(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相エンコードの順序を被検体の体動に応じて制御することにより、ｋ空間における測定データの変化の周波数がナイキスト周波数となるように被検体をスキャンするスキャン手段と、前記測定データをフーリエ変換することによって被検体の画像を再構成する画像再構成手段とを有する磁気共鳴撮像装置において、
前記スキャン手段は前記位相エンコードの順序を被検体の予測した体動の位相に基づいて制御するように構成されており、前記被検体の体動の振幅を時間軸に対して一定周期の正弦波であると予測することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項２】
位相エンコードの順序を被検体の体動に応じて制御することにより、ｋ空間における測定データの変化の周波数がナイキスト周波数となるように被検体をスキャンするスキャン手段と、前記測定データをフーリエ変換することによって被検体の画像を再構成する画像再構成手段とを有する磁気共鳴撮像装置において、
前記スキャン手段は前記位相エンコードの順序を１スキャンに含まれる予測した複数の体動周期の少数の位相に基づいて制御するように構成されており、前記被検体の体動の振幅を時間軸に対して一定周期の正弦波であると予測することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の磁気共鳴撮像装置において、前記位相エンコードの順序をローソート又はハイソートにより定めることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴撮像方法および装置に関する。さらに詳しくは、位相エンコードの順序を被検体の体動に応じて制御して測定データを収集することにより再構成画像の体動アーチファクト(artifact)を除去する磁気共鳴撮像方法および装置である。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、磁気共鳴撮像装置においては、例えば被検体の呼吸動作等の周期的な体動によって再構成画像に生じるアーチファクト（体動アーチファクト）を除去するため、被検体の体動を検出してその検出信号に応じて位相エンコードの順序を制御すること（ビューオーダリング(view ordering) ）が行なわれる。
【０００３】
ビューオーダリングにより、収集された測定データはｋ空間において位相エンコード方向にあたかも体動によりナイキスト(Nyquist) 周波数で変調されかのようになる。このため、そのような測定データを２次元フーリエ変換（画像再構成）したとき、アーチファクトは再構成画像の位相エンコード方向のＦＯＶ(field of view) の両端に移動するので、ＦＯＶを画像表示範囲の２倍に選ぶことにより、表示画面からアーチファクトを除去することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
体動を検出するため、被検体には検出器が装着される。呼吸動作を検出するとき等は、空気を封入したベルトを被検体に巻付け呼吸動作による空気圧の変化を利用して体動を検出するようにしているが、そのような検出装置は被検体にとって負担の大きいものであり、特に病弱な被検体にとっては過酷となる場合もある。このため、もし検出器を使用せずに済ませられるなら、それは大いに好ましい。
【０００５】
検出器を使用しないとなると、被検体の体動は予測によって求めなければならない。その場合、予測は正確でなければならず、予測が不正確で実態とずれている場合は、アーチファクトを除去するどころか却って増加させることにもなりかねない。
【０００６】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、体動アーチファクトを除去するために体動検出器を必要としない磁気共鳴撮像方法および装置を実現することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための第１の発明は、位相エンコードの順序を被検体の体動に応じて制御することにより、ｋ空間における測定データの変化の周波数がナイキスト周波数となるように被検体をスキャンし、前記測定データをフーリエ変換することによって被検体の画像を再構成する磁気共鳴撮像方法において、前記位相エンコードの順序を被検体の予測した体動の位相に基づいて制御することを特徴とする磁気共鳴撮像方法である。
【０００８】
課題を解決するための第１の発明において、前記位相エンコードの順序は１スキャンに含まれる予測した複数の体動周期の少数の周期毎の位相に基づいて制御することがより効果的な体動アーチファクト除去を行なう点で好ましい。
【０００９】
この場合、少数の周期は１周期乃至３周期、最も好ましくは１周期であることがさらに効果的な体動アーチファクト除去を行なう点で好ましい。
課題を解決するための第１の発明によれば、位相エンコードの順序を被検体の予測した体動の位相に基づいて制御するようにしたので、体動の初期位相の影響を受けずに体動アーチファクトを除去することができ、したがって、体動アーチファクト除去のための体動検出器を必要としない磁気共鳴撮像方法を実現することができる。
【００１０】
課題を解決するための第２の発明は、位相エンコードの順序を被検体の体動に応じて制御することにより、ｋ空間における測定データの変化の周波数がナイキスト周波数となるように被検体をスキャンするスキャン手段と、前記測定データをフーリエ変換することによって被検体の画像を再構成する画像再構成手段とを有する磁気共鳴撮像装置において、前記スキャン手段は前記位相エンコードの順序を被検体の予測した体動の位相に基づいて制御するように構成されていることを特徴とする磁気共鳴撮像装置である。
【００１１】
