WO2014098023A1 - 磁気共鳴撮像装置 - Google Patents
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Definitions
- Embodiments described herein relate generally to a magnetic resonance imaging apparatus.
- a magnetic resonance imaging device excites a nuclear spin of a subject placed in a static magnetic field with a radio frequency (RF) signal of a Larmor frequency, and reconstructs a magnetic resonance signal generated from the subject with the excitation.
- An imaging device that generates an image.
- a magnetic resonance imaging apparatus having a high static magnetic field strength such as a 3T (Tesla) magnetic resonance imaging apparatus
- 3T 3T
- Increasing the static magnetic field strength increases the SNR. It is expected that the spatial resolution and the temporal resolution are improved by utilizing the high SNR.
- the static magnetic field inhomogeneity increases accordingly.
- the SSFP (Steady State Free Precession) method is sensitive to static magnetic field inhomogeneity, and in imaging using the SSFP method, a band-like artifact called a banding artifact is a problem (for example, Patent Document 1) ).
- the SSFP method if the magnetic field is inhomogeneous, a phase shift occurs in the pixel. If the phase shift is small, there is no problem, but if the magnetic field inhomogeneity increases with increasing static magnetic field strength, the phase shift also increases. When the phase shift reaches 180 °, the signals cancel out with plus and minus, and the pixel is drawn black. This appears on the image as a so-called banding artifact. As for the banding artifact, a band-like artifact appears periodically in the space, and when the repetition time TR of the excitation pulse is short, the appearance interval is widened. Conversely, when the repetition time TR is long, the appearance interval is short.
- One way to reduce banding artifacts is to shift the center frequency F0. Banding artifacts appear where the phase is 180 degrees out of phase. Therefore, the phase shift can be changed by shifting the center frequency F0. If the phase shift changes, the appearance position of the banding artifact on the image is shifted accordingly.
- the imaging conditions for the preparation scan are set separately from the imaging conditions of the main scan, and the operation load for performing the preparation scan is heavy and time is required.
- a plurality of images obtained by the preparation scan are displayed while being manually switched sequentially, and the user determines the optimum F0 from the images with less influence of the banding artifacts.
- the optimum F0 is newly set as one of the imaging conditions for the main scan at the start of the main scan. For this reason, it takes time to determine the optimum F0, and an operation for reflecting the optimum F0 in the main scan also takes time.
- the magnetic resonance imaging apparatus of the embodiment includes an imaging condition setting unit that sets imaging conditions for a main scan for obtaining a diagnostic image, a user interface that can input a center frequency in a changeable manner in real time, and the set imaging Preparatory scan execution that repeatedly performs preparatory scans using conditions and the center frequency input in a changeable manner in real time, and reconstructs data collected in the preparatory scans in real time to generate a preparatory image
- a display unit for displaying the preparation image in real time, and changing the center frequency by a user operation via the user interface to change a state of occurrence of banding artifacts, and a user operation based on observation of the preparation image
- Optimal center frequency setting section that sets the optimal center frequency using A main scan execution unit that executes the main scan using the set optimum center frequency and the set imaging condition of the main scan, and reconstructs the diagnostic image.
- FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment.
- the block diagram which shows the function structural example regarding the process of avoiding a banding artifact especially among the functional structures of the magnetic resonance imaging apparatus of embodiment.
- FIG. 3 is a first diagram illustrating the concept of banding artifacts handled by the magnetic resonance imaging apparatus according to the present embodiment.
- FIG. 6 is a second diagram illustrating the concept of banding artifacts handled by the magnetic resonance imaging apparatus according to the present embodiment.
- the flowchart which shows the operation example (1st Embodiment) regarding a banding artifact avoidance.
- the figure which shows an example of the user interface displayed on a display part, and a preparation image.
- the figure which shows the example of a display in the 2nd modification of 1st Embodiment. 9 is a flowchart showing an operation example of the magnetic resonance imaging apparatus according to the second embodiment.
- FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a magnetic resonance imaging apparatus 1 in the present embodiment.
- the magnetic resonance imaging apparatus 1 includes a cylindrical static magnetic field magnet 22 that forms a static magnetic field, a cylindrical shim coil 24 provided with the same axis inside the static magnetic field magnet 22, A gradient magnetic field coil 26, a whole body transmission / reception coil 28, a control system 30, a bed on which a subject (patient) P is placed, and the like are provided.
- the magnetic resonance imaging apparatus 1 has one or more receiving coils (not shown) in addition to the whole body transmitting / receiving coil 28.
- control system 30 includes a static magnetic field power supply 40, a shim coil power supply 42, a gradient magnetic field amplification unit 44, an RF transmitter 46, an RF receiver 48, a sequence controller 56, a computer 58, and the like.
- the computer 58 includes an arithmetic device 60, an input device 62, a display device 64, a storage device 66, and the like as its internal configuration.
- the static magnetic field magnet 22 is connected to a static magnetic field power supply 40, and a static magnetic field is formed in the imaging space by a current supplied from the static magnetic field power supply 40.
- the shim coil 24 is connected to a shim coil power source 42 and equalizes the static magnetic field by the current supplied from the shim coil power source 42.
- the static magnetic field magnet 22 is often composed of a superconducting coil, and is connected to the static magnetic field power source 40 and supplied with current when excited, but after being excited, it is disconnected. Is common.
- the static magnetic field magnet 22 may be formed of a permanent magnet without providing the static magnetic field power supply 40.
- the gradient magnetic field coil 26 has an X-axis gradient magnetic field coil 26 x, a Y-axis gradient magnetic field coil 26 y, and a Z-axis gradient magnetic field coil 26 z and is formed in a cylindrical shape inside the static magnetic field magnet 22.
- the static magnetic field magnet 22, the shim coil 24, the gradient magnetic field coil 26, the whole body transmission / reception coil 28, and the like are housed in a frame having a cylindrical imaging space.
- the gradient magnetic field amplification unit 44 includes an X axis gradient magnetic field amplification unit 44x, a Y axis gradient magnetic field amplification unit 44y, and a Z axis gradient magnetic field amplification unit 44z.
- the X-axis gradient magnetic field coil 26x, the Y-axis gradient magnetic field coil 26y, and the Z-axis gradient magnetic field coil 26z are connected to the X-axis gradient magnetic field amplification unit 44x, the Y-axis gradient magnetic field amplification unit 44y, and the Z-axis gradient magnetic field amplification unit 44z, respectively. ing.
- the RF transmitter 46 Based on the control information input from the sequence controller 56, the RF transmitter 46 generates an RF pulse having a Larmor frequency for causing nuclear magnetic resonance, and this is transmitted to a whole body transmission / reception coil 28 (WBC: whole body coil). Output.
- WBC whole body coil
- the MR signal received by the whole body transmitting / receiving coil 28 is supplied to the RF receiver 48 via a signal cable. Further, the MR signal received by the receiving coil installed near the subject P is also supplied to the RF receiver 48 via the signal cable.
- the RF receiver 48 performs various signal processing such as pre-amplification, intermediate frequency conversion, phase detection, low-frequency amplification, and filtering on the received MR signal, and then performs A / D (analog to digital) conversion. To generate raw data (raw data) that is digitized complex data. The RF receiver 48 outputs the generated raw data of the MR signal to the sequence controller 56.
- the sequence controller 56 generates a data string and control information for generating gradient magnetic fields Gx, Gy, Gz, and RF pulses corresponding to the imaging conditions including the set pulse sequence in accordance with the control of the arithmetic device 60 of the computer 58. These are output to the gradient magnetic field amplification units 44x, 44y, 44z and the RF transmitter 46.
