WO2014065334A1 - 磁気共鳴イメージング装置および周波数シフト量測定方法 - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置および周波数シフト量測定方法 Download PDF

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光和 鎌田
匡朗 梅田
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株式会社東芝
東芝メディカルシステムズ株式会社
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    • G01R33/56572—Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities caused by a distortion of a gradient magnetic field, e.g. non-linearity of a gradient magnetic field

Definitions

  • Embodiments described herein relate generally to a magnetic resonance imaging apparatus and a frequency shift amount measuring method.
  • a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus magnetically excites a nuclear spin of an object placed in a static magnetic field with an RF signal having a Larmor frequency, and generates an image from an MR signal generated by the excitation. It is to reconfigure.
  • MRI magnetic resonance imaging
  • the static magnetic field strength of the MRI apparatus may fluctuate due to various factors such as execution of a pulse sequence and changes with time.
  • the static magnetic field strength and the resonance frequency are in a proportional relationship.
  • the center frequency may fluctuate due to the occurrence of a frequency shift corresponding to the applied amount when a gradient magnetic field is applied.
  • this phenomenon causes the phase of the excited nuclei to be modulated during imaging, so that the image quality is reduced in the form of SNR reduction and sensitivity unevenness. Therefore, when a frequency shift occurs, it is preferable to quantitatively measure the frequency shift amount to reduce the influence of the frequency shift on the image quality.
  • the present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a magnetic resonance imaging apparatus and a frequency shift amount measuring method capable of quantitatively measuring the frequency shift amount.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an MRI apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • the schematic block diagram which shows the structural example of the function implementation part by CPU of a main control part.
  • Explanatory drawing which shows an example of the sequence performed in order to measure a frequency shift amount quantitatively.
  • Explanatory drawing which shows an example of the relationship between the period I and period II of the 1st, 2nd, and 3rd sequence shown in FIG. 3, and the signal polarity of a frequency shift, an eddy current, and environmental noise.
  • the flowchart which shows an example of the procedure at the time of measuring a frequency shift amount by the 1st frequency shift amount measuring method.
  • the flowchart which shows an example of the procedure at the time of measuring a frequency shift amount with the 2nd frequency shift amount measuring method.
  • the flowchart which shows an example of the procedure at the time of measuring a frequency shift amount with the 3rd frequency shift amount measuring method.
  • the flowchart which shows an example of the procedure at the time of measuring a frequency shift amount with the 4th frequency shift amount measuring method.
  • the flowchart which shows an example of the procedure at the time of reducing the influence of a frequency shift from MR image by the 1st frequency shift amount correction method.
  • the flowchart which shows an example of the procedure at the time of reducing the influence of a frequency shift from MR image with the 2nd frequency shift amount correction method.
  • the flowchart which shows an example of the procedure at the time of reducing the influence of a frequency shift from a phase image with the 3rd frequency shift amount correction method.
  • a magnetic resonance imaging apparatus includes a phase image generation unit that generates a first phase image by executing a sequence of applying a bipolar gradient magnetic field pulse; A frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount is obtained based on the image value acquisition unit that acquires the image value of the first phase image, the image value of the first phase image, and the magnetic field intensity of the bipolar gradient magnetic field pulse. And a frequency shift amount calculation unit.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the MRI apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the MRI apparatus 10 includes a cylindrical static magnetic field magnet 11 that forms a static magnetic field, a shim coil 12, a gradient magnetic field coil unit 13, and an RF coil unit 14 provided in the static magnetic field magnet 11 in a gantry.
  • the MRI apparatus 10 has a control system 20.
  • the control system 20 includes a static magnetic field power supply 21, a gradient magnetic field power supply 22, a shim coil power supply 23, a transmitter 24, a receiver 25, a sequence controller 26, and an information processing device 30.
  • the gradient magnetic field power source 22 of the control system 20 includes an X-axis gradient magnetic field power source 22x, a Y-axis gradient magnetic field power source 22y, and a Z-axis gradient magnetic field power source 22z.
  • the information processing apparatus 30 includes an input unit 31, a display unit 32, a storage unit 33, and a main control unit 34.
  • the static magnetic field magnet 11 is connected to a static magnetic field power source 21, and forms a static magnetic field in the imaging region by a current supplied from the static magnetic field power source 21.
  • the static magnetic field magnet 11 is composed of a superconducting coil, and is connected to the static magnetic field power source 21 at the time of excitation and supplied with a current. However, after being excited, it may be disconnected.
  • the static magnetic field magnet 11 may be composed of a permanent magnet. In this case, the static magnetic field power source 21 may not be provided.
  • a cylindrical shim coil 12 is provided coaxially inside the static magnetic field magnet 11.
  • the shim coil 12 is connected to the shim coil power source 23, and current is supplied from the shim coil power source 23 to the shim coil 12 so that the static magnetic field is made uniform.
  • the gradient magnetic field coil unit 13 has an X-axis gradient magnetic field coil 13x, a Y-axis gradient magnetic field coil 13y, and a Z-axis gradient magnetic field coil 13z, and is formed in a cylindrical shape inside the static magnetic field magnet 11.
  • a bed 35 is provided inside the gradient magnetic field coil unit 13 as an imaging region, and the subject P is placed on the bed 35.
  • the RF coil unit 14 may not be built in the gantry but may be provided near the bed 35 or the subject P.
  • the gradient magnetic field coil unit 13 is connected to a gradient magnetic field power source 22.
  • the X-axis gradient magnetic field coil 13x, the Y-axis gradient magnetic field coil 13y, and the Z-axis gradient magnetic field coil 13z of the gradient magnetic field coil unit 13 are respectively an X-axis gradient magnetic field power supply 22x, a Y-axis gradient magnetic field power supply 22y, and a Z-axis. It is connected to the gradient magnetic field power source 22z.
  • Imaging is performed by current supplied from the X-axis gradient magnetic field power source 22x, the Y-axis gradient magnetic field power source 22y, and the Z-axis gradient magnetic field power source 22z to the X-axis gradient magnetic field coil 13x, the Y-axis gradient magnetic field coil 13y, and the Z-axis gradient magnetic field coil 13z, 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 are formed in each region.
  • the RF coil unit 14 is connected to a transmitter 24 and a receiver 25.
  • the RF coil unit 14 receives a high-frequency signal from the transmitter 24 and transmits the high-frequency signal to the subject P, and receives the MR signal generated by the excitation by the high-frequency signal of the nuclear spin inside the subject P and receives the receiver 25. It has the function to give to.
  • the sequence controller 26 of the control system 20 is connected to the gradient magnetic field power source 22, the transmitter 24, and the receiver 25.
  • the sequence controller 26 is constituted by a storage medium such as a CPU, a RAM, and a ROM, and stores sequence information received from the information processing apparatus 30.
  • the sequence information includes control information necessary for driving the gradient magnetic field power source 22, the transmitter 24, and the receiver 25, for example, operation control such as the intensity, application time, and application timing of the pulse current to be applied to the gradient magnetic field power source 22. Contains information.
