(57)【要約】  非直交系サンプリング法において、計測空間をサンプリングする軌跡を最適化する。すなわち、複数のエコー信号から、計測空間の中心から外側に向かう1の渦巻き状の軌跡上に配置するデータをサンプリングする。サンプリングは、中心から外側に向かう順に重複なくかつ連続してデータが配置されるよう行う。あるいは重複させ、重複した部分のデータを用いて、エコー信号間の不整合を補正してもよい。
2011007691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場を照射する高周波磁場照射手段と、読み出し傾斜磁場を印加しながら前記核磁気共鳴により放出されるエコー信号を検出し計測空間にデータとして配置するデータ収集手段と、前記高周波磁場照射手段と前記データ収集手段との動作を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、前記データ収集手段が、前記計測空間の中心から外側に向かう渦巻き状の1の軌跡上に配置するデータを複数の前記エコー信号の検出により収集するよう制御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、
前記制御手段は、前記データ収集手段が前記各エコー信号から収集するデータを当該エコー信号の取得順に前記渦巻き状の1の軌跡上に略連続して重複なく配置するよう、前記読み出し傾斜磁場の波形を制御すること
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、
前記制御手段は、前記データ収集手段が、前記各エコー信号から収集するデータを、前記渦巻き状の1の軌跡上に前記計測空間の中心から外側に向かって順に配置するよう、前記読み出し傾斜磁場の波形を制御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、
前記制御手段は、前記データ収集手段が、前記データ収集手段が、前記各エコー信号から収集するデータを、前記渦巻き状の1の軌跡上に前記計測空間の外側から中心に向かって順に配置するよう、前記読み出し傾斜磁場の波形を制御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５】
請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、前記データ収集手段が、前記複数のエコー信号毎に、当該エコー信号から収集されるデータが配置される前記渦巻き状の軌跡の開始点および終端点それぞれと前記計測空間の中心とを結ぶ2つの直線状の軌跡上に配置するデータを補正用データとしてさらに収集するよう、前記読出し傾斜磁場の波形を制御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5記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、前記開始点と前記中心とを結ぶ直線状の軌跡と、前記終端点と前記中心とを結ぶ直線状の軌跡とが、前記計測空間上で直交するよう前記読出し傾斜磁場の波形を制御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７】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、前記データ収集手段が、前記各エコー信号から収集するデータを、前記渦巻き状の1の軌跡上に前記計測空間の中心から外側または外側から中心に向かって順に、かつ、当該軌跡上で一部重複して配置するよう前記読み出し傾斜磁場の波形を制御し、当該重複して配置されたデータを補正用データと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5記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記補正用データを用い、連続する2つのエコー信号間の信号の不連続を補正する信号補正手段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】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、前記エコー信号毎に、前記渦巻き状の1の軌跡であって、前記計測空間の中心からの距離が異なる所定範囲の領域の軌跡に沿ってデータを収集するよう前記データ収集手段の動作を制御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１０】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、前記高周波磁場であって、被検体内の磁化を励起する励起高周波磁場の1回の照射毎に、複数のエコー信号を取得するよう制御すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
撮影時間または再構成画像の品質に影響を与える撮影パラメータを、高周波磁場であって被検体内の磁化を励起する励起高周波磁場の照射毎に変更するパラメータ変更手段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１２】
請求項11記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記励起高周波磁場毎の前記撮像パラメータの指定を受け付ける入力手段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１３】
請求項11記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記撮像パラメータは、前記データ収集手段が前記1の励起高周波磁場毎に収集するデータの数、受信帯域、および前記励起高周波磁場の印加間隔の少なくとも1つであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
静磁場中に置かれた被検体内の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場を照射する高周波磁場照射手段と、前記静磁場に傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段と、前記各磁気共鳴により放出されるエコー信号を検出する検出手段と、前記検出したエコー信号をデータとして計測空間に配置するデータ配置手段と、前記計測空間に配置されたデータから画像を再構成する画像再構成手段と、前記高周波磁場照射手段、前記傾斜磁場印加手段、前記検出手段、前記データ配置手段および前記画像再構成手段の動作を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、複数の前記エコー信号により前記計測空間を充填するよう制御するとともに、前記検出手段が各エコー信号を検出する際、前記傾斜磁場印加手段に、振動し、かつ、振幅が漸増または漸減する波形であって、開始点の強度が前回のエコー信号検出時の終端点の強度に一致する波形を有する第一の傾斜磁場および第二の傾斜磁場と、前記第一の傾斜磁場および前記第二の傾斜磁場により前記計測空間をスパイラル状に計測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１５】
核磁気共鳴により放出される複数のエコー信号を検出して、計測空間の中心から外側に向かう渦巻き状の1の軌跡上に配置されるデータを、重複なく当該計測空間を埋めるよう収集するデータ収集ステップと、
前記データ収集ステップで収集した前記計測空間のデータから画像を再構成する画像再構成ステップと、を備える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、核磁気共鳴(以下、「NMR」と略記する)現象を利用して被検体の対象部位の断層画像を得る磁気共鳴イメージング(以下、「MRI」と略記する)技術に関する。特に、計測空間を非平行かつ不等間隔にサンプリングする非直交系シーケンスを用いて前記断層画像を得る磁気共鳴イメージング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRI装置では、静磁場空間に置かれた被検体が発生するNMR信号(エコー信号)を計測し、画像化するに際し、傾斜磁場を用いてエコー信号に位置情報を付与する。傾斜磁場としては、エコー信号を位相エンコードする位相エンコード傾斜磁場と周波数エンコードするとともにエコー信号の読み出しに用いる周波数エンコード傾斜磁場が用いられる。計測されたエコー信号は、1つの軸を位相エンコード方向、他の軸を周波数エンコード方向とし、各傾斜磁場の強度によって規定される計測空間(k空間)を占めるデータとなる。【０００３】
一般的な撮像方法として、周波数エンコード方向に平行なサンプリングを位相エンコード方向に繰り返す直交系(Cartesian)サンプリング法がある。直交系サンプリング法では、撮影中に被検体が動いた場合、その影響は画像全体に及び、位相エンコード方向に画像が流れた様なアーチファクト(以下、「体動アーチファクト」と略記する)が生じる。【０００４】
これに対し、一つのエコー信号の計測毎に、位相エンコード傾斜磁場および周波数エンコード傾斜磁場をともに変化させてサンプリングを行う非直交系(Non-cartesian)サンプリング法と呼ばれる撮像方法がある。非直交系サンプリング法には、ラディアル法(例えば、非特許文献1参照。)や、スパイラル法(例えば、非特許文献2参照。)等がある。【０００５】
ラディアル法は計測空間の略一点(一般的には原点)を回転中心として、回転角を変えながら放射状にサンプリングし、一枚の画像再構成に必要なデータを得る技術である。一方、スパイラル法は計測空間の略一点(一般的には原点)を回転中心として回転角及び回転半径を変えながら渦巻き状にサンプリングを行い、一枚の画像再構成に必要なデータを得る技術である。【０００６】
これらの非直交系サンプリング法を用いて撮影を行う場合、各点のサンプリング方向が1方向に並ばないので、体動アーチファクトは画像の周辺に散らばる。体動アーチファクトが、注目すべき視野の外側へ出るため、直交系サンプリング法の撮影と比較して目立たなくなる。このため、非直交系サンプリング法は、体動に対してロバストといわれている。【０００７】
さらに、スパイラル法は、計測空間を埋める際に無駄な時間が少なく、効率よくデータ収集できることから、高速撮影法として応用されている。また、エコー信号の読み出し時に用いる傾斜磁場パルス波形が、台形波ではなく正弦波と余弦波との組み合わせたものであるため、傾斜磁場システムに対して効率が良いことに加え、傾斜磁場を印加した際の騒音も少ない。【０００８】
なお、MRIでは、画像再構成に高速フーリエ変換を用いているので、データは、計測空間の規則正しい格子上の座標に配置される必要がある。しかし、非直交系サンプリング法では、データは、必ずしも格子上の座標に配置されない。そこで、グリッディング処理と呼ばれる補間処理を用いて、格子上の座標にデータを再配置する(例えば、非特許文献3参照。)。グリッディング処理は、Sinc関数やKaiser-Bessel関数の補間用関数を用いて行う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】G. H. Glover et. al., Projection Reconstruction Techniques for Redution of Motion Effects in MRI, Magnetic Resonance in Medicine 28: 275-289 (1992)