- sequence controller 56 inputs MR signals received in response to these gradient magnetic fields Gx, Gy, Gz and RF pulses from the RF receiver 48 as raw data and outputs them to the arithmetic unit 60. To do.
- the arithmetic device 60 sets and changes imaging conditions including various pulse sequences based on various setting information input from the input device 62 by a user operation.
- the sequence controller 56 is controlled based on the set or changed imaging condition.
- the arithmetic device 60 generates image data by performing reconstruction processing including inverse Fourier transform on the raw data input from the sequence controller 56.
- the computing device 60 of the computer 58 includes a processor and the like, and executes the program codes stored in the storage device 66, thereby realizing the above-described functions and the functions described below.
- FIG. 2 is a block diagram showing an example of a functional configuration related to the processing for avoiding the banding artifact among the functional configurations of the magnetic resonance imaging apparatus 1 of the embodiment.
- the magnetic resonance imaging apparatus 1 includes, as the functional configuration realized by the computer 58, a user interface 100, an imaging condition setting unit (main scan) 102, an imaging condition setting unit (preparation scan) 104, a preparation scan execution unit 106, A main scan execution unit 108, a display unit 110, and the like are included.
- These functions are realized by, for example, a processor included in the computing device 60 of the computer 58 executing predetermined program code.
- the functions may be realized by hardware, or hardware and software may be installed. A combination may be realized.
- the user interface 100 uses the input screen displayed on the display device 64, and based on the input information by the input device 62 such as a mouse or a keyboard, various data including the imaging conditions, instruction information, and the like are stored in this device. Set.
- the imaging condition setting unit (main scan) 102 stores various information related to the pulse sequence of the main scan, and information related to the imaging cross section and resolution captured by the main scan. Set as imaging conditions.
- the main scan is a scan for obtaining a diagnostic image.
- the imaging conditions set for the main scan are output to the sequence controller 56, and serve as source information for determining the RF pulse parameter for the RF transmitter 46 and the gradient magnetic field parameter for the gradient magnetic field amplification unit 44.
- the imaging conditions set by the imaging condition setting unit (main scan) 102 are also output to the main scan execution unit 108.
- the imaging condition setting unit (preparation scan) 104 sets the imaging conditions set by the imaging condition setting unit (main scan) 102 almost as it is as the imaging conditions of the preparation scan with some exceptions.
- the main one of the above exceptions is the center frequency of the RF pulse in the preparation scan.
- the user interface 100 is configured to change the center frequency of the RF pulse in the preparation scan in real time, as will be described later.
- the imaging condition setting unit (preparation scan) 104 sets the center frequency information that the user changes in real time as the center frequency of the RF pulse in the preparation scan, and this center frequency is set via the sequence controller 56 to the RF transmitter. Output to 46.
- the preparation scan execution unit 106 continuously performs the preparation scan using the center frequency information that the user changes in real time and the imaging conditions set by the imaging condition setting unit (main scan) 102. Then, the data collected in the preparation scan is reconstructed in real time to generate a preparation image.
- the display unit 110 displays the generated preparation image in real time and provides it to the user.
- the generation position of the banding artifact changes as will be described later, and a situation in which the banding artifact is avoided from the region of interest (ROI) is observed on the preparation image displayed on the display unit 110.
- ROI region of interest
- the main scan execution unit 108 executes the main scan using the set optimum center frequency and the imaging conditions of the main scan set in advance, and the diagnosis that banding artifacts are avoided by the main scan.
- the image for use is reconstructed and output to the display unit 110.
- 3 and 4 are diagrams for explaining the concept of banding artifacts handled by the magnetic resonance imaging apparatus 1 according to the present embodiment.
- the banding artifact is an artifact mainly generated by imaging using the SSFP method and generated due to magnetic field inhomogeneity.
- band-shaped artifacts are periodically generated in a field of view (FOV). If a banding artifact overlaps with a region of interest (ROI: Region of Interest) such as the heart, it causes a problem in image diagnosis.
- ROI Region of Interest
- the appearance period of the banding artifacts depends on the repetition time TR of the excitation pulse.
- the repetition time TR is increased, the interval of the banding artifacts is shortened (FIG. 3A).
- TR becomes smaller, the interval between banding artifacts becomes longer (FIG. 3B).
- the user while the user changes the center frequency in real time, the user observes a prepared image captured at the changed center frequency so that the center frequency where the banding artifact and the ROI do not overlap can be easily found. Yes.
- FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation example (first embodiment) related to avoiding banding artifacts.
- FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the user interface 100 and the preparation image displayed on the display unit 110.
- the display unit 110 includes a display area D1 that displays a preparation image in real time, and includes a “main scan start” button B1, a “preparation scan in progress” display D2, and a “preparation scan” as user interfaces.
- “End” button B2 "During main scan” display D3, “Center frequency down shift” button B3, “Center frequency up shift” button B4, "Center frequency in preparation scan” display D4, “Center frequency in main scan” Display D5 and the like.
- imaging conditions for the main scan are set.
- various parameters relating to pulse sequences such as SSFP method, pulse sequence such as excitation pulse repetition time TR, parameters relating to transmission center frequency (initial value), imaging section position, orientation, thickness, etc.
- parameters relating to the position and size of the FOV parameters relating to resolution such as matrix size, and the like.
- These imaging conditions are set through a user interface (not shown).
- whether to perform the preparation scan is also set in step ST10. Since the preparatory scan in the present embodiment is performed while changing the center frequency FO, this preparatory scan is hereinafter referred to as F0 preparatory scan (or F0-prep scan).
- step ST11 When the imaging conditions for the main scan have been set, a user operation for starting the main scan is performed in step ST11 (step ST11). For example, the “main scan start” button B1 is clicked.
- step ST12 Upon receiving this operation signal, in step ST12, it is determined whether or not it is set to perform the F0 preparation scan. If it is not set to perform the F0 preparation scan, the process proceeds to step ST18, and the main scan is started according to the set imaging condition. On the other hand, if it is set to perform the F0 preparation scan, the process proceeds to step ST13, and the F0 preparation scan using the set imaging conditions for the main scan is started.
- the F0 preparation scan using the same specifications as the type of pulse sequence, repetition time TR, imaging cross section, and resolution set for the main scan is started. For the center frequency, the F0 preparation scan is started using the set initial value.
- the “preparation scan in progress” display D2 is highlighted as illustrated in FIG.
- the MR signal collected in the F0 preparation scan is subjected to reconstruction processing in real time, and the prepared image generated by the reconstruction processing is displayed in real time in the preparation image display area D1, as shown in FIG. (Step ST14). That is, in the F0 preparation scan, so-called cine imaging is performed on a desired ROI such as the heart.
- the imaging section of the main scan may be set as a plurality of slices instead of as a slab having a thickness. In this case, one slice at the center is set as a slice for the F0 preparation scan.
- the center frequency F0 of the F0 preparatory scan shifts away from the initial value in the upward or downward direction according to the operation. To do.
- the generation position of the banding artifact also changes according to the shift of the center frequency F0.
- the user can check the change state of the banding artifact appearing in the preparation image of the F0 preparation scan in real time while changing the center frequency F0 in real time (step ST15).
- the shift amount of the center frequency F0 during the F0 preparation scan is displayed, for example, on the “center frequency in preparation scan” display D4 as a relative change amount (ppm value) with respect to the initial value.
- the width of the change in the shift amount is, for example, about ⁇ 1 ppm.
- the user checks the appearance of banding artifacts on the prepared image while shifting the center frequency F0, and finds out the situation where the banding artifacts do not overlap with the ROI.
- the center frequency F0 at that time is the optimum center frequency F0 in which the banding artifact is avoided from the ROI.
