(57)【要約】【課題】ハードウェアを高性能化することなしに、ＲＦシミングを実現する。【解決手段】ＲＦシミングを目的として調整される、各チャンネルに与えるＲＦパルスの強度、位相を、ＲＦシミングにより得られたＢ１分布の均一度を維持しながら、撮像空間に生じる正味の照射強度を規格化し、実質的な照射強度の変化を抑える。規格化は、各チャンネルからの出力を合成した合成強度の方向がＲＦシミング後と同じとなり、大きさが、ＲＦシミング前と同じとなるよう、各チャンネルに与えるＲＦパルスの強度を同じ割合で変化させる。【選択図】図４
2014200590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数チャンネルを有し、各チャンネルからそれぞれ高周波磁場パルスを撮像領域に照射する高周波磁場照射部と、
照射する前記高周波磁場パルスの強度および位相を、照射強度および照射位相として前記チャンネル毎に決定する照射磁場決定部と、
決定された前記照射強度および照射位相で各前記チャンネルから前記高周波磁場パルスを照射し、撮像を行う撮像部と、を備え、
前記照射磁場決定部は、予め定められた強度の初期値である初期強度および位相の初期値である初期位相に対し、前記撮像領域内の高周波磁場分布の均一度を高めるよう前記チャンネル毎に調整するＲＦシミングを行い、調整後の前記初期強度を、両チャンネルから照射される前記高周波磁場パルスの合成強度が所定の範囲内となるよう補正し、前記照射強度を得ること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記照射磁場決定部は、
前記初期強度および前記初期位相を、照射効率が最も高い強度および位相に設定する初期設定部と、
前記ＲＦシミングを行い、当該ＲＦシミング後の強度および位相として調整強度および照射位相を得るＲＦシミング部と、
前記各チャンネルから前記調整強度および前記照射位相で照射される前記高周波磁場パルスの合成強度である合成調整強度が、前記各チャンネルから前記初期強度および前記初期位相で照射される前記高周波磁場パルスの合成強度である合成初期強度に近づくよう、前記調整強度を補正し、前記照射強度を得るＲＦ補正部と、を備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ＲＦ補正部は、前記合成調整強度が、前記合成初期強度の所定数倍以内となるよう前記調整強度を補正し、前記照射強度を得ること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ＲＦ補正部は、前記合成調整強度が、前記合成初期強度に合致するよう前記調整強度を補正し、前記照射強度を得ること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項２から４いずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記チャンネル数は２つであり、
前記初期設定部は、前記初期強度および前記初期位相を、ＱＤ照射を実現するよう決定すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項２から５いずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記照射磁場決定部は、前記初期強度および前記初期位相の設定に先立ち、所望のフリップ角に対応する、前記高周波磁場照射部の照射ゲインを、初期照射ゲインとして得る照射ゲイン調整部をさらに備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項６記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記照射ゲイン調整部は、前記照射強度を得る照射ゲインを各チャンネルのゲイン補正値として算出すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項１から７いずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記高周波磁場照射部の、前記チャンネル毎に備えられたハードウェアのチャンネル間の出力誤差を補正する機差補正部をさらに備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
複数のチャンネル各々から撮像領域に照射する高周波磁場パルスの強度および位相を、照射効率が最も高い強度および位相である初期強度および初期位相に設定する初期設定ステップと、
前記撮像領域内の高周波磁場分布の均一度を高めるよう前記初期強度および前記初期位相を前記チャンネル毎に調整するＲＦシミングを行い、調整強度および照射位相を得るＲＦシミングステップと、