課題を解決するための第２の発明によれば、位相エンコードの順序を被検体の予測した体動の位相に基づいて制御するようにしたので、体動の初期位相の影響を受けずに体動アーチファクトを除去することができ、したがって、体動アーチファクト除去のための体動検出器を必要としない磁気共鳴撮像装置を実現することができる。
【００１２】
課題を解決するための第３の発明は、位相エンコードの順序を被検体の体動に応じて制御することにより、ｋ空間における測定データの変化の周波数がナイキスト周波数となるように被検体をスキャンするスキャン手段と、前記測定データをフーリエ変換することによって被検体の画像を再構成する画像再構成手段とを有する磁気共鳴撮像装置において、前記スキャン手段は前記位相エンコードの順序を１スキャンに含まれる予測した複数の体動周期の少数の周期毎の位相に基づいて制御するように構成されていることを特徴とする磁気共鳴撮像装置である。
【００１３】
課題を解決するための第３の発明において、前記少数の周期は１周期乃至３周期、最も好ましくは１周期であることが効果的な体動アーチファクト除去を行なう点で好ましい。
【００１４】
課題を解決するための第３の発明によれば、位相エンコードの順序を１スキャンに含まれる予測した複数の体動周期の少数の周期毎の位相に基づいて制御するようにしたので、体動の初期位相および周期の変化に影響されずに体動アーチファクトを除去することができ、したがって、体動アーチファクト除去のために体動検出器を必要としない磁気共鳴撮像装置を実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１に磁気共鳴撮像装置のブロック図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。なお、本装置の構成によって本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。また、本装置の動作によって本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
〔１〕装置の構成
図１において、Ｍは静磁場発生装置であり、その静磁場空間内に勾配コイルＧ、送信コイルＢおよび受信コイルＲが配置される。勾配コイルＧは３系統のコイルを有し、互いに垂直な３方向の勾配磁場、すなわちスライス勾配磁場、リード勾配磁場および位相エンコード勾配磁場をそれぞれ生じるようになっている。受信コイルＲの内側には被検体Ｏの撮像対象部位が挿入される。
【００１６】
被検体ＯはクレードルＣＬ上に載置される。クレードルＣＬは移送装置ＭＶによって移送されるようになっている。
勾配駆動装置ＧＲは、勾配コイルＧに駆動信号を与えて勾配磁場を発生させるものである。勾配駆動装置ＧＲは３系統の駆動部を有し勾配コイルＧにおける３系統の勾配コイルをそれぞれ駆動するようになっている。
【００１７】
送信装置ＴＲは、送信コイルＢに送信信号（ＲＦパルス）を与えて、被検体Ｏ内の測定対象原子例えば水素原子のスピンを励起するための高周波磁場を発生させるものである。
【００１８】
受信装置ＲＶは、受信コイルＲが検出した被検体Ｏ内の磁気共鳴信号を受信するものである。なお、被検体Ｏの胴部等を撮像するのに送信コイルＢを受信コイルとして利用する場合は、その検出信号を受信する場合がある。
【００１９】
アナログ・ディジタル変換装置ＡＤは、受信装置ＲＶから出力される受信信号をディジタル信号に変換してコンピュータＣＯＭに入力するものである。
制御装置ＣＮＴは移送装置ＭＶ、勾配駆動装置ＧＲ、送信装置ＴＲ、受信装置ＲＶおよびアナログ・ディジタル変換装置ＡＤに制御信号を与えてそれらの動作を制御し、スキャンを遂行するものである。
【００２０】
送信コイルＢ、勾配コイルＧ、受信コイルＲ、送信装置ＴＲ、勾配駆動装置ＧＲ、受信装置ＲＶおよび制御装置ＣＮＴは本発明におけるスキャン手段の実施の形態の一例である。
【００２１】
コンピュータＣＯＭは、アナログ・ディジタル変換装置ＡＤから与えられる測定データを図示しないメモリに記憶するとともに、それに基づいて画像再構成を行なって被検体Ｏの画像を再構成するものである。コンピュータＣＯＭは本発明における画像再構成手段の実施の形態の一例である。コンピュータＣＯＭはまた制御装置ＣＮＴに指令を与えてその動作を管制する。
【００２２】
操作装置ＯＰは、操作者によって操作されコンピュータＣＯＭに操作者の指令を与えるものである。表示装置ＤＩＳは、コンピュータＣＯＭが再構成した画像を表示するものである。表示装置ＤＩＳはまた操作者に対するメッセージ等を表示し、操作者が対話式にコンピュータＣＯＭを操作できるようになっている。
〔２〕スキャンおよび画像再構成
図２に、本装置による測定データ収集のパルスシーケンスの一例を１ビュー分について示す。なお、図２のパルスシーケンスはスピンエコー法によるパルスシーケンスの一例である。
【００２３】
図２において、ＲＦパルスＲｆは送信装置ＴＲによって発生され送信コイルＢに与えられる信号である。スライス勾配信号Ｇｓ、リード勾配信号Ｇｒおよび位相エンコード勾配信号Ｇｐは、勾配駆動装置ＧＲの３系統の駆動部によってそれぞれ発生され、勾配コイルＧの３系統の勾配コイル、すなわち、スライス勾配コイル、リード勾配コイルおよび位相エンコード勾配コイルにそれぞれ与えられる信号である。スピンエコー信号Ｓは受信コイルＲによって検出され受信装置ＲＶで受信される信号である。
【００２４】
１ビューのパルスシーケンスは次のように進行する。先ず、時相Ｔ１においてＲＦパルスＲｆ（９０°パルス）とスライス勾配信号Ｇｓとにより被検体Ｏの所定のスライスが選択励起される。
【００２５】
次いで時相Ｔ２において、リード勾配信号Ｇｒにより、励起されたスピンのディフェーズ(dephase) が行なわれ、かつ位相エンコード勾配信号Ｇｐによってスピンの位相エンコードが行なわれる。
【００２６】
次いで時相Ｔ３において、ＲＦパルスＲｆ（１８０°パルス）とスライス勾配信号Ｇｓとによりスピンの選択反転が行なわれ、その後、時相Ｔ４においてリード勾配Ｇｒによりスピンエコー信号Ｓの読み出しが行なわれる。
