(57)【要約】【課題】被検体内の金属による磁場の乱れに起因した画像の歪を低減しつつ、撮像時間を短縮する。【解決手段】所定の周波数範囲に複数の周波数帯域を設定し、そのうち一つの周波数帯域を有する高周波磁場パルスを送信部から被検体に照射させ、被検体が発生したＮＭＲ信号を受信部に受信させ、画像生成部にＮＭＲ信号から画像を生成させる動作を、周波数帯域を変更しながら繰り返し行わせ、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の画像を得た後、複数の画像を合成する。このとき、隣り合う周波数帯域同士が一部重なり合うように複数の周波数帯域を設定する。複数の周波数帯域の帯域幅は、周波数範囲内の特定の周波数を含む周波数帯域が最も狭く、特定の周波数から離れるにつれて段階的または連続的に広がっている。【選択図】  図２
2018094229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を収容する空間に均一な静磁場を発生する静磁場発生部と、前記被検体を励起する高周波磁場パルスを照射する送信部と、前記高周波磁場パルスの照射を受けた前記被検体が発生するＮＭＲ信号を受信する受信部と、前記ＮＭＲ信号から画像を生成する画像生成部と、制御部とを備え、
前記制御部は、所定の周波数範囲に複数の周波数帯域を設定し、そのうち一つの周波数帯域を有する前記高周波磁場パルスを前記送信部から前記被検体に照射させ、前記被検体が発生したＮＭＲ信号を前記受信部に受信させ、前記画像生成部に前記ＮＭＲ信号から前記画像を生成させる動作を、前記周波数帯域を変更しながら繰り返し行わせ、複数の前記周波数帯域にそれぞれ対応する複数の前記画像を得た後、複数の前記画像を合成し、
前記制御部は、隣り合う前記周波数帯域同士が一部重なり合うように前記複数の周波数帯域を設定し、前記複数の周波数帯域の帯域幅は、前記周波数範囲内の特定の周波数を含む周波数帯域が最も狭く、前記特定の周波数から離れるにつれて段階的または連続的に広がってい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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記特定の周波数は、前記所定の周波数範囲を構成する複数の周波数の高周波磁場パルスを前記被検体に照射した場合に、前記被検体が発生するＮＭＲ信号の強度が最も大きい周波数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３】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記制御部は、前記所定の周波数範囲を構成する予め設定しておいた複数の周波数の前記高周波磁場パルスを前記送信部から前記被検体に照射させ、前記被検体の発生するＮＭＲ信号を前記複数の周波数ごとに前記受信部に受信させるプリスキャンを実行することにより、前記特定の周波数を求め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３に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記制御部は、前記プリスキャンによって得られたＮＭＲ信号の強度に対応させて、前記周波数帯域の帯域幅を設定すること特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記高周波磁場パルスは、前記周波数帯域内で強度分布を有し、前記複数の高周波磁場パルスの強度の和を周波数ごとに求めたプロファイルは、周波数方向について連続してい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１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記制御部は、予め用意しておいた、前記複数の周波数帯域の帯域幅および隣り合う周波数帯域同士が重なり合う度合の少なくとも一方が異なる、複数種類の周波数帯域パターンの中から１種類を選択することにより、前記複数の周波数帯域を設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７】
請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記被検体に埋め込まれている金属の情報を操作者から受け付ける操作部をさらに有し、
前記制御部は、前記操作部が前記操作者から受け付けた前記金属の情報に応じて、前記複数種類の周波数帯域パターンの中から１種類を選択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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、予め求めておいた、複数種類の前記周波数帯域のパターンを記憶する格納部をさらに有し、
前記制御部は、前記所定の周波数範囲を構成する予め設定しておいた複数の周波数の前記高周波磁場パルスを順に前記送信部から前記被検体に照射させ、前記被検体の発生するＮＭＲ信号を前記複数の周波数ごとに前記受信部に受信させるプリスキャンを実行し、受信した前記ＮＭＲ信号の強度分布に基づいて、前記格納部に格納されている前記周波数帯域のパターンを選択することにより前記複数の周波数帯域を設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９】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記画像は３次元画像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１０】
