(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の高周波コイル及び前記複数の高周波コイルに接続される複数の受信チャンネルを用いて被検体から磁気共鳴信号を収集するデータ収集手段と、
前記複数の受信チャンネルでそれぞれｋ空間上の複数の位置について収集された磁気共鳴信号の重み付け加算によって各受信チャンネルのｋ空間上の各位置における磁気共鳴信号の計算値を算出し、収集された前記磁気共鳴信号と前記計算値との比較によって収集された前記磁気共鳴信号の異常データを検出する異常値検出手段と、
前記異常データを補正する補正手段と、
前記異常データの補正後における磁気共鳴信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、
を備える磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記異常値検出手段は、前記異常データの補正後における磁気共鳴信号に基づいて前記磁気共鳴信号の計算値の算出を繰り返すように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記異常値検出手段は、ｋ空間の低周波領域について収集された複数の磁気共鳴信号に基づいて前記重み付け加算の重み係数を決定するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRIは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する核磁気共鳴(NMR: nuclear magnetic resonance)信号から画像を再構成する撮像法である。
【０００３】
MRIにおいて収集されたNMR信号は、ｋ空間データとしてｋ空間に配置される。ｋ空間データは、画像データの生成のための元データであるため、スパイクノイズ等の異常なデータを極力除去することが重要である。
【０００４】
そこで、ｋ空間において異常データを除去する様々な方法が考案されている。例えば、ｋ空間の高周波領域におけるデータを用いて、スパイクノイズを除去する方法や低域通過型のアナログフィルタを用いることによって生データ上に出現するノイズ等の異常データを除去する方法が考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ｋ空間の高周波領域におけるNMR信号の強度は相対的に小さく、低周波領域におけるNMR信号の強度は相対的に大きい。従って、ｋ空間の高周波領域において高信号値を呈するスパイクノイズ等の異常データは、容易に検出して除去することが可能である。これに対して、ｋ空間の低周波領域に存在する異常データは、高信号値を呈しても周辺の正常なNMR信号と容易に区別することができない。この結果、ｋ空間の低周波領域に存在する異常データを除去することが困難になる場合があるという問題がある。
【０００７】
本発明は、ｋ空間の低周波領域に存在する異常データであっても検出して除去することにより、より良好な画質で画像データを生成することが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、データ収集手段、異常値検出手段、補正手段及び画像データ生成手段を備える。データ収集手段は、複数の高周波コイル及び前記複数の高周波コイルに接続される複数の受信チャンネルを用いて被検体から磁気共鳴信号を収集する。異常値検出手段は、前記複数の受信チャンネルでそれぞれｋ空間上の複数の位置について収集された磁気共鳴信号の重み付け加算によって各受信チャンネルのｋ空間上の各位置における磁気共鳴信号の計算値を算出し、収集された前記磁気共鳴信号と前記計算値との比較によって収集された前記磁気共鳴信号の異常データを検出する。補正手段は、前記異常データを補正する。画像データ生成手段は、前記異常データの補正後における磁気共鳴信号に基づいて画像データを生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。
【図２】図１に示すRFコイルの詳細構成の一例を示す図。
【図３】図２に示す被検体の体表側に設けられるコイル要素の配置例を示す図。
【図４】図２に示す被検体の背面側に設けられるコイル要素の配置例を示す図。
【図５】図１に示すコンピュータの機能ブロック図。
【図６】図５に示す信号値算出部において、ｋ空間のある位置におけるNMR信号の信号値を周辺のNMR信号の値から算出する方法を説明する図。
【図７】図５に示す信号値算出部において、ｋ空間のある行におけるNMR信号列の信号値を周辺の行のNMR信号列から算出する方法を説明する図。
【図８】図５に示す信号値算出部において、ある受信チャンネルCHに対応するｋ空間のある行Lx(CH)におけるNMR信号列の信号値S(CH, Lx)を複数の受信チャンネルjで収集された周辺の行(L1, L2, L3, L4)のNMR信号列S(j, L1), S(j, L2), S(j, L3), S(j, L4)から算出する方法を説明する図。
【図９】図１に示す磁気共鳴イメージング装置によりｋ空間データの異常値補正処理を伴って被検体Ｐのイメージングを実行する際の流れを示すフローチャート。
【図１０】図５に示す信号値算出部により設定されたカーネル関数Wを求めるためのｋ空間の領域及び異常データの検出対象として選択されたｋ空間の行の一例を示す図。
【図１１】図５に示す信号値算出部による信号値の算出対象となるｋ空間の行Lm及びカーネル関数Wを用いて算出されたNMR信号の計算値Lcを示す図。