【００２７】
スピンエコー信号Ｓは受信コイルＲを通じて受信装置ＲＶによって受信される。受信されたスピンエコー信号Ｓは、アナログ・ディジタル変換装置ＡＤにより時間軸に沿ってサンプリングされ、ディジタルデータに変換されてコンピュータＣＯＭのメモリに記憶される。サンプリング点は例えば２５６点とされる。
【００２８】
このようなパルスシーケンスが繰り返し時間ｔｒ毎に所定回数、例えば２５６回繰り返され、１スキャンの測定データが収集される。繰り返し時間ｔｒは励起されたスピンが十分に緩和する時間となるように選ばれ、数１００ｍｓ程度の値になる。したがって、１スキャンの測定データを収集するには、ｔｒが例えば４００ｍｓの場合１０２．４秒の時間がかかる。
【００２９】
Ｓ／Ｎ(signal-to-noise ratio) を高めるために同一個所を例えば２回測定して平均値を求める場合は、同一ビューを２回ずつ繰り返すので、スキャン時間は２倍になる。平均化のための測定回数はＮＥＸ(number of excitation)と呼ばれる。ＮＥＸは必要に応じて所望の値に設定される。
【００３０】
位相エンード勾配信号Ｇｐの振幅はビュー毎に変更され、毎回異なった位相エンコードが行われる。図２においてはそれを位相エンコード勾配信号Ｇｐの複数の振幅によって示している。
【００３１】
パルスシーケンスは、図３に示すようなグラディエントエコー法によるパルスシーケンスを利用することもできる。図３のパルスシーケンスにおいては、スピンを反転させるための１８０°パルスは用いられず、リード勾配磁場Ｇｒの操作によりグラディエントエコー（勾配エコー）信号Ｓを発生させるようになっている。そして、この勾配エコー信号が受信される。
【００３２】
このようなスキャンにより収集されるスピンエコー信号（または勾配エコー信号、以下スピンエコー信号で代表する）がコンピュータＣＯＭのメモリに記憶され、図４に示すようなｋ空間のデータマップが形成される。図４において、横軸ｋｘはスピンエコー信号の読み出し方向であり、縦軸ｋｙは位相エンコード方向である。
【００３３】
横軸ｋｘに沿ってスピンエコー信号のサンプリングデータが配列される。サンプリング点数が２５６のとき、２５６個のデータが配列される。縦軸ｋｙに沿って各ビューのスピンエコー信号が位相エンコード番号に従って配列される。１スキャンのビュー数が２５６であるとき位相エンコード番号は０〜２５５である。位相エンコード番号が１ステップ変化する度に位相エンコード量が一定量ずつ変化する。
【００３４】
この例では、データマップは２５６ｘ２５６のマトリクスサイズを有する。位相エコード方向のマトリクスサイズは位相エンコード方向のＦＯＶを与える。以下、位相エンコード方向のＦＯＶを単にＦＯＶという。
【００３５】
このデータマップのデータを２次元フーリエ変換することにより、被検体Ｏの断面についての画像を再構成することができる。再構成画像のマトリクスサイズはｋ空間のデータマップのマトリクスサイズに対応して２５６ｘ２５６となる。
【００３６】
被検体Ｏの頭部等、体動のない部位をスキャンするときは、図５に示すように、ビュー番号と位相エンコード番号は番号の同じもの同士が対応付けられる。これによって、０番目のビューにおいては位相エンコード番号０の位相エンコードが行なわれ、１番目のビューにおいては位相エンコード番号１の位相エンコードが行なわれ、以下同様にｉ（〜２５５）番目のビューにおいては位相エンコード番号ｉ（〜２５５）の位相エンコードが行なわれる。
〔３〕体動アーチファクト除去の原理
被検体Ｏが例えば呼吸等により周期的な体動をするときは、上記のようなビュー番号と位相エンコード番号の対応付けでスキャンすると再構成画像に体動アーチファクトが生じる。そこで、従来からビュー番号と位相エンコード番号の対応付け（ビューオーダリング）を体動に応じて制御することにより体動アーチファクトを除去することが行なわれる。
【００３７】
本発明もビューオーダリングを制御する点では従来と共通である。そこで説明の順序として、まずビューオーダリング制御による体動アーチファクト除去の原理について説明する。なお、説明を簡単にするため１次元に縮退させて説明する。
【００３８】
図６〜図１０にビューオーダリング制御の説明図を示す。被検体Ｏの体動が図６（ａ）に示すように一定周期ＴＭの正弦波であるとしたとき、スライス内の各点の磁気共鳴信号はこの正弦波に従って変動する。
【００３９】
そのような変動をする磁気共鳴信号について、（ｂ）に示すように繰り返し時間ｔｒのビューで信号採取した場合、各ビューの測定データは各ビューの発生時点の体動の振幅に対応して（ｃ）に示すように変化する。
【００４０】
（ｃ）のように変化する測定データが得られたビューを、データ変化（体動振幅）が小さい順に並べ変えると、各ビューは図７に示すように正弦波の半周期の軌跡に沿って並ぶ。このような並べ変えはローソート(low sort)と呼ばれる。
【００４１】
ローソートによって、各ビューの並びはビュー番号とは無関係になり、例えばビュー番号０のビューは順位１２７に順位付けられ、ビュー番号１のビューは順位１５６に順位付けられ、ビュー番号２のビューは順位２００に順位付けられ…、というようになる。
【００４２】
このようにローソートされた体動振幅につき、図８に示すように、例えば第１順位のデータと第２５４順位のデータとで位置を交換し、第３順位のデータと第２５２順位のデータとで位置を交換し、第５順位のデータと第２５０順位のデータとで位置を交換し、…、というように両端から数えて同順位のもの同士で１つ置きに位置の交換を行なう。この位置の交換はスワップ(swap)と呼ばれる。
【００４３】
スワップが完了した状態では、図９に示すように各ビューについて新たな順位が定まる。なお、図９においては、直観的理解を容易にするためにビュー数を極めて少なく表現している。以下、同様な表現法を採用する。
【００４４】
