(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１回の核磁気励起に対して位相エンコード用の傾斜磁場である複数のＢＬＩＰパルスを連続的に印加すると共に、前記ＢＬＩＰパルスの印加に同期してリードアウト用の傾斜磁場を連続的に反転させて印加するエコープラナーイメージングであって、空間分布を有すると共に時間的に変化する渦電流の影響をキャンセルするように前記１回の核磁気励起に対する複数のＢＬＩＰパルスの夫々の強度が前記１回の核磁気励起に対する撮像断面ごとに補正された前記エコープラナーイメージングによってエコー信号を収集するデータ収集手段と、
前記エコー信号に基づいて画像データを生成する画像生成手段と、
を有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】
前記データ収集手段は、前記撮像断面のうち一定の範囲に対応する前記複数のＢＬＩＰパルスの補正量を一定とする一方、前記一定の範囲外に対応する前記複数のＢＬＩＰパルスの夫々の補正量を撮像断面ごとに決定するように構成されることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記データ収集手段は、補正対象となる傾斜磁場パルスの印加時刻から過去に向かう経過時間内に印加された傾斜磁場パルスに起因する渦電流の影響がキャンセルされるように前記複数のＢＬＩＰパルスの夫々の強度を設定するように構成されることを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記データ収集手段は、渦電流の影響をキャンセルするための強度補正後の少なくとも１つの傾斜磁場パルスに起因する渦電流の影響がキャンセルされるように再帰計算を行って前記複数のＢＬＩＰパルスの夫々の強度を設定するように構成されることを特徴とする請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記データ収集手段は、渦電流の影響をキャンセルするための強度補正後における傾斜磁場パルスに起因する渦電流の影響を強度補正前における傾斜磁場パルスに起因する渦電流の影響と同等とみなして再帰計算を行わずに前記複数のＢＬＩＰパルスの夫々の強度を設定するように構成されることを特徴とする請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記データ収集手段は、少なくとも１つの傾斜磁場パルスの印加軸と同一の軸方向および異なる軸方向に前記少なくとも１つの傾斜磁場パルスに起因して空間的に発生する渦電流の影響がキャンセルされるように前記複数のＢＬＩＰパルスの夫々を設定するように構成されることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記データ収集手段は、傾斜磁場のモーメントの調整を行うためのTUNEの強度を前記渦電流の影響が補正されるように設定するように構成されることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記データ収集手段は、前記渦電流による傾斜磁場モーメントの変化量がキャンセルされるように、予め計測された情報に基づいて前記複数の位相エンコード用の傾斜磁場の補正量を算出し、算出した前記補正量を用いた補正によって前記複数のＢＬＩＰパルスの夫々の傾斜磁場の強度を設定するように構成されることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記データ収集手段は、拡散強調イメージングによって前記エコー信号を収集するように構成されることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
前記データ収集手段は、UnipolarタイプのMPGパルスの印加を伴って前記エコー信号を収集するように構成されることを特徴とする請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
前記データ収集手段は、BipolarタイプのMPGパルスの印加を伴って前記エコー信号を収集するように構成されることを特徴とする請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
前記データ収集手段は、Double spin echoタイプのMPGパルスの印加を伴って前記エコー信号を収集するように構成されることを特徴とする請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
前記データ収集手段は、過去のショットにおいて印加されたMPGパルスに起因する渦電流の影響がキャンセルされるように前記複数のＢＬＩＰパルスの夫々の強度を設定するように構成されることを特徴とする請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
前記データ収集手段は、b値が互に異なる複数のMPGパルスに起因する各渦電流の影響がそれぞれキャンセルされるように前記複数のＢＬＩＰパルスの夫々の傾斜磁場の強度を設定するように構成されることを特徴とする請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１５】
前記データ収集手段は、印加軸が互に異なる複数のMPGパルスに起因する各渦電流の影響がそれぞれキャンセルされるように前記複数のＢＬＩＰパルスの夫々の強度を設定するように構成されることを特徴とする請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１６】
前記データ収集手段は、MPGパルスのみに起因する渦電流の影響がキャンセルされるように前記複数のＢＬＩＰパルスの夫々の強度を設定するように構成されることを特徴とする請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１７】
