(57)【要約】      （修正有）【課題】Dixon法に基づく複数組織の分離計測において、目的のコントラストを得るためにパルスシーケンスのエコー時間(TE)の入力を可能とし、複雑な演算で再構成することなく、簡易に水・脂肪分離画像を得る磁気共鳴イメージング装置を提供する。【解決手段】操作者によるエコー時間の入力を受け付け、操作者による入力エコー時間に基づいて、Out-of-Phase時間とIn-Phase時間との中間値であって複数の可能な中間値の内から該入力エコー時間に最寄りの中間値を修正エコー時間として求め、該修正エコー時間をパルスシーケンスのエコー時間として設定する。【選択図】図５
2015093108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者によるパルスシーケンスのエコー時間の入力を受け付ける入力部と、
第一の核磁気共鳴周波数を有する第一の組織と第二の核磁気共鳴周波数を有する第二の組織とを有して成る被検体から、前記第一の組織からの信号の位相と前記第二の組織からの信号の位相との差がπのＯｕｔ−ｏｆ−ＰｈａｓｅになるＯｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅ時間と、前記第一の組織からの信号の位相と前記第二の組織からの信号の位相との差がゼロのＩｎ−ＰｈａｓｅになるＩｎ−Ｐｈａｓｅ時間のそれぞれエコー信号を計測するパルスシーケンスを実行する計測制御部と、
前記Ｏｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅ時間で計測されたエコー信号と、前記Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ時間で計測されたエコー信号と、を用いて前記第一の組織が主な画像と、前記第二の組織が主な画像とを取得する演算処理部と、
を備え、
前記演算処理部は、前記操作者による入力エコー時間に基づいて、前記Ｏｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅ時間と前記Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ時間との中間値であって複数の中間値の内から該入力エコー時間に最寄りの中間値を修正エコー時間として求め、該修正エコー時間を前記パルスシーケンスのエコー時間として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２】
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、前記修正エコー時間に基づいて、Ｏｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅのエコー信号を計測するためのＯｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅ時間と、Ｉｎ−Ｐｈａｓｅのエコー信号を計測するためのＩｎ−Ｐｈａｓｅ時間とを求め、
前記計測制御部は、Ｏｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅ時間でＯｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅのエコー信号の計測を、Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ時間でＩｎ−Ｐｈａｓｅのエコー信号の計測をそれぞれ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１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、所定の計算式を用いて、前記修正エコー時間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１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記Ｏｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅ時間と前記Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ時間とそれらの中間値の組みを複数記憶する記憶部を備え、
前記演算処理部は、前記記憶部に記憶された複数組みの中間値の内から、前記入力エコー時間に最寄りの中間値を修正エコー時間として選択し、該修正エコー時間を前記パルスシーケンスのエコー時間として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５】
請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、前記修正エコー時間として選択した中間値と同じ組のＯｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅ時間とＩｎ−Ｐｈａｓｅ時間を、それぞれＯｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅのエコー信号を計測するためのＯｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅ時間と、Ｉｎ−Ｐｈａｓｅのエコー信号を計測するためのＩｎ−Ｐｈａｓｅ時間として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６】
