(57)【要約】      （修正有）【課題】撮影領域に形成される静磁場の不均一性による画像歪みの補正が適切に行われたか否かを評価することが可能な磁気共鳴イメージング装置および画像補正評価方法である。【解決手段】磁気共鳴イメージング装置２０は、少なくとも１方向の傾斜磁場の極性を反転させてスキャンが実行されるように複数通りの撮影条件を設定する撮影条件設定手段４６と、各撮影条件に従って撮影領域に高周波信号を送信することにより発生した磁気共鳴信号に基づいてデータを生成するデータ収集手段と、データに画像再構成処理を施すことにより撮影条件ごとに画像データをそれぞれ再構成する画像再構成手段４２と、撮影領域の静磁場分布に基づいて各撮影条件により得られた各画像データの歪みをそれぞれ補正する画像歪み補正手段４５と、補正後における各画像データに基づいて各画像データの補正が適切に行われたか否かを評価する画像補正評価手段４７、４８とを有する。【選択図】  図２
2006116216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相エンコード方向、リードアウト方向およびスライスエンコード方向の少なくとも１方向の傾斜磁場の極性を反転させてスキャンが実行されるように複数通りの撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、
前記撮影条件設定手段により設定された前記各撮影条件に従って撮影領域に高周波信号を送信することによる原子核の核磁気共鳴に伴って発生した磁気共鳴信号に基づいてデータを生成するデータ収集手段と、
前記データに画像再構成処理を施すことにより前記撮影条件ごとに画像データをそれぞれ再構成する画像再構成手段と、
前記撮影領域の静磁場分布に基づいて前記各撮影条件により得られた前記各画像データの歪みをそれぞれ補正する画像歪み補正手段と、
前記画像歪み補正手段による補正後における前記各画像データに基づいて前記各画像データの補正が適切に行われたか否かを評価する画像補正評価手段と、
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】
前記画像補正評価手段は、前記画像歪み補正手段による補正後における前記各画像データ間における相互相関係数を求め、得られた相互相関係数に基づいて前記各画像データの補正が適切に行われたか否かを評価する相互相関計算手段を備え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】
前記画像補正評価手段は、前記画像歪み補正手段による補正後における前記各画像データ間でピクセルごとに信号強度を比較することにより前記各画像データの補正が適切に行われたか否かを評価する信号強度比較手段を備え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４】
位相エンコード方向、リードアウト方向およびスライスエンコード方向の少なくとも１方向の傾斜磁場の極性を反転させた複数通りの撮影条件に従うスキャンの実行により収集されたデータに画像再構成処理を施すことにより前記撮影条件ごとに画像データをそれぞれ再構成するステップと、
前記画像データの撮影領域における静磁場分布に基づいて前記各撮影条件により得られた前記各画像データの歪みをそれぞれ補正するステップと、
補正後における前記各画像データに基づいて前記各画像データの補正が適切に行われたか否かを評価するステップと、
を有することを特徴とする画像補正評価方法。
【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ＲＦ信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する磁気共鳴信号から画像を再構成する磁気共鳴イメージング装置および画像補正評価方法に係り、特に磁場の不均一性による画像歪みの補正が適切に行われたか否かを評価することが可能な磁気共鳴イメージング装置および画像補正評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療現場におけるモニタリング装置として、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置が利用される。
【０００３】
ＭＲＩ装置は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石内部にセットされた被検体の撮像領域に傾斜磁場コイルでＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の傾斜磁場を形成するとともにＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイルから高周波（ＲＦ）信号を送信することにより被検体内の原子核スピンを磁気的に共鳴させ、励起により生じた核磁気共鳴（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）信号を利用して被検体の画像を再構成する装置である。
【０００４】
このようなＭＲＩ装置では、静磁場を形成する静磁場用磁石の性能限界や磁場中に被検体が入ることによる磁化率の変動によって、局所的に静磁場強度の均一性が乱されるという問題がある。静磁場強度の均一性が乱されると、再構成された画像に歪みが生じることが知られている。
【０００５】
静磁場強度の不均一性の影響を特に強く受けるケースとしては、ＥＰＩ（echo planar imaging）法による撮像を行う場合が挙げられる。ＥＰＩ法は、一回の励起パルスで画像再構成のためのすべてのデータを取得する超高速スキャン法であり、シングルショットＥＰＩ法とも呼ばれる。ＥＰＩ法による撮像は、例えば被検体の頭部の検査における脳梗塞などの描出の際に、被検体の体動や拍動の影響を避けるために行われるが、ＥＰＩ法によって撮像された拡散強調画像は静磁場強度の不均一性の影響を強く受け、静磁場強度が十分に均一でないと再構成された画像に歪みが生じる。
