WO2014098023A1

WO2014098023A1 - 磁気共鳴撮像装置

Info

Publication number: WO2014098023A1
Application number: PCT/JP2013/083595
Authority: WO
Inventors: 慎一喜種; 大川　真史; 和大末岡
Original assignee: 株式会社東芝; 東芝メディカルシステムズ株式会社
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2014-06-26
Also published as: US20140232405A1; JP6129547B2; JP2014121385A; US9804243B2

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

磁気共鳴撮像装置

　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）。

特開２０１１－１６７５５９号公報

　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。

実施形態の磁気共鳴撮像装置の全体構成を示すブロック図。実施形態の磁気共鳴撮像装置の機能構成のうち、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。本実施形態に係る磁気共鳴撮像装置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第１の図。本実施形態に係る磁気共鳴撮像装置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第２の図。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。表示部表示されるユーザインターフェース及び準備画像の一例を示す図。本スキャンで設定される撮像断面とＦ０準備スキャンで設定されるスライス面の関係示す図。第１の実施形態の第１の変形例の動作を説明する図。第１の実施形態の第２の変形例における表示例を示す図。第２の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の動作例を示すフローチャート。バンディングアーティファクトの間隔から最適中心周波数を算出する方法を説明する図。励起パルスの繰り返し時間を２倍にした上で、バンディングアーティファクトの間隔から最適中心周波数を算出する第１の方法を説明する図励起パルスの繰り返し時間を２倍にした上で、バンディングアーティファクトの間隔から最適中心周波数を算出する第２の方法を説明する図。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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）

　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。

　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）・１０^６）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。

　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。

　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

Claims

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。