially arc shape in a cross section on the xy plane, and are configured to form a cylindrical shape as a whole.
  • Each receiving coil 31, 32, 33, 34 is separately connected to the amplifier 18, and the measured high frequency signal is obtained separately.
  • the RF coil for transmission and the detuning circuit are omitted for simplicity.
  • the four receiving coils 31, 32, 33, and 34 are displayed so as not to overlap each other. However, in actuality, adjacent receiving coils are partially overlapped on the cylindrical side surface.
  • These receiving coils 31, 32, 33, and 34 may be as long as an inverse matrix exists in the sensitivity matrix C calculated based on these four receiving coils 31, 32, 33, and 34, as shown in FIG. Various modifications are possible without being limited to those shown.
  • the sensitivity matrix C obtained from the sensitivity distribution of each receiving coil 31, 32, 33, and 34 is a matrix with 2 rows and 4 columns. For this reason, for the inverse matrix calculation, a solution used for the inverse matrix calculation of a higher-order matrix such as LU decomposition or Single Value Decomposition is used.
  • the shift direction is not limited thereto. It is sufficient that the determinant of the sensitivity matrix is not 0, and the sensitivity matrix can be realized with respect to any axis to which the phase encoding gradient magnetic field is applied, such as a shift in the y direction and a shift in the xy direction.
  • the phase encoding gradient magnetic fields in the x and y directions are Gp1 and Gp2, respectively, the coordinates in the kx direction and ky direction on the k space are kx n1 and ky n2 , and the phase encoding gradient magnetic field strengths corresponding to these are respectively.
  • Gpx n1 , Gpy n2 , and the total number of phase encoding steps be N 1 and N 2 , respectively.
  • n 1 , n 2 , N 1 , and N 2 are natural numbers, and n 1 ⁇ N 1 and n 2 ⁇ N 2 .
  • k-space coordinates (kx v1 and ky v2 ) are set to the center (k 0 ) of k-space. ).
  • the shift measurement unit 210 irradiates the water selection pulse RFC1 when n 1 and n 2 are both even or n 1 and n 2 are both odd, and in other cases, the water selection is performed. Control is performed to irradiate pulse RFC2, and a water shift sequence is executed.
  • FIG. 17 is a processing flow of measurement processing by the shift measurement unit 210.
  • the shift measurement unit 210 sets n 2 and n 1 to 1 as a counter of the phase encoding step (steps S1401 and S1402). Then, even / odd of n 1 and n 2 is discriminated (step S1403), and if both are odd or both are even, the water selection pulse RFC1 is irradiated in the pre-pulse sequence 310 (step S1404). If either one is odd and the other is even, the water selection pulse RFC2 is emitted in the pre-pulse sequence 310 (step S1205).
  • the shift measurement unit 210 executes the main measurement pulse sequence 300, receives signals with each of the plurality of receiving coils (step S1406), and arranges each in the k-space for each receiving coil. .
  • the order of the phase encoding steps is not limited as long as all measurement points in the k space can be measured under the above-described conditions.
  • FIG. 18 shows k-space at an arbitrary time of kt data for each receiving coil, which is measured when the water shift sequence is executed according to the procedure shown in FIG.
  • S1 and S2 indicate water signals whose intensity is modulated by water selection pulses RFC1 and RFC2, respectively.
  • the phase encoding gradient magnetic field strengths Gpx n1 and Gpy n2 applied corresponding to the coordinates kx n1 and ky n2 in the kx and ky directions are shown as coordinate axes.
  • the kt data at an arbitrary time obtained by the above water shift sequence is obtained by alternately arranging S1 and S2 in the kx direction and the ky direction, as shown in the figure.
  • FIGS. 19A shows a water signal distribution (water spectrum image) 610 on the imaging field 600 when there is no shift
  • FIG. 19B shows the x direction on the imaging field 600 obtained by the water shift sequence.
  • the voxels VB, VC, VD, and VE on the water signal distribution (water spectrum image) 610 shift to VBs, VCs, VDs, and VEs on the water shift spectrum image 620, respectively.
  • the shift direction of the water signal may be determined in a direction that maximizes the SNR of the metabolite spectrum image using the g factor distribution (g factor map).
  • the g factor distribution is an index for evaluating the SNR of water and metabolite spectrum images calculated by water / metabolite separation processing, and is defined by the following equation (16) using a sensitivity matrix C.
  • diag [] represents the diagonal component of the matrix in [].
  • n is a natural number.
  • g factor distribution of the metabolite spectrum image (hereinafter simply referred to as a metabolite g factor distribution) g m
  • g-factor distribution (hereinafter, simply referred to as water g-factor distribution) g w in the water spectrum image can be calculated by performing shift correction on g ws .
  • the metabolite g factor distribution g m and the water shift g factor distribution g ws are equivalent.
  • This g factor has a value of 1 or more, and the SNR in each voxel of the calculated metabolite and water spectrum image is inversely proportional to the g factor value.
  • the g-factor distribution is calculated using three patterns of water sensitivity distributions in the x-direction, y-direction, and xy-direction, respectively. Water shift measurement is performed in the shift direction that becomes smaller.
  • the regularization matrix C H ⁇ ⁇ weighted by using the noise correlation matrix ⁇ of each RF coil is used similarly to the case of obtaining the inverse matrix of the sensitivity matrix C instead of C H C in Expression (16). 1 C may be used.
  • the case where a two-dimensional pulse sequence in the x and y directions is used as the main measurement pulse sequence 300 of the water shift sequence has been described as an example.
  • the phase encoding may be a three-dimensional pulse sequence in the x, y, and z directions.
  • the shift direction of the water signal that can be selected at this time is seven patterns in the x, y, z, xy, yz, zx, and xyz directions. Also in this case, the shift direction that maximizes the SNR may be determined from the g-factor distribution.
  • the sensitivity distribution of each receiving coil is calculated from the MRI image image
  • the water sensitivity distribution Cw is calculated from an arbitrary point in the time direction of the FID image, and then the metabolite sensitivity distribution Cm is calculated by shifting the water sensitivity distribution Cw .
  • the measurement target substance is not limited to this. It may be a plurality of substances having different chemical shifts, such as fat and metabolites and different metabolites. Moreover, the substance to isolate
  • separate is not restricted to 2 types. It may be 3 or more. The present embodiment is applicable when predetermined substances having different chemical shifts can be selectively shifted on an image.
  • the MRI apparatus 100 used in the present embodiment has basically the same configuration as that of the first embodiment.
  • signals having the same number of points as a desired image matrix are measured to obtain kt data.
  • measurement is performed by thinning out measurement points of the phase encode axis different from the water shift direction, and kt data is obtained.
  • the RF coil sensitivity is used to return the signal that is folded back on the spectrum image and to separate the water / metabolite signal. Therefore, 2nd embodiment can shorten measurement time more compared with 1st embodiment.
  • the present embodiment will be described focusing on the configuration different from the first embodiment.
  • the measurement control unit 162 of this embodiment basically has the same configuration as that of the first embodiment as shown in FIG. However, in the present embodiment, when acquiring kt data as described above, measurement is performed by decimating the measurement points of the phase encode axis, so that the functions of the shift measurement unit 212, the separation processing unit 222, and the residual signal removal unit 242 are provided. Different. Hereinafter, details of each unit of the measurement control unit 162 of the present embodiment will be described.
  • the measurement target substances are water and metabolites.
  • the configuration of the RF coil of the high-frequency magnetic field coil system 13 of this embodiment is assumed to be four receiving coils 31 to 34 shown in FIG.
  • the shift measurement unit 212 of this embodiment operates the RF pulse transmission unit 120, the signal reception unit 130, and the gradient magnetic field application unit 140 in accordance with a pulse sequence that is held in advance, and causes the image reconstruction unit 150 to This shift measurement process is realized by performing the image reconstruction process.
  • the pulse sequence executed in the shift measurement process of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment, and a pre-pulse sequence 310 that modulates only the longitudinal magnetization of the water signal to a predetermined intensity, and a desired region.
  • This is a water shift sequence composed of a main measurement pulse sequence 300 based on a region-selective MRSI pulse sequence for imaging the above signal.
  • the shift measurement unit 212 of this embodiment uses this water shift sequence as the water selective excitation pulse RFC of the pre-pulse sequence 310 for each phase encoding step of the measurement pulse sequence 300, as in the first embodiment. Are controlled so as to alternately irradiate and perform water shift measurement.
  • the phase encoding gradient magnetic fields in the x and y directions are Gp1 and Gp2, respectively, the coordinates in the kx direction and ky direction on the k space are kx n1 and ky n2 , and the corresponding phase encoding gradient magnetic field strengths are Gpx n1.
  • Gpy n2 and the total number of each phase encoding step in the first embodiment are N 1 and N 2 , respectively.
  • n 1 , n 2 , N 1 , and N 2 are natural numbers, and n 1 ⁇ N 1 and n 2 ⁇ N 2 .
  • k-space coordinates (kx v1 and ky v2 ) are set to the center (k 0 ) of k-space. ).
  • shift measuring section 210 for kx direction, n 1 is irradiated with the water selective pulse RFC1 when odd, n 1 is controlled so as to irradiate the water selective pulse RFC2 when an even number .
  • the ky direction is measured without any particular change, and kt data is obtained for each of the receiving coils 31 to 34.
  • FIG. 21A shows the k space of the kt data obtained at this time at an arbitrary time.
  • S1 and S2 represent water signals intensity-modulated by the water selection pulses RFC1 and RFC2, respectively.
  • the shift measuring section 212 for kx direction, n 1 is irradiated with the water selective pulse RFC1 when odd, n 1 is controlled so as to irradiate the water selective pulse RFC2 when an even number .
  • n 2 is measured by thinning even-numbered measurement point.
  • kt data is obtained for each of the receiving coils 31-34.
  • FIG. 21 (b) shows the k space of the kt data obtained at this time at an arbitrary time.
  • S1 and S2 represent water signals intensity-modulated by the water selection pulses RFC1 and RFC2, respectively.
  • the phase encode gradient magnetic field strengths Gpx n1 and Gpy n2 to be applied are shown on the coordinate axes.
  • S1 and S2 are alternately arranged in the kx direction and the same in the ky direction as shown in FIG. Signal strength signals are thinned out every other step.
  • the shift measurement unit 212 performs FFT on the kt data obtained by the water shift measurement, and obtains a spectrum image for each of the receiving coils 31 to 34.
  • images 711 and 712 represent the upper and lower parts of the metabolite spectrum image 710
  • images 721 and 722 represent the upper and lower parts of the water shift spectrum image 720, respectively.
  • the measured spectral image 730 is calculated as the sum of the images 711, 712, 721, and 722.
  • the water signal is shifted in the x direction by the water shift measurement, and further, the image is folded in the y direction by measuring by thinning out the ky direction.
  • the voxel VJ on the spectrum image 730 is the sum of the voxels VF, VG, VH, and VI at the same position in the images 711, 712, 721, and 722.
  • the separation processing unit 222 of the present embodiment performs separation between the folded signals as well as separation of the signals of water and metabolites, as in the first embodiment, as separation processing.
  • the voxel VM, VN, VO, and VP signals are separated from the voxel VJ, and finally, a metabolite spectrum image 710 and a water shift spectrum image 720 are calculated.
  • Calculation is performed using the metabolites sensitivity distribution C m water sensitivity distribution C w.
  • This water sensitivity distribution Cw is calculated by shifting the sensitivity distribution (metabolite sensitivity distribution Cm ) of each of the receiving coils 31 to 34 by 1 ⁇ 2 in the x direction, as in the first embodiment.
  • the metabolite spectrum image is m
  • the water shift spectrum image shifted by 1 ⁇ 2 in the x direction on the image is w s
  • the metabolite sensitivity distribution in y) is represented by C m (a, x, y), C m (b, x, y), C m (c, x, y), C m (d, x, y), water, respectively.
  • Sensitivity distribution is C w (a, x, y), C w (b, x, y), C w (c, x, y), C w (d, x, y), and metabolite signal is m ( x, y), w s (x, y) as the water shift signal, and N 2 as the number of image points in the y direction, voxels (x in the spectral image reconstructed from echo signals measured by the receiving coils 31 to 34) Y), signal strengths I (a, x, y), I (b, x, y), I (c, x, y), I (d, x, y) are expressed by the following equation (17). expressed.
  • the metabolite signal m (x, y) and the water shift signal w s (x, y) at each coordinate point (x, y) of the metabolite spectrum image m and the water shift spectrum image w s are represented by the sensitivity matrix C. If the determinant of is not 0, the inverse matrix C ⁇ 1 is used to calculate the following formula (18).
  • m (x, y) represents the top of the metabolite spectrum image m, the lower, respectively.
  • w s (x, y) represents the upper portion of the water shift spectrum image w s, the lower, respectively.
  • the metabolite spectrum image m is combined with the upper part and the lower part of the water shift spectrum image w s in the y direction.
  • a shift spectrum image w s is calculated.
  • the separation processing unit 222 calculates the metabolite spectrum image m and the water shift spectrum image w s respectively by weighting calculation using the noise correlation matrix ⁇ as shown in the following equation (19). May be.
  • the shift correction unit 230 of the present embodiment performs shift correction that corrects the position by the amount of movement shifted by the water shift measurement on the calculated water shift spectrum image w s , thereby generating a water signal.
  • Distribution (water spectrum image) w is calculated. In the present embodiment, calculation is performed by shifting the image by 1 ⁇ 2 in the x direction.
  • the residual water signal removal process of the residual signal removal unit 242 of this embodiment will be described. Also in the present embodiment, the residual signal removal unit 242 performs residual signal removal processing as in the first embodiment.
  • the procedure of residual signal removal processing by the residual signal removal unit 242 of this embodiment is basically the same as the residual signal removal processing of the first embodiment shown in FIG. However, the simultaneous equations used in the removal processing step S1203 are different.
  • FIG. 23A is a metabolite spectrum image m
  • FIG. 23B is a water shift spectrum image w s calculated by the separation process
  • FIG. 23C is a water spectrum image w obtained by shift correcting the water shift spectrum image w s. It is.
  • the signal strengths of water are wVL and w s VL, respectively.
  • a water signal remains in the residual water signal MVK in the voxel VK of the metabolite spectrum image m due to measurement and separation processing errors.
  • the separation processing unit 223 not only separates the water signal and the metabolite signal, but also separates the signal folded in the y direction. Therefore, the residual water signal MVK in the voxel VK of the metabolite spectrum image m.
  • the water signal of the folded voxel VL is also mixed.
  • the residual water signal mVK in the voxel VK of the metabolite spectrum image m is expressed by the following equation (20), where the proportionality constants are p, q, r, and s.
  • mVK p ⁇ wVK + q ⁇ w s VK + r ⁇ wVL + s ⁇ w s VL (20) Therefore, if the proportionality constants p, q, r, and s in Equation (20) are obtained, the magnitude of the residual water signal mVK in the metabolite spectrum image 631 can be found and removed.
  • proportional constants p, q, r, and s are FID images m obtained by performing FFT on the metabolite spectrum image m, the water spectrum image w, and the water shift spectrum image w s in the spectrum direction, as in the first embodiment. From t 1 , w t , and w st , each voxel is calculated by the least square method.
  • the residual signal removal unit 242 calculates the proportional constants p, q, r, and s as described above. Then, the calculated proportionality constant p, q, r, using the s, and calculates the residual water signal mVK in voxel VK (x, y), the residual water signal calculated from FID image m t obtained from equation (21) The FID image m ct after removing the residual signal is calculated by subtracting mVK.
  • the residual signal removal unit 242 by performing a Fourier transform (FFT) to FID image m ct after the residual signal is removed to give the metabolite spectrum image obtained by removing the residual water signal MVK.
  • FFT Fourier transform
  • the residual signal removing unit 242 may not be provided.
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, measurement is performed by thinning out measurement points of the phase encode axis different from the water shift direction to obtain kt data. For this reason, the measurement time is shortened to 1 ⁇ 2 compared to the first embodiment. Therefore, images of a plurality of substances having different chemical shifts can be acquired at higher speed.
  • the number of receiving coils may be four or more.
  • the shape and arrangement of the receiving coil are not limited as long as an inverse matrix exists in the sensitivity matrix calculated based on the receiving coil.
  • the water signal shift direction is not limited as long as an inverse matrix exists in the sensitivity matrix as in the first embodiment.
  • the shift direction may be determined using a g-factor distribution.
  • the shift amount of each measurement target substance is not limited to this.
  • the pulse sequence may be a pulse sequence whose phase encoding is three-dimensional.
  • the sensitivity distribution of each receiving coil may be calculated not only from a previously captured MRI image but also from an FID image in which only the water signal is shifted. There are no restrictions on the types and number of substances to be measured as long as the chemical shifts are different.
  • the MRI apparatus 100 used in the present embodiment has basically the same configuration as in the second embodiment.
  • measurement is performed by thinning out measurement points of the phase encode axis different from the water shift direction to obtain kt data.
  • measurement is performed by thinning out the measurement points of the phase encode axis in the same direction as the water shift direction to obtain kt data.
  • the signal folded back on the spectrum image is returned and the water / metabolite signal is separated.
  • the measurement control unit 163 of this embodiment basically has the same configuration as that of the second embodiment as shown in FIG. However, in the present embodiment, when acquiring the kt data as described above, the direction of the phase encode axis to be measured by thinning the measurement points is different, so that the shift measurement unit 213, the separation processing unit 223, and the shift correction unit The function of 233 is different. Details of each part will be described below.
  • the measurement target substance is water and a metabolite.
  • the configuration of the RF coil of the high-frequency magnetic field coil system 13 of this embodiment is assumed to be four receiving coils 31 to 34 shown in FIG.
  • the shift measurement unit 213 of this embodiment operates the RF pulse transmission unit 120, the signal reception unit 130, and the gradient magnetic field application unit 140 in accordance with the imaging pulse sequence stored in advance, and the image reconstruction unit 150.
  • This shift measurement processing is realized by causing the image reconstruction processing to be performed.
  • the pulse sequence executed in the shift measurement process of this embodiment is basically the same as that of the second embodiment, and a pre-pulse sequence 310 that modulates only the longitudinal magnetization of the water signal to a predetermined intensity, and a desired
  • This is a water shift sequence including a main measurement pulse sequence 300 based on a region selection type MRSI pulse sequence for imaging a signal from a region.
  • the shift measurement unit 213 of this embodiment uses this water shift sequence as the water selective excitation pulse RFC of the pre-pulse sequence 310 for each phase encoding step of the measurement pulse sequence 300 as in the first embodiment. Are controlled so as to alternately irradiate and perform water shift measurement.
  • the phase encoding gradient magnetic fields in the x and y directions are Gp1 and Gp2, respectively, the coordinates in the kx direction and ky direction on the k space are kx n1 and ky n2 , and the corresponding phase encoding gradient magnetic field strengths are Gpx n1.
  • Gpy n2 and the total number of each phase encoding step in the first embodiment are N 1 and N 2 , respectively.
  • n 1 , n 2 , N 1 , and N 2 are natural numbers, and n 1 ⁇ N 1 and n 2 ⁇ N 2 .
  • k-space coordinates (kx v1 and ky v2 ) are set to the center (k 0 ) of k-space. ).
  • shift measuring section 210 for kx direction, n 1 is irradiated with the water selective pulse RFC1 when odd, n 1 is controlled so as to irradiate the water selective pulse RFC2 when an even number .
  • the ky direction is measured without any particular change, and kt data is obtained for each of the receiving coils 31 to 34.
  • FIG. 25A shows the k space of the kt data obtained at this time at an arbitrary time.
  • S1 and S2 represent water signals intensity-modulated by the water selection pulses RFC1 and RFC2, respectively.
  • the shift measurement unit 213 measures the kx direction without any particular change, and for the ky direction, for example, after thinning out measurement points where n 2 is an even number, n 2 is 1,5,9, ⁇ , 4n 2 -3, irradiating the water selective pulse RFC1 when ⁇ ⁇ ⁇ , n 2 is 3,7,11, ⁇ , 4n 2 -1, ⁇
  • measurement is performed by irradiating the water selection pulse RFC2, and kt data for each of the receiving coils 31 to 34 is obtained.
  • FIG. 25 (b) shows the k space of the kt data obtained at this time at an arbitrary time.
  • S1 and S2 represent water signals intensity-modulated by the water selection pulses RFC1 and RFC2, respectively.
  • the phase encode gradient magnetic field strengths Gpx n1 and Gpy n2 to be applied are shown on the coordinate axes.
  • the kt data at an arbitrary time obtained by the water shift sequence of the present embodiment is thinned every other step in the ky direction as shown in FIG. 25 (b), and S1 and S2 alternate. And signals having the same signal strength are arranged in the kx direction.
  • the shift measurement unit 213 performs FFT on the kt data obtained by the water shift measurement, and obtains a spectrum image for each of the reception coils 31 to 34.
  • an image 811 and an image 812 represent the upper and lower portions of the metabolite spectrum image 810
  • an image 821 and an image 822 represent the upper and lower portions of the water shift spectrum image 820, respectively.
  • the measured spectral image 830 is calculated as the sum of the images 811, 812, 821, and 822.