  • the sequence controller 26 controls the operations of the gradient magnetic field power source 22, the transmitter 24, and the receiver 25 according to this sequence information, for example, an X-axis gradient magnetic field Gx, a Y-axis gradient magnetic field Gy, a Z-axis gradient magnetic field Gz, and a high-frequency signal. Is generated.
  • the transmitter 24 gives a high frequency signal to the RF coil unit 14 based on the control information received from the sequence controller 26.
  • the digital data (MR signal) output from the receiver 25 is given to the information processing apparatus 30 via the sequence controller 26.
  • the main control unit 34 of the information processing apparatus 30 can easily control the sequence controller 26 by appropriately adding information to the sequence information or rewriting the sequence information itself. For example, when correcting the phase of the transmission RF pulse, the main control unit 34 adds the information to that effect to the sequence information or modifies the sequence information to include the information to that effect, The transmitter 24 is controlled via the controller 26 to correct the phase of the transmission RF pulse. Further, when correcting the phase of the received signal, the main controller 34 adds the information to that effect to the sequence information or modifies the sequence information to include the information to that effect, thereby controlling the sequence controller. The receiver 25 is controlled via 26 to correct the phase of the received signal.
  • the input unit 31 of the information processing device 30 is configured by a general input device such as a keyboard, a touch panel, a numeric keypad, or a trackball, and outputs an operation input signal corresponding to a user operation to the main control unit 34.
  • a general input device such as a keyboard, a touch panel, a numeric keypad, or a trackball
  • the user gives information such as a frequency shift amount measurement start instruction and a sequence start instruction for acquiring a scan image (MR image) to the main control unit 34 via the input unit 31.
  • the display unit 32 includes a general display output device such as a liquid crystal display or an OLED (Organic Light Emitting Diode) display, and various information such as a scan image generated by the main control unit 34 under the control of the main control unit 34. Is displayed.
  • a general display output device such as a liquid crystal display or an OLED (Organic Light Emitting Diode) display
  • OLED Organic Light Emitting Diode
  • the storage unit 33 is configured by a non-volatile storage medium in which data can be read and written by the main control unit 34, and stores various sequence information, raw image data, various images such as scan images, and the like.
  • the storage unit 33 stores information on the frequency shift amount obtained by the main control unit 34 as necessary.
  • the main control unit 34 is configured by a storage medium such as a CPU, a RAM, and a ROM, and controls the sequence controller 26 according to a program stored in the storage medium.
  • the CPU of the main control unit 34 loads a frequency shift amount correction program stored in a storage medium such as a ROM and data necessary for executing the program into the RAM, and quantifies the frequency shift amount according to the program.
  • a process for automatically measuring and a process for reducing the influence of the frequency shift from the scanned image are executed based on the measured frequency shift amount.
  • the RAM of the main control unit 34 provides a work area for temporarily storing programs and data executed by the CPU.
  • the storage medium such as the ROM of the main control unit 34 stores a startup program for the information processing device 30, a frequency shift amount correction program, and various data necessary for executing these programs.
  • a storage medium such as a ROM has a configuration including a recording medium readable by a CPU, such as a magnetic or optical recording medium or a semiconductor memory, and a part of programs and data in the storage medium. Or you may comprise so that all may be downloaded via an electronic network. Further, these storage media store information on the frequency shift amount obtained by the main control unit 34 as necessary.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram showing a configuration example of the function realization unit by the CPU of the main control unit 34.
  • this function realization part may be comprised by hardware logics, such as a circuit, without using CPU.
  • the CPU of the main control unit 34 performs at least a sequence reading unit 41, a phase image generation unit 42, an image value acquisition unit 43, a frequency shift amount calculation unit 44, and a scan image generation by a frequency shift amount correction program. It functions as the unit 45.
  • Each of the units 41 to 45 uses a required work area of the RAM as a temporary storage location for data.
  • the sequence reading unit 41 reads the sequence information stored in the storage unit 33 and causes the display unit 32 to display an image indicating the content of the sequence information as necessary.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a sequence executed for quantitatively measuring the frequency shift amount.
  • the static magnetic field strength may fluctuate, and when a gradient magnetic field is applied, the frequency of the entire space may shift.
  • the MRI apparatus 10 obtains the frequency shift amount quantitatively based on the image value of the image obtained by executing the sequence shown in FIG. 3, and MR based on the obtained frequency shift amount. Reduce the effect of frequency shift from the image.
  • the first sequence is a sequence for applying a bipolar gradient magnetic field pulse.
  • the second sequence is a sequence without a gradient magnetic field pulse.
  • the third sequence is a sequence in which a pulse obtained by reversing the polarity of the bipolar gradient magnetic field pulse applied in the first sequence (hereinafter referred to as an inverted bipolar gradient magnetic field pulse) is applied.
  • FIG. 3 illustrates an example in which a positive pulse is applied in the period I of the first sequence and a negative pulse is applied in the period II.
  • a negative pulse is applied in the period I, and the period A positive pulse may be applied in II.
  • an inverted bipolar gradient magnetic field pulse of the bipolar gradient magnetic field pulse applied in the first sequence is applied.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the period I and the period II of the first, second, and third sequences shown in FIG. 3, and the signal polarity of frequency shift, eddy current, and environmental noise.
  • the frequency shift amount Since the polarity of the frequency shift amount does not depend on the polarity of the gradient magnetic field, in the first sequence and the third sequence to which the gradient magnetic field is applied, the frequency shift is performed regardless of the polarity of the gradient magnetic field (both period I and period II). The quantity is the same polarity. In the second sequence in which no gradient magnetic field is applied, the frequency shift amount is zero.
  • the polarity of the eddy current changes in accordance with the polarity of the gradient magnetic field, the polarity of the eddy current matches the polarity of the gradient magnetic field in the first sequence and the third sequence to which the gradient magnetic field is applied. In the second sequence in which no gradient magnetic field is applied, the eddy current is zero.
  • Environmental noise that can be regarded as an external factor from the viewpoint of this embodiment due to non-uniformity of static magnetic field or RF is a signal of a certain amount having no polarity in all sequences and all periods. Mixed with received data. In FIG. 4, the presence of environmental noise is indicated by ⁇ .
  • a frequency shift amount measuring method For example, the following four methods are conceivable as a method for quantitatively obtaining the frequency shift amount (hereinafter referred to as a frequency shift amount measuring method).
  • the first frequency shift amount measuring method is a method for obtaining the frequency shift amount using only the first sequence.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a procedure when the CPU of the main control unit 34 shown in FIG. 1 measures the frequency shift amount by the first frequency shift amount measuring method.
  • reference numerals with numbers added to S indicate steps in the flowchart. This procedure starts when the sequence information of the first sequence stored in the storage unit 33 is read by the sequence reading unit 41.
  • step S1 the phase image generation unit 42 executes the read first sequence and generates a phase image (hereinafter referred to as a first phase image) based on the data obtained by the first sequence. To do.
  • a phase image hereinafter referred to as a first phase image
  • step S2 the image value acquisition unit 43 acquires the image value of the first phase image.
  • step S3 the frequency shift amount calculation unit 44 determines the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount based on the image value of the first phase image, the magnetic field strength of the bipolar gradient magnetic field pulse, and the magnetic field application time. Ask for.