【非特許文献２】C. B. Ahn, High-Speed Spiral-Scan Echo Planar NMR Imaging-I, IEEE Trans. Med. Imag, 1986 vol MI-5 No.1:1-7
【非特許文献３】J. I Jackson et. Al., Selection of a Convolution Function for Fourier Inversion Using Gridding, IEEE Trans. Med. Imaging, vol.10, pp. 473-478, 1991
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ラディアル法、スパイラル法のいずれも、計測空間の一点を回転中心としてエコー信号を収集するため、計測空間の中心付近はサンプリングの密度が高い。このため、データの加算効果によりアーチファクトの絶対量はさらに低減する。しかし、直交系サンプリング法と比べて計測空間を充填するために必要なエコー信号数が多くなり、撮影時間が長くなる。【００１１】
スパイラル法では、例えば、シングルショット法を用い、1回のショットで全計測空間を充填することにより撮影効率を上げることができる。しかし、1回に取得する点数を多くすると、エコー信号のサンプリング時間が長くなるため、ケミカルシフトやコントラストの低下、磁場感受性による画像歪みが発生し、画質が低下する。【００１２】
このような画質の低下を避けるため、マルチショット法を用い、1回のサンプリング時間を短くして計測空間を充填する手法がある。ここでは、ショット毎に異なる渦巻状の軌跡上のデータを取得する。このように構成することで、画質の低下は抑えられる。また、計測空間の原点付近の低空間周波数領域を何度も取得するため、加算効果による体動アーチファクトが抑制される。しかし、撮影効率は向上しない。また、異なる時間のエコー信号が計測空間の中心部に配置されるため、被検体の動きが周期的で無い場合や大きい場合は、得られる画像は、異なる形状の画像が混ざり合ったものとなる。【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、MRIで画像を得るにあたり、体動アーチファクト抑制しつつ、また、撮影効率を悪化させず、画質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、非直交系サンプリング法において、計測空間をサンプリングする軌跡を最適化する。複数のエコー信号から、計測空間の中心から外側に向かう1の渦巻き状の軌跡上に配置するデータをサンプリングする。【００１５】
具体的には、被検体内の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場を照射する高周波磁場照射手段と、読み出し傾斜磁場を印加しながら前記核磁気共鳴により放出されるエコー信号を検出し計測空間にデータとして配置するデータ収集手段と、前記高周波磁場照射手段と前記データ収集手段との動作を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、前記制御手段は、前記データ収集手段が、複数の前記エコー信号から、前記計測空間の中心から外側に向かう渦巻き状の1の軌跡上に配置するデータを収集するよう制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を提供する。【００１６】
また、核磁気共鳴により放出される複数のエコー信号それぞれから、計測空間の中心から外側に向かう渦巻き状の1の軌跡上に配置されるデータを、重複なく当該計測空間を埋めるよう収集するデータ収集ステップと、前記データ収集ステップで収集した前記計測空間のデータから画像を再構成する画像再構成ステップと、を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、MRIで画像を得るにあたり、体動アーチファクト抑制しつつ、また、撮影効率を悪化させることなく、画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一の実施形態のMRI装置の一例の全体構成を示すブロック図
【図２】ラディアル法のパルスシーケンスを説明するための図
【図３】(a)は、ラディアル法による計測空間の配置を、(b)はシングルショット・スパイラル法の計測空間の配置を説明するための図
【図４】スパイラル法のパルスシーケンスを説明するための図
【図５】(a)は、マルチショット・スパイラル法の計測空間の配置を説明するための図、(b)はショット毎の読み取り傾斜磁場の波形を説明するための図
【図６】(a)〜(d)は第一の実施形態のサンプリング法の、ショット毎の読み出し傾斜磁場波形と計測空間の配置とを説明するための図
【図７】(a)〜(d)は第二の実施形態のサンプリング法の、ショット毎の読み出し傾斜磁場波形と計測空間の配置とを説明するための図
【図８】MRIの磁化の緩和を説明するための図
【図９】第三の実施形態のサンプリング法をマルチエコー法に適用する場合のパルスシーケンス図
【図１０】(a)は、シングルショット法に第三の実施形態を適用する場合の計測空間の配置を説明するための図、(b)は、マルチショット法に第三の実施形態を適用する場合の計測空間の配置を説明するための図
【図１１】(a)、(b)は、第四の実施形態の設定画面の画面構成を説明するための図
【図１２】(a)〜(c)は、本発明の実施例を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用する第一の実施形態について説明する。以下、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２０】
図1は本実施形態のMRI装置10の一例の全体構成を示すブロック図である。このMRI装置10は、NMR現象を利用して被検体1の断層画像を得るもので、図1に示すように、静磁場発生系2と、傾斜磁場発生系3と、シーケンサ4と、送信系5と、受信系6と、情報処理系7と、を備える。
【００２１】
静磁場発生系2は、被検体1の周りの空間にその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させる。被検体1の周りに配置される、永久磁石方式または常電導方式あるいは超電導方式の磁場発生手段を備える。
【００２２】
傾斜磁場発生系3は、X、Y、Zの3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル31と、それぞれの傾斜磁場コイル31を駆動する傾斜磁場電源32とを備える。傾斜磁場電源32は、後述のシ-ケンサ4からの命令に従って傾斜磁場コイル31それぞれを駆動し、X、Y、Z3軸方向の傾斜磁場Gs、Gp、Gfを被検体1に印加する。X、Y、Zのいずれかの1方向に印加するスライス方向傾斜磁場パルス(Gs)により被検体1に対するスライス面を設定し、残り2方向に印加する位相エンコード方向傾斜磁場パルス(Gp)と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス(Gf)とにより、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。
【００２３】
シーケンサ4は、高周波磁場パルス(以下、「RFパルス」という)と傾斜磁場パルスとを所定のパルスシーケンスに従って繰り返し印加する。情報処理系7が備えるCPU71の制御で動作し、被検体1の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系5、傾斜磁場発生系3、および受信系6に送る。
【００２４】
送信系5は、被検体1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RFパルスを照射する。高周波発振器(シンセサイザ)52と変調器53と高周波増幅器54と送信側の高周波コイル(送信コイル)51とを備える。高周波発振器52から出力されたRFパルスは、シーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器12により振幅変調される。振幅変調されたRFパルスは、高周波増幅器54で増幅された後、被検体1に近接して配置された送信コイル51に供給される。そして、高周波コイル51からRFパルス(電磁波)が被検体1に照射される。
【００２５】
受信系6は、被検体1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エコー信号(NMR信号)を検出する。受信側の高周波コイル(受信コイル)61と増幅器62と直交位相検波器63とA/D変換器64とを備える。送信コイル51から照射された電磁波によって誘起される応答の電磁波(NMR信号)が、被検体1に近接して配置された受信コイル61で検出される。検出されたNMR信号は、増幅器62で増幅された後、シーケンサ4からの指令によるタイミングで直交位相検波器63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64でディジタル量に変換されて、情報処理系7に送られる。
【００２６】
なお、図1において、送信コイル51および受信コイル61と傾斜磁場コイル31は、被検体1の周りの空間に配置される静磁場発生系2が形成する静磁場空間内に設置される。
【００２７】
情報処理系7は、CPU71と、記憶装置72と、光ディスク、磁気ディスク等の外部記憶装置73と、ディスプレイ等の表示装置74と、マウス、キーボード等の入力装置75とを備える。受信系6からのデータが入力されると、CPU71は、信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体1の断層画像を表示装置74に表示すると共に、記憶装置72および/または外部記憶装置73に記録する。
【００２８】
現在MRI装置10の撮影対象スピン種として臨床で普及しているものは、被検体1の主たる構成物質であるプロトンである。MRI装置10は、プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和現象の空間分布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2次元もしくは3次元的に撮影する。
【００２９】
また、断層画像を再構成するためのデータ収集は、パルスシーケンスとこれを制御するために必要な撮影パラメータとに従って行われる。パルスシーケンスは、励起用RFパルスの印加を含む、断層画像のコントラスト等を決定する撮像シーケンス部と、励起用RFパルスの印加により発生するエコー信号をサンプリングして計測空間に充填するデータ収集シーケンス部とを備える。パルスシーケンスは、予め作成され、記憶装置72および/または外部記憶装置73に保持され、撮影パラメータは、操作者から入力装置75を介して入力され、記憶装置72および/または外部記憶装置73に保持される。CPU71は、パルスシーケンスと撮影パラメータとに従って、シーケンサ4に指示を与え、これを実現する。
【００３０】