- the center frequency F0 at the end of the preparation scan is set as the optimum center frequency F0opt for the main scan (step ST17). That is, only the center frequency F0 (initial value) in the imaging conditions for the main scan set in step ST10 is replaced with the optimum center frequency F0opt. Under this imaging condition, imaging for the main scan is started (step ST18).
- the preparation image reflecting the center frequency F0 that the user changes in real time is displayed in real time. Therefore, the user can find the optimum center frequency F0opt in which the banding artifact does not overlap with the ROI by observing the preparation image in a short time and with a simple operation.
- the F0 preparation scan is automatically started by the operation for starting the main scan, and the imaging conditions set for the main scan are automatically set as the imaging conditions set for the main scan, the F0 preparation scan is automatically performed. No user operation is required.
- the optimum center frequency F0opt is set as the imaging condition for the main scan only by a simple operation of ending the F0 preparation scan. You can automatically transition to scanning.
- the F0 preparation scan is a scan for obtaining the optimum center frequency F0opt for avoiding the banding artifact in the main scan, it is the same as the main scan as much as possible. It is preferable to perform under imaging conditions.
- the resolution of the F0 preparatory scan and the resolution of the main scan are preferably the same.
- the predetermined range is used.
- reconstruction processing is performed by performing a zero filling process (zero filling) so that the number of phase encodings is the same as in the main scan.
- the number of phase encode lines in the main scan is 128 lines
- MR signals are collected only for 32 lines centered on the phase encode amount zero, and the remaining 96 lines are filled with zeros.
- the MR signal acquisition time of the F0 preparatory scan is reduced (in the above example, shortened to 1 ⁇ 4), while the number of phase encodings after zero padding is the same as that of the main scan (above In this example, all are 128 lines), so that the same resolution as the main scan can be obtained by the F0 preparation scan.
- the optimum center frequency F0opt set in the previous main scan is no longer optimal and the banding artifact is ROI. May interfere.
- FIG. 9 is a diagram showing this display example.
- FIG. 9 shows only the portion related to the center frequency F0 in the imaging condition editing screen D6 for editing the imaging conditions of the previous main scan. If the optimal center frequency was “ ⁇ 0.2” ppm in the previous main scan imaging conditions, moving the cursor to this display area will display information about the imaging section corresponding to the optimal center frequency F0opt in a balloon display. I am going to do it. By this balloon display, it is possible to instantaneously determine whether or not the imaging section of the new main scan and the imaging section corresponding to the optimum center frequency F0opt to be diverted are the same. If the imaging cross section is the same, the previous optimum center frequency F0opt can be used, but if it is different, the actual scan may be wasted even if the previous optimum center frequency F0opt is used. high.
- the user shifts the position of the banding artifact while changing the center frequency F0, and finds the optimum center frequency F0opt that does not interfere with the banding artifact and the ROI. Is the method. In the first embodiment, it is necessary to keep changing the center frequency F0 until the optimum center frequency F0opt is found.
- the optimum center frequency (or the shift amount with respect to the optimum center frequency) is directly determined from the occurrence state of the banding artifact displayed in the preparation image, and the determined optimum center is determined. It is assumed that the frequency F0opt is set once as the center frequency of the main scan.
- FIG. 10 is a flowchart showing an operation example of the magnetic resonance imaging apparatus 1 according to the second embodiment.
- the process from step ST10 (imaging condition setting for the main scan) to step ST14 (prepared image is displayed in real time) is the same as that in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
- step ST20 While displaying the preparation image in real time in step ST14, in step ST20, it is determined whether the banding artifact interval is observable from the preparation image, that is, whether two or more banding artifacts appear in the FOV. To do. This determination is performed, for example, by a user who observes the preparation image.
- step ST21 When the banding artifact interval can be observed from the prepared image, the process proceeds to step ST21, and the optimum center frequency F0opt for avoiding the interference between the banding artifact and the ROI is directly calculated from the observed banding artifact interval (step ST21). .
- FIG. 11 is a diagram for explaining a method of calculating the optimum center frequency F0opt from the interval T of the banding artifact.
- n TR ⁇ F0 ⁇ (2 ⁇ ) Equation (1)
- N n TR ⁇ F0 Formula (2)
- n an integer
- TR (unit: sec) is the repetition time of the excitation pulse in the SSFP method
- F0 (unit: Hz) is the center frequency.
- the current center frequency fc is used. Therefore, the center frequency may be shifted by fs obtained by Expression (3).
- the user obtains the banding artifact interval T and the banding artifact movement amount t necessary for avoiding interference from the prepared image, and further, from the currently set repetition time TR, Expression (3), Expression From (4), the optimum center frequency F0opt can be calculated (step ST21 in FIG. 10).
- the calculated optimum center frequency F0opt is set as the optimum center frequency F0opt of the main scan (step ST22), and imaging of the main scan is started (step ST23).
- the amount input from the user interface may be a ppm value of the shift amount ((fs / fc) ⁇ 10 6 ) instead of the optimum center frequency F0opt.
- step ST20 if the banding artifact interval cannot be observed from the prepared image in step ST20, that is, as shown in the upper part of FIG. 12, the banding artifact interval is larger than the FOV, and only one banding artifact appears in the FOV. If not, the process proceeds to step ST24.
- step ST24 the current repetition time TR in the F0 preparatory scan is changed and set to be longer, for example, 2TR which is doubled.
- Increasing the repetition time TR shortens the interval between banding artifacts. For example, if the interval of the banding artifact when the repetition time is TR is T, as shown in the middle of FIG. 12, the interval of the banding artifact when the repetition time is (2TR) is (T / 2), It is possible to observe the spacing of banding artifacts in the prepared image (ie, in the current FOV).
- step ST25 based on the equation (5), the shift amount fs of the center frequency at which the banding artifact and the ROI do not interfere with each other, or the optimum center frequency F0opt is obtained from the equation (4).
- the center frequency is set as F0opt (step ST26).
- step ST24 when the repetition time is set to (2TR), a new banding artifact with an interval of (T / 2) appears. If this new banding artifact does not overlap with the ROI, FIG. As shown, if the original banding artifact is moved to the position of the new banding artifact, the interference between the banding artifact and the ROI can be avoided when the repetition time is set to TR.
- the user directly obtains the optimum center frequency F0opt or the shift amount fs to the optimum center frequency F0opt from the banding artifact interval appearing in the preparation image.
- the obtained value can be directly set in the apparatus. If the banding artifact interval cannot be obtained immediately from the prepared image, the banding artifact interval is intentionally narrowed by setting the repetition time TR of the F0 preparation scan twice (or more), and then The banding artifact interval may be obtained as follows.
- the magnetic resonance imaging apparatus 1 of the present embodiment it is possible to efficiently determine the optimum F0 for avoiding the banding artifact without imposing much operation burden.