  • the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount can be obtained using only the first sequence.
  • the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount can be obtained.
  • the second frequency shift amount measurement method is a method for obtaining the frequency shift amount using the first sequence and the second sequence.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of a procedure when the CPU of the main control unit 34 shown in FIG. 1 measures the frequency shift amount by the second frequency shift amount measurement method.
  • reference numerals with numbers added to S indicate steps in the flowchart. This procedure starts when the sequence information of the first sequence and the second sequence stored in the storage unit 33 is read by the sequence reading unit 41. Steps equivalent to those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • step S11 the phase image generation unit 42 executes the read second sequence and generates a phase image (hereinafter referred to as a second phase image) based on the data obtained by the second sequence.
  • a phase image hereinafter referred to as a second phase image
  • step S12 the image value acquisition unit 43 acquires the image value of the phase difference image, which is the difference between the first phase image and the second phase image.
  • step S13 the frequency shift amount calculation unit 44 determines the image value of the phase difference image between the first phase image and the second phase image, the magnetic field strength of the bipolar gradient magnetic field pulse, and the magnetic field application time. Based on this, the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount is obtained.
  • the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount can be obtained using the first sequence and the second sequence.
  • the image value of the phase difference image between the first phase image and the second phase image is used. As shown in FIG. 4, the influence of environmental noise can be reduced by taking the difference between the first phase image and the second phase image.
  • the second frequency shift amount measuring method an image value with reduced influence of environmental noise can be used, and therefore, more accurately than the first frequency shift amount measuring method, per unit gradient magnetic field amount.
  • the amount of frequency shift can be obtained.
  • the third frequency shift amount measurement method is a method for obtaining the frequency shift amount using the first sequence and the third sequence.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of a procedure when the CPU of the main control unit 34 shown in FIG. 1 measures the frequency shift amount by the third frequency shift amount measurement method.
  • reference numerals with numbers added to S indicate steps in the flowchart. This procedure starts by reading the sequence information of the first sequence and the third sequence stored in the storage unit 33 by the sequence reading unit 41. Steps equivalent to those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • step S21 the phase image generation unit 42 executes the read third sequence and generates a phase image (hereinafter referred to as a third phase image) based on the data obtained by the third sequence.
  • a phase image hereinafter referred to as a third phase image
  • step S22 the image value acquisition unit 43 calculates the sum of the first phase image and the third phase image, and acquires the image value of this sum image.
  • the image value acquisition unit 43 may provide the frequency shift amount calculation unit 44 with a value obtained by dividing the image value of the sum image by 2 so that the scales of the first and second frequency shift amount measurement methods are aligned.
  • step S23 the frequency shift amount calculation unit 44 is based on the image value of the sum image of the first phase image and the third phase image, the magnetic field strength of the bipolar gradient magnetic field pulse, and the magnetic field application time. The frequency shift amount per unit gradient magnetic field is obtained.
  • the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount can be obtained using the first sequence and the third sequence.
  • the image value of the sum image of the first phase image and the third phase image is used. As shown in FIG. 4, by taking the sum of the first phase image and the third phase image, the influence of eddy current can be reduced.
  • the third frequency shift amount measuring method an image value in which the influence of the eddy current is reduced can be used, and therefore, more accurately than the first frequency shift amount measuring method, per unit gradient magnetic field amount. The amount of frequency shift can be obtained.
  • the fourth frequency shift amount measurement method is a method for obtaining the frequency shift amount using the first sequence, the second sequence, and the third sequence.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of a procedure when the CPU of the main control unit 34 shown in FIG. 1 measures the frequency shift amount by the fourth frequency shift amount measurement method.
  • reference numerals with numbers added to S indicate steps in the flowchart. This procedure starts when the sequence information of the first sequence, the second sequence, and the third sequence stored in the storage unit 33 by the sequence reading unit 41 is read. Steps equivalent to those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • phase difference image which is the difference between the first phase image and the second phase image
  • the phase image generation unit 42 in step S41. Executes the read third sequence and generates a third phase image.
  • step S42 the phase image generation unit 42 executes the read second sequence and generates a second phase image.
  • step S43 the image value acquisition unit 43 acquires the image value (data B) of the phase difference image that is the difference between the third phase image and the second phase image.
  • step S44 the frequency shift amount calculation unit 44 determines the image value (data A) of the phase difference image between the first phase image and the second phase image, the third phase image, and the second phase image.
  • the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount is obtained based on the sum of the image value (data B) of the phase difference image that is the difference between the two and the magnetic field strength and magnetic field application time of the bipolar gradient magnetic field pulse.
  • the sum with the image value (data B) of a certain phase difference image is used. This sum is one in which the influence of environmental noise is reduced and the influence of eddy current is reduced.
  • the fourth frequency shift amount measuring method image values with reduced effects of eddy currents and environmental noise can be used. Therefore, the first, second, and third frequency shift amount measuring methods are used. Compared with this, the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount can be obtained more accurately.
  • the frequency shift amount can be measured quantitatively.
  • the sequence execution target may be any one that can acquire a phase image, and may be a predetermined phantom instead of the subject P.
  • frequency shift amount correction method a method for reducing the influence of frequency shift from the MR image obtained by the scan sequence for obtaining the MR image of the subject P (hereinafter referred to as frequency shift amount correction method) will be described.
  • the first frequency shift amount correction method is a method of correcting the phase of the transmission RF pulse.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of a procedure when the CPU of the main control unit 34 shown in FIG. 1 reduces the influence of the frequency shift from the MR image by the first frequency shift amount correction method.
  • subjected the number to S shows each step of a flowchart. This procedure starts when the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount obtained by the frequency shift amount calculation unit 44 is given to the scan image generation unit 45.
  • step S51 the sequence reading unit 41 reads sequence information of a predetermined scan sequence for obtaining an MR image of the subject P from the storage unit 33.
  • step S52 the scan image generation unit 45 uses the frequency shift amount information per unit gradient magnetic field amount obtained by the frequency shift amount calculation unit 44 and the gradient magnetic field amount information applied in a predetermined scan sequence.
  • the transmitter 24 is controlled via the sequence controller 26 so as to correct the phase of the transmission RF pulse applied in a predetermined scan sequence so that the influence of the frequency shift on the MR image is reduced.
  • the scan image generation unit 45 causes the sequence controller 26 to correct the phase of the transmission RF pulse so that the phases of the SE component and the STE component match.
  • the transmitter 24 is controlled via
  • the amount of correction of the phase of the transmission RF pulse may be corrected based on information such as TE (Echo Time), echo space, and RF pulse length included in a predetermined scan sequence.
  • TE Echo Time
  • RF pulse length included in a predetermined scan sequence.
  • step S53 the scan image generation unit 45 generates an MR image based on data obtained by executing a predetermined scan sequence, and causes the display unit 32 to display this image.
  • the first frequency shift amount correction method based on the information on the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount obtained by the frequency shift amount calculation unit 44 and the information on the gradient magnetic field amount applied in a predetermined scan sequence.
  • the second frequency shift amount correction method is a method for correcting the phase of the received signal.