  • the spectrum image 830 measured by the shift measurement unit 213 of the present embodiment is folded in the ky direction and measured in the y direction, and the water signal is shifted in the y direction by the water shift measurement. Therefore, the voxel VQ on the spectrum image 830 is the sum of the voxels VM, VN, VO, and VP at the same position in the images 811, 812, 821, and 822.
  • the separation processing unit 223 of the present embodiment performs separation between the folded signals as well as separation of the water and metabolite signals as separation processing.
  • the voxel VM, VN, VO, and VP signals are separated from the voxel VQ, and finally, a metabolite spectrum image 810 and a water shift spectrum image 820 are calculated.
  • the metabolite spectrum image is m
  • the water shift spectrum image shifted by ⁇ 1/4 in the y direction on the image is w s
  • any voxel (x , Y) are metabolite sensitivity distributions C m (a, x, y), C m (b, x, y), C m (c, x, y), C m (d, x, y), respectively.
  • the water sensitivity distribution is C w (a, x, y), C w (b, x, y), C w (c, x, y), C w (d, x, y), and the metabolite signal is m.
  • Shift correction unit 233 of this embodiment like the first embodiment, with respect to the calculated water shifted spectral images w s, implemented shift correction for correcting the position by movement amount that is shifted by the water shift measurement, the water signal Distribution (water spectrum image) w is calculated.
  • the shift correction of the present embodiment is shifted by +1/4 in the y direction of the image when the shift correction process is performed on the image.
  • the water shift measurement when irradiated with water selective pulse RFC2 in k-space center k 0, after shifted by +1/4 in the y direction of the image is multiplied by -1.
  • the phase + ⁇ / 2 is multiplied at each point in the ky direction using Expression (1).
  • the residual signal removal processing by the residual signal removal unit 243 of the present embodiment is the same as that of the second embodiment. Further, as in each of the above embodiments, the residual signal removing unit may not be provided.
  • the same effects as those of the second embodiment can be obtained. Furthermore, the present embodiment can be applied even when, for example, a pulse sequence having a limited phase encoding direction such as EPSI (Echo-Planar Spectroscopic Imaging) is used for the measurement pulse sequence 300. Therefore, this embodiment can obtain the same effects as those of the second embodiment regardless of the pulse sequence used for the main measurement.
  • EPSI Echo-Planar Spectroscopic Imaging
  • the number of receiving coils may be four or more.
  • the shape and arrangement of the receiving coil are not limited as long as an inverse matrix exists in the sensitivity matrix calculated based on the receiving coil.
  • the water signal shift direction is not limited as long as an inverse matrix exists in the sensitivity matrix as in the first embodiment.
  • the shift direction may be determined using a g-factor distribution.
  • the shift amount of each measurement target substance is not limited to this.
  • the pulse sequence may be a pulse sequence whose phase encoding is three-dimensional.
  • the sensitivity distribution of each receiving coil may be calculated not only from a previously captured MRI image but also from an FID image in which only the water signal is shifted. There are no restrictions on the types and number of substances to be measured as long as the chemical shifts are different.
  • the case where the basic MRSI pulse sequence shown in FIG. 5 is used as the measurement pulse sequence 300 has been described as an example.
  • the pulse sequence used for this measurement pulse sequence 300 is not limited to this.
  • a pulse sequence such as FSE high-speed MRSI or oscillating gradient magnetic field high-speed MRSI may be used.
  • FIG. 27 shows an example of this oscillating gradient magnetic field system high-speed MRSI pulse sequence 320.
  • the oscillating gradient magnetic field Gr1 is applied instead of the phase encode gradient magnetic field Gp2 of the MRSI pulse sequence 300 shown in FIG.
  • the signal SE1 frequency-encoded in the application axis direction is acquired in time series.
  • the application axis of the phase encoding gradient magnetic field is uniaxial, so the direction in which the water signal is shifted is limited to two directions, x and y Is done.
  • the g-factor distribution is calculated, and the direction in which the SNR is maximum among the x direction and the y direction is set as phase encoding and measured.
  • the phase encoding direction is the x direction, but the phase encoding is in any one of the x, y, and z directions.
  • An oscillating gradient magnetic field type high-speed MRSI pulse sequence of three-dimensional measurement may be used for this measurement.
  • the water signal shift directions that can be selected are six patterns in the x, y, z, xy, yz, and zx directions. Also in this case, the shift direction that maximizes the SNR may be determined from the g-factor distribution.
  • the shift amount of the measurement target substance to be shifted is half the number of data points in each direction of the image has been described as an example, but the shift amount of each measurement target substance is described. Is not limited to this. In order to be separable, each shift amount only needs to be different.
  • the signal receiving unit includes at least receiving coils equal to or more than the number of substances to be separated, and the received nuclear magnetic resonance signal is different for each receiving coil.
  • the measurement control unit shifts a plurality of measurement target substances spatially on the image by different shift amounts and acquires a measurement image for each reception coil, and a sensitivity distribution of each reception coil.
  • a separation processing unit that separates the measurement image acquired by the shift measurement unit into measurement images for each of a plurality of substances, and a shift correction unit that corrects the shift amount in the measurement image for each substance after separation by the separation processing unit; Is provided.
  • the shift measurement unit executes an imaging sequence including a pre-pulse sequence that irradiates a frequency selection pulse for intensity-modulating only the longitudinal magnetization of each of the plurality of substances, and in the imaging sequence, You may control to irradiate the said frequency selection pulse alternately with two different flip angles for every phase encoding.
  • two types of flip angles having different frequency selection pulses may have values that are positive and negative in polarity and equal in absolute value of longitudinal magnetization after intensity modulation of a substance that is intensity-modulated by the frequency selection pulse.
  • the measurement control unit may further include a residual signal removing unit that removes a signal of another substance remaining in a signal of a measurement image of one substance.
  • the shift measurement unit shifts each substance in a direction in which the SNR is maximized to obtain a measurement image for each reception coil, and the shift direction is calculated from the sensitivity distribution of each reception coil.
  • two types of flip angles having different frequency selection pulses may be set to 0 degrees and a value in which the longitudinal magnetization after intensity modulation of a substance whose intensity is modulated by the frequency selection pulse is 0.
  • the sensitivity distribution used by the separation processing unit may be created by the number of substances of the measurement target substance according to the shift amount of each measurement target substance.
  • a fourth embodiment to which the present invention is applied will be described.
  • the imaging field of view is expanded in the direction of each axis (hereinafter simply referred to as doubling) with respect to the imaging field of the spectrum image obtained by the water shift measurement similar to the first embodiment.
  • Water and metabolite signals are separated, and a water spectrum image and a metabolite spectrum image of a double field of view are calculated.
  • the signal of subcutaneous fat existing outside the field of view of water shift measurement is displayed in the metabolite spectrum image after separation. It may be folded and mixed. Signals outside the imaging field that are folded and mixed can be removed by expanding the imaging field twice. For this reason, this embodiment can separate the signals of water and metabolites while removing the folded signal when the signal existing outside the imaging field of view of water shift measurement is folded.
  • a phenomenon in which a signal existing outside the photographing visual field of water shift measurement is folded and mixed will be described with reference to FIG.
  • a broken line 901 represents subcutaneous fat
  • a dotted line 902 represents a region of interest
  • a solid line 903 represents an imaging field.
  • voxel VAA represents a voxel located in the region of interest 902
  • voxel VAB represents a voxel located in the subcutaneous fat 901.
  • this folding phenomenon will be described as an example of normal region selection type MRSI measurement in which water is sufficiently suppressed and measured, instead of the water shift measurement of the present embodiment.
  • the excitation profile does not become a perfect rectangle, but becomes an excitation profile with a slow rise and side lobes. This side lobe also slightly excites the subcutaneous fat 901 located in the voxel VAB.
  • FIG. 28 (b) is a schematic diagram when region selective MRSI measurement is performed in the field of view 903.
  • FIG. 28B the signal of the voxel VAB is folded and mixed into the voxel VAA.
  • the signal strength of subcutaneous fat is several hundred to several thousand times higher than the signal strength of the metabolite, so even if the side lobe of the excitation profile is small, the signal strength of the subcutaneous fat signal mixed in affects the signal of the metabolite. The bigger it is. Accordingly, when the excitation profile is not a perfect rectangle, a subcutaneous fat signal having a large signal intensity is mixed, and the diagnostic ability is deteriorated.
  • the fat signal folded in the field of view is developed in a double field of view and separated into water and metabolites. Therefore, due to the inaccuracy of the excitation profile, even when subcutaneous fat signals outside the field of view are excited and mixed, it is possible to prevent the inclusion of subcutaneous fat signals that are unnecessary for diagnosis and improve diagnostic performance. To do.
  • the MRI apparatus 100 used in the present embodiment has basically the same configuration as that of the first embodiment. Also, as shown in FIG. 29, the configuration of the measurement control unit 164 of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment.
  • the processing of the separation processing unit 224 is different from that of the first embodiment. Accordingly, the processing of the shift correction unit 234 is also different from that of the first embodiment.
  • the high-frequency magnetic field coil system 13 of this embodiment basically measures signals of a plurality of substances having different resonance frequencies at the same time as in the first embodiment, and separates them in a reconstructed image. Further, in the present embodiment, the overlapping and overlapping regions are also separated. Also in this embodiment, the sensitivity distribution of the receiving coil is used in these separations. For this reason, in the present embodiment, at least the number of receiving coils for each substance to be separated (“number of substances to be separated” ⁇ “number of areas to be separated”) is required.
  • the measurement target substance is water and a metabolite.
  • the shift measurement unit 210 of the present embodiment spatially shifts a plurality of measurement target substances on the image by different shift amounts, and acquires measurement images for each reception coil. Similar to the first embodiment, the shift measurement unit 210 according to the present embodiment operates the RF pulse transmission unit 120, the signal reception unit 130, and the gradient magnetic field application unit 140 in accordance with a pulse sequence held in advance, and causes the image reconstruction unit 150 to This shift measurement process is realized by performing the image reconstruction process.
  • the pulse sequence executed in the shift measurement process of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and a pre-pulse sequence 310 that modulates only the longitudinal magnetization of the water signal to a predetermined intensity, and a signal from a desired region. It is the water shift sequence comprised from this measurement pulse sequence 300 by the area
  • the shift measurement unit 210 of this embodiment uses this water shift sequence as the water selective excitation pulse RFC of the pre-pulse sequence 310 for each phase encoding step of the measurement pulse sequence 300, as in the first embodiment. Are controlled so as to alternately irradiate and perform water shift measurement.
  • the shift measurement unit 210 performs FFT on the kt data obtained by the water shift measurement, and obtains a spectrum image for each of the plurality of receiving coils.
  • images 3011, 3012, 3013, and 3014 are an upper right region (upper right portion) and a lower right region (lower right portion) of a metabolite spectrum image 3010 having an imaging field that is twice the imaging field of water shift measurement.
  • Images 3021, 3022, 3023, and 3024 represent an upper right portion, a lower right portion, an upper left portion, and a lower left portion of the water shift spectrum image 3020 having a field of view that is twice that of the water shift measurement.
  • the imaging field of view for water shift measurement is simply referred to as the imaging field of view
  • the imaging field of view twice that for water shift measurement is referred to as the double imaging field of view.
  • Measured spectral image 3030 is the sum of images 3011, 3012, 3013, 3014, 3021, 3022, 3023, and 3024 as shown in FIG.
  • the voxel VCC on the spectrum image 3030 measured by the shift measurement unit 210 of the present embodiment is the voxel VAC, VAD, VAE at the same position in each image 3011, 3012, 3013, 3014, 3021, 3022, 3023, 3024. , VAF, VBC, VBD, VBE, VBF.
  • the separation processing unit 224 of the present embodiment performs separation between folded signals as separation processing described later, and also performs separation of signals from water and metabolites as in the first embodiment. Thereby, the separation processing unit 224 of the present embodiment separates each signal of the voxel VAC, VAD, VAE, VAF, VBC, VBD, VBE, and VBF from the voxel VCC, and finally has a double imaging field of view.
  • An object spectrum image 3010 and a water shift spectrum image 3020 are calculated.
  • the high-frequency magnetic field coil system 13 of the present embodiment includes at least four 4 ⁇ 2 receiving coils.
  • the high-frequency magnetic field coil system 13 includes eight receiving coils 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, and 48 shown in FIG.
  • These eight receiving coils 41 to 48 each have a substantially 8 arc shape in the cross section on the xy plane, and are arranged so as to form a cylindrical shape as a whole.
  • Each of the reception coils 41 to 48 is separately connected to the amplifier 18, and the measured high frequency signal is separately acquired.
  • the RF coil for transmission and the detuning circuit are omitted for simplicity.
  • the adjacent receiving coils of the eight receiving coils 41 to 48 are configured such that the constituent conductors are matched or in contact with each other, but the present invention is not limited to this configuration.
  • adjacent receiving coils may be arranged so as to overlap each other.
  • These receiving coils 41 to 48 are not limited to those shown in FIG. It is sufficient that an inverse matrix exists in the sensitivity matrix C calculated based on these eight receiving coils 41 to 48, and various modifications are possible.
  • the separation processing unit 224 of this embodiment separates the measurement image acquired by the shift measurement unit 210 into measurement images for a plurality of substances using the sensitivity distribution of each receiving coil. And in this embodiment, when separating, the measurement image for each receiving coil is developed into an image having an imaging field of view (double field of view) that is twice the size of each field of view and is measured for each substance. Calculate the image. In addition, as many sensitivity distributions as the number of substances to be measured are created. Then, the reference substance is determined from the measurement target substances.
  • the reference substance sensitivity distribution which is the sensitivity distribution of the reference substance, is created by shifting the sensitivity distribution in the double field of view for each receiving coil, which is created in advance, according to the shift amount of the reference substance.
  • the sensitivity distribution of other measurement target substances is extracted from the reference substance sensitivity distribution, and the sensitivity distribution of the size of the field of view is extracted, and the extracted sensitivity distribution is converted to the relative shift amount of each measurement target substance with respect to the reference substance shift amount.
  • the sensitivity distribution of the double-shooting field of view is created by shifting according to this and padding the areas other than the extracted area with zero padding.
  • the signal receiving unit 130 includes at least reception coils for the number of regions to be expanded and separated for each number of substances to be separated.
  • the separation process is performed by creating a sensitivity distribution for each measurement target substance.
  • the separation subject substance since a metabolite with water, separation processing unit 224, and water sensitivity distribution C w with multiple field of view from the sensitivity distribution with twice the field of view of each receiving coil obtained previously A metabolite sensitivity distribution C m is created. Then, using these created sensitivity distributions, a metabolite spectrum image 3010 and a water shift spectrum image 3020 having a double field of view are calculated.
  • the reference measurement substance is the metabolite. Since metabolites not shifted, the metabolite sensitivity distribution C m, using the sensitivity distribution with twice the field of view of the previously obtained reception coil as is.
  • FIG. 32 is a processing flow for creating each sensitivity distribution by the separation processing unit 224 of the present embodiment.
  • the field of view is 3101 and the field of magnification is 3102.
  • a metabolite sensitivity distribution C m having a double-view field of view 3102 is calculated (S1501).
  • the metabolite sensitivity distribution C m as described above, similarly to the first embodiment, is calculated in a similar manner as sensitivity distribution calculation method commonly known. This metabolite sensitivity distribution Cm is shown in FIG.
  • the sensitivity distribution C w1 after shifting (S1503).
  • the sensitivity distribution C m1 is shifted in the x direction and the y direction by 1 ⁇ 2 of the photographing field of view 3101 for water shift measurement.
  • the obtained sensitivity distribution Cw1 is shown in FIG.
  • the separation process will be described with by the separation processing unit 224 and the water sensitivity distribution C w and metabolites sensitivity distribution C m.
  • the signal intensity of an arbitrary voxel in the spectrum image reconstructed from the echo signals measured by the receiving coils 41 to 48 is the signal of the four regions after being developed in the double field of view of each separation target substance. A value obtained by multiplying the weights depending on the sensitivity of the receiving coils 41 to 48 is added.
  • M is a metabolite spectrum image having a double field of view and W s is a water shift spectrum image, and an arbitrary voxel r 1 (x, y on each spectrum image obtained by measurement with each receiving coil 41-48.
  • the signal intensities I (c 1 , x, y), I (c 2 , x, y) of the voxel r 1 (x, y) in the spectral image reconstructed from the echo signals measured by the receiving coils 41 to 48, I (c 3 , x, y), I (c 4 , x, y), I (c 5 , x, y), (c 6 , x, y), I (c 7 , x, y), I (c 8 , x, y) is expressed by the following equation (22).
  • M (x, y + N 2 ), M (x, y), M (x + N 1 , y + N 2 ), and M (x + N 1 , y) are respectively the upper left corners of the metabolite spectrum image M having a double field of view. Part, lower left part, upper right part, lower right part.
  • W s (x, y + N 2 ), W s (x, y), W s (x + N 1 , y + N 2 ), and W s (x + N 1 , y) are water-shifted spectral images each having a double field of view. the upper left corner of W s, bottom left, upper right, representing the lower right.
  • the metabolite spectrum image M having a double field of view is converted into a water shift spectrum image.
  • the upper left, lower left, upper right, and lower right of W s are coupled in the x and y directions, respectively, to calculate a water shift spectrum image W s having a double field of view.
  • the calculation of the metabolite spectrum image M and water shift spectrum image W s having multiple field of view is not limited to the above method.
  • it may be calculated by a weighting calculation using a noise correlation matrix ⁇ shown in the following equation (24).
  • the shift correction unit 234 of the present embodiment corrects the shift amount in the measurement image for each substance after separation by the separation processing unit 224.
  • an image corresponding to the photographing field before development is further extracted from the measurement image after development.
  • the shift correction unit 234 first performs a photographing field cut-out process that cuts out (extracts) the obtained metabolite spectrum image M and water shift spectrum image W s having a double photographing field of view in the photographing field of view. To do.
  • shift correction unit 234 of the present embodiment calculates the metabolite spectrum image m and water shift spectrum image w s.
  • the calculated water shift spectrum image w s is subjected to shift correction for correcting the position by the amount of movement shifted by the water shift measurement, and the water signal distribution (water spectrum image) w is obtained. calculate.
  • the image is shifted by 1 ⁇ 2 in the x direction and y direction, respectively.
  • the photographing field cutout processing of the shift correction unit 234 of the present embodiment may be performed by the separation processing unit 224.
  • the shift correction unit 234 performs only the correction of the shift amount, similarly to the shift correction unit 230 of the first embodiment.
  • the residual signal removing unit 240 may be provided to remove the residual water signal, as in the first embodiment. Similarly, the residual signal removing unit 240 may not be provided.
  • the signal receiving unit 130 includes at least receiving coils equal to or more than the number of substances to be separated, and arranges the received nuclear magnetic resonance signals in different k spaces for each receiving coil.
  • the measurement control unit 164 uses a shift measurement unit 210 that spatially shifts a plurality of measurement target substances on the image by different shift amounts to acquire a measurement image for each reception coil, and a sensitivity distribution of each reception coil.
  • the separation processing unit 224 that separates the measurement image acquired by the shift measurement unit 210 into measurement images for each of a plurality of substances, and the shift correction unit that corrects the shift amount in the measurement image for each substance after separation by the separation processing unit 220 234.
  • the separation processing unit 224 calculates the measurement image for each substance by expanding the measurement image for each reception coil in a field of view twice the photographing field of view, and the shift measurement unit 234 Further, an image corresponding to the imaging field of view before development is extracted from the measurement image after development, and the signal receiving unit 130 includes at least reception coils for the number of regions to be developed and separated for each number of substances to be separated.
  • a signal of a substance that is out of the field of view and has a signal large enough to affect the signal of the measurement target substance is excited. Then, the large signal folded in the field of view can be removed by developing it in the double field of view, improving the quality of the obtained image and improving the diagnostic ability.
  • the signal of a substance that is outside the field of view and has a signal large enough to affect the signal of the measurement target substance is, for example, a subcutaneous fat signal when the measurement target is a metabolite. In this case, by expanding the fat signal folded in the field of view to the double field of view, mixing of the subcutaneous fat signal unnecessary for diagnosis can be prevented, and the diagnostic ability can be improved.
  • the shift direction of the water signal does not matter as long as an inverse matrix exists in the sensitivity matrix as in the first embodiment.
  • the shift direction may be determined using a g-factor distribution.
  • the pulse sequence may be a pulse sequence whose phase encoding is three-dimensional.
  • the sensitivity distribution of each receiving coil may be calculated not only from a previously captured MRI image but also from an FID image in which only the water signal is shifted.
  • the measurement target substances are water and a metabolite has been described as an example, but the measurement target substance is not limited thereto. Further, the number of substances to be measured is not limited to this.
  • the shift amount of the metabolite is 0 and the shift amount of water is half of the number of data points in each direction of the image has been described as an example, but the shift amount of each measurement target substance is also described. It is not limited to this.
  • the sensitivity distribution of the reference measurement substance is doubled by a known method as shown in FIG. 33 (a).
  • the sensitivity distribution of the field of view is the sensitivity distribution shown in FIG. 33A, and the sensitivity distribution is created from the method described with reference to FIG.
  • the shift amount is a relative shift amount with respect to the shift amount of the reference measurement substance.