前記データ収集手段は、MPGパルスおよびスポイラパルスのみに起因する各渦電流の影響がそれぞれキャンセルされるように前記複数のＢＬＩＰパルスの夫々の強度を設定するように構成されることを特徴とする請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１８】
前記データ収集手段は、MPGパルスおよび補正対象となる傾斜磁場パルスの印加時刻から過去に向かう経過時間内に印加された傾斜磁場パルスに起因する各渦電流の影響がそれぞれキャンセルされるように前記複数のＢＬＩＰパルスの夫々の強度を設定するように構成されることを特徴とする請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１９】
磁気共鳴イメージング装置を、
１回の核磁気励起に対して位相エンコード用の傾斜磁場である複数のＢＬＩＰパルスを連続的に印加すると共に、前記ＢＬＩＰパルスの印加に同期してリードアウト用の傾斜磁場を連続的に反転させて印加するエコープラナーイメージングであって、空間分布を有すると共に時間的に変化する渦電流の影響をキャンセルするように前記１回の核磁気励起に対する複数のＢＬＩＰパルスの夫々の強度が前記１回の核磁気励起に対する撮像断面ごとに補正された前記エコープラナーイメージングによってエコー信号を収集するデータ収集手段、及び
前記エコー信号に基づいて画像データを生成する画像生成手段、
として機能させることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置の制御プログラム。
【請求項２０】
前記磁気共鳴イメージング装置を、前記リードアウト用の傾斜磁場および前記複数のＢＬＩＰパルスの印加に先立ってMPGパルスを印加するMPGパルス印加手段としてさらに機能させることを特徴とする請求項１９記載の磁気共鳴イメージング装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置および磁気共鳴イメージング装置の制御プログラムに係り、特に、シングルショット・エコープラナーイメージングによって画像データを生成する磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング装置の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージングは、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RF信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生するＭＲ信号から画像を再構成する撮像法である。
【０００３】
この磁気共鳴イメージングの分野において、エコープラナーイメージング(EPI: echo planar imaging)と呼ばれる撮像法がある(例えば特許文献１参照)。EPIは、MRIにおける高速撮像法の１つであり、１回の核磁気励起に対して傾斜磁場を高速で連続的に反転させ、連続的にエコーを生じさせてスキャンを行うものである。より具体的には、EPIでは、励起パルス(FLIP PULSE)を印加した後、xy平面内の磁化が横緩和(T2緩和)により減衰して消滅する前に位相エンコード(PE: phase encode)のステップにより連続的なグラジエントエコーを発生させて画像再構成に必要な全てのデータが収集される。EPIには、励起パルスおよびリフォーカスパルス(FLOP PULSE)の後に発生するスピンエコー信号を収集するスピンエコー法(SE: spin echo)を用いたSE EPIと励起パルスの印加後に発生するエコー信号を収集するフィールドエコー法(FE: field echo)を用いたFE EPIがある。また、複数回に亘る励起パルスを印加して得られるエコートレインのデータを合わせて１枚分の画像データを作成するEPIがマルチショットEPIと呼ばれるのに対して、１回の励起パルスの印加のみで画像を再構成するEPIは、シングルショット(SS: single shot) EPIと呼ばれる。
【０００４】
図１は、従来のSS SE EPIシーケンスを示す図である。
【０００５】
図１において、RFは、RF励起パルスを、ECHOは、エコー信号を、Gssは、スライス選択(SS: slice selection)用の傾斜磁場を、Groは、リードアウト(RO: readout)用の傾斜磁場を、Gpeは、位相エンコード用の傾斜磁場を、それぞれ示す。
【０００６】
図１に示すように、SS SE EPIシーケンスでは、励起パルスに続いてリフォーカスパルスがスライス選択用傾斜磁場パルスとともに印加される。また、励起パルスとリフォーカスパルスとの間には、傾斜磁場のモーメントの調整を行うためのTUNEと呼ばれる傾斜磁場パルスがRO方向およびPE方向にそれぞれ印加される。さらに、リフォーカスパルスの印加後には、SS方向にリフォーカスパルスのSPOILER傾斜磁場パルスが印加される。
【０００７】
次に、BLIPパルスと呼ばれるPE方向の傾斜磁場パルスが繰り返し印加され、BLIPパルスの強度に応じた位相エンコード量が順次加算される。一方で、極性が交互に反転するRO方向の傾斜磁場が繰り返し印加される。これにより、１枚分の画像データの生成に必要なエコー信号が連続的に発生し、発生したエコー信号が収集される。すなわち１回の核磁気の励起により１枚分の画像データを生成するためのエコー信号を収集することができる。
【０００８】
また、EPIの応用技術として、拡散強調画像(DWI: diffusion weighted image)が知られている。DWIは、MPG (motion probing gradient)パルスと呼ばれる強い強度の傾斜磁場を印加することによって撮像対象の動きによる位相シフトを強調し、撮像対象の拡散効果を強調した画像である。
【０００９】
図２は、従来のDWI用のMPGパルスの印加を伴うSS SE EPIシーケンスを示す図である。
【００１０】