  • the image shift occurs in the readout direction because the phase of the received signal undergoes cumulative modulation due to the frequency shift caused by the readout gradient magnetic field. Therefore, the positional deviation is improved by correcting the phase of the received signal so as to correct the influence of the frequency shift due to the gradient magnetic field applied during the readout.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of a procedure when the CPU of the main control unit 34 shown in FIG. 1 reduces the influence of the frequency shift from the MR image by the second frequency shift amount correction method.
  • reference numerals with numbers added to S indicate steps in the flowchart. This procedure starts when the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount obtained by the frequency shift amount calculation unit 44 is given to the scan image generation unit 45. Steps equivalent to those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • step S61 the scan image generation unit 45, based on the information on the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount obtained by the frequency shift amount calculation unit 44 and the information on the gradient magnetic field amount applied in a predetermined scan sequence,
  • the receiver 25 is controlled via the sequence controller 26 so as to correct the phase of the MR signal received in a predetermined scan sequence so that the influence of the frequency shift on the MR image is reduced.
  • step S62 the scan image generation unit 45 generates an MR image based on data obtained by executing a predetermined scan sequence, and causes the display unit 32 to display this image.
  • the second frequency shift amount correction method based on the information on the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount obtained by the frequency shift amount calculation unit 44 and the information on the gradient magnetic field amount applied in a predetermined scan sequence.
  • the third frequency shift amount correction method is a method of correcting an image value obtained in a scan sequence by the phase contrast method (PC method).
  • the result is as if there is a flow even at a position where there is no flow because the phase is modulated.
  • an appropriate flow velocity value may be obtained by performing post-processing that adds an offset to the reconstructed image based on the frequency shift amount obtained by the frequency shift amount calculation unit 44. Even when the phase of the transmission RF pulse and the phase of the reception signal are not corrected, the influence of the frequency shift from the MR image can also be obtained by correcting the image value by image processing based on the information of the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount. Can be reduced.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of a procedure when the CPU of the main control unit 34 shown in FIG. 1 reduces the influence of the frequency shift from the phase image by the third frequency shift amount correction method.
  • reference numerals with numbers added to S indicate the steps in the flowchart. This procedure starts when the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount obtained by the frequency shift amount calculation unit 44 is given to the scan image generation unit 45.
  • step S71 the sequence reading unit 41 reads the sequence information of the scan sequence based on the phase contrast method from the storage unit 33.
  • step S72 the scan image generation unit 45 controls the sequence controller 26 based on the sequence information to execute scanning.
  • step S73 the scan image generation unit 45 performs per unit gradient magnetic field amount obtained by the frequency shift amount calculation unit 44 on the phase image value obtained by executing the scan sequence by the phase contrast method.
  • An MR image corrected by adding an offset based on the frequency shift amount information and the gradient magnetic field amount information applied in a predetermined scan sequence is generated, and this image is displayed on the display unit 32.
  • the third frequency shift amount correction method information on the frequency shift amount per unit gradient magnetic field amount obtained by the frequency shift amount calculation unit 44 and information on the gradient magnetic field amount applied in the scan sequence by the phase contrast method are used.
  • the influence of the frequency shift from the MR image can be reduced by correcting the image value of the phase image by post-processing.
  • the flow velocity value of the blood flow calculated from the image value of the phase image can be made more reliable.
  • the frequency shift due to the fluctuation of the static magnetic field strength is caused by various factors such as the execution of the pulse sequence and the change over time.
  • the amount of variation in this type of static magnetic field strength varies among individual MRI apparatuses.