前記各チャンネルから前記調整強度および前記照射位相で照射される前記高周波磁場パルスの合成強度である合成調整強度が、前記各チャンネルから前記初期強度および前記初期位相で照射される前記高周波磁場パルスの合成強度である合成初期強度に近づくよう、前記調整強度を補正し、照射強度を得るＲＦ補正ステップと、
前記照射強度および前記照射位相で各前記チャンネルから前記高周波磁場パルスを照射し、撮像を行う撮像ステップと、を含むこと
を特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング（以下、ＭＲＩと呼ぶ。）技術に関する。特に、撮像空間における高周波磁場（ＲＦ）パルスの照射均一度を向上させるＲＦシミング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置では、静磁場中におかれた原子核の磁気モーメントに対し、固有の周波数を有するＲＦパルスを照射し、これにより生じる磁気共鳴現象を利用して物質の自然科学的な情報を測定、画像として可視化する。
【０００３】
近年、より鮮明な画像を得るために装置の高磁場化が進み、３テスラ機などが登場している。この３テスラ機では、使用する周波数のＲＦ波長が、主な撮像対象である人体の大きさと合致するために、撮像対象内に定常波が生じ、これにより、撮像空間内でＲＦパルスの照射強度の不均一、すなわち、生成される回転磁界の分布（Ｂ１分布）の不均一が発生している。この不均一を克服するため、複数のチャンネルを持つ送信コイルを用い、それぞれのチャンネルに与えるＲＦパルスの強度と位相とを独立に制御することで、Ｂ１分布の均一度を高めるＲＦシミングが考案されている（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。ＲＦシミングは、現在では３テスラ以外の静磁場強度下でも用いられ、ＲＦ波長と撮像対象の大きさに起因したＢ１分布の不均一だけでなく、撮像対象の形状に起因したＢ１分布の不均一を補正する技術としても用いられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｐ．Ｌｅｄｄｅｎ，“Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｈｏｍｏｇｅｎｅｅｉｔｈ  ａｔ  Ｈｉｇｈ  Ｆｉｅｌｄｓ：Ｃｏｍｐｕｔａｉｏｎａｌ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  “Ｂ１  Ｓｈｉｍｍｉｎｇ”  ｗｉｔｈ  ａｎ  Ｅｉｇｈｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｃｏｉｌ，Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔｌ．Ｓｏｃ．Ｍａｇ．Ｒｅｓｏｎ．Ｍｅｄ．１１（２００３），ｐ．２３９０
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７,６３３,２９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＲＦシミングは、照射系を複数のチャンネルに分割しさえすれば実現可能であり、汎用性が高く、Ｂ１分布の均一度を向上させるためには大変重要な技術である。しかしながら、ＲＦシミングにより撮像空間内のＢ１分布の均一度は向上するものの、印加するＲＦパルスの強度および位相をチャンネル毎に調整するため、全体としての強度が増減する。このため、この増減に対応可能な高性能なハードウェアが必須となる。このような高性能なハードウェアがないと、照射ゲインの調整幅を超えてしまい、適切なＲＦパルスの照射が行えない。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ハードウェアを高性能化することなしに、前述の課題を克服する技術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】
本発明は、ＲＦシミングを目的として調整される、各チャンネルに与えるＲＦパルスの強度、位相を、ＲＦシミングにより得られたＢ１分布の均一度を維持しながら、撮像空間に生じる正味の照射強度を規格化し、実質的な照射強度の変化を抑える。規格化は、各チャンネルからの出力の合成ベクトルの絶対値がＲＦシミング前後で変化しないよう、各チャンネルに与えるＲＦパルスの強度を任意の割合で変化させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ハードウェアを高性能化することなしに、ＲＦシミングが要求するＲＦパルス照射を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態のＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の送信系のハードウェア構成を説明するための説明図である。