【０００６】
そこで、静磁場強度の不均一性による問題を解決する方法として、従来、静磁場強度の分布を推定し、推定して得られた静磁場強度の分布をもとに再構成された画像の位置および画像値を補正するという方法がとられている（例えば非特許文献１参照）。
【０００７】
静磁場強度の均一性を乱し、再構成された画像に歪みをもたらす要因としては、傾斜磁場の誤差、静磁場用磁石単体による静磁場誤差および被検体が静磁場内に入ることによる静磁場の誤差の３つの要因がある。このため、静磁場の誤差は、傾斜磁場の誤差、静磁場用磁石単体による静磁場誤差および被検体が静磁場内に入ることによる静磁場の誤差の総和で定義することができる。
【０００８】
さらに、静磁場の誤差から画像データの歪み量が画像空間の位置ごとに求められ、求められた画像データの歪み量に基づいて画像空間の位置ごとに画像値が補正される。すなわち、まず画像空間において、画像値が得られている３次元状の位置が、歪みがなかった場合の位置にシフトされる。しかし、シフトされた位置は、必ずしも本来あるべき格子点上とならないため、シフト後の各位置における複数の画像値から補間によって格子点上の画像値が求められる。
【非特許文献１】J.MICHIELS ET AL. "Geometric distortion in MRI for stereotactic neurosurgery" Magnetic Resonance Imaging, Volume 12,Nimber 5,1994,p.749-765
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来行われる静磁場強度の不均一性による画像歪みの補正においては、静磁場の各誤差要因に応じて静磁場の歪み量の分布を推定することが精度上重要である。特に静磁場内に入ることによる静磁場の誤差については、被検体が動くことによって変動するので、静磁場の誤差分布の推定値が誤差を持つ可能性がある。
【００１０】
そして、静磁場の誤差分布が精度よく推定されないまま、静磁場の誤差分布に基づいて画像の補正が行われると、適切に画像歪みが改善されない恐れがある。このため、静磁場の誤差分布が精度よく推定されているか否か、あるいは静磁場の不均一性による画像歪みの補正が適切に行われたか否かを評価する技術の開発が望まれる。
【００１１】
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、撮影領域に形成される静磁場の誤差分布が適切に推定されて静磁場の不均一性による画像歪みの補正が適切に行われたか否かを評価することが可能な磁気共鳴イメージング装置および画像補正評価方法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】
【００１２】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、位相エンコード方向、リードアウト方向およびスライスエンコード方向の少なくとも１方向の傾斜磁場の極性を反転させてスキャンが実行されるように複数通りの撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記撮影条件設定手段により設定された前記各撮影条件に従って撮影領域に高周波信号を送信することによる原子核の核磁気共鳴に伴って発生した磁気共鳴信号に基づいてデータを生成するデータ収集手段と、前記データに画像再構成処理を施すことにより前記撮影条件ごとに画像データをそれぞれ再構成する画像再構成手段と、前記撮影領域の静磁場分布に基づいて前記各撮影条件により得られた前記各画像データの歪みをそれぞれ補正する画像歪み補正手段と、前記画像歪み補正手段による補正後における前記各画像データに基づいて前記各画像データの補正が適切に行われたか否かを評価する画像補正評価手段とを有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明に係る画像補正評価方法は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、位相エンコード方向、リードアウト方向およびスライスエンコード方向の少なくとも１方向の傾斜磁場の極性を反転させた複数通りの撮影条件に従うスキャンの実行により収集されたデータに画像再構成処理を施すことにより前記撮影条件ごとに画像データをそれぞれ再構成するステップと、前記画像データの撮影領域における静磁場分布に基づいて前記各撮影条件により得られた前記各画像データの歪みをそれぞれ補正するステップと、補正後における前記各画像データに基づいて前記各画像データの補正が適切に行われたか否かを評価するステップとを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置および画像補正評価方法においては、撮影領域に形成される静磁場の誤差分布が適切に推定されて静磁場の不均一性による画像歪みの補正が適切に行われたか否かを評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置および画像補正評価方法の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１６】
図１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。
【００１７】
磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１、この静磁場用磁石２１の内部に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイルユニット２３およびＲＦコイル２４を図示しないガントリに内蔵した構成である。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