- Magnetic Resonance Imaging Device 100 User Interface 102 Imaging Condition Setting Unit (Main Scan) 104 Imaging condition setting section (preparation scan) 106 Preparation scan execution unit 108 Main scan execution unit 110 Display unit
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Abstract
実施形態の磁気共鳴撮像装置は、本スキャンの撮像条件を設定する撮像条件設定部と、本スキャンの撮像条件と変更可能に入力された中心周波数とを使用して行われる準備スキャンを繰り返し行い、準備画像をリアルタイム生成する準備スキャン実行部と、前記準備画像をリアルタイムで表示する表示部と、中心周波数を変更してバンディングアーティファクトの発生状況を変化させると共に、準備画像の観測に基づくユーザ操作によって最適中心周波数を設定する最適中心周波数設定部と、設定された前記最適中心周波数を使用して診断用画像を再構成する本スキャン実行部と、を備えたことを特徴とする。
Description
本発明の実施形態は、磁気共鳴撮像装置に関する。
磁気共鳴撮像装置は、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高周波(RF:Radio Frequency)信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号を再構成して画像を生成する撮像装置である。
近時、静磁場強度の高い磁気共鳴撮像装置、例えば3T(Tesla)の磁気共鳴撮像装置が普及しつつある。静磁場強度を高めることによってSNRが増大する。そして、高SNRを生かして、空間分解能や時間分解能が向上することが期待されている。
その一方、静磁場強度を高めると静磁場不均一性もそれに伴って大きくなる。特に、SSFP(Steady State Free Precession)法は静磁場不均一性に敏感であり、SSFP法を用いる撮像では、バンディングアーティファクト(banding artifact)と呼ばれる帯状のアーティファクトが問題となる(例えば、特許文献1等)。
SSFP法では、磁場の不均一があるとピクセル内で位相のズレが生じる。位相ズレが小さければ問題とならないが、静磁場強度の増大に伴って磁場不均一性が大きくなると、位相ズレも大きくなる。位相ズレが180°に達すると、プラスとマイナスで信号が打消し合い、そのピクセルは黒く描出される。これがいわゆるバンディングアーティファクトとして画像上に出現してしまう。バンディングアーティファクトは帯状のアーティファクトが空間に周期性をもって出現し、励起パルスの繰り返し時間TRが短いと出現間隔は広がり、逆に繰り返し時間TRが長いと出現間隔は短くなる。
バンディングアーティファクトを減少させる方法の1つに、中心周波数F0をシフトさせる方法がある。バンディングアーティファクトは、位相が180°ずれた場所で出現する。したがって、中心周波数F0をシフトさせると、位相のズレ具合を変えることができる。位相のズレ具合が変わると、それに対応して画像上のバンディングアーティファクトの出現位置がずれる。
心臓撮像の場合、心臓以外の場所にバンディングアーティファクトが出現しても大きな問題とはならない。一方、目的とする心臓等の関心領域(ROI)はそれ程大きくない。このため、中心周波数F0をシフトさせてバンディングアーティファクトが出現する位置をずらすことによって、心臓画像への悪影響を回避することができる。バンディングアーティファクトの影響を回避できる中心周波数F0を、以下、「最適なF0」と呼ぶものとする。
静磁場不均一の影響は患者ごとに異なり、また、同じ患者であっても撮像断面の位置や向きによって異なる。このため、従来は、最適なF0を求めるために、本スキャン(本来の目的の画像を得るために行われるスキャン)とは独立して、最適なF0を求めるための準備スキャンを、患者ごとに本スキャンの前に行っていた。
従来の、最適なF0を求めるための準備スキャンは、本スキャンの撮像条件とは別個に準備スキャン用の撮像条件を設定しており、準備スキャンを行うための操作負担が大きく、また時間も要していた。また、従来の準備スキャンでは、準備スキャンで得られた複数の画像を順次手動で切り替えながら表示し、その中からバンディングアーティファクトの影響の少ない画像からユーザが最適なF0を決定していた。そして、その後、その最適なF0を、本スキャンの撮像条件の1つとして本スキャンの開始時にあらためて設定していた。このため、最適なF0の決定に時間がかかり、また、最適なF0を本スキャンへ反映させる操作にも時間を要していた。
このような問題を解消すべく、バンディングアーティファクトを回避するための最適なF0を効率よく決定することができ、かつ操作負担の少ない磁気共鳴撮像装置が要望されている。
実施形態の磁気共鳴撮像装置は、診断用の画像を得るための本スキャンの撮像条件を設定する撮像条件設定部と、中心周波数をリアルタイムで変更可能に入力できるユーザインターフェースと、前記設定された撮像条件と前記リアルタイムで変更可能に入力された中心周波数とを使用して行われる準備スキャン、を繰り返し行い、前記準備スキャンで収集されたデータをリアルタイムで再構成して準備画像を生成する準備スキャン実行部と、前記準備画像をリアルタイムで表示する表示部と、前記ユーザインターフェースを介したユーザ操作によって前記中心周波数を変更してバンディングアーティファクトの発生状況を変化させると共に、前記準備画像の観測に基づくユーザ操作によって最適中心周波数を設定する最適中心周波数設定部と、設定された前記最適中心周波数と、設定された前記本スキャンの撮像条件とを使用して本スキャンを実行し、前記診断用画像を再構成する本スキャン実行部と、を備えたことを特徴とする。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
(1)構成及び全般動作
図1は、本実施形態における磁気共鳴撮像装置1の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、磁気共鳴撮像装置1は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石22、静磁場用磁石22の内側において軸を同じにして設けられた筒状のシムコイル24、傾斜磁場コイル26、全身用送受信コイル28、制御系30、被検体(患者)Pが乗せられる寝台等を備えている。また、磁気共鳴撮像装置1は、全身用送受信コイル28の他、1つまたは複数の受信コイル(図示せず)を有している。さらに、制御系30は、静磁場電源40、シムコイル電源42、傾斜磁場増幅ユニット44、RF送信器46、RF受信器48、シーケンスコントローラ56、コンピュータ58等を備えている。また、コンピュータ58は、その内部構成として、演算装置60、入力装置62、表示装置64、記憶装置66等を有している。
図1は、本実施形態における磁気共鳴撮像装置1の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、磁気共鳴撮像装置1は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石22、静磁場用磁石22の内側において軸を同じにして設けられた筒状のシムコイル24、傾斜磁場コイル26、全身用送受信コイル28、制御系30、被検体(患者)Pが乗せられる寝台等を備えている。また、磁気共鳴撮像装置1は、全身用送受信コイル28の他、1つまたは複数の受信コイル(図示せず)を有している。さらに、制御系30は、静磁場電源40、シムコイル電源42、傾斜磁場増幅ユニット44、RF送信器46、RF受信器48、シーケンスコントローラ56、コンピュータ58等を備えている。また、コンピュータ58は、その内部構成として、演算装置60、入力装置62、表示装置64、記憶装置66等を有している。
静磁場用磁石22は静磁場電源40に接続され、静磁場電源40から供給される電流により撮像空間に静磁場を形成させる。シムコイル24はシムコイル電源42に接続され、シムコイル電源42から供給される電流により静磁場を均一化する。静磁場用磁石22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40に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。なお、静磁場電源40を設けずに、静磁場用磁石22を永久磁石で構成してもよい。