【図１２】図５に示す異常値検出部による異常データの検出方法の一例を示す図。
【図１３】図５に示す信号補正部による異常データの補正方法の一例を示す図。
【図１４】図５に示す信号補正部により、複数の受信チャンネルにおいて検出された異常データを補正した例を示す図。
【図１５】図５に示す信号値算出部４１Ａにより、異常データの補正後におけるｋ空間データを用いて再度カーネル関数Wを求める方法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置について添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。
【００１２】
磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１、この静磁場用磁石２１の内部に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイル２３及びRFコイル２４を備えている。
【００１３】
また、磁気共鳴イメージング装置２０には、制御系２５が備えられる。制御系２５は、静磁場電源２６、傾斜磁場電源２７、シムコイル電源２８、送信器２９、受信器３０、シーケンスコントローラ３１及びコンピュータ３２を具備している。制御系２５の傾斜磁場電源２７は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚで構成される。また、コンピュータ３２には、入力装置３３、表示装置３４、演算装置３５及び記憶装置３６が備えられる。
【００１４】
静磁場用磁石２１は静磁場電源２６と接続され、静磁場電源２６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石２１は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源２６と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石２１を永久磁石で構成し、静磁場電源２６が設けられない場合もある。
【００１５】
また、静磁場用磁石２１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル２２が設けられる。シムコイル２２はシムコイル電源２８と接続され、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて静磁場が均一化されるように構成される。
【００１６】
傾斜磁場コイル２３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚで構成され、静磁場用磁石２１の内部において筒状に形成される。傾斜磁場コイル２３の内側には寝台３７が設けられて撮像領域とされ、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。RFコイル２４にはガントリに内蔵されたRF信号の送受信用の全身用コイルや寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられるRF信号の受信用の局所コイルなどがある。
【００１７】
また、傾斜磁場コイル２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイル２３のＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２７のＸ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。
【００１８】
そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成することができるように構成される。
【００１９】
RFコイル２４は、送信器２９及び受信器３０の少なくとも一方と接続される。送信用のRFコイル２４は、送信器２９からRF信号を受けて被検体Ｐに送信する機能を有し、受信用のRFコイル２４は、被検体Ｐ内部の原子核スピンのRF信号による励起に伴って発生したNMR信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。
【００２０】
図２は図１に示すRFコイル２４の詳細構成の一例を示す図であり、図３は図２に示す被検体Ｐの体表側に設けられるコイル要素２４ｃの配置例を示す図、図４は図２に示す被検体Ｐの背面側に設けられるコイル要素２４ｃの配置例を示す図である。
【００２１】
図２に示すようにRFコイル２４は、筒状の全身用(WB: whole-body)コイル２４ａとフェーズドアレイコイル２４ｂを備えている。フェーズドアレイコイル２４ｂは、複数のコイル要素２４ｃを備えており、被検体Ｐの体表側と背面側とにそれぞれ複数のコイル要素２４ｃが配置される。
【００２２】
例えば図３に示すように被検体の体表側には、広範囲の撮影部位がカバーされるようにｘ方向に４列、ｚ方向に８列の合計３２個のコイル要素２４ｃが配置される。また、図４に示すように被検体の背面側にも同様に広範囲の撮影部位がカバーされるようにｘ方向に４列、ｚ方向に８列の合計３２個のコイル要素２４ｃが配置される。背面側では、被検体Ｐの背骨の存在を考慮した感度向上の観点から、体軸付近に他のコイル要素２４ｃよりも小さいコイル要素２４ｃが配置される。
【００２３】