傾斜磁場コイルユニット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。傾斜磁場コイルユニット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。
【００２２】
また、傾斜磁場コイルユニット２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイルユニット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。
【００２３】
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。
【００２４】
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ＭＲ信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。
【００２５】
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パルスシーケンスを記憶する機能と、記憶した所定のパルスシーケンスで規定される撮影条件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。
【００２６】
また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるＭＲ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。
【００２７】
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ＭＲ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。
【００２８】
すなわち、静磁場用磁石２１、シムコイル２２、傾斜磁場コイルユニット２３、ＲＦコイル２４並びに制御系２５の各構成要素により、磁気共鳴イメージング装置２０は、パルスシーケンスとして設定された各撮影条件に従って、静磁場中の被検体Ｐに対して傾斜磁場の印加およびＲＦ信号の送信を行なう一方、被検体Ｐ内部におけるＲＦ信号による原子核の核磁気共鳴に伴って発生したＭＲ信号を受信し、デジタル化することにより生データを生成する。
【００２９】
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、特定の回路を設けてコンピュータ３２を構成してもよい。
【００３０】
図２は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０におけるコンピュータ３２の機能ブロック図である。
【００３１】
コンピュータ３２は、画像補正評価プログラムによりシーケンスコントローラ制御装置４０、生データデータベース４１、画像再構成装置４２、画像データデータベース４３、静磁場分布データベース４４、画像歪み補正装置４５、撮影条件設定装置４６、画像補正評価装置の一例としての相互相関計算装置４７、画像補正評価装置の一例としての信号強度比較装置４８および磁場分布計算装置４９として機能する。
【００３２】
シーケンスコントローラ制御装置４０は、入力装置３３またはその他の構成要素からの情報に基づいてシーケンスコントローラ３１に所要のパルスシーケンスを与えることにより駆動制御させる機能と、シーケンスコントローラ３１から生データを受けて生データデータベース４１に形成されたｋ空間（フーリエ空間）に配置する機能とを有する。
【００３３】
撮影条件設定装置４６は、パルスシーケンスを生成することにより撮影条件を設定する機能と、生成したパルスシーケンスをシーケンスコントローラ制御装置４０に与える機能とを有する。ここで、撮影条件設定装置４６には、静磁場分布測定用のプリスキャンの実行のためのパルスシーケンスを生成する他、位相エンコード（ＰＥ）方向、リードアウト（ＲＯ）方向およびスライスエンコード（ＳＥ）方向の少なくとも１方向の傾斜磁場の極性を反転させて、複数通りの撮影条件によりスキャンが実行されるように複数通りのパルスシーケンスを生成する機能が備えられる。
【００３４】
このため、生データデータベース４１には、撮影条件設定装置４６により設定された複数通りの撮影条件のスキャンの実行によって受信器３０において生成された各生データが保存され、生データデータベース４１に形成されたｋ空間に各生データがそれぞれ撮影条件ごとに配置される。また、静磁場分布測定用のプリスキャンが実行された場合には、静磁場分布測定用の生データが保存される。
【００３５】
画像再構成装置４２は、生データデータベース４１から生データを取り込んでフーリエ変換処理や最大値投影処理等の所定の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機能と、得られた画像データを画像データデータベース４３に書き込む機能とを有する。ただし、診断時以外には、被検体Ｐ以外の例えばファントムの画像データを再構成するようにしてもよい。
【００３６】
このため、画像データデータベース４３には、撮影条件ごとの被検体Ｐやファントムの画像データが保存される。
【００３７】
静磁場分布データベース４４には、予め静磁場分布が計測あるいは求められて保存される。静磁場分布データベース４４には、磁場分布計算装置４９によって求められた静磁場分布を保存することもできる。
【００３８】
画像歪み補正装置４５は、画像データデータベース４３に保存された撮影条件ごとの被検体Ｐやファントムの画像データの歪みを静磁場分布データベース４４から読み込んだ静磁場分布に基づいてそれぞれ補正する機能と、補正後の各画像データを相互相関計算装置４７および信号強度比較装置４８にそれぞれ与える機能とを有する。
