WO2012060252A1 - 磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法 - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法 Download PDF

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株式会社 東芝
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    • G16H30/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
    • G16H30/40—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing

Definitions

  • Embodiments described herein relate generally to a magnetic resonance imaging (MRI: Magnetic Resonance Imaging) apparatus and a magnetic resonance imaging method.
  • MRI Magnetic Resonance Imaging
  • MRI magnetically excites the nuclear spin of a subject placed in a static magnetic field with a radio frequency (RF) signal of Larmor frequency, and a magnetic resonance (MR) signal generated by this excitation.
  • RF radio frequency
  • MR magnetic resonance
  • Delayed contrast imaging (DE: ⁇ ⁇ Delayed Enhancement or LGE: Late Gadolinium Enhancement) is known as an imaging method of the heart by MRI.
  • the delayed contrast imaging method is an imaging method in which a contrast agent is injected into a subject and imaging is performed after a predetermined delay time.
  • a 180 ° inversion recovery (IR) pulse is applied, which reverses the longitudinal magnetization Mz of the heart in a static magnetic field by 180 ° and takes a negative value. .
  • imaging data is collected at a timing when the longitudinal magnetization in the myocardial portion becomes near zero by longitudinal relaxation (T1 relaxation).
  • T1 relaxation longitudinal relaxation
  • the longitudinal relaxation time (T1) of the myocardial infarction site is shorter than T1 in normal myocardial tissue due to the effect of the contrast medium. Therefore, when TI is set so that imaging data is collected 10 to 15 minutes after contrast agent administration, the intensity of the MR signal collected from the myocardial infarction site recovered until the longitudinal magnetization becomes a positive value, It becomes larger than the intensity of MR signal collected from normal myocardium. In particular, if TI is set so that imaging data is collected when the longitudinal magnetization in the myocardium is close to zero, the intensity of MR signals collected from normal myocardium is about zero, and the myocardial infarction region is clearly defined as a high signal part. Can be drawn.
  • the TI-Prep method that performs pre-scans that collect multiple frames of image data with different TIs prior to imaging scans and finds appropriate TIs based on multiple images that correspond to different TIs collected by pre-scans has been proposed.
  • a plurality of images corresponding to different TIs are displayed, and the user can obtain an appropriate TI by selecting an image with the lowest signal intensity in the myocardium visually. That is, the TI corresponding to the image with the smallest signal intensity in the myocardium is an appropriate TI.
  • the TI As represented by delayed contrast imaging of the heart, it is important to set the TI with high accuracy in the IR method.
  • the sampled signal is discrete, whereas the minimum value of the signal is theoretically one point. Is an important issue. Then, it is desired to obtain more useful diagnosis support information by imaging with appropriately set TI.
  • An object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging apparatus and a magnetic resonance imaging method capable of obtaining useful diagnostic information in an imaging region such as a heart by imaging by an IR method in which TI is appropriately set.
  • a magnetic resonance imaging apparatus includes a calculation unit and an imaging unit.
  • the calculation unit calculates the inversion time for imaging by analyzing a plurality of image data or a plurality of magnetic resonance signals of the subject corresponding to a plurality of inversion times with different inversion recovery methods.
  • the imaging unit performs the imaging by the inversion recovery method with the inversion time calculated for the imaging.
  • the magnetic resonance imaging apparatus includes a calculation unit and a substance specifying unit.
  • the calculation unit calculates a formula of a curve obtained by curve fitting using a plurality of image data or a plurality of magnetic resonance signals corresponding to a plurality of inversion times with different inversion recovery methods.
  • the substance specifying unit displays at least one of the T1 value obtained by the curve fitting, the inversion time when the curve value becomes zero, the shape of the curve, and the substance information estimated based on the T1 value.
  • the magnetic resonance imaging method performs imaging inversion by analyzing a plurality of image data or a plurality of magnetic resonance signals of a subject corresponding to a plurality of inversion times of the inversion recovery method. Calculating the time, and performing the imaging by the inversion recovery method with the inversion time calculated for the imaging.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a magnetic resonance imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • the functional block diagram of the computer shown in FIG. The figure which shows the IR sequence for pre-scanning and the IR sequence for imaging scan which are set in the imaging condition setting part shown in FIG.
  • the figure which shows an example of ROI set in the data processing part shown in FIG. The figure explaining the 1st determination method of TIopt for imaging scans in the data processing part shown in FIG.
  • the flowchart which shows the flow at the time of performing the imaging by IR method with the magnetic resonance imaging apparatus 20 shown in FIG. 9 is a flowchart showing a flow of imaging by a magnetic resonance imaging apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a magnetic resonance imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the magnetic resonance imaging apparatus 20 includes a cylindrical static magnetic field magnet 21 that forms a static magnetic field, a shim coil 22, a gradient magnetic field coil 23, and an RF coil 24 provided inside the static magnetic field magnet 21.
  • the magnetic resonance imaging apparatus 20 is provided with a control system 25.
  • the control system 25 includes a static magnetic field power supply 26, a gradient magnetic field power supply 27, a shim coil power supply 28, a transmitter 29, a receiver 30, a sequence controller 31, and a computer 32.
  • the gradient magnetic field power source 27 of the control system 25 includes an X-axis gradient magnetic field power source 27x, a Y-axis gradient magnetic field power source 27y, and a Z-axis gradient magnetic field power source 27z.
  • the computer 32 includes an input device 33, a display device 34, an arithmetic device 35, and a storage device 36.
  • the static magnetic field magnet 21 is connected to the static magnetic field power supply 26 and has a function of forming a static magnetic field in the imaging region by a current supplied from the static magnetic field power supply 26.
  • the static magnetic field magnet 21 is composed of a superconducting coil, and is connected to the static magnetic field power supply 26 at the time of excitation and supplied with current. It is common.
  • the static magnetic field magnet 21 is composed of a permanent magnet and the static magnetic field power supply 26 is not provided.
  • a cylindrical shim coil 22 is provided coaxially inside the static magnetic field magnet 21.
  • the shim coil 22 is connected to the shim coil power supply 28, and is configured such that a current is supplied from the shim coil power supply 28 to the shim coil 22 to make the static magnetic field uniform.
  • the gradient magnetic field coil 23 includes an X-axis gradient magnetic field coil 23x, a Y-axis gradient magnetic field coil 23y, and a Z-axis gradient magnetic field coil 23z, and is formed in a cylindrical shape inside the static magnetic field magnet 21.
  • a bed 37 is provided inside the gradient magnetic field coil 23 as an imaging region, and the subject P is set on the bed 37.
  • the RF coil 24 includes a whole body coil (WBC: whole body coil) for transmitting and receiving an RF signal built in the gantry, a local coil for receiving RF signals provided in the vicinity of the bed 37 and the subject P, and the like.
  • WBC whole body coil
  • the gradient magnetic field coil 23 is connected to a gradient magnetic field power source 27.
  • the X axis gradient magnetic field coil 23x, the Y axis gradient magnetic field coil 23y, and the Z axis gradient magnetic field coil 23z of the gradient magnetic field coil 23 are respectively an X axis gradient magnetic field power source 27x, a Y axis gradient magnetic field power source 27y, and a Z axis gradient magnetic field coil 27z. It is connected to the magnetic field power supply 27z.
  • the X-axis gradient magnetic field power source 27x, the Y-axis gradient magnetic field power source 27y, and the Z-axis gradient magnetic field power source 27z are supplied with currents supplied to the X-axis gradient magnetic field coil 23x, the Y-axis gradient magnetic field coil 23y, and the Z-axis gradient magnetic field coil 23z, respectively.
  • a gradient magnetic field Gx in the X-axis direction, a gradient magnetic field Gy in the Y-axis direction, and a gradient magnetic field Gz in the Z-axis direction can be formed, respectively.
  • the RF coil 24 is connected to at least one of the transmitter 29 and the receiver 30.
  • the transmission RF coil 24 has a function of receiving an RF signal from the transmitter 29 and transmitting it to the subject P, and the reception RF coil 24 is accompanied by excitation of the nuclear spin inside the subject P by the RF signal.
  • the MR signal generated in this manner is received and given to the receiver 30.
  • the sequence controller 31 of the control system 25 is connected to the gradient magnetic field power source 27, the transmitter 29, and the receiver 30.
  • the sequence controller 31 is control information necessary for driving the gradient magnetic field power supply 27, the transmitter 29, and the receiver 30, for example, operation control information such as the intensity, application time, and application timing of the pulse current to be applied to the gradient magnetic field power supply 27.
  • the gradient magnetic field power supply 27, the transmitter 29 and the receiver 30 are driven according to the stored predetermined sequence to drive the X-axis gradient magnetic field Gx, the Y-axis gradient magnetic field Gy, and the Z-axis gradient magnetic field. It has the function of generating Gz and RF signals.
  • the sequence controller 31 is configured to receive raw data (raw data) that is complex data obtained by detecting MR signals and A / D digital (analog digital to digital) conversion in the receiver 30 and supplying the received data to the computer 32.
  • raw data raw data
  • a / D digital analog digital to digital
  • the transmitter 29 is provided with a function of applying an RF signal to the RF coil 24 based on the control information received from the sequence controller 31, while the receiver 30 detects the MR signal received from the RF coil 24. Then, by executing required signal processing and A / D conversion, a function of generating raw data that is digitized complex data and a function of supplying the generated raw data to the sequence controller 31 are provided.
  • the magnetic resonance imaging apparatus 20 is provided with an ECG unit 38 that acquires an ECG signal (electrocardiogram) signal of the subject P.
  • the ECG signal acquired by the ECG unit 38 is configured to be output to the computer 32 via the sequence controller 31.
  • a pulse wave synchronization (PPG) signal that represents pulsation as pulse wave information can be acquired instead of an ECG signal that represents pulsation as heart rate information.
  • the PPG signal is, for example, a signal obtained by detecting a fingertip pulse wave as an optical signal.
  • a PPG signal detection unit is provided.
  • an ECG signal is acquired.
  • the computer 32 is provided with various functions by executing the program stored in the storage device 36 of the computer 32 by the arithmetic unit 35.
  • a specific circuit having various functions may be provided in the magnetic resonance imaging apparatus 20 instead of at least a part of the program.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the computer 32 shown in FIG.
  • the computing device 35 of the computer 32 functions as the imaging condition setting unit 40 and the data processing unit 41 by executing a program stored in the storage device 36.