一方、受信器３０は、デュプレクサ３０ａ，アンプ３０ｂ、切換合成器３０ｃ及び受信系回路３０ｄを備えている。デュプレクサ３０ａは、送信器２９、WBコイル２４ａ及びWBコイル２４ａ用のアンプ３０ｂと接続される。アンプ３０ｂは、各コイル要素２４ｃ及びWBコイル２４ａの数だけ設けられ、それぞれ個別に各コイル要素２４ｃ及びWBコイル２４ａと接続される。切換合成器３０ｃは、単一又は複数個設けられ、切換合成器３０ｃの入力側は、複数のアンプ３０ｂを介して複数のコイル要素２４又はWBコイル２４ａと接続される。受信系回路３０ｄは、各コイル要素２４ｃ及びWBコイル２４ａの数以下となるように所望の数だけ設けられ、切換合成器３０ｃの出力側に設けられる。
【００２４】
WBコイル２４ａは、RF信号の送信用のコイルとして用いることができる。また、NMR信号の受信用のコイルとして各コイル要素２４ｃを用いることができる。さらに、WBコイル２４ａを受信用のコイルとして用いることもできる。
【００２５】
このため、デュプレクサ３０ａは、送信器２９から出力された送信用のRF信号をWBコイル２４ａに与える一方、WBコイル２４ａにおいて受信されたNMR信号を受信器３０内のアンプ２４ｄを経由して切換合成器３０ｃに与えるように構成されている。また、各コイル要素２４ｃにおいて受信されたNMR信号もそれぞれ対応するアンプ２４ｄを経由して切換合成器３０ｃに出力されるように構成されている。
【００２６】
切換合成器３０ｃは、コイル要素２４ｃやWBコイル２４ａから受けたNMR信号の合成処理及び切換を行って、対応する受信系回路３０ｄに出力するように構成されている。換言すれば、受信系回路３０ｄの数に合わせてコイル要素２４ｃやWBコイル２４ａから受けたNMR信号の合成処理及び切換が切換合成器３０ｃにおいて行われ、所望の複数のコイル要素２４ｃを用いて撮影部位に応じた感度分布を形成して様々な撮影部位からのNMR信号を受信できるように構成されている。
【００２７】
ただし、コイル要素２４ｃを設けずに、WBコイル２４ａのみでNMR信号を受信するようにしてもよい。また、切換合成器３０ｃを設けずに、コイル要素２４ｃやWBコイル２４ａにおいて受信されたNMR信号を直接受信系回路３０ｄに出力するようにしてもよい。さらに、より多くのコイル要素２４ｃを広範囲に亘って配置することもできる。
【００２８】
一方、制御系２５のシーケンスコントローラ３１は、傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０と接続される。シーケンスコントローラ３１は傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源２７に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ及びRF信号を発生させる機能を有する。
【００２９】
また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるNMR信号の検波及びA/D (analog to digital)変換により得られた複素データである生データ(raw data)を受けてコンピュータ３２に与えるように構成される。
【００３０】
このため、送信器２９には、シーケンスコントローラ３１から受けた制御情報に基づいてRF信号をRFコイル２４に与える機能が備えられる一方、受信器３０には、RFコイル２４から受けたNMR信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにA/D変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える機能とが備えられる。
【００３１】
また、コンピュータ３２の記憶装置３６に保存されたプログラムを演算装置３５で実行することにより、コンピュータ３２には各種機能が備えられる。ただし、プログラムの少なくとも一部に代えて、各種機能を有する特定の回路を磁気共鳴イメージング装置２０に設けてもよい。
【００３２】
図５は、図１に示すコンピュータ３２の機能ブロック図である。
【００３３】
コンピュータ３２の演算装置３５は、記憶装置３６に保存されたプログラムを実行することにより撮像条件設定部４０及びデータ処理部４１として機能する。データ処理部４１は、信号値算出部４１Ａ、異常値検出部４１Ｂ、信号補正部４１Ｃ、画像再構成部４１Ｄ及び画像処理部４１Ｅを有する。また、記憶装置３６は、ｋ空間データ記憶部４２及び画像データ記憶部４３として機能する。
【００３４】
撮像条件設定部４０は、入力装置３３から入力された情報に基づいてパルスシーケンスを含む撮像条件を設定し、設定した撮像条件をシーケンスコントローラ３１に出力する機能を有する。特に撮像条件設定部４０は、フェーズドアレイコイル２４ｂの複数のコイル要素２４ｃをNMR信号の受信コイルとして使用するイメージングの撮像条件を設定する機能を備えている。
【００３５】
複数のコイル要素２４ｃを用いる高速イメージングはパラレルイメージング(PI)と呼ばれる。PIは、複数のコイル要素２４ｃを用いてNMRエコーデータを受信し、かつ位相エンコードをスキップさせることによって画像再構成に必要な位相エンコード数を減らす高速撮像法である。PIの種類としては、SENSE (Sensitivity Encoding)、SMASH (SiMulataneou Acquisition of Spatial Harmonics)、GRAPPA (GeneRaized Autocalibrating Partially Parallel Acquisition)及びこれらを改良したイメージング法などが知られている。
【００３６】