【図３】本発明の実施形態の制御処理系の機能ブロック図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態のＲＦシミング前の正味のＲＦ強度を、（ｂ）は、同ＲＦシミング後の正味のＲＦ強度を、（ｃ）は、同規格化後の正味のＲＦ強度を、それぞれ説明するための説明図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態の規格化による各チャンネルの出力変化例を説明するためのグラフである。
【図６】（ａ）は、本発明の実施形態の撮像処理のフローチャートであり、（ｂ）は、従来手法による撮像処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面に従って本発明に係る好ましい実施形態について詳説する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、特に明示しない限り、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１２】
本実施形態では、画像取得装置としてＭＲＩ装置を用いる場合を例にあげて説明する。まず、本実施形態のＭＲＩ装置の一例の全体概要を図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態のＭＲＩ装置の一実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【００１３】
本実施形態のＭＲＩ装置１００は、ＮＭＲ現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図１に示すように、静磁場発生部１２０と、傾斜磁場発生部１３０と、高周波磁場照射部（以下、送信部）１５０と、高周波磁場検出部（以下、受信部）１６０と、制御処理部１７０と、シーケンサ１４０と、を備える。
【００１４】
静磁場発生部１２０は、垂直磁場方式であれば、被検体１０１の周りの空間にその体軸と直交する方向に、水平磁場方式であれば、体軸方向に、均一な静磁場を発生させるもので、被検体１０１の周りに配置される永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源を備える。
【００１５】
傾斜磁場発生部１３０は、ＭＲＩ装置１００の座標系（装置座標系）であるＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル１３１と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源１３２とを備え、後述のシーケンサ１４０からの命令に従ってそれぞれの傾斜磁場コイル１３１の傾斜磁場電源１３２を駆動することにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを印加する。この傾斜磁場により、被検体１０１に対するスライス面を設定する。また、後述する核磁気共鳴信号をエンコードし、位置情報を付与する。
【００１６】
送信部１５０は、被検体１０１の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるために、被検体１０１に高周波磁場パルス（ＲＦパルス）を照射するもので、高周波発振器（シンセサイザ）１５２と変調器１５３と高周波増幅器１５４と送信側の高周波コイル（送信コイル）１５１とを備える。本実施形態の送信部１５０は、複数のチャンネルを有し、各チャンネルからそれぞれＲＦパルスを照射する。
【００１７】
送信コイル１５１は、チャンネル毎に給電点を有し、各給電点に供給されるＲＦパルスを照射する。シンセサイザ１５２と、変調器１５３と、高周波増幅器１５４とは、チャンネル毎に備えられる。一例として、それぞれ２つ備える場合を図２に示す。本図に示すように、それぞれ、第一のチャンネル（チャンネル１：Ｃｈ１）に対応し、シンセサイザ１５２ａ、変調器１５３ａ、高周波増幅器１５４ａが備えられ、第二のチャンネル（チャンネル２：Ｃｈ２）に対応し、シンセサイザ１５２ｂ、変調器１５３ｂ、高周波増幅器１５４ｂが備えられる。ただし、シンセサイザは共有でも構わない。
【００１８】
シンセサイザ１５２はＲＦパルスを生成し、出力する。変調器１５３は、シーケンサ１４０からの指令に従って出力されたＲＦパルスを強度および位相を変調する。高周波増幅器１５４は、この変調されたＲＦパルスを増幅し、被検体１０１に近接して配置された送信コイル１５１の給電点に供給する。送信コイル１５１は供給されたＲＦパルスを被検体１０１に照射する。シーケンサ１４０から変調器１５３に与えられる変調の指示、タイミングは、制御処理部１７０により制御される。