被検体を収容する空間に均一な静磁場を発生する静磁場発生部と、前記被検体を励起する高周波磁場パルスを照射する送信部と、前記高周波磁場パルスの照射を受けた前記被検体が発生するＮＭＲ信号を受信する受信部と、前記ＮＭＲ信号から画像を生成する画像生成部と、制御部とを備えた磁気共鳴イメージング装置を用いた撮像方法であって、
前記制御部は、所定の周波数範囲に設定された複数の周波数帯域のうち一つの周波数帯域を有する高周波磁場パルスを送信部から被検体に照射させ、前記被検体が発生したＮＭＲ信号を受信部に受信させ、前記画像生成部に前記ＮＭＲ信号から前記画像を生成させる動作を、前記周波数帯域を変更しながら繰り返し行わせ、複数の前記周波数帯域にそれぞれ対応する複数の前記画像を得た後、複数の前記画像を合成し、
前記複数の周波数帯域は、隣り合う前記周波数帯域同士が一部重なり合い、前記複数の周波数帯域の帯域幅は、前記周波数範囲内の特定の周波数を含む周波数帯域が最も狭く、前記特定の周波数から離れるにつれて段階的または連続的に広がっていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を用いた撮像方法。
【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」という）装置に関し、特に、被検体に埋め込まれた金属による画像歪みを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置は、被検体、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するＮＭＲ信号を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を２次元的に或いは３次元的に画像化する装置である。撮影時にＮＭＲ信号を計測する際には、傾斜磁場によって、ＮＭＲ信号には、位相エンコード量が付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたＮＭＲ信号は、２次元又は３次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。
【０００３】
近年、条件付きＭＲＩ対応のインプラントを体内に埋め込まれた被検体に対して、ＭＲＩ撮像を行いたいという要望が増加している。インプラントに金属が含まれる場合、ＭＲＩ装置が発生する静磁場Ｂ０によって金属が磁化されることにより磁場を発生し、その金属周辺の静磁場Ｂ０および傾斜磁場に歪みが生じる。そのため、得られる画像には、金属周辺で周波数方向およびスライス方向に強い歪みが発生する。
【０００４】
この歪みを低減するために、特許文献１では、スライス位置を選択する傾斜磁場を印加しないことでスライス方向の歪みを低減しつつ、一つの周波数帯域の高周波磁場を繰り返し照射し、複数のＮＭＲ信号を受信して３次元画像を生成する。この動作を、中心周波数が異なる複数の周波数帯域においてそれぞれ行い、照射した高周波の周波数帯域が異なる複数の３次元画像を得る。得られた複数の３次元画像を合成することにより、合成３次元画像を得る。これにより、特許文献１の技術では、スライス方向と周波数方向についての金属に起因する歪みを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７８２１２６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の撮像方法では、一つの周波数帯域の高周波磁場を複数回照射し、複数のＮＭＲ信号を取得し、３次元画像を生成する動作を、複数の周波数帯域について、それぞれ行う必要があるため、長い撮像時間が必要になる。周波数帯域の数を減らすことにより、撮像時間は短縮されるが、金属による画像の歪みを低減する効果も低下する。そのため、撮像時間と歪みの低減効果はトレードオフの関係になる。
【０００７】
本発明の目的は、被検体内の金属による磁場の乱れに起因した画像の歪を低減しつつ、撮像時間を短縮することができるＭＲＩ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によれば、被検体を収容する空間に均一な静磁場を発生する静磁場発生部と、前記被検体を励起する高周波磁場パルスを照射する送信部と、高周波磁場パルスの照射を受けた被検体が発生するＮＭＲ信号を受信する受信部と、ＮＭＲ信号から画像を生成する画像生成部と、制御部とを備える磁気共鳴イメージング装置が提供される。制御部は、所定の周波数範囲に複数の周波数帯域を設定し、そのうち一つの周波数帯域を有する高周波磁場パルスを送信部から被検体に照射させ、被検体が発生したＮＭＲ信号を受信部に受信させ、画像生成部にＮＭＲ信号から画像を生成させる動作を、周波数帯域を変更しながら繰り返し行わせ、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の画像を得た後、複数の画像を合成する。このとき、制御部は、隣り合う周波数帯域同士が一部重なり合うように複数の周波数帯域を設定する。複数の周波数帯域の帯域幅は、周波数範囲内の特定の周波数を含む周波数帯域が最も狭く、特定の周波数から離れるにつれて段階的または連続的に広がっている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被検体内の金属による磁場の乱れに起因した画像の歪を低減しつつ、撮像時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態のＭＲＩ装置の全体構成を説明するためのブロック図である。