  • the static magnetic field strength may fluctuate greatly in a short period such as one day such as fluctuating every time the pulse sequence is executed, or may not change so much over a predetermined period such as several days or more.
  • the timing for obtaining the frequency shift amount is not limited to immediately before the execution of the scan sequence for acquiring the MR image.
  • the frequency shift amount used in the frequency shift amount correction method is obtained immediately before execution of the scan sequence, even if the frequency shift amount varies greatly in a short period. Even if it exists, appropriate frequency shift amount correction
  • the frequency shift amount calculation unit 44 obtains the frequency shift amount in advance and stores the storage unit 33, the main control unit 34, a storage medium on the network, or the like.
  • the frequency shift amount may be corrected by using the frequency shift amount stored in any of these storage media. In this case, it is possible to reduce the frequency of executing the process for obtaining the frequency shift amount.
  • the MRI apparatus 10 can quantitatively measure the frequency shift amount.
  • the frequency shift amount generally has a value specific to the apparatus. Accordingly, by quantitatively obtaining the frequency shift amount in advance, the influence of the frequency shift can be easily and accurately reduced from the scan image (MR image), and the image quality can be improved.

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Abstract

　本発明の一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、双極傾斜磁場パルスを印加するシーケンスを実行することにより第１の位相画像を生成する位相画像生成部４２と、第１の位相画像の画像値を取得する画像値取得部４３と、第１の位相画像の画像値と、双極傾斜磁場パルスの磁場強度と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める周波数シフト量算出部４４と、を備えたものである。

Description

磁気共鳴イメージング装置および周波数シフト量測定方法
　本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置および周波数シフト量測定方法に関する。
　磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置は、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ＲＦ信号で磁気的に励起し、この励起にともなって発生するＭＲ信号から画像を再構成するものである。
　この種のＭＲＩ装置においては、画像の画質を低下させる渦電流などの種々の影響を低減することが重要である。
米国特許出願公開第２００６／００２２６７４号明細書
　ところで、パルスシーケンスの実行や経時的な変化などのさまざまな要因により、ＭＲＩ装置の静磁場強度が変動する場合がある。一方、静磁場強度と共鳴周波数とは比例関係にある。このため、静磁場強度が変動すると、傾斜磁場印加時に印加量に応じた周波数シフトが発生することにより、中心周波数が変動する場合がある。傾斜磁場コイルの調整状態に応じて変動量は変化するが、この現象により、イメージング中において励起されている原子核の位相が変調を受けるためSNR低下や感度ムラという形で画質が低下する。したがって、周波数シフトが生じる場合には、周波数シフト量を定量的に測定し、周波数シフトによる画質に対する影響を低減させることが好ましい。
　本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、周波数シフト量を定量的に測定することができる磁気共鳴イメージング装置および周波数シフト量測定方法を提供することを目的とする。
本発明の第１実施形態に係るＭＲＩ装置の一構成例を示すブロック図。 主制御部のＣＰＵによる機能実現部の構成例を示す概略的なブロック図。 周波数シフト量を定量的に測定するために実行されるシーケンスの一例を示す説明図。 図３に示す第１、第２および第３のシーケンスの期間Ｉおよび期間ＩＩと、周波数シフト、渦電流および環境ノイズの信号極性との関係の一例を示す説明図。 第１の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャート。 第２の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャート。 第３の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャート。 第４の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャート。 第１の周波数シフト量補正方法でＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減する際の手順の一例を示すフローチャート。 第２の周波数シフト量補正方法でＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減する際の手順の一例を示すフローチャート。 第３の周波数シフト量補正方法で位相画像から周波数シフトの影響を低減する際の手順の一例を示すフローチャート。
実施形態
　本発明に係る磁気共鳴イメージング装置および周波数シフト量測定方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
　本発明の一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、上述した課題を解決するために、双極傾斜磁場パルスを印加するシーケンスを実行することにより第１の位相画像を生成する位相画像生成部と、第１の位相画像の画像値を取得する画像値取得部と、第１の位相画像の画像値と、双極傾斜磁場パルスの磁場強度と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める周波数シフト量算出部と、を備えたものである。
　図１は、本発明の第１実施形態に係るＭＲＩ装置１０の一構成例を示すブロック図である。
　ＭＲＩ装置１０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石１１、この静磁場用磁石１１の内部に設けられたシムコイル１２、傾斜磁場コイルユニット１３およびＲＦコイルユニット１４をガントリに内蔵した構成を有する。
　また、ＭＲＩ装置１０は、制御系２０を有する。制御系２０は、静磁場電源２１、傾斜磁場電源２２、シムコイル電源２３、送信器２４、受信器２５、シーケンスコントローラ２６および情報処理装置３０を有する。
　制御系２０の傾斜磁場電源２２は、Ｘ軸傾斜磁場電源２２ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２２ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２２ｚを有する。
　情報処理装置３０は、入力部３１、表示部３２、記憶部３３および主制御部３４を有する。
　静磁場用磁石１１は静磁場電源２１と接続され、静磁場電源２１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。静磁場用磁石１１は超伝導コイルで構成され、励磁の際に静磁場電源２１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てもよい。なお、静磁場用磁石１１は永久磁石で構成されてもよく、この場合静磁場電源２１が設けられなくともよい。
　また、静磁場用磁石１１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル１２が設けられる。シムコイル１２はシムコイル電源２３と接続され、静磁場が均一化されるようシムコイル電源２３からシムコイル１２に電流が供給される。
　傾斜磁場コイルユニット１３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル１３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル１３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル１３ｚを有し、静磁場用磁石１１の内部において筒状に形成される。傾斜磁場コイルユニット１３の内側には寝台３５が設けられて撮像領域とされ、寝台３５には被検体Ｐが載置される。ＲＦコイルユニット１４はガントリに内蔵されず、寝台３５や被検体Ｐ近傍に設けられてもよい。
　また、傾斜磁場コイルユニット１３は、傾斜磁場電源２２と接続される。傾斜磁場コイルユニット１３のＸ軸傾斜磁場コイル１３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル１３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル１３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２２のＸ軸傾斜磁場電源２２ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２２ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２２ｚと接続される。