【００３９】
相互相関計算装置４７は、複数通りの撮影条件によって得られた補正後の画像データを画像歪み補正装置４５から受けて、複数の画像データ間の相互相関係数を求める機能と、求められた相互相関係数に基づいて画像データの補正が適切に行われたか否かを評価する画像補正評価装置としての機能とを有する。また、必要に応じて相互相関計算装置４７には、求められた複数の画像データ間の相互相関係数や画像データの補正が適切に行われたか否かの評価結果を表示装置３４に与えることにより表示させる機能が備えられる。
【００４０】
信号強度比較装置４８は、複数通りの撮影条件によって得られた補正後の画像データを画像歪み補正装置４５から受けて、複数の画像データ間でピクセルごとに信号強度を比較する機能と、信号強度の比較結果にに基づいて画像データの補正が適切に行われたか否かを評価する画像補正評価装置としての機能とを有する。また、必要に応じて信号強度比較装置４８には、複数の画像データ間における信号強度の比較結果や画像データの補正が適切に行われたか否かの評価結果を表示装置３４に与えることにより表示させる機能が備えられる。
【００４１】
磁場分布計算装置４９は、任意の方法により静磁場の分布を推定する機能と、推定して得られた静磁場分布データを静磁場分布データベース４４に書き込む機能とを有する。静磁場の分布の推定には、必要に応じて生データデータベース４１に保存された静磁場分布測定用の生データが参照される。さらに、傾斜磁場を測定するための傾斜磁場測定コイル５０を撮影領域近傍に設けて、傾斜磁場測定コイル５０による傾斜磁場の測定結果を読み込んで参照するように構成することもできる。
【００４２】
次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作について説明する。
【００４３】
図３は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により、静磁場の不均一性による画像歪みの補正が適切に行われたか否かを評価する際の流れの一例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。
【００４４】
まずステップＳ１において、予め任意の方法により静磁場の誤差分布が推定されて静磁場分布データベース４４に保存される。静磁場の誤差分布は計測してもよい。
【００４５】
静磁場の誤差分布の推定手法の一例としては、静磁場の誤差の発生要因を傾斜磁場の誤差、静磁場用磁石２１単体による静磁場誤差および被検体Ｐが静磁場内に入ることによる静磁場の誤差の３つの要因に分類し、各要因による静磁場の誤差をそれぞれ推定した後、加算する方法がある。
【００４６】
第１の要因である傾斜磁場の誤差は、理想的には線形であるべき傾斜磁場の線形からの誤差により生じるものである。傾斜磁場の誤差に基づく静磁場の歪み量は、傾斜磁場の強度とは独立して決定される。
【００４７】
撮影領域におけるガントリ座標系の任意の点の座標をｘ、ｙ、ｚとすると、傾斜磁場の誤差は、ｘ，ｙ，ｚ方向の各チャンネルにおいて勾配を有する３次元状の分布となる。そして、理想的な線形の傾斜磁場の強度をＧｘ，Ｇｙ，Ｇｚとして、ｘ，ｙ，ｚ方向の各チャンネルにおける傾斜磁場の誤差の割合ＧｘＥｒｒｏｒＲａｔｉｏ（ｘ，ｙ，ｚ）、ＧｙＥｒｒｏｒＲａｔｉｏ（ｘ，ｙ，ｚ）、ＧｚＥｒｒｏｒＲａｔｉｏ（ｘ，ｙ，ｚ）を、式（１−１）、式（１−２）、式（１−３）のように表すと、ΔＧｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＧｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＧｚ（ｘ，ｙ，ｚ）は、ｘ，ｙ，ｚ方向の各チャンネルにおける傾斜磁場の誤差量を意味することになる。
【００４８】
［数１］
ＧｘＥｒｒｏｒＲａｔｉｏ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ΔＧｘ（ｘ，ｙ，ｚ）／Ｇｘ…（１−１）
ＧｙＥｒｒｏｒＲａｔｉｏ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ΔＧｙ（ｘ，ｙ，ｚ）／Ｇｙ…（１−２）
ＧｚＥｒｒｏｒＲａｔｉｏ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ΔＧｚ（ｘ，ｙ，ｚ）／Ｇｚ…（１−３）
【００４９】
さらに、傾斜磁場の誤差量ΔＧｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＧｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＧｚ（ｘ，ｙ，ｚ）と、ガントリ座標系の座標ｘ、ｙ、ｚとからｘ，ｙ，ｚ方向の各チャンネルにおける傾斜磁場の誤差に起因する静磁場の誤差分布ΔＢｇｒａｄｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄｚ（ｘ，ｙ，ｚ）を式（２−１）、式（２−２）、式（２−３）のように推定することができる。
【００５０】
［数２］
ΔＢｇｒａｄｘ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ΔＧｘ（ｘ，ｙ，ｚ）×ｘ  …（２−１）
ΔＢｇｒａｄｙ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ΔＧｙ（ｘ，ｙ，ｚ）×ｙ  …（２−２）
ΔＢｇｒａｄｚ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ΔＧｚ（ｘ，ｙ，ｚ）×ｚ  …（２−３）
【００５１】