このようなスワップによる順位の再編成はハイソート(high sort) と呼ばれる。ハイソートされた状態では、図９に示すように体動振幅の極性がその配列順位の１ステップ毎に交互に切り換わるようになる。
【００４５】
ハイソートにはもう１つのやり方がある。それは、ローソートされたビュー順位について、前半の第０〜１２７順位のビューと後半の第１２８〜２５５順位のビューとを相互に入れ子（インターリーブ(interleave)）にするものである。
【００４６】
すなわち、第０順位と第１順位の間に第１２８順位を挿入し、第１順位と第２順位の間に第１２９順位を挿入し、第２順位と第３順位の間に第１３０順位を挿入し…、というようにする。
【００４７】
これによって、図１０に示すように再編成されたビュー順位が得られる。図１０においても体動振幅の極性がその配列順位の１ステップ毎に交互に切り換わるようになる。
【００４８】
ハイソート後の順位はその並びの通りに位相エンコード番号に対応付けられる。すなわち、第０順位のビューには位相エンコード番号０が対応付けられ、第１順位のビューには位相エンコード番号１が対応付けられ、第２順位のビュー番号には位相エンコード番号２が対応付けられ…、というようになる。これがビューオーダリング制御である。
【００４９】
例えば図１０の入れ子方式のハイソートを行なったとき、図１１に示すようなビューオーダリングが形成される。図１１において、横軸がビュー番号、縦軸が位相エンコード番号である。すなわち、体動がない場合の図５のようなビューオーダリングが、体動がある場合は図１１のように制御されることになる。
【００５０】
このようなビューオーダリングに従った位相エンコードによって、図６（ａ）のような体動をする被検体Ｏをスキャンすると、ｋ空間においては位相エンコード方向（ｋｙ）に沿って例えば図１２に示すように変化する測定データが得られる。
【００５１】
図１２において、横軸が位相エンコード方向、縦軸はデータ変化の規格化された振幅を表す。図１２において、測定データの変化は位相エンコードの１ステップ毎に振幅が変わるものとなり、いわゆるナイキスト周波数で変調されたものとなる。
【００５２】
ｋ空間における測定データの変化の包絡線はハイソートされた体動振幅の包絡線と相似になる。したがって、図１２に示す測定データの変化の包絡線は図１０のようにハイソートされた体動振幅の包絡線と相似である。なお、スワップによってハイソートを行なったときは図９に示す包絡線と相似になる。
【００５３】
このような変化をする測定データをフーリエ変換したとき、再構成画像においては、例えば図１３に示すように、実体像Ｒに対してそのゴースト（体動アーチファクト）ＧがＦＯＶの両端に生じるようになる。したがって、ＦＯＶの大きさを画像表示範囲の２倍にとることにより、表示画面には体動アーチファクトが表示されないようにすることができる。
【００５４】
ただし、それは検出器を用いて体動を正確に検出した上でハイソートおよびそれに基づくビューオーダリング制御を行なった場合であり、検出器を用いることなく予測に基づいて行なう場合は、予測と実際との間のずれによりアーチファクトの除去は不完全なものになる。
【００５５】
例えば、体動の初期位相が予測とはπ／４違っているとすると、図１１のビューオーダリングでスキャンしても、ｋ空間での測定データの変化は図１４のようになり、フーリエ変換して得られる再構成画像は図１５に示すようになる。図１５において、主たる体動アーチファクトＧはＦＯＶの両端に移動するものの、実体像Ｒ上およびその周辺にアーチファクトＧ’が生じる。
【００５６】
ローソートにより、体動振幅は、図７に示したように正弦波の最小値から最大値までの半周期内にソートされる。このため、正弦波の正および負の半波において頂点の両側の対称的な振幅は順序の区別がつけられない。このようなローソートの特性に起因して、体動振幅に基づくビューオーダリング制御は初期位相の変化に影響され易いものとなる。
〔４〕体動アーチファクト除去の実施形態
本発明においては、ローソートおよびハイソートを上記のような体動振幅に代えて体動の位相に着目して行なうことを特徴とする。以下それについて説明する。
【００５７】
体動が、図１６（ａ）に示すように、周期ｂｃｔ(breething cycle time)の正弦波であるとしたとき、体動の位相は（ｂ）のように変化する。なお、位相の値は０−２πを０−１に規格化してある。このような体動をする被検体Ｏにつき、（ｃ）に示すように繰り返し時間ｔｒのビューでスキャンを行なうと、各ビュー発生時点での体動位相は（ｄ）のようになる。
【００５８】
ここで、例えばｂｃｔは３〜５秒、ｔｒは４００ｍｓ、１スキャン時間は１０２．４秒である。
（ｄ）のような体動位相をローソートすると、図１７に示すように、体動の１周期（位相０〜１）にわたってソートされたものとなる。前記の体動振幅によるローソートが半周期内のソートになるのに対して、体動位相によるローソートは１周期内のソートとなる。
【００５９】
図１７のローソートを体動振幅で見ると図１８に示すようにソーティングしたものに相当する。このようなソーティングは振幅を利用したローソートによっては不可能であり、位相を用いることにより初めて可能となる。
【００６０】
図１７のローソートをスワップによってハイソートすると図１９に示すようになる。図１９に示すハイソートは、体動振幅でみると図２０のようにハイソートしたものに相当する。
【００６１】
図１７のローソートを入れ子によってハイソートすると図２１に示すようになる。図２１に示すハイソートは、体動振幅でみると図２２のようにハイソートしたものに相当する。
【００６２】
図２１に示す入れ子方式のハイソートに従ってビューオーダリングを行なうと、例えば図２３に示すようなビュー番号と位相エンコード番号との対応付けが得られる。
【００６３】
このビューオーダリングでスキャンして得られた測定データは、ｋ空間で図２４に示すように変化する。この測定データの変化の包絡線は図２２に示すハイソートの包絡線と相似である。