【図２】実施形態の撮像時の高周波磁場パルスのプロファイルとその周波数帯域を示す説明図である。
【図３】実施形態における制御部と画像生成部の動作を示すフローチャートである。
【図４】実施形態においてディスプレイに表示される撮像条件入力画面の例である。
【図５】実施形態におけるプリスキャンのパルスシーケンスを示す説明図である。
【図６】（ａ）は、実施形態におけるプリスキャンの高周波磁場パルスのｂｉｎ（周波数帯域）と、そのｂｉｎのプリスキャンで得られたＮＭＲ信号の最大強度A(i)を示すグラフ、（ｂ）は、図（ａ）のプリスキャンのｂｉｎをクラス分けした結果を示すグラフ、（ｃ）は、図（ｂ）のプリスキャンのｂｉｎに設定した重みＫ(ω)を示すグラフ、（ｄ）は、図（ｃ）の重みを用いて、メインスキャンのｂｉｎと、DeltaF(j)を求めた結果を示すグラフ、（ｅ）は、図（ｄ）のDeltaF(j)を用いて設定した、メインスキャンのｂｉｎの周波数帯域を示すグラフである。
【図７】実施形態におけるプリスキャンの結果と、設定したメインスキャンの周波数帯域とを示し、ユーザによる調整を受け付けるための画面の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳説する。なお、全図において、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】
＜＜ＭＲＩ装置の全体構成＞＞
最初に、本発明に係るＭＲＩ装置の一例の全体構成の概要を図１に基づいて説明する。図１は、実施形態のＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図である。このＭＲＩ装置は、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、静磁場発生系２と、傾斜磁場発生系３と、送信系５と、受信系６と、信号処理系７と、シーケンサ４と、中央処理装置（ＣＰＵ）８とを備えて構成される。
【００１３】
静磁場発生系２は、垂直磁場方式であれば、被検体１の周りの空間にその体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させ、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。静磁場発生系２は、上記均一な磁場を発生させるために、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ている。
【００１４】
傾斜磁場発生系３は、ＭＲＩ装置の座標系（静止座標系）であるＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイル９と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源１０とを有し、後述のシ−ケンサ４からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源１０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。
【００１５】
シーケンサ４は、高周波磁場パルス（以下、「ＲＦパルス」という）と傾斜磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで被検体１に繰り返し印加する制御を行う。シーケンサ４は、ＣＰＵ８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に送ることにより、パルスシーケンスを実行させる制御を行う。
【００１６】
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、被検体１の高周波磁場パルス（以下、ＲＦパルスとも呼ぶ）を照射する。送信系５は、高周波発振器１１と変調器１２と高周波増幅器１３と送信側の高周波コイル（送信コイル）１４ａとを備えている。高周波発振器１１は、シーケンサ４からの指令によるタイミングでＲＦパルス信号を発生する。ＲＦパルス信号は、変調器１２により振幅変調され、この振幅変調されたＲＦパルス信号を高周波増幅器１３で増幅した後に被検体１に近接して配置された高周波コイル１４ａに供給することにより、ＲＦパルスが被検体１に照射される。
【００１７】
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（ＮＭＲ）により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信号）を検出するものあり、受信側の高周波コイル（受信コイル）１４ｂと信号増幅器１５と直交位相検波器１６と、Ａ／Ｄ変換器１７とを備えている。送信側の高周波コイル１４ａから照射されたＲＦパルスによって励起された被検体１が発するＮＭＲ信号は、被検体１に近接して配置された高周波コイル１４ｂによって検出され、信号増幅器１５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１６により直交する二系統の信号に分割して検波され、それぞれがＡ／Ｄ変換器１７でディジタル量に変換されて、信号処理系７に送られる。
【００１８】
なお、図１において、送信系５の高周波コイル１４ａと傾斜磁場コイル９は、被検体１が挿入される静磁場発生系２の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体１に対向して、水平磁場方式であれば被検体１を取り囲むようにして設置されている。また、受信側の高周波コイル１４ｂは、被検体１に対向して、或いは取り囲むように設置されている。
【００１９】