また、第２の要因である静磁場用磁石２１単体による静磁場誤差は、理想的な静磁場の強度からの実際の静磁場の強度の誤差により生じるものである。静磁場用磁石２１単体による静磁場誤差は、撮像視野（ＦＯＶ：ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  ｖｉｅｗ）が大きくなると急激に悪化するという性質がある。また、静磁場用磁石２１単体による静磁場誤差は、傾斜磁場の強度に依存する一方、静磁場中における被検体Ｐの形状や有無からは独立している。
【００５２】
また、第３の要因である被検体Ｐが静磁場内に入ることによる静磁場の誤差は、被検体Ｐが静磁場内に入ることで磁化率に違いが生じた結果、生じる静磁場の誤差分である。被検体Ｐが静磁場内に入ることによる静磁場の誤差は、傾斜磁場の強度に依存し、かつ静磁場中における被検体Ｐの形状や有無にも依存する。
【００５３】
そして、静磁場の誤差分布は、第１、第２、第３の各要因による静磁場の誤差成分の和として定義することができる。すなわち、ガントリ座標系の座標ｘ、ｙ、ｚにおける静磁場の誤差をΔＢｏｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｏｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｏｚ（ｘ，ｙ，ｚ）、傾斜磁場に起因する誤差成分をΔＢｇｒａｄｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄｚ（ｘ，ｙ，ｚ）、静磁場用磁石２１単体による静磁場誤差をΔＢｍａｇ（ｘ，ｙ，ｚ）、被検体Ｐが静磁場内に入ることによる静磁場の誤差をΔＢｏｂｊ（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、式（３−１）、式（３−２）、式（３−３）のように表すことができる。
【００５４】
［数３］
ΔＢｏｘ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ΔＢｇｒａｄｘ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ΔＢｍａｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ΔＢｏｂｊ（ｘ，ｙ，ｚ）      …（３−１）
ΔＢｏｙ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ΔＢｇｒａｄｙ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ΔＢｍａｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ΔＢｏｂｊ（ｘ，ｙ，ｚ）      …（３−２）
ΔＢｏｚ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ΔＢｇｒａｄｚ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ΔＢｍａｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ΔＢｏｂｊ（ｘ，ｙ，ｚ）      …（３−３）
【００５５】
従って、式（３−１）、式（３−２）、式（３−３）からガントリ座標系のｘ、ｙ、ｚ方向の静磁場の歪み量ΔＸ、ΔＹ，ΔＺは、式（４−１）、式（４−２）、式（４−３）のように求めることができる。
【００５６】
［数４］
ΔＸ＝ΔＢｏｘ（ｘ，ｙ，ｚ）／Ｇｘ
＝ＧｘＥｒｒｏｒＲａｔｉｏ（ｘ，ｙ，ｚ）×ｘ＋｛ΔＢｍａｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ΔＢｏｂｊ（ｘ，ｙ，ｚ）｝／Ｇｘ      …（４−１）
ΔＹ＝ΔＢｏｙ（ｘ，ｙ，ｚ）／Ｇｙ
＝ＧｙＥｒｒｏｒＲａｔｉｏ（ｘ，ｙ，ｚ）×ｙ＋｛ΔＢｍａｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ΔＢｏｂｊ（ｘ，ｙ，ｚ）｝／Ｇｙ      …（４−２）
ΔＺ＝ΔＢｏｚ（ｘ，ｙ，ｚ）／Ｇｚ
＝ＧｚＥｒｒｏｒＲａｔｉｏ（ｘ，ｙ，ｚ）×ｚ＋｛ΔＢｍａｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ΔＢｏｂｊ（ｘ，ｙ，ｚ）｝／Ｇｚ      …（４−３）
【００５７】
式（４−１）、式（４−２）、式（４−３）において、｛ΔＢｍａｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ΔＢｏｂｊ（ｘ，ｙ，ｚ）｝の値は、イメージング用のスキャンに先立って静磁場分布測定用のプリスキャンを実行することにより求めることができる。イメージング用のスキャンがＥＰＩシーケンスによるスキャンである場合には、静磁場分布測定用のプリスキャンをＥＰＩシーケンスの受信ゲイン調整や傾斜磁場の遅れ時間調整のためのプリスキャンとともに実行することができる。
【００５８】
すなわち、静磁場分布測定用のプリスキャンの実行により設定されたスライス面内の静磁場分布（中心周波数からのずれを位相で表した分布図）を測定するためのデータを収集することができる。この場合、静磁場分布測定用のプリスキャンの実行の際における面内分解能はイメージング用のスキャンの実行の際における面内分解能よりも粗くすることができる。
【００５９】
静磁場分布測定用のプリスキャンの一例としては、ＦｉｅｌｄＥｃｈｏ法によりエコー時間（ＴＥ：ｅｃｈｏ  ｔｉｍｅ）を変えて２つの画像データを収集するものが挙げられる。そして、式（５）に示すように、静磁場分布測定用のプリスキャンにより収集された各画像データのピクセルごとの位相差Δθ（ｘ，ｙ，ｚ）から｛ΔＢｍａｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ΔＢｏｂｊ（ｘ，ｙ，ｚ）｝の値を求めることができる。