図２において、RFは、RF励起パルスを、ECHOは、エコー信号を、Gssは、SS方向の傾斜磁場を、Groは、RO方向の傾斜磁場を、Gpeは、PE方向の傾斜磁場を、それぞれ示す。
【００１１】
DWIを収集する場合には、例えば図２に示すように、励起パルスの印加後およびSPOILER傾斜磁場パルスの印加後にそれぞれMPGパルスが印加される。このようなMPGパルスの印加を伴うSS SE EPIシーケンスを実行することによりDWIを収集することができる。
【特許文献１】特開平９−２７６２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来のSS EPIでは、ハードウエアの特性に依存して撮像位置によっては渦電流(Eddy Current)の影響を受けて、画像が変形(Distortion)する場合があるという問題がある。すなわち、マグネットの種類、製造誤差あるいは傾斜磁場コイルの巻き方等の要因によって装置ごとに異なる空間分布を有する渦電流が発生する。このため、空間的に位置が異なる撮像断面ごとに渦電流の影響も異なることとなり、撮像位置によっては不適切な位相エンコードパルスが印加される場合がある。このように渦電流の影響下において収集されたデータを用いて画像を再構成すると、画像が変形し、画像品質の低下に繋がる。
【００１３】
また、渦電流の空間分布は撮像位置と傾斜磁場の印加パターンにより変化するため、特にDWIの撮像のように特に強度の大きいMPGパルスの印加を伴う複数の傾斜磁場の印加パターンを使用してIsotropic 画像を計算する場合には、ある撮像位置において画質の劣化が顕著になるという問題がある。
【００１４】
図３は、従来のSS SE EPIシーケンスの実行によって撮像され、渦電流の影響によって変形したDWIの例を示す図である。
【００１５】
図３(a)は、PE方向におけるDWIの強度を表すb値を1000とした場合のDWI、図３(b)は、RO方向のb値を1000とした場合のDWI、図３(c)は、SS方向のb値を1000とした場合のDWIである。
【００１６】
図３(a)に示すPE方向のMPGパルスの強度を大きくして収集したDWIに比べて、図３(b)および図３(c)にそれぞれ示す、RO方向およびSS方向のMPGパルスの強度を大きくして収集した各DWIの方が変形量が大きいことが確認できる。すなわち、空間分布を有する渦電流の影響を受けて、撮像断面ごとに異なる量の変形が生じていることが分かる。
【００１７】
このように、従来のSS EPIでは、渦電流の空間分布が想定されていないため、撮像位置や傾斜磁場の印加パターンに依存して異なる画像の変形が発生する。
【００１８】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、渦電流に起因して撮像断面の空間的な位置に応じて異なる量で発生する画像の変形を低減させることが可能な磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング装置の制御プログラム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】
【００１９】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、１回の核磁気励起に対して位相エンコード用の傾斜磁場である複数のＢＬＩＰパルスを連続的に印加すると共に、前記ＢＬＩＰパルスの印加に同期してリードアウト用の傾斜磁場を連続的に反転させて印加するエコープラナーイメージングであって、空間分布を有すると共に時間的に変化する渦電流の影響をキャンセルするように前記１回の核磁気励起に対する複数のＢＬＩＰパルスの夫々の強度が前記１回の核磁気励起に対する撮像断面ごとに補正された前記エコープラナーイメージングによってエコー信号を収集するデータ収集手段と、前記エコー信号に基づいて画像データを生成する画像生成手段とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング装置の制御プログラムにおいては、渦電流に起因して撮像断面の空間的な位置に応じて異なる量で発生する画像の変形を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング装置の制御プログラムの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図４は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態を示す構成図である。
【００２４】
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と、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およびRFコイル２４とを図示しないガントリに内蔵した構成である。
【００２５】
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およびコンピュータ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および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および記憶装置３６が備えられる。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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および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はガントリに内蔵されず、寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられる場合もある。
【００２９】