ＣＰＵ８は、ＣＰＵ８がＲＯＭ２１に予め格納されているプログラムを読み込んで実行することにより、シーケンサ４を制御して撮像を実行させる制御部３１と、受信系６が検出したＮＭＲ信号から被検体１の画像を生成する画像生成部３０として機能する。なお、制御部３１および画像生成部３０は、本実施形態ではソフトウエアによりその機能を実現する構成であるが、その一部または全部の機能を、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）やＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等のハードウエアにより実現することも可能である。
【００２０】
画像生成部３０は、光ディスク１９、磁気ディスク１８、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２等の記憶装置や、ＣＲＴ等からなるディスプレイ２０等とともに、信号処理系７を構成する。信号処理系７は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行う。受信系６からのデータがＣＰＵ８に入力されると、ＣＰＵ８が信号処理、画像再構成等の処理を実行する画像生成部３０として機能する。画像生成部３０は、生成した画像は、ディスプレイ２０に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク１８等に記録する。
【００２１】
操作部２５は、ＭＲＩ装置の各種制御情報や上記信号処理系７で行う処理の制御情報を入力するものであり、トラックボール又はマウス２３、及び、キーボード２４等を備えて構成される。この操作部２５はディスプレイ２０に近接して配置され、使用者はディスプレイ２０を見ながら操作部２５を通してインタラクティブにＭＲＩ装置の各種処理を制御する。
【００２２】
現在ＭＲＩ装置の撮像対象核種は、臨床で普及しているものとしては、被検体の主たる構成物質である水素原子核（プロトン）である。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２次元もしくは３次元的に撮像する。
【００２３】
＜＜制御部３１および画像生成部３０の動作＞＞
本実施形態のＭＲＩ装置の制御部３１および画像生成部３０の動作について説明する。本実施形態のＭＲＩ装置は、被検体内の金属による歪を低減しつつ、撮像時間を短縮するために、制御部３１は、以下のように各部を制御して、被検体１を撮像する。
【００２４】
図２は、制御部３１が設定する周波数帯域および高周波磁場パルスの周波数方向の強度プロファイルを示す説明図である。制御部３１は、図２のように、所定の周波数範囲２１１に複数（Ｎ＋１個）の周波数帯域（以下、ｂｉｎとも呼ぶ）２２０-(-N/2)〜２２０-0〜２２０-(+N/2）を設定し、そのうち一つの周波数帯域（例えば２２０-0）を有する高周波磁場パルス２３０-0を送信部（送信系５）から被検体１に送信させる。被検体１が発生したＮＭＲ信号は、受信部（受信系６）により受信させる。これにより、制御部３１は、画像化に必要な数のＮＭＲ信号を取得し、画像生成部３０により、受信系６が受信したＮＭＲ信号から画像を生成させる。
【００２５】
制御部３１は、上記動作を、複数（Ｎ＋１個）の周波数帯域２２０-(-N/2)〜２２０-(+N/2）を変更しながら繰り返し行い、Ｎ＋１個の周波数帯域２２０-(-N/2)〜２２０-(+N/2）にそれぞれ対応するＮ＋１個の３次元画像を得た後、Ｎ＋１個の画像を合成することにより合成後の画像を得る。
【００２６】
このとき、制御部３１は、周波数帯域２２０-(-N/2)〜２２０-(+N/2）のうち隣り合う周波数帯域同士が一部重なり合うように設定する。また、特定の周波数ｆ0を含む周波数帯域（図２の例では２２０-0）の帯域幅が最も狭く、特定の周波数ｆ0から離れるにつれて段階的または連続的に帯域幅が広がるように、制御部３１は、各周波数帯域２２０-(-N/2)〜２２０-(+N/2）を設定する。
【００２７】
このように、特定の周波数ｆ0の周辺では周波数帯域幅を狭く、特定の周波数ｆ0から離れるにつれ、段階的または連続的に周波数帯域幅が広がるように設定することにより、周波数帯域の数（Ｎ）を低減することができる。また、特定の周波数ｆ0の周辺の周波数を有するＮＭＲ信号を高い寄与率で画像に反映させつつ、特定の周波数ｆ0から離れた周波数を有するＮＭＲ信号も反映させた、合成後画像を得ることができる。したがって、特定の周波数ｆ0の周辺の周波数を有するＮＭＲ信号を高い寄与率で画像に反映させて画像全体の精度を高めながら、金属の存在により磁場が乱れたために、ＮＭＲ信号の励起周波数がずれた金属周辺領域についても、特定の周波数ｆ0から離れた周波数帯域の高周波磁場パルスで励起して、そのＮＭＲ信号を取得して画像に反映させることができる。よって、周波数帯域の数を従来の撮像方法よりも低減して、撮像時間を短縮することができるとともに、金属周辺領域のＮＭＲ信号が反映された、高精度な画像を得ることができる。
【００２８】
なお、体内に金属がインプラントされた被検体のＮＭＲ信号の強度の周波数分布は、金属がインプラントされていない場合のＮＭＲ信号の強度分布に対してピーク位置が一致すること、かつ、強度分布がブロードになること、を考慮して、特定周波数ｆ0としては、ＮＭＲ信号強度が最大となる周波数ｆｐを選択することが望ましい。
【００２９】
また、制御部３１は、被検体１のＮＭＲ信号強度の周波数分布を求めるために、プリスキャンを実行してもよい。例えば、制御部３１は、上記所定の周波数範囲を構成する、予め設定しておいた複数の周波数の高周波磁場パルスを、送信部（送信系５）から被検体１に照射させ、被検体１の発生するＮＭＲ信号を複数の周波数ごとに受信部（受信系６）に受信させる。制御部３１は、最大強度のＮＭＲ信号が得られた高周波磁場パルスの周波数ｆｐを特定の周波数f0に設定すればよい。