　Ｘ軸傾斜磁場電源２２ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２２ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２２ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル１３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル１３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル１３ｚ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が形成される。
　ＲＦコイルユニット１４は、送信器２４および受信器２５と接続される。ＲＦコイルユニット１４は、送信器２４から高周波信号を受けて被検体Ｐに送信する機能と、被検体Ｐ内部の原子核スピンの高周波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２５に与える機能とを有する。
　制御系２０のシーケンスコントローラ２６は、傾斜磁場電源２２、送信器２４および受信器２５と接続される。シーケンスコントローラ２６は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭをはじめとする記憶媒体などにより構成され、情報処理装置３０から受けたシーケンス情報を記憶する。シーケンス情報には、傾斜磁場電源２２、送信器２４および受信器２５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２２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が含まれる。
　シーケンスコントローラ２６は、このシーケンス情報に従って傾斜磁場電源２２、送信器２４および受信器２５の動作を制御することにより、たとえばＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚおよび高周波信号を発生させる。送信器２４は、シーケンスコントローラ２６から受けた制御情報にもとづいて高周波信号をＲＦコイルユニット１４に与える。また、受信器２５が出力したデジタルデータ（ＭＲ信号）は、シーケンスコントローラ２６を介して情報処理装置３０に与えられる。
　なお、情報処理装置３０の主制御部３４は、シーケンス情報に対して適宜情報を付加するか、あるいはシーケンス情報そのものを書きかえることによって容易にシーケンスコントローラ２６を制御することができる。たとえば、送信ＲＦパルスの位相を補正する場合、主制御部３４は、その旨の情報をシーケンス情報に対して付加することにより、あるいはその旨の情報を含むようシーケンス情報を修正することにより、シーケンスコントローラ２６を介して送信器２４を制御して送信ＲＦパルスの位相を補正する。また、受信信号の位相を補正する場合、主制御部３４は、その旨の情報をシーケンス情報に対して付加することにより、あるいはその旨の情報を含むようシーケンス情報を修正することにより、シーケンスコントローラ２６を介して受信器２５を制御して受信信号の位相を補正する。
　情報処理装置３０の入力部３１は、たとえばキーボード、タッチパネル、テンキー、トラックボールなどの一般的な入力装置により構成され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を主制御部３４に出力する。たとえば、ユーザは入力部３１を介して周波数シフト量の測定開始指示やスキャン画像（ＭＲ画像）を取得するためのシーケンスの開始指示などの情報を主制御部３４に与える。
　表示部３２は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、主制御部３４の制御に従って主制御部３４により生成されたスキャン画像などの各種情報を表示する。
　記憶部３３は、主制御部３４によるデータの読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体により構成され、様々なシーケンス情報や、画像の生データ、スキャン画像などの各種画像などを記憶する。また、記憶部３３は、必要に応じて主制御部３４により求められた周波数シフト量の情報を記憶する。
　主制御部３４は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭをはじめとする記憶媒体などにより構成され、この記憶媒体に記憶されたプログラムに従ってシーケンスコントローラ２６を制御する。
　主制御部３４のＣＰＵは、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体に記憶された周波数シフト量補正プログラムおよびこのプログラムの実行のために必要なデータをＲＡＭへロードし、このプログラムに従って、周波数シフト量を定量的に測定する処理や、測定した周波数シフト量にもとづいてスキャン画像から周波数シフトによる影響を低減するための処理を実行する。
　主制御部３４のＲＡＭは、ＣＰＵが実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。
　主制御部３４のＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、情報処理装置３０の起動プログラム、周波数シフト量補正プログラムや、これらのプログラムを実行するために必要な各種データを記憶する。
　なお、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、ＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。また、これらの記憶媒体は、必要に応じて主制御部３４により求められた周波数シフト量の情報を記憶する。
　図２は、主制御部３４のＣＰＵによる機能実現部の構成例を示す概略的なブロック図である。なお、この機能実現部は、ＣＰＵを用いることなく回路などのハードウエアロジックによって構成してもよい。
　図２に示すように、主制御部３４のＣＰＵは、周波数シフト量補正プログラムによって、少なくともシーケンス読込部４１、位相画像生成部４２、画像値取得部４３、周波数シフト量算出部４４およびスキャン画像生成部４５として機能する。この各部４１～４５は、ＲＡＭの所要のワークエリアをデータの一時的な格納場所として利用する。
　シーケンス読込部４１は、記憶部３３に記憶されたシーケンス情報を読み込み、必要に応じてシーケンス情報の内容を示す画像を表示部３２に表示させる。
　ここで、周波数シフト量を定量的に求める方法について説明する。
　図３は、周波数シフト量を定量的に測定するために実行されるシーケンスの一例を示す説明図である。
　傾斜磁場コイルユニット１３において調整状態によっては、静磁場強度が変動してしまい、傾斜磁場を印加すると空間全体の周波数がシフトしてしまう場合がある。
　周波数シフトがおきると、ＦＳＥ（Fast Spin Echo）法、ＥＰＩ（Echo Planar Imaging）法、位相コントラスト法（ＰＣ（Phase Contrast）法）などによるスキャンシーケンスを実行する際に得られるＭＲ画像の画質が劣化してしまう。
　そこで、本実施形態に係るＭＲＩ装置１０は、図３に示すシーケンスを実行することにより得られる画像の画像値にもとづいて定量的に周波数シフト量を求めるとともに、求めた周波数シフト量にもとづいてＭＲ画像から周波数シフトによる影響を低減する。
　第１のシーケンスは、双極傾斜磁場パルスを印加するシーケンスである。第２のシーケンスは、傾斜磁場パルスなしのシーケンスである。第３のシーケンスは、第１のシーケンスで印加される双極傾斜磁場パルスを極性反転したパルス（以下、反転双極傾斜磁場パルスという）を印加するシーケンスである。
　なお、図３には第１のシーケンスの期間Ｉにおいて正のパルスが印加され、期間ＩＩにおいて負のパルスが印加される場合の例について示したが、期間Ｉにおいて負のパルスが印加され、期間ＩＩにおいて正のパルスが印加されてもよい。いずれの場合であっても、第３のシーケンスでは第１のシーケンスで印加される双極傾斜磁場パルスの反転双極傾斜磁場パルスが印加される。
　図４は、図３に示す第１、第２および第３のシーケンスの期間Ｉおよび期間ＩＩと、周波数シフト、渦電流および環境ノイズの信号極性との関係の一例を示す説明図である。
　周波数シフト量の極性は傾斜磁場の極性に依存しないため、傾斜磁場が印加される第１のシーケンスおよび第３のシーケンスにおいて、傾斜磁場の極性によらず（期間Ｉおよび期間ＩＩともに）、周波数シフト量は同極性となる。また、傾斜磁場が印加されない第２のシーケンスにおいては、周波数シフト量はゼロとなる。
　一方、渦電流は、傾斜磁場の極性に応じて極性が変化するため、傾斜磁場が印加される第１のシーケンスおよび第３のシーケンスにおいて、渦電流の極性は傾斜磁場の極性と一致する。また、傾斜磁場が印加されない第２のシーケンスにおいては、渦電流はゼロとなる。
　静磁場不均一やＲＦ不均一などに起因する、本実施形態の観点からは外部的な要因とみなせる環境ノイズは、全てのシーケンスおよび全ての期間において、極性のない一定量の大きさの信号が受信データに混入する。図４には環境ノイズの存在を○として示した。
　周波数シフト量を定量的に求める方法（以下、周波数シフト量測定方法という）としては、たとえば次の４つの方法が考えられる。
　第１の周波数シフト量測定方法は、第１のシーケンスのみを用いて周波数シフト量を求める方法である。
　図５は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第１の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャートである。図５において、Ｓに数字を付した符号は、フローチャートの各ステップを示す。この手順は、シーケンス読込部４１によって記憶部３３に記憶された第１のシーケンスのシーケンス情報が読み込まれてスタートとなる。
　まず、ステップＳ１において、位相画像生成部４２は、読み込まれた第１のシーケンスを実行するとともに、第１のシーケンスにより得られたデータにもとづく位相画像（以下、第１の位相画像という）を生成する。
　次に、ステップＳ２において、画像値取得部４３は、第１の位相画像の画像値を取得する。
　次に、ステップＳ３において、周波数シフト量算出部４４は、第１の位相画像の画像値と、双極傾斜磁場パルスの磁場強度および磁場印加時間と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める。
　以上の手順により、第１のシーケンスのみを用いて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。
　第１の周波数シフト量測定方法によれば、渦電流の影響および環境ノイズの影響を低減することは難しいものの、単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。
　第２の周波数シフト量測定方法は、第１のシーケンスおよび第２のシーケンスを用いて周波数シフト量を求める方法である。