傾斜磁場コイル26は、X軸傾斜磁場コイル26x、Y軸傾斜磁場コイル26y、およびZ軸傾斜磁場コイル26zを有し、静磁場用磁石22の内側で筒状に形成されている。
静磁場用磁石22、シムコイル24、傾斜磁場コイル26、全身用送受信コイル28等は、円筒状の撮像空間を有する架台に収納される。
傾斜磁場増幅ユニット44は、X軸傾斜磁場増幅ユニット44x、Y軸傾斜磁場増幅ユニット44y、およびZ軸傾斜磁場増幅ユニット44zとで構成されている。X軸傾斜磁場コイル26x、Y軸傾斜磁場コイル26y、およびZ軸傾斜磁場コイル26zはそれぞれ、X軸傾斜磁場増幅ユニット44x、Y軸傾斜磁場増幅ユニット44y、Z軸傾斜磁場増幅ユニット44zに接続されている。
RF送信器46は、シーケンスコントローラ56から入力される制御情報に基づいて、核磁気共鳴を起こすためのラーモア周波数のRFパルスを生成し、これを全身用送受信コイル28(WBC:whole body coil)に出力する。全身用送受信コイル28からRFパルスが被験体(患者)に向けて送信されると、被検体からMR信号が発せられ、全身用送受信コイル28はこのMR信号を受信する。
全身用送受信コイル28で受信したMR信号は、信号ケーブルを介してRF受信器48に供給される。また、被検体Pの近傍に設置される受信コイルで受信したMR信号も信号ケーブルを経由して、RF受信器48に供給される。
RF受信器48は、受信したMR信号に対して、前置増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリングなどの各種の信号処理を施した後、A/D(analog to digital)変換を施すことで、デジタル化された複素データである生データ(raw data)を生成する。RF受信器48は、生成したMR信号の生データをシーケンスコントローラ56に出力する。
シーケンスコントローラ56は、コンピュータ58の演算装置60の制御に従って、設定されたパルスシーケンスを含む撮像条件に対応する傾斜磁場Gx、Gy,GzおよびRFパルスを発生させるためのデータ列や制御情報を生成し、これらを各傾斜磁場増幅ユニット44x、44y、44zやRF送信器46に出力する。
また、シーケンスコントローラ56は、これらの傾斜磁場Gx、Gy,GzおよびRFパルスに応答して受信されたMR信号を、生データ(raw data)としてRF受信器48から入力し、演算装置60に出力する。
演算装置60は、磁気共鳴撮像装置1全体の制御を行う他、ユーザ操作によって入力装置62から入力された種々の設定情報に基づいて、各種のパルスシーケンスを含む撮像条件の設定や変更を行い、設定或いは変更された撮像条件に基づいてシーケンスコントローラ56を制御する。また、演算装置60は、シーケンスコントローラ56から入力した生データに対して、逆フーリエ変換等を含む再構成処理を行って画像データを生成する。
コンピュータ58の演算装置60はプロセッサ等を備えて構成され、記憶装置66に保存されるプログラムコードを実行することによって、上述した各機能、及び以下に説明する各機能を実現する。
(2)バンディングアーティファクト回避のための機能構成
図2は、実施形態の磁気共鳴撮像装置1の機能構成のうち、特に、バンディングアーティファクト回避の処理に関する機能構成例を示すブロック図である。
図2は、実施形態の磁気共鳴撮像装置1の機能構成のうち、特に、バンディングアーティファクト回避の処理に関する機能構成例を示すブロック図である。
実施形態の磁気共鳴撮像装置1は、コンピュータ58で実現する上記機能構成として、ユーザインターフェース100、撮像条件設定部(本スキャン)102、撮像条件設定部(準備スキャン)104、準備スキャン実行部106、本スキャン実行部108、表示部110等を有する。これらの機能は、例えば、コンピュータ58の演算装置60が有するプロセッサが所定のプログラムコードを実行することによって実現されるが、この他、ハードウェアで実現してもよいし、またハードウェアとソフトウェアを組み合わせて実現しても良い。
ユーザインターフェース100は、表示装置64に表示される入力画面を使用しつつ、マウスやキーボード等からなる入力装置62によって入力情報に基づいて、撮像条件を含む種々のデータや指示情報等を本装置に設定する。
撮像条件設定部(本スキャン)102は、ユーザインターフェース100を介して入力された各種情報に基づいて、本スキャンのパルスシーケンスに関する各種の情報や、本スキャンで撮像する撮像断面や解像度等に関する情報を撮像条件として設定する。ここで、本スキャンとは、診断画像を得るためのスキャンである。
設定された本スキャンの撮像条件は、シーケンスコントローラ56に出力され、RF送信器46に対するRFパルスのパラメータや、傾斜磁場増幅ユニット44に対する傾斜磁場のパラメータを決定する元情報となる。また、撮像条件設定部(本スキャン)102で設定された撮像条件は、本スキャン実行部108にも出力される。
一方、撮像条件設定部(準備スキャン)104は、撮像条件設定部(本スキャン)102で設定された撮像条件を、一部の例外を除き、ほぼそのまま準備スキャンの撮像条件として設定する。ここで、上記一部の例外の主たるものは、準備スキャンにおけるRFパルスの中心周波数である。
ユーザインターフェース100は、後述するように、準備スキャンにおけるRFパルスの中心周波数をリアルタイムで変更することができるようにも構成されている。
そして、撮像条件設定部(準備スキャン)104では、ユーザがリアルタイムに変更する中心周波数情報を、準備スキャンにおけるRFパルスの中心周波数として設定し、この中心周波数を、シーケンスコントローラ56を介してRF送信器46に出力する。
準備スキャン実行部106は、ユーザがリアルタイムに変更する中心周波数情報と、撮像条件設定部(本スキャン)102で設定された撮像条件を用いて、準備スキャンを連続的に繰り返し行う。そして、準備スキャンで収集されたデータをリアルタイムで再構成して準備画像を生成する。
表示部110は、生成された準備画像をリアルタイムで表示し、ユーザに提供する。ユーザが中心周波数を変えると、後述するように、バンディングアーティファクトの発生位置は変化し、バンディングアーティファクトが関心領域(ROI)から回避された状況が、表示部110に表示される準備画像上で観測される。この状態でユーザが適宜の操作を行うと、例えば、準備スキャンを終了させる操作を行うと、その時の中心周波数が、最適中心周波数として、撮像条件設定部(本スキャン)102に設定される。
その後、本スキャン実行部108は、設定された最適中心周波数と、予め設定されている本スキャンの撮像条件を使用して本スキャンを実行し、この本スキャンによって、バンディングアーティファクトが回避された、診断用の画像を再構成し、表示部110に出力する。
図3及び図4は、本実施形態に係る磁気共鳴撮像装置1で取り扱うバンディングアーティファクトの概念を説明する図である。
前述したように、バンディングアーティファクトは、主にSSFP法を用いた撮像で発生し、磁場不均一性によって発生するアーティファクトである。図3(a)、(b)に例示するように、帯状のアーティファクト(バンディングアーティファクト)は、FOV(Field of view)内に周期的に発生する。心臓等の関心領域(ROI:Region Of Interest)にバンディングアーティファクトが重なると、画像診断上、支障をきたすことなる。
バンディングアーティファクトの出現周期(即ち、バンディングアーティファクトの発生間隔)は励起パルスの繰り返し時間TRに依存し、繰り返し時間TRが大きくなるとバンディングアーティファクトの間隔は短くなり(図3(a))、逆に繰り返し時間TRが小さくなるとバンディングアーティファクトの間隔は長くなる(図3(b))。
バンディングアーティファクトの間隔を長くした方が、バンディングアーティファクトがROIに重なる可能性が低くなるため、なるべく短い繰り返し時間TRを設定した方が、バンディングアーティファクト回避の観点からは有利である。
一方、図4(a)-図4(d)に例示するように、送信RF波の中心周波数F0をシフトさせると、これに伴ってバンディングアーティファクトの出現位置もシフトする。したがって、バンディングアーティファクトがROIに重なった場合でも、中心周波数を適切な量だけシフトさせれば、図4(d)に示すように、バンディングアーティファクトとROIが重ならない状態にすることができる。