【００１９】
受信部１６０は、被検体１０１の生体組織を構成する原子核スピンの核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号（エコー信号、ＮＭＲ信号）を検出するもので、受信側の高周波コイル（受信コイル）１６１と信号増幅器１６２と直交位相検波器１６３と、Ａ／Ｄ変換器１６４とを備える。受信コイル１６１は、被検体１０１に近接して配置され、送信コイル１５１から照射された電磁波によって誘起された被検体１０１の応答のＮＭＲ信号を検出する。検出されたＮＭＲ信号は、信号増幅器１６２で増幅された後、シーケンサ１４０からの指令によるタイミングで直交位相検波器１６３により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがＡ／Ｄ変換器１６４でディジタル量に変換されて、制御処理部１７０に送られる。
【００２０】
送信コイル１５１と傾斜磁場コイル１３１とは、被検体１０１が挿入される静磁場発生部１２０の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体１０１に対向して、水平磁場方式であれば被検体１０１を取り囲むようにして設置される。また、受信コイル１６１は、被検体１０１に対向して、或いは取り囲むように設置される。
【００２１】
シーケンサ１４０は、制御処理部１７０からの指示に従って、ＲＦパルスと傾斜磁場パルスとを印加するよう各部を動作させる。具体的には、制御処理部１７０からの指示に従って、被検体１０１の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信部１５０、傾斜磁場発生部１３０、および受信部１６０に送信する。
【００２２】
制御処理部１７０は、ＭＲＩ装置１００全体の制御、各種データ処理等の演算、処理結果の表示及び保存等を行うもので、ＣＰＵ１７１と記憶装置１７２と表示装置１７３と入力装置１７４とを備える。
【００２３】
記憶装置１７２は、ハードディスクなどの内部記憶装置と、外付けハードディスク、光ディスク、磁気ディスクなどの外部記憶装置とにより構成される。記憶装置１７２は、例えば、経時的な画像解析処理及び計測を行うプログラムやその実行において用いる不変のパラメータなどを記憶するＲＯＭ（読み出し専用メモリ）と、計測結果や受信部１６０で検出したエコー信号、及び関心領域設定に用いる画像を一時保管すると共にその関心領域を設定するためのパラメータなどを記憶するＲＡＭ（随時書き込み読み出しメモリ）と、ＣＰＵ１７１で再構成された画像データを記録するデータ格納部となる光磁気ディスク、磁気ディスクなどを備える。
【００２４】
表示装置１７３は、記憶装置１７２から読み出した画像データを映像化して断層像として表示する表示部であり、例えば、ＣＲＴ、液晶などのディスプレイ装置で構成される。
【００２５】
入力装置１７４は、ＭＲＩ装置１００の各種制御情報や制御処理部１７０で行う処理の制御情報の入力のインタフェースであり、例えば、トラックボールまたはマウスとキーボードとを備える。入力装置１７４は、表示装置１７３に近接して配置される。操作者は、表示装置１７３を見ながら入力装置１７４を通してインタラクティブにＭＲＩ装置１００の各種処理に必要な指示、データを入力する。
【００２６】
ＣＰＵ１７１は、操作者が入力した指示に従って、記憶装置１７２に予め保持されるプログラムを実行することにより、ＭＲＩ装置１００の動作の制御、各種データ処理等の制御処理部１７０の各処理を実現する。例えば、送信部１５０の各チャンネルに与えるＲＦパルスの強度と位相とを決定する。また、受信部１６０からのデータが制御処理部１７０に入力されると、ＣＰＵ１７１は、信号処理、画像再構成処理等を実行し、その結果である被検体１０１の断層像を表示装置１７３に表示するとともに、記憶装置１７２に記憶する。また、シーケンサ１４０を制御する。
【００２７】
現在、ＭＲＩ装置の撮像対象核種で、臨床で普及しているものは、被検体１０１の主たる構成物質である水素原子核（プロトン）である。ＭＲＩ装置１００では、プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または機能を、二次元もしくは三次元的に撮像する。
【００２８】
また、静磁場の不均一を調整するシムコイルを備えていてもよい。傾斜磁場の印加に起因する渦電流の空間的かつ時間的な情報から、シムコイルに補償電流を印加する。なお、渦電流は、傾斜磁場発生部１３０に補償電流を印加することによりキャンセルしてもよい。
【００２９】