【００６０】
［数５］
Δθ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ＴＥ１−ＴＥ２）×｛ΔＢｍａｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ΔＢｏｂｊ（ｘ，ｙ，ｚ）｝      …（５）
但し、式（５）において、ＴＥ１、ＴＥ２は、それぞれ互いに異なるＴＥである。
【００６１】
つまり、ＴＥを変えて収集された画像データを差分することで、静磁場の誤差ΔＢｏｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｏｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｏｚ（ｘ，ｙ，ｚ）のうちΔＢｇｒａｄｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄｚ（ｘ，ｙ，ｚ）の項がキャンセルされる。
【００６２】
従って、傾斜磁場の誤差に起因する静磁場の誤差分布ΔＢｇｒａｄ．ｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄ．ｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄ．ｚ（ｘ，ｙ，ｚ）を求めることができれば、式（３−１），式（３−２）、式（３−３）および式（４−１），式（４−２）、式（４−３）から静磁場の誤差ΔＢｏｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｏｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｏｚ（ｘ，ｙ，ｚ）および静磁場の歪み量ΔＸ、ΔＹ，ΔＺを求めることができる。
【００６３】
傾斜磁場の誤差に起因する静磁場の誤差分布ΔＢｇｒａｄ．ｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄ．ｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄ．ｚ（ｘ，ｙ，ｚ）は、例えば傾斜磁場測定コイル５０により測定することができる。
【００６４】
そこで、傾斜磁場の誤差に起因する静磁場の誤差分布ΔＢｇｒａｄ．ｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄ．ｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄ．ｚ（ｘ，ｙ，ｚ）が傾斜磁場測定コイル５０により測定されて磁場分布計算装置４９に与えられる。
【００６５】
一方、撮影条件設定装置４６により静磁場分布測定用のプリスキャンのためのパルスシーケンスが生成されてシーケンスコントローラ制御装置４０に与えられる。このため、シーケンスコントローラ制御装置４０は、入力装置３３またはその他の構成要素からの情報に基づいてシーケンスコントローラ３１に静磁場分布測定用のパルスシーケンスを与えることにより静磁場分布測定用のプリスキャンを実行させる。
【００６６】
すなわち、予め寝台３７に被検体Ｐあるいはファントムがセットされ、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。
【００６７】
さらに、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装置４０から受けた静磁場分布測定用のパルス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あるいはファントムがセットされた撮像領域にＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚを形成させるとともに、ＲＦ信号を発生させる。
【００６８】
このため、送信器２９からパルスシーケンスに応じてＲＦコイル２４にＲＦ信号が与えられ、ＲＦコイル２４から被検体ＰにＲＦ信号が送信される。ＲＦ信号が被検体Ｐに送信されると、被検体Ｐの内部において原子核の核磁気共鳴により生じたＭＲ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ＭＲ信号を受けて、前置増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリング等の各種信号処理を実行する。さらに、受信器３０は、ＭＲ信号をＡ／Ｄ変換することにより、デジタルデータのＭＲ信号である生データを生成する。そして、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。
【００６９】
シーケンスコントローラ３１は、受信器３０から受けた生データをシーケンスコントローラ制御装置４０に与え、シーケンスコントローラ制御装置４０は生データデータベース４２に生データを入力する。このようにして、例えばＴＥを変えたＦｉｅｌｄＥｃｈｏ法による２回に亘る静磁場分布測定用のプリスキャンが実行され、生データデータベース４２には、静磁場分布測定用のプリスキャンにより収集された生データが蓄積される。
【００７０】
そして、磁場分布計算装置４９は、静磁場分布測定用のプリスキャンの実行により収集された生データを生データデータベース４１から読み込む一方、傾斜磁場測定コイル５０から傾斜磁場の誤差に起因する静磁場の誤差分布ΔＢｇｒａｄ．ｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄ．ｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄ．ｚ（ｘ，ｙ，ｚ）を受けて、例えば式（３−１），式（３−２）、式（３−３）、式（４−１），式（４−２）、式（４−３）および式（５）により静磁場の誤差ΔＢｏｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｏｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｏｚ（ｘ，ｙ，ｚ）および静磁場の歪み量ΔＸ、ΔＹ，ΔＺを求める。