データ処理部４１は、シーケンスコントローラ３１からNMR信号を取得してｋ空間データ記憶部４２に形成されたｋ空間にｋ空間データとして配置する機能、ｋ空間データの異常値を検出して補正する機能、補正後のｋ空間データに基づいて画像データを生成する機能、画像データを画像データ記憶部４３に保存する機能及び画像データを表示装置３４に表示させる機能を有する。
【００３７】
信号値算出部４１Ａは、ある１つの受信チャンネルで収集されたｋ空間の各位置におけるNMR信号の信号値を全ての受信チャンネルで収集された周辺の他の位置におけるNMR信号の値から算出するためのカーネル関数を求める機能と、カーネル関数を用いてｋ空間の各位置におけるNMR信号の信号値を算出する機能を有する。ここで、カーネル関数の求め方について説明簡易化のために、まず受信チャンネルが複数であることを考慮せずに説明する。
【００３８】
図６は、図５に示す信号値算出部４１Ａにおいて、ｋ空間のある位置におけるNMR信号の信号値を周辺のNMR信号の値から算出する方法を説明する図である。
【００３９】
図６において横軸は、ｋ空間の読み出し(RO: readout)方向を示し、縦軸は位相エンコード(PE: phase encode)方向を示す。図６に示すように、ｋ空間上のある位置TにおけるNMR信号の信号値Stを、例えば、周囲の12箇所A, B, ..., LにおけるNMR信号から求めるためのカーネル関数Wは、位置A, B, ..., LにおけるNMR信号の信号値を要素とする4×3の行列Sを用いて式(1)で表される。
［数１］
St = W*S  (1)
【００４０】
同様に、位置Tを含む行の全ての位置におけるNMR信号の信号値を、各位置の周囲における12箇所のNMR信号からカーネル関数Wを用いて算出することができる。すなわち、特定の行における各位置におけるNMR信号の値を、それぞれPE方向に最も近いm行のライン上にあるRO方向に最も近いn個のm×n個のNMR信号の重み付け加算処理によって算出するためのカーネル関数を求めることができる。換言すれば、カーネル関数Wのパラメータとなる重み付け加算の重み係数を、特定の行におけるNMR信号の信号値及び周辺におけるNMR信号の信号値に基づいて計算することができる。そして、カーネル関数Wが求められると、ｋ空間の各位置におけるNMR信号の信号値を周辺のNMR信号の値から算出することが可能となる。
【００４１】
或いは、ｋ空間上の特定の行における信号列の値を、他の複数の行における信号列の重み付け加算によって算出するためのカーネル関数を求めることもできる。
【００４２】
図７は、図５に示す信号値算出部４１Ａにおいて、ｋ空間のある行におけるNMR信号列の信号値を周辺の行のNMR信号列から算出する方法を説明する図である。
【００４３】
図７において横軸はｋ空間のRO方向を示し、縦軸はPE方向を示す。図７に示すように、ｋ空間上のある行LxにおけるNMR信号列の信号値を、例えば、最も近い４行L1, L2, L3, L4上のNMR信号列の値から求めるためのカーネル関数Wを求めることができる。すなわち、行LxにおけるNMR信号列の信号値及び４行L1, L2, L3, L4上のNMR信号列の値に基づいてカーネル関数Wのパラメータとなる重み係数を計算することができる。この場合、カーネル関数Wを用いて、ｋ空間の各行におけるNMR信号列の信号値を周辺の行に属するNMR信号列の値から算出することが可能となる。
【００４４】
実際には、NMR信号の受信用の複数のコイル要素２４ｃに出力先として接続される受信チャンネルCH (CH = 1, 2, 3, ..., Nch)ごとにｋ空間上のNMR信号のデータセットが収集される。すなわち、Nch個の受信チャンネルでNMR信号が収集された場合、Nch個のｋ空間上のNMR信号のデータセットが収集される。
【００４５】
この場合、ある１つの受信チャンネルCHに対応するｋ空間の位置T(CH)又は行Lx(CH)におけるNMR信号の信号値を複数の受信チャンネルCHで収集された位置T又は行Lxの周辺におけるNMR信号の信号値の重み付け加算によって計算する関数としてカーネル関数W(CH)を求めることができる。受信チャンネルCHに対応するｋ空間の位置T(CH)におけるNMR信号の信号値St(CH)の計算は、式(2)のように表すことができる。
【数２】
0005547053.tif 000002
【００４６】
すなわち、式(2)に示すように、各受信チャンネルj (j = 1, 2, 3, ..., Nch)にそれぞれ対応するｋ空間の位置T(j)の周辺におけるNMR信号の信号値を要素とする行列S(j)の各要素をその受信チャンネルjに対応するカーネル関数W(CH, j)で互いに重み付け加算し、更に、重み付け加算の結果W(CH, j)を受信チャンネルj間で加算することによってある受信チャンネルCHに対応するｋ空間の位置T(CH) におけるNMR信号の信号値St(CH)を計算することができる。従って、ある受信チャンネルCHで収集されたｋ空間の位置T(CH) におけるNMR信号の信号値St(CH)及び各受信チャンネルjで収集されたｋ空間の位置T(j)の周辺におけるNMR信号の信号値に基づいて式(2)によりカーネル関数W(CH, j)のパラメータを求めることができる。
【００４７】
図８は、図５に示す信号値算出部４１Ａにおいて、ある受信チャンネルCHに対応するｋ空間のある行Lx(CH)におけるNMR信号列の信号値S(CH, Lx)を複数の受信チャンネルjで収集された周辺の行(L1, L2, L3, L4)のNMR信号列S(j, L1), S(j, L2), S(j, L3), S(j, L4)から算出する方法を説明する図である