本実施形態のデータ収集シーケンス部は、複数のエコー信号から、計測空間の1の渦巻き状の軌跡上のデータを収集(サンプリング)する。本実施形態のデータ収集シーケンス部が実現するサンプリング法の説明に先立ち、一般の非非直交系サンプリング法について説明する。図2に、非直交系サンプリング法の中の、ラディアル法のパルスシーケンスの一例を示す。
【００３１】
図2において、RF、Gs、G1、G2、AD、echoはそれぞれ、RFパルス、スライス傾斜磁場、第1の方向の読み出し傾斜磁場、第2の方向の読み出し傾斜磁場、A/D変換、エコー信号の軸を表す。また、201は励起用のRFパルス、202はスライス選択傾斜磁場パルス、203はスライスリフェーズ傾斜磁場パルス、204は第一の読み出し傾斜磁場パルス、205は、第二の読み出し傾斜磁場パルス、206はサンプリングウインド、207はエコー信号、208は繰り返し時間(RFパルス201の照射間隔)である。そして、RFパルス201の照射からエコー信号207の計測までの処理(ショットと呼ぶ。)を、第一の読み出し傾斜磁場パルス204および第二の読み出し傾斜磁場パルス205の強度をショット毎に変化させながら、繰返し間隔208毎に繰り返し、計測したエコー信号207から、画像取得時間209で1枚の画像を再構成するために必要なデータをサンプリングする。
【００３２】
ラディアル法では、任意のRFパルス励起法で励起された原子核スピンから放出されるエコー信号を、計測空間の略1点(一般に計測空間の中心)を中心とした放射状の軌跡に沿ってサンプリングし、データを収集する。このようなデータの収集を実現するため、以下の式(1)のG1(t)およびG2(t)で表される波形のパルスを第一の読み出し傾斜磁場パルス204および第二の読み出し傾斜磁場パルス205として印加しながら、エコー信号をサンプリングする。
【００３３】
【数１】
2011007691.tif 000003
ここで、Gfは直交系サンプリング法で用いる読み出し傾斜磁場パルス波形、θは繰り返し時間208毎に計測するエコー信号の、計測空間の回転角度、tは読み出し傾斜磁場パルスの印加時間(1≦t≦T)である)。ここで、Tは、サンプリング時間である。一般的には、エコー信号は、読み出し傾斜磁場パルスの強度が一定となった区間でサンプリングするため、Gfは時間に依存しない。従って、以下の式(2)に示すように、定数Gで表す。
【００３４】
【数２】
2011007691.tif 000004
MRIでは、読み出し傾斜磁場パルスの出力と、計測空間の座標には、以下の式(3)に示す関係がある。
【００３５】
【数３】
2011007691.tif 000005
ここで、γは磁気回転比である。
【００３６】
従って、式(1)と式(2)と式(3)とから、RFパルス201の印加から時間t後に計測するエコー信号207からサンプリングされたデータが配置される計測空間の座標(kx(t),ky(t))は、以下の式(4)で表される。
【００３７】
【数４】
2011007691.tif 000006
なお、一般に、計測空間は、縦軸をKy、横軸をKxと表す。ここでは、式(1)のG1およびG2を、それぞれ、Gx、Gyとし、対応する座標kx、kyを算出した。以下、同様である。
【００３８】
以上より、上記式(1)のG1(t)およびG2(t)の波形のパルスを第一の読み出し傾斜磁場パルス204および第二の読み出し傾斜磁場パルス205として印加しながらエコー信号207をサンプリングすると、計測空間の原点を通ってx軸と成す角度がθの直線状の軌跡上にデータが配置される。このときの計測空間500の軌跡210を図3(a)に示す。データは原点を中心として放射状に拡がる直線状の軌跡210上に配置される。
【００３９】
次に、非直交系サンプリング法の異なる例として、スパイラル法のパルスシーケンス(スパイラルシーケンス)を図4に示す。図4のRF、Gs、G1、G2、AD、echoはそれぞれ、RFパルス、スライス傾斜磁場、第1の方向の読み出し傾斜磁場、第2の方向の読み出し傾斜磁場、A/D変換、エコー信号の軸を表す。また、301は励起用のRFパルス、302はスライス選択傾斜磁場パルス、303はスライスリフェーズ傾斜磁場パルス、304は第一の読出し傾斜磁場パルス、305は、第二の読出し傾斜磁場パルス、306はサンプリングウインド、307はエコー信号、308は繰り返し時間(RFパルス301の照射間隔)である。ここでも、RFパルス301の照射からエコー信号307の計測までの処理(ショット)を、第一の読み出し傾斜磁場パルス304および第二の読み出し傾斜磁場パルス305の強度をショット毎に変化させながら、繰返し間隔308毎に繰り返し、計測したエコー信号307から、画像取得時間309で1枚の画像を再構成するために必要なデータをサンプリングする。
【００４０】
スパイラル法では、任意のRFパルス励起法で励起された原子核スピンから放出されるエコー信号を、計測空間の略一点(一般に計測空間の中心)を回転中心とした渦巻き状の軌跡に沿ってサンプリングし、データを収集する。このようなデータの収集を実現するため、以下の式(5)のG1(t)およびG2(t)で表される波形のパルスを第1の読み出し傾斜磁場パルス304および第2の読み出し傾斜磁場パルス305として印加しながら、エコー信号をサンプリングする。
【００４１】
【数５】
2011007691.tif 000007
ここで、η、ζは、それぞれ予め定められた定数である。
【００４２】
従って、式(5)と式(3)とから、RFパルス301の印加から時間t後に計測するエコー信号307からサンプリングされたデータが配置される計測空間の座標(kx(t),ky(t))は、以下の式(6)で表される。
【００４３】
【数６】
2011007691.tif 000008
以上より、上記式(5)のG1(t)およびG2(t)の波形のパルスを第一の読み出し傾斜磁場パルス304および第二の読み出し傾斜磁場パルス305として印加しながらエコー信号307をサンプリングすると、計測空間の原点から外側に向かう渦巻き状の軌跡上にデータが配置される。このときの計測空間500の渦巻き状の軌跡310を図3(b)に示す。
【００４４】
スパイラル法には、上述のように、1回のショットで得た1のエコー信号から1枚の画像再構成に必要な全てのデータをサンプリングする手法(シングルショット・スパイラル法)以外に、ショットを複数回行って、複数のエコー信号から1枚の画像再構成に必要なデータをサンプリングする方法(マルチショット・スパイラル法)がある。マルチショット・スパイラル法では、第1の読出し傾斜磁場パルス304および第2の読み出し傾斜磁場パルス305の強度をショット毎に変化させながら、繰り返し間隔308毎に上記スパイラルシーケンスを繰り返し、画像取得時間309で1枚の画像再構成に必要なデータを収集する。ショット毎に第1の読出し傾斜磁場パルス304および第2の読み出し傾斜磁場パルス305の強度を変化させることにより、原点の周りを回転する異なる複数の渦巻き状の軌跡上のデータを収集する。
【００４５】
マルチショット・スパイラル法の場合の計測空間500の充填の様子を図5(a)に、また、ショット毎に印加する第一の読み出し傾斜磁場および第二の読み出し傾斜磁場を図5(b)に示す。ここでは、一例として、4回のショットで、計測空間500の領域を充填する場合を示す。
【００４６】
本図に示すように、マルチショット・スパイラル法では、図5(b)に示すように、ショット毎に印加する第一の読み出し傾斜磁場パルス304-1、304-2、304-3、304-4、および、第二の読み出し傾斜磁場パルス305-1、305-2、305-3、305-4の強度を変化させる。そして、ショット毎に、計測空間500の、中心から外側に向かう複数の異なる渦巻き状軌跡311-1、311-2、311-3、311-4上のデータを取得し、1枚の画像再構成に必要な計測空間500の領域を充填する。それぞれ、実線311-1、点線311-2、一点鎖線311-3、および破線311-4で示す。ハイフンに続く数字はそれぞれ各ショットに付与したショット番号(1〜4)に対応する。
【００４７】
シングルショット・スパイラル法では、計測空間を埋めるために必要なデータ取得期間(サンプリングウインド306の幅)は長くなる。典型的なデータ取得期間は、数十msecである。静磁場不均一や磁場感受性などに起因する画像歪みはデータ取得期間に比例して増加するので、シングルショット・スパイラル法では画像の歪が発生しやすい。この点、マルチショット・スパイラル法では、全体の撮影時間は延長するが、各ショットのデータ取得期間は短くなるため、画像歪みは低減する。
【００４８】
一方、画像の主要な形状並びにコントラストは、計測空間の中心部の情報により決定される。マルチショット・スパイラル法では、異なる時間のエコー信号からサンプリングしたデータが計測空間の中心部に配置される。このため、計測空間の中心部で時相の異なる画像が混在し、ボケが生じる場合がある。さらに、マルチエコー法を併用すると、計測空間の中心付近には、取得した全てのエコー信号からサンプリングしたデータがそれぞれ配置される。このため、画像のコントラストが低下することがある。
【００４９】
本実施形態では、アーチファクトが低減するという非直交系サンプリング法の特徴は維持し、画質と撮影効率とを両立させる。このため、本実施形態では、マルチショット法で複数のエコー信号を得る際に、非直交形サンプリング法でサンプリングする。このとき、計測空間の中心から外側に向かう同一の1本の渦巻き状の軌跡上に全データが配置されるよう、サンプリングを行う。以下、これを実現する本実施形態のデータ収集シーケンス部によるサンプリング法を説明する。
【００５０】
図6は、本実施形態のサンプリング法の読み出し傾斜磁場波形およびこれによる計測空間の軌跡を説明するための図である。本実施形態のサンプリング法は、基本的にはスパイラル法に沿ったものである。すなわち、図4に示すパルスシーケンスを、第1の読出し傾斜磁場パルス304および第2の読み出し傾斜磁場パルス305の強度をショット毎に変化させながら、繰り返し間隔308毎に繰り返し、画像取得時間309で1枚の画像再構成に必要なエコー信号を取得する。従来のスパイラル法と違い、本実施形態のサンプリング法によれば、ショット毎に計測空間の中心からの距離が異なる領域の軌跡上にデータを配置する。ここでは、ショット数4回の場合を例示する。
【００５１】
図6(a)〜(d)は、ショット毎の、第一の読み出し傾斜磁場パルスG1(Gx)104および第二の読み出し傾斜磁場パルスG2(Gy)105の波形と、取得する計測空間500の軌跡110を示す。s回目のショットの軌跡、第一の読み出し傾斜磁場パルスG1および第二の読み出し傾斜磁場パルスG2を、それぞれ110-s、104-s、105-s(1≦s≦4)と表す。また、特に区別する必要がない場合は、ハイフン以下を付さない。
【００５２】
本実施形態では、4回のショットで取得した軌跡110-1、110-2、110-3、110-4により、計測空間500の画像再構成に必要な領域を埋めるよう、それぞれ第一の読み出し傾斜磁場G1および第二の読み出し傾斜磁場G2を印加しながらサンプリングする。このとき、s回目の第一の読み出し傾斜磁場パルス104-s、および第二の読み出し傾斜磁場パルス105-sとして用いられる傾斜磁場パルスの波形は、それぞれ以下の式(7)のG1(t’s)、G2(t’、s)で表される。
【００５３】
【数７】
2011007691.tif 000009