本実施形態では、ユーザが中心周波数をリアルタイムで変えつつ、変更された中心周波数で撮像した準備画像をユーザが観察し、バンディングアーティファクトとROIが重ならない中心周波数を容易に見出すことができようにしている。
以下、バンディングアーティファクトの回避に係る、本実施形態の磁気共鳴撮像装置1の動作について具体的に説明する。
(3)バンディングアーティファクトの回避に関する動作(第1の実施形態)
図5は、バンディングアーティファクト回避に関する動作例(第1の実施形態)を示すフローチャートである。また、図6は、表示部110に表示されるユーザインターフェース100や準備画像の一例を示す図である。
図5は、バンディングアーティファクト回避に関する動作例(第1の実施形態)を示すフローチャートである。また、図6は、表示部110に表示されるユーザインターフェース100や準備画像の一例を示す図である。
図6に例示するように表示部110は、準備画像を実時間で表示する表示領域D1を有する他、ユーザインターフェースとして、「本スキャン開始」ボタンB1、「準備スキャン中」表示D2、「準備スキャン終了」ボタンB2、「本スキャン中」表示D3、「中心周波数下降シフト」ボタンB3、「中心周波数上昇シフト」ボタンB4、「準備スキャンでの中心周波数」表示D4、「本スキャンでの中心周波数」表示D5等を有する。
以下、図5及び図6を参照しつつ第1の実施形態の動作例を説明する。
まず、ステップST10で、本スキャンのための撮像条件を設定する。撮像条件としては、SSFP法等のパルスシーケンスの種類、励起パルスの繰り返し時間TR等のパルスシーケンスに関する各種パラメータ、送信の中心周波数(初期値)、撮像断面の位置、向き、厚さ等に関するパラメータ、FOVの位置や大きさに関するパラメータ、マトリクスサイズ等の解像度に関するパラメータ等がある。これらの撮像条件を、図示しないユーザインターフェースを介して設定する。この他、本スキャンによる撮像の前に、準備スキャンを行うか否かの設定もステップST10で行う。本実施形態における準備スキャンは、中心周波数FOを変えながら行うため、以下ではこの準備スキャンをF0準備スキャン(或るは、F0-prepスキャン)と呼ぶ。
本スキャンの撮像条件が設定し終わると、ステップST11にて、本スキャンを開始するためのユーザ操作が行われる(ステップST11)。例えば、「本スキャン開始」ボタンB1がクリックされる。
この操作信号を受けて、ステップST12では、F0準備スキャンを行う設定となっているかどうかを判定する。F0準備スキャンを行う設定となっていない場合は、ステップST18に進み、設定された撮像条件に従って本スキャンを開始する。一方、F0準備スキャンを行う設定となっている場合には、ステップST13に進み、設定した本スキャン用の撮像条件を使用したF0準備スキャンが開始される。
具体的には、本スキャン用に設定した、パルスシーケンスの種類、繰り返し時間TR、撮像断面、解像度と同じ諸元を使用したF0準備スキャンが開始される。また、中心周波数に関しては設定した初期値を使用してF0準備スキャンが開始される。F0準備スキャンが開始されると、図6に例示するように、「準備スキャン中」表示D2がハイライトされる。
F0準備スキャンで収集されたMR信号に対してはリアルタイムで再構成処理が行われ、再構成処理で生成された準備画像は、図6に示すように、準備画像表示領域D1にリアルタイムで表示される(ステップST14)。即ち、F0準備スキャンでは、心臓等の所望のROIに対して、所謂シネ撮像が行われる。
F0準備スキャンでは、高速性が要求される。このため、本スキャン用に設定される撮像断面が図7(a)に例示するように厚みを持ったスラブである場合には、F0準備スキャンでは、図7(b)に示すように、そのスラブの中心にあるスライス面のみが2D撮像される。撮像断面の位置や向きが大きく異なるとバンディングアーティファクトの発生状況も変わってくるが、同一の撮像断面(スラブ)内においては、バンディングアーティファクトの発生状況はほとんど変化しない。そこで、スラブの中心にあるスライス面のみを2D撮像することによって、F0準備スキャンのリアルタイム性を実現している。本スキャンの撮像断面が、厚みをもったスラブとしてではなく、複数枚のスライスとして設定される場合もあるが、この場合には、中央の1枚のスライスがF0準備スキャン用のスライスとして設定される。
ユーザが、「中心周波数下降シフト」ボタンB3や「中心周波数上昇シフト」ボタンB4をクリックすると、その操作に応じて、F0準備スキャンの中心周波数F0は初期値から離れて上昇方向や下降方向にシフトする。
そうすると、図4で説明したように、バンディングアーティファクトの発生位置も中心周波数F0のシフトに応じて変化する。この結果、ユーザは、中心周波数F0をリアルタイムに変えながら、F0準備スキャンの準備画像に現れるバンディングアーティファクトの変化状況をリアルタイムで確認することができる(ステップST15)。
F0準備スキャン中の中心周波数F0のシフト量は、例えば、初期値に対する相対的な変化量(ppm値)として「準備スキャンでの中心周波数」表示D4に表示される。シフト量の変化の幅は、例えば、±1ppm程度である。
ユーザは、中心周波数F0をシフトさせながら、準備画像上のバンディングアーティファクトの出現状況を確認し、バンディングアーティファクトがROIに重ならない状況を見つけ出す。その時の中心周波数F0が、バンディングアーティファクトがROIから回避された最適な中心周波数F0となる。
最適な中心周波数F0をこのようにして見つけ出すと、ユーザは「準備スキャン終了」ボタンB2をクリックする。この操作信号により、装置は準備スキャンをその時点で終了する(ステップST16)。
同時に、準備スキャン終了時の中心周波数F0が本スキャンの最適中心周波数F0optとして設定される(ステップST17)。即ち、ステップST10で設定した本スキャンの撮像条件のうち、中心周波数F0(初期値)のみが、最適中心周波数F0optで置換される。そして、この撮像条件にて、本スキャンの撮像が開始される(ステップST18)。
上述した第1の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置1によれば、ユーザがリアルタイムで変化させる中心周波数F0が反映された準備画像がリアルタイムで表示される。このため、ユーザは、準備画像を観測することにより、バンディングアーティファクトがROIに重ならない最適中心周波数F0optを、短時間で、かつ、簡便な操作で見つけ出すことができる。
また、本スキャンを開始する操作によって自動的にF0準備スキャンが開始され、かつF0準備スキャンの撮像条件は本スキャン用に設定した撮像条件がほぼそのまま自動的に流用設定されるため、F0準備スキャンのためのユーザ操作は不要である。
さらに、F0準備スキャンによって最適中心周波数F0optを見つけ出した後は、F0準備スキャンを終了させるという単純な操作のみで、最適中心周波数F0optが本スキャンの撮像条件として設定され、かつ、F0準備スキャンから本スキャンに自動的に移行させることができる。
(3-1)第1の実施形態の第1の変形例
F0準備スキャンは、本スキャンでのバンディングアーティファクトを回避するための最適中心周波数F0optを求めるスキャンであるため、可能なかぎり本スキャンと同じ撮像条件で行うことが好ましい。特に、F0準備スキャンの解像度と本スキャンの解像度は同じであることが好ましい。
F0準備スキャンは、本スキャンでのバンディングアーティファクトを回避するための最適中心周波数F0optを求めるスキャンであるため、可能なかぎり本スキャンと同じ撮像条件で行うことが好ましい。特に、F0準備スキャンの解像度と本スキャンの解像度は同じであることが好ましい。
その一方で、準備画像をリアルタイムで生成するためには、F0準備スキャン自体を高速に行う必要がある。そこで、第1の実施形態の第1の変形例では、図8に例示するように、位相エンコード量ゼロ(k0)を中心とする所定の範囲のみでMR信号を収集する一方、前記所定の範囲以外の領域に対してはゼロを補完する処理(zero filling)を行って位相エンコード数を本スキャンと同じにして、再構成処理を行っている。
例えば、本スキャンでの位相エンコードライン数が128ラインの場合、F0準備スキャンでは、位相エンコード量ゼロを中心とする32ラインのみMR信号を収集し、残りの96ラインにはゼロを詰める。このような処理によって、F0準備スキャンのMR信号収集時間は低減される(上記の例では、1/4に短縮される)一方、ゼロ詰め後の位相エンコード数は本スキャンと同じとなる(上記の例ではいずれも128ライン)ため、本スキャンと同じ解像度をF0準備スキャンでも得ることが可能となる。