【００４８】
図８において、横軸はｋ空間のPE方向を、縦軸は受信チャンネル方向を、紙面に垂直な方向はRO方向を、それぞれ示す。図８に示すように、ある受信チャンネルCHの行Lx(CH)における信号例の値S(CH, Lx)を複数の受信チャンネルjで収集された行Lxの周辺の行(L1, L2, L3, L4)のNMR信号列の値S(j, L1), S(j, L2), S(j, L3), S(j, L4)から算出するためのカーネル関数W(CH, j)を求めることもできる。尚、図８は、受信チャンネルCH3の行Lxにおける信号値を４つの受信チャンネル(CH1, CH2, CH3, CH4)で収集された信号から計算する場合の例を示している。この場合、カーネル関数W(CH, j)は、式(3)により各受信チャンネルで収集されたNMR信号の信号値に基づいて求めることができる。
【数３】
0005547053.tif 000003
但し、式(3)においてSl(j)は行Lxの周辺の行におけるNMR信号列の信号値を要素とする行列である。
【００４９】
このように、ある受信チャンネルCHに対応する信号値を他の受信チャンネルを含む全てのチャンネルで収集された信号値を用いて重み付け加算して求めるようにカーネル関数W(CH, j)を決定すれば、カーネル関数W(CH, j)のパラメータとなる重み係数は、コイル要素２４ｃ間における感度分布の差異に応じた値となる。換言すれば、コイル要素２４ｃ間における感度分布の差異を考慮して、より正確かつ整合性のとれた信号値を、他の信号値から計算によって求めることが可能となる。
【００５０】
カーネル関数Wを求めるために用いられるNMR信号の領域は、全領域とすることができる。すなわち、ｋ空間上の全てのNMR信号を用いてカーネル関数Wの重み係数を求めることができる。但し、カーネル関数Wの精度向上及び処理簡略化の観点から、S/N (signal to noise ratio) が良好でかつ信号強度の絶対値が相対的に大きいｋ空間中心付近の低周波領域におけるNMR信号を用いてカーネル関数Wの重み係数を求めることが望ましい。
【００５１】
このため、信号値算出部４１Ａには、入力装置３３から入力された情報に基づいてカーネル関数Wを求めるためのｋ空間の領域を任意の領域に設定する機能が備えられる。
【００５２】
異常値検出部４１Ｂは、信号値算出部４１Ａにおいてカーネル関数を用いて算出されたNMR信号の計算値と、イメージングスキャンによってイメージングデータとして収集されたNMR信号の信号値とを比較する閾値処理によって受信チャンネルごとのｋ空間における異常データを検出する機能を有する。
【００５３】
信号補正部４１Ｃは、異常値検出部４１Ｂにおいて検出されたｋ空間の異常データを補正する機能を有する。
【００５４】
画像再構成部４１Ｄは、ｋ空間データ記憶部４２からｋ空間データを取り込んでフーリエ変換(FT: Fourier transform)を含む画像再構成処理を施すことにより画像データを再構成する機能と、再構成した画像データを画像データ記憶部４３に書き込む機能とを有する。
【００５５】
画像処理部４１Ｅは、画像データ記憶部４３から画像データを取り込んで必要な画像処理を施す機能と、画像処理後の画像データを表示装置３４に表示させる機能とを有する。PIではNMR信号の受信チャンネルごとに生成される複数の画像データの合成処理が診断画像データの生成に必要である。
【００５６】
次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作及び作用について説明する。
【００５７】
図９は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０によりｋ空間データの異常値補正処理を伴って被検体Ｐのイメージングを実行する際の流れを示すフローチャートである。
【００５８】
まずステップＳ１において、シーケンスコントローラ３１や静磁場用磁石２１等のスキャンを実行するための磁気共鳴イメージング装置２０の構成要素は、イメージングスキャンを実行し、被検体ＰからイメージングデータとしてNMR信号を収集する。
【００５９】
そのために予め寝台３７に被検体Ｐがセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１(超伝導磁石)の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。
【００６０】
そして、撮像条件設定部４０は、複数のコイル要素２４ｃをNMR信号の受信コイルとする撮像条件を設定し、設定した撮像条件をシーケンスコントローラ３１に出力する。そうすると、シーケンスコントローラ３１は、パルスシーケンスを含む撮像条件に従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることにより被検体Ｐがセットされた撮像領域に傾斜磁場を形成させるとともに、RFコイル２４からRF信号を発生させる。
【００６１】
このため、被検体Ｐの内部における核磁気共鳴により生じたNMR信号が、RFコイル２４により受信されて受信器３０に与えられる。受信器３０は、RFコイル２４からNMR信号を受けて、所要の信号処理を実行した後、A/D変換することにより、デジタルデータのNMR信号である生データを生成する。受信器３０は、生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える。シーケンスコントローラ３１は、生データをコンピュータ３２のデータ処理部４１に与え、データ処理部４１はｋ空間データ記憶部４２に形成されたｋ空間に生データをｋ空間データとして配置する。