  • the sensitivity distribution used by the separation processing unit 224 is created by the number of substances to be measured. Then, the reference substance is determined from the measurement target substances.
  • the reference substance sensitivity distribution which is the sensitivity distribution of the reference substance, is created by shifting the sensitivity distribution in the double field of view created in advance according to the shift amount of the reference substance.
  • the sensitivity distribution of other measurement target substances is extracted from the reference substance sensitivity distribution, and the sensitivity distribution in the field of view is extracted, and the extracted sensitivity distribution is determined according to the relative shift amount of each measurement target substance with respect to the shift amount of the reference substance. Are shifted to 0, and then padded with zeros to create a sensitivity distribution in the double field of view.

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Abstract

計測時間を延長せずに、例えば、水画像と代謝物画像といった、化学シフトが異なる複数の物質の画像を取得する。例えば、水画像と代謝物画像といった化学シフトが異なる所望の複数の物質の画像を、１回の撮影シーケンスの実行で取得する。このとき、プリパルスを印加し、分離したいそれぞれの物質の信号が画像上でシフトするように計測し、分離する物質の数以上の受信コイルで受信する。シフトさせた信号から再構成した画像を、それぞれの受信コイルの感度分布を用いて、個々の物質の画像に分離する。そして、シフトさせた画像の位置を元に戻す補正を行う。さらに、計測および分離処理の誤差による他物質の残留信号を分離後のスペクトル画像を用いて除去する。

Description

磁気共鳴撮影装置
　本発明は、磁気共鳴撮影技術に関する。特に、代謝物毎の空間的な信号強度分布を画像化する核磁気共鳴スペクトロスコピックイメージング(ＭＲＳＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ　Ｉｍａｇｉｎｇ)技術に関する。
　磁気共鳴撮影装置は、静磁場中に置かれた測定対象に特定周波数の高周波磁場を照射して磁気共鳴現象を誘起し、測定対象の物理的、化学的情報を取得する装置である。現在、広く普及している磁気共鳴イメージング(ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　Ｉｍａｇｉｎｇ)は、主として水分子中の水素原子核の磁気共鳴現象を用い、生体組織によって異なる水素原子核密度や緩和時間の差などを画像化する方法である。これにより組織の差異を画像化でき、疾病の診断に高い効果を挙げている。
　これに対し、磁気共鳴スペクトロスコピー(ＭＲＳ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ)やＭＲＳＩは、分子(代謝物)の化学結合の違いによる共鳴周波数の差異(化学シフト)を元に分子毎に磁気共鳴信号を分離し、分子種毎の濃度や緩和時間などを計測する方法である。ＭＲＳは、ある選択された空間領域の分子種を観測する方法であり、ＭＲＳＩは、分子種毎に画像化する方法である。対象とする原子核としては１Ｈ(プロトン)、３１Ｐ、１３Ｃ、１７Ｆなどがある。
　プロトンを対象核種としたプロトンＭＲＳやプロトンＭＲＳＩ(以降は単にＭＲＳ／ＭＲＳＩと呼ぶ)で検出できる人体の主な代謝物には、コリン、クレアチン、Ｎ－アセチルアスパラギン酸(ＮＡＡ)、乳酸等がある。これら代謝物の量から、がん等の代謝異常疾患の進行度判定や早期診断、悪性度診断を非侵襲的に行うことが期待されている。
　人体内にある代謝物は、水分子の１／１０００程度の信号強度しかなく、水の巨大なピーク信号の裾野に埋もれてしまうため、代謝物信号の検出が困難である。そこで、代謝物からの信号を計測するために、水信号を抑制する手法がある。例えば、水信号の周波数帯域と同程度の周波数帯域を有する高周波(ＲＦ)パルスを用い、予め水信号を抑制し、辺縁にある代謝物信号を検出する手法がある(例えば、特許文献１参照)。一般的に不要な信号の共鳴周波数帯域付近を擬似飽和して信号抑制する方法はＣＨＥＳＳ(ＣＨＥｍｉｃａｌ　Ｓｈｉｆｔ　Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ)法と呼ばれている。
　上述のとおり、代謝物を計測するためには、水信号を抑制する必要がある。しかし、代謝物だけでなく水信号を計測することにより、以下のメリットがある。
(１)水の位相を用いた渦電流補正：傾斜磁場を印加する際に生じる渦電流によって、代謝物の位相が変化し、代謝物ピークが歪む。この位相変化によるピーク歪みを補正するために、代謝物よりも信号強度が大きい水信号を使って位相を補正する(例えば、非特許文献１参照)。この渦電流補正によって、位相歪みが補正され、良好な代謝物ピークが得られる。
(２)水の共鳴周波数を用いた生体内温度測定：水の共鳴周波数は、温度によって周波数がシフトし、そのシフト量は－０．０１ｐｐｍ／℃の温度係数を持つ。一方、ＮＡＡなどの代謝物の共鳴周波数は、生体環境下の温度範囲では変化しないことが知られている(例えば、非特許文献２参照)。これらの特性を利用して、水と代謝物との周波数差から生体内の温度を測定できることが報告されている(例えば、非特許文献３参照)。生体内の温度を測定することにより、慢性期脳梗塞における虚血部位の特定や急性期脳梗塞における虚血中心部とその周辺域との区別、腫瘍細胞腫の鑑別に対する新たな指標を得られる可能性が期待されている。
特開昭６０－１６８０４１号公報
Ｋｌｏｓｅ　Ｕ.　ｅｔ　ａｌ．，　"Ｉｎ　Ｖｉｖｏ　ｐｒｏｔｏｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ｉｎ　ｐｒｅｓｅｎｃｅ　ｏｆ　ｅｄｄｙ　ｃｕｒｒｅｎｔｓ"　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｉｎ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，　１９９０　ｖｏｌ．１４　ｐ．２６－３０ Ｈｉｎｄｍａｎ　Ｊ．　Ｃ．，　"Ｐｒｏｔｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　Ｓｈｉｆｔ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｇａｓ　ａｎｄ　Ｌｉｑｉｕｄ　Ｓｔａｔｅｓ"　Ｔｈｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｈｙｓｉｃｓ、１９９６　ｖｏｌ．４４，　ｐ．４５８２－４５９２ Ｃａｄｙ　Ｅ．　Ｂ．ｅｔ　ａｌ．，　"Ｔｈｅ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌｏｃａｌ　Ｂｒａｉｎ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｂｙ　ｉｎ　Ｖｉｖｏ　１Ｈ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ"　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｉｎ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，　１９９５　ｖｏｌ．３３，　ｐ．８６２－８６７
　上述のとおり、ＭＲＳ／ＭＲＳＩ計測では、渦電流補正や、生体内温度測定のために、代謝物だけでなく水信号も取得したいという要求がある。しかし、水信号と代謝物信号とをともに取得するためには、水信号を抑制する代謝物計測と水信号を抑制しない水信号計測とをそれぞれ実施する必要ある。特にＭＲＳＩでは、代謝物画像と同じマトリクス数の水画像を計測しなければならないため、実質的な計測時間が顕著に増大する。
　これは、水と代謝物に限らず、共鳴周波数が異なる複数の物質間でも同様で、互いの信号の影響を排除し、計測時間を延長せずに複数の物質の画像を、それぞれ別個に取得したいという要望がある。
　本発明は、上記事情に鑑みて成されたもので、計測時間を延長せずに、例えば、水画像と代謝物画像といった、化学シフトが異なる複数の物質の画像を取得する技術を提供することを目的とする。
　本発明は、例えば、水画像と代謝物画像といった化学シフトが異なる所望の複数の物質の画像を、１回の撮影シーケンスの実行で取得する。このとき、プリパルスを印加し、分離したいそれぞれの物質の信号が画像上でシフトするように計測し、分離する物質の数以上の受信コイルで受信する。シフトさせた信号から再構成した画像を、それぞれの受信コイルの感度分布を用いて、個々の物質の画像に分離する。そして、シフトさせた画像の位置を元に戻す補正を行う。さらに、計測および分離処理の誤差による他物質の残留信号を分離後のスペクトル画像を用いて除去する。
　具体的には、被検体が置かれる空間に静磁場を発生させる静磁場発生手段と、前記被検体に高周波磁場パルスを送信する送信手段と、前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記各磁気共鳴信号に位置情報を付加するための位相エンコード傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段と、前記受信手段が受信した前記核磁気共鳴信号から画像を再構成する画像再構成手段と、前記送信手段と、前記受信手段と、前記傾斜磁場印加手段と、前記画像再構成手段との動作を制御して計測画像を取得する計測制御手段と、を備える磁気共鳴撮影装置であって、前記受信手段は、計測対象とする複数の物質の数以上の受信コイルを備え、受信した前記核磁気共鳴信号を受信コイル毎に異なるｋ空間に配置し、前記計測制御手段は、前記複数の計測対象物質をそれぞれ異なるシフト量だけ画像上で空間的にシフトさせて前記受信コイル毎に計測画像を取得するシフト計測手段と、前記各受信コイルの感度分布を用い、前記シフト計測手段で取得した計測画像を前記複数の物質毎の計測画像に分離する分離手段と、前記分離手段で分離後の物質毎の計測画像において、前記シフト量を補正するシフト補正手段と、を備えることを特徴とする磁気共鳴撮影装置を提供する。
　本発明によれば、計測時間を延長せずに、例えば、水画像と代謝物画像といった、化学シフトが異なる複数の物質の画像を取得できる。
(ａ)～(ｃ)は、第一の実施形態の磁気共鳴装置の外観図である。 第一の実施形態の磁気共鳴撮影装置(ＭＲＩ装置)の概略構成図である。 第一の実施形態のＭＲＩ装置の機能ブロック図である。 第一の実施形態の高周波磁場コイル系の構成図である。 第一の実施形態の本計測パルスシーケンスのシーケンス図である。 (ａ)～(ｃ)は、第一の実施形態の本計測パルスシーケンスで励起される領域の一例を説明するための説明図である。 第一の実施形態のプリパルスシーケンスの一例を説明するための説明図である。 第一の実施形態の水シフト計測処理のフローチャートである。 第一の実施形態の水シフト計測処理により得られるｋ－ｔデータを説明するための説明図である。 (ａ)および(ｂ)は、第一の実施形態で計測されるスペクトル画像を説明するための説明図である。 第一の実施形態で計測されるスペクトル画像の他の解釈を説明するための説明図である。 第一の実施形態で計測される代謝スペクトル画像に残留する水信号を説明するための説明図であり、(ａ)は代謝物スペクトル画像、(ｂ)は、水シフトスペクトル画像、(ｃ)は水スペクトル画像である。 第一の実施形態の残留信号除去処理のフローチャートである。 第一の実施形態の各受信コイル、関心領域および測定対象の位置関係を説明するための説明図である。 第一の実施形態の計測処理のフローチャートである。 第一の実施形態の受信コイルの他の形状を説明するための説明図である。 第一の実施形態においてｘｙ方向に水信号をシフトさせる場合の水シフト計測処理のフローチャートである。 第一の実施形態においてｘｙ方向に水信号をシフトさせる場合の水シフト計測処理により得られるｋ－ｔデータを説明するための説明図である。 第一の実施形態においてｘｙ方向に水信号をシフトさせる場合の水スペクトル画像を説明するための説明図であり、(ａ)は水スペクトル画像、(ｂ)は水シフトスペクトル画像、(ｃ)は代謝物感度分布、(ｄ)は水感度分布を示す。 第二の実施形態の計測制御部の機能ブロック図である。 (ａ)は第一の実施形態の水シフト計測処理により得られるｋ－ｔデータを、(ｂ)は第二の実施形態の水シフト計測により得られるｋ－ｔデータを、それぞれ説明するための説明図である。 第二の実施形態で計測されるスペクトル画像および分離処理を説明するための説明図である。 第二の実施形態で計測される代謝スペクトル画像に残留する水信号を説明するための説明図であり、(ａ)は、代謝物スペクトル画像、(ｂ)は、水シフトスペクトル画像、(ｃ)は、水スペクトル画像である。 第二の実施形態の計測制御部の機能ブロック図である。 (ａ)は第一の実施形態の水シフト計測処理により得られるｋ－ｔデータを、(ｂ)は第三の実施形態の水シフト計測により得られるｋ－ｔデータを、それぞれ説明するための説明図である。 第三の実施形態で計測されるスペクトル画像および分離処理を説明するための説明図である。 本発明の各実施形態で用いる他の本計測パルスシーケンス例のシーケンス図である。 (ａ)および(ｂ)は、折り返し現象を説明するための説明図である。 第四の実施形態の計測制御部の機能ブロック図である。 第四の実施形態のシフト計測部が取得するスペクトル画像の構成を説明するための説明図である。 第四の実施形態の受信コイルの構成を説明するための説明図である。 第四の実施形態の感度分布算出処理のフローチャートである。 第四の実施形態の感度分布算出処理を説明するための説明図であり、(ａ)は、倍撮影視野の代謝物感度分布、(ｂ)は、切取後の代謝物感度分布、(ｃ)は、シフト後の水感度分布、(ｄ)は、倍撮影視野の水感度分布である。
　＜＜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図面を参照し説明する。以下、本実施形態では、二次元の水画像と代謝物画像を同時に取得する場合を例に挙げて説明する。
　まず、本実施形態の磁気共鳴撮影装置(ＭＲＩ装置)について説明する。図１は、本実施形態のＭＲＩ装置の外観図である。図１(ａ)は、ソレノイドコイルで静磁場を生成するトンネル型磁石を用いた水平磁場方式のＭＲＩ装置１００である。図１(ｂ)は、開放感を高めるために磁石を上下に分離したハンバーガー型(オープン型)の垂直磁場方式のＭＲＩ装置１０１である。また、図１(ｃ)は、図１(ａ)と同じトンネル型磁石を用い、磁石の奥行を短くし且つ斜めに傾けることによって、開放感を高めたＭＲＩ装置１０２である。本実施形態では、これらの外観を有するＭＲＩ装置のいずれを用いることもできる。なお、これらは一例であり、本実施形態のＭＲＩ装置はこれらの形態に限定されるものではない。本実施形態では、装置の形態やタイプを問わず、公知の各種のＭＲＩ装置を用いることができる。
　以下、本実施形態では、水平磁場方式のＭＲＩ装置１００を用いる場合を例にあげて説明する。また、静磁場方向をｚ方向、それに垂直な２方向のうち、測定対称の被検体を載置するベッド面に平行な方向をｘ方向、他方向をｙ方向とする座標系を用いる。
　まず、本実施形態のＭＲＩ装置の装置構成を説明する。図２は、本実施形態のＭＲＩ装置１００の機能構成図である。本図に示すように本実施形態のＭＲＩ装置１００は、静磁場発生磁石１１と、傾斜磁場発生コイル１２と、高周波磁場コイル系１３と、制御装置１４と、傾斜磁場電源１５と、シンセサイザ１６と、変調装置１７と、増幅器１８と、ＡＤ変換器１９と、計算機２０と、を備える。
　シンセサイザ１６は高周波を発生し、変調装置１７は、シンセサイザ１６が発生させた高周波を波形整形、電力増幅し、高周波磁場コイル系１３に電流を供給する。高周波磁場コイル系１３は、供給された電流により測定対象(被検体)１０の核スピンを励起する高周波磁場(励起パルス：ＲＦパルス)を発生させ、測定対象１０に照射する。
　傾斜磁場電源１５は、傾斜磁場発生コイル１２に電流を供給し、電流を供給された傾斜磁場発生コイル１２は傾斜磁場を発生し、測定対象１０からの磁気共鳴信号である高周波信号を空間的な位置に応じて変調する。
　高周波磁場コイル系１３は、変調された高周波信号を受信(検出)する。増幅器１８は、高周波磁場コイル系３が受信した高周波信号を増幅する。ＡＤ変換器１９は、増幅された高周波信号をＡ／Ｄ変換し、計算機２０に入力する。
　制御装置１４は、計算機２０からの指示に従って、各装置を動作させる。
　計算機２０は、入力された信号をデータ処理し保存するとともに、予め保持されるタイムチャートに従って各装置が動作するように制御を行う。計算機２０は、ＣＰＵとメモリと記憶装置とを備え、記憶装置に予め保持されたプログラムをメモリにロードして実行することにより、各種の演算処理、制御処理を実現する。
　本実施形態のＭＲＩ装置１００は、以上の装置により、図３に示すように、測定対象１０がおかれる空間に静磁場を発生させる静磁場発生部１１０と、測定対象に高周波磁場を照射(送信)するＲＦパルス送信部１２０と、ＲＦパルス送信部１２０が送信した高周波磁場に起因する高周波信号を検出(受信)する信号受信部１３０と、高周波信号に空間情報を付与する傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加部１４０と、信号受信部１３０が受信した高周波信号から画像を再構成する画像再構成部１５０と、ＲＦパルス送信部１２０と傾斜磁場印加部１４０と信号受信部１３０と画像再構成部１５０との動作を制御する計測制御部１６０と、の各機能を実現する。
　静磁場発生部１１０は、静磁場発生磁石１１により実現される。
　ＲＦパルス送信部１２０は、高周波磁場コイル系１３のうち高周波磁場の照射に係る部分と、シンセサイザ１６と、変調装置１７と、制御装置１４のうち高周波磁場を印加するハードウェアおよび制御ソフトウェアとにより実現される。
　信号受信部１３０は、高周波磁場コイル系１３のうち高周波磁場の検出に係る部分と、増幅器１８と、ＡＤ変換器１９と、制御装置１４のうち高周波磁場を検出するハードウェアおよび制御ソフトウェアとにより実現される。
　傾斜磁場印加部１４０は、傾斜磁場発生コイル１２と、傾斜磁場電源１５と、制御装置１４のうち傾斜磁場を印加するハードウェアおよび制御ソフトウェアにより実現される。
　計測制御部１６０は、制御装置１４および計算機２０の計測制御に係るハードウェアおよび制御ソフトウェアにより実現される。
　画像再構成部１５０は、計算機２０のデータ処理に係るハードウェアおよび制御ソフトウェアにより実現される。
　なお、構成によっては、これらＲＦパルス送信部１２０、信号受信部１３０、傾斜磁場印加部１４０、計測制御部１６０、画像再構成部１５０は、ハードウェアやソフトウェアを共用し分離できない場合もある。例えば、高周波磁場コイル系１３が高周波磁場の送信コイルと受信コイルを兼用する送受兼用コイルの高周波磁場コイルで構成される場合、この高周波磁場コイルはＲＦパルス印加部にも信号受信部１３０にも属する。また、高周波磁場の印加や検出、傾斜磁場による変調などは、それぞれ独立に動作するものではないため、各部に属する制御ソフトウェアには、それら動作を統合する部分が含まれる。なお、本構成は典型的な構成を示したもので、これに限るものでない。