【００６４】
ｋ空間の測定データをフーリエ変換して得られる画像は図２５に示すようになり、体動アーチファクトＧがＦＯＶの両端に飛ばされ実体像Ｒとその周辺にはアーチファクトを含まない画像が得られる。
【００６５】
ここで、体動の初期位相が例えばπ／４ずれたとすると、図２３に示すビューオーダリング（位相ずれを無視したビューオーダリング）でスキャンした場合、ｋ空間における測定データの変化は図２６に示すようになる。そについての再構成画像は図２７に示すようになり、図２５と変わりないものが得られる。
【００６６】
すなわち、体動位相に基づいてビューオーダリング制御を行なうと、体動の初期位相に影響されることなく体動アーチファクトの除去を行なうことができる。
上記において、ローソートは、図１６（ｄ）に示した１スキャン中の全ての体動位相を対象とし、それを図１７のように１周期内にソートしている。この場合、１スキャン時間（例えば１０２．４秒）内に体動周期（例えば５秒）が複数周期含まれることにより、実際の体動の周期が予測と違っていると誤差の累積が生じる。
【００６７】
そのような場合には全ビューを通じたローソートは適切なものでなくなり、結局ビューオーダリングが不適切となって十分な体動アーチファクト除去ができなくなるおそれがある。
【００６８】
そのようなおそれがあるときは、ローソートを次のように変更する。すなわち、ローソートは１スキャンの全ビューを通じてではなく、予測体動周期の各周期毎あるいは少数の周期毎に行なうようにするのである。
【００６９】
周期数が少ない程誤差の累積が少ないので、できるだけ少ない周期が望ましい。この意味で１周期が最も誤差が少ない点で好ましい。誤差が小さい場合は数周期程度までは許容できよう。
【００７０】
詳しく説明すれば、図１６（ａ），（ｂ）のような振幅，位相の体動に対して、（ｃ）のようなビューでスキャンし（ｄ）のような体動位相とビューの対応が得られるとしたとき、体動の最初の１周期内に属するビュー０〜１４の範囲で１つのローソートを行い、同様に、次の１周期に属するビューの範囲、その次の１周期に属するビューの範囲、…においてそれぞれローソートを行なう。
【００７１】
ビュー０〜１４の範囲について例えば図２８に示すようなローソート結果が得られたとすると、これについてハイソートを行なう。また、ビュー２４２〜２５５の範囲について例えば図２９に示すようなローソート結果が得られたとすると、これについてもハイソートを行なう。
【００７２】
ハイソートはスワップまたは入れ子のいずれによっても良い。スワップの場合は図１９および図２０に示したものと同様なハイソートが得られる。入れ子の場合は図２１および図２２に示したものと同様なハイソートが得られる。
【００７３】
同様なハイソートを各ビュー範囲（体動周期）毎に行い、それぞれハイソート結果を求める。
これらハイソート結果を用いてビューオーダリングを行なうために、ハイソート結果を体動の発生順に連結して統合ハイソートを形成する。これによって、スワップ方式の場合は図３０（図３１）に示すような統合ハイソートが形成され、入れ子の場合は図３２（図３３）に示すような統合ハイソートが形成される。
【００７４】
そして、この統合ハイソートに基づいてビューオーダリングを行なう。
以上のようなローソート、ハイソートおよび統合ハイソートについて式を用いて説明すれば次の通りである。
【００７５】
１ビュー当たりの体動位相変化量は次式で与えられる。
【００７６】
【数１】
0003696677.tif 000002
【００７７】
ここで、
ｎｅｘ：ＮＥＸ数
なお、（ｉｎｔ）は整数を求める演算を表す。（１）式において体動位相変化量ｐｈ0 は０−２πの範囲を０−１に規格化したものとなっている。
【００７８】
入れ子によるハイソートを行なう便宜上、（１）式で与えられるものの２倍を仮に１ビュー当たりの位相変化量とし、
【００７９】
【数２】
0003696677.tif 000003
【００８０】
とする。
（２）式で与えられる位相変化量ｐｈを用いて、次式により各ビューｉにおける位相を求める。
【００８１】
【数３】
0003696677.tif 000004
【００８２】
（３）式において、ｐｈはｐｈ0 の２倍であるから、第１項はビューの位相を体動周期ｂｃｔの半周期で規格化することを示す。これによって、体動周期の前半に属するビューの位相と後半に属するビューの位相は平等に扱えるようになる。
【００８３】
第２項はｐｈ＊ｉ／２の整数分、すなわちｐｈ0 ＊ｉの整数分を求めるものであるから周期数（周波数ではない）を求めるものとなる。したがって、（３）式は、周期数によってラベリングされた半周期規格化位相を与えるものとなる。
【００８４】
ｍ（ｉ）の値を全ビューについて求め、値の小さい順に並べてビューの順位付けを行なう。このとき、周期数によるラベリングにより、ｍ（ｉ）は後の周期のものほど値が大きくなり、順位が後ろになる。また、同一周期の中では半周期で規格化された位相の小さい順に順位付けられる。
【００８５】
半周期で規格化された位相で順位付けられることにより、位相の小さい順に並べる（ローソートする）と周期の前半に属するビューと後半に属するビューとは入れ子になり、結果的には図２１に示したハイソートまで一挙に行なわれることになる。これは入れ子方式の利点である。
【００８６】
なお、入れ子方式を採用せずスワップ方式によるときは、（２）式における係数２および（３）式の第２項における係数１／２を共に１とし、かつ各周期毎のローソートの範囲内でスワップを行なえば良い。これによって、図１９に示したようなハイソートが行なえる。
【００８７】
図２１（図２２）のような各周期におけるハイソートがラベリングに従って順序付けられると、図３２（図３３）に示したような統合ハイソートが形成される。
【００８８】
このような統合ハイソートにおいてｉ番目に位相が小さいビューの順位をｏｄ（ｉ）とし、次式に従って位相エンコード番号を決める。