  • the storage device 36 functions as a k-space data storage unit 42 and an image data storage unit 43.
  • the imaging condition setting unit 40 includes a multi-TI setting unit 40A and an IR sequence setting unit 40B.
  • the data processing unit 41 includes a fitting unit 41A, a substance specifying information acquisition unit 41B, and an image generation unit 41C.
  • the imaging condition setting unit 40 has a function of setting imaging conditions including an IR sequence for performing imaging by the IR method, and outputting the set imaging conditions to the sequence controller 31.
  • the imaging condition setting unit 40 has a function of setting pre-scan data collection conditions for determining the IR pulse application timing prior to the imaging scan, in addition to the imaging scan imaging conditions.
  • the pre-scan data acquisition condition is the MR required for generating image data for multiple frames by changing the TI from the application time of the 180 ° IR pulse to the application time of the ⁇ ° RF pulse for MR data collection by IR sequence. It is a condition for collecting data.
  • CSF cerebrospinal fluid
  • a TI IR sequence is set such that the target region is depicted as a high signal while the signal is suppressed for other portions.
  • an IR sequence is set with a TI such that signals from normal myocardial tissue are suppressed and the infarcted region is depicted as a high signal part.
  • an IR sequence is set with TI such that a signal from the background is suppressed and the blood flow portion is rendered as a high signal portion.
  • an appropriate TI for the imaging scan is determined based on the data collected by the pre-scan in the data processing unit 41 described later.
  • the multi-TI setting unit 40A has a function of setting a plurality of different TIs for setting a pre-scan IR sequence.
  • the IR sequence setting unit 40B uses a plurality of TIs set by the multi-TI setting unit 40A to set a pre-scan IR sequence, and the IR for imaging scan using the TI calculated by the fitting unit 41A. And a function for setting a sequence.
  • FIG. 3 is a diagram showing a pre-scanning IR sequence and an imaging scan IR sequence set in the imaging condition setting unit 40 shown in FIG.
  • FIG. 3A shows an IR sequence for pre-scanning
  • FIG. 3B shows an IR sequence for imaging scanning.
  • a 180 ° IR pulse is applied after a predetermined delay time (Td) from the R wave, which is one of the reference waves of the ECG signal, and a different TI ( IR sequences for acquiring MR data after T1, T2, T3, ..., Te) are set as imaging conditions for pre-scanning.
  • Td predetermined delay time
  • TI IR sequences for acquiring MR data after T1, T2, T3, ..., Te
  • pre-scanning data of an image matrix smaller than an image matrix necessary for an imaging scan may be collected in order to shorten the data collection time. Furthermore, even when the imaging scan is a three-dimensional (3D) imaging scan, the pre-scan IR sequence can be set to collect data from a single slice or a small number of slices. In this case, the TI may be collected from data near the center of the k-space having a large influence on the contrast so that the TI does not change by changing the conditions such as the image matrix size.
  • a plurality of MR data corresponding to different TIs may be collected in an overlapping manner. That is, a common MR signal can be used for a plurality of MR data corresponding to different TIs. In this case, the prescan time can be shortened.
  • a 180 ° IR pulse is applied after a predetermined delay time Td from the R wave of the ECG signal, and an appropriate TI calculated in the fitting unit 41A from the application time of the 180 ° IR pulse.
  • An IR sequence for collecting data after opt is set as an imaging condition for the imaging scan.
  • the data processing unit 41 acquires MR data output from the sequence controller 31 and arranges it as k-space data in the k-space formed in the k-space data storage unit 42, data collected by pre-scanning and imaging scan A function of generating image data by data processing for the image data, a function of writing the generated image data into the image data storage unit 43, and analyzing a plurality of image data of the subject P corresponding to a plurality of TIs having different IR methods collected by pre-scanning By doing so, it has a function of calculating an appropriate TI opt for imaging and a function of causing the display device 34 to display image data read from the image data storage unit 43.
  • the fitting unit 41A acquires image data corresponding to a plurality of different TIs (T1, T2, T3,..., Te) collected by the pre-scan from the image data storage unit 43, and performs single or plural interests.
  • the function of calculating the intensity change curve of the image signal in the myocardial tissue with respect to the TI change by curve fitting for the region of interest (ROI), and the signal intensity is zero based on the change curve of the signal intensity with respect to the calculated TI change for each ROI Is given to the IR sequence setting unit 40B as the TI opt for the imaging scan.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the ROI set in the data processing unit 41 shown in FIG.
  • FIG. 4 shows an example in which short-axis image data of the heart corresponding to a certain TI is generated.
  • the short-axis cross section of the heart has a structure in which a left ventricle and a right ventricle are formed in a region surrounded by the myocardium.
  • the user can set single or plural ROIs at arbitrary positions on the myocardial cross section by operating the input device 33 while referring to the short axis image of the heart displayed on the display device 34.
  • the number of ROIs is large.
  • FIG. 4 shows an example in which four ROIs are set.
  • a curve representing the intensity change of the image signal in the myocardial tissue corresponding to the TI change is created for each ROI by the fitting unit 41A. Then, TI for imaging scan is determined based on a plurality of curves corresponding to a plurality of ROIs.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a first determination method of TI opt for imaging scan in the data processing unit 41 shown in FIG.
  • the vertical axis indicates the intensity of the image signal
  • the horizontal axis indicates TI.
  • the absolute value of a complex image signal consisting of a real part and an imaginary part is usually displayed as image data.
  • the MR signal used for generating the image signal has an intensity corresponding to the longitudinal magnetization recovered by T1 relaxation after the application of the 180 ° IR pulse.
  • the plot data I abs of the image signal whose value is an absolute value is data along a curve similar to a discontinuous curve representing the absolute value of the longitudinal magnetization recovery curve. That is, the plot data I abs of the image signal has a positive minimum value at a certain TI as shown in FIG. 5, and increases as the TI decreases and increases.
  • TI when the value of the image signal recovery curve I curve indicated by the solid line corresponding to the recovery curve of longitudinal magnetization becomes zero is the optimal TI opt for imaging.
  • the phase of the image signal is shifted, it is difficult to accurately determine the correct sign and original polarity of the image signal.
  • the strength is sufficiently recovered by the T1 relaxation by the fitting unit 41A, and the stable phase ⁇ of the image signal is calculated.
  • an arbitrary image signal having an intensity exceeding the threshold value Th can be set as a calculation target of the phase ⁇ .
  • the phase correction of the image signal using the phase ⁇ is performed by the fitting unit 41A. Specifically, the image signal for each TI is multiplied by exp ( ⁇ i ⁇ ). Thereby, an image signal after phase correction is obtained. Next, an image signal having a negative sign in the real part after phase correction is plotted on the negative side. Then, discrete correction plot data I cor with the polarity corrected as indicated by the solid line mark in FIG. 5 is obtained. As a result, discrete data having no singularity composed of the corrected plot data I cor whose polarity is inverted and the plot data I abs whose polarity is not inverted is obtained as a plurality of image signals after the polarity correction.
  • phase correction is performed on a plurality of absolute value image signals corresponding to a plurality of TIs
  • curve fitting is performed using a plurality of image signals after polarity correction of the plurality of absolute value image signals after phase correction.
  • the TI when the curve value obtained by curve fitting becomes zero can be calculated as the optimum TI opt .
  • curve fitting may be performed using a curve of a discontinuous absolute value image signal.
  • the calculation formula is complicated, but phase correction processing and polarity inversion processing are not required.
  • the optimum TI opt can be easily calculated using the absolute value image signal without performing the phase correction processing.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a second determination method of TI opt for imaging scan in the data processing unit 41 shown in FIG.
  • the vertical axis indicates the intensity of the image signal
  • the horizontal axis indicates TI.
  • the minimum value I min of the discrete plot data I abs is obtained.
  • the polarity of the absolute value plot data I abs corresponding to a TI shorter than the TI corresponding to the minimum value I min is inverted to a negative value, and curve fitting by the least square method is performed. Thereby, the expression of the first image signal recovery curve I curve1 indicated by the dotted line as continuous data is calculated.
  • the polarity of the minimum value I min is also inverted to a negative value, and curve fitting by the least square method is performed. Thereby, the expression of the second image signal recovery curve I curve2 indicated by the alternate long and short dash line is calculated as continuous data.
  • An image signal recovery curve having a good degree of approximation of curve fitting out of the first and second image signal recovery curves I curve1 and I curve2 is employed for calculating TI opt for imaging.
  • an index representing the degree of approximation of curve fitting for example, the sum of squares of residuals between discrete data and a recovery curve can be used. That is, the curve that minimizes the sum of squares of the residual between the first and second image signal recovery curves I curve1 and I curve2 and the discrete data used to obtain these curves is the TI for imaging.
  • An image signal recovery curve I curve for calculation of opt is determined. Then, TI when the value of the image signal recovery curve I curve becomes zero can be calculated as TI opt for imaging.
  • the first plurality of first gains obtained by inverting the polarities of the absolute value image signals corresponding to the TI shorter than the TI corresponding to the minimum value I min of the plurality of absolute value image signals corresponding to the plurality of TIs.
  • a first image signal recovery curve I curve1 by curve fitting using the image signal, the minimum value the absolute value image signal and the minimum value the absolute value corresponding to the shorter TI than TI corresponding to I min corresponding to I min
  • a second image signal recovery curve I curve2 is obtained by curve fitting using a plurality of second image signals obtained by inverting each polarity of the image signal, and the image signal recovery curve with the best degree of approximation of curve fitting is obtained.
  • the first method for determining TI opt for imaging is that the true minimum value of the image signal recovery curve I curve is unknown, so that discrete data of absolute values to be inverted to negative values by performing phase correction is obtained. It is a method of determination.
  • the second determination method compares the error of curve fitting in the case where the discrete data adjacent to the minimum value and the minimum value of the discrete data near the true minimum value are inverted and not inverted. This is a method for determining discrete data of absolute values to be inverted to negative values.
  • the second determination method it is possible to obtain a probable signal recovery curve and imaging TI opt that is a zero cross point of the signal recovery curve without performing complicated phase correction processing. Further, in the second determination method, when the expression of the third image signal recovery curve I curve3 is not calculated, the data processing can be further simplified.