【００７１】
さらに、磁場分布計算装置４９は、求められた静磁場の歪み量ΔＸ、ΔＹ，ΔＺを静磁場分布データとして静磁場分布データベース４４に書き込む。
【００７２】
尚、傾斜磁場の誤差に起因する静磁場の誤差分布ΔＢｇｒａｄ．ｘ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄ．ｙ（ｘ，ｙ，ｚ）、ΔＢｇｒａｄ．ｚ（ｘ，ｙ，ｚ）は、傾斜磁場測定コイル５０による測定の他、例えば系を模擬した磁場モデルを用いてシミュレーションによる計算で求めることもできる。
【００７３】
次に、ステップＳ２において、撮影条件設定装置４６により被検体Ｐの画像収集用のパルスシーケンスが生成されることにより、撮影条件が設定される。このとき、生成される画像収集用のパルスシーケンスは、ＰＥ方向、ＲＯ方向およびＳＥ方向の少なくとも１方向の傾斜磁場の極性を反転させて、例えば２通りの撮影条件によりスキャンが実行されるような２通りのパルスシーケンスとされる。
【００７４】
図４は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により静磁場の不均一性による画像歪みの補正が適切に行われたか否かを評価するために生成されるパルスシーケンスの一例を示す図である。
【００７５】
図４において、ＳＥ１、ＲＯ１、ＰＥ１は、それぞれＳＥ方向、ＲＯ方向およびＰＥ方向の傾斜磁場を規定する第１のパルスシーケンスであり、ＳＥ２、ＲＯ２、ＰＥ２は、それぞれＳＥ方向、ＲＯ方向およびＰＥ方向の傾斜磁場を規定する第２のパルスシーケンスである。図４に示すように、例えばＰＥ方向およびＲＯ方向の２方向の傾斜磁場の極性を互いに反転させて、２通りの撮影条件によりスキャンが実行されるような第１、第２の２通りのパルスシーケンスが撮影条件設定装置４６により生成される。
【００７６】
そして、撮影条件設定装置４６により生成された２通りのパルスシーケンスは、シーケンスコントローラ制御装置４０に与える。
【００７７】
次に、ステップＳ３において、撮影条件設定装置４６により設定された２つの撮影条件に従ってスキャンが実行され、画像データが再構成される。すなわち、シーケンスコントローラ制御装置４０は、入力装置３３またはその他の構成要素からの情報に基づいてシーケンスコントローラ３１に画像収集用の２つのパルスシーケンスを与えることにより画像収集用のスキャンを実行させる。
【００７８】
この結果、傾斜磁場の極性を互いに反転させて得られた各生データが、生データデータベース４１に形成されたｋ空間に撮影条件ごとにそれぞれ配置される。
【００７９】
さらに、画像再構成装置４２は、生データデータベース４１から各生データを取り込んでフーリエ変換処理等の所定の画像再構成処理をそれぞれ施すことにより、２つの画像データを再構成する。このようにして得られた各画像データは、傾斜磁場を反転させて収集された生データから再構成されたため、互いに歪み方が異なる画像データとなる。そして、各画像データは画像データデータベース４３に書き込まれて保存される。
【００８０】
次に、ステップＳ４において、画像データデータベース４３に保存された歪み方の異なる各画像データが画像歪み補正装置４５に読み込まれて、それぞれ静磁場分布データベース４４に保存された静磁場分布に基づく各画像データの歪みの補正が行われる。
【００８１】
図５は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により静磁場分布に基づいて画像データを補正する際の方法の一例を示す説明図である。
【００８２】
まず、静磁場分布から各画像データの歪み量が画像空間の位置ごとに求められる。例えばｘ方向のみに無視できない歪が存在する場合には、ｘ方向の歪み量Δｘが求められる。そして、歪み量Δｘに基づいて、例えば歪み後の２点の座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）におけるそれぞれの画像値Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）が歪み前における各座標（Ｘ１’，Ｙ１’，Ｚ１’）、（Ｘ２’，Ｙ２’，Ｚ２’）における画像値Ｐ１（Ｘ１’，Ｙ１’，Ｚ１’）、Ｐ２（Ｘ２’，Ｙ２’，Ｚ２’）とされる。つまり、ｘ方向に歪み量Δｘだけ画像値Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）の位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）がシフトされる。
【００８３】
さらに、本来あるべき格子点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）における画像値Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）が、格子点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）近傍の位置（Ｘ１’，Ｙ１’，Ｚ１’）、（Ｘ２’，Ｙ２’，Ｚ２’）における画像値Ｐ１（Ｘ１’，Ｙ１’，Ｚ１’）、Ｐ２（Ｘ２’，Ｙ２’，Ｚ２’）から補間によって画像空間の位置ごとに求められる。このとき通常、補間にはｃｕｂｉｃ  ｓｐｌｉｎｅ以上の関数が用いられ、Ｌｉｎｅａｒではボケが大きく不十分であると考えられる。
【００８４】
そして、このようにして画像歪み補正装置４５により得られた補正後の２つの各画像データは相互相関計算装置４７および信号強度比較装置４８にそれぞれ与えられる。