次に、本実施形態の制御処理部１７０が実現する機能について説明する。本実施形態の制御処理部１７０は、図３に示すように、撮像条件設定部２１０と、撮像部２３０とを備える。撮像条件設定部２１０は、ユーザから撮像パラメータを含む撮像条件の設定を受け付け、設定する。撮像部２３０は、撮像条件設定部２１０により設定された撮像条件に従って、各部を動作させ、撮像を実行する。
【００３０】
本実施形態の撮像条件設定部２１０は、各チャンネルに与えられるＲＦパルスの強度および位相を、照射強度および照射位相として決定する照射磁場決定部（ＲＦ決定部）２２０を備える。
【００３１】
本実施形態のＲＦ決定部２２０は、撮像領域内の高周波磁場分布の均一度を高めるよう、強度の初期値（初期強度）および位相の初期値（初期位相）をチャンネル毎に調整するＲＦシミングを行い、調整後の初期強度を、各チャンネルから照射されるＲＦパルスの合成強度が所定の範囲内になるよう補正し、照射強度を得る。この補正を規格化と呼ぶ。
【００３２】
本実施形態のＲＦ決定部２２０は、各チャンネルに与えるＲＦパルスの強度および位相を決定するため、図３に示すように、照射ゲイン調整部２２１と、初期設定部２２２と、ＲＦシミング部２２３と、ＲＦ補正部２２４と、機差補正部２２５と、備える。
【００３３】
なお、制御処理部１７０の各部は、予め記憶装置１７２に格納されるプログラムを、ＣＰＵ１７１がメモリにロードして実行することにより実現される。
【００３４】
照射ゲイン調整部２２１は、照射ゲインを測定し、撮像条件で設定されたフリップアングルの励起を実現する照射ゲインの初期値を決定する。そして、決定した照射ゲインの初期値を初期照射ゲインとして設定する。初期照射ゲインを設定する処理は、ＲＦシミング部２２３およびＲＦ補正部２２４による各処理に先立ち、行われる。
【００３５】
初期設定部２２２は、各チャンネルに与えるＲＦパルスの初期強度および初期位相を設定する。２チャンネル照射の場合、ＱＤ照射を実現するよう、初期強度および初期位相が決定されるのが一般的である。
【００３６】
ＲＦシミング部２２３は、撮像空間に生じる高周波磁場Ｂ１の均一度を向上させるよう、各チャンネルに与えられるＲＦパルスの強度と位相とを個別に調整する、いわゆるＲＦシミング処理を行う。本実施形態では、調整後の位相と、調整後の強度とを算出する。２チャンネルの場合、一方のチャンネルを基準としてＲＦシミング処理を行う。従って、位相については、基準としないチャンネルの、基準とするチャンネルの位相からの差（位相差）を出力する。なお、ＲＦシミング処理は、公知の手法を用いる。
【００３７】
ＲＦ補正部２２４は、上記規格化を行う。本実施形態では、ＲＦシミングにより得られたＲＦパルスの照射均一度を保ちながら、ＲＦシミング後の正味のＲＦ強度（合成調整強度）が、ＲＦシミング前の正味のＲＦ強度（合成初期強度）にできるだけ近づくよう、各チャンネルの調整強度を補正し、照射強度を得る。なお、このとき、位相については、ＲＦシミング後の位相値（調整位相）を維持する。
【００３８】
ＲＦシミングでは、各チャンネルに与えるＲＦパルスの強度と位相とを個別に制御し、撮像空間に生じる正味のＲＦの均一度を向上させる。しかし、前記各チャンネルに与えるＲＦパルスの強度と位相とを変化させるため、正味のＲＦの強度は、ＲＦシミング前後で変化することがある。本実施形態のＲＦ補正部２２４は、この正味のＲＦ強度の変化を低減させるよう、各チャンネルに与えるＲＦパルスの強度を補正する。
【００３９】
なお、上記照射ゲインの決定処理、ＲＦシミング処理、規格化処理は、設定された照射ゲイン（強度）および位相に応じて、正確に送信コイル１５１からＲＦパルスが出力されることが前提である。しかしながら、一般に、ハードウェアには機差が存在するため、実際は、誤差が発生する。機差補正部２２５は、このハードウェア機差による誤差を予め調整し、上記前提を実現する。具体的には、チャンネル毎に、変調器１５３や高周波増幅器１５４の機差を解消するように定められたオフセット値を予め加算あるいは減算し、誤差をキャンセルする。この際、各チャンネルの強度および位相は、オシロスコープを用いた実測などにより求める。強度については、照射ゲイン調整ツールを用いたシーケンス的な調整を１チャンネルずつ行うことで求めても良い。
【００４０】
次に、本実施形態のＲＦ補正部２２４による規格化処理の概要を説明する。ここでは、チャンネル数は２とし、ＱＤ照射を行うよう設定されているものとする。また、各チャンネルを、それぞれ、チャンネル１（Ｃｈ１）およびチャンネル２（Ｃｈ２）と呼び、ＲＦシミング処理では、チャンネル１（Ｃｈ１）を基準として、チャンネル２（Ｃｈ２）に与えるＲＦパルスの強度および位相を算出する。従って、２チャンネルの環境下でのＲＦシミングによる変化は、チャンネル２（以下、Ｃｈ２という）にのみ生じる。
【００４１】