ここで、t’は第一の読み出し傾斜磁場パルス104および第二の読み出し傾斜磁場パルス105の印加時間である。ここでは、ショット数4のマルチショット法を用いるため、シングルショット法で得たエコー信号をスパイラル法でサンプリングする際のそれぞれの読み出し傾斜磁場パルスの総印加時間Tの1/4の時間である(1≦t’≦T/4)。また、τ(t’，s)は、以下の式(8)で表される。
【００５４】
【数８】
2011007691.tif 000010
なお、ショット数がn(nは1以上の整数)の場合は、上記式(8)は、以下の式(9)で表される。
【００５５】
【数９】
2011007691.tif 000011
ここで、1≦t’≦T/nである。
【００５６】
マルチショット法において、ショットs毎に上記式(7)および式(8)で示される波形を有する第一の読み出し傾斜磁場G1および第二の読み出し傾斜磁場G2を印加しながらサンプリングを行うことにより、ショットs毎に図6(a)〜(d)それぞれに示す計測空間500の軌跡110-1、110-2、110-3、110-4上にデータが配置される。これらを合わせると、計測空間500内で1の渦巻き状の軌跡上のデータを重複することなく得る。すなわち、ショットs毎に、それぞれ図6(a)〜(d)に示す、それぞれ計測空間の中心を中心とする同心円で囲まれる領域(セグメント)500A、500B、500C、500Dのデータを得ることができ、全ショット(ここでは4ショット)で、全計測空間の領域を充填することができる。このようにして得た計測空間内のデータを用い、本実施形態では、画像を再構成する。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態によれば、基本的には従来のスパイラル法と同様に計測空間を走査するため、非直交系サンプリング法の特徴であるアーチファクトの低減は維持できる。また、また、マルチショット法で計測するため、従来のマルチショット・スパイラル法同様、各サンプリング時間は短い。このため、ケミカルシフトやコントラストの低下、磁場感受性による画像歪みの発生を抑えることができる。
【００５８】
さらに、本実施形態は、従来のマルチショット・スパイラル法のように、ショット毎に原点から始まる軌跡に沿ってサンプリングするものではないため、計測空間の中心部をショット毎に計測することがない。すなわち、本実施形態によれば、マルチショット法で計測するにも関わらず、計測空間の1本の渦巻き状の軌跡上に重複することなくデータを配置する。このため、撮影効率も低下しない。また、画像のコントラスト及び形状に影響度の高い計測空間の中央部を一回のショットで取得したデータで構成するので、コントラスト低下や、時相の異なる画像が混在することにより発生する画像のボケを抑えることができる。
【００５９】
従って、本実施形態によれば、従来のマルチショット・スパイラル法の効果に加え、撮影効率が悪化せず、画像のボケの発生も抑えるといった効果を得ることができる。すなわち、本実施形態によれば、体動アーチファクトを抑制しつつ、また、撮影効率を悪化させることなく、高品質のMRI画像を得ることができる。
【００６０】
なお、本実施形態によれば、ショット数を多くすればするほど、1回の読み出し傾斜磁場パルスの印加時間(サンプリング時間)が短くなる。従って、本実施形態によれば、ショット数を調整することにより、各ショットの読み出し傾斜磁場パルスの印加時間(サンプリング時間)を直交系サンプリング法と同等にすることもできる。この場合、計測空間の軌跡の開始点及び終了点が、直交系サンプリング法の場合と比べ相対的に計測空間の中心に近くなる。従って、使用する読み出し傾斜磁場パルスの振幅が小さくなり、傾斜磁場パルス印加時の騒音が低減できる。
【００６１】
また、上記実施形態では、式(7)および式(8)による波形を有する第一の読み出し傾斜磁場パルスおよび第二の読み出し傾斜磁場パルスを印加しながらサンプリングするよう構成されている。しかし、サンプリング時に印加する読み出し傾斜磁場パルスの波形はこれに限られない。第一の読み出し傾斜磁場パルスおよび第二の読み出し傾斜磁場パルスの波形が、振動し、かつ、振幅が漸増または漸減するものであり、s-1回目の印加の終端点とs回目の印加の開始点との強度が一致するよう構成され、第一の読み出し傾斜磁場パルスおよび第二の読み出し傾斜磁場パルスによって得られる計測空間の軌跡が渦巻き状になっていればよい。
【００６２】
＜＜第二の実施形態＞＞
以下、本発明を適用する第二の実施形態について説明する。本実施形態のMRI装置は基本的に第一の実施形態と同様である。また、本実施形態においても、第一の実施形態同様、非直交系サンプリングの特性は維持しつつ、そして、撮影効率を低下させず、画質を向上させる。本実施形態では、さらに、ショット間に生じたデータの不整合を補正する機能を備える。以下、本実施形態について、第一の実施形態と異なる構成に主眼をおいて説明する。
【００６３】
図7は、本実施形態のサンプリング法の読出し傾斜磁場波形およびこれによる計測空間の軌跡を説明するための図である。本実施形態のサンプリング法も、第一の実施形態同様、基本的にはスパイラル法に沿ったものである。第一の実施形態のサンプリング法との違いは、第一および第二の読み出し傾斜磁場パルスの印加時間とサンプリングウインド(サンプリング時間)とが同じとなる点である。以下、これを実現する本実施形態のデータ収集シーケンス部によるサンプリング法を説明する。
【００６４】
本実施形態においても、第一の実施形態同様、ショット数4回の場合を例示する。図7(a)〜(d)は、ショット毎の、第一の読み出し傾斜磁場パルスG1(Gx)704および第二の読み出し傾斜磁場パルスG2(Gy)705の波形と、取得する計測空間の軌跡710を示す。s回目のショットの軌跡、読み出し傾斜磁場パルスG1およびG2を、それぞれ710-s、704-s、705-s(1≦s≦4)と表す。また、特に区別する必要がない場合は、ハイフン以下を付さない。
【００６５】
本実施形態では、第一の読み出し傾斜磁場パルス701および第二の読み出し傾斜磁場パルス702が印加された時点からデータのサンプリングを開始し、両読み出し傾斜磁場パルスの印加終了までデータのサンプリングを継続する。従って、本実施形態の撮影面内の第一の読み出し傾斜磁場パルス701および第二の読み出し傾斜磁場パルスおよび702の波形は、開始直後および終了直前以外のデータサンプリング中は第一の実施形態と同様の形状を有する(式(7)および式(8)参照)。しかし、開始直後に立ち上がり部aを、終了直前に立ち下り部bを、それぞれ備える。
【００６６】
このため、第一の読み出し傾斜磁場パルス701および第二の読み出し傾斜磁場パルス702の式(7)および式(8)で示される波形を有する部分が印加されている間は、図7(a)〜(d)の701-sの渦巻き状の軌跡部分に配置されるデータがサンプリングされる。また、これらの傾斜磁場パルス701および第二の読み出し傾斜磁場パルス702の立ち上がり部aが印加されている間は、計測空間の原点と渦巻き状の軌跡部の開始点との間を結ぶ直線状の軌跡上に配置されるデータがサンプリングされる。また、立ち下り部bが印加されている間は、計測空間の原点と渦巻状の軌跡部の終了点との間を結ぶ直線状の軌跡上に配置されるデータがサンプリングされる。
【００６７】
本実施形態では、全てのショットsで、このようにサンプリングし、前回のショット(ショット番号s-1：s-1回目のショット)との間で、原点から外側に向う直線上のデータを取得する。
【００６８】
本実施形態では、情報処理系7において、この直線状の軌跡上のデータを比較することで、ショット間に生じたデータの不整合を補正する。補正対象のデータの不整合には、磁化の緩和による信号強度の変化による不整合、被検体の体動などにより生じるエコー信号の不連続などがある。
【００６９】
MRI信号は、RFパルスの照射で励起された後は、以下の式(10)に従って時間の経過とともに減衰する。
【００７０】
【数１０】
2011007691.tif 000012
ここで、αは定数、T2は組織の緩和時間である。減衰の様子を示す緩和曲線400を図8に示す。この時、エコー信号をサンプリングする時間は、撮像パラメータとして指定されるエコー時間(TE)とサンプリングするデータ点数とにより決まる。図8は、時間AとBとの間でデータをサンプリングする例であり、このAB間の時間が長ければ長いほど減衰による信号値の差が大きくなる。
【００７１】
従って、本実施形態では、磁化の緩和による信号強度の変化によるデータの不整合を、s-1回目のショットの信号計測終了時と、s回目のショットの信号計測開始時との信号強度の変化を比較することにより補正する。すなわち、本実施形態では、両時点で同じ計測空間の軌跡を取得している。これらの信号の強度を比較し、信号計測開始時から信号計測終了時までの減衰量を特定する。そして、特定した減衰量が0となるよう振幅を補正する。
【００７２】
また、被検体の体動などにより生じるエコー信号の不連続は、エコー信号の位相や振幅の変化として生じる場合が多い。この場合は、この直線的なデータにおける計測空間の同座標におけるショット間の位相差が0となるよう、また、直線的なデータにおけるショット間での振幅の変化が0となるよう、補正を行う。
【００７３】
振幅の補正は上記同様の手順で行う。また、位相差の補正は、同座標におけるショット間の位相差を算出し、その差が0となるよう各ショットの位相からそれぞれ差分を減算する。又は、複数の座標で算出した位相差から作成した位相差の分布をもとに、被検体の位置ずれを補正する。補正方法としては、例えば、米国特許第6541970号明細書に記載のナビゲータエコー法を用いることができる。ここでは、位相差の分布(位相シフトマップ)を基準ナビゲーションエコーと各ナビゲーションエコーとを用いて作成する。この位相シフトマップから得られる位相差を各エコー信号から減算することにより位相を補正する。
【００７４】
また、1のショットにおいて、第一の読み出し傾斜磁場パルス701および第二の読み出し傾斜磁場パルス702の立ち上がり部aによる軌跡と、両傾斜磁場パルスの立ち下がり部bによる軌跡とが、計測空間で互いに90°異なる方向になるよう第一の読み出し傾斜磁場パルス701および第二の読み出し傾斜磁場パルス702の波形を設定すると、これらの軌跡上のデータを用い、撮影面内の直交する2方向の被検体の体動を検出できる。これにより、当該2方向の被検体の体動を補正することができる。
【００７５】
また、第一の読み出し傾斜磁場パルス704および第二の読み出し傾斜磁場パルス705の波形G1およびG2を調整し、計測空間500をスパイラル状にサンプリングしている軌跡710を、ショット間で一部重複させる。重複した軌跡上のデータを比較することにより、円周方向の動き(即ち回転運動)を検出でき、当該動きを補正することができる。なお、スパイラル状の軌跡を重複させるため、その分撮影効率は低下する。しかし、本実施形態のサンプリング法によれば、従来のマルチショット・スパイラル法に比べ、計測空間の中央部を何度も計測しないので、画像コントラスト低下とボケの発生とは改善できる。
【００７６】
なお、本実施形態において、上記各種の補正は、上述のように情報処理系7で行われる。情報処理系7は、予め記憶装置72または外部記憶装置73に格納されたプログラムをCPU71がメモリにロードして実行することにより、これらの補正処理を行う補正部を実現する。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態によれば、第一の読み出し傾斜磁場パルス704および第二の読み出し傾斜磁場パルス705の波形G1およびG2が立ち上がり部aおよび立ち下がり部bを有するため、計測空間の軌跡に直線部が得られる。この直線上のデータを利用して、ショット間のデータの不整合を補正し、低減することができる。従って、第一の実施形態で得られる効果に加え、さらに画像に生じるアーチファクトを低減することができる。