【００８５】
次に、ステップＳ５において、相互相関計算装置４７は、傾斜磁場を反転させた２つの撮影条件によって得られた補正後の画像データ間の相互相関係数を求め、求められた相互相関係数に基づいて画像データの補正が適切に行われたか否かを評価する。
【００８６】
つまり、２つの画像データの収集条件は、傾斜磁場の極性の向きが互いに反転していることを除けば実質的に同一であるため、画像データの歪みの補正が適切に行われている程、より各画像データ上の物体の形状が一致し、２つの画像データ間における相互相関が強くなって相互相関係数が大きくなると考えられる。逆に、画像データの歪みの補正が適切に行われていない場合には、２つの画像データ間における相互相関が弱くなって相互相関係数が小さくなると考えられる。
【００８７】
そこで、相互相関計算装置４７は、２つの画像データ間の相互相関係数を予め設定された閾値と比較し、相互相関係数が閾値以上または閾値を超える値である場合には補正が適切に行われたと評価する一方、相互相関係数が閾値未満または閾値以下である場合には補正が適切に行われていないと評価する。
【００８８】
また、必要に応じて相互相関計算装置４７は、求められた２つの画像データ間の相互相関係数や画像データの補正が適切に行われたか否かの評価結果を表示装置３４に与えて表示させる。このため、ユーザは、画像データの補正が適切に行われたか否かを容易に把握することができる。
【００８９】
また、ステップＳ６において、信号強度比較装置４８は、傾斜磁場を反転させた２つの撮影条件によって得られた補正後の画像データ間でピクセルごとに信号強度を比較し、信号強度の比較結果にに基づいて画像データの補正が適切に行われたか否かを評価する。
【００９０】
つまり、前述のように２つの画像データの収集条件は、傾斜磁場の極性の向きが互いに反転していることを除けば実質的に同一であるため、画像データの歪みの補正が適切に行われている程、より各画像データ上の物体の形状が一致し、２つの画像データ間における信号強度の差分が小さくなると考えられる。逆に、画像データの歪みの補正が適切に行われていない場合には、２つの画像データ間における信号強度の差分が大きくなると考えられる。
【００９１】
そこで、信号強度比較装置４８は、２つの画像データ間の信号強度の差分値を予め設定された閾値と比較し、信号強度の差分値が閾値以上または閾値を超える値である場合には補正が適切に行われていないと評価する一方、信号強度の差分値が閾値未満または閾値以下である場合には補正が適切に行われたと評価する。
【００９２】
また、必要に応じて信号強度比較装置４８は、求められた２つの画像データ間の信号強度の差分値や画像データの補正が適切に行われたか否かの評価結果を表示装置３４に与えて表示させる。このため、ユーザは、画像データの補正が適切に行われたか否かを容易に把握することができる。
【００９３】
つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置２０は、傾斜磁場を反転させて２つの画像データを作成し、歪み補正後の２つの画像データの相関係数や信号強度の比較結果に基づいて補正の適否を評価するものである。
【００９４】
このため、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、撮影領域に形成される静磁場の誤差分布が適切に推定されて静磁場の不均一性による画像歪みの補正が適切に行われたか否かを評価することができる。
【００９５】
尚、磁気共鳴イメージング装置２０の一部の機能や処理を省略してもよく、処理順序を変更してもよい。また、撮影条件は２通りに限らず、例えば、基準となる撮影条件、ＳＥ方向のみの傾斜磁場を反転させた撮影条件、ＲＯ方向のみの傾斜磁場を反転させた撮影条件の３通りの撮影条件とする場合のように、３つ以上の撮影条件としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】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２】図１に示す磁気共鳴イメージング装置におけるコンピュータの機能ブロック図。
【図３】図１に示す磁気共鳴イメージング装置により、静磁場の不均一性による画像歪みの補正が適切に行われたか否かを評価する際の流れの一例を示すフローチャート。
【図４】図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により静磁場の不均一性による画像歪みの補正が適切に行われたか否かを評価するために生成されるパルスシーケンスの一例を示す図。
【図５】図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により静磁場分布に基づいて画像データを補正する際の方法の一例を示す説明図。
【符号の説明】
【００９７】
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  傾斜磁場コイルユニット
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  シーケンスコントローラ制御装置
４１  生データデータベース
４２  画像再構成装置
４３  画像データデータベース
４４  静磁場分布データベース
４５  画像歪み補正装置
４６  撮影条件設定装置
４７  相互相関計算装置
４８  信号強度比較装置
４９  磁場分布計算装置
５０  傾斜磁場測定コイル
Ｐ  被検体
【図１】
2006116216.tif 000003
【図２】
2006116216.tif 000004
【図３】
2006116216.tif 000005
【図４】
2006116216.tif 000006
【図５】
2006116216.tif 000007