【００８９】
【数４】
0003696677.tif 000005
【００９０】
これによって、例えば図３４に示すようなビューオーダリングが行なわれる。このようなビューオーダリングに従ってスキャンしたとき、ｋ空間における測定データの変化は図３５に示すようになる。図３５における測定データの変化の包絡線は図３３に示したものと相似になる。
【００９１】
このように変化する測定データのフーリエ変換は図３６に示すようになる。図３５において、体動アーチファクトＧはＦＯＶの両端に飛ばされ、実体像Ｒおよびその周辺にはアーチファクトが存在しない。
【００９２】
この画像再構成を数式で示せば、測定データのフーリエ変換（画像再構成）は次式で与えられる。
【００９３】
【数５】
0003696677.tif 000006
【００９４】
ここで、
Ｂ（ω）：測定データの実体画像成分
ω0 ＝２π／ｔｒ＊ｂｃｔ
ω  ＝２π／ＦＯＶ＊ｋ
ｋ：位相エンコード番号
なお、アスタリスク（＊）は乗算を表す。
【００９５】
（５）式のフーリエ変換を実行すると、
【００９６】
【数６】
0003696677.tif 000007
【００９７】
（６）式に示すように、ゴースト（体動アーチファクト）はＦＯＶの両端（±ＦＯＶ／２）に飛んでかつ±ＦＯＶ／（４π）＊ω0 ＝±ＦＯＶ／２＊ｔｒ／ｂｃｔだけぶれたものとなる。通常ｔｒ＜＜ｂｃｔであるから、ぶれは画像上極めて小さなものとなる。
【００９８】
ハイソートが体動の各周期単位で行われることにより、体動周期が予測したものと相違してもその影響は各周期単位のハイソート内に止まり、１スキャン全体を通じて誤差が累積することはない。したがって、体動周期が予測と異なる場合でもその影響は小さく、体動アーチファクトの除去は効果的に行なわれる。
【００９９】
さらに、ハイソートを入れ子方式で行なった場合は、以下に述べるように、体動周期が予測とずれた場合のｋ空間における測定データの変化の包絡線の不連続性が緩和され、体動アーチファクト除去性能の劣化が抑制される。
【０１００】
すなわち、図３７（ａ）に示すように、実際の体動周期ｂｃｔＡが予測した体動周期ｂｃｔＥからずれているとすると、入れ子方式によるハイソートの体動振幅の包絡線は図３７（ｂ）に示すようになる。
【０１０１】
図３７（ｂ）において、包絡線Ａ１は予測体動周期ｂｃｔＥの前半における体動曲線を周期ｂｃｔＥ一杯に引き伸ばしたものとなり、包絡線Ｂ１は予測体動周期ｂｃｔＥの後半における体動曲線を周期ｂｃｔＥ一杯に引き伸ばしたものとなる。
【０１０２】
各予測体動周期においても同様になることにより、図示のような包絡線の繋がりが得られる。
これに対して、スワップ方式を利用すると包絡線は（ｃ）に示すようになり、（ｂ）に示す入れ子方式による包絡線と比較して、体動周期の継ぎ目での連続性が劣るものとなる。
【０１０３】
ハイソートされた体動振幅の包絡線はｋ空間における測定データの変化の包絡線を決定するから、相対的に包絡線の連続性の良い入れ子方式は体動アーチファクト除去効果が優れている。
〔５〕スキャンの実施形態
上記のような体動アーチファクト除去手法を採用したときのスキャンの実施形態について以下に説明する。
【０１０４】
図３８に、動作のフローチャートを示す。図３８において、ステージＳＴ１においてパラメータの設定が行なわれる。パラメータの設定は操作装置ＯＰを通じて操作者によって行なわれる。
【０１０５】
この操作により、１スキャンのビュー数とＮＥＸ数が設定される。体動アーチファクトが表示画面に出ないようにするために、位相エンコード方向のＦＯＶは画像表示範囲の２倍に設定される。そして、このようなＦＯＶ拡大にかかわらず空間分解能をＦＯＶ拡大前と同じに維持するために、ビュー数はＦＯＶ拡大前の２倍の値に設定される。
【０１０６】
すなわち、
【０１０７】
【数７】
0003696677.tif 000008
【０１０８】
ここで、
ｖｉｅｗ：画像表示マトリクスに相当するビュー数
また、ＮＥＸは次のように設定される。
【０１０９】
【数８】
0003696677.tif 000009
【０１１０】
また、実ＮＥＸがコンピュータＣＯＭにより次のように求められる。
【０１１１】
【数９】
0003696677.tif 000010
【０１１２】
なお、（ｆｌｏａｔ）は実数を求める演算を表す。全ビュー（ａｖｉｅｗ）のうち画像表示マトリクスに相当するビュー（ｖｉｅｗ）のＮＥＸをその他の部分よりも多くするときは、実ＮＥＸは非整数となる。
【０１１３】
次に、ステージＳＴＡ２において、コンピュータＣＯＭによりソーティングが行なわれる。ソーティングの詳細なフローチャートを図３９に示す。
図３９に示すように、ステージＳＴ２１においてソーティングのための初期設定が行なわれる。
【０１１４】
先ずビューの繰り返し時間ｔｒの決定が行なわれる。スキャンを心拍同期（ゲーティング）で行なう場合は、ｔｒは予め測定された心拍周期ｂｐｍ(beat per minutes)に基づいて決定される。ゲーティングで行なわないときは電源同期または非同期のいずれかの指定に応じて適宜のｔｒが決定される。
【０１１５】
次に、ＮＥＸの設定が行なわれる。先ずベースＮＥＸが下記のように決定される。
【０１１６】
【数１０】
0003696677.tif 000011
【０１１７】
さらに、実ＮＥＸが非整数となる場合は非整数化ＮＥＸが下記のように決定される。
【０１１８】
【数１１】
0003696677.tif 000012
【０１１９】
なお、非整数化ＮＥＸとは、実ＮＥＸを非整数化するＮＥＸという意味であり、ｉｎｅｘ２それ自体は整数である。
次に、ＮＥＸがｉｎｅｘ２となる部分のビュー数を下記のように求める。
【０１２０】
【数１２】
0003696677.tif 000013
【０１２１】
次に、境界のビュー番号を下記のように求める。
【０１２２】
【数１３】
0003696677.tif 000014
【０１２３】