　次に、高周波磁場コイル系１３について詳述する。本実施形態では、異なる共鳴周波数の複数の物質の信号を同時に計測し、再構成画像において分離する。分離において、測定対象１０から発生する磁気共鳴信号を受信するアンテナ(以下、受信コイルと呼ぶ。)の感度分布を用いる。このため、本実施形態では、高周波磁場コイル系１３において、受信コイルを複数備える。その数は、少なくとも、分離する物質の数以上とする。以下、本実施形態では、分離する物質を、水と任意の代謝物との２つとし、受信コイルを２つ備える場合を例にあげて説明する。
　図４は、本実施形態の高周波磁場コイル系１３の構成を説明するための図である。本実施形態の高周波磁場コイル系１３は、ＲＦコイル２１、２２、２３と、デチューニング回路２４、２５、２６とを備える。
　ＲＦコイル２１はＲＦパルス印加部に属し、測定対象１０に励起パルスを送信するアンテナとして機能する。以後、送信ＲＦコイル２１と呼ぶ。送信ＲＦコイル２１は、コイルとコンデンサとを備え、コイルのインダクタンス(Ｌ)とコンデンサの容量(Ｃ)とは、磁気共鳴信号の共振周波数に合致するよう調整される。
　ＲＦコイル２２およびＲＦコイル２３は信号受信部１３０に属し、受信コイルとして機能する。受信コイル２２および受信コイル２３は、コイルとコンデンサとを備え、コイルインダクタンス(Ｌ)とコンデンサ容量(Ｃ)とは、送信ＲＦコイル２１と同様に、磁気共鳴信号の共振周波数に合致するよう調整される。受信コイル２２および２３はそれぞれ別の増幅器１８に接続され、取得される高周波信号(磁気共鳴信号)は別個に計算機２０に渡される。なお、本実施形態では、受信コイル２２および受信コイル２３は、それぞれループコイルであり、その感度分布から算出する後述の感度行列Ｃが逆行列を持つように配置される。例えば、本図に示すように、ｘｚ平面にそのループ面が平行になるよう配置される。
　デチューニング回路２４、２５、２６は、高周波磁場の送信時と受信時とに、それぞれ受信コイル２２、２３と送信ＲＦコイル２１とのＬＣ共振周波数を磁気共鳴信号の周波数からずらし、コイル間の干渉を防ぐ。すなわち、励起パルス印加時には、制御装置１４からの制御信号に基づき、デチューニング回路２５、２６を動作させて、受信コイル２２、２３がアンテナとして機能しないようにこれらのＬＣ共振周波数を磁気共鳴信号の周波数からずらす。また、信号検出時には、制御装置１４からの制御信号に基づき、デチューニング回路２４を動作させて、送信ＲＦコイル２１がアンテナとして機能しないように送信ＲＦコイル２１のＬＣ共振周波数を磁気共鳴信号の周波数からずらす。
　なお、本構成は典型的な例を示したもので、ＲＦコイルの個数や形状、デチューニング回路などはこれに限られない。例えば、信号検出に使用する受信コイルの個数は３つ以上であってもよい。また、測定対象１０の周囲を囲むよう配置されていてもよい。また、複数のＲＦコイルが送受信兼用であっても構わない。また、それぞれのＲＦコイルは、円形、四角形、鳥かご形、蝶型、鞍型など様々な形状でよく、コンデンサの配置も特に制限はない。また、図では簡単のため、デチューニング回路２４、２５、２６はそれぞれ１箇所しか記されていないが、デチューニングの効果を高めるために複数箇所に設置してもよい。
　次に、計測制御部１６０の処理について詳述する。本実施形態の計測制御部１６０は、上述のように、ＲＦパルス送信部１２０、信号受信部１３０、傾斜磁場印加部１４０、画像再構成部１５０の動作を制御し、ＭＲＩ装置１００で撮影を実行する。このとき、本実施形態の計測制御部１６０は、１回の画像取得シーケンスの実行により、水と代謝物質との画像を取得するよう各部を制御する。具体的には、水信号のみを画像上でシフトするように計測し、得られたエコー信号(磁気共鳴信号)からスペクトル画像を再構成する。そして、複数の受信コイルの感度分布を用い、このスペクトル画像を、水信号がシフトしたスペクトル画像(水シフトスペクトル画像)と代謝物スペクトル画像と、に分離する。分離後、水シフトスペクトル画像のシフトを補正して正しい位置に戻した水スペクトル画像を得る。さらに、代謝物スペクトル画像に残留した水信号を分離した水シフトスペクトル画像と水スペクトル画像とを用いて除去する。
　これを実現するため、本実施形態の計測制御部１６０は、図３に示すように、シフト計測部２１０と、分離処理部２２０と、シフト補正部２３０と、残留信号除去部２４０と、を備える。以下、各部の機能の詳細について説明する。
　シフト計測部２１０は、計測対象の複数の物質の信号を、それぞれ異なるシフト量でシフトさせてスペクトル画像を取得する、シフト計測処理を行う。本実施形態では、水と任意の代謝物との２つを計測対象としているため、水信号のみが計測画像上でシフトするように計測する。計測画像は、受信コイル２２、２３毎に取得したｋ空間二次元、時間一次元の三次元データを、それぞれ再構成し、受信コイル２２、２３毎に得る。以後、受信コイル２２、２３毎に取得したｋ空間二次元、時間一次元の三次元データを、単にｋ－ｔデータと呼ぶ。
　まず、本実施形態のシフト計測部２１０が上記ｋ－ｔデータを収集するために実行するパルスシーケンスについて説明する。なお、このパルスシーケンスは、予め計算機２０の記憶装置に保持される。シフト計測部２１０は、このパルスシーケンスに従って、ＲＦパルス送信部１２０、信号受信部１３０、傾斜磁場印加部１４０を制御する。
　シフト計測部２１０が実行するパルスシーケンスは、水信号の縦磁化のみを所定の強度に変調するプリパルスシーケンスと、所望の領域からの信号を画像化する領域選択型ＭＲＳＩパルスシーケンス(以降、本計測パルスシーケンスと呼ぶ)とから構成される。
　まず、本計測パルスシーケンスについて説明する。この本計測パルスシーケンス３００の一例を図５に示す。図５において、横軸に時間(ｔ)、縦軸に高周波磁場ＲＦ、ｘ、ｙ、ｚ方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚをとり、それぞれの動作タイミングと強度とを表す。また、ＡＤは信号取得期間を表す。以下、本明細書の各パルスシーケンスにおいて、同様とする。
　図５に示す本計測パルスシーケンス３００は、公知のＭＲＳＩパルスシーケンスである。本実施形態の本計測パルスシーケンス３００では、１つの励起パルスＲＦ１と、２つの反転パルスＲＦ２、ＲＦ３と、傾斜磁場パルスＧｓ１、Ｇｓ１’、Ｇｓ２、Ｇｓ３とを用いて、所定の関心領域を選択的に励起し、この関心領域からのＦＩＤ信号(自由誘導減衰)ＦＩＤ１を得る。なお、励起パルスＲＦ１および、反転パルスＲＦ２、ＲＦ３の各パルスの時間積分が１／２になるタイミングを、それぞれパルス中心３０１、３０２、３０３と呼ぶ。
　図５の本計測パルスシーケンス３００による動作を、図６を用いて簡単に説明する。図６は、この本計測パルスシーケンス３００によって励起される領域を説明するための図である。なお、図６(ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、それぞれ、位置決め用のトランス像４１０、サジタル像４２０、コロナル像４３０である。
　まず励起パルスＲＦ１と傾斜磁場パルスＧｓ１、Ｇｓ１’とを印加して、ｚ方向の断面４０１を励起する。その後、反転パルスＲＦ２と傾斜磁場Ｇｓ２とを印加し、ｚ方向の断面４０１とｙ方向の断面４０２が交差する領域における核磁化のみを反転する。このとき、パルス中心３０１と３０２との時間差がＴＥ／４(ＴＥはエコー時間)となるように反転パルスＲＦ２と傾斜磁場Ｇｓ２の印加タイミングを制御する。続いて、反転パルスＲＦ３と傾斜磁場Ｇｓ３とを印加し、ｚ方向の断面４０１、ｙ方向の断面４０２およびｘ方向の断面４０３が交差する関心領域４０４における核磁化のみを反転する。このとき、パルス中心３０２と３０３との時間差がＴＥ／２となるように反転パルスＲＦ３と傾斜磁場Ｇｓ３の印加タイミングを制御する。その後ＡＤを開始し、自由誘導減衰信号ＦＩＤ１を取得する。自由誘導減衰信号ＦＩＤ１の信号取得期間Ｔｐ１は、所望のスペクトル帯域とサンプリング点数を設定することにより決定する。
　傾斜磁場Ｇｄ１～Ｇｄ６および傾斜磁場Ｇｄ１’～Ｇｄ６’は励起パルスＲＦ１で励起される核磁化の位相をリフェイズし、反転パルスＲＦ２、ＲＦ３で励起される核磁化の位相をディフェイズするための傾斜磁場である。また、励起パルスＲＦ１の後には、位相エンコード傾斜磁場Ｇｐ１、Ｇｐ２が印加される。位相エンコード傾斜磁場Ｇｐ１、Ｇｐ２は、その強度を１回の励起ごとに変化させて、関心領域４０４から発生する核磁気共鳴信号に位置情報を付与する。本実施形態では、例えば、Ｇｐ１をＮ１回、Ｇｐ２をＮ２回変化させるものとすると、Ｇｐ１を１変化させる毎にＧｐ２をＮ２回変化させる。したがって、計測全体ではＮ１×Ｎ２回の組み合わせでＧｐ１およびＧｐ２を変化させる。このようにして得られたＮ１×Ｎ２の核磁気共鳴信号ＦＩＤ１をｋ空間上に配置することによって関心領域４０４からのｋ－ｔデータを得る。
　次に、本計測パルスシーケンス３００に先立って実行されるプリパルスシーケンスについて説明する。本実施形態のプリパルスシーケンス３１０の一例を図７に示す。本実施形態のプリパルスシーケンス３１０は、水に含まれる核磁化のみを選択的に励起する高周波磁場パルス(以降は水選択パルスと呼ぶ)ＲＦＣと、水の横磁化をスポイルするための傾斜磁場Ｇｓｐ１～Ｇｓｐ３とから構成される。
　本実施形態の水選択パルスＲＦＣは、例えば、水共鳴周波数を中心周波数とし、励起帯域を狭めた(１．０ｐｐｍ程度)ガウス型の高周波磁場パルスを用いる。また、水選択パルスＲＦＣ照射後にｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のいずれか、または全てのスポイラー傾斜磁場Ｇｓｐ１～Ｇｓｐ３を印加する。
　本実施形態では、水に含まれる核磁化のみ選択的に励起するため、水選択パルスＲＦＣとして２種の異なるパルス強度(フリップ角)を持つＲＦパルスを用いる。これらをそれぞれ、水選択パルスＲＦＣ１、ＲＦＣ２と呼ぶ。
　水選択パルスＲＦＣ１、ＲＦＣ２は、代謝物の縦磁化をＭｍ、水選択パルスＲＦＣ１によって強度変調された水の縦磁化をＭｗ１、水の縦磁化Ｍｗ１を励起することによって得られる信号をＳ１、水選択パルスＲＦＣ２によって強度変調された水の縦磁化をＭｗ２、水の縦磁化Ｍｗ２を励起することによって得られる信号をＳ２とすると、ＭｍとＭｗ１とが平行、ＭｍとＭｗ２とが反平行、Ｓ２＝Ｓ１×ｅｘｐ(ｉπ)という条件を満たすよう調整する。各水選択パルスＲＦＣ１、ＲＦＣ２のパルス強度は、予め算出され、計算機２０に記憶される。
　なお、図７には、水選択パルスＲＦＣの照射回数が１回のプリパルスシーケンス３１０を例示しているが、プリパルスシーケンス３１０内での水選択パルスＲＦＣの照射回数はこれに限られない。２回以上の照射で上記条件を実現してもよい。
　本実施形態のシフト計測部２１０は、パルスシーケンスとして、本計測パルスシーケンス３００の位相エンコード１ステップ毎に、水選択パルスＲＦＣ１およびＲＦＣ２が交互に照射されるよう、プリパルスシーケンス３１０を実行し、受信コイル毎のｋ－ｔデータを取得する。以下において、水信号の縦磁化のみを所定の強度に変調するプリパルスシーケンス３１０と本計測パルスシーケンス３００とから成るパルスシーケンスを、水シフトシーケンスと呼び、水シフトシーケンスを用いてｋ－ｔデータを取得する計測を水シフト計測と呼ぶ。
　ここで、水シフトシーケンスによる水シフト計測の詳細を、図８および図９を用いて説明する。ここでは、水信号を画像上のｘ方向にシフトさせる場合を説明する。これらの図において、ｘ、ｙ方向の位相エンコード傾斜磁場をそれぞれＧｐ１、Ｇｐ２とし、ｋ空間上のｋｘ方向、ｋｙ方向の座標をそれぞれｋｘｎ１、ｋｙｎ２、これらに対応する位相エンコード傾斜磁場強度をそれぞれＧｐｘｎ１、Ｇｐｙｎ２、各位相エンコードステップの総数をそれぞれＮ１、Ｎ２とする。なお、ｎ１、ｎ２、Ｎ１、Ｎ２は自然数であり、ｎ１≦Ｎ１、ｎ２≦Ｎ２とする。さらに、位相エンコード傾斜磁場Ｇｐｘｎ１、Ｇｐｙｎ２がそれぞれ０となるｎ１、ｎ２をそれぞれｖ１、ｖ２とした場合、ｋ空間座標(ｋｘｖ１、ｋｙｖ２)をｋ空間の中心(ｋ０)と定義する。
　本実施形態のシフト計測部２１０は、ｎ１が奇数であれば水選択パルスＲＦＣ１を、ｎ１が偶数であれば水選択パルスＲＦＣ２を、それぞれプリパルスシーケンス３１０において照射するよう制御する。
　図８は、シフト計測部２１０による水シフト計測処理の処理フローである。
　シフト計測処理開始の指示を受け付けると、シフト計測部２１０は、位相エンコードステップのカウンタとしてｎ２およびｎ１を１とする(ステップＳ１１０１、Ｓ１１０２)。そして、ｎ１の偶奇を判別し(ステップＳ１１０３)、奇数であれば、プリパルスシーケンス３１０において水選択パルスＲＦＣ１を照射する(ステップＳ１１０４)。一方、偶数であれば、プリパルスシーケンス３１０において水選択パルスＲＦＣ２を照射する(ステップＳ１１０５)。
　そして、シフト計測部２１０は、プリパルスシーケンス３１０の実行後、本計測パルスシーケンス３００を実行し、それぞれの受信コイル２２、２３で信号を受信し(ステップＳ１１０６)、それぞれのｋ空間に配置する。
　これを、全てのｎ１および全てのｎ２に関して繰り返す(ステップＳ１１０７、Ｓ１１０８、Ｓ１１０９、Ｓ１１１０)。
　なお、本実施形態の水シフト計測では、ｋ空間上の全ての計測点が上述の条件で計測できればよく、位相エンコードのステップの順序は問わない。また、水信号のみが画像上でシフトするように計測できれば、水選択パルスＲＦＣ１、ＲＦＣ２を照射する組み合わせは上記のものに限られない。
　図９は、図８に示す手順で水シフトシーケンスを実行した場合に計測されるｋ－ｔデータの任意時間におけるｋ空間を表す。本図において、Ｓ１およびＳ２は、それぞれ、水選択パルスＲＦＣ１、ＲＦＣ２によって強度変調された水の信号を示す。ここでは、ｋｘ、ｋｙ方向の座標ｋｘｎ１、ｋｙｎ２それぞれに対応して印加する位相エンコード傾斜磁場強度Ｇｐｘｎ１、Ｇｐｙｎ２を座標軸に示す。以上の水シフトシーケンスにより得られる任意時間のｋ－ｔデータは、本図に示すように、ｋｘ方向にはＳ１とＳ２とが交互に並び、ｋｙ方向には同じ信号強度の信号が並んだものとなる。
　本実施形態のシフト計測部２１０は、上記の水シフトシーケンスに従って水シフト計測を実行し、各位相エンコード傾斜磁場によって変調された信号Ｓ１、Ｓ２を受信コイル２２、２３でそれぞれ受信する。そして、各信号Ｓ１、Ｓ２を、受信コイル２２、２３毎に設けられたｋ－ｔ空間上に、図９に示すように配置し、ｋ－ｔデータを得る。ここで、受信コイル２２で取得したｋーｔデータをｋｔ２２、受信コイル２３で取得したｋ－ｔデータをｋｔ２３と呼ぶ。
　さらに、シフト計測部２１０は、水シフト計測で得られたｋ－ｔデータｋｔ２２、ｋｔ２３をそれぞれフーリエ変換(ＦＦＴ)し、空間二次元、スペクトル１次元の三次元画像Ｉ２２、Ｉ２３をそれぞれ算出する。ここで得られた三次元画像Ｉ２２、Ｉ２３を単にスペクトル画像と呼ぶ。得られたスペクトル画像は、水信号のみがシフトしたものとなる。
　ここで、上記水シフトシーケンスによって得られたスペクトル画像Ｉ２２、Ｉ２３において、水信号のみが画像上でシフトすることを説明する。ここでは、ＦＦＴ処理に離散的フーリエ変換(ＤＦＴ)を使用し、簡単のため、水信号を強度変調したｘ方向一次元のみを考える。
　ｘ方向のデータ点数をＮ１、ｋ空間データをＫ(ｋ)、Ｋ(ｋ)をＤＦＴした後の実空間データをＩ(ｘ)としたとき、ＤＦＴの原理より、以下の式(１)に示す関係式が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 なお、ｉは虚数単位、Ｆ［］はＤＦＴ処理を表す演算子、Δｄは画像シフト量である。
　本実施形態の水シフトシーケンスによって、ｋ空間の各点で乗算される位相をφとしたとき、フーリエ変換後の画像における水のシフト量Δｄは、以下の式(２)により算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　本実施形態では、水の信号Ｓ１、Ｓ２は、Ｓ２＝Ｓ１×ｅｘｐ(ｉπ)という条件を満たすように計測するため、ｋ空間の各点で乗算される位相φはπとなる。従って、式(２)より、水スペクトル画像のシフト量はＮ１／２となり、画像のｘ方向のデータ点数Ｎ１の１／２だけｘ方向にシフトする。なお、撮影視野外に移動した信号は反対側へ折り返される。以下、単に、画像の１／２だけｘ方向にシフトするという。一方、代謝物信号は水選択パルスＲＦＣ１、ＲＦＣ２に影響されないため、代謝物のスペクトル画像はシフトしない。
　次に、本実施形態の分離処理部２２０について説明する。本実施形態の分離処理部２２０は、シフト計測部２１０で取得した計測画像を、各受信コイルの感度分布を用いて各計測対象物質の画像に分離する、分離処理を行う。分離処理は、受信コイル毎の感度分布から、コイル感度行例を算出し、コイル感度行列の逆行列を用い、スペクトル画像を、各計測対象物質のスペクトル画像(ここでは、水スペクトル画像および代謝物スペクトル画像)に分離する。
　まず、受信コイル２２、２３で計測した各スペクトル画像Ｉ２２、Ｉ２３と各受信コイル２２、２３の感度分布との関係について、図１０を用いて説明する。図１０(ａ)は、スペクトル画像Ｉ２２を、図１０(ｂ)は、スペクトル画像Ｉ２３を説明するための図である。また、図１０(ａ)および(ｂ)に示す水・代謝物信号分布５０１は、関心領域４０４に実際に存在する水および代謝物信号の分布を模したものであり、水および代謝物は、関心領域４０４内に一様に分布しているものとする。
　図１０(ａ)に示す受信コイル２２で取得する代謝物スペクトル画像５２２は、水・代謝物信号分布５０１に受信コイル２２の感度分布５２０が乗算されたものとして計測される。また、水シフトスペクトル画像５２３は、水・代謝物信号分布５０１に感度分布５２０が乗算されたあと、水シフトシーケンスによって画像の１／２だけｘ方向にシフトされたものとして計測される。実際に計測されるスペクトル画像５２４(Ｉ２２)は、水シフトスペクトル画像５２３と代謝物スペクトル画像５２２との和として計測される。
　図１０(ｂ)も同様で、受信コイル２３で取得する代謝物スペクトル画像５３２は、水・代謝物信号分布５０１に受信コイル２３の感度分布５３０が乗算されたものとして計測される。また、水シフトスペクトル画像５３３は、水・代謝物信号分布５０１に感度分布５３０が乗算されたあと、水シフトシーケンスによって画像の１／２だけｘ方向にシフトされたものとして計測される。実際に計測されるスペクトル画像５３４(Ｉ２３)は、水シフトスペクトル画像５３３と代謝物スペクトル画像５３２との和として計測される。
　ここで、受信コイル２２で計測される水シフトスペクトル画像５２３は、図１１に示す手順で得たものとしても解釈できる。すなわち、受信コイル２２で計測された水シフトスペクトル画像５２３は、関心領域４０４の位置に実在する水・代謝物信号分布５０１の中の水信号分布のみをｘ方向にシフトさせた水信号シフト分布５４１に、感度分布５２０をｘ方向にシフトさせたシフト感度分布５４０を乗算したものと解釈できる。
　従って、スペクトル画像５２４(Ｉ２２)は、水・代謝物信号分布５０１に感度分布５２０を乗算したものと、水信号シフト分布５４１にシフト感度分布５４０を乗算したものとの和と解釈できる。
　受信コイル２３で計測される水シフトスペクトル画像５３３も同様に、水信号シフト分布に、感度分布５３０をｘ方向にシフトさせたシフト感度分布を乗算したものと解釈できる。そして、スペクトル画像５３４(Ｉ２３)は、水・代謝物信号分布５０１に感度分布５３０を乗算したものと、水信号シフト分布にシフト感度分布を乗算したものとの和と解釈できる。
　従って、感度分布５２０、５３０を代謝物感度分布Ｃｍ、代謝物感度分布Ｃｍをｘ方向にシフトさせた感度分布を水感度分布Ｃｗと定義し、代謝物スペクトル画像をｍ、画像上でｘ方向に１／２だけシフトした水シフトスペクトル画像をｗｓとし、計測したスペクトル画像(Ｉ２２)５２４、(Ｉ２３)５３４の任意のボクセル(ｘ、ｙ)における、受信コイル２２、２３の代謝物感度分布Ｃｍを、それぞれＣｍ(ａ、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｂ、ｘ、ｙ)、水感度分布Ｃｗを、それぞれＣｗ(ａ、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｂ、ｘ、ｙ)、代謝物信号をｍ(ｘ、ｙ)、画像上でｘ方向に１／２だけシフトした水シフト信号をｗｓ(ｘ、ｙ)とすると、スペクトル画像Ｉ２２、Ｉ２３における任意のボクセル(ｘ、ｙ)の信号強度I２２(ｘ、ｙ)、Ｉ２３(ｘ、ｙ)は、以下の式(３)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 ここで、式(３)において、感度分布Ｃｍ、Ｃｗからなる行列を感度行列Ｃと呼ぶ。