  • the image signal recovery curve I curve and the imaging TI opt are calculated for each ROI. For this reason, the image signal recovery curve I curve and the TI opt for imaging may differ from one ROI to another due to differences in myocardial tissue components and contrast agent concentrations within the ROI. However, only one TI is set for imaging.
  • an average value of TI opt for imaging between ROIs can be set as an imaging condition for imaging.
  • the longest TI among a plurality of TI opt corresponding to a plurality of ROIs can be set as an imaging condition for imaging.
  • delay contrast imaging is performed with a TI shorter than the TI corresponding to the zero cross point of the signal recovery curve corresponding to the myocardial tissue, it is known that artifacts on a black line appear on the myocardium. Therefore, when performing delayed contrast imaging, setting the longest TI as the imaging condition for imaging leads to suppression of artifacts.
  • the fitting portion 41A calculates a plurality of TI opt when the value of the plurality of image signal recovery curve I curve corresponding to a plurality of ROI becomes zero each of the plurality of TI opt corresponding to the plurality of ROI Of these functions, the longest TI opt is set as a TI for imaging.
  • the substance specifying information acquisition unit 41B has a function of causing the display device 34 to display the value of T1, the value of TI opt , and the shape of the image signal recovery curve I curve obtained in curve fitting for calculating TI opt for imaging. .
  • the substance specifying information acquisition unit 41B obtains the value of T1, the value of TI opt , and the shape of the image signal recovery curve I curve through curve fitting of discrete image data for a desired ROI as necessary, and obtains the obtained T1.
  • the estimated information or the specific information of the substance in the ROI is displayed on the display device 34 based on at least one of the value of TI opt , the value of TI opt and the shape of the image signal recovery curve I curve .
  • the substance specifying information acquisition unit 41B is estimated based on the T1 value obtained by curve fitting, the TI when the value of the image signal recovery curve I curve is zero, the shape of the image signal recovery curve I curve , and the T1 value.
  • the display device 34 has a function of displaying at least one of the substance information.
  • T1 and TIopt are values corresponding to components in the ROI. Therefore, if information depending on the T1 value such as the value of T1, the value of TI opt , and the shape of the image signal recovery curve I curve is displayed on the display device 34, the user can estimate the component in the ROI. In addition, if the shape of the image signal recovery curve I curve corresponding to multiple ROIs is displayed in parallel, there will be a different component in the specific ROI than in other ROIs based on the difference in the shape of the image signal recovery curve I curve The user can confirm that this is done.
  • the main component in the ROI is blood, an infarct site, or a contrast agent. Therefore, not only the ROI for calculating the TI opt for imaging, but also the ROI is set for a site of interest such as a site suspected of being a lesion, and information dependent on the T1 value is calculated and displayed on the display device 34. You may let them.
  • names such as blood, infarct site, and contrast agent component estimated according to the value of T1 and the value of TI opt can be displayed on the display device 34 as substance estimation information or specific information.
  • the image generation unit 41C has a function of generating image data by performing image reconstruction processing including Fourier transform (FT: Fourier transform) and necessary image processing on k-space data collected by pre-scan and imaging scan, It has a function of writing data to the image data storage unit 43 and a function of performing necessary image processing on the image data read from the image data storage unit 43 and causing the display device 34 to display the data.
  • FT Fourier transform
  • ROI for calculating TI opt for imaging not only ROI for calculating TI opt for imaging, but also image signal recovery curve I curve calculation processing by phase correction processing and curve fitting is applied as image processing to the entire image data or a desired part. May be. This makes it possible to generate image data using values on the image signal recovery curve I curve .
  • FIG. 7 is a flowchart showing a flow when imaging by the IR method is performed by the magnetic resonance imaging apparatus 20 shown in FIG.
  • TI opt for imaging scan is determined by the first determination method with phase correction shown in FIG. 5 will be described as an example.
  • the subject P is set on the bed 37 in advance, and a static magnetic field is formed in the imaging region of the static magnetic field magnet 21 (superconducting magnet) excited by the static magnetic field power supply 26. Further, a current is supplied from the shim coil power supply 28 to the shim coil 22, and the static magnetic field formed in the imaging region is made uniform.
  • step S1 an IR pre-scan is performed to collect image data for a plurality of frames by changing TI. That is, the multi-TI setting unit 40A sets a plurality of different TIs, and the IR sequence setting unit 40B sets a pre-scanning IR sequence using the plurality of TIs. As a result, an IR sequence for collecting data at different TIs in synchronization with the R wave of the ECG signal as shown in FIG. 3A is set as an imaging condition for pre-scanning.
  • the imaging condition setting unit 40 outputs imaging conditions for pre-scan including the IR sequence to the sequence controller 31.
  • the sequence controller 31 drives the gradient magnetic field power source 27, the transmitter 29, and the receiver 30 according to the imaging conditions to form a gradient magnetic field in the imaging region where the subject P is set, and the RF coil 24 outputs an RF signal. Is generated.
  • the MR signal generated by the nuclear magnetic resonance inside the subject P is received by the RF coil 24 and given to the receiver 30.
  • the receiver 30 receives the MR signal from the RF coil 24 and generates raw data that is an MR signal of digital data.
  • the receiver 30 gives the generated MR data to the sequence controller 31, and the sequence controller 31 outputs the MR data to the data processing unit 41.
  • the data processing unit 41 arranges MR data as k-space data in the k-space formed in the k-space data storage unit 42.
  • the image generation unit 41C generates image data by image reconstruction processing on k-space data collected by pre-scanning. Thereby, a plurality of frames of image data corresponding to a plurality of TIs are generated. The generated image data is displayed on the display device 34.
  • step S2 the fitting unit 41A sets the ROI on the image data collected by the pre-scan according to the information from the input device 33 operated by the user. For example, a plurality of ROIs as shown in FIG. 4 are set.
  • step S3 the fitting unit 41A calculates the phase ⁇ of the complex absolute value image signal corresponding to TI sufficiently recovered by T1 for each ROI.
  • the determination as to whether or not the image signal has sufficiently recovered T1 can be made by the determination process as to whether or not the threshold value Th has been set as shown in FIG.
  • step S4 the fitting unit 41A corrects the phases of the complex absolute value image signals corresponding to all the TIs using the calculated phase ⁇ .
  • step S5 the fitting unit 41A determines whether or not the polarity of the real part of each complex absolute value image signal after phase correction is a negative value, and the polarity is a negative value as shown in FIG.
  • step S6 the fitting unit 41A performs an image signal recovery curve as shown in FIG. 5 by performing curve fitting by the least square method using image signals corresponding to a plurality of discrete TIs after polarity correction. Calculate the I curve formula.
  • step S7 the fitting unit 41A calculates TI opt when the value of the expression of the image signal recovery curve I curve becomes zero. As a result, TI opt is obtained for each ROI. Therefore, the fitting portion 41A determines the average value or the longest TI opt for TI opt between ROI as TI opt for imaging.
  • step S8 the substance specifying information acquisition unit 41B causes the display device 34 to display the value of T1, the value of TI opt , and the shape of the image signal recovery curve I curve obtained in the curve fitting.
  • the substance specifying information acquisition unit 41B performs the T1 value, TI through curve fitting of image data for the newly set ROI. The value of opt and the shape of the image signal recovery curve I curve are obtained.
  • the substance specifying information acquisition unit 41B estimates the substance estimated based on the information dependent on the T1 value together with the information dependent on the T1 value such as the value of T1, the value of TI opt , and the shape of the image signal recovery curve I curve .
  • the estimated information or the specific information is displayed on the display device 34. For this reason, the user can estimate main components in the ROI. Further, the user can check the calculated value of TI opt calculated as a result of the analysis calculation in the fitting unit 41A. Then, ROI can be reset and TI opt can be recalculated as necessary.
  • step S9 the component for performing imaging of the magnetic resonance imaging apparatus 20 performs imaging by the IR method with TI opt calculated for imaging.
  • an IR sequence for collecting data with TIopt in synchronization with the R wave of the ECG signal as shown in FIG. 3B is set as an imaging condition for the imaging scan by the IR sequence setting unit 40B.
  • an imaging scan is executed in the same flow as the pre-scan.
  • the image generation unit 41C generates diagnostic image data through image reconstruction processing and necessary image processing on k-space data collected by the imaging scan. Thereby, diagnostic image data corresponding to the optimum TI opt is generated. The generated diagnostic image data is displayed on the display device 34.
  • the diagnostic image is a delayed contrast image of the heart
  • IR imaging was performed with the appropriate TI opt set to suppress the signal from normal myocardial tissue, so if there is an infarct site, it will be clearly higher It is rendered as a signal part. For this reason, the user can easily grasp the presence / absence and position of the infarcted region.
  • the magnetic resonance imaging apparatus 20 collects image data by changing the TI in the IR method, and images the TI when the value of the signal recovery curve obtained by curve fitting of the image signal for each TI becomes zero. An imaging scan is executed as a condition.
  • TI is analytically determined based on a continuous signal recovery curve equation. For this reason, it is possible to suppress erroneous recognition of the minimum value of the image signal as compared with the conventional TI determination method in which the absolute value image is visually determined. As a result, it is possible to suppress imaging scan failure, pre-scan re-execution, and image data rendering failure.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the flow of imaging by the magnetic resonance imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the pre-scan and the imaging scan can be executed continuously by setting the ROI before the pre-scan, the MR signal or the real signal of the image signal.
  • the point that the curve fitting is performed by using and the detailed functions of each component are different from the magnetic resonance imaging apparatus 20 according to the first embodiment.
  • Other configurations and functions of the magnetic resonance imaging apparatus of the second embodiment are the same as those of the magnetic resonance imaging apparatus 20 of the first embodiment. Therefore, only the flowchart is shown, the same reference numerals are given to the components of the magnetic resonance imaging apparatus equivalent to the first embodiment and the steps of the flowchart, and the description will be omitted.
  • the imaging component in the magnetic resonance imaging apparatus of the second embodiment continuously performs imaging and collection of a plurality of image data or a plurality of MR signals corresponding to a plurality of TIs.
  • step S10 positioning image data for setting ROI is collected in the same flow as the imaging scan. Then, the collected positioning image is displayed on the display device 34.
  • the imaging condition setting unit 40 sets the ROI through the positioning image.
  • the set ROI is an area for collecting data for curve fitting. Therefore, if the morphological image in the cross section of the heart is displayed as the positioning image, a single or a plurality of ROIs are set on the myocardial tissue by operating the input device 33.