【００３０】
制御部３１は、設定する周波数帯域の帯域幅を、プリスキャンによってその周波数帯域で得られたＮＭＲ信号の強度と対応させてもよい。例えば、特定周波数ｆ0から離れ、ＮＭＲ信号の強度が小さい周波数帯域ほど、ＮＭＲ信号強度に応じて帯域幅を広く設定する。
【００３１】
高周波磁場パルス２２０-(-N/2)〜２２０-(+N/2）は、周波数帯域内で強度分布を有するように設定することが望ましい。その強度分布は、重なり合う高周波磁場パルス２２０-(-(N-1)/2)〜２２０-(+(N-1)/2）の強度の和を周波数ごとに求めたプロファイル２４０が、図２に示したように、周波数方向について連続していることが望ましい。
【００３２】
制御部３１は、予め用意しておいた、複数種類の周波数帯域のパターンの中から１種類を選択することにより、複数の周波数帯域を設定する構成であってもよい。複数種類の周波数帯域パターンは、周波数帯域２２０-(-(N-1)/2)〜２２０-(+(N-1)/2）の帯域幅、および、隣り合う周波数帯域同士が重なり合う度合、の少なくとも一方が異なるように予め設計したパターンである。
【００３３】
また、被検体１に埋め込まれている金属の情報を操作者から受け付ける操作部２５をさらに有してもよい。この場合、制御部３１は、操作部２５が操作者から受け付けた金属の情報に応じて、複数種類の周波数帯域パターンの中から１種類を選択すればよい。
【００３４】
また、制御部３１は、上述したプリスキャンを実行し、得られたＮＭＲ信号の強度分布に基づいて、周波数帯域のパターンを複数種類の中から選択してもよい。なお、複数種類の周波数帯域のパターンを記憶する格納部を用意しておくことが望ましい。例えば、光ディスク１９、磁気ディスク１８、ＲＯＭ２１およびＲＡＭ２２のうちの１以上を格納部として用いることができる。
【００３５】
画像生成部３０が生成する画像は、３次元画像であることが望ましい。
【００３６】
＜＜制御部３１および画像生成部３０の動作の詳細＞＞
以下、制御部３１および画像生成部３０の動作の詳細な例について、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
制御部３１は、図４に示したような撮像条件の入力画面をディスプレイ２０に表示し、操作部２５を介して撮像条件の入力を受け付ける（ステップ１００）。制御部３１は、入力画面の領域２６において入力を受け付ける撮像条件の複数のパラメータの名称を縦に並べて表示し、その右側の入力欄２７において、操作者からのパラメータ値の入力を受け付ける。また、入力画面には、各パラメータを用いて制御部３１が計算した撮像時間を表示する領域２８と、操作者から撮像の開始および中止をそれぞれ受け付ける、ボタン２９，３０も表示されている。領域２６に表示されたパラメータのうち、「TR」は繰り返し時間、「Slice#」は、メインスキャンで設定するスライスエンコード傾斜磁場の数、「Phase#」は、メインスキャンで設定する位相エンコード傾斜磁場の数、「Freq#」は、メインスキャンで設定する周波数エンコード傾斜磁場の点数、「Spectral ｂｉｎs#」は、プリスキャンで設定するｂｉｎ（周波数帯域）の数、「MultiAcq.#」は「Spectral ｂｉｎs#」で設定したｂｉｎ数を複数回に分けて撮像する場合の回数、「E.Factor」はプリスキャンおよびメインスキャンをFSEシーケンスで撮影する場合のエコートレイン数、「PI」はパラレル計測の高速倍数（間引く割合）である。
【００３８】
制御部３１は、入力された各パラメータの値を用いて、メインスキャンに要する撮像時間「ScanTime」を、下記の式（１）より計算し、入力画面の領域２８に表示する。ただし、後述するステップ１０５において、制御部３１は、「Spectral ｂｉｎs#」に設定された値よりも、メインスキャン時のｂｉｎ数を低減するため、ここで計算される撮像時間は、ｂｉｎ数を低減することなく撮像した場合の撮像時間である。
【００３９】
ScanTime = TR×Slice#×Phase#×MultiAcq.#/(E.Factor×PI)       ・・・（１）
【００４０】
式（２）に示すように、「MultiAcq.#」の値（ｂｉｎの分割数）が少なく、１回の「TR」で実行するｂｉｎ数が多くなると「TR」が長くなる。また、一般的には「Spectral ｂｉｎs#」が大きい（撮像する全ｂｉｎ数が多い）ほど金属アーチファクト低減効果も大きいことが知られているが、本実施形態では、ステップ１０５、１０６において撮像するｂｉｎ数を低減しつつ、金属アーチファクトを低減する。
【００４１】
TR ∝ Spectral  ｂｉｎs# / MultiAcq.#        ・・・（２）
【００４２】
つぎに、制御部３１は、操作者によりボタン２９が押下された場合には、図５のパルスシーケンスのプリスキャン計測を実施する（ステップ１０１）。
【００４３】
まず、制御部３１は、プリスキャン用のｂｉｎを図６（ａ）のように「Spectral ｂｉｎs#」に設定された値に１加えた数（ここでは３１個）設定する。具体的には、予め定めた中心周波数ｆｃから予め定めた周波数帯域幅（ここでは１０００Hz）ずつずらしながら、正負の方向にそれぞれ「Spectral ｂｉｎs#」の値に１／２を掛けた個数（１５個）ずつの周波数帯域（ｂｉｎ)を設定することにより、全３１個のｂｉｎを設定する。これにより、中心周波数ｆｃｐ-15000Hzからｆｃ＋15000Hzの周波数帯域（ｂｉｎ）が設定される。このｂｉｎをプリスキャンｂｉｎと呼ぶ。ここではｂｉｎ番号は、中心周波数ｆｃを含むｂｉｎを０とし、中心周波数ｆｐから周波数が正の方向にずれたｂｉｎには、中心周波数ｆｐに近いものから順に正の番号を、周波数が負の方向にずれたｂｉｎには、中心周波数ｆｐに近いものから順に負の番号を付す。なお、中心周波数ｆｃは、静磁場発生系２が、被検体１が配置されている空間に発生する静磁場において、被検体１の着目するスピン（原子核：例えばプロトン）が励起される周波数に設定すればよい。