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および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およびＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。
【００３０】
そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙおよび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および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。
【００３１】
RFコイル２４は、送信器２９および受信器３０と接続される。RFコイル２４は、送信器２９からRF信号を受けて被検体Ｐに送信する機能と、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。
【００３２】
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および受信器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および受信器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および受信器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およびRF信号を発生させる機能を有する。
【００３３】
また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるNMR信号の検波およびＡ／Ｄ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、プログラムによらず、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。
【００３６】
図５は、図４に示すコンピュータ３２の機能ブロック図である。
【００３７】
コンピュータ３２は、プログラムにより撮影条件設定部４０、シーケンスコントローラ制御部４１、ｋ空間データベース４２、画像再構成部４３、画像データベース４４および画像処理部４５として機能する。撮影条件設定部４０は、傾斜磁場補正部４０Ａおよび渦電流パラメータ記憶部４０Ｂを備えている。
【００３８】
撮影条件設定部４０は、入力装置３３からの指示情報に基づいてSS EPIシーケンスを用いた撮像条件を設定し、設定した撮像条件をシーケンスコントローラ制御部４２に与える機能を有する。SS EPIシーケンスには、SS SE EPIシーケンスやSS FE EPIシーケンスがある。
【００３９】
また、撮影条件設定部４０の傾斜磁場補正部４０Ａは、傾斜磁場の印加に伴って生じる渦電流の影響による傾斜磁場の変化がキャンセルされるようにSS EPIシーケンスにおけるTUNEおよびBLIPパルスの双方またはBLIPパルスの強度を設定する機能を有する。つまり、傾斜磁場補正部４０Ａは、渦電流の影響がキャンセルされるようにTUNEやBLIPパルスの強度を調整することによって傾斜磁場モーメントの補正を行う機能を備えている。このように渦電流の影響がキャンセルされるような傾斜磁場モーメントの補正が行われた状態で収集されたエコー信号を用いて画像を再構成すれば、渦電流に起因する画像の変形を抑制し、画質低下を防止することができる。
【００４０】
図６は、図５に示す撮影条件設定部４０において撮影条件として設定されるSS SE EPIシーケンスの一例を示す図である。
【００４１】
図６において、RFは、RF励起パルスを、ECHOは、エコー信号を、Gssは、SS方向の傾斜磁場を、Groは、RO方向の傾斜磁場を、Gpeは、PE方向の傾斜磁場を、それぞれ示す。
【００４２】
図６に示すように、SS SE EPIシーケンスでは、励起パルスに続いてリフォーカスパルスがスライス選択用傾斜磁場パルスとともに印加される。また、励起パルスとリフォーカスパルスとの間には、傾斜磁場のモーメントの調整を行うためのTUNEがRO方向およびPE方向にそれぞれ印加される。さらに、リフォーカスパルスの印加後には、SS方向にリフォーカスパルスのSPOILER傾斜磁場パルスが印加される。尚、図６では、TUNEが励起パルスとリフォーカスパルスとの間に印加される例を示しているが、他のタイミングで印加される場合もある。
【００４３】
次に、PE方向にエンコード加算用のBLIPパルスが繰り返し印加され、BLIPパルスの強度に応じた位相エンコード量が順次加算される。一方で、極性が交互に反転するRO方向の傾斜磁場が繰り返し印加される。これにより、１枚分の画像データの生成に必要なエコー信号が連続的に発生し、発生したエコー信号が収集される。すなわち１回の核磁気の励起により１枚分の画像データを生成するためのエコー信号を収集することができる。
【００４４】
ここで、RO方向のTUNEの強度Itro、PE方向のTUNEの強度Itpeおよび各BLIPパルスの強度Ib1, Ib2, Ib3, …は、傾斜磁場補正部４０Ａによって、それぞれ各パルスの印加前に印加された傾斜磁場に起因して生じる渦電流の影響による傾斜磁場のモーメントの変化が打ち消されるように設定される。ただし、RO方向のTUNEの強度Itroおよび/またはPE方向のTUNEの強度Itpeについては、渦電流を考慮しない本来の値に設定してもよい。
【００４５】
また、撮影条件設定部４０では、MPGパルスの印加を伴うDWI用のSS EPIシーケンスを撮影条件として設定することもできる。
【００４６】
図７は、図５に示す撮影条件設定部４０において撮影条件として設定されるDWI用のSS SE EPIシーケンスの一例を示す図である。
【００４７】
図７において、RFは、RF励起パルスを、ECHOは、エコー信号を、Gssは、SS方向の傾斜磁場を、Groは、RO方向の傾斜磁場を、Gpeは、PE方向の傾斜磁場を、それぞれ示す。