  • step S1 an IR pre-scan is performed to collect image data for a plurality of frames by changing the TI.
  • ROI for collecting data for curve fitting has already been set.
  • MR signals may be collected from ROIs instead of MR signals for generating image data.
  • MR signals are collected by local excitation within the ROI.
  • step S3 the fitting unit 41A calculates the phase ⁇ of the image signal or MR signal after sufficiently recovering T1 for each ROI.
  • the fitting unit 41A calculates the phase ⁇ of the image signal or MR signal after sufficiently recovering T1 for each ROI.
  • the phase ⁇ of the complex image signal or complex MR signal having the real part and the imaginary part is calculated.
  • Step S4 the fitting unit 41A corrects the phase of the complex MR signal collected by the local excitation or the complex image signal in the ROI corresponding to all the TIs using the calculated phase ⁇ .
  • the fitting unit 41A corrects the phase of the complex MR signal collected by the local excitation or the complex image signal in the ROI corresponding to all the TIs using the calculated phase ⁇ .
  • an image signal or MR signal having an imaginary part signal of zero and a value of only the real part signal is obtained.
  • step S11 the fitting unit 41A performs curve fitting by the least square method using the real part signal of the image signal after the phase correction or the real part signal of the local excitation MR signal.
  • an equation of a recovery curve of the image signal or MR signal representing T1 relaxation of the myocardial portion or the like is calculated.
  • step S7 the fitting unit 41A calculates the TI when the value of the recovery curve equation of the image signal or the MR signal becomes zero as the TI for imaging. If necessary, in step S8, the substance specifying information acquiring unit 41B causes the display device 34 to display estimated information or specific information of the substance estimated based on the values of T1 and TI obtained in the curve fitting.
  • step S12 the imaging condition setting unit 40 controls the sequence controller 31 so that the imaging scan is automatically started at the timing when the longitudinal magnetization reversed by the IR pre-scan is sufficiently recovered. Accordingly, when the period until the longitudinal magnetization is sufficiently recovered is long, the magnetic resonance imaging apparatus enters a standby state.
  • IR pulses are applied several times before data acquisition so that the longitudinal magnetization reversed in the time between R waves of the ECG signal recovers to a predetermined longitudinal magnetization. That is, the recovery amount of longitudinal magnetization at a reference timing such as an R wave can be adjusted in advance by applying an IR pulse that does not accompany acquisition of an MR signal called “Uchiuchi”. Even in the IR prescan, the recovery amount of longitudinal magnetization between R waves can be adjusted by performing an air gap.
  • the imaging condition setting unit 40 outputs imaging sequence execution instruction information to the sequence controller 31 at a timing at which sufficient recovery of longitudinal magnetization for the start of the imaging scan is expected.
  • This timing control can be performed based on the elapsed time from the application timing of the IR pulse in the IR prescan and the T1 value, for example.
  • the timing control method for restoring the longitudinal magnetization to an appropriate value at the time of collecting the imaging data there is a method of setting the IR pre-scan TR and the imaging scan TR identically.
  • the R-wave interval of the ECG signal is expressed as RR
  • the imaging scan TR is also 1RR
  • the imaging scan TR is also 2RR.
  • the imaging condition setting unit 40 by inputting the IR pre-scan TR and the imaging scan TR from the input device 33 to the imaging condition setting unit 40, the IR pre-scan TR and the imaging scan TR can be set to be the same.
  • the imaging condition setting unit 40 automatically sets the other TR to the same TR. You may make it set.
  • TR of IR prescan and imaging scan is set to 1RR or 2RR
  • TI calculation in step S7 is processed at high speed
  • the imaging scan is executed with the R wave immediately after IR prescan as a trigger.
  • the timing is controlled. That is, since the longitudinal magnetization is not recovered excessively after the IR pre-scan, the imaging scan can be continued.
  • the timing is controlled so that the imaging scan is executed with the R wave after a certain time from the IR pre-scan as a trigger.
  • the IR prescan and the imaging scan have the same TR.
  • the longitudinal magnetization during data collection can be made uniform. That is, it is possible to perform the emptying before the execution of the imaging scan in accordance with conditions such as the TI calculation time. Thereby, the condition of longitudinal magnetization at the time of execution of an imaging scan can be made favorable.
  • an imaging scan is automatically started in step S9. That is, the imaging condition setting unit 40 outputs imaging scan start instruction information to the sequence controller 31 as control information together with imaging conditions including the TI calculated for imaging. As a result, an IR imaging scan by an appropriate TI is executed, and MR signals are collected and MR image data is generated.
  • the magnetic resonance imaging apparatus of the second embodiment as described above, it is possible to continuously perform the IR pre-scan and the imaging scan. For this reason, it is possible to shorten the imaging time and reduce the operation by the user.
  • the data processing unit 41 can calculate TI for imaging not only by image data but also by analyzing a plurality of MR signals corresponding to a plurality of TIs. That is, the fitting unit 41A can calculate the TI when the curve value obtained by curve fitting using a plurality of image data or a plurality of MR signals corresponding to a plurality of TIs becomes zero as a TI for imaging. it can.