　図６は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第２の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャートである。図６において、Ｓに数字を付した符号は、フローチャートの各ステップを示す。この手順は、シーケンス読込部４１によって記憶部３３に記憶された第１のシーケンスおよび第２のシーケンスのシーケンス情報が読み込まれてスタートとなる。図５と同等のステップには同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　ステップＳ１１において、位相画像生成部４２は、読み込まれた第２のシーケンスを実行するとともに、第２のシーケンスにより得られたデータにもとづく位相画像（以下、第２の位相画像という）を生成する。
　次に、ステップＳ１２において、画像値取得部４３は、第１の位相画像と第２の位相画像との差分である位相差分画像の画像値を取得する。
　次に、ステップＳ１３において、周波数シフト量算出部４４は、第１の位相画像と第２の位相画像との位相差分画像の画像値と、双極傾斜磁場パルスの磁場強度および磁場印加時間と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める。
　以上の手順により、第１のシーケンスおよび第２のシーケンスを用いて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。
　第２の周波数シフト量測定方法においては、第１の位相画像と第２の位相画像との位相差分画像の画像値が用いられる。図４に示すように、第１の位相画像と第２の位相画像との差分をとることにより、環境ノイズの影響を低減することができる。
　したがって、第２の周波数シフト量測定方法によれば、環境ノイズの影響を低減した画像値を用いることができるため、第１の周波数シフト量測定方法に比べてより正確に単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。
　第３の周波数シフト量測定方法は、第１のシーケンスおよび第３のシーケンスを用いて周波数シフト量を求める方法である。
　図７は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第３の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャートである。図７において、Ｓに数字を付した符号は、フローチャートの各ステップを示す。この手順は、シーケンス読込部４１によって記憶部３３に記憶された第１のシーケンスおよび第３のシーケンスのシーケンス情報が読み込まれてスタートとなる。図５と同等のステップには同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　ステップＳ２１において、位相画像生成部４２は、読み込まれた第３のシーケンスを実行するとともに、第３のシーケンスにより得られたデータにもとづく位相画像（以下、第３の位相画像という）を生成する。
　次に、ステップＳ２２において、画像値取得部４３は、第１の位相画像と第３の位相画像との和をとり、この和画像の画像値を取得する。
　なお、画像値取得部４３は、第１および第２の周波数シフト量測定方法とスケールを揃えるよう、和画像の画像値を２で除した値を周波数シフト量算出部４４に与えてもよい。
　次に、ステップＳ２３において、周波数シフト量算出部４４は、第１の位相画像と第３の位相画像との和画像の画像値と、双極傾斜磁場パルスの磁場強度および磁場印加時間と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める。
　以上の手順により、第１のシーケンスおよび第３のシーケンスを用いて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。
　第３の周波数シフト量測定方法においては、第１の位相画像と第３の位相画像との和画像の画像値が用いられる。図４に示すように、第１の位相画像と第３の位相画像との和をとることにより、渦電流の影響を低減することができる。
　したがって、第３の周波数シフト量測定方法によれば、渦電流の影響を低減した画像値を用いることができるため、第１の周波数シフト量測定方法に比べてより正確に単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。
　第４の周波数シフト量測定方法は、第１のシーケンス、第２のシーケンスおよび第３のシーケンスを用いて周波数シフト量を求める方法である。
　図８は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第４の周波数シフト量測定方法で周波数シフト量を測定する際の手順の一例を示すフローチャートである。図８において、Ｓに数字を付した符号は、フローチャートの各ステップを示す。この手順は、シーケンス読込部４１によって記憶部３３に記憶された第１のシーケンス、第２のシーケンスおよび第３のシーケンスのシーケンス情報が読み込まれてスタートとなる。図６と同等のステップには同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　ステップＳ１２で画像値取得部４３により第１の位相画像と第２の位相画像との差分である位相差分画像の画像値（データＡ）が取得されると、ステップＳ４１において、位相画像生成部４２は、読み込まれた第３のシーケンスを実行するとともに、第３の位相画像を生成する。
　次に、ステップＳ４２において、位相画像生成部４２は、読み込まれた第２のシーケンスを実行するとともに、第２の位相画像を生成する。
　次に、ステップＳ４３において、画像値取得部４３は、第３の位相画像と第２の位相画像との差分である位相差分画像の画像値（データＢ）を取得する。
　次に、ステップＳ４４において、周波数シフト量算出部４４は、第１の位相画像と第２の位相画像との位相差分画像の画像値（データＡ）と第３の位相画像と第２の位相画像との差分である位相差分画像の画像値（データＢ）との和と、双極傾斜磁場パルスの磁場強度および磁場印加時間と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める。
　第４の周波数シフト量測定方法においては、第１の位相画像と第２の位相画像との位相差分画像の画像値（データＡ）と第３の位相画像と第２の位相画像との差分である位相差分画像の画像値（データＢ）との和が用いられる。この和は、環境ノイズの影響が低減されるとともに渦電流の影響が低減されたものである。
　したがって、第４の周波数シフト量測定方法によれば、渦電流の影響および環境ノイズの影響を低減した画像値を用いることができるため、第１、第２および第３の周波数シフト量測定方法に比べてより正確に単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めることができる。
　以上説明したように、本実施形態に係るＭＲＩ装置１０によれば、周波数シフト量を定量的に測定することができる。
　なお、いずれの周波数シフト量測定方法においても、シーケンスの実行対象は位相画像が取得可能なものであればよく、被検体Ｐにかえて所定のファントムとしてもよい。
　次に、被検体ＰのＭＲ画像を得るためのスキャンシーケンスにより得られるＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減する方法（以下、周波数シフト量補正方法という）について説明する。
　周波数シフト量補正方法としては、たとえば次の３つの方法が考えられる。
　第１の周波数シフト量補正方法は、送信ＲＦパルスの位相を補正する方法である。
　図９は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第１の周波数シフト量補正方法でＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減する際の手順の一例を示すフローチャートである。図９において、Ｓに数字を付した符号は、フローチャートの各ステップを示す。この手順は、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量がスキャン画像生成部４５に与えられてスタートとなる。
　まず、ステップＳ５１において、シーケンス読込部４１は、被検体ＰのＭＲ画像を得るための所定のスキャンシーケンスのシーケンス情報を記憶部３３から読み込む。
　次に、ステップＳ５２において、スキャン画像生成部４５は、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報および所定のスキャンシーケンスにおいて印加される傾斜磁場量の情報にもとづいて、ＭＲ画像に対する周波数シフトによる影響が低減されるように所定のスキャンシーケンスにおいて印加される送信ＲＦパルスの位相を補正するよう、シーケンスコントローラ２６を介して送信器２４を制御する。
　たとえばＦＳＥ法では、周波数シフトがおきると、主エコーＳＥ（Spin Echo）成分と副エコーＳＴＥ（Stimulated Echo）成分の位相が一致しなくなってしまい、感度ムラが生じてしまう。そこで、所定のスキャンシーケンスがＦＳＥ法によるスキャンシーケンスである場合は、スキャン画像生成部４５は、ＳＥ成分とＳＴＥ成分の位相が一致するように送信ＲＦパルスの位相を補正するよう、シーケンスコントローラ２６を介して送信器２４を制御する。
　なお、送信ＲＦパルスの位相を補正量は、所定のスキャンシーケンスに含まれるＴＥ（Echo Time）、エコースペース、ＲＦパルスのパルス長等の情報にもとづいて修正してもよい。
　次に、ステップＳ５３において、スキャン画像生成部４５は、所定のスキャンシーケンスを実行することにより得られたデータにもとづいてＭＲ画像を生成するとともに、この画像を表示部３２に表示させる。
　以上の手順により、ＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。
　第１の周波数シフト量補正方法によれば、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報および所定のスキャンシーケンスにおいて印加される傾斜磁場量の情報にもとづいて送信ＲＦパルスの位相を補正することにより、ＲＦ送信位相のずれによる感度ムラが改善することができ、ＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。
　第２の周波数シフト量補正方法は、受信信号の位相を補正する方法である。
　リードアウト傾斜磁場に起因する周波数シフトにより、受信信号の位相が累積的な変調を受けるため、リードアウト方向に画像シフトが発生する。そこで、リードアウト時に印加される傾斜磁場による周波数シフトの影響を補正するよう受信信号の位相を補正することにより、位置ずれを改善する。
　図１０は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第２の周波数シフト量補正方法でＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減する際の手順の一例を示すフローチャートである。図１０において、Ｓに数字を付した符号は、フローチャートの各ステップを示す。この手順は、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量がスキャン画像生成部４５に与えられてスタートとなる。図９と同等のステップには同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　ステップＳ６１において、スキャン画像生成部４５は、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報および所定のスキャンシーケンスにおいて印加される傾斜磁場量の情報にもとづいて、ＭＲ画像に対する周波数シフトによる影響が低減されるように所定のスキャンシーケンスにおいて受信されるＭＲ信号の位相を補正するよう、シーケンスコントローラ２６を介して受信器２５を制御する。