【００４４】
そして、制御部３１は、シーケンサ４を起動し、図５のパルスシーケンスのように、高周波コイル１４ａから励起用高周波パルス（９０°パルス）４０１と、反転用高周波パルス（１８０°パルス）４０２を順に照射し、高周波コイル１４ｂが受信したＮＭＲ信号を受信時間４０３において検波する。このパルスシーケンスを、高周波パルス４０１，４０２の照射周波数帯域および直交位相検波器１６の検波周波数帯域を、プリスキャンのｂｉｎ（周波数帯域）に設定して、プリスキャンｂｉｎの数だけ繰り返す。ただし、プリスキャン計測では、スライス選択傾斜磁場、スライスエンコード傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、周波数エンコード傾斜磁場を印加しない。ｂｉｎごとに検波されたＮＭＲ信号をS(i,t)で示す。ただし、ｉはｂｉｎの番号を、ｔは時間を示す。受信時間４０３の時間範囲は０＜ｔ＜Ｔｐである。受信系６は、ｂｉｎごとに得られたＮＭＲ信号S(i,t)をすべて信号処理系７に送信する。
【００４５】
ステップ１０２において、制御部３１は、受け取ったＮＭＲ信号S(i,t)から、ｂｉｎごとにt方向に最大の強度A(i)を求める。ただし、ｉは、ｂｉｎの番号を示す。ｂｉｎごとの最大強度A(i)の分布を図示すると、図６（ａ）のようになる。ＮＭＲ信号は、ある周波数ｆｐ（ここではｆｐ＝ｆｃ）を含むｂｉｎにおいて最も大きく、周波数方向にブロードに広がっている。ＮＭＲ信号の分布が周波数方向にブロードに広がっていることは、被検体１に埋め込まれた金属が発生する磁場により、スピンの励起周波数がずれていることを示している。金属が発生する磁場による静磁場の乱れは、金属からの距離が近いほど大きく、遠いほど小さくなる。静磁場強度１．５ＴのＭＲＩ装置では、金属の最近傍に位置する被検体１のスピンで、その励起周波数の周波数ｆｐに対する周波数差が１００００Ｈｚ程度である。図６（ａ）において周波数ｆｐに対する周波数差が−２０００Ｈｚから２０００Ｈｚ程度のｂｉｎで検波されているＮＭＲ信号は、金属から離れた磁場の乱れをほとんど受けていない被検体スピンからの信号であり、撮像部位に対して金属の占める割合が小さい場合、他のｂｉｎと比べて強い信号強度となる。また、反対に周波数ｆｐに対する周波数差が−１００００Ｈｚまたは１００００Ｈｚに近いｂｉｎで検波されているＮＭＲ信号は、金属近傍の狭い領域に位置するスピンからの信号であり、他のｂｉｎと比べて弱い信号強度となる。
【００４６】
つぎに制御部３１は、以下のステップ１０３〜１０７を実行することにより、メインスキャン計測で用いるｂｉｎを設定する。この処理により、ｂｉｎ数をプリスキャン時よりも低減するとともに、図２に示したように、周波数帯域２２０-(-N/2)〜２２０-(+N/2）のうち隣り合う周波数帯域同士が一部重なり合うように設定する。しかも、特定の周波数ｆ0を含む周波数帯域２２０-0の帯域幅が最も狭く、特定の周波数ｆ0から離れるにつれて段階的または連続的に帯域幅が広がるように、制御部３１は、各周波数帯域２２０-(-N/2)〜２２０-(+N/2）を設定する。
【００４７】
まず、ステップ１０３において、制御部３１は、プリスキャンのｂｉｎを最大の強度Ａ（ｉ）が得られた周波数ｆｐ（＝ｆｃ）を含むｂｉｎを中心に、下式（３）により、図６（ｂ）のようにクラス分けする。ここでは、ｂｉｎは、周波数ｆｐ（＝ｆｃ）を含むｂｉｎを中心に、正負方向にそれぞれ１５個ずつ設定されているため、ｂｉｎ番号ｉは、−１５＜ｉ＜１５である。式（３）の第１式により、中心周波数ｆｐを含むｉ＝０のｂｉｎとその周辺の正負２つずつの計５個のｂｉｎをクラス０とする。第２式により、ｉ＝０のｂｉｎの最大強度A(0)の１０％を閾値として、閾値よりも大きい最大強度A(i)のｂｉｎをクラス１とする。残りのｂｉｎをクラス２とする。ただし、Class(i）は、ｂｉｎ番号iのクラスを示す。
【００４８】
if -3< i < 3                then  Class(i) = 0
else if A(0) ×0.1 <A(i)    then  Class(i) = 1          ・・・（３）
else                        then  Class(i) = 2
【００４９】
つぎに、ステップ１０４において、制御部３１は、ステップ１０３で設定した各クラスに重みＫ（ω）を式（４）に従って設定する。ただし、ωは、周波数ｆｐとの周波数差であり、その範囲は−１５０００Ｈｚから１５０００Ｈｚである。これにより、図６（ｃ）のようにクラス０のｂｉｎの周波数範囲には重みＫ（ω）＝１．５が、クラス１のｂｉｎの周波数範囲には重みＫ（ω）＝１が、クラス２のｂｉｎの周波数範囲には重みＫ（ω）＝０．５が、それぞれ設定される。
【００５０】
if Class(i) = N          then K(ω) = (3-N) / 2          ・・・（４）
ただし、-（i+1）/2×1000Hz  <  ω  ＜  （i+1）/2×1000Hz
【００５１】