  • the fitting unit 41A replaces the absolute value image signal with the real part signal of the plurality of image data after the phase correction corresponding to the plurality of TIs or after the phase correction corresponding to the plurality of TIs collected by the local excitation.
  • Curve fitting can be performed using real part signals of a plurality of MR signals. This eliminates the need for polarity reversal processing as shown in step S5 of FIG. 5 or FIG.
  • curve fitting using the real part of the complex image signal after phase correction can be performed instead of the absolute value image signal.
  • the polarity inversion process can be made unnecessary.
  • the imaging scan can be automatically and continuously performed after the IR pre-scan.

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Abstract

　実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、算出ユニット及びイメージングユニットを備える。算出ユニットは、反転回復法の異なる複数の反転時間に対応する被検体の複数の画像データ又は複数の磁気共鳴信号を解析することによって、イメージング用の反転時間を算出する。イメージングユニットは、前記イメージング用に算出された前記反転時間で前記反転回復法による前記イメージングを行う。また、実施形態に係る磁気共鳴イメージング方法は、反転回復法の異なる複数の反転時間に対応する被検体の複数の画像データ又は複数の磁気共鳴信号を解析することによって、イメージング用の反転時間を算出するステップと、前記イメージング用に算出された前記反転時間で前記反転回復法による前記イメージングを行うステップとを有する。

Description

磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法
　本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置及び磁気共鳴イメージング方法に関する。
　MRIは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する磁気共鳴(MR: magnetic resonance)信号から画像を再構成する撮像法である。
　MRIによる心臓の形態撮像法として、遅延造影撮像（DE: Delayed Enhancement 又は LGE: Late Gadolinium Enhancement）法が知られている。遅延造影撮像法は、造影剤を被検体に注入して所定の遅延時間後にイメージングを行う撮像法である。
　心臓の遅延造影撮像では、イメージング用のMRデータの収集に先だって静磁場下における心臓の縦磁化Mzを180°反転させて負値とする180°反転回復(IR: inversion recovery)パルスが印加される。そして、IRパルスの印加後、縦緩和(T1緩和)によって心筋部分における縦磁化がゼロ付近となるタイミングでイメージングデータが収集される。このIRパルスの印加時刻からイメージングデータの収集のために印加される90°RFパルスまでの時間は、反転時間(TI: inversion time)と呼ばれる。すなわち、TIが心筋における縦磁化がゼロとなるタイミングに設定され、心筋の組織からの信号が抑制される。
　また、心臓の遅延造影撮像において、被検体に投与された造影剤が正常な心筋に流入すると10～15分程度で心筋からウォッシュアウトされる。このため、造影剤投与から10～15分経過後の正常な心筋の組織内では、造影剤の残留量が少なくなる。これに対し、心筋梗塞等の病変部に流入した造影剤は、10～15分経過してもウオッシュアウトされずに心筋組織内に残留する。
　また、心筋梗塞部位の縦緩和時間(T1)は、造影剤の効果によって正常な心筋組織におけるT1よりも短くなる。従って、造影剤投与から10～15分経過後においてイメージングデータが収集されるようにTIを設定すると、縦磁化が正の値となるまで回復した心筋梗塞部位から収集されるMR信号の強度は、正常な心筋から収集されるMR信号の強度よりも大きくなる。特に、TIを心筋における縦磁化がゼロに近いタイミングでイメージングデータが収集されるように設定すると、正常な心筋から収集されるMR信号の強度がゼロ程度となり、心筋梗塞部位を高信号部として明瞭に描出することができる。
　従って、正常な心筋と心筋梗塞部位の明瞭なコントラストを得るためには、イメージングデータの収集タイミングにおいて心筋における縦磁化がゼロ付近となるようなTIを正確に求めることが重要となる。
　そこで、TIを変えて複数フレーム分の画像データを収集するプレスキャンをイメージングスキャンに先だって行い、プレスキャンにより収集された異なるTIに対応する複数の画像に基づいて適切なTIを求めるTI-Prep法が提案されている。TI-Prep法では、異なるTIに対応する複数の画像が表示され、ユーザが目視により心筋における信号強度が最も低下した画像を選択することにより、適切なTIを求めることができる。すなわち、心筋における信号強度が最も小さい画像に対応するTIが適切なTIとなる。
特開２００４－２４６３７号公報
　心臓の遅延造影撮像に代表されるように、IR法によるイメージングでは、TIを精度良く設定することが重要である。特に、画像信号の絶対値を用いたIRイメージングの場合には、サンプリングされる信号が離散的であるのに対して、信号の最小値が理論的には１点となるため、TIの最適設定が重要な課題である。そして、適切にTIを設定したイメージングによって、より有用な診断支援情報を得ることが望まれる。
　本発明は、適切にTIを設定したIR法によるイメージングによって心臓等の撮像部位における有用な診断情報を得ることが可能な磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法を提供することを目的とする。
　本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、算出ユニット及びイメージングユニットを備える。算出ユニットは、反転回復法の異なる複数の反転時間に対応する被検体の複数の画像データ又は複数の磁気共鳴信号を解析することによって、イメージング用の反転時間を算出する。イメージングユニットは、前記イメージング用に算出された前記反転時間で前記反転回復法による前記イメージングを行う。
　また、本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、算出ユニット及び物質特定ユニットを備える。算出ユニットは、反転回復法の異なる複数の反転時間に対応する複数の画像データ又は複数の磁気共鳴信号を用いたカーブフィッティングにより得られる曲線の式を算出する。物質特定ユニットは、前記カーブフィッティングにより得られるT1値、前記曲線の値がゼロとなるときの反転時間、前記曲線の形状及び前記T1値に基づいて推定される物質情報の少なくとも１つを表示装置に表示させる。
　また、本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング方法は、反転回復法の異なる複数の反転時間に対応する被検体の複数の画像データ又は複数の磁気共鳴信号を解析することによって、イメージング用の反転時間を算出するステップと、前記イメージング用に算出された前記反転時間で前記反転回復法による前記イメージングを行うステップとを有する。
本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。 図１に示すコンピュータの機能ブロック図。 図２に示す撮像条件設定部において設定されるプレスキャン用のIRシーケンス及びイメージングスキャン用のIRシーケンスを示す図。 図２に示すデータ処理部において設定されるROIの一例を示す図。 図２に示すデータ処理部におけるイメージングスキャン用のTIoptの第１の決定方法を説明する図。 図２に示すデータ処理部におけるイメージングスキャン用のTIoptの第２の決定方法を説明する図。 図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０によりIR法によるイメージングを行う際の流れを示すフローチャート。 本発明の第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置によるイメージングの流れを示すフローチャート。
実施形態
　本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法について添付図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
　図１は本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。
　磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１、この静磁場用磁石２１の内部に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイル２３及びRFコイル２４を備えている。
　また、磁気共鳴イメージング装置２０には、制御系２５が備えられる。制御系２５は、静磁場電源２６、傾斜磁場電源２７、シムコイル電源２８、送信器２９、受信器３０、シーケンスコントローラ３１及びコンピュータ３２を具備している。制御系２５の傾斜磁場電源２７は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚで構成される。また、コンピュータ３２には、入力装置３３、表示装置３４、演算装置３５及び記憶装置３６が備えられる。
　静磁場用磁石２１は静磁場電源２６と接続され、静磁場電源２６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石２１は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源２６と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石２１を永久磁石で構成し、静磁場電源２６が設けられない場合もある。
　また、静磁場用磁石２１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル２２が設けられる。シムコイル２２はシムコイル電源２８と接続され、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて静磁場が均一化されるように構成される。
　傾斜磁場コイル２３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚで構成され、静磁場用磁石２１の内部において筒状に形成される。傾斜磁場コイル２３の内側には寝台３７が設けられて撮像領域とされ、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。RFコイル２４にはガントリに内蔵されたRF信号の送受信用の全身用コイル(WBC: whole body coil)や寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられるRF信号の受信用の局所コイルなどがある。
　また、傾斜磁場コイル２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイル２３のＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２７のＸ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。
　そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成することができるように構成される。
　RFコイル２４は、送信器２９及び受信器３０の少なくとも一方と接続される。送信用のRFコイル２４は、送信器２９からRF信号を受けて被検体Ｐに送信する機能を有し、受信用のRFコイル２４は、被検体Ｐ内部の原子核スピンのRF信号による励起に伴って発生したMR信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。
　一方、制御系２５のシーケンスコントローラ３１は、傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０と接続される。シーケンスコントローラ３１は傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源２７に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ及びRF信号を発生させる機能を有する。
　また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるMR信号の検波及びA/D (analog to digital)変換により得られた複素データである生データ(raw data)を受けてコンピュータ３２に与えるように構成される。