チャンネル１およびチャンネル２にそれぞれ与えられるＲＦパルスの強度を、Ｒ1、Ｒ2［Ｔｅｓｌａ］、位相を、θ1、θ2［ｄｅｇｒｅｅ］とすると、各チャンネルからの照射を表すベクトルＲｃｈ１およびＲｃｈ２は、以下の式（１）で表される。
【数１】
2014200590.tif 000003
【００４２】
なお、本実施形態では、ＱＤ照射を行うよう、各チャンネルに与えられるＲＦパルスの強度および位相の初期値（初期強度および初期位相）が定められる。チャンネル１を基準とすると、ＱＤ照射時は、Ｒ2＝Ｒ1、θ1＝０、θ2＝９０［ｄｅｇｒｅｅ］と設定されるため、式（１）のベクトルＲｃｈ１およびＲｃｈ２は、本実施形態では、以下の式（２）で表される。
【数２】
2014200590.tif 000004
【００４３】
与えられるＲＦパルスの強度および位相が、上記初期強度および初期位相に設定されている場合、図４（ａ）に示すように、合成初期強度、すなわち、ＱＤ照射時の正味の照射強度ＳQDは、上記式（２）の２つのベクトルＲｃｈ１およびＲｃｈ２の和の絶対値となるため、以下の式（３）で表される。
【数３】
2014200590.tif 000005
【００４４】
本実施形態では、ＱＤ照射用に調整された各チャンネルに与えるＲＦパルスの初期強度および初期位相に対し、ＲＦシミング部２２３がＲＦシミング処理を行う。ＲＦシミング処理後のチャンネル２（Ｃｈ２）の強度（調整強度）をＡ・Ｒ1、チャンネル１（Ｃｈ１）との間の位相差で表される位相（調整位相）をθ［ｄｅｇｒｅｅ］とする。なお、照射ゲイン調整部２２１は、この調整強度Ａ・Ｒ1を実現する照射ゲインの補正値ＡdB［ｄＢ］（強度Ａ）を算出し、その照射ゲインＡdB［ｄＢ］を設定するよう、シーケンサ１４０を介して送信部１５０に指令を出す。得られた調整強度（照射ゲインの補正値）および調整を反映すると、式（２）は、以下の式（４）のように表される。
【数４】
2014200590.tif 000006
【００４５】
なお、これら２つのベクトルＲｃｈ１およびＲｃｈ２で表される照射による、正味の照射強度ＳB1shim、すなわち、合成調整強度は、図４（ｂ）に示すように、２つのベクトルＲｃｈ１およびＲｃｈ２の和の絶対値であるため、以下の式（５）で表される。
【数５】
2014200590.tif 000007
【００４６】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、ＲＦシミングを行うことにより、その前後で、正味の照射強度が異なることがある。本実施形のＲＦ補正部２２４は、ＲＦシミングにより得られたＲＦ照射の均一度が維持された状態で、ＲＦシミング後の正味の照射強度（合成調整強度）ＳB1shimを、ＲＦシミング前の正味の照射強度（合成初期強度）ＳQDに近づける。すなわち、ＲＦ補正部２２４は、合成調整強度が合成初期強度の所定数倍以内となるよう調整強度を補正し、照射強度を得る。これにより、ＲＦシミング前後で、撮像空間に生じる正味の照射強度の変化が所望の範囲となり、照射ゲインの変化も所望の範囲に納まる。
【００４７】
具体的には、まず、所望の範囲を特定する係数Ｒａｎｇｅを定義する。この係数Ｒａｎｇｅを用いると、ＲＦシミング後の正味の照射強度（合成調整強度）ＳB1shimと、ＲＦシミング前の正味の照射強度（合成初期強度）ＳQDとの関係は、以下の式（６）で表される。
【数６】
2014200590.tif 000008
なお、係数Ｒａｎｇｅは、例えば、ＭＲＩ装置１００が許容する照射ゲインの上限を示す値など、予め設定され、記憶装置１７２に保持される。
【００４８】
上記式（６）を満たすよう、両チャンネルからの照射を調整するため、本実施形態では、上記２つのベクトルの強度を同じ割合で増減する係数Ｃｏｅｆｆを導入する。同じ割合で増減させるとは、２つのベクトルの強度の大きさの比を維持しながら、大きさを変化させることである。この係数Ｃｏｅｆｆを導入した際のＲＦシミング後の正味の照射強度ＳB1shimは、以下の式（７）で表される。
【数７】
2014200590.tif 000009
【００４９】
上記式（３）、式（６）および式（７）から、各チャンネルの係数Ｃｏｅｆｆは、以下の式（８）により算出される。
【数８】
2014200590.tif 000010
【００５０】
規格化後のチャンネル１（Ｃｈ１）の強度は、Ｃｏｅｆｆ・Ｒ1であり、規格化後のチャンネル２（Ｃｈ２）の強度は、Ｃｏｅｆｆ・Ａ・Ｒ1である。従って、規格化を行った後の、チャンネル１の照射ゲインの補正値ＡN_dB1は、２０log10（Ｃｏｅｆｆ）［ｄＢ］となり、チャンネル２の照射ゲインの補正値ＡN_dB2は、（２０ｌｏｇ10（Ｃｏｅｆｆ）＋ＡdB）［ｄＢ］となる。なお、位相は、ＲＦシミング後同様、それぞれ、０、θ［ｄｅｇｒｅｅ］である。
【００５１】