【００６２】
尚、NMR信号は、受信コイルとして用いたコイル要素２４ｃごとに収集され、複数のコイル要素２４ｃに出力先として接続される受信チャンネルの数だけｋ空間が作成される。このため、受信チャンネルごとにｋ空間データのセットが収集される。
【００６３】
次にステップＳ２において、信号値算出部４１Ａは、入力装置３３から入力された情報に基づいて、ｋ空間の各位置におけるNMR信号の信号値を周辺のNMR信号の値から算出するカーネル関数Wを求めるためのｋ空間の領域を設定する。
【００６４】
次にステップＳ３において、信号値算出部４１Ａは、カーネル関数Wを求めるためのｋ空間の領域に含まれるｋ空間データを用いてカーネル関数Wを求める。カーネル関数Wの計算には、各受信チャンネルで収集されたｋ空間データが用いられる。
【００６５】
次にステップＳ４において、信号値算出部４１Ａは、異常データの検出対象となるｋ空間データを収集した受信チャンネル及び異常データの検出対象となるｋ空間データのPE方向における行を１つ選択する。受信チャンネル及び行の選択順序については、予め任意に設定しておくことができる。
【００６６】
図１０は、図５に示す信号値算出部４１Ａにより設定されたカーネル関数Wを求めるためのｋ空間の領域及び異常データの検出対象として選択されたｋ空間の行の一例を示す図である。
【００６７】
図１０において、横軸はｋ空間のRO方向を示し、縦軸はPE方向を示す。図１０に示すように、受信チャンネルごとに画像データの生成に必要なｋ空間のRO方向の各ライン上におけるNMRデータが収集される。そして、ｋ空間の低周波領域Rを、カーネル関数W(CH, j)を求めるための受信チャンネルj間で共通の領域として設定することができる。一方、異常データの検出対象となる行Lは、受信チャンネルjごとに選択される。
【００６８】
次にステップＳ５において、信号値算出部４１Ａは、選択された受信チャンネル及び行の各点におけるNMR信号の計算値を、カーネル関数Wを用いてNMR信号の信号値の重み付け加算値として算出する。
【００６９】
図１１は、図５に示す信号値算出部４１Ａによる信号値の算出対象となる受信チャンネルCHに対応するｋ空間の行Lx(CH)及びカーネル関数W(CH. j)を用いて算出されたNMR信号の計算値Lcを示す図である。
【００７０】
図１１(A), (B)において、横軸はｋ空間のRO方向を示し、縦軸はPE方向を示す。また、図１１(B)の縦軸方向は、受信チャンネルj方向にも対応している。図１１(A)に示すように、異常データの検出対象として選択された受信チャンネルCHxに対応する行Lx(CHx)が、信号値算出部４１Ａによる信号値の算出対象となる。そして、図１１(B)に示すように、信号値の算出対象となる行Lxの周辺における行(L1, L2, L3, L4)について全ての受信チャンネルjで収集されたNMR信号の信号値からカーネル関数Wを用いて受信チャンネルCHxに対応する行Lx(CHx)の計算値Lcが算出される。
【００７１】
尚、図１１は、ｋ空間上の各行Lxにおける信号列の計算値Lcを、他の複数の行(L1, L2, L3, L4)における信号列の実測値の重み付け加算によって算出する場合の例を示しているが、図６に示すように、各位置におけるNMR信号の計算値を、m×n個のNMR信号の実測値に対応するカーネル関数Wによって算出することもできる。
【００７２】
次にステップＳ６において、異常値検出部４１Ｂは、選択された受信チャンネル及び行の各点におけるNMR信号の計算値Lcと、選択された受信チャンネル及び行の各点に対してイメージングスキャンによって収集されたNMR信号の信号値Lmとを比較する閾値処理によって、選択された受信チャンネル及び行におけるNMR信号の異常データを検出する。
【００７３】
図１２は、図５に示す異常値検出部４１Ｂによる異常データの検出方法の一例を示す図である。
【００７４】
図１２において横軸はRO方向を示す。図１２(A)は、選択された行L上におけるNMR信号のデータ点D1, D2, D3, ..., D6を示す。図１２(B)の縦軸は、選択された行L上の各データ点D1, D2, D3, ..., D6について収集されたNMR信号の信号強度、つまりNMR信号の実測値Smを示す。図１２(C)の縦軸は、選択された行L上の各データ点D1, D2, D3, ..., D6についてカーネル関数Wによって計算されたNMR信号の信号強度、つまりNMR信号の計算値Scを示す。また、図１２(D)の縦軸は、選択された行L上の各データ点D1, D2, D3, ..., D6におけるNMR信号の実測値Smと計算値Scとの差分値ΔSを示す。
【００７５】
図１２に示すように、選択された行L上におけるNMR信号の各データ点D1, D2, D3, ..., D6におけるNMR信号の実測値Smと計算値Scとの差分値ΔSが閾値THを超えたか否かを判定することによってNMR信号の異常データを検出することができる。すなわち、差分値ΔSが閾値THを超えた場合に、対応するNMR信号の実測値Smが異常データであると判定することができる。図１２は、データ点D5における差分値ΔSが閾値THを超えているため、データ点D5における実測値Smが異常データであると判定された場合の例を示している。
【００７６】