　このため、送信器２９には、シーケンスコントローラ３１から受けた制御情報に基づいてRF信号をRFコイル２４に与える機能が備えられる一方、受信器３０には、RFコイル２４から受けたMR信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにＡ／Ｄ変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える機能とが備えられる。
　さらに、磁気共鳴イメージング装置２０には、被検体ＰのECG (electro cardiogram)信号を取得するECGユニット３８が備えられる。ECGユニット３８により取得されたECG信号はシーケンスコントローラ３１を介してコンピュータ３２に出力されるように構成される。
　尚、拍動を心拍情報として表すECG信号の代わりに拍動を脈波情報として表す脈波同期(PPG: peripheral pulse gating)信号を取得することもできる。PPG信号は、例えば指先の脈波を光信号として検出した信号である。PPG信号を取得する場合には、PPG信号検出ユニットが設けられる。以下、ECG信号を取得する場合について述べる。
　また、コンピュータ３２の記憶装置３６に保存されたプログラムを演算装置３５で実行することにより、コンピュータ３２には各種機能が備えられる。ただし、プログラムの少なくとも一部に代えて、各種機能を有する特定の回路を磁気共鳴イメージング装置２０に設けてもよい。
　図２は、図１に示すコンピュータ３２の機能ブロック図である。
　コンピュータ３２の演算装置３５は、記憶装置３６に保存されたプログラムを実行することにより撮像条件設定部４０及びデータ処理部４１として機能する。また、記憶装置３６は、ｋ空間データ記憶部４２及び画像データ記憶部４３として機能する。撮像条件設定部４０は、マルチTI設定部４０Ａ及びIRシーケンス設定部４０Ｂを有する。データ処理部４１は、フィッティング部４１Ａ、物質特定情報取得部４１Ｂ及び画像生成部４１Ｃを有する。
　撮像条件設定部４０は、IR法によるイメージングを行うためのIRシーケンスを含む撮像条件を設定し、設定した撮像条件をシーケンスコントローラ３１に出力する機能を有する。特に、撮像条件設定部４０は、イメージングスキャン用の撮像条件に加え、イメージングスキャンに先だって、IRパルスの印加タイミングを決定するためのプレスキャン用のデータ収集条件を設定する機能を備えている。
　プレスキャン用のデータ収集条件は、IRシーケンスにより180°IRパルスの印加時刻からMRデータ収集用のα°RFパルスの印加時刻までのTIを変えて複数フレーム分の画像データの生成に必要なMRデータを収集する条件とされる。
　また、心臓のイメージングや血流のイメージングのように拍動の影響により動きや移動を伴う対象のイメージングを行う場合には、ECGユニット３８から取得したECG信号に同期してデータが収集される。一方、脳脊髄液(CSF: cerebrospinal fluid)や末端の血流のように周期性のない流体及び動きのない臓器をイメージングする場合には、同期は不要である。
　一方、イメージングスキャン用の撮像条件としては、着目する部位が高信号として描出される一方、他の部分については信号が抑制されるようなTIのIRシーケンスが設定される。例えば、心臓の遅延造影イメージングを行う場合には、正常な心筋組織からの信号が抑制され、梗塞部位が高信号部として描出されるようなTIでIRシーケンスが設定される。また、非造影の血流イメージングを行う場合には、背景からの信号が抑制され、血流部分が高信号部として描出されるようなTIでIRシーケンスが設定される。
　そして、イメージングスキャン用の適切なTIが、後述するデータ処理部４１において、プレスキャンによって収集されたデータに基づいて決定される。
　ここでは、正常な心筋組織からの信号を抑制し、梗塞部位を高信号部として描出する心臓の遅延造影イメージングをECG同期下において行う場合を例に説明する。
　マルチTI設定部４０Ａは、プレスキャン用のIRシーケンスを設定するための互いに異なる複数のTIを設定する機能を有する。
　IRシーケンス設定部４０Ｂは、マルチTI設定部４０Ａにおいて設定された複数のTIを用いてプレスキャン用のIRシーケンスを設定する機能と、フィッティング部４１Ａにおいて算出されたTIを用いてイメージングスキャン用のIRシーケンスを設定する機能とを有する。
　図３は、図２に示す撮像条件設定部４０において設定されるプレスキャン用のIRシーケンス及びイメージングスキャン用のIRシーケンスを示す図である。
　図３において横軸は時間を、ECGはECG信号を示す。また、図３(A)は、プレスキャン用のIRシーケンスを示し、図３(B)は、イメージングスキャン用のIRシーケンスを示す。
　図３(A)に示すように、ECG信号の基準波の１つであるR波から所定の遅延時間(Td)後に180°IRパルスが印加され、180°IRパルスの印加時刻から異なるTI (T1, T2, T3, ..., Te)後においてそれぞれMRデータの収集を行うIRシーケンスがプレスキャン用の撮像条件として設定される。
　プレスキャンでは、データ収集時間の短縮化のためにイメージングスキャンにおいて必要な画像マトリクスより少ない画像マトリクスのデータを収集するようにしてもよい。更に、イメージングスキャンが３次元(3D: three dimensional)イメージングスキャンの場合であっても、シングルスライス又は少数のスライスからデータを収集するようにプレスキャン用のIRシーケンスを設定することができる。この場合、画像マトリクスサイズ等の条件の変更によってTIが変わらないように、コントラストへの影響が大きいｋ空間の中心付近におけるデータから収集するようにすればよい。
　尚、図３(A)において異なるTIに対応する複数のMRデータをオーバーラップさせて収集しても良い。すなわち、共通のMR信号を異なるTIに対応する複数のMRデータ用に用いることができる。この場合、プレスキャンの時間を短縮化することができる。
　逆に、図３(A)に示すように共通の180°IRパルスから異なるTI後に複数のMRデータを収集せずに、180°IRパルスの印加と異なるTIに対応するMRデータの収集とを繰返すようにしてもよい。すなわち、互いにTIが異なる複数の180°IRパルスを順次印加するようにしてもよい。
　一方、図３(B)に示すように、ECG信号のR波から所定の遅延時間Td後に180°IRパルスが印加され、180°IRパルスの印加時刻からフィッティング部４１Ａにおいて算出された適切なTIopt後にデータ収集を行うIRシーケンスがイメージングスキャン用の撮像条件として設定される。
　データ処理部４１は、シーケンスコントローラ３１から出力されたMRデータを取得してｋ空間データ記憶部４２に形成されたｋ空間にｋ空間データとして配置する機能、プレスキャン及びイメージングスキャンにより収集されたデータに対するデータ処理によって画像データを生成し、生成した画像データを画像データ記憶部４３に書き込む機能、プレスキャンにより収集されたIR法の異なる複数のTIに対応する被検体Ｐの複数の画像データを解析することによって、イメージング用の適切なTIoptを算出する機能、画像データ記憶部４３から読み込んだ画像データを表示装置３４に表示させる機能を有する。
　フィッティング部４１Ａは、プレスキャンにより収集された複数の異なるTI (T1, T2, T3, ..., Te)に対応する画像データを画像データ記憶部４３から取得して、単一または複数の関心領域(ROI: region of interest)についてカーブフィッティングによりTI変化に対する心筋組織における画像信号の強度変化曲線を算出する機能と、算出したROIごとのTI変化に対する信号強度の変化曲線に基づいて信号強度がゼロとなるときのTIをイメージングスキャン用のTIoptとしてIRシーケンス設定部４０Ｂに与える機能を有する。
　図４は、図２に示すデータ処理部４１において設定されるROIの一例を示す図である。
　フィッティング部４１Ａにおいて、プレスキャンにより収集されたMRデータの画像再構成処理が行われると、図４に示すような所望の心臓断面における形態画像データがTIごとに生成される。図４は、あるTIに対応する心臓の短軸画像データを生成した場合の例を示している。心臓の短軸断面は、心筋で囲まれた領域に左室及び右室が形成される構造となる。
　そして、ユーザが表示装置３４に表示された心臓の短軸画像を参照しつつ入力装置３３を操作することによって心筋断面上の任意の位置に単一又は複数のROIを設定することができる。イメージングスキャン用のTIoptを精度良く求めるためにはROIの数が多い方が好適である。図４は、４つのROIを設定した例を示している。
　次に、フィッティング部４１Ａにより、ROIごとにTI変化に応じた心筋組織における画像信号の強度変化を表すカーブが作成される。そして、複数のROIに対応する複数のカーブに基づいてイメージングスキャン用のTIが決定される。
　図５は、図２に示すデータ処理部４１におけるイメージングスキャン用のTIoptの第１の決定方法を説明する図である。
　図５において、縦軸は画像信号の強度を示し、横軸はTIを示す。プレスキャンにより収集された複数の画像データのROI内におけるTIごとの信号値をプロットすると、実線マークで示す離散的なプロットデータIabsが得られる。尚、ROI内の信号値は、ROI内における複数のピクセル値の平均値や最大値等の代表値とすることができる。
　IRイメージングでは、通常、実部(Real part)と虚部(Imaginary part)からなる複素画像信号の絶対値が画像データとして表示される。また、画像信号の生成に用いられるMR信号は、180°IRパルスの印加後においてT1緩和により回復する縦磁化に応じた強度となる。従って、値が絶対値である画像信号のプロットデータIabsは、縦磁化の回復曲線の絶対値を表す不連続な曲線と同様な曲線に沿うデータとなる。つまり、画像信号のプロットデータIabsは、図５に示すように、あるTIにおいて正の最小値となり、TIが小さい程及び大きい程、大きくなる。
　従って、縦磁化の回復曲線に対応する実線で示す画像信号回復曲線Icurveの値がゼロとなるときのTIがイメージング用の最適なTIoptである。そのためには、絶対値をとることによって正側に反転した画像信号を、元の負側に反転させることが必要である。そこで、複素画像信号の実部の符号によって極性反転の有無を判断することができる。しかし、画像信号の位相がシフトしていると、画像信号の正確な符号及び本来の極性を正確に判定することが困難である。
　そこで、フィッティング部４１Ａにより、T1緩和によって十分に強度が回復し、安定した画像信号の位相φが計算される。例えば、閾値Thを超える強度を有する任意の画像信号を位相φの計算対象とすることができる。但し、位相φの計算精度を向上させるためには、最も長いTIに対応する画像信号を位相φの計算対象とすることが好適である。
　そして、フィッティング部４１Ａにより位相φを用いた画像信号の位相補正が行われる。具体的には、TIごとの画像信号にexp(-iφ)が乗じられる。これにより、位相補正後の画像信号が得られる。次に、位相補正後において実部の符号が負値となる画像信号が負側にプロットされる。そうすると、図５において実線マークで示すような極性が補正された離散的な補正プロットデータIcorが得られる。これにより、極性が反転された補正プロットデータIcor及び極性が反転されなかったプロットデータIabsで構成される特異点のない離散データが極性補正後における複数の画像信号として得られる。
　次に、T1値をパラメータとした回復曲線を用いて最小二乗法による離散データのカーブフィッティングが行われる。これにより、離散データから連続データである画像信号回復曲線Icurveの式が算出される。そして、画像信号回復曲線Icurveの値がゼロとなるときのTIを最適なTIoptとして正確に計算することができる。
　このように、複数のTIに対応する複数の絶対値画像信号に対して位相補正を行い、位相補正後における複数の絶対値画像信号の極性補正後における複数の画像信号を用いてカーブフィッティングを行うことができる。そしてカーブフィッティングによって得られた曲線の値がゼロとなるときのTIを最適なTIoptとして計算することができる。
　尚、不連続な絶対値画像信号の曲線を用いてカーブフィッティングを行うようにしてもよい。この場合、計算式が複雑になるが位相補正処理及び極性の反転処理が不要となる。
　また、位相補正処理を行わずに、絶対値画像信号を用いて簡易に最適なTIoptを計算することもできる。
　図６は、図２に示すデータ処理部４１におけるイメージングスキャン用のTIoptの第２の決定方法を説明する図である。
　図６において、縦軸は画像信号の強度を示し、横軸はTIを示す。上述のように、プレスキャンにより収集された複数の画像データのROI内におけるTIごとの信号値をプロットすると、実線マークで示す離散的な絶対値のプロットデータIabsが得られる。
　次に、離散的なプロットデータIabsの最小値Iminが求められる。そして、最小値Iminに対応するTIよりも短いTIに対応する絶対値のプロットデータIabsの極性を全て負値に反転させて、最小二乗法によるカーブフィッティングが行われる。これにより、連続データとして点線で示す第１の画像信号回復曲線Icurve1の式が算出される。
　次に、最小値Iminの極性も負値に反転させて、最小二乗法によるカーブフィッティングが行われる。これにより、連続データとして一点鎖線で示す第２の画像信号回復曲線Icurve2の式が算出される。
　そして、第１及び第２の画像信号回復曲線Icurve1 ,Icurve2のうちカーブフィッティングの近似の程度が良好な画像信号回復曲線がイメージング用のTIoptの計算用として採用される。カーブフィッティングの近似の程度を表す指標としては、例えば離散データと回復曲線との間における残差の二乗和を用いることができる。すなわち、第１及び第２の画像信号回復曲線Icurve1 ,Icurve2とこれらの曲線をそれぞれ求めるために用いた各離散データとの間における残差の二乗和が最小となる曲線がイメージング用のTIoptの計算用の画像信号回復曲線Icurveに決定される。そして、画像信号回復曲線Icurveの値がゼロとなるときのTIをイメージング用のTIoptとして計算することができる。