【数１４】
0003696677.tif 000015
【０１２４】
これによって、ｋ空間が位相エンコード方向（ｋｙ）において下記のような３つの領域ｐ１，ｐ２，ｐ３に分割される。
領域ｐ１：      ０≦（ビュー番号）＜ｉｎ１
領域ｐ２：  ｉｎ１≦（ビュー番号）＜ｉｎ２
領域ｐ３：  ｉｎ２≦（ビュー番号）＜ａｖｉｅｗ
これを図示すれば、図４０のようになる。ここで、領域ｐ１，ｐ３についてはＮＥＸがｉｎｅｘ１とされ、領域ｐ２についてはｉｎｅｘ２とされる。
【０１２５】
次に、ステージＳＴ２２において体動に関する位相計算が行なわれる。位相計算は各領域ｐ１，ｐ２，ｐ３毎に行なわれる。位相は後に半周期規格化位相を計算するための基本位相（位相ステップ）が求められる。
【０１２６】
位相ステップは、領域ｐ１，ｐ３については下記によって求められる。
【０１２７】
【数１５】
0003696677.tif 000016
【０１２８】
領域ｐ２については下記によって求められる。
【０１２９】
【数１６】
0003696677.tif 000017
【０１３０】
次に、ステージＳＴ２３において半周期規格化位相の計算が行なわれる。先ず、上記の位相ステップを用いて、各ビューの位相を下記に示すように各領域ｐ１，ｐ２，ｐ３毎に求める。
【０１３１】
【数１７】
0003696677.tif 000018
【０１３２】
【数１８】
0003696677.tif 000019
【０１３３】
【数１９】
0003696677.tif 000020
【０１３４】
そして、下記により、半周期規格化位相を周期数ラベル付きで求める。
【０１３５】
【数２０】
0003696677.tif 000021
【０１３６】
ｍ（ｉ）は各領域毎に求められる。
次に、ｍ（ｉ）の値の小さい順にビューに順位を付ける。このとき、ｉ番目に小さい位相を与えるビュー番号を下記の通りとする。
【０１３７】
【数２１】
0003696677.tif 000022
【０１３８】
次に、ステージＳＴ２４において、ｍ（ｉ）の値に応じてビューの並べ換えが行なわれる。
次に、ステージＳＴ２５において、各ビューに対する位相エンコード番号付けが行なわれる。位相エンコード番号付けはｏｄ（ｉ）に従って下記のように行なわれる。
【０１３９】
【数２２】
0003696677.tif 000023
【０１４０】
次に、ステージＳＴ２６において、位相エンコード振幅決めが行なわれる。位相エンコードは、
【０１４１】
【数２３】
0003696677.tif 000024
【０１４２】
とし（ただし、ｉｓｔｅｐは位相エンコードの１ステップ当たりのエンコード量）、
【０１４３】
【数２４】
0003696677.tif 000025
【０１４４】
によって振幅が決定される。
以上がステージＳＴ２におけるソーティングである。
次に、ステージＳＴ３において上記の位相エンコード（ビューオーダリング）に従ってスキャンが行なわれる。スキャンによって得られた測定データに基づいてステージＳＴ４において画像再構成が行なわれ、再構成された画像がステージＳＴ５において表示装置ＤＩＳに出力される。
【０１４５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、課題を解決するための第１の発明によれば、位相エンコードの順序を被検体の予測した体動の位相に基づいて制御するようにしたので、体動の初期位相の影響を受けずに体動アーチファクトを除去することができ、したがって、体動アーチファクト除去のための体動検出器を必要としない磁気共鳴撮像方法を実現することができる。
【０１４６】
また、課題を解決するための第２の発明によれば、位相エンコードの順序を被検体の予測した体動の位相に基づいて制御するようにしたので、体動の初期位相の影響を受けずに体動アーチファクトを除去することができ、したがって、体動アーチファクト除去のための体動検出器を必要としない磁気共鳴撮像装置を実現することができる。
【０１４７】
また、課題を解決するための第３の発明によれば、位相エンコードの順序を１スキャンに含まれる予測した複数の体動周期の少数の周期毎の位相に基づいて制御するようにしたので、体動の初期位相および周期の変化に影響されずに体動アーチファクトを除去することができ、したがって、体動アーチファクト除去のために体動検出器を必要としない磁気共鳴撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例の装置におけるスキャンのパルスシーケンスを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例の装置におけるスキャンのパルスシーケンスを示す図である。
【図４】ｋ空間における測定データのデータマップを示す図である。
【図５】ビュー番号と位相エンコード番号との対応を示す図である。
【図６】体動とスキャンとの関係を示す図である。
【図７】ローソートを示す図である。
【図８】スワップを示す図である。
【図９】スワップによるハイソートを示す図である。
【図１０】入れ子によるハイソートを示す図である。
【図１１】ビュー番号と位相エンコード番号との対応を示す図である。
【図１２】ｋ空間のデータ変化を示す図である。
【図１３】再構成画像を示す図である。
【図１４】ｋ空間のデータ変化を示す図である。