　本実施形態の分離処理部２２０は、各受信コイルにおける任意ボクセルの水感度分布と代謝物感度分布との感度比の違いを利用し、代謝物の信号と水の信号とを分離する。従って、代謝物スペクトル画像ｍ、水シフトスペクトル画像ｗｓの各座標点(ｘ、ｙ)における代謝物信号ｍ(ｘ、ｙ)、水シフト信号ｗｓ(ｘ、ｙ)は、感度行列Ｃの行列式が０でない場合、その逆行列Ｃ－１を用い、以下の式(４)により算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　本実施形態の分離処理部２２０は、上記式(４)を用い、各受信コイル２２、２３で得た各スペクトル画像Ｉ２２、Ｉ２３を、任意のボクセル(ｘ、ｙ)の信号値がそれぞれ、ｍ(ｘ、ｙ)の代謝物スペクトル画像と、ｗｓ(ｘ、ｙ)の水シフトスペクトル画像とに分離する。
　なお、分離処理に用いる感度分布(代謝物感度分布Ｃｍ)は、一般的に知られる感度分布算出法と同様の手法で算出する。例えば、ＲＦパルス送信部１２０に属する送信ＲＦコイル２１が空間的に均一な感度分布を持つ場合、送信ＲＦコイル２１で送受信して得た画像と、送信ＲＦコイル２１を送信、受信コイル２２、２３を受信に使用して得た画像との強度比から、受信コイル２２、２３それぞれの感度分布を計算する。また、送信ＲＦコイル２１を送信、受信コイル２２、２３を受信に使用して得た画像の二乗和画像と各々の画像との強度比から、受信コイル２２、２３それぞれの感度分布を計算してもよい。
　これらの方法で感度分布を算出する場合、受信コイル２２、２３の感度は空間的に滑らかに変化することが多いので、低周波領域のみ取得することで計測時間を短縮し、体動アーティファクトを抑えることができる。
　また、感度分布は、測定対象の構造や組成に依存するため、感度分布算出のための計測は、実際の測定対象１０を用いて行うことが望ましい。この場合、前述のシフト計測を実行する前に、感度分布算出用の撮影シーケンスを実行し、得られたＭＲＩ画像から算出するよう構成してもよい。
　しかしながら、模擬試料を用いた予備計測結果から算出した感度分布を用いてもよい。この場合、算出した感度分布は、計算機２０の記憶装置に保存しておく。
　また、本実施形態における水感度分布Ｃｗは、水シフト計測によってシフトさせる水のシフト量だけ代謝物感度分布Ｃｍをシフトさせることにより得る。
　次に、本実施形態のシフト補正部２３０について説明する。本実施形態のシフト補正部２３０は、分離処理部２２０が分離した計測画像の中の、シフト計測部２１０がシフトさせて取得した計測画像の各信号を、もとの位置に戻すシフト補正処理を行う。
　上記式(４)によって算出された水シフトスペクトル画像ｗｓは、当該スペクトル画像を構成する各信号がｘ方向にシフトした状態であるため、本実施形態のシフト補正部２３０は、各信号を、水シフトシーケンスでシフトしたシフト量分逆方向に移動させ、もとの画像位置に戻すシフト補正を行い、水スペクトル画像ｗを得る。
　シフト補正は、水シフトスペクトル画像ｗｓ上で行ってもよいし水シフトスペクトル画像ｗｓをフーリエ変換し、式(１)を用いてｋ空間上で行ってもよい。画像上でシフト補正処理を行う場合、シフト量分、シフト方向と逆方向に各画素を移動させる。このとき、水シフト計測において、ｋ空間中心ｋ０で水選択パルスＲＦＣ２を照射した場合は、シフト量分、シフト方向と逆方向に各画素を移動させた後、－１を乗算する。一方、ｋ空間上で行う場合、式(１)を用いてｋｘ方向の各点で位相－φを乗算する。このようにして算出した水スペクトル画像をｗとする。
　次に、本実施形態の残留信号除去部２４０について説明する。本実施形態の残留信号除去部２４０は、計測および分離処理の誤差により残留した、他物質の信号を除去する残留信号除去処理を行う。
　算出された代謝物スペクトル画像ｍには、計測および分離処理が包含する誤差によって水信号が残留する。この残留水信号が生じる主な要因は、(第１)水シフトシーケンスにおける水強度変調による誤差、(第２)感度行列を用いた分離処理による誤差の二つがある。
　まず、上記(第１)の要因による誤差について図１２(ａ)～(ｃ)を用いて説明する。なお、図１２(ａ)は代謝物スペクトル画像ｍ、(ｂ)は分離処理によって算出した水シフトスペクトル画像ｗｓ、(ｃ)は水シフトスペクトル画像ｗｓをシフト補正した水スペクトル画像ｗであり、各画像における所定のボクセルＶＡ(ｘ、ｙ)の水の信号強度を、それぞれｍＶＡ(ｘ、ｙ)、ｗｓＶＡ(ｘ、ｙ)、ｗＶＡ(ｘ、ｙ)とする。
　上述したように、水選択パルスＲＦＣ１のみで水信号を強度変調して計測したときのボクセルＶＡの水信号はＳ１、水選択パルスＲＦＣ２のみで水信号を強度変調して計測したときのボクセルＶＡの水信号はＳ２であるため、代謝物スペクトル画像ｍにおける残留水信号ｍＶＡおよび、水スペクトル画像ｗにおける水信号ｗＶＡは、以下の式(５)、式(６)でそれぞれ表される。
　　ｍＶＡ＝(Ｓ１＋Ｓ２)／２　　　(５)
　　ｗＶＡ＝(Ｓ１－Ｓ２)／２　　　(６)
　水信号Ｓ１と水信号Ｓ２とが上記Ｓ２＝Ｓ１×ｅｘｐ(ｉπ)＝－Ｓ１の条件を満たす理想的な状態では、式(５)および式(６)は、それぞれ、以下の式(７)、式(８)で表される。
　　ｍＶＡ＝０　　　(７)
　　ｗＶＡ＝Ｓ１　　　(８)
すなわち、代謝物スペクトル画像ｍにおいて、残留水信号ｍＶＡは０となり、水信号は残留しない。
　しかし、実際には、静磁場不均一や送信ＲＦの不均一に起因して、水選択パルスＲＦＣ１、ＲＦＣ２による水強度変調に空間的なムラが生じ、上記の条件は必ずしも満たされない。実際の水信号Ｓ１と水信号Ｓ２との強度比をｐ’とすると、Ｓ２＝ｐ’×Ｓ１×ｅｘｐ(ｉπ)＝－ｐ’×Ｓ１となるため、式(５)および式(６)は、それぞれ式(９)および式(１０)で表される。
　　ｍＶＡ＝(Ｓ１＋Ｓ２)／２＝(１－ｐ’)×Ｓ１／２　　　(９)
　　ｗＶＡ＝(Ｓ１－Ｓ２)／２＝(１＋ｐ’)×Ｓ１／２　　　(１０)
さらに、(１－ｐ’)／(１＋ｐ’)＝ｐとすると、式(９)、(１０)を用いて以下の式(１１)を導出できる。
　　ｍＶＡ＝ｐ×ｗＶＡ　　　(１１)
以上より、代謝物スペクトル画像ｍのボクセルＶＡにおける残留水信号ｍＶＡは、水スペクトル画像ｗのボクセルＶＡにおける水信号ｗＶＡに比例することがわかる。
　次に上記(第２)の要件について、図１２(ａ)、(ｂ)を用いて説明する。理想的には、式(４)による分離処理によって算出される代謝物スペクトル画像ｍの、ボクセルＶＡにおける残留水信号ｍＶＡは０である。しかし、感度分布に含まれるノイズ成分や、測定対象(被検体)１０の無い位置における感度分布に含まれる誤差によって、水信号ｍＶＡが残留する場合がある。この分離処理の誤差によって残留する水信号の割合をｑとする場合、代謝物スペクトル画像ｍのボクセルＶＡにおける残留水信号ｍＶＡは、式(１２)で表される。
　　ｍＶＡ＝ｑ×ｗｓＶＡ　　　(１２)
　以上より、(第１)水シフトシーケンスにおける水信号の強度変調による誤差、(第２)感度行列を用いた分離処理による誤差、の両者が生じる場合、代謝物スペクトル画像ｍのボクセルＶＡにおける残留水信号ｍＶＡは、式(１１)および式(１２)を用いて以下の式(１３)で表される。
　　ｍＶＡ＝ｐ×ｗＶＡ＋ｑ×ｗｓＶＡ　　　(１３)
従って、式(１３)における比例定数ｐおよびｑを求めれば、代謝物スペクトル画像ｍに含まれる残留水信号ｍＶＡの値がわかり、これを除去できる。
　図１３を用い、上記原理を用いた、本実施形態の残留信号除去部２４０による残留水信号除去処理の流れを説明する。
　まず、残留信号除去部２４０は、代謝物スペクトル画像ｍ、水スペクトル画像ｗ、水シフトスペクトル画像ｗｓそれぞれをスペクトル方向にフーリエ変換(ＦＦＴ)し、実空間二次元、時間一次元の三次元画像ｍｔ、ｗｔ、ｗｓｔ(以降、単にＦＩＤ画像と呼ぶ)を、それぞれ算出する(ＦＩＤ画像算出処理：ステップ１２０１)。
　次に、残留信号除去部２４０は、各ＦＩＤ画像ｍｔ、ｗｔ、ｗｓｔの各ボクセルの、比例定数ｐおよびｑを、それぞれ最小二乗法で算出する(比例定数算出処理：ステップＳ１２０２)。
　ここで、時間方向の計測点数をＴとしたとき、式(１３)より、各ボクセル(ｘ、ｙ)のＦＩＤ画像ｍｔ、ｗｔ、ｗｓｔの関係は連立１次方程式(１４)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 よって、残留信号除去部２４０は、式(１４)から導出される式(１５)を用いて、ｗｔ、ｗｓｔを基底関数とした最小二乗法によって比例定数ｐ、ｑを算出する。なお、Ｈは転置複素共役を表す記号である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　次に、残留信号除去部２４０は、算出した比例定数ｐおよびｑを用いて各ボクセルＶＡ(ｘ、ｙ)における残留水信号ｍＶＡを算出し、式(１４)から得たＦＩＤ画像ｍｔ(ｘ、ｙ)からｍＶＡ(ｘ、ｙ)を差し引いて、残留信号除去後のＦＩＤ画像ｍｃｔ(ｘ、ｙ)を算出する(除去処理：ステップ１２０３)。
　残留信号除去部２４０は、残留信号除去後のＦＩＤ画像ｍｃｔに対しフーリエ変換(ＦＦＴ)を行うことで、残留水信号ｍＶＡを除去した代謝物スペクトル画像を得る(除去後画像へのＦＦＴ処理：ステップ１２０４)。
　なお、(第1)の要因および(第２)の要因によって発生した残留水信号が代謝物ピークに重畳し、代謝物スペクトル画像に影響を及ぼさないほど小さい時、残留信号除去処理は、行わなくても良い。この場合は、残留信号除去部２４０は備えなくてもよい。
　以上、本実施形態の計測制御部１６０の各機能の処理の詳細を説明した。なお、本実施形態では、分離処理部２２０、シフト補正部２３０、残留信号除去部２４０を、計測制御部１６０が備える場合を例にあげて説明しているが、これに限られない。例えば、画像再構成部１５０がこれらの各部を備えてもよい。
　次に、本実施形態の各受信コイル２２、２３の配置と水シフト計測におけるシフト方向とについて説明する。本実施形態の計測制御部１６０が計測処理を行う際の、測定対象１０、本計測パルスシーケンス３００によって領域選択される関心領域４０４、受信コイル２２、２３の位置関係の一例を図１４に示す。
　上述したように、本実施形態の分離処理部２２０は、代謝物の信号と水の信号とを分離するために、各受信コイル２２、２３における任意ボクセルの水感度分布と代謝物感度分布との感度比の違いを利用する。従って、受信コイル２２および受信コイル２３の配置と水シフト計測におけるシフト方向とは、式(４)において、感度行列Ｃの行列式｜Ｃ｜≠０を満たすよう設定する必要がある。
　一般にループコイルの感度分布は、ループ面に水平な方向に関しては、ループの中心からの距離に応じて単調に減少、ループ面に垂直な方向に関しては、ループ面からの距離に応じて単調に減少する。従って、本実施形態のように水信号をｘ方向にシフトさせる水シフトシーケンスで水シフト計測を行う場合、受信コイル２２、２３は、図１４に示すように、ループ面をスライス面に対して直交し、かつ、ｘ方向にアレイ状に並ぶよう配置する。逆に、受信コイル２２、２３を、ループ面をスライス面に対して直交し、かつ、ｘ方向にアレイ状に並ぶよう配置する場合、水シフトシーケンスおける水のシフト方向をｘ方向に設定する。
　なお、両受信コイル２２、２３の配置およびシフト方向はこれに限られない。行列式｜Ｃ｜≠０を満たすよう設定すればよい。
　次に、以上の各部を備える本実施形態の計測制御部１６０による、計測処理の流れを説明する。図１５は、本実施形態の計測処理の処理フローである。
　計測開始の指示を受け付けると、シフト計測部２１０は、水シフト計測を実行し、受信コイル毎のｋ－ｔデータを得る(ステップＳ１３０１)。そして、シフト計測部２１０は、得られたｋ－ｔデータにＦＦＴを施し、受信コイル毎のスペクトル画像を得る(ステップＳ１３０２)。
　次に、分離処理部２２０は、各受信コイルの感度分布から、受信コイル毎のコイル感度行列を算出する(ステップＳ１３０３)。そして、コイル感度行列を用い、スペクトル画像を水シフトスペクトル画像と代謝物スペクトル画像とに分離する(ステップＳ１３０４)。
　シフト補正部２３０は、分離後との水シフトスペクトル画像に対し、シフト補正処理を行い、水スペクトル画像を得る(ステップＳ１３０５)。
　必要に応じて、残留信号除去部２４０は、残留信号除去処理を行う(ステップＳ１３０６)。
　以上説明したように、本実施形態によれば、１の画像取得シーケンスの実行により、水画像と代謝物画像とを取得できる。すなわち、計測時間の延長無しに水画像と代謝物画像とを取得できる。
　なお、本実施形態では、受信コイル数を２つとした場合を例にあげて説明しているが、受信コイルは２つに限られない。３つ以上であってもよい。例えば、受信コイルの数を３つにした場合、感度行列Ｃは２行３列の行列となる。この場合、一般的な行列の解法である行列の正規化を経て、２行２列の正則行列に変換し、その逆行列を求めるといった手法で解くことができる。また、各受信コイルのノイズ成分を計測し、各受信コイルのノイズの分散共分散行列(以降はこれをノイズ相関行列と呼ぶ)を用いて重み付けした逆行列を求めてもよい。
　また、本実施形態では、受信コイルとして、ｘｙ平面に対して垂直かつｘ方向にアレイ状に並べた二つの受信コイル２２、２３を用いる場合を例にあげて説明したが、用いる受信コイルはこれに限られない。例えば、測定対象１０を中心に円筒径に並べた２つ以上の受信コイルを用いてもよい。
　この場合の一例を図１６に示す。本例では、４つの受信コイル３１、３２、３３、３４は、ｘｙ平面上の断面において、それぞれ略１／４の円弧形状を有し、全体で円筒形を成すように構成される。それぞれの受信コイル３１、３２、３３、３４は増幅器１８に別個に接続され、計測された高周波信号は別個に取得される。
　なお、本図では、簡単のため、送信用のＲＦコイルやデチューニング回路を省略する。また、この例では４つの受信コイル３１、３２、３３、３４が重ならないように表示されているが、実際には円筒形の側面において、隣り合う受信コイルの一部が重なるよう配置される。
　これらの受信コイル３１、３２、３３、３４の形状や配置は、これら４つの受信コイル３１、３２、３３、３４に基づいて算出される感度行列Ｃに逆行列が存在すればよく、図１６に示すものに限られず、様々な変形が可能である。
　なお、図１６に示す受信コイル３１、３２、３３、３４を用いる計測では、各受信コイル３１、３２、３３、３４の感度分布から得られる感度行列Ｃは２行４列の行列となる。このため、逆行列演算には、ＬＵ分解やＳｉｎｇｕｌａｒ　Ｖａｌｕｅ　Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎなどの高次行列の逆行列演算に使用する解法を用いる。
　また、本実施形態におけるシフト計測部２１０による水シフト計測では、水信号をｘ方向にシフトさせる場合を例にあげて説明したが、シフト方向はこれに限られない。上記感度行列の行列式が０とならなければよく、ｙ方向へのシフト、ｘｙ方向へのシフトなど、位相エンコード傾斜磁場を印加する任意の軸に対して実現可能である。
　ここで、シフト方向をｘｙ方向とした場合の水シフト計測の詳細を図１７、図１８を用いて説明する。これらの図において、ｘ、ｙ方向の位相エンコード傾斜磁場をそれぞれＧｐ１、Ｇｐ２とし、ｋ空間上のｋｘ方向、ｋｙ方向の座標をそれぞれｋｘｎ１、ｋｙｎ２、これらに対応する位相エンコード傾斜磁場強度をそれぞれＧｐｘｎ１、Ｇｐｙｎ２、各位相エンコードステップの総数をそれぞれＮ１、Ｎ２とする。なお、ｎ１、ｎ２、Ｎ１、Ｎ２は自然数であり、ｎ１≦Ｎ１、ｎ２≦Ｎ２とする。さらに、位相エンコード傾斜磁場Ｇｐｘｎ１、Ｇｐｙｎ２がそれぞれ０となるｎ１、ｎ２をそれぞれｖ１、ｖ２とした場合、ｋ空間座標(ｋｘｖ１、ｋｙｖ２)をｋ空間の中心(ｋ０)と定義する。
　本変形例においても、シフト計測部２１０は、ｎ１、ｎ２がともに偶数、または、ｎ１、ｎ２がともに奇数のときに水選択パルスＲＦＣ１を照射し、それ以外の場合は、水選択パルスＲＦＣ２を照射するよう制御し、水シフトシーケンスを実行する。
　図１７は、シフト計測部２１０による計測処理の処理フローである。
　シフト計測処理開始の指示を受け付けると、シフト計測部２１０は、位相エンコードステップのカウンタとしてｎ２およびｎ１を１とする(ステップＳ１４０１、Ｓ１４０２)。そして、ｎ１およびｎ２の偶奇を判別し(ステップＳ１４０３)、ともに奇数またはともに偶数であれば、プリパルスシーケンス３１０において水選択パルスＲＦＣ１を照射する(ステップＳ１４０４)。また、いずれか一方が奇数で他方が偶数であれば、プリパルスシーケンス３１０において水選択パルスＲＦＣ２を照射する(ステップＳ１２０５)。
　そして、シフト計測部２１０は、プリパルスシーケンス３１０の実行後、本計測パルスシーケンス３００を実行し、複数の受信コイルそれぞれで信号を受信し(ステップＳ１４０６)、それぞれ、受信コイル毎のｋ空間に配置する。
　これを、全てのｎ１および全てのｎ２に関して繰り返す(ステップＳ１４０７、Ｓ１４０８、Ｓ１４０９、Ｓ１４１０)。
　なお、本変形例の水シフト計測では、ｋ空間上の全ての計測点が上述の条件で計測できれば、位相エンコードのステップの順序は問わない。
　図１８は、水シフトシーケンスを図１７に示す手順で実行した場合に計測される、受信コイル毎のｋ－ｔデータの任意時間におけるｋ空間を表す。本図において、Ｓ１およびＳ２は、それぞれ、水選択パルスＲＦＣ１、ＲＦＣ２によって強度変調された水の信号を示す。ここでは、ｋｘ、ｋｙ方向の座標ｋｘｎ１、ｋｙｎ２それぞれに対応して印加する位相エンコード傾斜磁場強度Ｇｐｘｎ１、Ｇｐｙｎ２を座標軸に示す。以上の水シフトシーケンスにより得られる任意時間のｋ－ｔデータは、本図に示すように、ｋｘ方向およびｋｙ方向にＳ１とＳ２とが交互に並んだものとなる。
　そして、このｋ－ｔデータをフーリエ変換して得たスペクトル画像において、水信号は、画像の１／２だけｘ方向およびｙ方向にシフトする。このときの水信号のシフトの様子を図１９(ａ)、(ｂ)に示す。図１９(ａ)は、撮像視野６００上の、シフトのない場合の水信号分布(水スペクトル画像)６１０、図１９(ｂ)は上記水シフトシーケンスによって取得される、撮像視野６００上でｘ方向に１／２、ｙ方向に１／２だけシフトした水シフトスペクトル画像６２０である。水信号がシフトすることによって、水信号分布(水スペクトル画像)６１０上のボクセルＶＢ、ＶＣ、ＶＤ、ＶＥは、水シフトスペクトル画像６２０上のＶＢｓ、ＶＣｓ、ＶＤｓ、ＶＥｓにそれぞれシフトする。
　また、シフト方向をｘｙ方向とした場合、水感度分布Ｃｗも代謝感度分布(受信コイルの感度分布)Ｃｍをｘｙ方向にそれぞれ１／２シフトさせて算出する。このときの代謝物感度分布Ｃｍを図１９(ｃ)に、水感度分布Ｃｗを図１９(ｄ)に示す。
　また、水信号のシフト方向を、ｇファクタ分布(ｇファクタマップ)を用いて代謝物スペクトル画像のＳＮＲが最大となる方向に決定してもよい。ｇファクタ分布とは、水・代謝物分離処理によって算出される水および代謝物スペクトル画像のＳＮＲを評価するための指標であり、感度行列Ｃを用い、以下の式(１６)により定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 ここで、ｄｉａｇ［］は、［］内の行列の対角成分を表す。ｎは自然数であり、ｎ＝１のとき代謝物スペクトル画像のｇファクタ分布(以降は単に代謝物ｇファクタ分布と呼ぶ。)ｇｍ、ｎ＝２のときは、水シフトスペクトル画像のｇファクタ分布(以降は単に水シフトｇファクタ分布と呼ぶ。)ｇｗｓを表す。また、ｇｗｓをシフト補正することによって水スペクトル画像におけるｇファクタ分布(以降は単に水ｇファクタ分布と呼ぶ。)ｇｗが算出できる。なお、代謝物ｇファクタ分布ｇｍと水シフトｇファクタ分布ｇｗｓとは等価である。このｇファクタは１以上の値を持ち、算出される代謝物および水スペクトル画像の各ボクセルにおけるＳＮＲは、ｇファクタ値に反比例する。
　このｇファクタ分布を用いてシフト方向を決定する場合、例えば、ｘ方向、ｙ方向、ｘｙ方向の３パターンの水感度分布を用いた場合のｇファクタ分布をそれぞれ算出し、最大ｇファクタ値がもっとも小さくなるシフト方向を水シフト計測を実施する。
　なお、上述したように、式(１６)におけるＣＨＣの代わりに感度行列Ｃの逆行列を求める際と同様、各ＲＦコイルのノイズ相関行列Ψを用いて重み付けした正則化行列ＣＨΨ－１Ｃを用いてもよい。
　また、本実施形態では、水シフトシーケンスの本計測パルスシーケンス３００として位相エンコードがｘ、ｙ方向の二次元のパルスシーケンスを用いる場合を例にあげて説明したが、用いる本計測パルスシーケンス３００は、位相エンコードがｘ、ｙ、ｚ方向の三次元のパルスシーケンスであってもよい。このとき選択できる水信号のシフト方向は、ｘ、ｙ、ｚ、ｘｙ、ｙｚ、ｚｘ、ｘｙｚ方向の７パターンとなる。この場合も、ｇファクタ分布からＳＮＲが最大となるシフト方向を決定してもよい。