【００７８】
＜＜第三の実施形態＞＞
以下、本発明を適用する第三の実施形態について説明する。本実施形態のMRI装置は基本的に上記各実施形態と同様である。本実施形態では、マルチエコー法に第一または第二の実施形態のデータ収集シーケンス部によるサンプリング法を適用する。
【００７９】
図9は、本実施形態のサンプリング法をマルチエコー法に適用した場合のパルスシーケンスである。本図において、RF、Gs、G1、G2、AD、echoはそれぞれ、RFパルス、スライス傾斜磁場、第1の方向の読み出し傾斜磁場、第2の方向の読み出し傾斜磁場、A/D変換、エコー信号の軸を表す。また、801は励起用のRFパルス、802はスライス選択傾斜磁場パルス、803はスライスリフェーズ傾斜磁場パルスである。
【００８０】
ここでは、シングルショット法の4エコーのマルチエコー法の場合のパルスシーケンスを例示する。804-1〜804-4は第一の読出し傾斜磁場パルス、805-1〜805-4は、第二の読出し傾斜磁場パルス、806-1〜806-4はサンプリングウインド、807-1〜807-4はエコー信号、808は繰り返し時間(RFパルス801の照射間隔)である。
【００８１】
図10(a)に本実施形態のサンプリング法による計測空間500の軌跡を示す。本実施形態では、上記4つのエコー信号807-1〜807-4からサンプリングしたデータを、それぞれ、計測空間の4つの領域内の軌跡810-1(実線)、810-2(点線)、810-3(細実線)、810-4(細点線)それぞれに配置するよう、第一の読出し傾斜磁場パルス804-1〜804-4および第二の読出し傾斜磁場パルス805-1〜805-4の波形およびサンプリング期間を設定する。
【００８２】
これは、各第一の読み出し傾斜磁場パルス804-1〜804-4および第二の読出し傾斜磁場パルス805-1〜805-4を式(7)および式(8)で表される波形とすることにより実現できる。ただし、sを、各エコー信号807-1〜807-4に一意に付与されたエコー番号e(ここでは、1≦e≦4)に置き換える。従って、本実施形態のe番目のエコー信号を得る際の第一の読み出し傾斜磁場パルスおよび第二の読み出し傾斜磁場パルスの波形は、それぞれ、以下の式(11)のGM1およびGM2で表される。
【００８３】
【数１１】
2011007691.tif 000013
ここで、τ’(t’,e)は、以下の式(12)で表される。
【００８４】
【数１２】
2011007691.tif 000014
なお、式(12)は、エコー数が4の場合を示す。一般に、エコー数がE(Eは1以上の整数、また、eは、1≦e≦E)の場合は、上記式(12)は、以下の式(13)で表される。
【００８５】
【数１３】
2011007691.tif 000015
このとき、画像コントラストに大きな影響を与える計測空間の中心部付近の領域内の軌跡810-1上には、エコー時間(TE)に取得したエコー信号807からサンプリングしたデータが配置される。次いで、エコー信号807を取得した時間がTEに近い順に各軌跡810-2〜810-4の順に計測空間を埋める。例えば、T1強調画像を得る場合、TEを10msec程度の短い時間に設定し、上記の順に充填する。
【００８６】
一方、T2強調画像を得る場合は、TEを長く設定する。このため、撮影効率を考えると、エコー信号807-1〜807-4を取得した順に、データを各軌跡810-4、810-3、810-2、810-1上に配置するよう撮像シーケンス(第一の読み出し傾斜磁場パルス804-1〜804-4および第二の読み出し傾斜磁場パルス805-1〜805-2の波形)を設定する。
【００８７】
さらにマルチショット法を組み合わせる場合は、図9に示すシーケンスにおいて、RFパルス801の照射からエコー信号807-4の計測までの処理(ショット)を、第一の読み出し傾斜磁場パルス804-1〜804-4および第二の読み出し傾斜磁場パルス805-1〜805-4の強度をショット毎に変化させながら、繰返し間隔808毎に繰り返し、計測したエコー信号807-1〜807-4から、画像取得時間809で1枚の画像を再構成するために必要なデータをサンプリングする。
【００８８】
この場合、ショット毎に予め定めた順に分割した領域に各ショットの全エコー信号807-1〜807-4からサンプリングしたデータを配置する。また、各領域内では、それぞれ1ショット内で取得するエコー信号807-1〜807-4からサンプリングしたデータを予め定めた順に配置する。これらのデータ配置を実現するよう、撮像シーケンスを設定する。これは、第一の読み出し傾斜磁場パルス804-1〜804-4および第二の読み出し傾斜磁場パルス805-1〜805-4を、それぞれ以下の式(14)のG1(t’，e)およびG2(t’，e)で表される波形とすることにより実現できる。
【００８９】
【数１４】
2011007691.tif 000016
ここで、eはエコー番号(この場合、1≦e≦4)、sはショット番号(この場合、1≦s≦4)であり、φ’(t’，s)は、以下の式(15)で表される。
【００９０】
【数１５】
2011007691.tif 000017
なお、式(15)は、ショット数が4の場合を示す。一般に、ショット数がS(Sは1以上の整数、また、sは1≦s≦S)の場合は、上記式(15)は、以下の式(16)で表される。
【００９１】
【数１６】
2011007691.tif 000018
図10(b)に、ショット数4、各ショット内のエコー数4の場合の、1のショットで充填される軌跡810-3上のデータ配置を例示する。1のRFパルス801印加後に得られるエコー信号807-1〜807-4からそれぞれサンプリングされるデータは、渦巻き状の軌跡810-3の開始点から順に重複することなく、それぞれ軌跡810-3-1、810-3-2、810-3-3、810-3-4上に、順に配置される。他の軌跡810-1、810-2、810-4についても同様である。
【００９２】
このように第一の読出し傾斜磁場パルス804-1〜804-4および第二の読出し傾斜磁場パルス805-1〜805-4の波形およびサンプリング期間を設定することにより、マルチショット・マルチエコー法においても、計測空間の1本の渦巻き状の軌跡上に重複することなくデータを配置することができる。
【００９３】
以上のように構成することで、第一の実施形態で得られる効果に加え、マルチエコー法のメリットである撮影時間の短縮の効果も得られる。また、スパイラル法とマルチエコー法を単純に組み合わせるのみでは、計測空間の中心部に全てのエコー信号が配置されるので、コントラストが低下する問題があるが、本実施形態によれば、エコー時間(TE)に取得したエコー信号からサンプリングしたデータを計測空間の中央部に配置できる。このため、コントラストが低下しない。さらに、所望の時間に取得したエコー信号からサンプリングしたデータを計測空間の中央部に配置することもできるため、所望のコントラストの画像を得ることができる。
【００９４】
さらに、本実施形態においても、第二の実施形態と同様に、立ちあがり部aおよび立ち下がり部bを加えることにより、上記効果を低減させず、補正用の信号を取得することができる。従って、補正を行うことにより、さらに画質を向上させることができる。
【００９５】
＜＜第四の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第四の実施形態について説明する。本実施形態のMRI装置は、基本的に上記各実施形態と同様である。本実施形態では、上記各実施形態のいずれかの構成に加え、エコー信号からサンプリングされたデータが配置される計測空間内の各分割領域(セグメント)に応じて撮像パラメータを変更する機能を備える。なお、変更する撮像パラメータは、撮影時間、画質に影響を与えるものである。
【００９６】
MRIでは、データのサンプリング時間ADtimeは、取得するデータ数SamplePointと、サンプリング時間間隔SamplePitchとを用いて、以下の式(17)により計算される。
【００９７】
【数１７】
2011007691.tif 000019
このとき、サンプリング時間間隔SamplePitchは、サンプリング時の受信バンド幅Rwidthによって決定する。すなわち、サンプリング時間間隔SamplePitchは受信バンド幅BWに反比例する(BW＝α/SamplePitch、αは定数)。従って、受信バンド幅BWと、データのサンプリング時間ADtimeと取得するデータ数SamplePointとの関係は以下の式(18)で表される。
【００９８】
【数１８】
2011007691.tif 000020
すなわち、同じ空間分解能を得る場合、式(18)より受信バンド幅BWを広くすると、サンプリング時間ADtimeを短くすることができる。
【００９９】
この受信バンド幅BW内に必要な空間周波数の情報を入れるため、第一の読み出し傾斜磁場パルスG1および第二の読み出し傾斜磁場パルスG2の強度を受信バンド幅BWに応じて計算する必要がある。一般的に、受信バンド幅BWと読み出し傾斜磁場パルス強度GIとは、比例関係となる(BW＝βGI、βは定数)。また、一般に、受信バンド幅BWが広くなると信号雑音比SNRは低下する(BW＝γ/SNR、γは定数)。
【０１００】
上記各実施形態では、計測空間を複数のセグメントに分割し、ショット毎に各セグメントを充填する。本実施形態では、このとき、セグメントに応じてシーケンス実行時の上記撮像パラメータを変更し、データ収集シーケンス部によりサンプリングを行い、所望の画質および所望の撮影時間で撮影を実行する。例えば、取得するデータ数SamplePointは一定に保ち、受信バンド幅BW及び読み出し傾斜磁場パルス強度GIを変更し、最適なサンプリング時間ADtimeでサンプリングを実行する。
【０１０１】
具体的には、計測空間の中心付近(低空間周波数領域)のセグメントを充填するデータをサンプリングするエコー信号を取得する際は、受信バンド幅BWを狭く設定する。これにより、中心付近のセグメントには信号雑音比SNRの良好なエコー信号から得たデータが充填される。一方、高空間周波数領域のセグメントを充填するデータをサンプリングするエコー信号を取得する際は、受信バンド幅BWを広く設定し、サンプリング時間ADtimeを短縮する。
【０１０２】
このように設定することにより、再構成画像の画質に影響の大きい低空間周波数領域を収集する際は、サンプリング時間ADtimeは長くなるが、良好なデータを得ることができ、一方、高空間周波数領域を収集する際は、SNRの低いデータではあるが、短い時間で得ることができる。従って、受信バンド幅BWが一定の場合と比べて、同一の撮影時間で高品質の画像を得ることができる。また、同程度の品質の画像を短い撮影時間で得ることができる。
【０１０３】
また、式(18)から受信バンド幅BWを広くすることにより、同じサンプリング時間内により多くのデータを得る(取得するデータ数SamplePointを増やす)ことができる。すなわち、計測空間の各セグメントに応じて受信バンド幅BW及び読み出し傾斜磁場パルス強度GIを変更することで、セグメント毎にサンプリングするデータの点数SamplePointを変更する。
【０１０４】