　次に、ステップＳ６２において、スキャン画像生成部４５は、所定のスキャンシーケンスを実行することにより得られたデータにもとづいてＭＲ画像を生成するとともに、この画像を表示部３２に表示させる。
　以上の手順により、ＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。
　第２の周波数シフト量補正方法によれば、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報および所定のスキャンシーケンスにおいて印加される傾斜磁場量の情報にもとづいて受信信号の位相を補正することにより、受信信号の位相ズレによる位置ずれを改善することができ、ＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。
　第３の周波数シフト量補正方法は、位相コントラスト法（ＰＣ法）によるスキャンシーケンスにおいて得られる画像値を補正する方法である。
　位相コントラスト法によるスキャンシーケンスを実行する際に周波数シフトが生じていると、位相が変調を受けるため流れのない位置であっても流れがあるかのような結果が得られてしまう。
　そこで、周波数シフト量算出部４４により求められた周波数シフト量にもとづいて再構成画像にオフセットを加える後処理を行うことにより、適切な流速値が得られるようにするとよい。送信ＲＦパルスの位相や受信信号の位相を補正していない場合でも、単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報にもとづいて画像処理により画像値を補正することによってもＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。
　図１１は、図１に示す主制御部３４のＣＰＵにより、第３の周波数シフト量補正方法で位相画像から周波数シフトの影響を低減する際の手順の一例を示すフローチャートである。図１１において、Ｓに数字を付した符号は、フローチャートの各ステップを示す。この手順は、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量がスキャン画像生成部４５に与えられてスタートとなる。
　まず、ステップＳ７１において、シーケンス読込部４１は、位相コントラスト法によるスキャンシーケンスのシーケンス情報を記憶部３３から読み込む。
　次に、ステップＳ７２において、スキャン画像生成部４５はこのシーケンス情報にもとづいてシーケンスコントローラ２６を制御してスキャンを実行する。
　次に、ステップＳ７３において、スキャン画像生成部４５は、位相コントラスト法によるスキャンシーケンスを実行することにより得られた位相画像値に対して、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報および所定のスキャンシーケンスにおいて印加される傾斜磁場量の情報にもとづいてオフセットを加えて補正したＭＲ画像を生成するとともに、この画像を表示部３２に表示させる。
　以上の手順により、ＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。
　第３の周波数シフト量補正方法によれば、周波数シフト量算出部４４により求められた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量の情報および位相コントラスト法によるスキャンシーケンスにおいて印加される傾斜磁場量の情報にもとづいて位相画像の画像値を後処理で補正することにより、ＭＲ画像から周波数シフトの影響を低減することができる。また、位相画像の画像値から算出される血流の流速値をより信頼性の高いものとすることができる。
　なお、静磁場強度の変動による周波数シフトは、パルスシーケンスの実行や経時的な変化などのさまざまな要因により生じる。この種の静磁場強度の変動量は、ＭＲＩ装置ごとの個体差がある。また、静磁場強度は、パルスシーケンスの実行ごとに変動するなど１日の間などの短い期間に大きく変動する場合もあれば、数日以上などの所定期間にわたってそれほど変化しない場合もある。
　このため、周波数シフト量を求めるタイミングは、ＭＲ画像を取得するためのスキャンシーケンスの実行直前に限られない。もちろん、ＭＲ画像を取得するためのスキャンシーケンスごとに、スキャンシーケンスの実行直前に周波数シフト量補正方法で用いられる周波数シフト量を求める場合には、たとえ短い期間に周波数シフト量が大きく変動する場合であっても適切な周波数シフト量補正を行うことができる。
　また、所定期間にわたって周波数シフト量がそれほど変動しない場合には、周波数シフト量算出部４４は、あらかじめ周波数シフト量を求めて記憶部３３や主制御部３４の記憶媒体またはネットワーク上の記憶媒体などのいずれかに記憶させておき、これらの記憶媒体に記憶された周波数シフト量を用いて周波数シフト量補正を行ってもよい。この場合、周波数シフト量を求める処理を実行する頻度を減らすことができる。
　本実施形態に係るＭＲＩ装置１０によれば、周波数シフト量を定量的に測定することができる。また、周波数シフト量は一般に、装置に固有の値を有する。したがって、あらかじめ周波数シフト量を定量的に求めておくことにより、スキャン画像（ＭＲ画像）から周波数シフトによる影響を容易かつ正確に低減することができ、画質を向上させることができる。
　なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (9)

  1. 双極傾斜磁場パルスを印加するシーケンスを実行することにより第１の位相画像を生成する位相画像生成部と、
    　前記第１の位相画像の画像値を取得する画像値取得部と、
    　前記第１の位相画像の前記画像値と、前記双極傾斜磁場パルスの磁場強度と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める周波数シフト量算出部と、
    　を備えた磁気共鳴イメージング装置。
  2. 前記位相画像生成部は、
    　傾斜磁場パルスなしのシーケンスを実行することにより第２の位相画像をさらに生成し、
    　前記画像値取得部は、
    　前記第１の位相画像と前記第２の位相画像との差分画像の画像値を取得し、
    　前記周波数シフト量算出部は、
    　前記第１の位相画像と前記第２の位相画像との差分画像の画像値と、前記双極傾斜磁場パルスの磁場強度と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める、
    　請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
  3. 前記位相画像生成部は、
    　前記双極傾斜磁場パルスを極性反転した反転双極傾斜磁場パルスを印加するシーケンスを実行することにより第３の位相画像をさらに生成し、
    　前記画像値取得部は、
    　前記第１の位相画像と前記第３の位相画像との和画像の画像値を取得し、
    　前記周波数シフト量算出部は、
    　前記第１の位相画像と前記第３の位相画像との和画像の画像値と、前記双極傾斜磁場パルスの磁場強度と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める、
    　請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
  4. 前記位相画像生成部は、
    　傾斜磁場パルスなしのシーケンスを実行することにより第２の位相画像をさらに生成するとともに、前記双極傾斜磁場パルスを極性反転した反転双極傾斜磁場パルスを印加するシーケンスを実行することにより第３の位相画像をさらに生成し、
    　前記画像値取得部は、
    　前記第１の位相画像と前記第２の位相画像との差分画像の画像値を取得するとともに前記第３の位相画像と前記第２の位相画像との差分画像の画像値を取得し、
    　前記周波数シフト量算出部は、
    　前記第１の位相画像と前記第２の位相画像との差分画像の画像値と前記第３の位相画像と前記第２の位相画像との差分画像の画像値との和と、前記双極傾斜磁場パルスの磁場強度と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求める、
    　請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
  5. 被検体のＭＲ画像を得るためのスキャンシーケンスを実行する際に、前記周波数シフト量算出部により求められた前記単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量にもとづいて、前記スキャンシーケンスにおいて印加される送信高周波パルスの位相を補正するよう前記送信高周波パルスを送信する送信部を制御するスキャン画像生成部、
    　をさらに備えた請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
  6. 被検体のＭＲ画像を得るためのスキャンシーケンスを実行する際に、前記周波数シフト量算出部により求められた前記単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量にもとづいて、前記スキャンシーケンスにおいて受信されるＭＲ信号の位相を補正するよう前記ＭＲ信号を受信する受信部を制御するスキャン画像生成部、
    　をさらに備えた請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
  7. 位相コントラスト法によるスキャンシーケンスを実行する際に、前記スキャンシーケンスを実行することにより得られた位相画像値に対して、前記周波数シフト量算出部により求められた前記単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量にもとづくオフセットを加えて補正するスキャン画像生成部、
    　をさらに備えた請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
  8. 前記周波数シフト量算出部は、
    　求めた単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を記憶部に記憶させる、
    　請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
  9. 双極傾斜磁場パルスを印加するシーケンスを実行することにより第１の位相画像を生成するステップと、
    　前記第１の位相画像の画像値を取得するステップと、
    　前記第１の位相画像の前記画像値と、前記双極傾斜磁場パルスの磁場強度と、にもとづいて単位傾斜磁場量あたりの周波数シフト量を求めるステップと、
    　を有する周波数シフト量測定方法。
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