　また、上記実施形態では、各受信コイルの感度分布を予め撮影したＭＲＩ画像から算出しているが、これに限られない。例えば、シフト計測部２１０が水シフトシーケンスによって取得した、水信号のみがシフトしたＦＩＤ画像そのものから算出するよう構成してもよい。この場合、このＦＩＤ画像の時間方向の任意の点から、水感度分布Ｃｗを算出し、その後、水感度分布Ｃｗをシフトさせて代謝物感度分布Ｃｍを算出する。
　また、上記実施形態では、水と任意の代謝物との画像を分離する場合を例にあげて説明したが、計測対象物質はこれに限られない。脂肪と代謝物、異なる代謝物など、化学シフトが異なる複数の物質であってもよい。また、分離する物質は２種に限られない。３以上であってもよい。本実施形態は、化学シフトが異なる所定の物質を、画像上で選択的にシフトすることができる場合に適用可能である。
　＜＜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。本実施形態で用いるＭＲＩ装置１００は、基本的に第一の実施形態と同様の構成を有する。第一の実施形態では、所望の画像マトリクスと等しい点数の信号を計測し、ｋ－ｔデータを得る。一方、本実施形態では、水シフト方向と異なる位相エンコード軸の計測点を間引いて計測し、ｋ－ｔデータを得る。そして、ＲＦコイル感度を用いて、スペクトル画像上で折り返される信号を戻すとともに水・代謝物の信号を分離する。したがって、第二の実施形態は、第一の実施形態に比べて計測時間をより短縮できる。以下、本実施形態について、第一の実施形態と異なる構成に主眼をおいて説明する。
　本実施形態の計測制御部１６２は、図２０に示すように基本的に第一の実施形態と同様の構成を備える。ただし、本実施形態では、上述のようにｋ－ｔデータを取得するにあたり位相エンコード軸の計測点を間引いて計測するため、シフト計測部２１２、分離処理部２２２および残留信号除去部２４２の機能が異なる。以下、本実施形態の計測制御部１６２の各部の詳細を説明する。
　ここでは、第一の実施形態同様、計測対象物質を水と代謝物とする。また、本実施形態の高周波磁場コイル系１３のＲＦコイルの構成は、図１６に示す４つの受信コイル３１～３４とする。
　まず、本実施形態のシフト計測部２１２によるシフト計測処理について説明する。第一の実施形態同様、本実施形態のシフト計測部２１２は、予め保持するパルスシーケンスに従って、ＲＦパルス送信部１２０、信号受信部１３０、傾斜磁場印加部１４０を動作させ、画像再構成部１５０に画像再構成処理を行わせることにより、このシフト計測処理を実現する。
　本実施形態のシフト計測処理で実行されるパルスシーケンスは、基本的に第一の実施形態と同様であり、水信号の縦磁化のみを所定の強度に変調するプリパルスシーケンス３１０と、所望の領域からの信号を画像化する領域選択型ＭＲＳＩパルスシーケンスによる本計測パルスシーケンス３００とから構成される水シフトシーケンスである。
　本実施形態のシフト計測部２１２は、この水シフトシーケンスを、第一の実施形態同様、本計測パルスシーケンス３００の位相エンコードのステップ毎に、プリパルスシーケンス３１０の水選択励起パルスＲＦＣとして、ＲＦＣ１とＲＦＣ２とを交互に照射するよう制御し、水シフト計測を実行する。
　例えば、ｘ、ｙ方向の位相エンコード傾斜磁場をそれぞれＧｐ１、Ｇｐ２とし、ｋ空間上のｋｘ方向、ｋｙ方向の座標をそれぞれｋｘｎ１、ｋｙｎ２、これらに対応する位相エンコード傾斜磁場強度をそれぞれＧｐｘｎ１、Ｇｐｙｎ２、第一の実施形態における各位相エンコードステップの総数をそれぞれＮ１、Ｎ２とする。ここで、ｎ１、ｎ２、Ｎ１、Ｎ２は自然数であり、ｎ１≦Ｎ１、ｎ２≦Ｎ２とする。さらに、位相エンコード傾斜磁場Ｇｐｘｎ１、Ｇｐｙｎ２がそれぞれ０となるｎ１、ｎ２をそれぞれｖ１、ｖ２とした場合、ｋ空間座標(ｋｘｖ１、ｋｙｖ２)をｋ空間の中心(ｋ０)と定義する。
　第一の実施形態では、シフト計測部２１０は、ｋｘ方向については、ｎ１が奇数のときに水選択パルスＲＦＣ１を照射し、ｎ１が偶数のときに水選択パルスＲＦＣ２を照射するよう制御する。また、ｋｙ方向については特に変化を加えずに計測し、受信コイル３１～３４毎にｋ－ｔデータを得る。このとき得られるｋ－ｔデータの、任意時間におけるｋ空間を図２１(ａ)に示す。ここで、Ｓ１およびＳ２は、水選択パルスＲＦＣ１、ＲＦＣ２によって強度変調された水の信号をそれぞれ表す。
　一方、本実施形態では、シフト計測部２１２は、ｋｘ方向については、ｎ１が奇数のときに水選択パルスＲＦＣ１を照射し、ｎ１が偶数のときに水選択パルスＲＦＣ２を照射するよう制御する。また、ｋｙ方向については、例えばｎ２が偶数番目の計測点を間引いて計測する。そして、受信コイル３１～３４毎にｋ－ｔデータを得る。このとき得られるｋ－ｔデータの、任意時間におけるｋ空間を図２１(ｂ)に示す。ここで、Ｓ１およびＳ２は、水選択パルスＲＦＣ１、ＲＦＣ２によって強度変調された水の信号をそれぞれ表す。また、印加する位相エンコード傾斜磁場強度Ｇｐｘｎ１、Ｇｐｙｎ２を座標軸に示す。
　このように、本実施形態の水シフトシーケンスにより得られる任意時間のｋ－ｔデータは、図２１(ｂ)に示すようにｋｘ方向にはＳ１とＳ２とが交互に並び、ｋｙ方向には同じ信号強度の信号が１ステップおきに間引かれて並んだものとなる。
　なお、本実施形態においても、シフト計測部２１２は、水シフト計測により得られたｋ－ｔデータにそれぞれＦＦＴを施し、受信コイル３１～３４毎のスペクトル画像を得る。
　次に、本実施形態の分離処理部２２２の分離処理について説明する。分離処理の説明に先立ち、本実施形態のシフト計測部２１２が取得する本実施形態のスペクトル画像について図２２を用いて説明する。図２２において、画像７１１および画像７１２は代謝物スペクトル画像７１０の上部および下部、画像７２１および画像７２２は水シフトスペクトル画像７２０の上部および下部をそれぞれ表す。計測されるスペクトル画像７３０は、画像７１１、７１２、７２１、７２２の和として算出される。
　つまり、本実施形態のシフト計測部２１２により計測されるスペクトル画像７３０は、水シフト計測によって水信号がｘ方向にシフトされ、さらにｋｙ方向を間引いて計測することによってｙ方向に画像が折り返される。したがって、スペクトル画像７３０上のボクセルＶＪは、各画像７１１、７１２、７２１、７２２における同一位置のボクセルＶＦ、ＶＧ、ＶＨ、ＶＩの和となる。
　本実施形態の分離処理部２２２は、分離処理として、第一の実施形態と同様の、水と代謝物質との信号の分離とともに、折り返された信号間の分離も行う。これにより、ボクセルＶＪからボクセルＶＭ、ＶＮ、ＶＯ、ＶＰの各信号を分離し、最終的には、代謝物スペクトル画像７１０および水シフトスペクトル画像７２０を算出する。
　算出は、水感度分布Ｃｗと代謝物感度分布Ｃｍとを用いて行う。この水感度分布Ｃｗは、第一の実施形態と同様、各受信コイル３１～３４の感度分布(代謝物感度分布Ｃｍ)をｘ方向に１／２だけシフトさせることで算出される。
　代謝物スペクトル画像をｍ、画像上でｘ方向に１／２だけシフトした水シフトスペクトル画像をｗｓとし、受信コイル３１～３４で計測して得た各スペクトル画像上の任意のボクセル(ｘ、ｙ)における代謝物感度分布をそれぞれＣｍ(ａ、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｂ、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｃ、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｄ、ｘ、ｙ)、水感度分布をそれぞれＣｗ(ａ、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｂ、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｃ、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｄ、ｘ、ｙ)、代謝物信号をｍ(ｘ、ｙ)、水シフト信号をｗｓ(ｘ、ｙ)、ｙ方向の画像点数をＮ２とすると、各受信コイル３１～３４で計測したエコー信号から再構成されるスペクトル画像におけるボクセル(ｘ、ｙ)の信号強度Ｉ(ａ、ｘ、ｙ)、Ｉ(ｂ、ｘ、ｙ)、Ｉ(ｃ、ｘ、ｙ)、Ｉ(ｄ、ｘ、ｙ)は、以下の式(１７)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　従って、代謝物スペクトル画像ｍ、水シフトスペクトル画像ｗｓの、各座標点(ｘ、ｙ)における代謝物信号ｍ(ｘ、ｙ)、水シフト信号ｗｓ(ｘ、ｙ)は、感度行列Ｃの行列式が０でない場合、その逆行列Ｃ－１を用い、以下の式(１８)により算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 ここで、ｍ(ｘ、ｙ＋Ｎ２／２)、ｍ(ｘ、ｙ)は代謝物スペクトル画像ｍの上部、下部をそれぞれ表す。また、ｗｓ(ｘ、ｙ＋Ｎ２／２)、ｗｓ(ｘ、ｙ)は水シフトスペクトル画像ｗｓの上部、下部をそれぞれ表す。
　得られた代謝物スペクトル画像ｍの上部と下部とをｙ方向に結合することで、代謝物スペクトル画像ｍを、水シフトスペクトル画像ｗｓの上部と下部とをｙ方向に結合することで、水シフトスペクトル画像ｗｓを算出する。
　なお、本実施形態では、分離処理部２２２は、以下の式(１９)のように、ノイズ相関行列Ψを用いた重み付け演算によって、それぞれ、代謝物スペクトル画像ｍおよび水シフトスペクトル画像ｗｓを算出してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　本実施形態のシフト補正部２３０は、第一の実施形態同様、算出した水シフトスペクトル画像ｗｓに対し、水シフト計測によってシフトした移動量分だけ位置を補正するシフト補正を実施し、水信号分布(水スペクトル画像)ｗを算出する。本実施形態では、画像のｘ方向に１／２だけシフトすることで、算出する。
　次に、本実施形態の残留信号除去部２４２の残留水信号除去処理について説明する。本実施形態においても、残留信号除去部２４２は、第一の実施形態と同様、残留信号除去処理を実施する。本実施形態の残留信号除去部２４２による残留信号除去処理の手順は、基本的に図１３に示す第一の実施形態の残留信号除去処理と同様である。ただし、除去処理ステップＳ１２０３で用いる連立方程式が異なる。
　まず、本実施形態における残留水信号について、図２３を用いて説明する。図２３(ａ)は代謝物スペクトル画像ｍ、図２３(ｂ)は分離処理によって算出した水シフトスペクトル画像ｗｓ、図２３(ｃ)は水シフトスペクトル画像ｗｓをシフト補正した水スペクトル画像ｗである。また、各スペクトル画像におけるボクセルＶＫ(ｘ、ｙ)の水の信号強度をそれぞれｍＶＫ、ｗＶＫ、ｗｓＶＫ、水シフトスペクトル画像ｗｓおよび水スペクトル画像ｗにおけるボクセルＶＬ(ｘ、ｙ＋Ｎ２／２)の水の信号強度をそれぞれｗＶＬ、ｗｓＶＬとする。
　第一の実施形態で説明したように、代謝物スペクトル画像ｍのボクセルＶＫにおける残留水信号ｍＶＫには、計測および分離処理の誤差によって水信号が残留する。特に本実施形態では、分離処理部２２３は、水信号と代謝物信号との分離だけでなくｙ方向に折り返された信号の分離も行うため、代謝物スペクトル画像ｍのボクセルＶＫにおける残留水信号ｍＶＫには、ボクセルＶＫだけでなく、折り返されたボクセルＶＬの水信号も混入する。
　従って、代謝物スペクトル画像ｍのボクセルＶＫにおける残留水信号ｍＶＫは、比例定数をｐ、ｑ、ｒ、ｓとして、以下の式(２０)で表わされる。
　ｍＶＫ＝ｐ×ｗＶＫ＋ｑ×ｗｓＶＫ＋ｒ×ｗＶＬ＋ｓ×ｗｓＶＬ　(２０)
従って、式(２０)における比例定数ｐ、ｑ、ｒ、ｓを求めれば、代謝物スペクトル画像６３１の残留水信号ｍＶＫの大きさがわかり、それを除去できる。
　これらの比例定数ｐ、ｑ、ｒ、ｓは、第一の実施形態同様、代謝物スペクトル画像ｍ、水スペクトル画像ｗ、水シフトスペクトル画像ｗｓをスペクトル方向にＦＦＴすることにより得たＦＩＤ画像ｍｔ、ｗｔ、ｗｓｔから、ボクセル毎に、最小二乗法で算出する。
　ここで、時間方向の計測点数をＴとしたとき、各ボクセル(ｘ、ｙ)のＦＩＤ画像ｍｔ、ｗｔ、ｗｓｔの関係は、連立１次方程式(２１)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 なお、ｙｉ≦Ｎ２／２のとき、ｙｊ＝ｙｉ＋Ｎ２／２、ｙｉ＞Ｎ２／２のとき、ｙｊ＝ｙｉ－Ｎ２／２である。
　本実施形態の残留信号除去部２４２は、以上のように比例定数ｐ、ｑ、ｒ、ｓを算出する。そして、算出した比例定数ｐ、ｑ、ｒ、ｓを用いて、ボクセルＶＫ(ｘ、ｙ)における残留水信号ｍＶＫを算出し、式(２１)から得たＦＩＤ画像ｍｔから算出した残留水信号ｍＶＫを差し引いて、残留信号除去後のＦＩＤ画像ｍｃｔを算出する。
　そして、残留信号除去部２４２は、残留信号除去後のＦＩＤ画像ｍｃｔに対しフーリエ変換(ＦＦＴ)を行うことで、残留水信号ｍＶＫを除去した代謝物スペクトル画像を得る。
　なお、本実施形態においても、この残留信号除去部２４２は備えなくてもよい。
　また、本実施形態の上記計測制御部１６２の各部による計測制御処理の処理の流れは、第一の実施形態と同様である。
　以上説明したように、本実施形態によれば、第一の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態では、水シフト方向と異なる位相エンコード軸の計測点を間引いて計測し、ｋ－ｔデータを得る。このため、計測時間が、第一の実施形態に比べ、１／２に短縮される。従って、より高速に、化学シフトが異なる複数の物質の画像を取得することができる。
　第一の実施形態の変形例は、本実施形態にも適用できる。例えば、受信コイル数は４以上であればよい。また、受信コイルの形状、配置は、受信コイルに基づいて算出される感度行列に逆行列が存在する限り、問わない。また、水信号のシフト方向も、第一の実施形態同様、上記感度行列に逆行列が存在する限り、問わない。このとき、シフト方向は、ｇファクタ分布を用いて決定してもよい。また、各計測対象物質のシフト量もこれに限られない。また、パルスシーケンスは、位相エンコードが三次元のパルスシーケンスであってもよい。各受信コイルの感度分布は、予め撮影したＭＲＩ画像からだけでなく、水信号のみがシフトしたＦＩＤ画像から算出してもよい。計測対象物質の種類、数も、それぞれ、化学シフトが異なる限り、制約はない。
　＜＜第三の実施形態＞＞
　次に、本発明を適用する第三の実施形態について説明する。本実施形態で用いるＭＲＩ装置１００は、基本的に第二の実施形態と同様の構成を有する。第二の実施形態では、水シフト方向と異なる位相エンコード軸の計測点を間引いて計測し、ｋ－ｔデータを得る。一方、本実施形態では、水シフト方向と同じ方向の位相エンコード軸の計測点を間引いて計測し、ｋ－ｔデータを得る。そして、ＲＦコイル感度を用いて、スペクトル画像上で折り返される信号をもどすとともに水・代謝物の信号を分離する。以下、第二の実施形態と異なる構成に主眼をおいて説明する。
　本実施形態の計測制御部１６３は、図２４に示すように基本的に第二の実施形態と同様の構成を備える。ただし、本実施形態では、上述のようにｋ－ｔデータを取得するにあたり、計測点を間引いて計測する位相エンコード軸の方向が異なるため、シフト計測部２１３、分離処理部２２３、およびシフト補正部２３３の機能が異なる。以下、各部の詳細を説明する。
　ここでは、第二の実施形態同様、計測対象物質を水と代謝物とする。また、本実施形態の高周波磁場コイル系１３のＲＦコイルの構成は、図１６に示す４つの受信コイル３１～３４とする。
　まず、本実施形態のシフト計測部２１３によるシフト計測処理について説明する。第二の実施形態同様、本実施形態のシフト計測部２１３は、予め保持する撮影パルスシーケンスに従って、ＲＦパルス送信部１２０、信号受信部１３０、傾斜磁場印加部１４０を動作させ、画像再構成部１５０に画像再構成処理を行わせることにより、このシフト計測処理を実現する。
　なお、本実施形態のシフト計測処理で実行されるパルスシーケンスは、基本的に第二の実施形態と同様であり、水信号の縦磁化のみを所定の強度に変調するプリパルスシーケンス３１０と、所望の領域からの信号を画像化する領域選択型ＭＲＳＩパルスシーケンスによる本計測パルスシーケンス３００とから構成される水シフトシーケンスである。
　本実施形態のシフト計測部２１３は、この水シフトシーケンスを、第一の実施形態同様、本計測パルスシーケンス３００の位相エンコードのステップ毎に、プリパルスシーケンス３１０の水選択励起パルスＲＦＣとして、ＲＦＣ１とＲＦＣ２とを交互に照射するよう制御し、水シフト計測を実行する。
　例えば、ｘ、ｙ方向の位相エンコード傾斜磁場をそれぞれＧｐ１、Ｇｐ２とし、ｋ空間上のｋｘ方向、ｋｙ方向の座標をそれぞれｋｘｎ１、ｋｙｎ２、これらに対応する位相エンコード傾斜磁場強度をそれぞれＧｐｘｎ１、Ｇｐｙｎ２、第一の実施形態における各位相エンコードステップの総数をそれぞれＮ１、Ｎ２とする。ｎ１、ｎ２、Ｎ１、Ｎ２は自然数であり、ｎ１≦Ｎ１、ｎ２≦Ｎ２とする。さらに、位相エンコード傾斜磁場Ｇｐｘｎ１、Ｇｐｙｎ２がそれぞれ０となるｎ１、ｎ２をそれぞれｖ１、ｖ２とした場合、ｋ空間座標(ｋｘｖ１、ｋｙｖ２)をｋ空間の中心(ｋ０)と定義する。
　第一の実施形態では、シフト計測部２１０は、ｋｘ方向については、ｎ１が奇数のときに水選択パルスＲＦＣ１を照射し、ｎ１が偶数のときに水選択パルスＲＦＣ２を照射するよう制御する。また、ｋｙ方向については特に変化を加えずに計測し、受信コイル３１～３４毎にｋ－ｔデータを得る。このとき得られるｋ－ｔデータの、任意時間におけるｋ空間を図２５(ａ)に示す。ここで、Ｓ１およびＳ２は、水選択パルスＲＦＣ１、ＲＦＣ２によって強度変調された水の信号をそれぞれ表す。
　一方、本実施形態では、シフト計測部２１３は、ｋｘ方向については、特に変化を加えずに計測し、ｋｙ方向に関して、例えば、ｎ２が偶数となる計測点を間引いた上で、ｎ２が１、５、９、・・・、４ｎ２－３、・・・のときに水選択パルスＲＦＣ１を照射し、ｎ２が３、７、１１、・・・、４ｎ２－１、・・・のときに水選択パルスＲＦＣ２を照射して計測し、受信コイル３１～３４毎のｋ－ｔデータを得る。このとき得られるｋ－ｔデータの、任意時間におけるｋ空間を図２５(ｂ)に示す。ここで、Ｓ１およびＳ２は、水選択パルスＲＦＣ１、ＲＦＣ２によって強度変調された水の信号をそれぞれ表す。また、印加する位相エンコード傾斜磁場強度Ｇｐｘｎ１、Ｇｐｙｎ２を座標軸に示す。
　このように、本実施形態の水シフトシーケンスにより得られる任意時間のｋ－ｔデータは、図２５(ｂ)に示すようにｋｙ方向には１ステップおきに間引かれてＳ１とＳ２とが交互に並び、ｋｘ方向には同じ信号強度の信号が並んだものとなる。
　なお、本実施形態においても、シフト計測部２１３は、水シフト計測により得られたｋ－ｔデータにそれぞれＦＦＴを施し、受信コイル３１～３４毎のスペクトル画像を得る。
　次に、本実施形態の分離処理部２２３の分離処理について説明する。分離処理の説明に先立ち、本実施形態のシフト計測部２１３が上記手順で取得した本実施形態のスペクトル画像について図２６を用いて説明する。図２６において、画像８１１および画像８１２は代謝物スペクトル画像８１０の上部および下部、画像８２１および画像８２２は水シフトスペクトル画像８２０の上部および下部をそれぞれ表す。計測されるスペクトル画像８３０は、画像８１１、８１２、８２１、８２２の和として算出される。
　つまり、本実施形態のシフト計測部２１３により計測されるスペクトル画像８３０は、ｋｙ方向を間引いて計測することによってｙ方向で画像が折り返され、さらに水シフト計測によって水信号がｙ方向にシフトする。したがって、スペクトル画像８３０上のボクセルＶＱは、各画像８１１、８１２、８２１、８２２における同一位置のボクセルＶＭ、ＶＮ、ＶＯ、ＶＰの和となる。
　本実施形態の分離処理部２２３は、第二の実施形態同様、分離処理として、水と代謝物質との信号の分離とともに、折り返された信号間の分離も行う。これにより、ボクセルＶＱからボクセルＶＭ、ＶＮ、ＶＯ、ＶＰの各信号を分離し、最終的には、代謝物スペクトル画像８１０および水シフトスペクトル画像８２０を算出する。
　算出は、水感度分布Ｃｗと代謝物感度分布Ｃｍとを用いて行う。この水感度分布Ｃｗは、各受信コイル３１～３４の感度分布(代謝物感度分布Ｃｍ)をｙ方向に－１／４だけシフトさせることで算出される。