　このように、複数のTIに対応する複数の絶対値画像信号の最小値Iminに対応するTIよりも短いTIに対応する絶対値画像信号の各極性を反転させて得られる第１の複数の画像信号を用いたカーブフィッティングにより第１の画像信号回復曲線Icurve1を求める一方、最小値Iminに対応する絶対値画像信号及び最小値Iminに対応するTIよりも短いTIに対応する絶対値画像信号の各極性を反転させて得られる第２の複数の画像信号を用いたカーブフィッティングにより第２の画像信号回復曲線Icurve2を求め、カーブフィッティングの近似の程度が最も良好な画像信号回復曲線を採用する第２の方法によって、簡易に画像信号回復曲線Icurve及び画像信号回復曲線Icurveの値がゼロとなるときのTIを計算することができる。
　更に、離散的なプロットデータIabsの最小値Iminに隣接するTIが長い側の絶対値のプロットデータIabsの極性を負値に反転させたカーブフィッティングを行ってもよい。この場合、図６に示すように、連続データとして二点鎖線で示す第３の画像信号回復曲線Icurve3の式が算出される。そして、第１、第２及び第３の画像信号回復曲線Icurve1 ,Icurve2 ,Icurve3のうちカーブフィッティングの近似の程度が良好な画像信号回復曲線がイメージング用のTIoptの計算用として採用される。第３の画像信号回復曲線Icurve3を求めるようにすれば、呼吸などの影響でデータにばらつきが生じたとしてもロバストな処理を行うことができる。
　つまり、イメージング用のTIoptの第１の決定方法は、画像信号回復曲線Icurveの真の最小値が不明であることから位相補正を行うことによって負値に反転すべき絶対値の離散データを決定する方法である。これに対して、第２の決定方法は、真の最小値付近となる離散データの最小値及び最小値に隣接する離散データを反転させた場合と反転させない場合におけるカーブフィッティングの誤差を比較することによって負値に反転すべき絶対値の離散データを決定する方法である。
　第２の決定方法によれば、煩雑な位相補正処理を行うことなく、確からしい信号回復曲線及び信号回復曲線のゼロクロス点であるイメージング用のTIoptを求めることができる。また、第２の決定方法において、第３の画像信号回復曲線Icurve3の式を算出しない場合には、一層データ処理を簡易にすることができる。
　ところで、カーブフィッティングにより信号回復曲線を決定するため、理論的には少なくとも３つのTIに対応する画像データをプレスキャンで収集すればよいことになる。従って、プレスキャンの時間を従来よりも短縮することが可能である。但し、実用的な精度でイメージング用のTIoptを求めるためには、少なくともゼロクロス点近傍になると予測される範囲については十分な数のTIに対応する画像データを収集することが必要である。
　また、画像信号回復曲線Icurve及びイメージング用のTIoptはROIごとに算出される。このため、ROI内における心筋組織の成分や造影剤の濃度の相違に起因してROIごとに画像信号回復曲線Icurve及びイメージング用のTIoptが異なる場合がある。しかし、イメージング用に設定されるのは、１つのTIである。
　そこで、例えば、ROI間におけるイメージング用のTIoptの平均値をイメージング用の撮像条件とすることができる。或いは、複数のROIに対応する複数のTIoptのうち最も長いTIをイメージング用の撮像条件とすることもできる。特に、心筋組織に対応する信号回復曲線のゼロクロス点に相当するTIよりも短いTIで遅延造影イメージングを行うと、心筋上に黒い線上のアーチファクトが現れることが知られている。従って、遅延造影イメージングを行う場合には、最も長いTIをイメージング用の撮像条件とすることがアーチファクトの抑制に繋がる。
　そこで、フィッティング部４１Ａには、複数のROIに対応する複数の画像信号回復曲線Icurveの値がそれぞれゼロとなるときの複数のTIoptを算出し、複数のROIに対応する複数のTIoptのうち最も長いTIoptをイメージング用のTIとする機能が備えられる。
　物質特定情報取得部４１Ｂは、イメージング用のTIoptを算出するためのカーブフィッティングにおいて得られるT1の値, TIoptの値及び画像信号回復曲線Icurveの形状を表示装置３４に表示させる機能を有する。また、物質特定情報取得部４１Ｂは、必要に応じて、所望のROIについての離散画像データのカーブフィッティングを通じてT1の値, TIoptの値及び画像信号回復曲線Icurveの形状を求め、求めたT1の値, TIoptの値及び画像信号回復曲線Icurveの形状の少なくとも１つに基づいてROI内における物質の推定情報又は特定情報を表示装置３４に表示させるように構成される。すなわち、物質特定情報取得部４１Ｂは、カーブフィッティングにより得られるT1値、画像信号回復曲線Icurveの値がゼロとなるときのTI、画像信号回復曲線Icurveの形状及びT1値に基づいて推定される物質情報の少なくとも１つを表示装置３４に表示させる機能を備えている。
　T1及びTIoptはROI内における成分に応じた値となる。従って、T1の値、TIoptの値、画像信号回復曲線Icurveの形状等のT1値に依存する情報を表示装置３４に表示させれば、ユーザはROI内における成分を推定することができる。また、複数のROIに対応する画像信号回復曲線Icurveの形状を並列表示させれば、画像信号回復曲線Icurveの形状の相違に基づいて特定のROI内に他のROI内と異なる成分が存在することをユーザが確認することができる。
　例えば、心臓の遅延造影イメージングの場合には、ROI内の主要な成分が血液、梗塞部位及び造影剤のいずれであるのかを特定することができる。従って、イメージング用のTIoptを算出するためのROIのみならず、病変部である疑いのある部位など着目する部位にROIを設定してT1値に依存する情報を算出して表示装置３４に表示させてもよい。また、T1の値及びTIoptの値に応じて推定される血液、梗塞部位、造影剤成分等の名称自体を物質の推定情報又は特定情報として表示装置３４に表示させることもできる。
　これにより、ユーザは病変部として疑いのある高信号部位がアーチファクトによるものであるのか病変組織によるものであるのかなどを判断することができる。
　画像生成部４１Ｃは、プレスキャン及びイメージングスキャンにより収集されたｋ空間データに対するフーリエ変換(FT: Fourier transform)を含む画像再構成処理及び必要な画像処理を施すことにより画像データを生成する機能、画像データを画像データ記憶部４３に書き込む機能及び画像データ記憶部４３から読み込んだ画像データに必要な画像処理を施して表示装置３４に表示させる機能を有する。
　例えば、イメージング用のTIoptを算出するためのROIのみならず、画像データ全体又は所望の部分に対して位相補正処理及びカーブフィッティングによる画像信号回復曲線Icurveの算出処理を画像処理として施すようにしてもよい。これにより、画像信号回復曲線Icurve上の値を用いて画像データを生成することが可能となる。
　次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作及び作用について説明する。
　図７は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０によりIR法によるイメージングを行う際の流れを示すフローチャートである。ここでは、イメージングスキャン用のTIoptを図５に示す位相補正を伴う第１の決定方法で決定する場合を例に説明する。
　まず予め寝台３７に被検体Ｐがセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１(超伝導磁石)の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。
　そして、ステップＳ１において、TIを変えて複数フレーム分の画像データを収集するIRプレスキャンが実行される。すなわち、マルチTI設定部４０Ａが、互いに異なる複数のTIを設定し、IRシーケンス設定部４０Ｂが複数のTIを用いてプレスキャン用のIRシーケンスを設定する。これにより図３(A)に示すようなECG信号のR波に同期して異なるTIでデータ収集を行うIRシーケンスがプレスキャン用の撮像条件として設定される。
　そして、撮像条件設定部４０は、IRシーケンスを含むプレスキャン用の撮像条件をシーケンスコントローラ３１に出力する。そうすると、シーケンスコントローラ３１は、撮像条件に従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることにより被検体Ｐがセットされた撮像領域に傾斜磁場を形成させるとともに、RFコイル２４からRF信号を発生させる。
　このため、被検体Ｐの内部における核磁気共鳴により生じたMR信号が、RFコイル２４により受信されて受信器３０に与えられる。受信器３０は、RFコイル２４からMR信号を受けて、デジタルデータのMR信号である生データを生成する。受信器３０は、生成したMRデータをシーケンスコントローラ３１に与え、シーケンスコントローラ３１は、MRデータをデータ処理部４１に出力する。そうすると、データ処理部４１は、MRデータをｋ空間データ記憶部４２に形成されたｋ空間にｋ空間データとして配置する。
　次に、画像生成部４１Ｃは、プレスキャンにより収集されたｋ空間データに対する画像再構成処理によって画像データを生成する。これにより、複数のTIに対応する複数フレームの画像データが生成される。生成された画像データは、表示装置３４に表示される。
　次にステップＳ２において、フィッティング部４１Ａは、ユーザによって操作された入力装置３３からの情報に従って、プレスキャンにより収集された画像データ上にROIを設定する。例えば、図４に示すような複数のROIが設定される。
　次にステップＳ３において、フィッティング部４１Ａは、ROI毎に十分にT1回復したTIに対応する複素絶対値画像信号の位相φを計算する。画像信号が十分にT1回復したか否かの判定は、図５に示すように設定された閾値Thを超えたか否かの判定処理によって行うことができる。
　次にステップＳ４において、フィッティング部４１Ａは、計算した位相φを用いて全てのTIに対応する複素絶対値画像信号の位相を補正する。
　次にステップＳ５において、フィッティング部４１Ａは、位相補正後における各複素絶対値画像信号の実部の極性が負値であるか否かを判定し、図５に示すように極性が負値であると判定された複素絶対値画像信号の極性を負に補正して反転させる。
　次にステップＳ６において、フィッティング部４１Ａは、極性の補正後における離散的な複数のTIに対応する画像信号を用いた最小二乗法によるカーブフィッティングを行うことによって図５に示すような画像信号回復曲線Icurveの式を算出する。
　次にステップＳ７において、フィッティング部４１Ａは、画像信号回復曲線Icurveの式の値がゼロとなるときのTIoptを算出する。これによりTIoptがROIごとに得られる。そこで、フィッティング部４１Ａは、ROI間におけるTIoptの平均値又は最も長いTIoptをイメージング用のTIoptとして決定する。
　次にステップＳ８において、物質特定情報取得部４１Ｂは、カーブフィッティングにおいて得られたT1の値, TIoptの値及び画像信号回復曲線Icurveの形状を表示装置３４に表示させる。また、ユーザが入力装置３３の操作によって新たなROIの指定情報を入力した場合には、物質特定情報取得部４１Ｂは、新たに設定されたROIについての画像データのカーブフィッティングを通じてT1の値, TIoptの値及び画像信号回復曲線Icurveの形状を求める。
　そして、物質特定情報取得部４１Ｂは、T1の値, TIoptの値及び画像信号回復曲線Icurveの形状等のT1値に依存する情報とともにT1値に依存する情報に基づいて推定される物質の推定情報又は特定情報を表示装置３４に表示させる。このため、ユーザはROI内における主要な成分を推定することができる。また、ユーザは、フィッティング部４１Ａにおける解析計算の結果として算出されたTIoptの計算値の確認を行うことができる。そして、必要に応じてROIの再設定及びTIoptの再計算を行うことができる。
　次にステップＳ９において、磁気共鳴イメージング装置２０のイメージングを行うための構成要素は、イメージング用に算出されたTIoptでIR法によるイメージングを行う。具体的には、IRシーケンス設定部４０Ｂにより図３(B)に示すようなECG信号のR波に同期してTIoptでデータ収集を行うIRシーケンスがイメージングスキャン用の撮像条件として設定される。そして、プレスキャンと同様な流れでイメージングスキャンが実行される。
　そして、画像生成部４１Ｃは、イメージングスキャンにより収集されたｋ空間データに対する画像再構成処理及び必要な画像処理によって診断画像データを生成する。これにより、最適なTIoptに対応する診断画像データが生成される。生成された診断画像データは、表示装置３４に表示される。
　診断画像が心臓の遅延造影画像である場合には、正常な心筋組織からの信号が抑制されるように設定された適切なTIoptでIRイメージングが行われたため、梗塞部位があれば明瞭に高信号部として描出される。このため、ユーザは梗塞部位の有無及び位置を容易に把握することができる。
　つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置２０は、IR法においてTIを変えて画像データを収集し、TIごとの画像信号のカーブフィッティングにより得られる信号回復曲線の値がゼロとなるときのTIを撮像条件としてイメージングスキャンを実行するようにしたものである。
　このため、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、遅延造影イメージング等のIRイメージングにおいて、より適切なTIを容易かつ正確に求めることができる。この結果、より高画質な画像データを得ることができる。特に、磁気共鳴イメージング装置２０では、連続的な信号回復曲線の式に基づいて解析的にTIが決定される。このため、絶対値画像を目視にて判断する従来のTIの決定法に比べて、画像信号の最小値の誤認識を抑制することができる。この結果、イメージングスキャンの失敗、プレスキャンのやり直し及び画像データの描出不良を抑制することができる。