第一の核磁気共鳴周波数を有する第一の組織と第二の核磁気共鳴周波数を有する第二の組織とを有して成る被検体から、前記第一の組織からの信号の位相と前記第二の組織からの信号の位相との差がπのＯｕｔ−ｏｆ−ＰｈａｓｅになるＯｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅ時間と、前記第一の組織からの信号の位相と前記第二の組織からの信号の位相との差がゼロのＩｎ−ＰｈａｓｅになるＩｎ−Ｐｈａｓｅ時間と、でそれぞれエコー信号を計測し、前記Ｏｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅ時間で計測されたエコー信号と、前記Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ時間で計測されたエコー信号と、を用いて前記第一の組織が主な画像と、前記第二の組織が主な画像とを取得する磁気共鳴イメージング装置におけるエコー時間設定方法であって、
操作者によるパルスシーケンスのエコー時間の入力を受け付けるステップと、
前記操作者により入力された入力エコー時間に基づいて、前記Ｏｕｔ−ｏｆ−Ｐｈａｓｅ時間と前記Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ時間との中間値であって複数の中間値の内から該入力エコー時間に最寄りの中間値を修正エコー時間として求め、該修正エコー時間を前記パルスシーケンスのエコー時間として設定するステップと、
を有することを特徴とするエコー時間設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴(以下、「NMR」という)信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を画像化する核磁気共鳴イメージング(以下、「MRI」という)装置に関し、特に，傾斜磁場パルスの印加制御に関する。
【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。撮影においては、NMR信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコード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】
被検体には水組織と脂肪組織が含まれ、水組織の水素プロトンからのNMR信号(以下、水信号と略記する)と、脂肪組織の水素プロトンからのNMR信号(以下、脂肪信号と略記する)の核磁気共鳴周波数は3.5ppm異なる。
【０００４】
そこで、臨床においては、特に脂肪組織からのNMR信号を抑制した画像が求められることが多々あり、脂肪信号を抑制した画像を得る方法が種々実用化されている。その一例として、エコー時間(TE)の異なる画像を複数枚取得し、NMR信号間又は画像間の演算により水・脂肪分離画像を得る方法があげられる。
【０００５】
これは、一般にDixon法と呼ばれており、SE(スピンエコー)法あるいはGrE(グラディエントエコー)法で2回の計測を1組として行い、1回は水信号と脂肪信号の位相が同一(以下、「In-Phase」と称する)となるエコー時間(TE)に設定し、他の1回は両信号の位相がπ(180°)の差となる(以下、「Out-of-Phase」と称する)エコー時間(TE)に設定して、それぞれ計測を行う。このような2回の計測の組を画像作成に必要な位相エンコード数に応じた回数分行い、取得した2回分の計測データ或いは各計測データからそれぞれ得られる2つの画像を加算あるいは減算することにより、水信号主体の画像である水画像と脂肪信号主体の画像である脂肪画像とを得るものである。
【０００６】
この水信号と脂肪信号の位相差がπになる時間τは、静磁場強度に反比例し、静磁場強度が強ければ強いほど短くなる。例えば、1.5Tでは2.24msec程度であり、3.0Tでは1.12msec程度まで短くなる。
【０００７】
一方、GrE系シーケンスを用いた水・脂肪分離計測の場合におけるエコー時間(TE)の設定は、水・脂肪分離計測に最適な値から逸脱した値が設定されないように制御されることが一般的である。例えば、水信号と脂肪信号とがIn-PhaseとOut-of-Phaseとなるような値にエコー時間(TE)を固定して操作者による選択を不可とするか、撮像条件に応じて自動でIn-PhaseやOut-of-Phaseとなるようなエコー時間(TE)に装置側で設定する。
【０００８】
もしくは、最適値以外の値を設定可能とする代わりに、得られた画像から位相補正した画像を複雑な計算で算出することによって、水・脂肪分離計測を可能にする手法(特許文献1)が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第2011/108314号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、従来のDixon法に基づくGrE系の水・脂肪分離計測では、エコー時間(TE)を入力できない場合、操作者が求めているコントラストの画像を得ることができない可能性がある。或いは、エコー時間(TE)を入力できたとしても、In-PhaseとOut-of-Phaseとなるようエコー時間(TE)を操作者が事前に計算して設定しなければならない。