上記強度および位相で照射される、補正後の各チャンネルに与えられるＲＦパルスの正味の照射強度Ｓnormを、図４（ｃ）に示す。ここでは、Ｒａｎｇｅが１で、式（８）で、Ｃｏｅｆｆを最大値に設定した場合を例示する。本図に示すように、Ｓnormの大きさは、ＳQDの大きさと等しくなり、Ｓnormの向きは、ＳB1shimの向きとなる。また、位相θはＲＦシミング時の値が維持されるため、ベクトルＲｃｈ２のベクトルＲｃｈ１に対する角度は、ＲＦシミング後の図４（ｂ）と同じとなる。
【００５２】
なお、撮像条件設定部２１０は、得られた照射強度および照射位相を設定する。撮像部２３０は、チャンネル毎に、設定した照射強度および設定した照射位相でＲＦパルスを送信コイル１５１の給電点に与え、撮像を実行する。
【００５３】
なお、上記例では、ＲＦシミング後の正味の照射強度（合成調整強度）ＳB1shimが、ＲＦシミング前の正味の照射強度（合成初期強度）ＳQDの所定の範囲内に納まるよう、係数Ｃｏｅｆｆを計算しているが、これに限られない。例えば、ＲＦシミング後の正味の照射強度（合成調整強度）ＳB1shimが、ＲＦシミング前の正味の照射強度（合成初期強度）ＳQDに合致するよう係数Ｃｏｅｆｆを計算するよう構成してもよい。
【００５４】
この場合、上記式（６）は、以下の式（９）で表される。
【数９】
2014200590.tif 000011
そして、このときの各チャンネルの照射強度に乗算する係数Ｃｏｅｆｆは、以下の式（１０）となる。
【数１０】
2014200590.tif 000012
【００５５】
この場合、ＲＦシミングにより得られた均一度が維持されたまま、ＲＦシミング前後で撮像空間に生じる正味の照射強度の変化が無くなり、照射ゲインの変化も生じない。
【００５６】
また、このとき得られる各チャンネルの照射ゲインの補正値ＡN_dB1およびＡN_dB2を、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す。図５（ａ）は、チャンネル１（Ｃｈ１）の照射ゲインの補正値ＡN_dB1を、図５（ｂ）は、チャンネル２（Ｃｈ２）の照射ゲインの補正値ＡN_dB2を、横軸を照射位相θにとり、それぞれ、ＲＦシミング直後の照射ゲインの補正値ＡdB毎に示したものである。
【００５７】
以下、本実施形態の、撮像時の処理の流れを説明する。図６（ａ）は、本実施形態の撮像処理の処理フローである。
【００５８】
撮像条件設定部２１０が、ユーザから撮像パラメータの入力を受け付けると、初期設定部２２２は、各チャンネルに与えるＲＦパルスの初期強度および初期位相を設定する（ステップＳ１００１）。本実施形態では、２チャンネルＱＤ照射を行うため、初期位相は、チャンネル１（Ｃｈ１）が０、チャンネル２（Ｃｈ２）が９０度に設定される。
【００５９】
照射ゲイン調整部２２１は、撮像条件で定められた各チャンネルに与えるＲＦパルスの強度（初期強度）を実現する照射ゲインを初期照射ゲインとして決定する（ステップＳ１００２）。
【００６０】
ＲＦシミング部２２３は、ＲＦシミング処理を行い、チャンネル２（Ｃｈ２）の、照射ゲインの補正値ＡdBおよび位相の補正値θを算出する（ステップＳ１００３）。
【００６１】
ＲＦ補正部２２４は、規格化処理を行い、チャンネル１（Ｃｈ１）およびチャンネル２（Ｃｈ２）それぞれの、照射ゲインの補正値（ＡN_dB1、ＡN_dB2）を算出する（ステップＳ１００４）。本実施形態では、上述のように、ＲＦシミング後の正味の照射強度ＳB1shimが、ＲＦシミング前の正味の照射強度ＳQDにできる限り近づくよう、上記係数Ｃｏｅｆｆを算出し、それを用いて算出する。
【００６２】
撮像条件設定部２１０は、撮像条件を決定し、設定する（ステップＳ１００５）。ここでは、算出された照射ゲインの補正値分各チャンネルの照射ゲインを調整するとともに、位相を調整する。そして、撮像部２３０は、設定された撮像条件に従って、撮像を実行する（ステップＳ１００６）。
【００６３】
なお、ここで、本実施形態の規格化処理無しの従来の撮像処理の流れを比較のために説明する。従来の撮像処理の流れを図６（ｂ）に示す。
【００６４】
撮像条件に従って、各チャンネルに与えるＲＦパルスの初期強度および初期位相を設定する（ステップＳ１１０１）。例えば、２チャンネルＱＤ照射を行う場合、初期位相は、チャンネル１（Ｃｈ１）が０、チャンネル２（Ｃｈ２）が９０度に設定される。次に、撮像条件で定められた各チャンネルに与えるＲＦパルスの強度（初期強度）を実現する照射ゲインを初期照射ゲインとして決定する（ステップＳ１１０２）。そして、ＲＦシミング処理を行う（ステップＳ１１０３）。
【００６５】