例えば、計測空間の中心付近(低空間周波数領域)のセグメントを充填するデータをサンプリングするエコー信号を取得する際は、受信バンド幅BWを狭く設定する。これにより、上記同様、中心付近のセグメントには信号雑音比SNRの良好なエコー信号から得たデータが充填される。一方、高空間周波数領域のセグメントを充填するデータをサンプリングするエコー信号を取得する際は、受信バンド幅Rwidthを広く設定し、同じサンプリング時間内により多くのデータを得る。
【０１０５】
このように設定することにより、再構成画像の画質に影響の大きい低空間周波数領域を収集する際は、同じサンプリング時間内に得られるデータ数は減少し、繰り返し回数は増加するが、SNRの良好なデータを得ることができる。一方、高空間周波数領域を収集する際は、SNRの低いデータではあるが、同じサンプリング時間内により多くのデータを得ることができ、繰返し回数を低減することができる。従って、受信バンド幅が一定の場合に比べて、同一の繰り返し回数で、高品質の画像を得ることができる。また、同程度の品質の画像を少ない繰返し回数で得ることができる。
【０１０６】
本実施形態では、上記のように充填する計測空間の領域毎に受信バンド幅BW等の撮像パラメータを変更し、最適なシーケンスを実行する。このため、本実施形態のMRI装置10は、撮像パラメータ設定部を備える。本実施形態の撮像パラメータ設定部は、撮像パラメータ設定のための設定画面を生成し、表示装置74に表示する。また、撮像パラメータ設定部は、表示装置74上に表示される設定画面上で入力装置75を介して入力される撮像パラメータを受け付け、パルスシーケンス実行時に用いる撮像パラメータとして設定する。
【０１０７】
なお、本実施形態の撮像パラメータ設定部は、情報処理系7により実現される。すなわち、情報処理系7は、予め記憶装置72または外部記憶装置73に格納されたプログラムをCPU71がメモリにロードして実行することにより、撮像パラメータ設定部を実現する。
【０１０８】
ここで、設定画面1001の画面構成について説明する。図11(a)は、設定画面900の一例である。MRIでは様々な撮像パラメータが入力され、設定される。ここでは、撮影時間、画質に影響を与える代表的なパラメータとして、ショット数Shot901、分割する領域(セグメント)数Segment902、周波数エンコード数Freq#903、撮影視野FOV904、受信バンド幅Bandwidth905を入力可能な画面構成を示す。なお、セグメント数は、従来のスパイラル法で取得する計測空間内の1の渦巻き状の軌跡を幾つに分割するかを定義する。分割された軌跡上には、それぞれ、1のエコー信号からサンプリングしたデータが配置される。
【０１０９】
計測する総エコー数TotalEchoは、ショット数Shotと分割する領域(セグメント)数Segmentとを用い、以下の式(19)で表される。
【０１１０】
【数１９】
2011007691.tif 000021
シングルショット法では、ショット数Shot1002に1を設定する。これにより、マルチショット法のスパイラル法とシングルショット法のスパイラル法とのどちらも同じようにパラメータを設定できる。
【０１１１】
例えば、ショット数Shot901を1とし、Segment数902を通常計測(直交系サンプリング法)の位相エンコード数と同じに設定する。この場合、エコー信号のサンプリング数が若干増加するものの、通常計測の場合と同じ撮影時間で画像を得ることができる。
【０１１２】
なお、上述のように、セグメント毎に受信バンド幅といった撮影パラメータを変更することができる。これに対応可能なように、例えば、図11(b)に示すようなサブ設定画面910を設けてもよい。例えば、Segment902に2以上の数値が設定された場合、撮像パラメータ設定部は、サブ設定画面910を表示し、セグメント毎に、撮影パラメータの設定を受け付ける。なお、サブ設定画面910の表示は、ユーザの指示を受けて行うよう構成してもよい。
【０１１３】
以上説明したように、本実施形態によれば、計測空間の軌跡を配置する領域に応じてサンプリング点数を変更できる。従って、パルスシーケンスの自由度が高い。また、同領域に応じて受信バンド幅を変更できる。従って、信号雑音比を高くすることができる。このように、本実施形態によれば、上記各実施形態で得られる効果に加え、撮影パラメータ設定部を備えるため、撮影時間と画質とのバランスの良い計測を行うことができる。
【０１１４】
なお、本発明は、上記各実施形態で開示された内容にとどまらず、本発明の趣旨を踏まえた上で各種形態を取り得る。上記各実施形態では、説明のため、ショット数、マルチエコー数、データ点数等、小さい数字を例示しているが、これらの数は、上記に限定されない。また、上記各実施形態では、更に、上記各実施形態では、画像コントラストを決定する撮像シーケンス部についてはグラディエントエコー法を用いる場合を例にあげて説明しているが、この部分の撮像シーケンスとして用いるパルスシーケンスはこれに限られない。サンプリングモジュールとしてのスパイラル法は撮像シーケンス部を構成するパルスシーケンスの種類には依存しないため、例えば、スピンエコー法にも適用できる。
【０１１５】
さらに、上記各実施形態では、計測空間内の1の渦巻き状の軌跡上のデータを、中心から順に取得する場合を例にあげて説明している。従って、計測空間の中心には、撮影時間の初期に取得したデータが配置される。この場合、得られる画像のコントラストおよび形状は、撮影時間の所期に取得したエコー信号によって定まる。しかし、データの取得順はこれに限られない。目的に応じて任意に設定できる。
【０１１６】
例えば、造影剤を用いた検査では、造影剤が注入されてからの経過時間に従って撮影対象のコントラストが変わる。このため、従来はフルオロスコピー計測などを用いて連続的に画像を取得し、造影剤の到達時間の差によるコントラストを基に診断する。このような用途の場合は、画像のコントラストに影響の大きい低空間周波数領域のデータを高い頻度で取得するよう構成してもよい。
【０１１７】
図12は、上記各実施形態の実施例として、造影剤を用いた検査におけるデータ取得順と再構成タイミングを説明するための図である。ここでも、上記同様、計測空間を4つの領域(セグメント)に分割して計測を行う場合を例にあげて説明する。図12(a)は、充填される計測空間を、4つの領域に分割した例であり、それぞれA、B、C、Dとする。
【０１１８】
図12(b)は、図12(a)で示した4つの領域A〜Dをこの順にサンプリングする計測を繰り返す例である。図12(b)の例では、4つの領域A〜Dの全てのエコー信号が取得される毎に画像は再構成される。図12(b)に示すように毎回A〜Dの順に全ての領域の計測が繰り返される場合、計測空間では、各領域が新たに計測される毎に当該領域が更新される。このため、1回全計測空間にエコー信号が充填されると、その後は、常時計測空間内にはエコー信号は充填されている。しかし、計測空間の中心部の領域である領域Aのエコー信号が画像のコントラストに大きな影響を与えるため、コントラストが重要な画像の場合、領域Aが更新されない限り、画像を再構成しても、所望の画像は得られない。従って、図12(b)のように、4つの領域A〜Dを等頻度で更新する(計測を行う)場合、領域Aの更新間隔、すなわち、全領域が更新される毎に、画像を再構成する。
【０１１９】
図12(c)は、図12(a)で示した4つの領域A〜Dについて、計測空間の中心部の領域である領域Aを高頻度に更新する例である。この例では、最初に全ての計測空間の領域A〜Dを取得した後は、2回に1回の頻度で領域Aを取得するよう読み取り傾斜磁場パルスG1およびG2を制御する。このように計測することで、画像は2回の計測毎に作成することができる。
【０１２０】
また、上記各実施形態では、計測空間の中心から外側向ってサンプリングするスパイラル法の例を示したが、計測空間の外側から中心に向ってサンプリングするスパイラル法にも同様に適用できる。計測空間の外側から中心に向ってサンプリングする場合、埋めるには、式(7)の計算において、時間τ(t’，s)を逆向きに計算すればよい。即ち、τ(t’，s)は、以下の式(20)で表される。
【０１２１】
【数２０】
2011007691.tif 000022
である。
【０１２２】
この場合、計測空間の中心には撮影時間の終期に取得したデータが配置される。従って、画像のコントラストおよび形状が、撮影時間の終期に取得したエコー信号によって決まる。
【０１２３】
さらに、計測空間の不特定方向にサンプリングするようなスパイラル法、例えば3次元空間でのスパイラル法や、計測空間の中心から外側にサンプリングした後に、再度中心に戻るようなサンプリングをするスパイラル法なども同様に適用できる。
【符号の説明】
【０１２４】
1  被検体、2  静磁場発生系、3  傾斜磁場発生系、4  シーケンサ、5  送信系、6  受信系、7  情報処理系、10  MRI装置、31  傾斜磁場コイル、32  傾斜磁場電源、51  送信コイル、52  シンセサイザ、53  変調器、54  高周波増幅器、61  受信コイル、62  増幅器、63  直交位相検波器、64  A/D変換器、71  CPU、72  記憶装置、73  外部記憶装置、74  表示装置、75  入力装置、104-1  第一の読み出し傾斜磁場パルス、104-2  第一の読み出し傾斜磁場パルス、104-3  第一の読み出し傾斜磁場パルス、104-4  第一の読み出し傾斜磁場パルス、105-1  第二の読み出し傾斜磁場パルス、105-2  第一の読み出し傾斜磁場パルス、105-3  第一の読み出し傾斜磁場パルス、105-4  第一の読み出し傾斜磁場パルス、110-1  軌跡、110-2  軌跡、110-3  軌跡、110-4  軌跡、201  励起用RFパルス、202  スライス選択傾斜磁場パルス、203  スライスリフェーズ傾斜磁場パルス、204  第一の読み出し傾斜磁場パルス、205  第二の読み出し傾斜磁場パルス、206  サンプリングウインド、207  エコー信号、208  繰り返し時間、209  画像取得時間、210  直線状軌跡、301  励起用RFパルス、302  スライス選択傾斜磁場パルス、303  スライスリフェーズ傾斜磁場パルス、304  第一の読み出し傾斜磁場パルス、305  第二の読み出し傾斜磁場パルス、306  サンプリングウインド、307  エコー信号、308  繰り返し時間、309  画像取得時間、310  渦巻き状軌跡、311-1  渦巻き状軌跡、311-2  渦巻き状軌跡、311-3  渦巻き状軌跡、311-4  渦巻き状軌跡、400  緩和曲線、500  計測空間、704-1  第一の読み出し傾斜磁場パルス、704-2  第一の読み出し傾斜磁場パルス、704-3  第一の読み出し傾斜磁場パルス、704-4  第一の読み出し傾斜磁場パルス、705-1  第二の読み出し傾斜磁場パルス、705-2  第一の読み出し傾斜磁場パルス、705-3  第一の読み出し傾斜磁場パルス、705-4  第一の読み出し傾斜磁場パルス、710-1  軌跡、710-2  軌跡、710-3  軌跡、710-4  軌跡、801  励起用RFパルス、802  スライス選択傾斜磁場パルス、803  スライスリフェーズ傾斜磁場パルス、808  繰り返し時間、809  画像取得時間、804-1  第一の読み出し傾斜磁場パルス、804-2  第一の読み出し傾斜磁場パルス、804-3  第一の読み出し傾斜磁場パルス、804-4  第一の読み出し傾斜磁場パルス、805-1  第二の読み出し傾斜磁場パルス、805-2  第二の読み出し傾斜磁場パルス、805-3  第二の読み出し傾斜磁場パルス、805-4  第二の読み出し傾斜磁場パルス、806-1  サンプリングウインド、806-2  サンプリングウインド、806-3  サンプリングウインド、806-4  サンプリングウインド、807-1  エコー信号、807-2  エコー信号、807-3  エコー信号、807-4  エコー信号、810-1  軌跡、810-2  軌跡、810-3  軌跡、810-3-1  軌跡、810-3-2  軌跡、810-3-3  軌跡、810-3-4  軌跡、810-4  軌跡、900  設定画面、901  ショット数、902  セグメント数、903  周波数エンコード数、904  撮影視野、905  受信バンド幅、910  設定画面