【００１１】
また、In-PhaseとOut-of-Phaseとなる最適値以外のエコー時間(TE)で計測できたとしても、水・脂肪分離を安定して行うためには、(特許文献1)のように、画像間で複雑な演算を行って再構成する必要がある。
【００１２】
そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その解決すべき課題は、MRI装置におけるDixon法に基づく複数組織の分離計測において、目的のコントラストの画像を得るためにパルスシーケンスのエコー時間(TE)の入力を可能とし、In-PhaseやOut-of-Phaseからずれた信号を用いることによる複雑な演算で再構成することなく、簡易に複数組織の分離画像を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、操作者によるパルスシーケンスのエコー時間の入力を受け付け、操作者による入力エコー時間に基づいて、Out-of-Phase時間とIn-Phase時間との中間値であって複数の可能な中間値の内から該入力エコー時間に最寄りの中間値を修正エコー時間として求め、該修正エコー時間をパルスシーケンスのエコー時間として設定する。
【００１４】
このようにパルスシーケンスのエコー時間が設定されれば、エコー時間はOut-of-Phase時間とIn-Phase時間との中間値となるべきものであることから、設定されたエコー時間に基づいてOut-of-Phase時間とIn-Phase時間とが求められ、Out-of-Phase時間でOut-of-Phaseのエコー信号が、In-Phase時間でIn-Phaseのエコー信号がそれぞれ計測されることになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のMRI装置及び傾斜磁場印加制御法によれば、MRI装置におけるDixon法に基づく複数組織の分離計測において、操作者は、目的のコントラストを得るためにパルスシーケンスのエコー時間(TE)の入力が可能になり、In-PhaseやOut-of-Phaseからずれた信号を用いることによる複雑な演算で再構成することなく、簡易に複数組織の分離画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るMRI装置の一実施例の全体構成を示すブロック図
【図２】RFパルス(RF)と、該RFパルスの被検体への印加に基づく該被検体からのエコー信号であって傾斜磁場の反転により計測するエコー信号(Echo)と、を時間軸を合わせて表示した図
【図３】演算処理部114の各機能示す機能ブロック図
【図４】実施例1の処理フローを示すフローチャート
【図５】実施例2の処理フローを示すフローチャート
【図６】エコー時間(TE)の設定GUIの例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に従って本発明のMRI装置の好ましい実施例について詳説する。なお、発明の実施例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け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１８】
最初に、本発明に係るMRI装置を図1に基づいて説明する。図1は、本発明に係るMRI装置の一実施例の全体構成を示すブロック図である。
【００１９】
このMRI装置は、NMR現象を利用して被検体101の断層画像を得るもので、図1に示すように、静磁場発生磁石102と、傾斜磁場コイル103及び傾斜磁場電源109と、RF送信コイル104及びRF送信部110と、RF受信コイル105及び信号処理部107と、計測制御部111と、全体制御部112と、表示・操作部118と、被検体101を搭載する天板を静磁場発生磁石102の内部に出し入れするベッド106と、を備えて構成される。
【００２０】
静磁場発生磁石102は、垂直磁場方式であれば被検体101の体軸と直交する方向に、水平磁場方式であれば体軸方向に、それぞれ均一な静磁場を発生させるもので、被検体101の周りに永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源が配置されている。
【００２１】
傾斜磁場コイル103は、MRI装置の実空間座標系(静止座標系)であるX、Y、Zの3軸方向に巻かれたコイルであり、それぞれの傾斜磁場コイルは、それを駆動する傾斜磁場電源109に接続され電流が供給される。具体的には、各傾斜磁場コイルの傾斜磁場電源109は、それぞれ後述の計測制御部111からの命令に従って駆動されて、それぞれの傾斜磁場コイルに電流を供給する。これにより、X、Y、Zの3軸方向に傾斜磁場Gx、Gy、Gzが発生する。
【００２２】
2次元スライス面の撮像時には、スライス面(撮像断面)に直交する方向にスライス傾斜磁場パルス(Gs)が印加されて被検体101に対するスライス面が設定され、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの2つの方向に位相エンコード傾斜磁場パルス(Gp)と周波数エンコード(読み出し)傾斜磁場パルス(Gf)が印加されて、核磁気共鳴信号(エコー信号)にそれぞれの方向の位置情報がエンコードされる。