【００４８】
DWIを収集する場合には、例えば図７に示すように、励起パルスの印加後およびSPOILER傾斜磁場パルスの印加後にそれぞれMPGパルスが印加される。このようなMPGパルスの印加を伴うSS SE EPIシーケンスを実行することによりDWIを収集することができる。
【００４９】
尚、図７には、UnipolarタイプのMPGパルスが印加される例を示したが、BipolarタイプやDouble spin echoタイプのMPGパルスを印加してもよい。
【００５０】
MPGパルスは渦電流の減衰時間に対して無視できない程、印加時間が長いため、MPGパルスの立ち上がり部分の傾斜磁場変化に起因して生じる渦電流が減衰した後に、MPGパルスが立ち下がる場合が多い。このため、MPGパルスの立ち下がり部分の傾斜磁場変化に起因してMPGパルスの印加後に支配的な渦電流が生じることとなる。これに対して、他の傾斜磁場パルスは、渦電流の減衰時間に対して比較的印加時間が短い場合が多い。このため、他の傾斜磁場パルスの立ち上がり部分の傾斜磁場変化に起因して生じる渦電流は、立下り部分の傾斜磁場変化に起因して生じる渦電流と相殺され、MPGパルス以外の傾斜磁場パルスの印加に起因して生じる渦電流は支配的とならない場合が多い。
【００５１】
そこで、DWI用のSS SE EPIシーケンスにおいても図６に示す非DWI用のSS SE EPIシーケンスと同様に、RO方向のTUNEの強度Itro、PE方向のTUNEの強度Itpeおよび各BLIPパルスの強度Ib1, Ib2, Ib3, …は、傾斜磁場補正部４０Ａによって、それぞれ各パルスの印加前に印加されたMPGパルスを含む傾斜磁場に起因して生じる渦電流の影響による傾斜磁場のモーメントの変化が打ち消されるように設定される。ただし、RO方向のTUNEの強度Itroおよび/またはPE方向のTUNEの強度Itpeについては、渦電流を考慮しない本来の値に設定してもよい。
【００５２】
次に、TUNEや各BLIPパルスの強度Iの求め方について説明する。TUNEや各BLIPパルスの強度Iは、X軸方向成分Ix、Y軸方向成分IyおよびZ軸方向成分Izを有するため、TUNEや各BLIPパルスの強度I(Ix, Iy, Iz)を求めるためには、撮像断面の位置を含む空間に分布する渦電流のX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の成分を求めておく必要がある。
【００５３】
単位強度の傾斜磁場が印加された場合に発生する渦電流の各軸方向の成分は、それぞれ高次式を用いて近似することができる。実用的には、２次式または３次式で渦電流の各軸方向の成分を近似することができる。例えば、単位強度の傾斜磁場が印加された場合に発生する渦電流r(rx, ry, rz)のZ軸方向の成分rzは、式(1)のようにZ軸方向の空間位置Zに関する２次式を用いて近似することができる。  
［数１］
rz=Sc(aZ2+bZ+c)  (1)
式(1)において、a, b, cは各項の係数であり、Scはスケーリング値である。これらの係数a, b, cおよびスケーリング値Scは、装置の特性によって定まる。スケーリング値Scは、装置の特性により複数の値を有する場合もある。これはX軸方向、Y軸方向についても同様である。
【００５４】
すなわち式(1)に示すように、渦電流rを撮像位置ごとに求めることができる。ただし、渦電流rを３次式や４次式を用いて近似する場合には、ある撮像部位の範囲内では渦電流rが撮像部位によらず一定とみなることができる場合がある。
【００５５】
図８は、渦電流rのZ軸方向の成分rzを３次式を用いて近似し、Z軸方向のある範囲において渦電流rのZ軸方向の成分rzを一定とみなせる場合の例を示す図であり、図９は、渦電流rのZ軸方向の成分rzを４次式を用いて近似し、Z軸方向のある範囲において渦電流rのZ軸方向の成分rzを一定とみなせる場合の例を示す図である。
【００５６】
図８および図９において横軸は、Z軸方向を示し、縦軸は、渦電流rのZ軸方向の成分rzを示す。図８や図９に示すように、Z軸方向の中央部分における一定の範囲ZR3, ZR4では、渦電流rのZ軸方向の成分rzを一定とみなすことができる。このような場合には、計算簡易化および処理簡易化の観点からは、一定の範囲ZR3, ZR4では、渦電流rのZ軸方向の成分rzを一定値とする一方、Z軸方向の一定の範囲ZR3, ZR4外である端部分において局所的に３次式または４次式を用いてZ軸方向の成分rzを表すことが有効である。これはX軸方向、Y軸方向についても同様である。
【００５７】
一方、強度H (Hx, Hy, Hz)の傾斜磁場パルスが印加されてから時間tだけ経過した時点における渦電流の強度R(t)は式(2)のように表される。  
［数２］
R(t)=rHexp(-t/T)  (2)
ただし、式(2)においてT(Tx, Ty, Tz)は渦磁場の減衰の時定数である。時定数Tも装置の特性によってスケーリング値Scと一対のパラメータとして定まる。
【００５８】
これらの渦電流の強度R(t)を求めるための係数a, b, c、スケーリング値Scおよび時定数Tは、装置の据付時などに予め測定してパラメータ化し、記憶しておくことができる。また、試験撮影によって係数a, b, c、スケーリング値Scおよび時定数Tを測定することもできる。時定数が複数（n個）存在する場合には、予め計測される情報は、Tn, an, bn, cn, Scnのそれぞれのセットとなる。
【００５９】
尚、ある軸に傾斜磁場が印加されると他の軸方向にも渦電流が発生することとなる。従って、ある１つの軸方向に傾斜磁場が印加された場合に影響を受ける３軸方向についての高次式の各係数が渦電流の成分を求めるために必要となる。傾斜磁場の印加軸にはX, Y, Zの３軸方向があり、それぞれ影響を受ける傾斜磁場の軸がX, Y, Zの３軸方向であるため、合計９通りの高次式の係数の組み合わせが予め求めておくべきパラメータとなる。
【００６０】