　代謝物スペクトル画像をｍ、画像上でｙ方向に－１／４だけシフトした水シフトスペクトル画像をｗｓとし、受信コイル３１～３４で計測して得た各スペクトル画像上の任意のボクセル(ｘ、ｙ)における代謝物感度分布をそれぞれＣｍ(ａ、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｂ、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｃ、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｄ、ｘ、ｙ)、水感度分布をそれぞれＣｗ(ａ、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｂ、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｃ、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｄ、ｘ、ｙ)、代謝物信号をｍ(ｘ、ｙ)、水シフト信号をｗｓ(ｘ、ｙ)、ｙ方向の画像点数をＮ２とすると、代謝物スペクトル画像ｍ、画像上でｙ方向に－１／４だけシフトした水シフトスペクトル画像ｗｓの各座標点(ｘ、ｙ)における代謝物信号ｍ(ｘ、ｙ)、水シフト信号ｗｓ(ｘ、ｙ)は、感度行列Ｃの行列式が０でない場合、その逆行列Ｃ－１を用い、各受信コイル３１～３４で計測したエコー信号から再構成されるスペクトル画像におけるボクセル(ｘ、ｙ)の信号強度Ｉ(ａ、ｘ、ｙ)、Ｉ(ｂ、ｘ、ｙ)、Ｉ(ｃ、ｘ、ｙ)、Ｉ(ｄ、ｘ、ｙ)から、第二の実施形態と同様、式(１８)または式(１９)より算出できる。
　本実施形態のシフト補正部２３３は、第一の実施形態同様、算出した水シフトスペクトル画像ｗｓに対し、水シフト計測によってシフトした移動量分だけ位置を補正するシフト補正を実施し、水信号分布(水スペクトル画像)ｗを算出する。ただし、本実施形態のシフト補正は、画像上でシフト補正処理を行う場合、画像のｙ方向に＋１／４だけシフトさせる。このとき、水シフト計測において、ｋ空間中心ｋ０で水選択パルスＲＦＣ２を照射した場合は、画像のｙ方向に＋１／４だけシフトさせた後、－１を乗算する。一方、ｋ空間上でシフト補正処理を行う場合、式(１)を用いてｋｙ方向の各点で位相＋π／２を乗算する。
　また、本実施形態の残留信号除去部２４３による残留信号除去処理は、第二の実施形態と同様である。また、上記各実施形態と同様に、残留信号除去部は備えなくてもよい。
　また、本実施形態の上記計測制御部１６３の各部による計測制御処理の処理の流れも上記各実施形態と同様である。
　以上説明したように、本実施形態によれば、第二の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態は、例えば、本計測パルスシーケンス３００に、ＥＰＳＩ(Ｅｃｈｏ－　Ｐｌａｎａｒ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ　Ｉｍａｇｉｎｇ)といった位相エンコード方向が限られるパルスシーケンスを用いる場合であっても適用できる。従って、本実施形態は、本計測に用いるパルスシーケンスによらず、第二の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　第一の実施形態の変形例は、本実施形態にも適用できる。例えば、受信コイル数は４以上であればよい。また、受信コイルの形状、配置は、受信コイルに基づいて算出される感度行列に逆行列が存在する限り、問わない。また、水信号のシフト方向も、第一の実施形態同様、上記感度行列に逆行列が存在する限り、問わない。このとき、シフト方向は、ｇファクタ分布を用いて決定してもよい。また、各計測対象物質のシフト量もこれに限られない。また、パルスシーケンスは、位相エンコードが三次元のパルスシーケンスであってもよい。各受信コイルの感度分布は、予め撮影したＭＲＩ画像からだけでなく、水信号のみがシフトしたＦＩＤ画像から算出してもよい。計測対象物質の種類、数も、それぞれ、化学シフトが異なる限り、制約はない。
　なお、上記各実施形態では、本計測パルスシーケンス３００として、図５に示す基本的なＭＲＳＩパルスシーケンスを用いる場合を例にあげて説明した。しかし、本計測パルスシーケンス３００に用いるパルスシーケンスはこれに限られない。例えば、ＦＳＥ系の高速ＭＲＳＩ、振動傾斜磁場系高速ＭＲＳＩなどのパルスシーケンスであってもよい。
　図２７に、この振動傾斜磁場系高速ＭＲＳＩパルスシーケンス３２０の例を示す。本図に示す振動傾斜磁場系高速ＭＲＳＩパルスシーケンス３２０では、図５に示すＭＲＳＩパルスシーケンス３００の位相エンコード傾斜磁場Ｇｐ２の代わりに、振動傾斜磁場Ｇｒ１を印加する。振動傾斜磁場Ｇｒ１を印加しながら信号を受信することで、印加軸方向に周波数エンコードされた信号ＳＥ１を、時系列に取得する。
　ただし、本計測パルスシーケンス３００として振動傾斜磁場系高速ＭＲＳＩパルスシーケンス３２０を用いる場合、位相エンコード傾斜磁場の印加軸が一軸であるため、水信号をシフトする方向はｘまたはｙ方向の２方向に制限される。例えば、第一の実施形態で説明したように、ｇファクタ分布を算出し、ｘ方向またはｙ方向のうち、ＳＮＲが最大となる方向を位相エンコードと設定し計測する。
　なお、図２７に示す振動傾斜磁場系高速ＭＲＳＩパルスシーケンス３２０は、位相エンコード方向がｘ方向の二次元のパルスシーケンスの例であるが、位相エンコードがｘ、ｙ、ｚ方向のいずれか二方向の三次元計測の振動傾斜磁場系高速ＭＲＳＩパルスシーケンスを本計測に用いてもよい。この場合、選択できる水信号のシフト方向は、ｘ、ｙ、ｚ、ｘｙ、ｙｚ、ｚｘ方向の６パターンとなる。この場合も、ｇファクタ分布からＳＮＲが最大となるシフト方向を決定してもよい。
　また、第一から第三の実施形態では、シフトさせる計測対象物質のシフト量を、画像の各方向のデータ点数の半分とする場合を例にあげて説明したが、各計測対象物質のシフト量はこれに限られない。分離可能とするため、それぞれのシフト量が異なっていればよい。
　以上説明したように、上記第一から第三の実施形態では、信号受信部は、少なくとも分離する物質の数以上の受信コイルを備え、受信した前記核磁気共鳴信号を受信コイル毎に異なるｋ空間に配置し、計測制御部は、複数の計測対象物質をそれぞれ異なるシフト量だけ画像上で空間的にシフトさせて受信コイル毎に計測画像を取得するシフト計測部と、各受信コイルの感度分布を用い、シフト計測部で取得した計測画像を複数の物質毎の計測画像に分離する分離処理部と、分離処理部で分離後の物質毎の計測画像において、シフト量を補正するシフト補正部と、を備える。
　例えば、シフト計測部は、複数の物質の縦磁化をそれぞれ、当該物質の縦磁化のみを強度変調する周波数選択パルスを照射するプリパルスシーケンスを含む撮影シーケンスを実行し、撮影シーケンスにおいて、本計測シーケンスの位相エンコード毎に、前記周波数選択パルスを、異なる２種のフリップ角で交互に照射するよう制御してもよい。
　例えば、周波数選択パルスの異なる２種のフリップ角は、極性が正負逆であり、かつ、当該周波数選択パルスで強度変調する物質の強度変調後の縦磁化の絶対値を等しくする値としてもよい。
　例えば、計測制御部は、１つの物質の計測画像の信号に残留する他の物質の信号を除去する残留信号除去部をさらに備えてもよい。
　例えば、シフト計測部は、各物質を、ＳＮＲが最大となる方向にシフトさせて受信コイル毎の計測画像を取得し、シフトさせる方向は、前記各受信コイルの感度分布から算出される、ＳＮＲの指標となるｇファクタマップを用いて決定してもよい。
　また、例えば、周波数選択パルスの異なる２種のフリップ角は、０度と、当該周波数選択パルスで強度変調する物質の強度変調後の縦磁化を０とする値としてもよい。
　また、例えば、分離処理部が用いる感度分布は、計測対象物質それぞれのシフト量に応じて、計測対象物質の物質数だけ作成されてもよい。
　＜＜第四の実施形態＞＞
　次に、本発明を適用する第四の実施形態について説明する。第一の実施形態では、水シフト計測によって得たスペクトル画像の撮影視野と同じ撮影視野の水スペクトル画像および代謝物スペクトル画像を算出する。一方、本実施形態では、第一の実施形態と同様の水シフト計測によって得たスペクトル画像の撮影視野に対して、撮影視野を各軸方向に倍（以後、単に倍と呼ぶ）に展開するとともに水と代謝物の信号を分離し、倍の撮影視野の水スペクトル画像および代謝物スペクトル画像を算出する。
　例えば、水と代謝物を分離するにあたり、皮下脂肪のような大きな信号を有する物質が在る場合、分離後の代謝物スペクトル画像に、水シフト計測の撮影視野外に存在する皮下脂肪の信号が折り返されて混入することがある。折り返されて混入する撮影視野外の信号は、撮影視野を倍に展開することにより除去できる。このため、本実施形態は、水シフト計測の撮影視野の外に存在する信号が折り返されて混入するとき、この折り返された信号を除去しつつ水と代謝物の信号を分離することができる。
　本実施形態の説明に先立ち、水シフト計測の撮影視野の外に存在する信号が折り返されて混入する現象(折返し現象)について、図２８を用いて説明する。図２８における破線９０１は皮下脂肪を、点線９０２は関心領域を、実線９０３は撮影視野を、それぞれ表す。また、ボクセルＶＡＡは関心領域９０２内に位置するボクセルを、ボクセルＶＡＢは皮下脂肪９０１に位置するボクセルを、それぞれ表す。なお、ここでは簡単のため、この折り返し現象を、本実施形態の水シフト計測ではなく、水を十分に抑制して計測する通常の領域選択型ＭＲＳI計測を例として説明する。
　領域選択型ＭＲＳI計測において関心領域９０２を励起する際、ＲＦパルスの照射時間が有限のため、励起プロファイルは完全な矩形とはならず、立ち上がりが緩やかかつサイドローブが生じた励起プロファイルとなる。このサイドローブによってボクセルＶＡＢに位置する皮下脂肪９０１もわずかに励起される。
　図２８(ｂ)は、撮影視野９０３で領域選択型ＭＲＳI計測を実施した時の模式図である。図２８(ｂ)に示すように、ボクセルＶＡＢの信号が折り返されてボクセルＶＡＡに混入する。通常、代謝物の信号強度に対して、皮下脂肪の信号強度は数１００～数１０００倍高いため、励起プロファイルのサイドローブが小さくても混入する皮下脂肪信号の信号強度は代謝物の信号に影響を及ぼすほど大きくなる。従って、励起プロファイルが完全な矩形でない場合、大きな信号強度の皮下脂肪信号が混入し、診断能を低下させる。
　本実施形態では、撮影視野内に折り返された脂肪信号を倍の撮影視野に展開して水と代謝物とに分離する。従って、このような励起プロファイルの不正確性によって、撮影視野外の皮下脂肪信号が励起され混入する場合であっても、診断に不要な皮下脂肪信号の混入を防ぐことができ、診断能が向上する。
　以下、本実施形態について、第一の実施形態と異なる構成に主眼をおいて説明する。本実施形態で用いるＭＲＩ装置１００は、基本的に第一の実施形態と同様の構成を有する。また、図２９に示すように、本実施形態の計測制御部１６４の構成も第一の実施形態と基本的に同様である。
　ただし、本実施形態では、上述のように、計測対象物質を分離する際、倍の視野への展開も行う。従って、分離処理部２２４の処理が第一の実施形態と異なる。また、これに伴い、シフト補正部２３４の処理も、第一の実施形態と異なる。
　また、本実施形態の高周波磁場コイル系１３は、基本的に第一の実施形態同様、異なる共鳴周波数の複数の物質の信号を同時に計測し、再構成画像において分離する。さらに、本実施形態では、折り返されて重なる領域も分離する。本実施形態においても、これらの分離において、受信コイルの感度分布を用いる。このため、本実施形態では、少なくとも、分離する物質毎に、分離する領域数(「分離する物質数」×「分離する領域数」)分の受信コイルを必要とする。
　以下、本実施形態の計測制御部１６４の各部の詳細を説明する。ここでは、第一の実施形態同様、計測対象物質を水と代謝物とする。
　まず、本実施形態のシフト計測部２１０によるシフト計測処理について説明する。本実施形態のシフト計測部２１０は、複数の計測対象物質をそれぞれ異なるシフト量だけ画像上で空間的にシフトさせて受信コイル毎に計測画像を取得する。第一の実施形態同様、本実施形態のシフト計測部２１０は、予め保持するパルスシーケンスに従って、ＲＦパルス送信部１２０、信号受信部１３０、傾斜磁場印加部１４０を動作させ、画像再構成部１５０に画像再構成処理を行わせることにより、このシフト計測処理を実現する。
　本実施形態のシフト計測処理で実行されるパルスシーケンスは、第一の実施形態と同様であり、水信号の縦磁化のみを所定の強度に変調するプリパルスシーケンス３１０と、所望の領域からの信号を画像化する領域選択型ＭＲＳＩパルスシーケンスによる本計測パルスシーケンス３００とから構成される水シフトシーケンスである。
　本実施形態のシフト計測部２１０は、この水シフトシーケンスを、第一の実施形態同様、本計測パルスシーケンス３００の位相エンコードのステップ毎に、プリパルスシーケンス３１０の水選択励起パルスＲＦＣとして、ＲＦＣ１とＲＦＣ２とを交互に照射するよう制御し、水シフト計測を実行する。
　以下、本実施形態では、シフト計測部２１０が、図１７、図１８に示すシフト方向をｘｙ方向とした水シフト計測を行う場合を例にあげて説明する。
　なお、本実施形態においても、シフト計測部２１０は、水シフト計測により得られたｋ－ｔデータにそれぞれＦＦＴを施し、複数備える受信コイル毎のスペクトル画像を得る。
　次に、本実施形態のシフト計測部２１０が取得するスペクトル画像について図３０を用いて説明する。図３０において、画像３０１１、３０１２、３０１３、３０１４は、水シフト計測の撮影視野の倍の撮影視野を持つ代謝物スペクトル画像３０１０の、右上の領域(右上部)、右下の領域(右下部)、左上の領域(左上部)、左下の領域(左下部)をそれぞれ表す。また、画像３０２１、３０２２、３０２３、３０２４は、水シフト計測の撮影視野の倍の撮影視野を持つ水シフトスペクトル画像３０２０の右上部、右下部、左上部、左下部をそれぞれ表す。以下、水シフト計測の撮影視野を単に撮影視野、水シフト計測の撮影視野の倍の撮影視野を倍撮影視野と呼ぶ。
　計測されるスペクトル画像３０３０は、図３０に示すように、画像３０１１、３０１２、３０１３、３０１４、３０２１、３０２２、３０２３、３０２４の和である。
　つまり、本実施形態のシフト計測部２１０により計測されるスペクトル画像３０３０上のボクセルＶＣＣは、各画像３０１１、３０１２、３０１３、３０１４、３０２１、３０２２、３０２３、３０２４における同一位置のボクセルＶＡＣ、ＶＡＤ、ＶＡＥ、ＶＡＦ、ＶＢＣ、ＶＢＤ、ＶＢＥ、ＶＢＦの和となる。
　本実施形態の分離処理部２２４は、後述する分離処理として、折り返された信号間の分離を行うとともに、第一の実施形態と同様の水と代謝物質との信号の分離も行う。これにより、本実施形態の分離処理部２２４は、ボクセルＶＣＣからボクセルＶＡＣ、ＶＡＤ、ＶＡＥ、ＶＡＦ、ＶＢＣ、ＶＢＤ、ＶＢＥ、ＶＢＦの各信号を分離し、最終的には、倍撮影視野を持つ代謝物スペクトル画像３０１０および水シフトスペクトル画像３０２０を算出する。
　このように、本実施形態では、４つの領域を分離する。また、水と代謝物という２種の物質を分離する。従って、本実施形態の高周波磁場コイル系１３では、少なくとも、４×２の８個の受信コイルを備える。
　ここで、本実施形態の高周波磁場コイル系１３の受信コイルの構成を説明する。ここでは、高周波磁場コイル系１３は、図３１に示す８つの受信コイル４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８を備えるものとする。
　これらの８つの受信コイル４１～４８は、ｘｙ平面上の断面において、それぞれ略１／８の円弧形状を有し、全体で円筒形を成すよう配置される。それぞれの受信コイル４１～４８は、増幅器１８に別個に接続され、計測された高周波信号は別個に取得される。
　なお、本図では、簡単のため、送信用のＲＦコイルやデチューニング回路を省略する。また、この例では８つの受信コイル４１～４８の隣り合う受信コイルにおいて、構成する導体が一致または接するよう構成されているが、本構成に限られない。例えば、受信コイル４１～４８が構成する円筒形の側面において、隣り合う受信コイルの一部が重なるよう配置されていてもよい。
　これらの受信コイル４１～４８の形状や配置は、図３１に示すものに限られない。これら８つの受信コイル４１～４８に基づいて算出される感度行列Ｃに逆行列が存在すればよく、様々な変形が可能である。
　次に、本実施形態の分離処理部２２４による分離処理について説明する。本実施形態の分離処理部２２４は、第一の実施形態同様、各受信コイルの感度分布を用い、前記シフト計測部２１０で取得した計測画像を複数の物質毎の計測画像に分離する。そして、本実施形態では、分離する際、前記受信コイル毎の計測画像を、撮影視野の、各軸方向に倍のサイズの撮影視野(倍撮影視野）を有する画像に展開して物質毎の計測画像を算出する。また、用いる感度分布を、計測対象物質の物質数だけ作成する。そして、計測対象物質の中から基準物質を決定する。この基準物質の感度分布である基準物質感度分布は、予め作成された、受信コイル毎の倍撮影視野の感度分布を、当該基準物質のシフト量に応じてシフトさせて作成する。他の計測対象物質の感度分布は、基準物質感度分布から、撮影視野のサイズの感度分布を抽出し、当該抽出した感度分布を、各計測対象物質の、基準物質のシフト量に対する相対シフト量に応じてシフトさせ、抽出した領域以外を０パディングすることにより、倍撮影視野の感度分布として作成される。基準物質感度分布から撮影視野サイズの感度分布を抽出する際は、同心かつ各辺が平行になるよう抽出する。なお、本実施形態では、信号受信部１３０は、分離する物質の数毎に、展開して分離する領域数の受信コイルを少なくとも備える。
　すなわち、本実施形態でも分離処理は、計測対象物質毎の感度分布を作成し、それを用いて行う。本実施形態では、分離対象物質が、水と代謝物であるため、分離処理部２２４は、予め得た各受信コイルの倍撮影視野を持つ感度分布から倍撮影視野を持つ水感度分布Ｃｗと代謝物感度分布Ｃｍとを作成する。そして、作成したこれらの感度分布用い、倍撮影視野を持つ代謝物スペクトル画像３０１０および水シフトスペクトル画像３０２０を算出する。なお、本実施形態では、上記基準計測物質をこの代謝物とする。代謝物はシフトさせていないため、代謝物感度分布Ｃｍには、予め取得した受信コイルの倍撮影視野を持つ感度分布をそのまま用いる。
　まず、本実施形態の分離処理部２２４による水感度分布Ｃｗと代謝物感度分布Ｃｍの算出手順を、図３２および図３３を用いて説明する。ここでは、受信コイル４１の水感度分布Ｃｗと代謝物感度分布Ｃｍの算出方法を例として説明する。図３２は、本実施形態の分離処理部２２４による、各感度分布を作成する処理フローである。また、図３３では、撮影視野を３１０１、倍撮影視野を３１０２とする。
　まず、倍撮影視野３１０２を有する代謝物感度分布Ｃｍを算出する(Ｓ１５０１)。この代謝物感度分布Ｃｍは、上述のように、第一の実施形態と同様、一般的に知られる感度分布算出法と同様の手法で算出する。この代謝物感度分布Ｃｍを、図３３(ａ)に示す。
　次に、代謝物感度分布Ｃｍを水シフト計測の撮影視野３１０１に切り取り、撮影視野３１０１を有する感度分布Ｃｍ１を算出する(Ｓ１５０２)。得られた感度分布Ｃｍ１を図３３(ｂ)に示す。
　次に、感度分布Ｃｍ１を水シフト計測によってシフトさせる水のシフト量だけ感度分布Ｃｍ１をシフトさせることにより、水シフト計測のシフト量に合わせてシフトした、シフト後の感度分布Ｃｗ１を算出する(Ｓ１５０３)。本実施形態の例では、感度分布Ｃｍ１を、ｘ方向、ｙ方向にそれぞれ水シフト計測の撮影視野３１０１の１／２だけシフトさせる。得られた感度分布Ｃｗ１を図３３(ｃ)に示す。
　最後に、倍撮像視野３１０２の、感度分布Ｃｗ１の撮影視野３１０１外の領域をゼロ詰めし、倍撮影視野３１０２を有する水感度分布Ｃｗを算出する(Ｓ１５０４)。得られた倍撮影視野の水感度分布Ｃｗを図３３(ｄ)に示す。
　同様の計算を他の受信コイル４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８でも行い、受信コイル毎に、倍撮像視野３１０２を有する、代謝物感度分布と水感度分布とを得る。
　次に、分離処理部２２４による水感度分布Ｃｗと代謝物感度分布Ｃｍとを用いた分離処理について説明する。上述のように、各受信コイル４１～４８で計測したエコー信号から再構成されるスペクトル画像における任意のボクセルの信号強度は、各分離対象物質それぞれの倍撮影視野に展開後の４領域の信号に各受信コイル４１～４８の感度による重みを乗算したものを加算したものである。