【００２３】
RF送信コイル104は、被検体101にRFパルスを照射するコイルであり、RF送信部110に接続され高周波パルス電流が供給される。これにより、被検体101の生体組織を構成する原子核スピンにNMR現象が誘起される。具体的には、RF送信部110が、後述の計測制御部111からの命令に従って駆動されて、高周波パルスを振幅変調し、増幅した後に被検体101に近接して配置されたRF送信コイル104に供給することにより、RFパルスが被検体101に照射される。
【００２４】
RF受信コイル105は、被検体101の生体組織を構成するスピンのNMR現象により放出されるエコー信号を受信するコイルであり、信号処理部107に接続されて受信したエコー信号が信号処理部107に送られる。
【００２５】
信号処理部107は、RF受信コイル105で受信されたエコー信号の検出処理を行う。具体的には、後述の計測制御部111からの命令に従って、信号処理部107が、受信されたエコー信号を増幅し、直交位相検波により直交する二系統の信号に分割し、それぞれを所定数(例えば128、256、512等)サンプリングし、各サンプリング信号をA/D変換してディジタル量に変換する。従って、エコー信号は所定数のサンプリングデータからなる時系列のデジタルデータ(以下、エコーデータという)として得られる。そして、信号処理部107は、エコーデータに対して各種処理を行い、処理したエコーデータを計測制御部111に送る。
【００２６】
計測制御部111は、被検体101の断層画像の再構成に必要なエコーデータ収集のための種々の命令を、主に、傾斜磁場電源109と、RF送信部110と、信号処理部107に送信してこれらを制御する制御部である。具体的には、計測制御部111は、後述する全体制御部112の制御で動作し、ある所定のパルスシーケンスの制御データに基づいて、傾斜磁場電源109、RF送信部110及び信号処理部107を制御して、被検体101へのRFパルスの照射及び傾斜磁場パルスの印加と、被検体101からのエコー信号の検出と、を繰り返し実行し、被検体101の撮像領域についての画像の再構成に必要なエコーデータの収集を制御する。繰り返しの際には、2次元撮像の場合には位相エンコード傾斜磁場の印加量を、3次元撮像の場合には更にスライスエンコード傾斜磁場の印加量も、変えて行なう。位相エンコードの数は通常1枚の画像あたり128、256、512等の値が選ばれ、スライスエンコードの数は、通常16、32、64等の値が選ばれる。これらの制御により信号処理部107からのエコーデータを全体制御部112に出力する。
【００２７】
全体制御部112は、計測制御部111の制御、及び、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等の制御を行うものであって、演算処理部(CPU)114と、メモリ113と、磁気ディスク等の内部記憶部115と、外部ネットワークとのインターフェースを行うネットワークIF116と、を有して成る。また、全体制御部112には、光ディスク等の外部記憶部117が接続されていても良い。
【００２８】
具体的には、計測制御部111に撮像シーケンスの実行によりエコーデータを収集させ、計測制御部111からのエコーデータが入力されると、演算処理部114がそのエコーデータに印加されたエンコード情報に基づいて、メモリ113内のk空間に相当する領域に記憶させる。以下、エコーデータをk空間に配置する旨の記載は、エコーデータをメモリ113内のk空間に相当する領域に記憶させることを意味する。また、メモリ113内のk空間に相当する領域に記憶されたエコーデータ群をk空間データともいう。
【００２９】
そして演算処理部114は、このk空間データに対して信号処理やフーリエ変換による画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体101の画像を、後述の表示・操作部118に表示させ、内部記憶部115や外部記憶部117に記録させたり、ネットワークIF116を介して外部装置に転送したりする。
【００３０】
表示・操作部118は、再構成された被検体101の画像を表示する表示部と、MRI装置の各種制御情報や上記全体制御部112で行う処理の制御情報を入力するトラックボール又はマウス及びキーボード等の操作部と、から成る。この操作部は表示部に近接して配置され、操作者が表示部を見ながら操作部を介してインタラクティブにMRI装置の各種処理を制御する。
【００３１】
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。
【００３２】
本発明は、MRI装置におけるDixon法に基づく複数組織の分離計測に関する。さらに詳しく言えば、Dixon法に基づくパルスシーケンスのエコー時間(TE)の設定方法に関する。そこで、以降の説明では、水・脂肪分離計測を例にして説明する。しかし、本発明は水・脂肪分離計測に限定されることなく、核磁気共鳴周波数の異なる任意の複数の組織が混在する被検体において、それらを分離した画像を得る際に同様に適用することができる。
【００３３】
＜水・脂肪分離計測の概要＞