(3-2)第1の実施形態の第2の変形例
同じ患者に対して新たな本スキャンを行う場合、それ以前に行った本スキャンの撮像条件を流用編集して新たな本スキャンの撮像条件を設定することがある。新たな本スキャンと以前の本スキャンの撮像断面が同じであれば、バンディングアーティファクトの発生状況もほぼ同じであるため、新たな本スキャンにおける最適中心周波数F0optを以前の本スキャンと同じ最適中心周波数F0optに設定することができる。
同じ患者に対して新たな本スキャンを行う場合、それ以前に行った本スキャンの撮像条件を流用編集して新たな本スキャンの撮像条件を設定することがある。新たな本スキャンと以前の本スキャンの撮像断面が同じであれば、バンディングアーティファクトの発生状況もほぼ同じであるため、新たな本スキャンにおける最適中心周波数F0optを以前の本スキャンと同じ最適中心周波数F0optに設定することができる。
しかしながら、新たな本スキャンの撮像断面の位置や向きが以前の本スキャンの撮像断面と異なる場合には、以前の本スキャンで設定した最適中心周波数F0optはもはや最適とは言えず、バンディングアーティファクトがROIに干渉する可能性がある。
そこで、第2の変形例では、新たな本スキャンの撮像条件の編集において、以前の本スキャンで設定した最適中心周波数F0optに対応する撮像断面の情報を表示するようにしている。図9は、この表示例を示す図である。
図9は、以前の本スキャンの撮像条件を編集する撮像条件編集画面D6において、中心周波数F0に関する部分のみを示している。以前の本スキャンの撮像条件において、最適中心周波数が「-0.2」ppmであったとすると、この表示領域にカーソルを移動させると、その最適中心周波数F0optに対応する撮像断面に関する情報をバルーン表示するものとしている。このバルーン表示により、新たな本スキャンの撮像断面と、流用しようとする最適中心周波数F0optに対応する撮像断面とが同じであるか否かを瞬時に判断することができる。撮像断面が同じであれば以前の最適中心周波数F0optを流用可能であるが、異なる場合は、以前の最適中心周波数F0optを用いて本スキャンを行っても、その本スキャンは無駄になる可能性が高い。
このように、第1の実施形態の第2の変形例によれば、編集対象となる最適中心周波数F0optに対応する撮像断面の情報を表示することによって、無駄な本スキャンの実行を事前に防止することができる。
(4)第2の実施形態
前述した第1の実施形態では、ユーザが中心周波数F0を変えながら、バンディングアーティファクトの位置をシフトさせ、バンディングアーティファクトとROIとが干渉しない、最適な中心周波数F0optを見つけ出す方法である。この第1の実施形態では、最適な中心周波数F0optが見つかるまで、中心周波数F0を変え続ける必要がある。
前述した第1の実施形態では、ユーザが中心周波数F0を変えながら、バンディングアーティファクトの位置をシフトさせ、バンディングアーティファクトとROIとが干渉しない、最適な中心周波数F0optを見つけ出す方法である。この第1の実施形態では、最適な中心周波数F0optが見つかるまで、中心周波数F0を変え続ける必要がある。
これに対して、第2の実施形態では、準備画像に表示されているバンディングアーティファクトの発生状況から、最適な中心周波数(或いは最適な中心周波数に対するシフト量)をダイレクトに決定し、決定した最適中心周波数F0optを本スキャンの中心周波数として1回で設定するものとしている。
図10は、第2の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置1の動作例を示すフローチャートである。図10において、ステップST10(本スキャンのための撮像条件設定)からステップST14(準備画像をリアルタイムで表示)までは、第1の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
ステップST14にて準備画像をリアルタイムで表示させつつ、ステップST20で、バンディングアーティファクトの間隔が準備画像から観測可能か否か、即ち、FOV内に2以上のバンディングアーティファクトが出現しているか否かを判定する。この判定は、例えば、準備画像を観測するユーザが行う。
バンディングアーティファクトの間隔が準備画像から観測可能な場合は、ステップST21に進み、バンディングアーティファクトとROIとの干渉を回避する最適中心周波数F0optを、観測したバンディングアーティファクトの間隔からダイレクトに算出する(ステップST21)。
図11は、バンディングアーティファクトの間隔Tから最適中心周波数F0optを算出する方法を説明する図である。
一般に、バンディングアーティファクトの周期性nは、以下の式(1)、式(2)で表される。
φ=n・(2π)=TR・F0・(2π) 式(1)
∴ n=TR・F0 式(2)
ここで、nは整数、TR(単位:sec)はSSFP法における励起パルスの繰り返し時間、F0(単位:Hz)は中心周波数である。
φ=n・(2π)=TR・F0・(2π) 式(1)
∴ n=TR・F0 式(2)
ここで、nは整数、TR(単位:sec)はSSFP法における励起パルスの繰り返し時間、F0(単位:Hz)は中心周波数である。
今、図11の上段に示すように、準備画像に現れたバンディングアーティファクトの間隔がTであり、その時の中心周波数F0がfcであるとする。そして、現在ROIに干渉しているバンディングアーティファクトの位置と、ROIに干渉しない位置(図11において破線で示す白抜きのバンディングアーティファクトの位置)との差(変位量)をtとする。
式(2)より、(TR・F0)を整数の単位で±1ずつ変化させると、バンディングアーティファクトはその間隔Tの単位で移動することがわかる。また、(TR・F0)を1以下の量で変化させると、バンディングアーティファクトは間隔Tよりも小さい量で移動することがわかる。このことから、バンディングアーティファクトの間隔がTで、繰り返し時間がTRのとき、バンディングアーティファクトをtだけ移動させるために必要な中心周波数のシフト量fsは、次の式(3)となる。
fs=(1/TR)・(t/T) 式(3)
fs=(1/TR)・(t/T) 式(3)
つまり、図11に黒でしめす現在のバンディングアーティファクトの位置から、バンディングアーティファクトがROIに干渉しない位置(図11において破線で示す白抜きのバンディングアーティファクトの位置)まで移動させるには、現在の中心周波数fcから、式(3)で求められるfsだけ中心周波数をシフトさせればよい。
なお、シフト後の最適中心周波数F0optは、
F0opt=fc+fs 式(4)
である。
F0opt=fc+fs 式(4)
である。
ユーザは、準備画像から、バンディングアーティファクトの間隔Tと、干渉を回避するために必要なバンディングアーティファクトの移動量tを求め、さらに、現在設定している繰り返し時間TRとから、式(3)、式(4)から、最適中心周波数F0optを算出することができる(図10のステップST21)。
そして、算出した最適中心周波数F0optを、本スキャンの最適中心周波数F0optとして設定し(ステップST22)、本スキャンの撮像を開始する(ステップST23)。
なお、ユーザインターフェースから入力する量としては、最適中心周波数F0optに換えて、シフト量のppm値((fs/fc)・106)でも良い。
一方、ステップST20にて、バンディングアーティファクトの間隔が準備画像から観測できない場合、即ち、図12の上段に示すように、バンディングアーティファクトの間隔がFOVに対して大きく、FOV内に1つのバンディングアーティファクトしか出現していない場合は、ステップST24に進む。
ステップST24では、F0準備スキャンでの現在の繰り返し時間TRを、例えば2倍の2TRのように、長くなるように変更して設定する。繰り返し時間TRを長くすると、バンディングアーティファクトの間隔は短くなる。例えば、繰り返し時間がTRの時のバンディングアーティファクトの間隔がTであるとすると、図12の中段に示すように、繰り返し時間が(2TR)の時のバンディングアーティファクトの間隔は(T/2)となり、準備画像内で(即ち、今のFOV内で)バンディングアーティファクトの間隔を観測することが可能となる。