このように、ある強度Hの傾斜磁場が印加された場合に発生する渦電流の各軸方向の成分R(Rx, Ry, Rz, t)を求めるためには、係数a, b, c、スケーリング値Scおよび渦磁場の減衰の時定数T等のパラメータを記憶しておけば良いことになる。つまり、渦電流の各軸方向の成分は、交差項(cross term)を含む高次式の各項の係数値、スケーリング値および渦磁場の減衰の時定数をパラメータとして表すことができる。
【００６１】
これらの撮影位置ごとの各軸方向における渦電流の値を求めるためのパラメータは渦電流パラメータ記憶部４０Ｂに記憶され、傾斜磁場補正部４０Ａにより参照できるように構成される。
【００６２】
図１０は、図５に示す渦電流パラメータ記憶部４０Ｂに保存されるパラメータの一例を示す図である。
【００６３】
図１０は、渦電流の各軸方向の成分を２次式で近似した場合に渦電流パラメータ記憶部４０Ｂに保存されるパラメータのセットを示している。すなわち、傾斜磁場の印加軸と影響を受ける軸の合計９通りのパラメータのセットが１対の時定数およびスケーリング値とともにパラメータセットとして記憶される。時定数およびスケーリング値は、部材等の装置の特性によっては複数の値を有する場合があり、図１０では、２つの値を有する例を示している。このため、９通りのパラメータのセットが時定数およびスケーリング値ごとに予め求められて渦電流パラメータ記憶部４０Ｂに保存される。
【００６４】
図１０に示すようなパラメータが準備されると、傾斜磁場補正部４０ＡにおいてTUNEまたはあるBLIPパルスが印加されるときの渦電流に起因する磁気モーメントの変化量を打ち消すために印加すべき傾斜磁場の強度を求めることができる。すなわち、n番目に印加すべきTUNEまたはBLIPパルス等の傾斜磁場パルスの強度I(Ix, Iy, Iz, n)は、式(3)に示すように渦電流を考慮しない場合における本来の強度I0(I0x, I0y, I0z, n)および渦電流に起因する磁気モーメントの変化量を打ち消すために印加すべき傾斜磁場パルスの補正強度（傾斜磁場パルスの強度の補正量）Ic(Icx, Icy, Icz, n)の和となる。  
［数３］
I(n)=I0+Ic(n)  (3)
【００６５】
また、渦電流に起因する磁気モーメントの変化量を打ち消すためのn番目に印加される傾斜磁場パルスの補正強度Ic(n)は、式(4)のように計算することができる。  
［数４］
Ic(n)=rHn-1exp(-tn-1/T)+rHn-2exp(-tn-2/T)+rHn-3exp(-tn-3/T)+…+rHn-neexp(-tn-ne/T)
(4)
ただし、式(4)において、Hiは、i番目の傾斜磁場パルスの強度を、tiはn番目の傾斜磁場パルスとi番目の傾斜磁場パルスの印加時刻間の差（経過時間）を、それぞれ示す。尚、i番目の傾斜磁場パルスの強度Hiは、正確には式(3)により渦電流に起因する磁気モーメントの変化量を打ち消すように補正された強度I(i)であるから式(4)は再帰計算となる。しかし、傾斜磁場パルスの補正強度Icは、補正前の本来の強度I0に比べて無視できる程小さいため、i番目の傾斜磁場パルスの強度Hiは、i番目の傾斜磁場パルスの補正前の本来の強度I0(i)とみなすことができる。
【００６６】
すなわち、n番目に印加される傾斜磁場パルスの補正強度Ic(n)は、それ以前に印加された強度Hn-1, Hn-2, Hn-3, …, Hn-neの傾斜磁場パルスによる渦電流の時定数Tおよび経過時間tn-1, tn-2, tn-3, …, tn-neに応じた減衰後の各軸方向の成分値を積算することにより求めることができる。換言すれば、補正対象となる傾斜磁場パルスが印加される前に印加された各傾斜磁場パルスによって生じた空間位置ごとの残存する渦電流の対象軸方向の成分を積算することによって補正に必要な傾斜磁場のモーメントを算出することができる。
【００６７】
尚、積算対象となる傾斜磁場パルスに起因する渦電流の成分値の数neは、経過時間tn-neが十分に長くなるように決定される。全ての傾斜磁場パルスに起因する渦電流の成分値を積算対象とすることも可能であるが、経過時間tn-neが十分に長くなるように決定された一部の傾斜磁場パルスに起因する渦電流の成分値を積算対象とすれば処理量の低減化に繋げることができる。装置の特性に依存して積算対象となる渦電流の成分値の数neは変化するが、具体的には、経過時間tn-neが10秒程度確保されるように積算対象となる渦電流の成分値の数neを決定すれば、十分な精度が得られると考えられる。
【００６８】
また、ここでいう傾斜磁場パルスには、SPOILER傾斜磁場パルスやMPGパルス等の全ての傾斜磁場パルスが含まれるため、減衰後の強度が無視できない程度に大きいMPGパルス等の傾斜磁場パルスによって生じた渦電流は積算対象とすることが望ましい。さらに、励起パルスおよびMPGパルスが複数shot分印加されるマルチショット撮像の場合には、過去のshotにおける単一または複数のMPGパルスも無視できない渦電流を発生させる恐れがあることから積算対象とすることが望ましい場合もある。過去のshotにおけるMPGパルスとしては、b値が異なるMPGパルスや印加軸が異なるMPGパルスが挙げられる。
【００６９】
逆に、無視できる程度の渦電流しか発生させない傾斜磁場パルスを積算対象から除外すれば、データ処理量の低減に繋がる。従って、例えば、MPGパルスのみを積算対象とする方法、MPGパルスおよびSPOILER傾斜磁場パルスのみを積算対象とする方法、一定の経過時間tn-ne内にある傾斜磁場パルスのみを積算対象とする方法およびMPGパルスおよび一定の経過時間tn-ne内にある傾斜磁場パルスのみを積算対象とする方法から所望の方法を選択することができる。
【００７０】
図１１は、図５に示す傾斜磁場補正部４０Ａにおける渦電流の対象軸方向の成分の積算処理の方法を説明する図である。
【００７１】