本発明に係るDixon法に基づくGrE系シーケンスを用いた水・脂肪分離計測について説明する。
【００３４】
Dixon法に基づくGrE系シーケンスを用いた水・脂肪分離計測では、RFパルスにより水組織と脂肪組織が同時に励起された後に生じる水信号と脂肪信号の位相は、該RFパルスの印加からの経過時間に応じて異なる。水画像と脂肪画像とを取得するためには、水信号と脂肪信号の位相差がゼロになる経過時間(以下、In-Phase時間と略記する)で計測したエコー信号に基づいてIn-Phase画像を、π異なる経過時間(以下、Out-of-Phase時間と略記する)で計測したエコー信号に基づいてOut-of-Phase画像を、それぞれ取得する。そして、In-Phase画像とOut-of-Phase画像との間での演算により、水信号が主体の水画像と脂肪信号が主体の脂肪画像とを得る。これらのIn-Phase時間とOut-of-Phase時間は、静磁場強度で異なり、最初(最小)のOut-of-Phase時間の整数倍の不連続な値となる。
【００３５】
次に、本発明に係るDixon法に基づくGrE系の水・脂肪分離シーケンスの概要を図2に基づいて説明する。図2は、RFパルス(RF)と、該RFパルスの被検体への印加に基づく該被検体からのエコー信号であって傾斜磁場の反転により計測するエコー信号(Echo)と、を時間軸を合わせて表示した図である。尚、図2において、傾斜磁場パルスについては図示を省略してある。
【００３６】
RFパルス201の印加から、水信号と脂肪信号とが逆位相(Out-of-Phase)となるOut-of-Phase時間に出現するエコー信号202と、水信号と脂肪信号とが同位相(In-Phase)となるIn-Phase時間に出現するエコー信号203と、が最初(最小)のOut-of-Phase時間τ204毎に交互に出現する。なお、各エコー信号202、203は傾斜磁場の極性反転により得られるグラディエントエコーである。
【００３７】
そして、本発明では、隣接するOut-of-Phase時間とIn-Phase時間の中間値205の内で、操作者により入力された入力エコー時間(入力TE)に最寄りの中間値205を修正エコー時間(修正TE)として求め、該修正TEがパルスシーケンスのエコー時間(TE)に設定される。これにより、操作者は、入力TEで期待できるコントラストを水・脂肪分離画像で実現するための最適なエコー時間(TE)を設定することができる。
以下、修正TEの算出法についての各実施例を詳細に説明する。
【００３８】
＜＜実施例1＞＞
次に、本発明のMRI装置及びエコー時間設定方法の実施例1を説明する。本実施例1は、所定の計算式に基づいて、操作者が入力した入力TEに最寄りの修正TEを求めて、該求めた修正TEをパルスシーケンスのエコー時間(TE)とする。
【００３９】
＜実施例1のエコー時間設定方法の概要＞
最初に、本実施例1のエコー時間設定方法の概要について説明する。
【００４０】
操作者は、所望のコントラストの画像を得るべく、パルスシーケンスのエコー時間(TE)を所望の値に設定しようとする。水・脂肪分離計測の場合には、このエコー時間(TE)はIn-Phase時間とOut-of-Phase時間との中間値(平均値)に設定されるべきものである。しかしながら、前述したように、In-Phase時間とOut-of-Phase時間とが不連続な値しか取れないので、Dixon法に基づくGrE系シーケンスを用いた水・脂肪分離計測の場合のエコー時間(TE)を任意に設定することはできない。その結果、操作者が望むコントラストの画像が得られない場合が生じる。
【００４１】
そこで、本実施例1では、パルスシーケンスのエコー時間(TE)を、In-Phase時間とOut-of-Phase時間の制約の下で、操作者が望むエコー時間になるべく近い時間とする。具体的には、隣接するIn-Phase時間及びOut-of-Phase時間とそれらの中間値(平均値)の内で、操作者が入力した入力TEに最寄りの中間値を修正TEとして求めて、該求めた修正TEをパルスシーケンスのエコー時間(TE)とする。
【００４２】
以上のことを、数式を用いて詳細に説明すると、次の様になる。即ち、水信号の位相と脂肪信号の位相とがπ異なるOut-of-Phase時間の最小値をτとして、(1)式を用いて、操作者が入力した入力TEに応じて上述の如き修正TEを求める。つまり、
y＝1.5×τ＋2.0×τ×n  (n；0以上の整数)      (1) 
で求められる値yの内で、入力TEに最も近いyを修正TEとして求める。
【００４３】
そのためには、まず、(1)式でnをxとして、xについて求めると、(2)式となる。
2015093108.tif 000003
【００４４】
次に、yを入力された入力TEとすると、次の(3)式となる。
2015093108.tif 000004
【００４５】
(x:0以上の整数. 小数点以下四捨五入) 
(3)式より求めたxの小数点以下を四捨五入して整数化した値を[x]とする。この求めた[x]を(1)式に代入して求めたyの値を修正TEとする。
修正TE＝1.5×τ＋2.0×τ×[x]      (4) 
以上のようにして入力TEに近い修正TEを求めてパルスシーケンスのエコー時間(TE)とすることによって、入力TEで期待できるコントラストに近いコントラストを有する水画像、脂肪画像、或いは、これらの合成画像を得ることができる。