【図１】
2011007691.tif 000023
【図２】
2011007691.tif 000024
【図３】
2011007691.tif 000025
【図４】
2011007691.tif 000026
【図５】
2011007691.tif 000027
【図６】
2011007691.tif 000028
【図７】
2011007691.tif 000029
【図８】
2011007691.tif 000030
【図９】
2011007691.tif 000031
【図１０】
2011007691.tif 000032
【図１１】
2011007691.tif 000033
【図１２】
2011007691.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月7日(2012.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場を照射する高周波磁場照射手段と、読み出し傾斜磁場を印加しながら前記核磁気共鳴により放出されるエコー信号を検出し計測空間にデータとして配置するデータ収集手段と、前記高周波磁場照射手段と前記データ収集手段との動作を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、前記データ収集手段が、前記計測空間の中心から外側に向かう渦巻き状の1の軌跡上に配置するデータを複数の前記エコー信号の検出により収集するよう制御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、
前記制御手段は、前記データ収集手段が前記各エコー信号から収集するデータを当該エコー信号の取得順に前記渦巻き状の軌跡上に略連続して重複なく配置するよう、前記読み出し傾斜磁場の波形を制御すること
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、
前記制御手段は、前記データ収集手段が、前記各エコー信号から収集するデータを、前記渦巻き状の軌跡上に前記計測空間の中心から外側に向かって順に配置するよう、前記読み出し傾斜磁場の波形を制御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、
前記制御手段は、前記データ収集手段が、前記各エコー信号から収集するデータを、前記渦巻き状の1の軌跡上に前記計測空間の外側から中心に向かって順に配置するよう、前記読み出し傾斜磁場の波形を制御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５】
請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、前記データ収集手段が、前記複数のエコー信号毎に、当該エコー信号から収集されるデータが配置される前記渦巻き状の軌跡の開始点および終端点それぞれと前記計測空間の中心とを結ぶ2つの直線状の軌跡上に配置するデータを補正用データとしてさらに収集するよう、前記読出し傾斜磁場の波形を制御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5記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、前記開始点と前記中心とを結ぶ直線状の軌跡と、前記終端点と前記中心とを結ぶ直線状の軌跡とが、前記計測空間上で直交するよう前記読出し傾斜磁場の波形を制御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７】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、前記データ収集手段が、前記各エコー信号から収集するデータを、前記渦巻き状の軌跡上に前記計測空間の中心から外側または外側から中心に向かって順に、かつ、当該軌跡上で一部重複して配置するよう前記読み出し傾斜磁場の波形を制御し、当該重複して配置されたデータを補正用データと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5記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記補正用データを用い、連続する2つのエコー信号間の信号の不連続を補正する信号補正手段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】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、前記エコー信号毎に、前記渦巻き状の1の軌跡であって、前記計測空間の中心からの距離が異なる所定範囲の領域の軌跡に沿ってデータを収集するよう前記データ収集手段の動作を制御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１０】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、被検体内の磁化を励起する励起高周波磁場の1回の照射毎に、複数のエコー信号を取得するよう制御すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
撮影時間または再構成画像の品質に影響を与える撮影パラメータを、被検体内の磁化を励起する励起高周波磁場の照射毎に変更するパラメータ変更手段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１２】
請求項11記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記励起高周波磁場毎の前記撮像パラメータの指定を受け付ける入力手段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１３】
請求項11記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記撮像パラメータは、前記データ収集手段が前記励起高周波磁場毎に収集するデータの数、受信帯域、および前記励起高周波磁場の印加間隔の少なくとも1つであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
静磁場中に置かれた被検体内の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場を照射する高周波磁場照射手段と、前記静磁場に傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段と、前記各磁気共鳴により放出されるエコー信号を検出する検出手段と、前記検出したエコー信号をデータとして計測空間に配置するデータ配置手段と、前記計測空間に配置されたデータから画像を再構成する画像再構成手段と、前記高周波磁場照射手段、前記傾斜磁場印加手段、前記検出手段、前記データ配置手段、前記画像再構成手段の動作と、複数の前記エコー信号により前記計測空間を充填を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、前記検出手段が各エコー信号を検出する際、前記傾斜磁場印加手段に、振動し、かつ、振幅が漸増または漸減する波形であって、開始点の強度が前回のエコー信号検出時の終端点の強度に一致する波形を有する第一の傾斜磁場および第二の傾斜磁場を印加させて、前記第一の傾斜磁場および前記第二の傾斜磁場により前記計測空間がスパイラル状に計測されるよう制御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１５】
核磁気共鳴により放出される複数のエコー信号を検出して、計測空間の中心から外側に向かう渦巻き状の1の軌跡上に配置されるデータを、重複なく当該計測空間を埋めるよう収集するデータ収集ステップと、
前記データ収集ステップで収集した前記計測空間のデータから画像を再構成する画像再構成ステップと、を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
具体的には、被検体内の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場を照射する高周波磁場照射手段と、読み出し傾斜磁場を印加しながら前記核磁気共鳴により放出されるエコー信号を検出し計測空間にデータとして配置するデータ収集手段と、前記高周波磁場照射手段と前記データ収集手段との動作を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、前記制御手段は、前記データ収集手段が、複数の前記エコー信号から、前記計測空間の中心から外側に向かう渦巻き状の軌跡上に配置するデータを収集するよう制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、核磁気共鳴により放出される複数のエコー信号それぞれから、計測空間の中心から外側に向かう渦巻き状の軌跡上に配置されるデータを、重複なく当該計測空間を埋めるよう収集するデータ収集ステップと、前記データ収集ステップで収集した前記計測空間のデータから画像を再構成する画像再構成ステップと、を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
送信系5は、被検体1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RFパルスを照射する。高周波発振器(シンセサイザ)52と変調器53と高周波増幅器54と送信側の高周波コイル(送信コイル)51とを備える。シンセサイザ52から出力されたRFパルスは、シーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器53により振幅変調される。振幅変調されたRFパルスは、高周波増幅器54で増幅された後、被検体1に近接して配置された送信コイル51に供給される。そして、送信コイル51からRFパルス(電磁波)が被検体1に照射される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本実施形態のデータ収集シーケンス部は、複数のエコー信号から、計測空間の1の渦巻き状の軌跡上のデータを収集(サンプリング)する。本実施形態のデータ収集シーケンス部が実現するサンプリング法の説明に先立ち、一般の非直交系サンプリング法について説明する。図2に、非直交系サンプリング法の中の、ラディアル法のパルスシーケンスの一例を示す。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図2において、RF、Gs、G1、G2、AD、echoはそれぞれ、RFパルス、スライス傾斜磁場、第1の方向の読み出し傾斜磁場、第2の方向の読み出し傾斜磁場、A/D変換、エコー信号の軸を表す。また、201は励起用のRFパルス、202はスライス選択傾斜磁場パルス、203はスライスリフェーズ傾斜磁場パルス、204は第一の読み出し傾斜磁場パルス、205は、第二の読み出し傾斜磁場パルス、206はサンプリングウインド、207はエコー信号、208は繰り返し時間(RFパルス201の照射間隔)である。そして、RFパルス201の照射からエコー信号207の計測までの処理(ショットと呼ぶ。)を、第一の読み出し傾斜磁場パルス204および第二の読み出し傾斜磁場パルス205の強度をショット毎に変化させながら、繰返し時間208毎に繰り返し、計測したエコー信号207から、画像取得時間209で1枚の画像を再構成するために必要なデータをサンプリングする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