そして、図11と同様に、図12中段に示す準備画像から、現在ROIに干渉しているバンディングアーティファクトの位置と、ROIに干渉しない位置(図12中段において破線で示すバンディングアーティファクトの位置)との差(変位量)tを求める。そして、図12中段におけるバンディングアーティファクトの間隔(T/2)と、繰り返し時間が(2TR)を式(3)に代入すると、
fs=(1/2TR)・(t/(T/2)) 式(5)
=(1/TR)・(t/T)
となり、式(3)と同じ結果が得られる。
fs=(1/2TR)・(t/(T/2)) 式(5)
=(1/TR)・(t/T)
となり、式(3)と同じ結果が得られる。
ステップST25では、式(5)に基づいて、バンディングアーティファクトとROIが干渉しない中心周波数のシフト量fs、或いは式(4)から最適中心周波数F0optを求め、求めた最適中心周波数F0optを本スキャンの最適中心周波数F0optとして設定する(ステップST26)。
また、ステップST24において、繰り返し時間を(2TR)にすると、間隔が(T/2)の新たなバンディングアーティファクトが新たに出現するが、この新たなバンディングアーティファクトがROIと重なっていなければ、図13に示すように、新たなバンディングアーティファクトの位置まで元のバンディングアーティファクトを移動させれば、繰り返し時間をTRにしたとき、バンディングアーティファクトとROIの干渉を回避することができる。
この場合の中心周波数のシフト量は、式(5)のtに(T/2)を代入することで得られる。即ち、
fs=(1/2TR)・((T/2)/(T/2))
=(1/2TR) 式(6)
となる。
fs=(1/2TR)・((T/2)/(T/2))
=(1/2TR) 式(6)
となる。
このように、第2の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置1では、準備画像中に現れるバンディングアーティファクトの間隔から、ユーザが最適中心周波数F0opt、或いは最適中心周波数F0optへのシフト量fsをダイレクトに求め、求めた値を装置にダイレクトに設定することができる。また、準備画像から直ちにバンディングアーティファクトの間隔を求めることができない場合は、F0準備スキャンの繰り返し時間TRを2倍(或いはそれ以上)に設定することで意図的にバンディングアーティファクトの間隔を狭め、その上でバンディングアーティファクトの間隔を求めるようにしても良い。
以上説明してきたように、本実施形態の磁気共鳴撮像装置1によれば、操作負担をそれ程かけることなく、バンディングアーティファクトを回避するための最適なF0を効率よく決定することができる。
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同様に、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ものである。
1 磁気共鳴撮像装置
100 ユーザインターフェース
102 撮像条件設定部(本スキャン)
104 撮像条件設定部(準備スキャン)
106 準備スキャン実行部
108 本スキャン実行部
110 表示部
100 ユーザインターフェース
102 撮像条件設定部(本スキャン)
104 撮像条件設定部(準備スキャン)
106 準備スキャン実行部
108 本スキャン実行部
110 表示部
Claims (11)
- 診断用の画像を得るための本スキャンの撮像条件を設定する撮像条件設定部と、
中心周波数をリアルタイムで変更可能に入力できるユーザインターフェースと、
前記設定された撮像条件と前記リアルタイムで変更可能に入力された中心周波数とを使用して行われる準備スキャン、を繰り返し行い、前記準備スキャンで収集されたデータをリアルタイムで再構成して準備画像を生成する準備スキャン実行部と、
前記準備画像をリアルタイムで表示する表示部と、
前記ユーザインターフェースを介したユーザ操作によって前記中心周波数を変更してバンディングアーティファクトの発生状況を変化させると共に、前記準備画像の観測に基づくユーザ操作によって最適中心周波数を設定する最適中心周波数設定部と、
設定された前記最適中心周波数と、設定された前記本スキャンの撮像条件とを使用して本スキャンを実行し、前記診断用画像を再構成する本スキャン実行部と、
を備えたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 - 前記本スキャン及び前記準備スキャンは、いずれもSSFP(Steady State Free Precession)法を用いて行われる、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。 - 前記撮像条件設定部で設定する本スキャンの撮像条件は、本スキャンで撮像する撮像断面に関する情報を含み、
前記準備スキャンは、前記本スキャンに対して設定された前記撮像断面と同じ撮像断面をスキャンする、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。 - 前記本スキャンの撮像断面が複数のスライスを含む場合は、前記準備スキャンは前記複数のスライスのうちの中心の1スライスをスキャンし、前記本スキャンの撮像断面が所定の厚みを有するスラブの場合は、前記準備スキャンは前記スラブの中心位置に対応する1スライスをスキャンする、
ことを特徴とする請求項3に記載の磁気共鳴撮像装置。 - 前記準備スキャン実行部は、前記撮像条件の設定後に行われる前記本スキャンを開始するためのユーザ操作によって前記準備スキャンを自動的に開始し、
前記本スキャン実行部は、前記繰り返し行われる準備スキャン中におけるユーザ操作によって前記最適中心周波数が設定されると、前記本スキャンを自動的に開始する、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。 - 前記撮像条件設定部で設定する本スキャンの撮像条件は、前記本スキャンの解像度に関する情報を含み、
前記準備スキャン実行手段は、前記本スキャンの解像度と同じ解像度となるように前記準備スキャンを行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。 - 前記準備スキャン実行手段は、位相エンコード量ゼロを中心とする所定の範囲のみ信号を収集し、前記所定の範囲以外の領域にはゼロを補完して再構成処理を行う、
ことを特徴とする請求項6に記載の磁気共鳴撮像装置。 - 前記表示部は、設定された前記最適中心周波数に基づいて行っている前記本スキャンの撮像断面に関する情報を表示することができる、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。 - 診断用の画像を得るための本スキャンの撮像条件を設定する撮像条件設定部と、
前記設定された撮像条件を使用して行われる準備スキャン、を繰り返し行い、前記準備スキャンで収集されたデータをリアルタイムで再構成して準備画像を生成する準備スキャン実行部と、
前記準備画像をリアルタイムで表示する表示部と、
中心周波数をリアルタイムで変更可能に入力できるユーザインターフェースと、
前記準備画像に表示されるバンディングアーティファクトの発生状況に基づいてユーザが決定した中心周波数のシフト量を入力するユーザインターフェースと、
前記中心周波数のシフト量の決定に使用した準備画像に対応する中心周波数に、前記ユーザインターフェースから入力された前記中心周波数のシフト量を加減算して新たな中心周波数を求め、求めた新たな中心周波数を最適中心周波数として設定する最適中心周波数設定部と、
設定された前記最適中心周波数と、設定された前記本スキャンの撮像条件とを使用して本スキャンを実行し、前記診断用画像を再構成する本スキャン実行部と、
を備えたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 - 前記本スキャンの撮像条件は、励起パルスの繰り返し時間(TR)を含み、
前記準備スキャン実行部は、前記撮像条件設定部で設定された前記繰り返し時間の2倍の繰り返し時間(2TR)で前記準備スキャンを行う、
ことを特徴とする請求項9に記載の磁気共鳴撮像装置。 - 前記最適中心周波数設定部は、前記バンディングアーティファクトが観測対象から回避された時の中心周波数を前記最適中心周波数として設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。
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