つぎに、ステップ１０４において、制御部３１は、ステップ１０４で設定した重みＫ（ω）を用いて、メインスキャンのｂｉｎの周波数帯域の間隔（隣り合うｂｉｎの中心周波数差）DeltaF(j)を下式（５）〜（７）に従って図６（ｄ）のように計算する。ただし、プリスキャンで最大強度のＮＭＲ信号が得られた周波数ｆｐをメインスキャンのｂｉｎの特定の周波数ｆ0（＝ｆｐ）とする。メインスキャンのｂｉｎ番号をj、メインスキャンのｂｉｎの総数をSumJ、ビン番号ごとのK(ω)の総和をSumK(j)とする。プリスキャンの周波数ｆｐをメインスキャンのｂｉｎの特定の周波数ｆ0とする。メインスキャンのｂｉｎ番号ｊは、特定周波数ｆ0（＝ｆｐ）を含むｂｉｎをj=0とし、特定周波数ｆ0から周波数が正の方向にずれたｂｉｎには、中心周波数ｆ0に近いものから順に正の番号を、周波数が負の方向にずれたｂｉｎには、特定周波数ｆ0に近いものから順に負の番号を付す。式（５）〜（７）のようにメインスキャンの各ｂｉｎの帯域幅は、ωを用いた繰り返し演算により求める。また、for(  )は繰り返し演算を示し、+=は自身への加算、-=は自身への減算を示す。
【００５２】
まず、式（５）の第１式により、メインスキャンのｂｉｎ番号ｊ＝０には、所定の周波数帯域の間隔（ここでは１０００Hｚ）を設定する。次に式（５）の第2式により、メインスキャンのbinの総数SumJにbin番号ｊ＝０が含まれることを示す。
DeltaF(0) = 1000  
SumJ = 1                          ・・・（５）
【００５３】
次に、式（６）の第1式により、メインスキャンのbin番号ｊ＝１におけるSumK（ｊ）およびDeltaF（ｊ）を０で初期化する。次に、式（６）の第2式により、ωを正の方向に初期値（ここではbin番号ｊ＝０が隣り合うbinとの中心周波数差DeltaF(0)が1000Hzであるため、正負で分割した５００Hz）から最大周波数（ここでは１５０００Hz）までの繰り返し演算を開始する。次に、式（６）の第3式により、SumK（ω）が所定の重み（ここでは１０００）に達するまで、メインスキャンのbin番号ｊ＝１から重みK（ω）をSumK(ｊ)に加算し、かつωの繰り返し回数をDeltaF（ｊ）に加算する。次に、式（６）の第4式により、SumK（ω）が所定の重み（ここでは１０００）に達した時にbin番号ｊを次のｊにインクリメントし、そのbin番号におけるSumK（ｊ）およびDeltaF（ｊ）を０で初期化する。繰り返し演算が終了した時に、正の番号のbin番号ｊに対して隣り合うbin同士の中心周波数差DeltaF（j）が求まり、かつbin番号ｊの最大値が求まる。
【００５４】
j = 1, SumK(ｊ) = 0, DeltaF(ｊ) = 0
for(  ω=500, ω ≦ 15000, ω+=1 )
if SumK(j) <1000     then SumK(j) += K(ω), DeltaF(j) += 1,        ・・・（６）
else                 then j+=1, SumK(j) = 0, DeltaF(j) =0
【００５５】
次に、式（７）により、bin番号の最大値ｊをbinの総数SumJに加算する。
SumJ += j        ・・・（７）
【００５６】
次に、式（６）と同様にしてωを負の方向に繰り返し演算した式（８）により、負の番号のbin番号ｊに対して隣り合うbin同士の中心周波数差DeltaF（j）が求まり、かつbin番号ｊの最小値が求まる。
【００５７】
j = -1, SumK(-1) = 0, DeltaF(-1) = 0
for(  ω=-500, ω ≧ -15000, ω-- )
if SumK(j) <1000     then SumK(j) += K(ω), DeltaF(j) += 1,         ・・・（８）
else                 then j-=1; SumK(j) = 0, DeltaF(j) =0
【００５８】
次に、式（９）により、bin番号の最小値ｊ(ここでは負)を総数SumJに減算する。これによりメインスキャンにおけるbinの総数SumJが求まる。
SumJ -= j      ・・・（９）
【００５９】
上記ステップ１０６によりメインスキャンのｂｉｎ数をプリスキャンのｂｉｎ数よりも低減する。
【００６０】
つぎに、ステップ１０６において、制御部３１は、ステップ１０５で設定した各ｂｉｎの周波数帯域の間隔DeltaF(j)から、メインスキャンのｂｉｎの周波数帯域幅BW(j)と周波数帯域の中心周波数Center(j)を式（１０）、（１１）により求める。ただし、中心周波数Center(j)は、特定の周波数ｆ0との差で示す。まず、式（１０）の第１式のように、メインスキャンのｂｉｎ番号ｊ＝0のｂｉｎの帯域幅を2250Hzに設定する。ｂｉｎ番号ｊ＝０以外のｂｉｎには、式（１０）の第２式により、帯域幅を設定する。式（１１）の第１式のようにメインスキャンのｂｉｎ番号ｊ＝0のｂｉｎの中心周波数を０（すなわちｆ0)に設定する。ｂｉｎ番号ｊ＝０以外でｂｉｎ番号が正のｂｉｎには、式（１１）の第２式により、それ以外のｂｉｎには、式（１１）の第3式により帯域幅を設定する。
【００６１】
BW(0) = 2250Hz
BW(j) = BW(0) / (DeltaF(0) / DeltaF(j) )                  ・・・（１０）
【００６２】
Center(0) = 0
if j >0        then Center(j) = Center(j-1) + DeltaF(j)           ・・・（１１）
else           then Center(j) = Center(j-1) - DeltaF(j)
【００６３】