その後、ＲＦシミング後の各チャンネルに与えられるＲＦパルスの強度および位相を実現する照射ゲインを再計算する（ステップＳ１１０４）。そして、再計算した照射ゲインと、照射ゲインに関するハードウェア許容値とを比較する（ステップＳ１１０５）。比較の結果、計算した照射ゲインがハードウェア許容値を超えている場合、照射ゲインをハードウェア許容値に再設定する照射ゲイン頭打ち処理を行い（ステップＳ１１０６）、撮像条件と設定する（ステップＳ１１０７）。一方、超えていない場合は、ＲＦシミング処理後の強度および位相値をそのままＲＦの撮像条件と決定する。そして、設定された撮像条件に従って、撮像を実行する（ステップＳ１１０８）。
【００６６】
本実施形態の撮像処理と従来の撮像処理とを比較すると、本実施形態では、照射ゲインを再計算し、再度設定する必要がないし、また、再設定後の照射ゲインが、ハードウェアの許容値内であるか否かの判別も不要となる。さらに、ハードウェア許容値を超えていた場合の頭打ち処理もない。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態のＭＲＩ装置１００は、複数チャンネルを有し、各チャンネルからそれぞれ高周波磁場パルスを撮像領域に照射する高周波磁場照射部（送信部）１５０と、前記照射する高周波磁場の強度および位相を、照射強度および照射位相として前記チャンネル毎に決定する照射磁場決定部（ＲＦ決定部）２２０と、前記決定された照射強度および照射位相で各前記チャンネルから前記高周波磁場パルスを照射し、撮像を行う撮像部２３０と、を備え、前記照射磁場決定部（ＲＦ決定部）２２０は、前記撮像領域内の高周波磁場分布の均一度を高めるよう前記初期強度および前記初期位相を前記チャンネル毎に調整するＲＦシミングを行い、調整後の前記初期強度を、両チャンネルから照射される高周波磁場パルスの合成強度が所定の範囲内となるよう補正し、前記照射強度を得る。
【００６８】
このように、本実施形態では、ＲＦシミングによって得られた調整位相を維持したまま、各チャンネルの調整強度を、同じ割合で調整し、合成強度がＲＦシミング前の合成強度の所定の範囲内に納まるよう再設定する。これにより、本実施形態によれば、ＲＦシミングを行ったとしても、正味の照射強度（合成強度）がＲＦシミング前の値の所定の範囲に納まる。従って、ＲＦシミングにより実現される照射の均一度を維持し、且つ正味の照射強度変化を抑えることが可能となる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＲＦシミングにより、各照射チャンネルの強度および位相の変更のために生じてしまう撮像空間内の正味の照射強度の増減を回避し、照射ゲインがＲＦシミング前後で大きく変わってしまうことを避けることができる。すなわち、ＲＦシミングを用いたＲＦ均一度の向上を得るために、撮像空間に生じるＲＦの照射強度に変化が生じた場合でも、ＲＦシミングの結果として得られた各チャンネルの調整強度と調整位相を用いた照射の規格化を行うことで、その変化を抑えることが可能となる。これにより、照射ゲインの調整幅が狭いハードウェアを用いた場合においても、弊害無くＲＦシミングを行うことが可能となる。
【００７０】
本実施形態では、上記処理を、撮像条件の設定時の、制御処理部１７０による補正処理により実現する。一般に、ＲＦシミングは、チャンネル毎に出力を変更するため、正味の出力が大きく変動する。このため、照射ゲインに幅広い調整幅が要求される。このような照射ゲインの調整幅の広いハードウェアは高価格であり、価格競争の激しい１．５テスラといった低磁場機においては、無視できない。しかしながら、本実施形態によれば、照射ゲインの調整幅が狭いハードウェアであっても、常にＲＦシミングを適切に実現できる。従って、ハードウェアを高性能化することなく、適切なＲＦシミングを実現でき、低磁場機には特に有効である。
【符号の説明】
【００７１】
１００：ＭＲＩ装置、１０１：被検体、１２０：静磁場発生部、１３０：傾斜磁場発生部、１３１：傾斜磁場コイル、１３２：傾斜磁場電源、１４０：シーケンサ、１５０：送信部、１５１：送信コイル、１５２：シンセサイザ、１５２ａ：シンセサイザ、１５２ｂ：シンセサイザ、１５３：変調器、１５３ａ：変調器、１５３ｂ：変調器、１５４：高周波増幅器、１５４ａ：高周波増幅器、１５４ｂ：高周波増幅器、１６０：受信部、１６１：受信コイル、１６２：信号増幅器、１６３：直交位相検波器、１６４：Ａ/Ｄ変換器、１７０：制御処理部、１７１：ＣＰＵ、１７２：記憶装置、１７３：表示装置、１７４：入力装置、２１０：撮像条件設定部、２２０：ＲＦ決定部、２２１：照射ゲイン調整部、２２２：初期設定部、２２３：ＲＦシミング部、２２４：ＲＦ補正部、２２５：機差補正部、２３０：撮像部
【図１】
2014200590.tif 000013
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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