【００４６】
＜実施例1の各機能＞
次に、本実施例1のMRI装置及びエコー時間設定方法を実現するための演算処理部114の各機能を図3に示す機能ブロック図に基づいて説明する。本実施例1に係る演算処理部114は、撮像パラメータ設定部301と、エコー時間候補算出部302と、修正エコー時間設定部303と、計測タイミング設定部304と、を有して成る。
【００４７】
撮像パラメータ設定部301は、撮像パラメータの設定用GUI(Graphical User Interface)を表示部118に表示し，操作者による撮像パラメータの値の入力設定を受け付ける。この撮像パラメータには、エコー時間(TE)も含まれる。撮像パラメータ設定部301は、操作者が設定用GUIを介して入力したエコー時間(TE)を前述の入力TEとして、エコー時間候補算出部302に通知する。また、後述する修正エコー時間設定部303から修正TEが通知された場合には、エコー時間(TE)として入力TEではなく修正TEを設定する。そして、後述する計測タイミング設定部304からOut-of-Phaseのエコー信号を計測するためのOut-of-Phase時間と、In-Phaseのエコー信号を計測するためのIn-Phase時間とが通知されると、これらOut-of-Phase時間とIn-Phase時間とでそれぞれエコー信号が計測されるようにGrE系シーケンスの撮像パラメータを設定する。
【００４８】
エコー時間候補算出部302は、水信号と脂肪信号の位相差がπになる最小Out-of-Phase時間τの値を、その都度計算して得るか、或いは、予め計算して内部記憶部115に保存してある値を読み込んで得る。
【００４９】
いずれの場合も、最小Out-of-Phase時間τは、所定の静磁場強度(B0)と、水組織と脂肪組織との間のケミカルシフト(σ=3.5ppm)と、からを求めることができる。具体的には、以下の(5)式で最小時間τを計算することができる。
τ＝1/(2γB0σ)      (5)
ここで、γは磁気回転比である。そして、エコー時間候補算出部302は、(5)式に基づいて得られた最小Out-of-Phase時間τと、撮像パラメータ設定部301から通知された入力TEと、に基づいて、前述の(1)式から(4)式を用いて、修正TEを算出して修正エコー時間設定部303に通知する。
【００５０】
修正エコー時間設定部303は、エコー時間候補算出部302から通知された修正TEを撮像パラメータ設定部301と計測タイミング設定部304に通知するとともに、表示部118の撮像パラメータの設定用GUIに入力・表示されている入力TEを修正TEに置き換える。
【００５１】
計測タイミング設定部304は、 修正エコー時間設定部303から通知された修正TEに基づいて、修正TE直前のOut-of-Phase時間と、修正TE直後のIn-Phase時間とを求める。具体的には、
修正TE直前のOut-of-Phase時間＝  修正TE−τ/2
修正TE直後のIn-Phase時間    ＝  修正TE＋τ/2      (6)
とする。
【００５２】
これらの修正TE直前のOut-of-Phase時間がOut-of-Phaseのエコー信号を計測するためのOut-of-Phase時間となり、修正TE直後のIn-Phase時間がIn-Phaseのエコー信号を計測するためのIn-Phase時間となる。
【００５３】
＜実施例1の処理フロー＞
次に、本実施例1のMRI装置及びエコー時間設定方法を実現するための、前述の各機能部が連携して行なう処理フローを図4に示すフローチャートに基づいて説明する。本処理フローは、予めプログラムとして内部記憶部115に記憶されており、演算処理部114が内部記憶部115からそのプログラムを読み込んで実行することにより実施される。以下、各処理ステップの処理内容を詳細に説明する。
【００５４】
ステップ401で、撮像パラメータ設定部301は、撮像パラメータの設定用GUI(Graphical User Interface)を表示部118に表示し、操作者による撮像パラメータの値の入力設定を受け付ける。特に、パルスシーケンスのエコー時間(TE)の入力を受け付け、入力されたエコー時間(TE)を入力TEとする。
【００５５】
或いは、撮像パラメータの設定用GUIに入力・表示された入力TEが後述するステップ404で修正TEに置き換えられ、さらに置き換えられた修正TEを操作者が再度変更した場合には、この変更後の入力値を新たな入力TEとする。
【００５６】
ステップ402で、エコー時間候補算出部302は、水信号と脂肪信号の位相差がπになる最小Out-of-Phase時間τの値を、その都度計算して得るか、或いは、内部記憶部115に保存してある値を読み込んで得る。
【００５７】
ステップ403で、エコー時間候補算出部302は、ステップ401で入力された入力TE又はステップ405で修正入力された入力TEと、ステップ402で取得した最小Out-of-Phase時間τの値と、に基づいて、修正TEを算出する。修正TEの計算の詳細は前述したとおりである。
【００５８】
ステップ404で、修正エコー時間設定部303は、ステップ403で算出された修正TEを撮像パラメータ設定部301に通知するとともに、表示部118の撮像パラメータの設定用GUIに入力・表示されている入力TEを修正TEに置き換える。そして、撮像パラメータ設定部301は、パルスシーケンスのエコー時間(TE)として入力TEではなく通知された修正TEを設定する。