閾値THは、望ましくは各データ点D1, D2, D3, ..., D6におけるNMR信号の複数の差分値ΔSから統計的に有意に異なる差分値ΔSを検出することが可能な値に決定される。但し、閾値THを、経験的に異常データを検出できる値に設定してもよい。
【００７７】
次にステップＳ７において、信号補正部４１Ｃは、異常値検出部４１Ｂにおいて異常データであると判定されたNMR信号の実測値を補正する。
【００７８】
図１３は、図５に示す信号補正部４１Ｃによる異常データの補正方法の一例を示す図である。
【００７９】
図１３(A), (B)において横軸は、RO方向を示す。また、図１３(A)は、選択された行L上の各データ点D1, D2, D3, ..., D6における補正前のNMR信号の実測値Smを示し、図１３(B)は、選択された行L上の各データ点D1, D2, D3, ..., D6における補正後のNMR信号の信号列Lcを示す。
【００８０】
図１３(A)に示すようにデータ点D5における実測値Smが異常データであると判定された場合、図１３(B)に示すようにNMR信号の計算値Scと置換することによって異常データを補正することができる。これにより、選択された受信チャンネル及び行におけるNMR信号の異常データを除去することができる。
【００８１】
尚、異常データの補正は、データの置換に限らず、異常データと判定されたデータ点におけるNMR信号の計算値Scと実測値Smとの重み付け加算処理や異常データと判定されたデータ点の周囲のデータ点におけるNMR信号の実測値Smに基づく補間処理によって行うようにしてもよい。
【００８２】
そして、ステップＳ４からステップＳ７までの処理が全ての受信チャンネル及び行について実行される。そのために、ステップＳ８では、信号値算出部４１Ａが、異常データの検出対象となる受信チャンネル及び行が全て選択済みであるか否かを判定する。そして、全ての受信チャンネル及び行が選択されていないと判定された場合には、受信チャンネル及び行ごとにステップＳ４からステップＳ７までの処理が繰り返される。
【００８３】
一方、全ての受信チャンネル及び行が選択されたと判定された場合には、ステップＳ４からステップＳ７までの処理が完了する。この結果、各受信チャンネルの各行における異常データがそれぞれ補正される。
【００８４】
図１４は、図５に示す信号補正部４１Ｃにより、複数の受信チャンネルにおいて検出された異常データを補正した例を示す図である。
【００８５】
図１４において横軸方向は、RO方向及び受信チャンネル方向を示す。また図１４(A)は、各受信チャンネル(CH1, CH2, CH3)の選択された行L上の各データ点D1, D2, D3, ..., D6における補正前のNMR信号の実測値Smを示し、図１４(B)は、選択された行L上の各データ点D1, D2, D3, ..., D6における補正後のNMR信号の信号列Lcを示す。
【００８６】
受信チャンネルごとのｋ空間における各行について異常データの検出処理が実行されると、図１４(A)に示すように特定の受信チャンネルで収集されたNMR信号が異常データであっても検出することができる。そして、図１４(B)に示すように各異常データをそれぞれカーネル関数WによるNMR信号の計算値Scと置換することによって異常データを補正することができる。
【００８７】
尚、カーネル関数Wを求めるためのｋ空間の領域に異常データが存在すると、カーネル関数Wの精度が低下する。この場合、カーネル関数Wにより計算されるNMR信号の計算値Scの精度が不十分となる恐れがある。そこで、異常データの補正後におけるｋ空間データを用いて繰り返しカーネル関数Wを求めることによってカーネル関数Wの最適化を行うことができる。
【００８８】
カーネル関数Wの最適化を行う場合には、ステップＳ９において、信号値算出部４１Ａが、カーネル関数Wの精度が十分であるか否かを判定する。例えば、予め入力装置３３から信号値算出部４１Ａに入力されたカーネル関数Wの計算回数だけカーネル関数Wが計算されていない場合には、信号値算出部４１Ａにおいてカーネル関数Wの精度が十分でないと判定されるように設定することができる。或いは、カーネル関数Wを求めるためのｋ空間の領域において閾値を超える数又は乖離量の異常データが検出された場合には、信号値算出部４１Ａにおいてカーネル関数Wの精度が十分でないと判定されるように設定することもできる。
【００８９】
ステップＳ９において、カーネル関数Wの精度が十分でないと判定された場合には、再びステップＳ３からステップＳ８までの処理が実行される。すなわち、異常データの補正後におけるｋ空間データを用いて再度カーネル関数Wが求められる。
【００９０】
図１５は、図５に示す信号値算出部４１Ａにより、異常データの補正後におけるｋ空間データを用いて再度カーネル関数Wを求める方法を説明する図である。
【００９１】
図１５において、横軸はｋ空間のRO方向を示し、縦軸はPE方向を示す。また、図１５(A)は、カーネル関数Wを求めるためのｋ空間の領域Rに異常データが存在する場合の例を示し、図１５(B)はカーネル関数Wを求めるためのｋ空間の領域Rにおける異常データをカーネル関数WによるNMR信号の計算値Scと置換した例を示す。
【００９２】
図１５に示すように、カーネル関数Wを求めるためのｋ空間の領域Rに異常データが存在する場合には、異常データをカーネル関数WによるNMR信号の計算値Scと置換した領域Rのｋ空間データを用いて再度カーネル関数Wを求めることができる。
【００９３】
すなわち、カーネル関数Wの計算後において、カーネル関数Wの計算に用いた領域Rに含まれる全ての行について異常データの検出処理及び補正処理を行うと、ｋ空間の領域Rが更新される。そこで、更新後の領域Rにおけるｋ空間データを用いて再度カーネル関数Wを計算することができる。