（第２の実施形態）
　図８は本発明の第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置によるイメージングの流れを示すフローチャートである。
　第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置では、ROIをプレスキャン前に設定することによって、プレスキャンとイメージングスキャンとを連続的に実行できるようにした点、MR信号又は画像信号の実部信号を用いてカーブフィッティングを行うようにした点及び各構成要素の詳細機能が第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置２０と異なる。第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置のその他の構成及び機能については、第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置２０と同様である。従って、フローチャートのみ図示し、第１の実施形態と同等な磁気共鳴イメージング装置の構成要素及びフローチャートのステップには同符号を付して説明を省略する。
　すなわち、第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置におけるイメージング用の構成要素は、イメージングと複数のTIに対応する複数の画像データ又は複数のMR信号の収集とを連続して行う。
　そのためにステップＳ１０において、イメージングスキャンと同様な流れでROIの設定用の位置決め画像データが収集される。そして、収集された位置決め画像は、表示装置３４に表示される。
　次にステップＳ２において、撮像条件設定部４０により位置決め画像を通じたROIの設定が実行される。設定されるROIは、カーブフィッティング用のデータを収集するための領域である。従って、心臓断面における形態画像が位置決め画像として表示されていれば、入力装置３３の操作によって心筋組織上に単一又は複数のROIが設定される。
　次にステップＳ１においてTIを変えて複数フレーム分の画像データを収集するIRプレスキャンが実行される。但し、カーブフィッティング用のデータの収集用のROIが既に設定されている。従って、画像データの生成用のMR信号に代えて、ROIからMR信号を収集するようにしてもよい。この場合、ROI内の局所励起によってMR信号が収集される。
　次にステップＳ３において、フィッティング部４１Ａにより、ROI毎に十分にT1が回復した後の画像信号又はMR信号の位相φが計算される。但し、ここでは、複素絶対値画像信号ではなく、実部及び虚部を有する複素画像信号又は複素MR信号の位相φが計算される。
　次にステップＳ４において、フィッティング部４１Ａは、計算した位相φを用いて全てのTIに対応するROI内の複素画像信号又は局所励起によって収集された複素MR信号の位相を補正する。この位相補正の結果、虚部信号がゼロで実部信号のみ値を有する画像信号又はMR信号が得られる。
　次にステップＳ１１において、フィッティング部４１Ａは、位相補正後における画像信号の実部信号又は局所励起MR信号の実部信号を用いた最小二乗法によるカーブフィッティングを行う。これにより心筋部分等のT1緩和を表す画像信号又はMR信号の回復曲線の式が算出される。
　次にステップＳ７において、フィッティング部４１Ａは、画像信号又はMR信号の回復曲線の式の値がゼロとなるときのTIをイメージング用のTIとして算出する。また必要に応じてステップＳ８において、物質特定情報取得部４１Ｂは、カーブフィッティングにおいて得られたT1及びTIの値等に基づいて推定される物質の推定情報又は特定情報を表示装置３４に表示させる。
　次にステップＳ１２において、撮像条件設定部４０は、IRプレスキャンによって反転した縦磁化が十分に回復したタイミングでイメージングスキャンが自動的に開始されるようにシーケンスコントローラ３１を制御する。従って、縦磁化が十分に回復するまでの期間が長い場合には、磁気共鳴イメージング装置が待機状態となる。
　一般的なIR法によるデータ収集の場合、ECG信号のR波間の時間において反転した縦磁化が所定の縦磁化まで回復するように、データ収集前に数回IRパルスが印加される。すなわち、空うちと呼ばれるMR信号の収集を伴わないIRパルスの印加によって、R波等の基準となるタイミングにおける縦磁化の回復量を事前に調整することができる。IRプレスキャンにおいても空うちを行うことによってR波間における縦磁化の回復量を調整することができる。
　そこで、撮像条件設定部４０は、イメージングスキャンの開始のために十分な縦磁化の回復が見込まれるタイミングにおいてイメージングシーケンスの実行指示情報をシーケンスコントローラ３１に出力する。このタイミング制御は、例えばIRプレスキャンにおけるIRパルスの印加タイミングからの経過時間とT1値に基づいて行うことができる。
　或いは、イメージングデータの収集時において適切な値に縦磁化を回復させるための別のタイミング制御法として、IRプレスキャンのTRとイメージングスキャンのTRを同一に設定する方法が挙げられる。すなわち、ECG信号のR波の間隔をRRと表現すると、IRプレスキャンのTRが1RRであればイメージングスキャンのTRも1RRに、IRプレスキャンのTRが2RRであればイメージングスキャンのTRも2RRに、それぞれ設定することによって縦磁化の回復量をIRプレスキャンの実行時とイメージングスキャンの実行時との間において揃えることができる。
　この場合、入力装置３３から撮像条件設定部４０にIRプレスキャン用のTR及びイメージングスキャン用のTRを入力することによって、IRプレスキャンのTRとイメージングスキャンのTRを同一に設定することができる。或いは、IRプレスキャン用のTR及びイメージングスキャン用のTRの一方が入力装置３３から撮像条件設定部４０に入力された場合に、撮像条件設定部４０が他方のTRを自動的に同一のTRに設定するようにしてもよい。
　IRプレスキャン及びイメージングスキャンのTRを1RR又は2RRに設定すると、ステップＳ７におけるTIの計算が高速に処理された場合に、IRプレスキャンの直後のR波をトリガとしてイメージングスキャンが実行されるようにタイミング制御されることとなる。すなわち、IRプレスキャンの実行後に過剰に縦磁化が回復しないため引き続きイメージングスキャンを実行することができる。
　一方、TIの計算に時間を要する場合には、IRプレスキャンから一定の時間経過した後のR波をトリガとしてイメージングスキャンが実行されるようにタイミング制御されることとなる。この場合には、IRプレスキャンの実行後に過剰に縦磁化が回復しないようにイメージングスキャンの実行前においても上述した空うちを実行するとともに、IRプレスキャン及びイメージングスキャンのTRを同一にすることによって、データ収集時における縦磁化を揃えることができる。つまり、TIの計算時間等の条件に応じてイメージングスキャンの実行前に空うちを行うことができる。これにより、イメージングスキャンの実行時における縦磁化の条件を良好にすることができる。
　縦磁化が十分に回復すると、ステップＳ９において、イメージングスキャンが自動的に開始される。すなわち、撮像条件設定部４０は、イメージング用に算出されたTIを含む撮像条件とともにイメージングスキャンの開始指示情報を制御情報としてシーケンスコントローラ３１に出力する。これにより、適切なTIによるIR法のイメージングスキャンが実行され、MR信号の収集及びMR画像データの生成が行われる。
　このような第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置によれば、IRプレスキャンとイメージングスキャンとを連続的に行うことが可能である。このため、撮像時間の短縮化及びユーザによる操作の削減を図ることができる。
　また、局所励起を行うことによって、データ処理部４１は、画像データに限らず、複数のTIに対応する複数のMR信号を解析することによっても、イメージング用のTIを算出することができる。すなわち、フィッティング部４１Ａは、複数のTIに対応する複数の画像データ又は複数のMR信号を用いたカーブフィッティングにより得られる曲線の値がゼロとなるときのTIをイメージング用のTIとして算出することができる。
　更に、フィッティング部４１Ａは、絶対値画像信号に代えて、複数のTIに対応する位相補正後における複数の画像データの実部信号又は局所励起によって収集された複数のTIに対応する位相補正後における複数のMR信号の実部信号を用いてカーブフィッティングを行うことができる。これにより、図５又は図７のステップＳ５に示すような極性の反転処理が不要となる。
　尚、第１の実施形態においても、絶対値画像信号に代えて、位相補正後の複素画像信号の実部を用いたカーブフィッティングを行うことができる。この場合、第１の実施形態においても、極性の反転処理を不要にすることができる。逆に、図５や図６に示すような絶対値画像信号に基づくカーブフィッティングを行う第１の実施形態において、IRプレスキャン後にイメージングスキャンを自動的に連続実施することもできる。
（他の実施形態）
　以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

Claims (11)

  1. 　反転回復法の異なる複数の反転時間に対応する被検体の複数の画像データ又は複数の磁気共鳴信号を解析することによって、イメージング用の反転時間を算出する算出ユニットと、
    　前記イメージング用に算出された前記反転時間で前記反転回復法による前記イメージングを行うイメージングユニットと、
    を備える磁気共鳴イメージング装置。
  2. 　前記算出ユニットは、前記複数の反転時間に対応する前記複数の画像データ又は前記複数の磁気共鳴信号を用いたカーブフィッティングにより得られる曲線の値がゼロとなるときの反転時間を前記イメージング用の反転時間として算出するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
  3. 　前記カーブフィッティングにより得られるT1値、前記曲線の値がゼロとなるときの反転時間、前記曲線の形状及び前記T1値に基づいて推定される物質情報の少なくとも１つを表示装置に表示させる物質特定ユニットを更に備える請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
  4. 前記イメージングユニットは、心臓の遅延造影イメージング又は非造影の血流イメージングを行うように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
  5. 　前記算出ユニットは、複数の関心領域に対応する複数の曲線の値がそれぞれゼロとなるときの複数の反転時間を算出し、前記複数の関心領域に対応する前記複数の反転時間のうち最も長い反転時間を前記イメージング用の反転時間とするように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
  6. 　前記イメージングユニットは、前記イメージングと前記複数の反転時間に対応する前記複数の画像データ又は前記複数の磁気共鳴信号の収集とを連続して行うように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
  7. 　前記算出ユニットは、前記複数の反転時間に対応する位相補正後における複数の画像データの実部信号又は局所励起によって収集された前記複数の反転時間に対応する位相補正後における複数の磁気共鳴信号の実部信号を用いて前記カーブフィッティングを行うように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
  8. 　前記算出ユニットは、前記複数の反転時間に対応する複数の絶対値画像信号に対して位相補正を行い、前記位相補正後における複数の絶対値画像信号の極性補正後における複数の画像信号を用いて前記カーブフィッティングを行うように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
  9. 　前記算出ユニットは、前記複数の反転時間に対応する複数の絶対値画像信号の最小値に対応する反転時間よりも短い反転時間に対応する絶対値画像信号の極性を反転させて得られる第１の複数の画像信号を用いたカーブフィッティングにより第１の曲線を求める一方、前記最小値に対応する絶対値画像信号の極性及び前記最小値に対応する反転時間よりも短い反転時間に対応する絶対値画像信号の各極性を反転させて得られる第２の複数の画像信号を用いたカーブフィッティングにより第２の曲線を求め、カーブフィッティングの近似の程度が最も良好な曲線を採用するように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
  10. 　反転回復法の異なる複数の反転時間に対応する複数の画像データ又は複数の磁気共鳴信号を用いたカーブフィッティングにより得られる曲線の式を算出する算出ユニットと、
    　前記カーブフィッティングにより得られるT1値、前記曲線の値がゼロとなるときの反転時間、前記曲線の形状及び前記T1値に基づいて推定される物質情報の少なくとも１つを表示装置に表示させる物質特定ユニットと、
    を備える磁気共鳴イメージング装置。
  11. 　反転回復法の異なる複数の反転時間に対応する被検体の複数の画像データ又は複数の磁気共鳴信号を解析することによって、イメージング用の反転時間を算出するステップと、
    　前記イメージング用に算出された前記反転時間で前記反転回復法による前記イメージングを行うステップと、
    を有する磁気共鳴イメージング方法。
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