次に、非直交系サンプリング法の異なる例として、スパイラル法のパルスシーケンス(スパイラルシーケンス)を図4に示す。図4のRF、Gs、G1、G2、AD、echoはそれぞれ、RFパルス、スライス傾斜磁場、第1の方向の読み出し傾斜磁場、第2の方向の読み出し傾斜磁場、A/D変換、エコー信号の軸を表す。また、301は励起用のRFパルス、302はスライス選択傾斜磁場パルス、303はスライスリフェーズ傾斜磁場パルス、304は第一の読出し傾斜磁場パルス、305は、第二の読出し傾斜磁場パルス、306はサンプリングウインド、307はエコー信号、308は繰り返し時間(RFパルス301の照射間隔)である。ここでも、RFパルス301の照射からエコー信号307の計測までの処理(ショット)を、第一の読み出し傾斜磁場パルス304および第二の読み出し傾斜磁場パルス305の強度をショット毎に変化させながら、繰返し間隔308毎に繰り返し、計測したエコー信号307から、画像取得時間309で1枚の画像を再構成するために必要なデータをサンプリングする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
スパイラル法には、上述のように、1回のショットで得た1のエコー信号から1枚の画像再構成に必要な全てのデータをサンプリングする手法(シングルショット・スパイラル法)以外に、ショットを複数回行って、複数のエコー信号から1枚の画像再構成に必要なデータをサンプリングする方法(マルチショット・スパイラル法)がある。マルチショット・スパイラル法では、第1の読出し傾斜磁場パルス304および第2の読み出し傾斜磁場パルス305の強度をショット毎に変化させながら、繰り返し時間308毎に上記スパイラルシーケンスを繰り返し、画像取得時間309で1枚の画像再構成に必要なデータを収集する。ショット毎に第1の読出し傾斜磁場パルス304および第2の読み出し傾斜磁場パルス305の強度を変化させることにより、原点の周りを回転する異なる複数の渦巻き状の軌跡上のデータを収集する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
図6は、本実施形態のサンプリング法の読み出し傾斜磁場波形およびこれによる計測空間の軌跡を説明するための図である。本実施形態のサンプリング法は、基本的にはスパイラル法に沿ったものである。すなわち、図4に示すパルスシーケンスを、第1の読出し傾斜磁場パルス304および第2の読み出し傾斜磁場パルス305の強度をショット毎に変化させながら、繰り返し時間308毎に繰り返し、画像取得時間309で1枚の画像再構成に必要なエコー信号を取得する。従来のスパイラル法と違い、本実施形態のサンプリング法によれば、ショット毎に計測空間の中心からの距離が異なる領域の軌跡上にデータを配置する。ここでは、ショット数4回の場合を例示する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
本実施形態では、4回のショットで取得した軌跡110-1、110-2、110-3、110-4により、計測空間500の画像再構成に必要な領域を埋めるよう、それぞれ第一の読み出し傾斜磁場G1および第二の読み出し傾斜磁場G2を印加しながらサンプリングする。このとき、s回目の第一の読み出し傾斜磁場パルス104-s、および第二の読み出し傾斜磁場パルス105-sとして用いられる傾斜磁場パルスの波形は、それぞれ以下の式(7)のG1(t’s)、G2(t’、s)で表される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
さらにマルチショット法を組み合わせる場合は、図9に示すシーケンスにおいて、RFパルス801の照射からエコー信号807-4の計測までの処理(ショット)を、第一の読み出し傾斜磁場パルス804-1〜804-4および第二の読み出し傾斜磁場パルス805-1〜805-4の強度をショット毎に変化させながら、繰返し時間808毎に繰り返し、計測したエコー信号807-1〜807-4から、画像取得時間809で1枚の画像を再構成するために必要なデータをサンプリングする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
ここで、設定画面900の画面構成について説明する。図11(a)は、設定画面900の一例である。MRIでは様々な撮像パラメータが入力され、設定される。ここでは、撮影時間、画質に影響を与える代表的なパラメータとして、ショット数Shot901、分割する領域(セグメント)数Segment902、周波数エンコード数Freq#903、撮影視野FOV904、受信バンド幅Bandwidth905を入力可能な画面構成を示す。なお、セグメント数は、従来のスパイラル法で取得する計測空間内の1の渦巻き状の軌跡を幾つに分割するかを定義する。分割された軌跡上には、それぞれ、1のエコー信号からサンプリングしたデータが配置される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
【数１９】
2011007691.tif 000035
シングルショット法では、ショット数Shot901に1を設定する。これにより、マルチショット法のスパイラル法とシングルショット法のスパイラル法とのどちらも同じようにパラメータを設定できる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
なお、本発明は、上記各実施形態で開示された内容にとどまらず、本発明の趣旨を踏まえた上で各種形態を取り得る。上記各実施形態では、説明のため、ショット数、マルチエコー数、データ点数等、小さい数字を例示しているが、これらの数は、上記に限定されない。また、上記各実施形態では、画像コントラストを決定する撮像シーケンス部についてはグラディエントエコー法を用いる場合を例にあげて説明しているが、この部分の撮像シーケンスとして用いるパルスシーケンスはこれに限られない。サンプリングモジュールとしてのスパイラル法は撮像シーケンス部を構成するパルスシーケンスの種類には依存しないため、例えば、スピンエコー法にも適用できる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２４】
1  被検体、2  静磁場発生系、3  傾斜磁場発生系、4  シーケンサ、5  送信系、6  受信系、7  情報処理系、10  MRI装置、31  傾斜磁場コイル、32  傾斜磁場電源、51  高周波コイル(送信コイル)、52  高周波発振器(シンセサイザ)、53  変調器、54  高周波増幅器、61  高周波コイル(受信コイル)、62  増幅器、63  直交位相検波器、64  A/D変換器、71  CPU、72  記憶装置、73  外部記憶装置、74  表示装置、75  入力装置、104-1  第一の読み出し傾斜磁場パルス、104-2  第一の読み出し傾斜磁場パルス、104-3  第一の読み出し傾斜磁場パルス、104-4  第一の読み出し傾斜磁場パルス、105-1  第二の読み出し傾斜磁場パルス、105-2  第一の読み出し傾斜磁場パルス、105-3  第一の読み出し傾斜磁場パルス、105-4  第一の読み出し傾斜磁場パルス、110-1  軌跡、110-2  軌跡、110-3  軌跡、110-4  軌跡、201  励起用RFパルス、202  スライス選択傾斜磁場パルス、203  スライスリフェーズ傾斜磁場パルス、204  第一の読み出し傾斜磁場パルス、205  第二の読み出し傾斜磁場パルス、206  サンプリングウインド、207  エコー信号、208  繰り返し時間、209  画像取得時間、210  直線状軌跡、301  励起用RFパルス、302  スライス選択傾斜磁場パルス、303  スライスリフェーズ傾斜磁場パルス、304  第一の読み出し傾斜磁場パルス、305  第二の読み出し傾斜磁場パルス、306  サンプリングウインド、307  エコー信号、308  繰り返し時間、309  画像取得時間、310  渦巻き状軌跡、311-1  渦巻き状軌跡、311-2  渦巻き状軌跡、311-3  渦巻き状軌跡、311-4  渦巻き状軌跡、400  緩和曲線、500  計測空間、704-1  第一の読み出し傾斜磁場パルス、704-2  第一の読み出し傾斜磁場パルス、704-3  第一の読み出し傾斜磁場パルス、704-4  第一の読み出し傾斜磁場パルス、705-1  第二の読み出し傾斜磁場パルス、705-2  第一の読み出し傾斜磁場パルス、705-3  第一の読み出し傾斜磁場パルス、705-4  第一の読み出し傾斜磁場パルス、710-1  軌跡、710-2  軌跡、710-3  軌跡、710-4  軌跡、801  励起用RFパルス、802  スライス選択傾斜磁場パルス、803  スライスリフェーズ傾斜磁場パルス、808  繰り返し時間、809  画像取得時間、804-1  第一の読み出し傾斜磁場パルス、804-2  第一の読み出し傾斜磁場パルス、804-3  第一の読み出し傾斜磁場パルス、804-4  第一の読み出し傾斜磁場パルス、805-1  第二の読み出し傾斜磁場パルス、805-2  第二の読み出し傾斜磁場パルス、805-3  第二の読み出し傾斜磁場パルス、805-4  第二の読み出し傾斜磁場パルス、806-1  サンプリングウインド、806-2  サンプリングウインド、806-3  サンプリングウインド、806-4  サンプリングウインド、807-1  エコー信号、807-2  エコー信号、807-3  エコー信号、807-4  エコー信号、810-1  軌跡、810-2  軌跡、810-3  軌跡、810-3-1  軌跡、810-3-2  軌跡、810-3-3  軌跡、810-3-4  軌跡、810-4  軌跡、900  設定画面、901  ショット数、902  セグメント数、903  周波数エンコード数、904  撮影視野、905  受信バンド幅、910  設定画面
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2011007691.tif 000036
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2011007691.tif 000037
【国際調査報告】
2011007691.tif 000038
2011007691.tif 000039
2011007691.tif 000040
2011007691.tif 000041