【００９４】
更に、領域Rに含まれるｋ空間データの更新及び更新後のｋ空間データを用いたカーネル関数Wの計算を繰り返すことによって、カーネル関数Wの各パラメータをそれぞれ適切な値に収束させることができる。すなわち、領域Rに含まれる異常データを除去しながら領域Rにおけるｋ空間データ及びカーネル関数Wを更新することができる。
【００９５】
そして、収束後の最適なカーネル関数Wを用いた各受信チャンネル及び各行における異常データの検出及び補正が完了すると、ステップＳ９において、信号値算出部４１Ａによりカーネル関数Wの精度が十分であると判定される。
【００９６】
尚、カーネル関数Wの収束計算を行う間は、領域Rのみについて異常データの検出及び補正を行い、最適なカーネル関数Wが得られた後に全ての行について異常データの検出及び補正を行うようにしてもよい。また、最適なカーネル関数Wに基づく異常データの検出対象を、カーネル関数Wの収束計算前における初期のｋ空間データとしてもよい。
【００９７】
ステップＳ９において、カーネル関数Wの精度が十分であると判定されると、ステップＳ１０において、画像再構成部４１Ｄは、異常データの補正後における受信チャンネルごとのｋ空間データをｋ空間データ記憶部４２から取り込んで画像再構成処理を施す。これにより、受信チャンネルごとの画像データが再構成される。そして、再構成された画像データは画像データ記憶部４３に書き込まれる。
【００９８】
次にステップＳ１１において、画像処理部４１Ｅは、画像データ記憶部４３から受信チャンネルごとの画像データを取り込んで合成処理等の必要な画像処理を施す。これにより、診断用の画像データが生成される。そして、画像処理部４１Ｅは、画像処理後の診断画像データを表示装置３４に出力させる。このため、ユーザは表示装置３４に表示された診断画像を観察することが可能となる。
【００９９】
つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置２０は、ｋ空間上の各データ点における信号値を他のデータ点における信号値に基づいて計算するカーネル関数を求め、カーネル関数によるｋ空間データの計算値と収集されたｋ空間データの信号値とに基づいて異常データの検出及び補正を行うようにしたものである。
【０１００】
このため、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、ｋ空間上の位置に依らず、スパイクノイズ等の異常データを除去して画像品質を向上させることができる。特に、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、NMR信号の強度が大きいｋ空間の中心付近における異常データであっても除去することができる。
【０１０１】
特に、ある受信チャンネルに対応するｋ空間のNMR信号の信号値が、他の受信チャンネルで収集されたNMR信号の信号値を用いて計算されるため、コイル要素２４ｃの感度差を反映させた信号値を得ることができる。このため、コイル要素２４ｃの感度差が反映されない単純な補間処理や重み付け加算処理等の処理によって信号値を計算する場合に比べてより正確に信号値を計算し、コイル要素２４ｃの感度差を反映させることが可能なｋ空間において異常データを良好に除去することができる。
【０１０２】
また、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、イメージング用に収集された自己データのみで異常データの検出及び補正を行うことができる。すなわち、異常データの除去のために本来イメージングに必要でないデータを収集する必要がない。このため、撮像時間の増加を抑制しつつ異常データの補正を行うことができる。
【０１０３】
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
【符号の説明】
【０１０４】
２０  磁気共鳴イメージング装置
２１  静磁場用磁石
２２  シムコイル
２３  傾斜磁場コイル
２４  RFコイル
２４ａ  WBコイル
２４ｂ  フェーズドアレイコイル
２４ｃ  コイル要素
２５  制御系
２６  静磁場電源
２７  傾斜磁場電源
２８  シムコイル電源
３２  コンピュータ
３７  寝台
４０  撮像条件設定部
４１  データ処理部
４１Ａ  信号値算出部
４１Ｂ  異常値検出部
４１Ｃ  信号補正部
４１Ｄ画像再構成部
４１Ｅ  画像処理部
４２  ｋ空間データ記憶部
４３  画像データ記憶部
Ｐ  被検体
【図１】
0005547053.tif 000004
【図２】
0005547053.tif 000005
【図３】
0005547053.tif 000006
【図４】
0005547053.tif 000007
【図５】
0005547053.tif 000008
【図６】
0005547053.tif 000009
【図７】
0005547053.tif 000010
【図８】
0005547053.tif 000011
【図９】
0005547053.tif 000012
【図１０】
0005547053.tif 000013
【図１１】
0005547053.tif 000014
【図１２】
0005547053.tif 000015
【図１３】
0005547053.tif 000016
【図１４】
0005547053.tif 000017
【図１５】
0005547053.tif 000018