　すなわち、それぞれ倍撮影視野を持つ代謝物スペクトル画像をＭ、水シフトスペクトル画像をＷｓとし、各受信コイル４１～４８で計測して得た各スペクトル画像上の任意のボクセルｒ1(ｘ、ｙ)における代謝物感度分布を、それぞれＣｍ(ｃ１、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｃ２、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｃ３、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｃ４、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｃ５、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｃ６、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｃ７、ｘ、ｙ)、Ｃｍ(ｃ８、ｘ、ｙ)、水感度分布をそれぞれＣｗ(ｃ１、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｃ２、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｃ３、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｃ４、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｃ５、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｃ６、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｃ７、ｘ、ｙ)、Ｃｗ(ｃ８、ｘ、ｙ)、代謝物信号をＭ(ｘ、ｙ)、水シフト信号をＷｓ(ｘ、ｙ)とし、水シフト計測のｘ方向、ｙ方向の画像点数をそれぞれＮ１、Ｎ２とする。各受信コイル４１～４８で計測したエコー信号から再構成されるスペクトル画像におけるボクセルｒ1(ｘ、ｙ)の信号強度Ｉ(ｃ１、ｘ、ｙ)、Ｉ(ｃ２、ｘ、ｙ)、Ｉ(ｃ３、ｘ、ｙ)、Ｉ(ｃ４、ｘ、ｙ)、Ｉ(ｃ５、ｘ、ｙ)、(ｃ６、ｘ、ｙ)、Ｉ(ｃ７、ｘ、ｙ)、Ｉ(ｃ８、ｘ、ｙ)は、以下の式(２２)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　従って、倍撮影視野を持つ代謝物スペクトル画像Ｍ、水シフトスペクトル画像Ｗｓの、各座標点(ｘ、ｙ)における代謝物信号Ｍ(ｘ、ｙ)、水シフト信号Ｗｓ(ｘ、ｙ)は、感度行列Ｃの行列式が０でない場合、その逆行列Ｃ－１を用い、以下の式(２３)により算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　ここで、Ｍ(ｘ、ｙ＋Ｎ２)、Ｍ(ｘ、ｙ)、Ｍ(ｘ＋Ｎ１、ｙ＋Ｎ２)、Ｍ(ｘ＋Ｎ１、ｙ)は、それぞれ、倍撮影視野を持つ代謝物スペクトル画像Ｍの左上部、左下部、右上部、右下部を表す。また、Ｗｓ(ｘ、ｙ＋Ｎ２)、Ｗｓ(ｘ、ｙ)、Ｗｓ(ｘ＋Ｎ１、ｙ＋Ｎ２)、Ｗｓ(ｘ＋Ｎ１、ｙ)は、それぞれ、倍撮影視野を持つ水シフトスペクトル画像Ｗｓの左上部、左下部、右上部、右下部を表す。
　得られた代謝物スペクトル画像Ｍの左上部と左下部と右上部と右下部とをｘ方向、ｙ方向にそれぞれ結合することで、倍撮影視野を持つ代謝物スペクトル画像Ｍを、水シフトスペクトル画像Ｗｓの左上部と左下部と右上部と右下部とをｘ方向、ｙ方向にそれぞれ結合することで、倍撮影視野を持つ水シフトスペクトル画像Ｗｓを算出する。
　なお、倍撮影視野を持つ代謝物スペクトル画像Ｍおよび水シフトスペクトル画像Ｗｓの算出は、上記手法に限られない。例えば、以下の式(２４)に示すノイズ相関行列Ψを用いた重み付け演算により算出してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　次に本実施形態のシフト補正部２３４によるシフト補正処理ついて説明する。本実施形態のシフト補正部２３４は、第一の実施形態同様、分離処理部２２４で分離後の物質毎の計測画像において、シフト量を補正する。このとき、本実施形態では、さらに、前記展開後の計測画像から展開前の撮影視野に対応する画像を抽出する。
　すなわち、本実施形態のシフト補正部２３４は、まず、得られた倍撮影視野を持つ代謝物スペクトル画像Ｍおよび水シフトスペクトル画像Ｗｓを、撮影視野で切り出す(抽出する)撮影視野切り出し処理を実施する。この撮影視野切り出し処理を実施することで、本実施形態のシフト補正部２３４は、代謝物スペクトル画像ｍおよび水シフトスペクトル画像ｗｓを算出する。
　その後、第一の実施形態同様、算出した水シフトスペクトル画像ｗｓに対し、水シフト計測によってシフトした移動量分だけ位置を補正するシフト補正を実施し、水信号分布(水スペクトル画像)ｗを算出する。本実施形態では、画像のｘ方向、ｙ方向にそれぞれ１／２だけシフトする。
　なお、本実施形態のシフト補正部２３４の撮影視野切り出し処理を分離処理部２２４で実施してもよい。このとき、シフト補正部２３４は、第一の実施形態のシフト補正部２３０と同様に、シフト量の補正のみを行う。
　なお、本実施形態においても、第一の実施形態同様、残留信号除去部２４０を備え、残留水信号を除去するよう構成してもよい。また、同様に、この残留信号除去部２４０は備えなくてもよい。
　本実施形態の計測制御部１６４の他の構成は、第一の実施形態と同様である。従って、本実施形態の計測制御部１６４の各部による計測制御処理の処理の流れは、第一の実施形態と同様である。
　以上説明したように、本実施形態によれば、信号受信部１３０は、少なくとも分離する物質の数以上の受信コイルを備え、受信した前記核磁気共鳴信号を受信コイル毎に異なるｋ空間に配置し、計測制御部１６４は、複数の計測対象物質をそれぞれ異なるシフト量だけ画像上で空間的にシフトさせて受信コイル毎に計測画像を取得するシフト計測部２１０と、各受信コイルの感度分布を用い、シフト計測部２１０で取得した計測画像を複数の物質毎の計測画像に分離する分離処理部２２４と、分離処理部２２０で分離後の物質毎の計測画像において、シフト量を補正するシフト補正部２３４と、を備える。
　従って、第一の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態では、分離処理部２２４は、分離する際、前記受信コイル毎の計測画像を撮影視野の倍の視野に展開して物質毎の計測画像を算出し、シフト計測部２３４は、さらに、前記展開後の計測画像から展開前の撮影視野に対応する画像を抽出し、信号受信部１３０は、分離する物質の数毎に、展開して分離する領域数の受信コイルを少なくとも備える。
　従って、本実施形態では、領域選択型ＭＲＳＩにおいて、励起プロファイルの不正確性によって、撮影視野外の信号であって、計測対象物質の信号に影響を及ぼすほど大きな信号を有する物質の信号が励起されるとき、撮影視野内に折り返された、その大きな信号を、倍撮影視野に展開することで除去することができ、得られる画像の質を向上させ、診断能を高めることができる。撮影視野外の信号であって、計測対象物質の信号に影響を及ぼすほど大きな信号を有する物質の信号は、例えば、計測対象が代謝物の場合、皮下脂肪信号である。この場合、撮影視野内に折り返された脂肪信号を倍撮影視野に展開することで診断に不要な皮下脂肪信号の混入を防ぎ、診断能を向上させることができる。
　第一の実施形態の変形例は、本実施形態にも適用できる。例えば、水信号のシフト方向は、第一の実施形態同様、上記感度行列に逆行列が存在する限り、問わない。シフト方向を、ｇファクタ分布を用いて決定してもよい。また、パルスシーケンスは、位相エンコードが三次元のパルスシーケンスであってもよい。各受信コイルの感度分布は、予め撮影したＭＲＩ画像からだけでなく、水信号のみがシフトしたＦＩＤ画像から算出してもよい。また、本実施形態においても、計測対象物質が水と代謝物質である場合を例にあげて説明したが、計測対象物質はこれに限られない。また、計測対象物質数もこれに限られない。さらに、本実施形態では、代謝物質のシフト量を０、水のシフト量を、画像の各方向のデータ点数の半分とする場合を例にあげて説明したが、各計測対象物質のシフト量もこれに限られない。
　なお、計測対象物質数が３以上の場合、基準とする計測物質を１つ特定し、基準とする計測物質の感度分布に、図３３(ａ)で示すように、公知の手法で作成した倍撮影視野の感度分布を用いる。ただし、基準とする計測物質がシフトされている場合、公知の手法で作成した倍撮影視野の感度分布を、同シフト量、シフトさせる。また、他の計測物質については、基準とする計測物質の感度分布を、図３３(ａ)の感度分布とし、そこから、それぞれ、図３３で説明した手法で作成する。このとき、シフト量は、基準とする計測物質のシフト量に対する相対的なシフト量を用いる。
　すなわち、分離処理部２２４が用いる感度分布は、計測対象物質の物質数だけ作成される。そして、計測対象物質の中から基準物質を決定する。この基準物質の感度分布である基準物質感度分布は、予め作成された倍撮影視野の感度分布を、当該基準物質のシフト量に応じてシフトさせて作成する。他の計測対象物質の感度分布は、基準物質感度分布から、撮影視野の感度分布を抽出し、当該抽出した感度分布を、各計測対象物質の、前記基準物質のシフト量に対する相対シフト量に応じてシフトさせた後、０パディングすることにより倍撮影視野の感度分布として作成される。
　１０：測定対象、１１：静磁場発生磁石、１２：傾斜磁場発生コイル、１３：高周波磁場コイル系、１４：制御装置、１５：傾斜磁場電源、１６：シンセサイザ、１７：変調装置、１８：増幅器、１９：ＡＤ変換器、２０：計算機、２１：送信ＲＦコイル、２２：受信コイル、２３：受信コイル、２４：デチューニング回路、２５：デチューニング回路、２６：デチューニング回路、３１：受信コイル、３２：受信コイル、３３：受信コイル、３４：受信コイル、４１：受信コイル、４２：受信コイル、４３：受信コイル、４４：受信コイル、４５：受信コイル、４６：受信コイル、４７：受信コイル、４８：受信コイル、１００：ＭＲＩ装置、１０１：ＭＲＩ装置、１０２：ＭＲＩ装置、１１０：静磁場発生部、１２０：ＲＦパルス照射部、１３０：信号検出部、１４０：傾斜磁場印加部、１５０：画像再構成部、１６０：計測制御部、１６２：計測制御部、１６３：計測制御部、１６４：計測制御部、２１０：シフト計測部、２１２：シフト計測部、２１３：シフト計測部、２２０：分離処理部、２２２：分離処理部、２２３：分離処理部、２２４：分離処理部、２３０：シフト補正部、２３３：シフト補正部、２３４：シフト補正部、２４０：残留信号除去部、２４２：残留信号除去部、３００：本計測パルスシーケンス、３０１：振動傾斜磁場系高速ＭＲＳＩパルスシーケンス、３０２：パルス中心、３０３：パルス中心、３１０：プリパルスシーケンス、３２０：パルス中心、４０１：断面、４０２：断面、４０３：断面、４０４：関心領域、４１０：トランス像、４２０：サジタル像、４３０：コロナル像、５０１：水・代謝信号分布、５２０：感度分布、５２２：代謝物スペクトル画像、５２３：水スペクトル画像、５２４：スペクトル画像、５３０：感度分布、５３２：代謝物スペクトル画像、５３３：水スペクトル画像、５３４：スペクトル画像、５４０：シフト感度分布、５４１：水信号シフト分布、６００：撮像視野、６１０：水信号分布、６２０：水信号シフト分布、６３０：スペクトル画像、７１０：代謝物スペクトル画像、７１１：代謝物スペクトル画像上部、７１２：代謝物スペクトル画像下部、７２０：水シフトスペクトル画像、７２１：水シフトスペクトル画像上部、７２２：水シフトスペクトル画像下部、８１０：代謝物スペクトル画像、８１１：代謝物スペクトル画像上部、８１２：代謝物スペクトル画像下部、８２０：水シフトスペクトル画像、８２１：水シフトスペクトル画像上部、８２２：水シフトスペクトル画像下部、８３０：スペクトル画像、９０１：皮下脂肪、９０２：関心領域、９０３：撮影視野、３０１０：代謝物スペクトル画像、３０１１：代謝物スペクトル画像右上部、３０１２：代謝物スペクトル画像右下部、３０１３：代謝物スペクトル画像左上部、３０１４：代謝物スペクトル画像左下部、３０２０：水シフトスペクトル画像、３０２１：水シフトスペクトル画像右上部、３０２２：水シフトスペクトル画像右下部、３０２３：水シフトスペクトル画像左上部、３０２４：水シフトスペクトル画像左下部、３０３０：計測スペクトル画像、３１０１：撮影視野、３１０２：倍撮影視野

Claims (15)

  1. 　被検体が置かれる空間に静磁場を発生させる静磁場発生手段と、前記被検体に高周波磁場パルスを送信する送信手段と、前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記各磁気共鳴信号に位置情報を付加するための位相エンコード傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段と、前記受信手段が受信した前記核磁気共鳴信号から画像を再構成する画像再構成手段と、前記送信手段と、前記受信手段と、前記傾斜磁場印加手段と、前記画像再構成手段との動作を制御して計測画像を取得する計測制御手段と、を備える磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記受信手段は、計測対象とする複数の物質の数以上の受信コイルを備え、受信した前記核磁気共鳴信号を前記受信コイル毎に異なるｋ空間に配置し、
    　前記計測制御手段は、
    　前記複数の物質をそれぞれ異なるシフト量だけ画像上で空間的にシフトさせて前記受信コイル毎に計測画像を取得するシフト計測手段と、
    　前記各受信コイルの感度分布を用い、前記シフト計測手段で取得した計測画像を前記複数の物質毎の計測画像に分離する分離手段と、
    　前記分離手段で分離後の物質毎の計測画像において、前記シフト量を補正するシフト補正手段と、を備えること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  2. 　請求項１記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記シフト計測手段は、
    　前記複数の物質それぞれについて、当該物質の縦磁化のみを強度変調する周波数選択パルスを照射するプリパルスシーケンスと本計測シーケンスとを含む撮影シーケンスを実行し、
    　前記撮影シーケンスは、前記本計測シーケンスの位相エンコード毎に、前記プリパルスシーケンスにおいて、前記周波数選択パルスが、異なる２種のフリップ角で交互に照射されるよう制御すること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  3. 　請求項２記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記周波数選択パルスの異なる２種のフリップ角は、極性が正負逆であり、かつ、当該周波数選択パルスで強度変調する物質の強度変調後の縦磁化の絶対値を等しくする値であること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  4. 　請求項１記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記計測制御手段は、１つの物質の計測画像の信号に残留する他の物質の信号を除去する残留信号除去手段をさらに備えること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  5. 　請求項１記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記シフト計測手段は、各物質を、ＳＮＲが最大となる方向にシフトさせて前記受信コイル毎の計測画像を取得し、
    　前記シフトさせる方向は、前記各受信コイルの感度分布から算出されたＳＮＲの指標となるｇファクタマップを用いて決定されること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  6. 　請求項１記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記シフト計測手段は、位相エンコードを間引いて計測し、
    　前記分離手段は、前記各受信コイルの感度分布を用い、さらに、前記受信コイル毎の計測画像上の折り返しを除去すること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  7. 　請求項２記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記周波数選択パルスの異なる２種のフリップ角は、０度と、当該周波数選択パルスで強度変調する物質の強度変調後の縦磁化を０とする値と、であること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  8. 　請求項２記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記周波数選択パルスの異なる２種のフリップ角は、０度と１８０度と、であること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  9. 　請求項６記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記位相エンコードを間引いて計測する軸は、前記各受信コイルの感度分布から算出される、ＳＮＲの指標となるｇファクタマップを用いて決定されること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  10. 　請求項１記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記分離手段は、前記シフト計測手段が取得した前記受信コイル毎の計測画像から前記感度分布を算出すること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  11. 　請求項２記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記本計測シーケンスは、磁気共鳴スペクトロスコピックイメージングおよびエコープラナースペクトロスコピックイメージングシーケンスのいずれかであること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  12. 　請求項１記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記複数の物質は、水と代謝物であり、
    　前記代謝物のシフト量は０とすること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  13. 　請求項１記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記分離手段が用いる感度分布は、前記計測対象物質それぞれのシフト量に応じて、当該計測対象物質の物質数だけ作成されること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  14. 　請求項１記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記分離手段は、分離する際、前記受信コイル毎の計測画像を、各軸方向に倍の大きさを有する倍撮影視野に展開して物質毎の計測画像を算出し、
    　シフト補正手段は、さらに、展開後の前記物質毎の計測画像から展開前の撮影視野に対応する画像を抽出し、
    　前記受信手段は、分離する物質毎に展開して分離する領域数の受信コイルを少なくとも備えること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  15. 　請求項１４記載の磁気共鳴撮影装置であって、
    　前記分離手段が用いる感度分布は、計測対象物質の中で予め定めた基準物質の感度分布と、他の計測対象物質の感度分布とを備え、
    　前記基準物質の感度分布は、予め作成された倍撮影視野の前記受信コイルの感度分布を、当該基準物質のシフト量に応じてシフトさせて作成され、
    　他の計測対象物質の感度分布は、前記基準物質の感度分布から、撮影視野の感度分布を抽出し、当該抽出した感度分布を、各計測対象物質の、前記基準物質のシフト量に対する相対シフト量に応じてシフトさせた後、０パディングして倍撮影視野の感度分布として、当該他の計測対象物質数だけ作成されること
    　を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
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