図１１において横軸は時間を示す。図１１に示すようにn番目に印加される傾斜磁場パルスの強度I(n)は、式(3)に示すように、渦電流を考慮しない場合における本来の強度I0および渦電流に起因する磁気モーメントの変化量を打ち消すために印加すべき傾斜磁場パルスの補正強度Ic(n)の和となる。また、傾斜磁場パルスの補正強度Ic(n)は、n-1番目、n-2番目、n-3番目、…、n-ne番目に印加された強度Hn-1, Hn-2, Hn-3, …, Hn-neの傾斜磁場パルスの印加によって生じた渦電流の経過時間tn-1, tn-2, tn-3, …, tn-neに応じた減衰後の対象軸方向の成分値を積算することによって求めることができる。
【００７２】
そして、傾斜磁場パルスの補正強度Ic(n)をTUNEやBLIPパルスの強度がゼロでないState部分、すなわち本来の強度I0に付加した状態でTUNEやBLIPパルスを印加することによって渦電流の影響を抑制した画像データを収集することが可能となる。
【００７３】
すなわち、空間的な渦電流の強度r(rx, ry, rz)に基づいて撮像位置(X, Y, Z)ごとに傾斜磁場パルスの補正強度Ic(n)が求められるため、空間分布を有する渦電流の影響を抑制することができる。尚、上述したように、渦電流の強度r(rx, ry, rz)を、ある範囲で一定とみなす場合には、その範囲内では撮像位置(X, Y, Z)によらず傾斜磁場パルスの補正強度Ic(n)が一定となる一方、その範囲外において傾斜磁場パルスの補正強度Ic(n)が局所的に撮像位置(X, Y, Z)ごとに変わることとなる。このため、局所的に不均一に分布する渦電流が存在する場合に、より少ないデータ処理量で局所的に渦電流の影響を補正することができる。このように、撮像位置に対応して傾斜磁場パルスの補正強度Ic(n)を決定し、渦電流の影響を補正することができる。
【００７４】
そのために、このように決定されたSS EPIシーケンスを含む撮像条件は、撮影条件設定部４０からシーケンスコントローラ制御部４２に与えられる。
【００７５】
シーケンスコントローラ制御部４２は、入力装置３３からのスキャン開始指示に従ってシーケンスコントローラ３１にSS EPIシーケンスを含む撮像条件を与えることにより駆動制御させる機能を有する。また、シーケンスコントローラ制御部４２は、シーケンスコントローラ３１から生データを受けてｋ空間データベース４２に形成されたｋ空間に配置する機能を有する。このため、ｋ空間データベース４２には、受信器３０において生成された各生データがｋ空間データとして保存され、ｋ空間データベース４２に形成されたｋ空間にｋ空間データが配置される。
【００７６】
画像再構成部４３は、ｋ空間データベース４２からｋ空間データを取り込んで２次元または３次元のFTを含む画像再構成処理を施すことにより実空間データである被検体Ｐの画像データを再構成する機能と、再構成して得られた画像データを画像データベース４４に書き込む機能を有する。このため、画像データベース４４には、画像再構成部４３において再構成された画像データが保存される。
【００７７】
画像処理部４５は、画像データベース４４から画像データを取り込んで必要な画像処理を行って表示用の画像データを生成する機能と、生成した表示用の画像データを表示装置３４に表示させる機能を有する。
【００７８】
次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作および作用について説明する。
【００７９】
図１２は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により被検体Ｐの画像を撮像する際の手順を示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【００８０】
まずステップＳ１において、撮影条件設定部４０において、図６に示すように渦電流による傾斜磁場モーメントの変化がキャンセルされるようにTUNEおよびBLIPパルスの双方またはBLIPパルスの強度が設定されたSS EPIシーケンスが撮影条件として設定される。そのために、傾斜磁場補正部４０Ａは、渦電流パラメータ記憶部４０Ｂに保存された渦電流に関するパラメータを参照し、渦電流の各軸方向の成分値を計算することによって渦電流による傾斜磁場モーメントの変化をキャンセルするためのTUNEやBLIPパルスの強度の補正量を求める。そして、求められた補正量を用いてTUNEやBLIPパルスの強度が補正される。
【００８１】
次にステップＳ２において、設定された撮影条件に従ってデータ収集が行われる。
【００８２】
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。
【００８３】
そして、入力装置３３からシーケンスコントローラ制御部４１にデータ収集開始の指示が与えられると、シーケンスコントローラ制御部４１は撮影条件設定部４０からSS EPIシーケンスを用いた撮影条件を取得して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、シーケンスコントローラ制御部４１から受けたSS EPIシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９および受信器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。
【００８４】
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、生データをシーケンスコントローラ制御部４１に与え、シーケンスコントローラ制御部４１はｋ空間データベース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。
【００８５】
次にステップＳ３において、画像再構成部４３による画像再構成処理が行われる。すなわち、画像再構成部４３は、ｋ空間データベース４２からｋ空間データを取り込んでFTを含む画像再構成処理を施すことにより被検体Ｐの画像データを再構成する。再構成して得られた画像データは、画像データベース４４に書き込まれる。
【００８６】