【００５９】
また、計測タイミング設定部304は、設定された修正TEを用いて(6)式に基づいて、Out-of-Phaseのエコー信号を計測するためのOut-of-Phase時間、及び、In-Phaseのエコー信号を計測するためのIn-Phase時間をそれぞれ求めて、撮像パラメータ設定部301に通知する。
【００６０】
そして、撮像パラメータ設定部301は、これらOut-of-Phase時間とIn-Phase時間とでそれぞれエコー信号が計測されるようにGrE系シーケンスの撮像パラメータを設定する。
【００６１】
ステップ405で、撮像パラメータ設定部301は、操作者が修正TEに置き換えられたエコー時間(TE)を再度修正したか否かを判定する。操作者がエコー時間(TE)を再度修正しなければ(No)、置き換えられた修正TEをそのままパルスシーケンスのエコー時間(TE)として設定してステップ406に移行する。操作者がエコー時間(TE)を再度修正したなら(Yes)、修正入力したエコー時間を入力TEとしてステップ403に移行する。
【００６２】
ステップ406で、計測制御部111は、ステップ404で修正TEに置き換えられたエコー時間(TE)を含む、ステップ401で設定された撮像パラメータの値に基づいて、水・脂肪分離シーケンスを実行し、演算処理部114は、計測されたエコー信号に基づいて水画像と脂肪画像とを得る。
以上までが，本実施例1の処理フローの概要である。
【００６３】
以上説明したように、本実施例1のMRI装置及びエコー時間設定方法は、MRI装置におけるDixon法に基づく水・脂肪分離計測において、所定の計算式に基づいて操作者が入力した入力TEに最寄りの修正TEを求めて、該求めた修正TEをパルスシーケンスのエコー時間(TE)とする。これにより、操作者は、目的のコントラストを得るためにパルスシーケンスのエコー時間(TE)の入力が可能になり、従来の水・脂肪分離演算と同様の演算により簡易に水・脂肪分離画像を得ることができる。
【００６４】
＜＜実施例2＞＞
次に、本発明のMRI装置及びエコー時間設定方法の実施例2を説明する。前述の実施例1は、所定の計算式に基づいて操作者が入力した入力TEに最寄りの修正TEを求めたが、本実施例2は、隣接するOut-of-Phase時間及びIn-Phase時間とこれらの中間値(平均値)についての複数組みの中から、操作者が入力した入力TEに最寄りの中間値を選択し、選択した中間値を修正TEとしてパルスシーケンスのエコー時間(TE)に設定する。
【００６５】
＜実施例2のエコー時間設定方法の概要＞
最初に、本実施例2のエコー時間設定方法の概要について説明する。
【００６６】
前述したように、Out-of-Phase時間とIn-Phase時間は、静磁場強度が決まれば一意に定まる値であり、(5)式で定まる最小Out-of-Phase時間τを単位として、Out-of-PhaseとIn-Phaseとが交互に出現することから、隣接するOut-of-Phase時間及びIn-Phase時間とこれらの中間値(平均値)との組みを事前に複数算出しておく。そして、操作者が所望のコントラストを得るためのパルスシーケンスのエコー時間(TE)を入力TEとして入力すると、事前に算出しておいた隣接するOut-of-Phase時間及びIn-Phase時間とそれらの中間値(平均値)との複数組みの内から、入力TEに最も近い中間値を選択して修正TEとする。そして、パルスシーケンスのエコー時間(TE)の値を、入力TEの値から修正TE の値に置き換える。
【００６７】
隣接するOut-of-Phase時間及びIn-Phase時間とこれらの中間値(平均値)の組みの値は、組み番号をk(kは自然数)とすると、
Out-of-Phase時間［k］＝(2k−1)τ
In-Phase時間［k］＝2kτ
中間値［k］＝(2k−1/2)τ      (6)
となる。例えば、静磁場強度が1.5Tでは、k番目の組値はそれぞれ以下の様になる。
【００６８】
(Out-of-Phase時間、In-Phase時間、中間値)[1]＝(2.24、4.48、3.36)
(Out-of-Phase時間、In-Phase時間、中間値)[2]＝(6.72、8.96、7.84)
(Out-of-Phase時間、In-Phase時間、中間値)[3]＝(11.20、13.44、12.32)
また、静磁場強度が3.0Tでは、
(Out-of-Phase時間、In-Phase時間、中間値)[1]＝(1.12、2.24、1.68)
(Out-of-Phase時間、In-Phase時間、中間値)[2]＝(3.36、4.48、3.92)
(Out-of-Phase時間、In-Phase時間、中間値)[3]＝(5.60、6.72、6.16)
となる。これらの算出した組み毎の値を内部記憶部115に記憶しておく。そして、操作者がパルスシーケンスのエコー時間(TE)として入力した入力TEに最寄りの中間値［k］を選択して、選択した中間値［k］を修正TEとする。
【００６９】
＜実施例2の各機能及び処理フロー＞