制御部３１は、ステップ１０２で求めた各ｂｉｎのＮＭＲ信号の最大強度A(i)と、ステップ１０３〜１０６で求めたClass(i)、BW(j)、Center(j)をディスプレイ２０に表示し、ユーザがｂｉｎの設定を受け付ける。図７に、ディスプレイ２０に表示する画面を示す。図７の画面の領域７０１には、各ｂｉｎのＮＭＲ信号の最大強度A(i)が表示され、線分２０１はClass2の下限値を示し、ユーザが操作部２５を操作することにより変更可能である。同様に、線分２０２はClass1の下限値、線分２０３はClass0の下限値、線分２０４はClass0の上限値、線分２０５はClass1の上限値、線分２０６はClass2の上限値を示し、いずれもユーザが変更可能である。また、画面の領域２０７には、各Classの上限値、下限値、ｂｉｎの総数が数値として表示される。ユーザは、各Classの上限値、下限値をこの数値を変更することにより変更可能である。また、画面の領域２０８は各ｂｉｎの周波数帯域幅BW(j)と周波数帯域の中心Center(j)が表示される。尚、ユーザが、画面の領域７０１または２０７上で、各Classの上限値または下限値を変更した場合、制御部３２は、ステップ１０４から１０６を再度計算することにより、BW(j)、Center(j)を更新し、更新後の値を画面の領域２０８に示す。
【００６４】
つぎに、制御部３１は、シーケンサ４を起動し、画像を取得するためのメインスキャンを実行する。メインスキャンにおいては、プリスキャンと同様に、高周波コイル１４ａから励起用高周波パルス（９０°パルス）４０１と、反転用高周波パルス（１８０°パルス）４０２を順に照射した後、プリスキャンと異なり、スライスエンコード傾斜磁場と、位相エンコード傾斜磁場を印加し、周波数エンコード傾斜磁場を印加しながら、受信時間４０３においてＮＭＲ信号を受信する。これを、ステップ９９で「Slice#」に入力されたスライスエンコード傾斜磁場の数だけスライスエンコード傾斜磁場の値と、「Phase#」に入力された位相エンコード傾斜磁場の数だけ位相エンコード傾斜磁場の値をそれぞれ変化させながら繰り返す。これにより、３次元画像の再構成に必要な数のＮＭＲ信号が取得される。なお、パルスシーケンスにおいて、シーケンサ４はスライス選択傾斜磁場を印加しない。また、ステップ１０６で求めた周波数帯域幅BW（ｊ）を実現するため、式（１２）のようにRF波の印加時間Duration（ｊ）を中心ＢｉｎのDuration(0)からBWの逆数だけ短く印加する。
【００６５】
Duration（ｊ）＝Duration(0)×BW（0）/ BW(j)      ・・・（１２）
【００６６】
画像生成部３０は、取得されたＮＭＲ信号を用いて、３次元画像を再構成する。制御部３２は、上記パルスシーケンスをメインスキャンのｂｉｎごとに繰り返し、得られたＮＭＲ信号を用いて画像生成部３０が３次元画像の再構成する動作を繰り返すことにより、メインスキャンのｂｉｎごとに３次元画像を得ることができる。
【００６７】
ステップ１０９において、画像生成部３０は、メインスキャンのｂｉｎごとに得られた３次元画像を合成（例えば二乗和合成）し、合成後の画像をディスプレイ２０に表示する。これにより、メインスキャンのｂｉｎ数を低減し、撮像時間を短縮しながら、被検体１にインプラントされた金属による画像の乱れを抑制した３次元画像を撮像することができる。
【００６８】
上述してきたように、本実施形態では、被検体１にインプラントされた金属による、磁場の歪みによる画像の乱れを低減する効果を得つつ、撮像時間を短縮できる。
【００６９】
上述の実施形態において、プリスキャンのｂｉｎのクラス分けに用いるクラス数、重み付けを、ユーザが調整することができるように構成してもよい。これにより、ユーザは、歪みの低減効果と撮像時間をより柔軟に選択できる。
【００７０】
また、従来よりも広い周波数帯域幅BW(ｊ)を実現するために、高周波磁場パルスとしてコンポジットパルスや断熱通過パルスを用いても良い。
【００７１】
また、上述の実施形態では、プリスキャンの結果により、メインスキャンの繰り返し回数SumJ（ｂｉｎの総数）が異なる。このため、プリスキャンの撮像前には、メインスキャンまで含めたSAR（specific absorption rate）を予測できないが、撮像をプリスキャンとメインスキャン計測と分割し、プリスキャンのみを予め実施し、その結果に応じてメインスキャンのＳＡＲを予測して表示してもよい。
【００７２】
また各ｂｉｎの周波数帯域幅BW（ｊ）などをディスプレイ20に表示しても良い。
【００７３】
また、本実施形態では、プリスキャンによりクラスの上限値や下限値を定めたが、プリスキャンを実施せず撮像条件入力画面にて、ユーザからクラスの下限値、上限値の入力を受け付けても良い。
【００７４】
以上、本発明の一実施の形態を述べたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００７５】
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：信号処理系、８：中央処理装置（ＣＰＵ）、９：傾斜磁場コイル、１０：傾斜磁場電源、１１：高周波発信器、１２：変調器、１３：高周波増幅器、１４ａ：高周波コイル（送信コイル）、１４b：高周波コイル（受信コイル）、１５：信号増幅器、１６：直交位相検波器、１７：A/D変換器、１８：磁気ディスク、１９：光ディスク、２０：ディスプレイ、２１：ROM、２２：RAM、２３：トラックボール又はマウス、２４：キーボード、３０：画像生成部、３１：制御部、２２０：周波数帯域、２３０：高周波磁場パルス
【図１】
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【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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【図７】
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