【図１５】再構成画像を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態の一例の装置における体動とスキャンとの関係を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態の一例の装置におけるローソートを示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態の一例の装置におけるローソートを示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態の一例の装置におけるスワップによるハイソートを示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態の一例の装置におけるスワップによるハイソートを示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態の一例の装置における入れ子によるハイソートを示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態の一例の装置における入れ子によるハイソートを示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態の一例の装置におけるビュー番号と位相エンコード番号との対応を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態の一例の装置におけるｋ空間のデータ変化を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態の一例の装置における再構成画像を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態の一例の装置におけるｋ空間のデータ変化を示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態の一例の装置における再構成画像を示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態の一例の装置におけるローソートを示す図である。
【図２９】本発明の実施の形態の一例の装置におけるローソートを示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態の一例の装置におけるスワップによるハイソートを示す図である。
【図３１】本発明の実施の形態の一例の装置におけるスワップによるハイソートを示す図である。
【図３２】本発明の実施の形態の一例の装置における入れ子によるハイソートを示す図である。
【図３３】本発明の実施の形態の一例の装置における入れ子によるハイソートを示す図である。
【図３４】本発明の実施の形態の一例の装置におけるビュー番号と位相エンコード番号との対応を示す図である。
【図３５】本発明の実施の形態の一例の装置におけるｋ空間のデータ変化を示す図である。
【図３６】本発明の実施の形態の一例の装置における再構成画像を示す図である。
【図３７】本発明の実施の形態の一例の装置における体動とハイソートの関係を示す図である。
【図３８】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図３９】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図４０】本発明の実施の形態の一例の装置におけるｋ空間の構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｍ  静磁場発生装置
Ｂ  送信コイル
Ｇ  勾配コイル
Ｒ  受信コイル
Ｏ  被検体
ＣＬ  クレードル
ＭＶ  移送装置
ＴＲ  送信装置
ＧＲ  勾配駆動装置
ＲＶ  受信装置
ＡＤ  アナログ・ディジタル変換装置
ＣＮＴ  制御装置
ＣＯＭ  コンピュータ
ＤＩＳ  表示装置
ＯＰ  操作装置
【図１】
0003696677.tif 000026
【図２】
0003696677.tif 000027
【図３】
0003696677.tif 000028
【図４】
0003696677.tif 000029
【図５】
0003696677.tif 000030
【図６】
0003696677.tif 000031
【図７】
0003696677.tif 000032
【図８】
0003696677.tif 000033
【図９】
0003696677.tif 000034
【図１０】
0003696677.tif 000035
【図１１】
0003696677.tif 000036
【図１２】
0003696677.tif 000037
【図１３】
0003696677.tif 000038
【図１４】
0003696677.tif 000039
【図１５】
0003696677.tif 000040
【図１６】
0003696677.tif 000041
【図１７】
0003696677.tif 000042
【図１８】
0003696677.tif 000043
【図１９】
0003696677.tif 000044
【図２０】
0003696677.tif 000045
【図２１】
0003696677.tif 000046
【図２２】
0003696677.tif 000047
【図２３】
0003696677.tif 000048
【図２４】
0003696677.tif 000049
【図２５】
0003696677.tif 000050
【図２６】
0003696677.tif 000051
【図２７】
0003696677.tif 000052
【図２８】
0003696677.tif 000053
【図２９】
0003696677.tif 000054
【図３０】
0003696677.tif 000055
【図３１】
0003696677.tif 000056
【図３２】
0003696677.tif 000057
【図３３】
0003696677.tif 000058
【図３４】
0003696677.tif 000059
【図３５】
0003696677.tif 000060
【図３６】
0003696677.tif 000061
【図３７】
0003696677.tif 000062
【図３８】
0003696677.tif 000063
【図３９】
0003696677.tif 000064
【図４０】
0003696677.tif 000065