本実施例2のMRI装置及びエコー時間設定方法を実現するための演算処理部114の各機能の構成は、前述の実施例1と同様であるが、エコー時間候補算出部302の処理内容が前述の実施例1と異なる。また、本実施例2の各機能部が連携して行なう処理フローは、図4に示した前述の実施例1の処理フローと一部異なり、図5に示したフローチャートのようになる。即ち、本実施例2ではステップ402の処理の代わりにステップ502の処理となり、ステップ403の処理の代わりにステップ503の処理となる。本処理フローは、前述の実施例1と同様に、予めプログラムとして内部記憶部115に記憶されており、演算処理部114が内部記憶部115からそのプログラムを読み込んで実行することにより実施される。以下、ステップ502，503の処理内容を詳細に説明し、図4で説明した処理ステップと同一の処理ステップについてはその説明を省略する。
【００７０】
ステップ502で、エコー時間候補算出部302は、内部記憶部115から、前述したように、隣接するOut-of-Phase時間及びIn-Phase時間とこれらの中間値(平均値)の組み［k］の値、特に組み毎の中間値［k］を読み込む。なお、内部記憶部115に各組みの値を保存しておくのではなく、その都度各組の値を(6)式に基づいて計算で求めてもよい。
【００７１】
ステップ503で、エコー時間候補算出部302は、ステップ401で入力された入力TE又はステップ405で修正入力された入力TEと、ステップ502で読み込んだ中間値［k］の値を比較し、最も入力TEに近い中間値［k］を選択して、選択した中間値[k]を修正TEとする。
以上までが，本実施例2の処理フローの概要である。
【００７２】
以上説明したように、本実施例2のMRI装置及びエコー時間設定方法は、MRI装置における水・脂肪分離計測において、隣接するOut-of-Phase時間及びIn-Phase時間とこれらの中間値(平均値)についての複数組みの中から、操作者が入力した入力TEに最寄りの中間値を選択し、選択した中間値を修正TEとしてパルシーケンスのエコー時間(TE)に設定する。これにより、前述の実施例1で説明した効果に加えて、より簡易に修正TEを算出することが可能になる。
【００７３】
＜エコー時間(TE)の設定GUIの例＞
次に、前述の実施例1、2に共通して適用できるエコー時間(TE)の設定GUIの例について説明する。
【００７４】
図6(a)は、パルスシーケンスのエコー時間(TE)の設定GUIの第一の例である。本第一の例は、撮像パラメータであるエコー時間(TE)601に対して、その値を入力TEとして入力する領域602と、入力TEの値を次の最適値に、減少させるダウンボタン603及び増加させるアップボタン604と、で構成される。
【００７５】
領域602に表示された値が、前述の実施例1又は実施例2で設定された修正TEとする。この状態で、ダウンボタン603が1回押下されると、エコー時間(TE)の値及び領域602に表示された値が次の最適値に減少する。或いは、アップボタン604が1回押下されると、エコー時間(TE)の値及び領域602に表示された値が次の最適値に増加する。
【００７６】
具体的には、ダウンボタン603又はアップボタン604の押下に応じて、実施例1の場合では、式(4)で、[x]に[x]±1の値を設定して修正TEを算出し、算出した修正TEでエコー時間(TE)の値及び領域602の値が置き換えられる。実施例2の場合では、kをk±1として、中間値[k+1]又は中間値[k-1]の値を修正TEとして、エコー時間(TE)の値及び領域602の値が置き換えられる。
【００７７】
図6(b)は、エコー時間(TE)の設定GUIの第二の例である。本第二の例は、撮像パラメータであるエコー時間(TE)601に対して、その値を入力TEとして入力する領域602と、入力TEの値を次の最適値に、減少させる左ボタン605と、増加させる右ボタン606と、増減させるスライダバー607とで構成される。
【００７８】
領域602に表示された値が、前述の実施例1又は実施例2で設定された修正TEとする。この状態で、左ボタン605又はスライダバー607を左に移動させると、エコー時間(TE)の値及び領域602に表示された値が次の最適値に減少する。或いは、右ボタン606又はスライダバー607を右に移動させると、エコー時間(TE)の値及び領域602に表示された値が次の最適値に増加する。値の増減の具体的な処理については、上述の図6(a)の場合と同様である。
【００７９】
以上までが本発明に係る各実施例の説明であるが、前述の各実施例では水信号と脂肪信号の場合を例にして説明したが、本発明は、水信号と脂肪信号に限定されることはなく、核磁気共鳴周波数の異なる任意の複数の組織が混在する被検体において、それらを分離した画像を得る際に同様に適用することができる。その際には、注目する核種の核磁気共鳴周波数の差に基づいてσを設定すれば良い。
【符号の説明】
【００８０】
101  被検体、102  静磁場発生磁石、103  傾斜磁場コイル、104  送信RFコイル、105  RF受信コイル、106  寝台、107  信号処理部、108  全体制御部、109  傾斜磁場電源、110  RF送信部、111  計測制御部、113  メモリ、114  演算処理部(CPU)、115  内部記憶部、116  ネットワークIF、117  外部記憶部、118  表示・操作部
【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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