次にステップＳ４において、画像処理部４５は画像データベース４４から読み込んだ画像データに対して必要な画像処理を施し、画像処理後の画像データが表示装置３４に表示される。
【００８７】
図１３は、図５に示す表示装置３４に表示される画像の一例を示す図である。
【００８８】
図１３(a)は、DWIの強度を表すb値をゼロとし、かつ撮像断面を渦電流の影響が小さい基準位置にオフセットさせて得られた基準画像を、図１３(b)は、PE方向のb値を1000とした場合のある空間位置におけるDWI、図１３(c)は、RO方向のb値を1000とした場合の同一空間位置におけるDWI、図１３(d)は、SS方向のb値を1000とした場合の同一空間位置におけるDWIである。
【００８９】
図１３(b)、図１３(c)、図１３(d)にそれぞれ示すDWIは、強度が相対的に大きいMPGパルスの印加によって大きな渦電流が発生しているにも関わらず、図１３(a)に示すMPGパルスの印加を伴わない基準画像と比較して変形が殆ど変わらないことが確認できる。特に従来のSS SE EPIシーケンスの実行によって撮像された図３(b)および図３(c)に示すDWIと比較すると、図１３(c)および図１３(d)にそれぞれ示すRO方向およびSS方向のMPGパルスの強度を大きくして収集した各DWIの変形が大幅に改善されていることが確認できる。このように、渦電流による画像変形の補正を行わない場合には、Isotropic画像にボケ等の画質劣化が発生するが、TUNEやBLIPパルスの強度補正による画像変形の補正を行えば、画質劣化が大きく改善することが分かる。
【００９０】
すなわち、TUNEやBLIPパルスの強度を渦電流による傾斜磁場モーメントがキャンセルされるように設定することによって、MPGパルスのように強度が大きい傾斜磁場パルスの印加によって渦電流が生じたとしても、渦電流の影響とともに画像の変形等の劣化を低減させることができる。
【００９１】
つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置２０は、SS EPIにおいて、撮像断面の空間的位置に応じて変化する渦電流の影響による画像の変形が補正されるようにTUNEやBLIPパルスの強度を調整することにより、画質劣化を低減させるようにしたものである。より具体的には、撮像位置に対応する渦電流の影響がキャンセルされるように決定した補正量をSS EPIシーケンスの傾斜磁場に重畳することによって、画像の変形を引き起こす渦電流の影響を補正するようにしたものである。
【００９２】
このため、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、空間分布を有する渦電流が発生しても、渦電流による影響を回避させて画像の変形を防止することができる。特に強度が大きいMPGパルスの印加を伴うDWIにおいて顕著な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】従来のSS SE EPIシーケンスを示す図。
【図２】従来のDWI用のMPGパルスの印加を伴うSS SE EPIシーケンスを示す図。
【図３】従来のSS SE EPIシーケンスの実行によって撮像され、渦電流の影響によって変形したDWIの例を示す図。
【図４】本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態を示す構成図。
【図５】図４に示すコンピュータの機能ブロック図。
【図６】図５に示す撮影条件設定部において撮影条件として設定されるSS SE EPIシーケンスの一例を示す図。
【図７】図５に示す撮影条件設定部において撮影条件として設定されるDWI用のSS SE EPIシーケンスの一例を示す図。
【図８】渦電流のZ軸方向の成分を３次式を用いて近似し、Z軸方向のある範囲において渦電流のZ軸方向の成分を一定とみなせる場合の例を示す図。
【図９】渦電流のZ軸方向の成分rzを４次式を用いて近似し、Z軸方向のある範囲において渦電流のZ軸方向の成分を一定とみなせる場合の例を示す図。
【図１０】図５に示す渦電流パラメータ記憶部に保存されるパラメータの一例を示す図。
【図１１】図５に示す傾斜磁場補正部における渦電流の対象軸方向の成分の積算処理の方法を説明する図。
【図１２】図１に示す磁気共鳴イメージング装置により被検体の画像を撮像する際の手順を示すフローチャート。
【図１３】図５に示す表示装置に表示される画像の一例を示す図。
【符号の説明】
【００９４】
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
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
２９  送信器
３０  受信器
３１  シーケンスコントローラ
３２  コンピュータ
３３  入力装置
３４  表示装置
３５  演算装置
３６  記憶装置
３７  寝台
４０  撮影条件設定部
４０Ａ  傾斜磁場補正部
４０Ｂ  渦電流パラメータ記憶部
４１  シーケンスコントローラ制御部
４２  ｋ空間データベース
４３  画像再構成部
４４  画像データベース
４５  画像処理部
Ｐ  被検体
【図１】
0005883207.tif 000002
【図２】
0005883207.tif 000003
【図３】
0005883207.tif 000004
【図４】
0005883207.tif 000005
【図５】
0005883207.tif 000006
【図６】
0005883207.tif 000007
【図７】
0005883207.tif 000008
【図８】
0005883207.tif 000009
【図９】
0005883207.tif 000010
【図１０】
0005883207.tif 000011
【図１１】
0005883207.tif 000012
【図１２】
0005883207.tif 000013
【図１３】
0005883207.tif 000014